CH241906A - Verfahren zur Herstellung eines Klebemittels. - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Klebemittels.Info
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Description
Terfahren zur Herstellung eines Klebemittels. Da bei den bekannten Klebemitteln in Film- oder Pulverform auf Basis von Harn stoff und Formaldehyd der Zusatz eines Här- ters zu dem in den Handel kommenden Klebemittel unmöglich ist, weil dadurch ein vorzeitiges Härten des Klebstoffes eintre ten würde, hat man einen sogenannten Zwei- schichtenfilm vorgeschlagen, bei welchem der Klebstoff, nämlich ein Harnstoff-Formal- dehyd-Kondensationsprodukt, und der Här ter durch eine Schutzschicht, z.
B. aus Kolo phonium, das bei gewöhnlicher Temperatur fest ist, aber unterhalb der Leimungstempe- ratur schmilzt, von einander getrennt auf dem Träger angeordnet sind. Dies hat den Nachteil, dass der Klebstoffträger, z. B. eine Papierbahn, nacheinander mit drei verschie denen Schichten versehen werden muss.
Ferner hat man Trockenleimfilm aus Harnstoff-Formaldehyd-Harzen ohne solche Schutzschicht hergestellt, indem man die Kondensation unter Ausnutzung der egother- men Reaktionswärme vor sich gehen liess. Die Herstellung des Harzes erfolgte also bei an nähernd gleichbleibender Temperatur, erfor derlichenfalls unter Kühlung, um eine uner wünschte Temperaturerhöhung zu vermeiden. Die Reaktion wurde in Gegenwart von Säu ren oder schwach sauren Salzen bei p,H-Wer- ten von 3-6 und bei Temperaturen um 50 C durchgeführt.
Das Molverhältnis war 1 Mol Harnstoff auf 2-2i/2 Mol Formaldehyd bei einem pH-Wert von etwa<B>3</B>. Hierbei entsteht ein weisses Pulver oder eine weisse kolloidale Dispersion von saurer Reaktion mit pH-Wer ten von 3i--6. Die Reaktion dieses primären Reaktionsproduktes wird durch Zusatz von Hegamethylentetramin auf einen pH-Wert von 5\6 erhöht und durch Zusatz eines sau ren Katalysators, Ammonsulfat, wieder an gesäuert.
Das Harz hat also dauernd eine stark saure Reaktion, die für notwendig an gesehen wird, um einen genügend raschen Ablauf der Härtungsreaktion beim nachfol genden Verpressen unter Druck und Wärme sicherzustellen. Dieser Film ist nicht halt- bar, da eine vorzeitige Polymerisation des Harzes unter dem Einfluss des sauren Kataly- sators bereits bei gewöhnlicher Temperatur während des Lagerns eintritt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Klebemittels, insbesondere in Film- oder Pulverform, auf Basis von Kondensationsprodukten aus Harnstoffen und Aldehyden und bezweckt, die erwähnten Nachteile zu beseitigen. Die Erfindung be trifft ferner ein nach dem erfindungs gemässen Verfahren hergestelltes Klebemittel, insbesondere in Film- oder Pulverform.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwen dung einer wässrigen Kondensationslösung, die ein primäres Kondensationsprodukt aus Harnstoff und Aldehyden und ein PH nicht unter 7 aufweist, von sauer wirkenden Kata lysatoren und von Basen, welche die Kataly satoren während der Lagerzeit des Klebe mittels ausser Wirksamkeit setzen und beim Gebrauch des Klebemittels unter der Wir kung von Druck und Wärme die Katalysato ren freigeben, eine Mischung hergestellt wird.
Man kann die Katalysatoren und Basen je nachdem, ob ein Leimfilm oder ein Leim pulver hergestellt werden soll, entweder der Kondensationslösung selbst oder einem aus letzterer hergestellten Pulver zusetzen. Die Katalysatoren können an sich sauer sein oder zur Abspaltung von Säure geeignet sein.
Das primäre Kondensationsprodukt kann nach an sich bekannten Verfahren mit oder ohne Druck- und Wärmezufuhr hergestellt werden, wobei die Reaktion, z. B. bei einem pH-Wert von 5-7, neutral oder schwach sauer sein kann und als Reaktionskomponen ten z: B. Harnstoff, T'hio@harnstoff einerseits und Formaldehyd anderseits in einem mola- ren Verhältnis von 1 Mol Harnstoff (bezw. Thioharnstoff) zu 1-3 Mol Formaldehyd verwendet werden können.
Falls diese Kon densationslösung nicht bereits neutral sein sollte, so ist deren p$ auf 7 oder noch höher einzustellen, bevor die weitere Behandlung mit dem Katalysator nebst Schutzmittel er folgt. Als brauchbare Katalysatoren in Verbin dung mit Schutz- oder Inaktivierungsmitteln haben sich z. B. schwache Säuren erwiesen, wie Essigsäure, Oxalsäure, Benzoesäure, Phtalsäure, Weinsäure und deren Salze, fer ner sauer reagierende .Salze anorganischer Säuren, z.
B. Ammonsulfat, Ammonphosphat und Salze der Chlorsäure ünd Perchlorsäure, sowie Ester organischer oder anorganischer Säuren, z. B. Diäthyloxalat, Triphenyl- phosphat.
Brauchbare Schutz- oder Inaktivierungs- mittel sind anorganische oder organische Ba sen, wie z. B. Ammoniak, Hexamethylen- tetramin, Erdalkalihydroxyd, Alkalihydro- xyd, Triäthanolamin und Hydrazin- oder Hydroxylaminderivate.
Diese Inaktivierungsmittel gehen beim Gebrauch des Klebemittels teilweise in die Harzbildungsreaktion ein, wie z. B. Ammo niak oder Hexamethylentetramin, teilweise wirken sie auf den Reaktionsverlauf bloss durch ihre Gegenwart als Kontaktmittel und Puffersubstanz ein, d. h. sie regeln die Azidi- tät und Alkalität, wie beispielsweise Alkali- hydroxyd.
Es hat sich gezeigt, dass optimale Eigen schaften des Klebemittels in bezug auf Lager beständigkeit und Härtungsgeschwindigkeit dann erzielbar sind, wenn beide Arten von Schutzmitteln gemeinsam dem primären Kon densationsprodukt zugesetzt werden, und zwar in je nach Fall bestimmtem Verhält nis, derart, dass die Zusätze der primären Kondensationslösung eine neutrale, schwach alkalische oder höchstens schwach saure Reaktion zwischen PH 6 und PH 8 erteilen. i Es wurde ferner beobachtet, dass dieses Gleichgewicht um den Neutralitätspunkt während des Klebvorganges in der Wärme aufgehoben wird und dass dies von Bedeutung ist.
Diese Erscheinung dürfte darauf zurück-, zuführen sein, dass die,Schutzmittel ganz oder zum Teil an der Reaktion teilnehmen und ge wissermassen erst dadurch den Katalysator freigeben. Setzt man z. B. der Kondensations- lösung.eine Indikatorfarbe zu, so kann man beim Leimungsvorgang in der Wärme das Auftreten einer stark sauren Reaktion beob achten, obwohl beim Tränken und Trocknen eine neutrale Reaktion geherrscht hatte und im Klebstoff monatelang beibehalten wor den war.
Durch richtige Bemessung von Kataly sator und Schutzmitteln kann man die Trock nung des Klebemittels bei erhöhtem, z. B. über 60 C liegenden Temperaturen durch führen, wobei immer vorausgesetzt wird, dass die Reaktion der Imprägnierungslösung neu tral, schwach alkalisch oder höchstens ganz schwach sauer ist.
Es wurde ferner beobaehtet, dass die Halt barkeit der Imprägnierungslösung in keinem Verhältnis zur Haltbarkeit des trockenen Klebemittels, z. B. des trockenen Films, steht. So kann z. B. die Imprägnierungslösung einige Wochen nach dem Zusatz von Nataly- sator und Schutzmitteln irreversibel gelie ren, während der daraus hergestellte Trocken film monatelange Haltbarkeit zeigt.
Nach Versuchsergebnissen dürfte die Erklärung für dieses Verhalten darin zu suchen sein, dass der Ablauf der Kondensationsreaktion im trockenen Zustand in derartigem Aus masse verhindert wird, dass er praktisch keine Rolle mehr spielt. Deshalb ist es zweckmässig, die Kondensationslösung so weit zu trocknen, dass die Feuchtigkeit unter 5 % liegt, wo durch das Fortschreiten der Kondensations reaktion unter Einwirkung des Katalysators bei gewöhnlicher Temperatur aufgehalten wird, aber unter dem Einfluss der Presstempe- ratur wieder in Gang kommt.
Bei der Herstellung von Trockenfilmen auf Basis von Harnstoff bezw. Thioharnstoff und Formaldehyd ergaben sich bisher Schwierigkeiten, weil das Kondensationspro dukt nach dem Auftrocknen auf dem Trä ger hygroskopisch ist, wodurch ein Aufrol len der Filmbahn vor dem Gebrauch er schwert wird und überhaupt deren Anwen dung unmöglich gemacht wird. Versuche haben ergeben, dass diese hygroskopischen Eigenschaften durch Zusatz gewisser Stoffe zur Kondensationslösung aufgehoben wer den, wobei gleichzeitig die Geschmeidigkeit, Fliessbarkeit und Wasserfestigkeit in weiten Grenzen geregelt werden kann.
Hierzu eig nen sich insbesondere Stoffe, die an der Reaktion teilnehmen, wie z. B. Harnstoff, Thioharnstoff, Melamin, Urethan und/oder deren Derivate, aber auch Phenol, Resorcin, Cyanamid, Dicyandiamid und/oder Konden sationsprodukte aus diesen mit Aldehyden. Man kann auch so verfahren, dass man erst die Kondensationslösung eintrocknet und sie dann mit diesen Stoffen versetzt.
Weiter hat sich aus den Versuchen er geben, dass der Kondensationsgrad des pri mären Kondensationsproduktes auf die Eigenschaften und die äussere Beschaffenheit des Klebemittels, z. B. des Leimfilms, einen grossen Einfluss hat. Kondensationsprodukte von niedrigem Kondensationsgrad geben z. B.
dünne Filme von höherer Fliessbarkeit und erfordern längere Härtezeiten verglichen mit Filmen, bei denen das Kondensationsprodukt unter sonst gleichen Bedingungen einen höhe ren Kondensationsgrad hat. Hierdurch kann der Klebstoff -den wechselnden Pressbedin- gungen in weiten Grenzen angepasst werden, indem einmal eine Kondensationslösung ver wendet wird, in der die primären Konden sationsprodukte noch völlig (d. h.
echt) in Wasser gelöst sind, und anderseits eine solche, aus der beim Verdünnen mit Wasser die Kon densationsprodukte bereits ausgefällt wer den, obwohl die Lösung, .die typische Fmul- sionskolloide enthält, noch eine gewisse Ver- dünnbarkeit mit Wasser besitzt.
Gemäss dem Verfahren kann nicht nur ein Trockenleimfilm hergestellt werden, vielmehr ist es beispielsweise möglich, durch Pulve risieren des Films einen Klebstoff zu erhal ten, der durch Auflösen in Wasser streich fähig gemacht werden kann. Anderseits kann man durch Trocknen der mit Katalysator und Schutzmittel versehenen Lösung ein Leimpulver erhalten, das durch Lösen in Wasser oder einfach durch Aufstäuben auf die zu verklebenden Flächen, z. B. Furnier holz, verwendet werden kann.
Weiterhin kann man ,die primäre neu trale Kondensationslösung zur Trockene ein- dampfen und die berechneten Mengen von Katalysator und .Schutzmittel in trockener Form zufügen und in einer Kugelmühle fein vermahlen. Der so erhaltene Klebstoff er weist sich im trockenen Zustand monatelang haltbar, und der daraus hergestellte Leim kann bei 1U0-110 C in den in der Indu strie üblichen Zeiten verpresst werden.
Beispiel <I>1:</I> 1 & 00 Gewichtsteile Formaldehyd 3,5 bis 40 Vol. % und 6'5,0 Teile Harnstöff werden bei einem pH-Wert von etwa 5,0 unter Druck bei 100 C etwa drei Stunden lang konden siert. Dieses Kondensationsprodukt wird neu tralisiert, so dass, pH == 7 wird.
1000 Gewichtsteile dieser etwa 50 % igen Lösung werden mit 25 g Resorcin, in etwas Alkohol gelöst, versetzt, und dann wird zu dieser Mischung eine wässrige Suspension von 1'8 GewichtsteilenAmmonsulfat, 1,l5 Ge wichtsteilen Kalziumhydroxyd und 10 bis 15 em' konzentriertem Ammoniak hinzuge fügt, wobei die Reaktion in der Impräg nie- rungslösung schwach alkalisch wird.
Mit dieser Lösung wird eine poröse Pa pierbahn von 2'0 g/m' getränkt und bei Tem peraturen zwischen 50 und 70 C getrocknet. Der erhaltene Film ist monatelang unver ändert haltbar und kann zum Verleimen z. B. von Furnierscheiben bei 1010-110 C und 10-20 kg/cm\ Druck in 6-10- Minuten ver- presst werden.
<I>Beispiel 2:</I> 180'0 Gewichtsteile Formaldehyd 3,5 bis 1O Vol.%, 3,50 Gewichtsteile Harnstoff und 300 Gewichtsteile Thioharnstoff werden bei 100 C am Rückflusskühler etwa 1 Stunde lang bei einem pH-Wert von etwa 4-G kon densiert, bis eine mit Wasser verdünnbare Emulsion entsteht. Nach Neutralisierung werden<B>1000</B> Gewichtsteile dieser Konden sationslösung mit 2100 Teilen einer Harz lösung aus Harnstoff-Formaldehyd, erhalten durch saure Kondensation, versetzt.
Schliess lich wird eine wässrige Suspension zugesetzt, die 10 Gewichtsteile Oxalsäurediäthylester, 1.,5 Gewichtsteile Ätzkali und 10-20 ein' konzentriertes Ammoniak enthält, wobei die Imprägnierungslösung eine sehwach alka lische Reaktion erhält. Weitere Herstellung des Films nach Beispiel 1.
Je nach der Kondensationsführung bei der primären Kondensationslösung und der Natur des Katalysators kann die Imprägnie- rungslösung entweder einen äusserst hygro skopischen und geschmeidigen oder aber einen glasigen und brüchigen Film ergeben.
Diese Eigenschaften können nun durch Zu satz von gewissen Stoffen, in Beispiel 1 von Resorcin, in Beispiel 2 von einem besonde ren Harnstoff-Formaldehyd-Kondensations- produkt, verändert werden. Hiedurch können die Eigenschaften des Films besonderen For derungen betreffend Haltbarkeit und Här- tungsgeschwindigkeit, Klebfreiheit usw. an g o epasst werden.
<I>Beispiel 3:</I> Der nach Beispiel 1 oder 2 erhaltene Film wird pulverisiert. Aus dem Pulver wird durch Zufügen von Wasser ein Leim herge stellt, der nach dem Aufstreichen z. B. auf Furnierholz und Trocknen, wie unter Bei spiel 1. angegeben, verpresst werden kann. <I>Beispiel</I> Die in Beispiel 1 oder 2 angegebene Im prägnierungslösung wird im Vakuum bei etwa ss0 C zur Trockene eingedunstet, pulve risiert und wie in Beispiel 3 angegeben be handelt.
<I>Beispiel 5:</I> 1000 g primäres Kondensationsprodukt wie in Beispiel 1 und 2 werden im Vakuum bei etwa 60 C zur Trockene eingedampft. Zu dem trockenen Rückstand werden 10 g Benzoesäure, 0,75 g Ätzkali und 20g Hexa- methylentetramin zugesetzt, und das Gemisch wird in der Kugelmühle vermahlen. Man er hält ein haltbares Leimpulver, das in der im Beispiel 3 angegebenen Weise verwendet wer den kann.
Claims (1)
- PATENTANSPRü CHE I. Verfahren zur Herstellung eines Klebe mittels auf Basis von Kondensationsproduk ten aus Harnstoffen und Aldehyden, da- durch gekennzeichnet, dass unter Verwendung einer wässrigen Kondensationslösung, die ein primäres Kondensationsprodukt aus Harn stoffen und Aldehyden und ein pE nicht unter 7 aufweist, von sauer wirkenden Kata lysatoren und von Basen, welche die Kataly satoren während der Lagerzeit des Klebe mittels ausser Wirksamkeit setzen und beim Gebrauch des Klebemittels unter der Wir kung von Druck und Wärme die Katalysato ren freigeben, eine Mischung hergestellt wird.II. Klebemittel, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Basen, welche die Katalysatoren während der Lagerzeit des Klebemittels ausser Wirksamkeit setzen, zwei Stoffe gemeinsam verwendet werden, von denen der eine beim Gebrauch des Klebemit tels in die Kondensationsreaktion geht und der andere bloss als Kontaktmittel und Puf fersubstanz wirkt.2,. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Katalysato ren und die Basen in solcher Menge und in solchem Verhältnis der wässrigen Konden sationslösung zugefügt werden, dass sie ge meinsam eine höchstens schwach alkalische Reaktion in der Kondensationslösung be wirken. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Katalysatoren schwache Säuren verwendet werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass, als Katalysatoren sauer reagierende Salze anorganischer Säuren verwendet werden. 5.Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Katalysatoren sauer reagierende Salze organischer Säuren verwendet werden. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Katalysatoren sauer reagierende Ester organischer Säuren verwendet werden. 7. Verf ahren nah Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Katalysatoren sauer reagierende Ester anorganischer Säuren verwendet werden. B.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als in die Kondensationsreaktion ein gehende Base Ammoniak verwendet wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als in die Kondensationsreaktion ein gehende Base Hegamethylentetramin verwen det wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als - in die Kondensationsreaktion ein gehende Base Triäthanolamin verwendet wird. 11.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als in die Kondensationsreaktion ein gehende Base Hydrogylaminderivate verwen det werden. 12. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als in die Kondensationsreaktion ein gehende Base Hydrazinderivate verwendet werden. 13. Verfahren nach Patentansprueh I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als puffernd wirkende Base Erdalkali hydrogyd verwendet wird.14. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ammoniak neben Alkalihydrogyd ver wendet wird. 1'5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Hegamethylentetramin neben Alkali hydrogyd verwendet wird. 16.Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Kondensations lösung so weit eingetrocknet wird, dass die Feuchtigkeit unter 5 % liegt, wodurch das Fortschreiten der Kondensationsreaktion un ter dem Ei.nfluss des Katalysators bei ge- wöhnlicherTemperatur gehemmt wird, unter dem Einfluss der Presstemperatur dagegen in Gang gesetzt wird. 17.Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Kondensations lösung zwecks Regelung der Geschmeidig keit, Fliessbarkeit" l#-lebrigkeit und Wasser festigkeit des l@Qrzuste@len.den Klebemittels solche Stoffe zugesetzt werden, die beim Ge brauch des Klebemitfels selbst an der Kon densation teilnehme. 18. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Harnstoff verwendet wird. 19. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet. dass Thioharnstoff verwendet wird. 2-0.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Melamin verwendet wird. 21. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Urethan verwendet wird. 22. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Derivate des Urethans verwendet werden. 2D. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Phenol verwendet wird. 24.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Resorein verwendet wird. 25. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet dass Cyanamid verwendet wird. 26. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Dieyandiamid verwendet wird. 27. Verfahren nach Patentanspruch 1'. und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukte verwendet werden.'2'8. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die neutralisierte Kondensationslösung bis zur Trockene ein gedampft wird und dem erhaltenen trockenen Produkt zwecks Regelung der Geschmeidig keit, Fliessbarkeit, Klebrigkeit und Wasser festigkeit des herzustellenden Klebemittels solche Stoffe zugesetzt werden, die beim Ge brauch des Klebemittels an der Kondensation teilnehmen. <B>29.</B> Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die neutralisierte Kondensationslösung bis zur Trockene einge dampft wird und dem erhaltenen Produkt die sauren Katalyte und Basen beigefügt werden. 30.Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass eine Konden sationslösung verwendet wird, in welcher sich die primären Kondensationsprodukte in echter Lösung befinden. 3<B>,</B>1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass eine Konden sationslösung verwendet wird, bei welcher der Kondensationsgrad der primären Kon densationsprodukte so weit fortgeschritten ist, dass letztere nur noch kolloid in Wasser gelöst sind und durch Zugabe von Wasser ausgefällt werden können. 32.Klebemittel nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass es Filmform aufweist: 33. Klebemittel nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass es Pulverform auf weist.
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