PL207954B1

PL207954B1 - Klej montażowy na bazie wodnej dyspersji polimerowej z dodatkiem środków zagęszczających i sposób jego wytwarzania

Info

Publication number: PL207954B1
Application number: PL357294A
Authority: PL
Inventors: Anke Lewin; Wolfgang Klauck; Gaby Schilling; Martin Majolo
Original assignee: Henkel Ag & Co Kgaa
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2011-02-28
Also published as: AU4252201A; EP1268698A1; MXPA02009363A; US20030144405A1; PL357294A1; DE10116023A1; AU2001242522B2; EP1268698B1; WO2001074961A1; CA2405446A1; ATE267856T1; US6770706B2; DE50102412D1; TR200402071T4; JP5009469B2; JP2003535158A

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest klej montażowy na bazie wodnej dyspersji polimerowej z dodatkiem środków zagęszczających. Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania tego kleju.

Pod pojęciem kleju montażowego należy rozumieć preparat, który ze względu na podane poniżej właściwości, nadaje się do celów montażowych, przede wszystkim w przemyśle budowlanym:

- bardzo duża przyczepność początkowa i obciążalność końcowa przy łączeniu drewna, metalu, ceramiki, polichlorku winylu i innych tworzyw sztucznych, w zastosowaniach wewnętrznych i zewnętrznych, a także szczególne zalety odnośnie do

- zapeł niania szczelin,

- szerokiego zakresu przyczepnoś ci

- elastycznoś ci.

Korzystnym zastosowaniem klejów montażowych jest szybkie i trwałe mocowanie przedmiotów do sufitów, ścian i podłóg. Szczególnie pożądany jest przy tym szybki i prosty montaż ciężkich przedmiotów, bez konieczności dodatkowego umocowywania po naniesieniu masy klejowej (np. przy przyklejaniu klinkieru, kamieni, cegieł, paneli, płyt stropowych, itd.). Oprócz tego masa klejowa powinna być w stanie przykrywać nierówności materiału (zapełnianie szczelin).

Znane do tej pory rynkowe kleje montażowe mają maksymalną przyczepność początkową 10 gcm^-2. Pozwala to na montaż lekkich przedmiotów bez ich dodatkowego mocowania, jednakże występują problemy, jeśli chodzi o przedmioty ciężkie, jak na przykład płyty stropowe. Inne problemy montażowe istnieją przy montażu przedmiotów, w których występują naprężenia (np. wygięte listwy podłogowe). Przedmioty te muszą być dodatkowo mocowane, aż do utwardzenia się masy klejowej. Takie zastosowania montażowe są zawsze czasochłonne, a niektórych przypadkach wymagają dodatkowej, złożonej pracy.

Rozróżnia się cztery rodzaje klejów montażowych:

a) układy zawierające rozpuszczalniki,

b) układy reaktywne,

c) kleje topliwe (klejenie na gorąco),

d) układy wodne.

Kleje montażowe zawierające rozpuszczalniki są mało popularne, zwłaszcza przy klejeniu dużych powierzchni wewnętrznych, ponieważ często dochodzi do podrażnienia powonienia przez uwalniające się pary rozpuszczalników. Zaletą stosowania układów rozpuszczalnikowych jest to, że rozpuszczalniki mogą się szybko ulatniać, co pozwala stosunkowo szybko osiągnąć wysoką przyczepność w pracach montażowych.

Stosowanie układów reaktywnych i klejów topliwych wymaga albo specjalnych warunków i/lub urządzeń, albo stosunkowo długiego czasu dla uzyskania przyczepności wystarczającej do celów montażowych.

Wadą układów wodnych jest powolne oddawanie obecnej w nich wody. Z tego powodu proces utwardzania jest stosunkowo powolny. Główną zaletę układów wodnych stanowi brak podrażnienia powonienia i/lub zagrożenia dla zdrowia przez opary rozpuszczalnika. Jak dotąd, nie opracowano jednakże klejów montażowych o przyczepności > 10, zwłaszcza > 15 gcm^-2.

Przy znacznym zagęszczaniu dyspersji akrylowych za pomocą akrylowych środków zagęszczających o stosunkowo wysokich stężeniach, stosowanym dla osiągnięcia wysokiej przyczepności początkowej (zwłaszcza przez lepkość), w przeszłości otrzymywano jedynie bardzo lepkie kleje, trudne do nakładania, nietrwałe przy przechowywaniu i źle zwilżające sklejane podłoża.

Z brytyjskiego opisu patentowego nr GB 2 061 990 znany jest klej do umocowywania płytek ceramicznych. Zawiera on:

- 2 do 50% wagowo wodnej dyspersji lub roztworu polimeru organicznego o zawartoś ci substancji stałych od 30 do 70%,

- 40 do 80% wagowo wypeł niacza nieorganicznego,

- 0,5 do 15% wagowo dodatków organicznych, oraz

- 0 do 10% wagowo substancji pomocniczych.

W przykł adach wytwarzano kleje z nastę pują cych skł adników:

- 100 części wagowych kopolimeru styrenu i akrylanu, w postaci dyspersji zawierają cej 45% substancji stałych.

- 450 części wagowych piasku o różnej wielkości ziaren

PL 207 954 B1

- 5 części wagowych koalescencyjnego rozpuszczalnika na bazie eteru aromatycznego glikolu,

- 1 do 2 części wagowych eteru celulozy o lepkości 15 000 jako środka zagęszczającego,

- 2 do 1 części wagowych Aerosilu, oraz

- 50 do 55 części wagowych wody.

Jako środek zagęszczający oprócz eteru celulozy wymieniono również poliakrylany. Za pomocą tego kleju powinno się przyklejać ceramiczne płytki do podłogi. Podobno można jednak przyklejać płytki ceramiczne również na ścianach. Wadą tego znanego kleju jest to, że jego przyczepność początkowa jest zbyt mała, aby utrzymać ciężkie przedmioty, jak na przykład cegły, na ścianach natychmiast po nałożeniu i wyrównaniu kleju.

Celem wynalazku było otrzymanie kleju trwałego przy przechowywaniu i charakteryzującego się bardzo dużą przyczepnością początkową w celu przyklejania ciężkich przedmiotów. Stosowanie kleju powinno być przy tym możliwie łatwe. Dotyczy to w szczególności nanoszenia kleju i rozprowadzenia go na podłożu.

Cel ten uzyskano w rozwiązaniu według wynalazku przez opracowanie kleju montażowego na bazie wodnej dyspersji polimerowej z dodatkiem środków zagęszczających oraz ewentualnie wypełniaczy, pigmentów, środków konserwujących, rozpuszczalników, plastyfikatorów i innych środków pomocniczych, który charakteryzuje się tym, że zawiera następujące składniki:

A) przynajmniej jedną wodną dyspersję kopolimeru: styrenu i akrylanu alkilu względnie metakrylanu alkilu, zawierającego w grupie alkilowej 1 do 12 atomów węgla, w ilości od 10 do 98% wagowo masy kleju, przy czym zawartość substancji stałych w dyspersji znajduje się w zakresie od 30 do 80% wagowo;

B) środek zagęszczający składający się z mieszaniny:

a) nieorganicznego środka zagęszczającego, zwłaszcza kwasu krzemowego o wysokim stopniu dyspersji, w ilości od 0.4 do 6 % wagowo masy kleju; oraz

b) wodnego układu kopolimeru na bazie przynajmniej kwasu akrylowego i akrylamidu w ilości od 1 do 10 % wagowo masy kleju, przy czym zawartość substancji stałych w układzie znajduje się w zakresie od 10 do 40 % wagowo; i

C) resztę wody do uzyskania wartości pH > 7;

a takż e ewentualnie znane skł adniki takie, jak wypeł niacze w iloś ci od 0 do 88 % wagowo masy kleju, pigmenty w ilości od 0 do 2% wagowo masy kleju, substancje pomocnicze w ilości od 0 do 3% wagowo masy kleju; i plastyfikatory w ilości od 0 do 40% wagowo masy kleju.

W korzystnym rozwiązaniu wynalazku układ wodny kopolimeru jest zastąpiony w ilości do 90% wagowo przez przynajmniej jedną z dyspersji polimerowych wybraną spośród dyspersji zawierających polimer na bazie akrylanów, kopolimer na bazie kwasu akrylowego i kwasu metakrylowego lub na bazie poliuretanów, o zawartości substancji stałych od 20 do 40% wagowo;

W innym korzystnym rozwiązaniu klej według wynalazku zawiera wodną dyspersję kopolimeru styren/akrylan w ilości od 51 do 98% wagowo masy kleju, kwas krzemowy o wysokim stopniu dyspersji w ilości od 1 do 3% wagowo masy kleju, oraz emulsję wodno/olejową kopolimeru kwas akrylowy/akrylamid w ilości od 1 do 5% wagowo masy kleju.

Rozwiązaniem realizującym postawiony cel jest także sposób wytwarzania kleju montażowego na bazie wodnej dyspersji polimerowej z dodatkiem środków zagęszczających oraz ewentualnie wypełniaczy, pigmentów, środków konserwujących, rozpuszczalników, plastyfikatorów i innych środków pomocniczych, który charakteryzuje się tym, że kolejno wykonuje się następujące operacje: a) składniki kleju, za wyjątkiem wodnego układu polimerów na bazie przynajmniej kwasu akrylowego i akrylamidu (składnik Bb), wprowadza się do mieszarki z mieszadłem planetarnym i tarczą wspomagającą rozpuszczanie, b) miesza się przez około 30 minut w temperaturze około 20°C, przy szybkości mieszadła około 50 obr/min i szybkości tarczy około 1000 obr/min, c) dodaje się wodny układ polimerów na bazie kwasu akrylowego oraz akryloamidu i miesza przez około 10 minut, d) uzyskaną mieszaninę poddaje się przez około 5 minut działaniu podciśnienia o wartości około 1 kPa i odpowietrza, po czym porcje kleju umieszcza się w pojemnikach.

Zawartość dyspersji polimerowej wynosi korzystnie od 51 do 88% wagowo, a bardziej korzystnie 60 do 70% wagowo masy kleju, a zawartość części stałych korzystnie znajduje się w zakresie od 40 do 65% wagowo masy dyspersji.

Zawartość nieorganicznego środka zagęszczającego wynosi korzystnie od 0,5 do 5% wagowo, a bardziej korzystnie od 1 do 3% wagowo masy kleju, a zawartość wodnego układu kopolimeru znajduje się korzystnie w zakresie od 1,5 do 5% wagowo masy kleju, zaś korzystna zawartość części stałych wynosi od 25 do 35% wagowo masy układu.

PL 207 954 B1

Wodny układ kopolimerowy może być zastąpiony przez odpowiednią wodną dyspersję polimerową w ilości korzystnie do 50% wagowo, przy czym zawartość części stałych w tej dyspersji wynosi korzystnie od 25 do 35% wagowo.

Korzystne zawartości składników opcjonalnych wynoszą odpowiednio: wypełniacze - od 20 do 35% wagowo masy kleju, substancje pomocnicze (zwłaszcza pomocnicze środki dyspergujące i środki konserwujące) - od 0 do 1% wagowo masy kleju, plastyfikatory - od 0 do 10% wagowo masy kleju.

W kopolimerach styrenu i metakrylanu wzglę dnie styrenu i akrylanu zawartość styrenu powinna mieścić się w zakresie od 30 do 100, zwłaszcza od 50 do 100% wagowo. Komonomer styren może być podstawiony, na przykład podstawnikiem metylowym.

Grupa alkilowa akrylanów może być liniowa, rozgałęziona lub cykliczna, ewentualnie także podstawiona. Przykładami są grupy metylowa, etylowa, izopropylowa, butylowa, dodecylowa, cykloheksylowa, 2-etyloheksylowa i 2-hydroksyetylowa.

Estry kwasu akrylowego mogą zawierać również grupy reaktywne, dla późniejszego sieciowania końcowego. Takie grupy reaktywne mogą również zawierać komonomery winylowe, np. grupę silanową. Grupa Si(Alk)3- może być związana z grupą winylową bezpośrednio lub przez grupę (CH2)n-, przy czym n może być liczbą od 2 do 6, korzystnie n wynosi 3 lub 0. Grupy alkilowe mogą zawierać 1 do 4 atomów wę gla, korzystnie 1 lub 2 atomy wę gla. Innymi komonomerami mogą być : ester winylowy, ester kwasu maleinowego (zawierające 1 do 12, korzystnie 2 do 8 atomów węgla w składniku alkoholowym), etylen, akryloamid, kwas akrylowy, butadien, akrylonitryl, zarówno osobno, jak i w mieszaninie. Masa cząsteczkowa wynosi ponad 100 000 g/mol. Kopolimerami styrenu dostępnymi w handlu są: Acronal 290 D, Scopacryl D 343, Ubatol VAF 1539, Acronal S 360 D, Scopacryl PAAD 8875, Acronal S 400, Acronal S 401, Styrofan A 900, Rhodopas DS 913, Joncryl 678, Vinnapas LL 6010 i SAF 54, Neocryl A 621 (kopolimer styrenu i estru kwasu akrylowego), Pliotec LS 1 (terpolimer styrenu, butyloakrylanu i kwasu metakrylowego), VIowilith DM 611, Mowilith DM 680, Styropor P 555 (czysty styren), Buna EM 2116, Styrolux 684 D, Rhodopas SB 012 (kopolimer styrenu i butadienu), Novodur P2M, Syntliomer VL 10286 (terpolimer styrenu, butadienu i akrylonitrylu). Szczególnie korzystne są: DL 345 produkcji Union Carbide, Rhodapas DS 910 produkcji Rhone Poulenc, Revacryl 248 produkcji Harco / Clariant i Primal P 308 M produkcji Rohm and Haas. Mogą być również stosowane również mieszaniny różnych dyspersji kopolimerów styrenowo/akrylanowych.

Kopolimery styrenu mogą być wytwarzane znanymi sposobami, zwłaszcza przez polimeryzację emulsyjną lub perełkową. Powstają przy tym wodne dyspersje o stężeniu około 40 do 70% wagowo kopolimeru styrenowego. Możliwe jest jednak ich wytwarzanie w masie lub roztworze.

Środki zagęszczające z reguły są substancjami o dużej masie cząsteczkowej, które albo wchłaniają wodę i pęcznieją, albo tworzą międzycząsteczkowe sieci strukturalne. Organiczne środki zagęszczające przechodzą ostatecznie w lepkie roztwory właściwe lub koloidalne.

Nieorganiczny środek zagęszczający jest kwasem krzemowym, zwłaszcza pirogenicznym, o wysokim stopniu zdyspergowania, w postaci hydrofilowej lub hydrofobowej. Korzystny hydrofilowy kwas krzemowy zwilżany jest przez wodny układ z przeważającą zawartością wody, zwłaszcza przez czystą wodę, i otrzymuje się go przez hydrolizę płomieniową. Hydrofobowy kwas krzemowy otrzymuje się z kwasu hydrofilowego przez reakcję z organosilanami. Powierzchnia właściwa wynosi od 125 do 400 m²/g, według pomiaru metodą BET zgodnie z normą DIN 66131. Kwas krzemowy o wysokim stopniu dyspersji można stosować zarówno w postaci proszku, jak i wodnej dyspersji. Przykładami są:

HDK produkcji Wacker i Aerosil produkcji Degussa-Hiils.

Organiczny środek zagęszczający zawiera wodny układ kopolimeru na bazie przynajmniej kwasu akrylowego i akryloamidu, korzystnie zemulgowanego we frakcji olejowej, zwłaszcza we frakcji ropy naftowej. Ogólnie może to być również wodna dyspersja kopolimeru lub roztwór wodny. Zawartość substancji stałych w układzie wynosi 10 do 40%, zwłaszcza 25 do 35%, według pomiaru zgodnie z DIN 53189 względnie ISO 1625. Wartość pH według pomiaru zgodnie z ISO 1148 względnie DIN 53785 mieści się w zakresie od 7,5 do 9. Konkretnymi przykładami emulsji W/O („woda w oleju”) są Collacral HP produkcji BASF oraz Texipol produkcji Scott-Bader.

Dodatkowo stosowane organiczne środki zagęszczające są wodnymi dyspersjami lub roztworami, które w ilości do 90%, zwłaszcza do 50% wagowo, mogą zastąpić wodne układy kopolimerów na bazie przynajmniej kwasu akrylowego i akryloamidu, korzystnie emulsje W/O. Konkretnymi przykładami są:

- rozpuszczalny w wodzie poliuretanowy środek zagęszczający Nopco DSX 3290 produkcji Cognis,

PL 207 954 B1

- wodny roztwór terpolimeru akrylanów i metakrył anów oraz komonomeru zawierającego grupy karboksylowe Indunal T 112 produkcji Indulor Chemie (który jest zasocjowanym anionowym środkiem zagęszczającym),

- dyspersja polimeru akrylowego Acrysol TT 615 produkcji Rohm & Haas, która jest pę cznieją cą pod wpływem zasad anionową dyspersją o zawartości substancji stałej około 30 % wagowo),

- polimerowa dyspersja na bazie kwasu akrylowego i akryloamidu.

Wypełniacze służą do zmniejszenia skurczliwości i wpływają na konsystencję kleju. Konkretnymi przykładami wypełniaczy są w szczególności kredy Omyacarb produkcji Omya.

Innymi odpowiednimi nieorganicznymi wypełniaczami ziarnistymi są na przykład ziarna andaluzytu, sylimanitu, cyjanitu, mullitu, pirofilitu, imogolitu lub alofanu. Poza tym odpowiednie są związki na bazie glinianów sodu lub krzemianów wapnia. Stosuje się również minerały takie, jak krzemionka, niepochodzący z instalacji odsiarczania gazów spalinowych siarczan wapnia (gips) w postaci anhydrytu, półhydratu lub dihydratu, mączka kwarcowa, żel krzemionkowy, siarczan baru, dwutlenek tytanu, zeolity, leucyt, skaleń potasowy, biotyt, grupa sorokrzemianów, cyklokrzemianów, krzemianów łańcuchowych, krzemianów warstwowych i tektokrzemianów, grupa trudno rozpuszczalnych siarczanów, takich jak gips, anhydryt, szpat ciężki (baryt), jak również minerały wapniowe, jak kalcyt lub kreda (CaCO3). Wymienione materiały nieorganiczne mogą być stosowane pojedynczo, jednakże równie dobrze można używać mieszanin dwóch lub kilku wymienionych związków.

Wartość x50 cząstek wypełniaczy dla przeciętnego rozkładu ziarnowego wynosi od około 1 do około 120 μm, na przykład od około 3 do około 60 lub od około 60 do około 90 μm, według pomiaru w izopropanolu za pomocą Sympatec Helos H 0720.

Do stosowania nadają się również organiczne wypełniacze ziarniste, których nie można łatwo przypisać do rozpuszczalnych w wodzie lub zdyspergowanych w wodzie polimerów. Zaliczają się do nich w szczególności drobno zmielone tworzywa sztuczne, które można otrzymać przy recyklingu tworzyw sztucznych, zwłaszcza mączkę tworzywa sztucznego, otrzymywaną przez rozdrabnianie wysoko usieciowanych elastomerów lub polimerów termoutwardzalnych. Przykładem jest mączka kauczukowa, jaka powstaje przykładowo przez rozdrabnianie opon samochodowych.

Pigmenty służą do zabarwiania klejów montażowych. Korzystne są pigmenty organiczne i tlenek żelaza. Konkretnym przykładem jest Bayferrox produkcji Bayer.

Jako plastyfikatory stosuje się przede wszystkim substancje tłuszczowe, w ilości od 0 do 60, korzystnie 1 do 50, zwłaszcza 10 do 40% wagowo w stosunku do masy polistyrenu. Mogą być one stosowane również w ilości 0 do 40, zwłaszcza 0 do 10% wagowo w stosunku do masy kleju montażowego. Pod określeniem substancje tłuszczowe rozumie się kwasy tłuszczowe, alkohole tłuszczowe lub ich pochodne, zwłaszcza trójglicerydy wyższych kwasów tłuszczowych, korzystnie naturalne tłuszcze i oleje. Szczegóły można znaleźć w publikacji zgłoszenia międzynarodowego PCT pod nr WO 97/07173.

Do substancji pomocniczych należą:

- Środki konserwujące zapobiegające atakowi grzybów i bakterii. Konkretnymi środkami konserwującymi są JMAC-LP 1%-wy, produkcji Johnson &, Matthey oraz Mergal KM 3 produkcji Troy Chemie GmbH.

- Rozpuszczalniki wpływające na czas schnięcia otwartego kleju i właściwości mechaniczne. Konkretnym przykładem jest glikol butylowy.

- Środki wspomagające dyspergowanie, polepszające zwilżalność kleju. Konkretnym przykładem jest Pigment Dispersant A produkcji BASF.

- Środek koalescencyjny zazwyczaj nie jest wymagany. Nie jest również konieczne dodawanie rozpuszczalników.

Pozostałym składnikiem dopełniającym do 100% jest woda.

Wartość pH kleju montażowego wynosi z reguły ponad 7, korzystnie mieści się w zakresie od 7 do 10. W tym zakresie pH, efekt działania stosowanego środka zagęszczającego jest najlepszy. Dla wartości pH > 10 obserwuje się rozkład stosowanego zagęszczacza akrylowego, co znacznie pogarsza jego działanie. Dla wartości pH < 7 stwierdza się również wyraźne pogorszenie działanie zagęszczającego.

Wysoką przyczepność początkową kleju montażowego przypisuje się w znacznym stopniu jego szczególnym właściwościom reologicznym. W tak zwanym stanie spoczynku, klej montażowy zachowuje stabilność kształtu. Przy mechanicznym przyrządzaniu, lepkość zmniejsza się tak, że masę klejącą można łatwo wymieszać i poddać przerobowi. Pod działaniem sił ścinających lepkość obniża się

PL 207 954 B1 w takim stopniu, że można bardzo łatwo wycisnąć masę klejącą z pojemników. Gdy siła ścinająca przestaje działać na masę klejącą, odzyskuje ona swoją pierwotną lepkość. Opóźnienie czasowe w odbudowie lepkoś ci nie jest praktycznie obserwowane.

Ogólnie biorąc klej montażowy według wynalazku wytwarza się w następujący sposób. Wszystkie składniki, oprócz układu wodnego kopolimerów kwasu akrylowego i akryloamidu, miesza się około 30 minut w temperaturze pokojowej (około 20°C) w mieszadle planetarnym z tarczą wspomagającą rozpuszczanie, przy szybkości mieszadła 50 obr/min i szybkości tarczy około 1000 obr/min, aż do osiągnięcia optycznie jednorodnej masy. Następnie dodaje się wodny układ polimerów na bazie kwasu akrylowego i akryloamidu, i kontynuuje się mieszanie przez dalsze około 10 min. Na zakończenie wytwarza się na 5 minut podciśnienie około 1 kPa (10 mbarów) i mieszaninę poddaje się odpowietrzaniu. Wskutek dodania składnika Bb do mieszaniny pozostałych składników, otrzymuje się zdolną do rozprowadzania masę o konsystencji kremu, mającą zdolność zachowywania kształtu.

Stosowanie kleju jest łatwe dla każdego i nie wymaga specjalnych urządzeń, jak pistolety do klejenia na gorąco i lampy UV, oraz skomplikowanych czynności wstępnych, jak na przykład mieszanie składników w określonych stosunkach, nanoszenie warstwy podkładowej itd. tak, jak jest to wymagane przy znanych klejach montażowych.

Kleje montażowe według wynalazku pakuje się w pojemniki, z których wyciska się je za pomocą dostępnych na rynku pistoletów. Można je jednak pakować również w wiaderka, tubki i pojemniki ciśnieniowe, zgodnie z TRG 300.

Ze względu na swoją podobną do kremu konsystencję, powierzchnia naniesionego kleju może być łatwo wyrównywana. Może być on stosowany do klejenia, nakładania powłok, uszczelniania i wypełniania, zwłaszcza do sklejania konstrukcji z drewna, ceramiki, szkła, cementu, metalu i tworzyw sztucznych.

Grubość warstwy kleju może wynosić do 30 mm, zwłaszcza 1 do 20 mm.

Uzyskane kleje wyróżniają się następującymi cechami i odróżniają się tym wyraźnie od właściwości innych klejów montażowych na bazie dyspersji wodnych, szczególnie od kleju znanego z brytyjskiego opisu patentowego nr GB 2 061 990:

1. Przyczepność początkowa osiągana dla wyżej opisanych kompozycji kleju znacznie przekracza wartości przyczepności znanych do tej pory klejów dyspersyjnych. Badania dotychczasowych klejów montażowych na bazie dyspersji polimerowych wykazały maksymalną wartość początkowej przyczepności 10 g/cm^-2. W przeciwieństwie do nich, wyżej opisane preparaty wykazywały przyczepność początkową wyższą od 10, zwłaszcza > 15 g.cm^-2 lub nawet > 20 g.cm^-2.

2. Wyżej przedstawione kompozycje cechują się w znacznym stopniu zachowaniem charakterystycznym dla lepkości strukturalnej (pseudoplastycznym), dzięki czemu są łatwe do przetwarzania i użytkowania. W zależności od składu, szybkość wytłaczania, według pomiaru zgodnie z ISO 9048, może zmieniać się w szerokim zakresie. Wynosi ona na ogół pomiędzy 1000 i 7000, zwłaszcza pomiędzy 2000 i 5000 g/min, w temperaturze 23°C i przy średnicy dysz 4 mm. Pomimo bardzo wysokiej lepkości, kompozycje te wykazują dobrą zwilżalność i mogą być wyciskane z pojemników za pomocą zwykłych pistoletów. Mimo to, praktycznie nie tylko natychmiast zachowują swój kształt, ale także umożliwiają przymocowywanie ciężkich przedmiotów, bez jakichkolwiek środków pomocniczych.

3. Ponieważ klej według wynalazku jest klejem dyspersyjnym, przy suszeniu nie są uwalniane rozpuszczalniki organiczne, wobec czego odbywa się ono faktycznie bez zapachu. Nie występuje zanieczyszczenie środowiska parami rozpuszczalników, ani zagrożenie dla zdrowia. Z tego powodu klej szczególnie przydatny jest przy klejeniu dużych powierzchni w pomieszczeniach zamkniętych, zwłaszcza, że czas pozostawiania powierzchni pokrytych klejem na powietrzu (czas suszenia otwartego) może być łatwo zmieniany i ogólnie biorąc wynosi do 40, zwłaszcza do 30 minut.

4. Niepotrzebne są żadne specjalne urządzenia do przyrządzania kleju, jak na przykład pistolety wykorzystywane przy stosowaniu klejów topliwych. Klej według wynalazku może być wyciskany z pojemnika, a następnie łatwo rozsmarowany, na przykład za pomocą szpachli.

5. Na podstawie niezmienionej szybkości wytłaczania po 6 miesięcznym przetrzymywaniu w 50°C, oznaczonej zgodnie z zgodnie z ISO 9048, czas magazynowania kleju określa się na dłuższy od 18 miesięcy.

Szczegóły wynalazku opisano w następujących przykładach:

I. Wytwarzanie kleju montażowego

Jak opisano wyżej, klej montażowy wytwarzano z następujących składników (w % wagowo):

1. Kopolimer styren/akrylan - lateks 64,75

PL 207 954 B1 o zawartości składników stałych ok. 50% wag.

(Ucar-Latex-DL-345, Union Carbide)

2. Hydrofilowy kwas krzemowy o wysokim stopniu zdyspergowania 2,0 (Kieselsaure-HDK-T-30, Wacker)

3. Kopolimer kwas akrylowy/akryloamid 2,0 w postaci wodnego roztworu zemulgowanego w alifatycznej frakcji ropy naftowej (Collacral-HP, BASF)

4. Metamorficzny marmur 29,9 (Omyacarb-S-GU, Omya)

5. Pomocniczy środek dyspergujący 1,0 sól amonowa polikwasu akrylowego (Pigmentverteiler A, BASF)

6. Preparat chlorek srebra/dwutlenek tytanu 0,05 w mieszaninie woda/EtOH/anionowy związek powierzchniowo czynny (JMAC-LP 1 %, Johnson Matthey)

7. Woda

Klej ten charakteryzuje się następującymi właściwościami:

a) Przyczepność początkowa wynosi pomiędzy 28 gcm^-2 i 30 gcm^-2.

b) Masa klejowa daje się wyciskać z nabojów standardowym pistoletem do nabojów (np. Klapp Pistole DW 111 produkcji Henkel lub pistoletem do nabojów DW 100 produkcji Henkel).

c) Szybkość wytłaczania: 3200 do 5000 g/min, mierzona według ISO 9048 (ciśnienie: 2 bar (2 x 10⁵ Pa), temperatura 23 ± 2°C, wilgotność względna 50 ± 5%, urządzenie do wytłaczania o wewnętrznej średnicy 5,0 cm, długości 18 cm i średnicy dyszy 4 mm).

d) Czas suszenia otwartego: 15 do 25 minut

e) Gęstość: 1,3 g/cm³, oznaczona według Erichsena.

II. Techniczne właściwości kleju

Właściwości techniczne kleju określano za pomocą następujących badań.

1. Sposób określania przyczepności początkowej

Na próbkę o wymiarach 15 x 3 cm z niekonserwowanego drewna (sklejka bukowa), z otworem o wielkości 8 mm po jednej stronie, naniesiono znakowanie. Linia znakowania znajdowała się w odległości 10 cm od boku o długości 3 cm, który nie miał przewierconego otworu.

Na znakowaną powierzchnię 10 x 3 cm naniesiono warstwę kleju o szerokości około 2 cm i grubości 2 mm. Następnie pośrodku paska kleju wciśnięto małe kulki o średnicy 2 mm, w celu zapewnienia dokładnej grubości warstwy kleju. Wzajemna odległość kulek od siebie wynosiła około 2 cm, przy czym kulki znajdowały się na wyimaginowanej, prostej linii pośrodku naniesionego paska kleju.

Po wprowadzeniu kulek do warstwy kleju, na kulki wciśnięto aluminiową szynę (aluminium anodowane) o wymiarach 15 x 1,5 cm. Zastosowana szyna aluminiowa posiadała na jednym boku otwór o średnicy 8 mm. Szynę nakładano na warstwę kleju w ten sposób, że otwór nie znajdował się w warstwie kleju, a krawędź końcowa szyny pokrywała się z naniesionym uprzednio znakowaniem.

Dla dokonania pomiaru próbkę zawieszono na dynamometrze sprężynowym w ten sposób, że hak dynamometru sprężynowego zahaczono w otworze listwy drewnianej. Następnie wolno i równomiernie ciągnięto aluminiową szynę w kierunku prostopadłym do płytki drewnianej, aż do zapoczątkowania zsuwania się szyny z warstwy kleju. Wartość, przy której szyna zaczyna się przesuwać, odczytuje się na dynamometrze sprężynowym. Zmierzona wartość odpowiada przyczepności początkowej dla powierzchni 15 cm². Po podzieleniu otrzymanej wartości przez 15, otrzymuje się wartość przyczepności w g/cm².

2. Rezultaty

Uzyskano wartość przyczepności 30 g/cm². Wystarcza to do natychmiastowego przytwierdzenia cegły budowlanej o wadze 3,4 kg i wymiarach 11 x 21 cm do pionowej ściany, przy grubości warstwy kleju około 5 mm.

Claims

1. Klej montażowy na bazie wodnej dyspersji polimerowej z dodatkiem środków zagęszczających oraz ewentualnie wypełniaczy, pigmentów, środków konserwujących, rozpuszczalników, plastyfikatorów i innych środków pomocniczych, znamienny tym, że zawiera następujące składniki:

B) środek zagęszczający składający się z mieszaniny:

a) nieorganicznego środka zagęszczającego, zwłaszcza kwasu krzemowego o wysokim stopniu dyspersji, w ilości od 0,4 do 6% wagowo masy kleju; oraz

b) wodnego układu kopolimeru na bazie przynajmniej kwasu akrylowego i akrylamidu w ilości od 1 do 10% wagowo masy kleju, przy czym zawartość substancji stałych w układzie znajduje się w zakresie od 10 do 40% wagowo; i

C/ resztę wody do uzyskania wartości pH > 7;

a takż e ewentualnie znane skł adniki takie, jak wypeł niacze w iloś ci od 0 do 88 % wagowo masy kleju, pigmenty w ilości od 0 do 2 % wagowo masy kleju, substancje pomocnicze w ilości od 0 do 3% wagowo masy kleju; i plastyfikatory w ilości od 0 do 40% wagowo masy kleju.

2. Klej według zastrz. 1, znamienny tym, że układ wodny kopolimeru jest zastąpiony w ilości do

90 % wagowo przez przynajmniej jedną z dyspersji polimerowych wybraną spośród dyspersji zawierających polimer na bazie akrylanów, kopolimer na bazie kwasu akrylowego i kwasu metakrylowego lub na bazie poliuretanów, o zawartości substancji stałych od 20 do 40% wagowo;

3. Klej według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera wodną dyspersję kopolimeru styren/akrylan w ilości od 51 do 98% wagowo masy kleju, kwas krzemowy o wysokim stopniu dyspersji w iloś ci od 1 do 3% wagowo masy kleju, oraz emulsję wodno/olejową kopolimeru kwas akrylowy/akrylamid w ilości od 1 do 5% wagowo masy kleju.

4. Sposób wytwarzania kleju montażowego na bazie wodnej dyspersji polimerowej z dodatkiem środków zagęszczających oraz ewentualnie wypełniaczy, pigmentów, środków konserwujących, rozpuszczalników, plastyfikatorów i innych środków pomocniczych, znamienny tym, że kolejno wykonuje się następujące operacje: a/ składniki kleju, za wyjątkiem wodnego układu polimerów na bazie przynajmniej kwasu akrylowego i akrylamidu (składnik Bb), wprowadza się do mieszarki z mieszadłem planetarnym i tarczą wspomagającą rozpuszczanie, b/ miesza się przez około 30 minut w temperaturze około 20°C, przy szybkości mieszadła około 50 obr/min i szybkości tarczy około 1000 obr/min, c/ dodaje się wodny układ polimerów na bazie kwasu akrylowego oraz akryloamidu i miesza przez około 10 minut, d/ uzyskaną mieszaninę poddaje się przez około 5 minut działaniu podciśnienia o wartości około 1 kPa i odpowietrza, po czym porcje kleju umieszcza się w pojemnikach.