WO1994002557A1 - VERFLÜSSIGUNGSMITTEL FÜR WÄssRIGE KLEBSTOFFE - Google Patents

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WO1994002557A1
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Ansgar Behler
Bernhard Herlfterkamp
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J189/00—Adhesives based on proteins; Adhesives based on derivatives thereof
    • C09J189/005—Casein
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J201/00—Adhesives based on unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2666/00—Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
    • C08L2666/28—Non-macromolecular organic substances

Definitions

  • the invention relates to a liquefier for aqueous adhesives.
  • Liquefaction agents essentially have the task of keeping the viscosity behavior in a desired range or of bringing it there, in particular of preventing gelation.
  • plasticizers are for aqueous adhesives, i.e. for solutions or dispersions of e.g. Casein, starch, dextrin or polyvinyl acetate, known e.g. Urea, dicyandiamide (DCD), ammonium thiocyanate, sodium nitrate, ethylene glycol and sodium ⁇ -naphthalene sulfonate (see Synthetic and protein adhesives for paper coating, Tappi onograph Series No. 22, 1961). They are added in amounts up to 25% by weight.
  • aqueous adhesives i.e. for solutions or dispersions of e.g. Casein, starch, dextrin or polyvinyl acetate, known e.g. Urea, dicyandiamide (DCD), ammonium thiocyanate, sodium nitrate,
  • these known liquefiers In addition to their viscosity-regulating properties, these known liquefiers also have undesirable properties: for example, changes in the setting behavior (urea and ethylene glycol), unpleasant odors (dicyandiamide), discoloration of the adhesive (ammonium thiocyanate), influence on the open time (urea, glycol) , Tendency to crystallize (Urea, DCD) or insufficient biodegradability (sodium ⁇ -naphthalene sulfonate). In addition, some of the products are very difficult to manufacture (sodium ⁇ -naphthalene sulfonate).
  • the object of the invention is to find a liquefier for aqueous adhesives which avoids all of these disadvantages as far as possible, but in particular is readily biodegradable without reducing the liquefying effect.
  • the solution according to the invention consists in the use of alkali and / or alkaline earth alkylbenzenesulfonates with up to 18 carbon atoms in the alkyl radical.
  • Alkali are also to be understood as “ammonium” compounds.
  • the alkyl radical consists of one to four carbon atoms, in particular a propyl radical.
  • the alkali metal is sodium.
  • the concentration of the alkali alkyl benzene sulfonate is 0.5 to 30% by weight, in particular 1 to 25% by weight, based on the finished solution.
  • the aqueous adhesive is based on casein, starch, dextrin or their derivatives, insofar as they are suitable for the production of aqueous adhesives, and on polyvinyl acetate, in particular on biodegradable macromolecular substances.
  • alkylbenzenesulfonates In addition to the alkali alkyl benzene sulfonates, other liquefiers can also be added.
  • the alkylbenzenesulfonate can be mixed into the aqueous adhesive as an aqueous solution or in the form of a powder.
  • the invention also relates to the adhesive with an alkali and / or alkaline earth alkylbenzenesulfonate as a plasticizer.
  • the aqueous adhesive is prepared by known processes and is not difficult for a person skilled in the art.
  • the alkylbenzene sulfonate which can be used according to the invention is easy to prepare compared to naphthalene sulfonate and has an at least equally good liquefying effect and, above all, is completely biodegradable.
  • the biodegradability according to the Chemicals Act (total degradability) is for cumene sulfonate with values of ⁇ 60% BOD28 / COD in the closed bottle test or ⁇ 70% DOC decrease in the modified OECD screening test as "easily degradable" to classify.
  • sodium ⁇ -naphthalenesulfonate can be classified as non-degradable due to its insufficient degradability.
  • compositions of aqueous adhesives listed in Table 1 were prepared as follows:
  • a bar agitator, capacity approx. 2.5 liters, with indirect heating and cooling options is used.
  • the water is presented.
  • the raw materials listed in Table 1 are added to the water in the order shown there, including the casein, with stirring. This mixture is stirred for 5 minutes.
  • the borax is then added and heated to 70 ° C. with indirect heating. This temperature is held for 10 minutes. Subsequently is cooled, the sugar being added directly at the start of the cooling process.
  • the viscosity serves as a measure of the liquefying effect. In the case of the aqueous adhesive, it is 160,000 mPas (Brookfield RVT at 20 rpm and 25 ° C. and spindle 7) without any addition of sodium oc-naphthalene sulfonate or sodium cumene sulfonate. Immediately after the adhesive has been produced with a plasticizer, the viscosity is 36000 mPas if the known sodium ⁇ -naphthalene sulfonate is added (example 1) and 32000 mPas if sodium cumene sulfonate is added according to the invention (see example

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Abstract

Es wird die Verwendung von Alkali-Alkylbenzolsulfonaten mit bis zu 18 C-Atomen im Alkylrest als Verflüssigungsmittel in wäßrigen Klebstoffen beansprucht. Derartige Alkali-Alkylbenzolsulfonate sind verglichen mit Naphthalin-Sulfonaten relativ leicht herzustellen und vor allem leicht biologisch abbaubar bei gleich guten viskositätsregulierenden Eigenschaften.

Description

"Verflüssiounosmittel für wäßrige Klebstoffe"
Die Erfindung betrifft ein Verflüssigungsmittel für wäßrige Kleb¬ stoffe.
Verflüssigungsmittel haben im wesentlichen die Aufgabe, das Visko- sitatsverhalten in einem gewünschten Bereich zu halten bzw. es da¬ hin zu bringen, insbesondere eine Vergelung zu verhindern. Derar¬ tige Verflüssigungsmittel sind für wäßrige Klebstoffe, d.h. für Lösungen oder Dispersionen von z.B. Casein, Stärke, Dextrin oder Polyvinylacetat, bekannt, z.B. Harnstoff, Dicyandiamid (DCD), Amoniumthiocyanat, Natriumnitrat, Ethylenglykol und Natri- um-α-Naphthalinsulfonat (siehe Synthetic and protein adhesives for paper coating, Tappi onograph Series No. 22, 1961). Sie werden in Mengen bis zu 25 Gew.-% zugesetzt.
Diese bekannten Verflüssigungsmittel zeigen neben ihren Viskositätsregulierenden Eigenschaften auch unerwünschte Eigen¬ schaften: So treten z.B. Änderungen im Abbindeverhalten auf (Harn¬ stoff und Ethylenglykol), Geruchsbelästigungen (Dicyandiamid), Verfärbungen des Klebstoffes (Ammoniumthiocyanat), Beeinflussung der offenen Zeit (Harnstoff, Glykol), Neigung zur Kristallisation (Harnstoff, DCD) oder eine unzureichende biologische Abbaubarkeit (Natrium-α-Naphthalinsulfonat). Darüber hinaus sind einige der Produkte nur sehr aufwendig herzustellen (Natri¬ um-α-Naphthalinsulfonat).
Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, ein Verflüssigungsmit¬ tel für wäßrige Klebstoffe zu finden, das möglichst alle diese Nachteile vermeidet, insbesondere aber biologisch gut abbaubar ist, ohne daß die verflüssigende Wirkung verringert wird.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht in der Verwendung von Alkali- und/oder Erdalkali-Alkylbenzolsulfonaten mit bis zu 18 C-Atomen in dem Alkylrest. Unter "Alkali-" sind auch "Ammonium-"-Verbindungen zu verstehen.
Die zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung sind durch folgende Merkmale allein oder in Kombination charakterisiert:
Der Alkylrest besteht aus einem bis 4 C-Atomen, insbesondere aus einem Propyl-Rest. Das Alkalimetall ist Natrium.
Die Konzentration des Alkali-Alkylbenzolsulfonats beträgt 0,5 bis 30 Gew.-%, insbesondere 1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die fertige Lösung.
Der wäßrige Klebstoff basiert auf Casein, Stärke, Dextrin oder deren Derivate, soweit sie zur Herstellung von wäßrigen Kleb¬ stoffen geeignet sind, sowie auf Polyvinylacetat, insbesondere auf biologisch abbaubaren makromolekularen Stoffen.
Neben den Alkali-Alkylbenzolsulfonaten können noch andere Verflüs¬ sigungsmittel zugesetzt werden. Das Alkylbenzolsulfonat kann als wäßrige Lösung oder in Form eines Pulvers dem wäßrigen Klebstoff zugemischt werden.
Die Erfindung betrifft auch den Klebstoff mit einem Alkali- und/oder Erdalkali-Alkylbenzolsulfonat als Verflüssigungsmittel.
Die Herstellung des wäßrigen Klebstoffes erfolgt nach bekannten Verfahren und bereitet einem Fachmann keine Schwierigkeiten.
Das erfindungsgemäß verwendbare Alkylbenzolsulfonat ist verglichen mit Naphthalinsulfonat leicht herstellbar und hat eine mindestens gleich gute verflüssigende Wirkung und ist vor allem vollständig biologisch abbaubar. Die biologische Abbaubarkeit nach dem Chemi¬ kaliengesetz (Total-Abbaubarkeit) ist für Cumol-Sulfonat mit Werten von ≥ 60 % BSB28/CSB im geschlossenen Flaschentest bzw. ≥ 70 % DOC-Abnahme im modifizierten OECD-Screeningtest als "leicht abbau¬ bar" einzustufen. Dagegen ist Natrium-α-naphthalinsulfonat wegen seiner ungenügenden Abbaubarkeit als nicht abbaubar einzustufen.
Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele näher erläutert:
Tabelle 1: Zusammensetzun
Figure imgf000006_0001
Die in Tabelle 1 angeführten Zusammensetzungen von wäßrigen Kleb¬ stoffen wurden folgendermaßen hergestellt:
Es wird ein Balkenrührwerk, Inhalt ca. 2,5 Liter, mit indirekter Beheizung sowie Kühlmöglichkeit verwendet. Das Wasser wird vorge¬ legt. Die in Tabelle 1 angegebenen Rohstoffe werden in der dort aufgezeigten Reihenfolge inclusive des Caseins unter Rühren in das Wasser gegeben. Diese Mischung wird 5 Minuten gerührt. Anschließend wird das Borax zugegeben und mit indirekter Beheizung auf 70 °C erhitzt. Diese Temperatur wird 10 Minuten gehalten. Anschließend wird gekühlt, wobei direkt beim Beginn des Kühlvorganges der Zucker zugegeben wird.
Als Maß für die verflüssigende Wirkung dient die Viskosität. Sie beträgt bei dem wäßrigen Klebstoff ohne jeglichen Zusatz an Natri- um-oc-Naphthalinsulfonat oder Natriu -Cumolsulfonat 160000 mPas (Brookfield RVT bei 20 U/min und 25 °C sowie Spindel 7). Sofort nach der Herstellung des Klebstoffes mit einem Verflüssigungsmittel beträgt die Viskosität 36000 mPas, wenn man das bekannte Natri- um-α-Naphthalinsulfonat zusetzt (Beispiel 1) und 32000 mPas, wenn man erfindungsgemäß Natrium-Cumolsulfonat zusetzt (siehe Beispiel
2).

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von Alkali- und/oder Erdalkali-Alkylbenzolsulfonaten mit bis zu 18 C-Atomen im Alkylrest als Verflüssigungsmittel in wäßrigen Klebstoffen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch AIkyl-Reste mit 1 bis 4 C-Atomen, insbesondere durch den Propyl-Rest.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Natrium als Alkalimetall.
4. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Konzentration des Alkali- AIkylbenzolsu1fonates im Bereich von 0,5 bis 30 Gew.- , insbe¬ sondere von 15 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die fertige Lösung.
5. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, ge¬ kennzeichnet durch einen wäßrigen Klebstoff auf Basis biolo¬ gisch abbaubarer hochmolekularer Stoffe.
6. Wäßriger Klebstoff mit Alkali- und/oder Erdalkali- Alkylbenzolsulfonaten als Verflüssigungsmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5.
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