DE1082688B - Thermoplastischer Klebstoff in Strangform - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines in festem Zustand zu einer Spule bzw. einem Wickel aufrollbaren endlosen trockenen Stranges aus thermoplastischem Klebstoff zur Herstellung von Klebverbindungen.

Die Verwendung von Klebstoff in dieser besonderen Form weist gegenüber den bekannten Maßnahmen zum Auftragen von Klebstoffen erhebliche Vorteile auf, da diese Verwendung die bisherigen Anschauungen über die Möglichkeit des fortschreitenden Auftragens von Klebstoff auf die zu verklebenden Flächen von Werkstücken beliebiger, gegebenenfalls unterschiedlicher Art ändert. Die Raumform des thermoplastischen Klebstoffes ermöglicht einen handlichen Klebstoffvorrat und macht die bisher üblichen, zum Aufbewahren von Klebstoff dienenden Kannen, Behälter od. dgl. überflüssig. Somit ist es bei der erfindungsgemäßen Verwendung der aufrollbaren Stränge aus thermoplastischen Klebstoffen nicht mehr wie bisher nötig, den aus Kannen od. dgl. herausgebrochenen Klebstoff in einem Behälter der Auftragsmaschine zu schmelzen und während des Arbeitens geschmolzen vorrätig zu halten. Dies bedeutet einen erheblichen Fortschritt, da die bisher benötigten Behälter Nachteile mit sich bringen, indem z. B. geschmolzener Klebstoff aus dem Behälter austritt und diesen unsauber und klebrig macht. Vorteilhaft ist ferner, daß ein unnötiger Klebstoffverbrauch vermieden und ferner Zeit dadurch gespart wird, daß täglich vor der Verwendung der Maschine der in dem Behälter befindliche Klebstoff nicht erst geschmolzen werden muß. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der strangförmige Klebstoff schnell und fortschreitend Wärme aufnimmt und damit schnell den klebaktiven Zustand erreicht.

Es sind zwar Kunststoffdrähte bekannt, die durch Wärme schmelzbar sind, welche jedoch als Schweißwerkstoff in Form von Schweiß drahten zur Anwendung kommen, um Werkstücke miteinander durch Schweißen zu verbinden, welche die gleiche Zusammensetzung haben wie diese Kunststoffdrähte. Jedoch ist ein Schweißverfahren nicht mit einem Klebeverfahren zu vergleichen, auch wenn letzteres thermoplastischen Klebstoff verwendet. Beim Schweißen werden die miteinander zu verbindenden Flächen oder Kanten von Werkstücken in den geschmolzenen Zustand übergeführt, so daß vom Schweißstab abgeschmolzenes flüssiges Material den im flüssigen Zustand befindlichen Werkstoffflächen oder -kanten zugeführt wird. Der flüssige Zustand der Schweißdrähte und der miteinander zu verbindenden Werkstückflächen oder -kanten muß eine genügend lange Zeit erhalten bleiben, damit eine innige Verschmelzung eintreten kann. Es ist also notwendig, daß der Werkstoff des jeweiligen Schweißstabes mit dem Werkstoff der zu verschweißenden Werkstücke im flüssigen Zustand mischbar ist. Dagegen ist es für die Herstellung einer Klebverbindung mittels Thermoplastischer Klebstoff
in Strangform

Anmelder:

B.B. Chemical Co.,
Boston, Mass. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Bohr,

Dipl.-Ing. H. Bohr, München 5, Müllerstr. 31,

und Dr.-Ing. H. Fincke, Berlin-Lichterfelde,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. August und 30. November 1953

Thomas Clifton Morris, Lexington, Mass.,

Eric Clifford Johnson, Somerville, Mass.,

und Hans Christopher Paulsen, Medford, Mass.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

eines Klebstoffes keinesfalls erforderlich oder erwünscht, daß die miteinander zu verbindenden Flächen oder Kanten der Werkstücke oder Werkstückteile in den flüssigen Zustand übergeführt oder auch nur erweicht werden, da lediglich eine Benetzung durch den verwendeten Klebstoff erforderlich und wünschenswert ist. Es werden daher Klebstoffe auch nur nach ihrer Oberflächenaktivität ausgewählt, d. h. ihrer Fähigkeit, zu benetzen und an einer Fläche zu haften, während ein Verschmelzen oder ein Mischen der zu verbindenden Werkstückteile an den Verbindungsstellen nicht notwendig und auch nicht erwünscht ist.

Es ist auch bekannt, Gegenstände, die verschieden zusammengesetzt sein können, mittels in Stabform vorliegenden, in der Wärme schmelzbaren Siegellacks miteinander zu verbinden. Es ist jedoch nicht möglich, den Siegellack in eine Form überzuführen, die es gestattet, ihn als Strang auf eine Spule od. dgl. derart aufzurollen, daß sie zum Gebrauch ohne Bruch wieder abgerollt werden kann. Dazu mangelt es diesem bekannten thermoplastischen Material an der nötigen Elastizität bei normaler Temperatur. Es ist ferner bekannt, metallischen Lötdraht in Form einer Rolle aufzuwickeln und in diesem Zustand fortlaufend oder absatzweise zur Herstellung metallischer Lötverbindungen zu verwenden. Diese Möglichkeit der Verbindung von Flächen beschränkt sich jedoch auf

009 528/272

3 4

bestimmte, eng umgrenzte Arbeitsgebiete, nämlich das einer Haspel aufbewahrt werden kann, ohne daß die Verbinden von metallischen Werkstücken. Windungen aneinanderhaften und ohne daß eine erheb-

Dagegen ist die Verwendung thermoplastischer Kleb- liehe Veränderung in dem ursprünglichen Querschnitt stoffe in Form eines endlosen Stranges, der infolge seiner eintritt.

Elastizität zu einer Spule od. dgl. aufgewickelt werden 5 Zum Herstellen von thermoplastischen Klebstoffkann, zur Herstellung von Verklebungen bisher nicht strängen verwendbar sind Reaktionsprodukte eines oder bekannt gewesen. Eine derartige, für diese Verwendung mehrerer Amine mit polymerisierten Fettsäuren, mit neue Raumform gibt die Möglichkeit des Einsatzes von Zusatz einer begrenzten Menge eines solchen Epoxyd-Klebstoffzusammensetzungen, welche bisher völlig außer- harzes, das in größeren, für den vorliegenden Verhalb des Bereiches von Stoffen lagen, wie sie als Klebstoffe io wendungszweck nicht vorgesehenen Zusätzen das Reakzur Anwendung kommen, die aus einem Schmelzbehälter tionsprodukt unschmelzbar werden läßt. Ein derartiges ausgegeben werden. Es ist nunmehr möglich, auch solche Gemisch bildet einen Klebstoff, der bei Zimmertemperatur Zusammensetzungen als aufgespulte Stränge einzusetzen, seine ihm verliehene Form beibehält und in erhitztem da diese Raumform diejenige Zeit zu einem praktisch Zustande nicht geliert, sondern fließt, vernachlässigbaren Wert herabsetzt, während welcher 15 Als polymerisierte Fettsäuren sind durch Wärmedem Klebstoff Wärme oder Hitze zugeführt wird. Es ist polymerisation von Fettsäuren aus fetten trocknenden daher sogar möglich, nunmehr verhältnismäßig wärme- oder halbtrocknenden Ölen, wie Sojaöl, Leinöl, Baumunbeständige Stoffe als Klebstoffe zu verwenden, sofern wollsaatöl, Perillaöl, entwässertem Ricinusöl, erhaltbare sie sich zu einem trockenen elastischen aufspulbaren Produkte verwendbar. Auch können polymerisierte Fette Strang verarbeiten lassen. 20 verseift werden, um die freie Säureform des Polymerisats

Der erfindungsgemäß zu verwendende Klebstoffstrang zu erhalten.

hat einen ungefähr gleichmäßigen Querschnitt, der Die polymerisierten Fettsäuren werden mit vorzugswährend der Lagerung unverändert bleibt; seine Biegsam- weise äquivalenten Mengen von Polyaminen, wie keit gestattet ein Aufwickeln zwecks Lagerung und ein Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Hexamethylendiamin, Abwickeln zwecks Verwendungin einer Zuführvorrichtung, 25 Tetraäthylenpentamin oder anderen alkalischen PoIyohne zu zerbrechen, wobei der Durchmesser einer Strang- aminen oder Mischungen derselben, oder Aminoalkoholen, wicklung wenigstens etwa 5 cm beträgt. wie Monoäthanolamin, durch Erhitzen umgesetzt (ver-

Um ferner das Schmelzen eines Stranges unter gleiche z. B. USA.-Patentschrift 2 450 940). gegebenen Umständen zu beschleunigen, hat der er- Die Epoxydharze, die mit den Polyamidharzen zur

findungsgemäß zu verwendende Klebstoffstrang nach 30 Reaktion gebracht werden, sind als Glycidyläther eines einer Ausführungsform wenigstens eine parallel zu seiner reaktionsfähige Hydroxylgruppen enthaltenden Phenols Längsachse verlaufende Nut, die auch das Einführen des oder Alkohols oder beider durch Reaktion mit einem Stranges in eine Zuführvorrichtung erleichtert, wobei die polyfunktionellen Chlorhydrin, wie Epichlorhydrin oder Wandseiten der Nut das Vorschieben des Klebstoffes Glycerindichlorhydrin, erhältlich. Bevorzugt werden fördern. Die Nutoberfläche, die ein schnelleres Schmelzen 35 Epoxydharze mit niedrigem Molekulargewicht und hohem des Klebstoffes bedingt, ist größer als der Abschnitt der Anteil an Epoxydgruppen.

darüberliegenden geometrischen Strangperipherie vor der Zweckmäßig werden 5 bis 15 °/₀ Weichmacher, bezogen

Ausbildung der Nut, und das Volumen der Nut entspricht auf das Gewicht des Polyamidharzes, dem mit Epoxydfür eine gegebene Stranglänge der volumetrischen Aus- harz versetzten Polyamid zugesetzt. Geeignete WeichdehnungderentsprechendenStranglängeingeschmolzenem 40 macher sind Tributylphosphat, eine Mischung aus o- und Zustande. Auch kann der erfindungsgemäß zu ver- p-Äthyltoluolsulfonamid, Acetyknonoäthanolamin und wendende Strang einander gegenüberhegende V-förmige andere.

Nuten haben, deren Scheitel weit genug auseinander- Ein ferner geeigneter Klebstoff besteht aus dem Gemisch

liegen, um einen genügend starken Kernteil zum Hand- von Polyäthylen, einem Isobutylenpolymerisat und einem haben des Stranges zu belassen, wobei kein Innenteil 45 Kohlenwasserstoffharz, wobei das letztere als Lösungsdes Stranges mehr als 6 mm von der Strangaußenfläche mittel für das Polyäthylen bei erhöhten Temperaturen entfernt liegt. Jede Nut bildet einen Winkel von weniger wirkt.
als 120°. Vorzugsweise wird ein Gemisch von 15 bis 60 % PoIy-

Ein Klebstoffstrang von erhöhter Steilheit und Härte äthylen, 10 bis 35 % Isobutylenpolymerisat und 20 bis ist oft spröde, was das Aufwickeln des Stranges auf eine 50 60 % Terpen-Kohlenwasserstoff-Harz verwendet. PoIy-Haspel und das spätere Abwickeln des Stranges erschwert, äthylene mit Molekulargewichten von 7000 bis 21 0Ö0 da ein solcher Strang bei seinem Aufwickeln auf eine sind bevorzugt. Geeignete Isobutylenpolymerisate sind Haspel Druckspannungen ausgesetzt ist, die dann ent- gummiartiges Polyisobutylen mit hohem Molekularweder von selbst oder beim Abwickeln des Stranges zu gewicht, z. B. 100 000, oder Mischpolymerisate aus Isoeinem Brechen des Stranges führen. Es ist daher nötig, 55 butylen und einem kleinen Isoprenanteil, z. B. Butyldaß beim Aufwickeln eines solchen Stranges ein scharfes kautschuk.

Biegen vermieden wird. Ferner ist es wichtig, den Strang Geeignete Kohlenwasserstoffharze sind Polytherpen-

mit einer Deckschicht aus Talkum oder vorzugsweise harze, wie Poly-/?-pinen oder harzige Polymerisations-Stärke zu versehen, um ein vorübergehendes Anhaften der produkte, die durch katalystische Polymerisation genebeneinanderliegenden Windungen des Stranges zu 60 mischter, ungesättigter Monomere aus gekracktem verhindern, da diese Haftstellen unter Umständen Anlaß Petroleum erhältlich sind, für einen Strangbruch beim Abwickeln bilden. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Die Vermeidung der Rißbildung kann durch Zusatz

eines üblichen Oxydationsverhinderungsmittels bewirkt Beispiel I Gewichtswerden. Das Aufwickeln des Stranges innerhalb einer 65 anteile

begrenzten Zeitspanne nach der Strangherstellung ist Polyäthylen, Molekulargewicht 18 000 25

zweckmäßig, da die Stränge während etwa 48 Stunden Polymerisat aus ß-Pinen, Schmelzpunkt 135°C 35 nach ihrer Herstellung noch nicht von selbst brechen. Mischpolymerisat aus 98 Teilen Isobutylen und

Auch soll der erfindungsgemäß zu verwendende Kleb- 2 Teilen Isopren 40

Stoffstrang so stabil sein, daß er 3 bis 6 Monate auf 70 Als Alterungsschutzmittel ein alkyliertes Phenol 2

Die Molekulargewichte der angeführten Polyäthylene wurden durch Messen der Viskosität einer Lösung aus 4,0 g/l Polymerisat in Tetrahydronaphthalin bei 13O⁰C und Berechnen des Molekulargewichtes mittels der modifizierten Staudinger-Gleichung bestimmt:

M = Kern log 10 ψ M = Durchschnittsmolekulargewicht ηγ = relative Viskosität
Kern = 4,03 · 10*

Diese Bestandteile werden bei 120° C geschmolzen und bei 90° C zu einem 3 mm dicken Klebstoffstrang geformt, der sich unter Verwendung einer Klebstoffzuführ- und -auftragsvorrichtung zum Verkleben von Papier eignete.

Aus dem zusammengeschmolzenen Gemisch wird bei 90 bis 120° C ein 6 mm dicker Strang gebildet und sofort auf eine Haspel mit 5 cm Durchmesser aufgewickelt. Der Strang hat die nötige Steilheit und Härte. Im geschmolzenen Zustand eignet er sich zum Verkleben von Polyäthylenfolien oder von mit einer Polyäthylendeckschicht versehenen Folien. Die Auftragtemperatur beträgt 160° C. Der Klebstoff eignet sich ferner für Schuhklebevorgänge, die keine schnelle Abbindegeschwindigkeit benötigen.

Der auf die Haspel aufgewickelte Strang kann länger als 6 Monate auf Lager gehalten werden, ohne daß sein Querschnitt sich merklich verändert. Die Sprödigkeitstemperatur beträgt unter —8° C.

Beispiel II

Gewichtsanteile

Polyäthylen, Molekulargewicht 18 000 25

Polymerisat aus /3-Pinen, Schmelzpunkt 135° C 50 Mischpolymerisat aus 98 Teilen Isobutylen und

2 Teilen Isopren 25

Alterungsschutzmittel wie Beispiel I 2

Ein 6 mm dicker Klebstoffstrang wird wie im Beispiel I hergestellt und eignet sich für die dort angegebenen Zwecke. Die Sprödigkeitstemperatur dieses Klebstoffes ist +4°C.

Beispiel III

35

40

Beispiel V

Gewichtsanteile

Polyamidharz A 100

Epoxydharz (Diglycidyläther) 3

Tributylphosphat 5

Polyamidharz B 5

Gewichtsanteile

Ein aus harzhaltiger Utah-Kohle gewonnenes Harz mit durchschnittlichem Molekulargewicht 1000 und Brechungsindex von 1,544 (vgl. in USA.-Patentschrift 2 461 552) 47,4

Polymerisat aus /3-Pinen mit Schmelzpunkt von 40°C 5,2

Ein sprödes, polymerisiertes Kolophonium mit Schmelzpunkt 98 bis 103° C, Flammpunkt 218° C, Säurezahl 150 und spezifischem Gewicht 1,072 10,6

Triäthylenglykol-di-2-äthylbutyrat 6,8

Mischpolymerisat aus 98 Teilen Isobutylen und 2 Teilen Isopren 15

Polyäthylen, Molekulargewicht 18 000 15

Alterungsschutzmittel wie Beispiel 1 2

Aus dem zusammengeschmolzenen Gemisch wird ein Klebstoffstrang von 6 mm Dicke bei 90° C gebildet. Der Strang hat eine Sprödigkeitsgrenze von I⁰C und eignet sich für die im Beispiel I angegebenen Zwecke, jedoch bindet dieser Klebstoff schneller ab.

Beispiel IV Gewichts-

anteile

Äthylcellulose 33,3

Glycerinester eines hydrierten Kolophoniums.. 33,3

Hydriertes Methylabietinat 33,4

p-Tertiärbutylphenol 0,5

Das Polyamidharz A ist das Reaktionsprodukt aus dimerisierter Sojaölfettsäure und Äthylendiamin. Sein Aminwert beträgt 1,9 mg —NH₂ auf 1 g Harz, die Säurezahl etwa 7, der Aschengehalt 0,10 %, das spezifische Gewicht 0,917, das durchschnittliche Molekulargewicht 3000 bis 6500 und der Erweichungspunkt 105 bis 115° C (Ball- und Ringverfahren der »American Society for Testing Materials«). Das Polyamidharz B ist das Reaktionsprodukt dimerisierter und trimerisierter Sojaölfettsäure mit Diäthylentriamin. Sein Aminwert beträgt 25,0 mg—NH₂ auf 1 g Harz, die Säurezahl nicht mehr als 12, der maximale Aschengehalt 0,10 %, das spezifische Gewicht 0,987, das durchschmttliche Molekulargewicht von 3000 bis 6500 und der Schmelzpunkt wenigstens 43° C nach dem Ball- und Ringverfahren.

Der Diglycidyläther dient als Stabilisierungsmittel und ist aus 2 Mol Epichlorhydrin und 1 Mol Diphenylolpropan erhalten. Das Produkt hat eine Viskosität von 9000 bis 17 000 cSt bei 25° C, einen Epoxyäquivalentwert von 185 bis 200 g/g-Mol Epoxy, einen Maximalbetrag von 0,2 % hydrolysierbarem Chlor und ein spezifisches Gewicht von 1,15 bis 1,17.

Aus dem zusammengeschmolzenen Gemisch wird ein 6 mm dicker Strang geformt. Dieser Strang ist biegsam und nicht spröde, so daß er leicht auf eine Haspel auf- und abgewickelt werden kann. Seine Sprödigkeitstemperatur beträgt 1O⁰C. Dieser Strang gibt beim Verkleben von Leder zähe und starke Verbindungen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Die Verwendung eines zu einer Spule bzw. einem Wickel aufrollbaren endlosen trockenen Stranges aus einem thermoplastischen Klebstoff zur Herstellung von Verklebungen.

2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der endlose Strang wenigstens eine parallel zu seiner Längsachse verlaufende Nut aufweist.

3. Ausführungsform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnut V-förmig ist und ihre Seitenwände einen Winkel von weniger als 120° bilden.

4. Ausführungsform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der endlose Strang mit einer Anzahl einander gegenüberliegender V-förmiger Nuten versehen ist, deren Scheitelabstand einen genügend starken Kernteil zum Handhaben des Stranges beläßt.

5. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der endlose Strang aus dem Polyamid einer polymerisierten Fettsäure und einem kleineren Anteil eines harzigen Polyepoxyds besteht.

6. Ausführungsform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff 5 bis 15% eines Weichmachers, bezogen auf das Gewicht an Polyamid, enthält.

7 8

7. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch In Betracht gezogene Druckschriften:

gekennzeichnet, daß der Strang aus einem Gemisch Deutsche Patentschrift Nr. 544 338;

von Polyäthylen, einem Isobutylenpolymensat und Micksch—Plath, Taschenbuch der Kitte und Kleb-

einem Kohlenwasserstoffharz, vorzugsweise mit einem stoffe, 1952, S. 216;

Gehalt von 15 bis 60% Polyäthylen, besteht. 5 Pabst, Kunststofftaschenbuch, 1952, S. 69/70.

© 009 528/272 5. 60