DE3015268A1

DE3015268A1 - Weich abreibbarer, formstabiler klebstift

Info

Publication number: DE3015268A1
Application number: DE19803015268
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Chem. Dr. 5650 Solingen Gierenz; Werner Dipl.-Chem. Dr. 4000 Düsseldorf Gruber; Julius Dipl.-Chem. Dr. 4010 Hilden Herold
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1980-04-21
Filing date: 1980-04-21
Publication date: 1981-10-22

Description

Henkelstraße 67 HENKELKGaA

4000 Düsseldorf, den 17. April I98O D^SchOe/Ge

Patentanmeldung D

"Welch abreibbarer.formstabiler Klebestift"

Es ist bekannt, formstabile^weich abreibbare Klebestifte mit rasch anziehender Verklebung dadurch herzustellen , daß man in ein formstabiles Gel aus Natriumsalzen von Fettsäuren verschiedener Kettenlänge und Wasser sowie wassermischbaren organischen Lösungsmitteln Klebstoffe einarbeitet. Bei diesen Klebstoffen handelt es sich um wasserlösliche beziehungsweise wasserdispergierbare filmbildende Polymersubstanzen. Außerdem ist es bekannt, lösungsmittelhaltige Klebstoffe mit Dibenzalsorbit zu verdicken, so daß aus diesen Massen Stifte hergestellt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Klebstoffe anorganischer Natur zu finden, die mit den bekannten Gelen auf Basis von Natriumseife von Fettsäuren verträglich sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand darin, solche anorganischen Klebstoffe vorzuschlagen, die durch äußere Einflüsse sich so verändern, daß diese Veränderung mit einem Farbstoffwechsel sichtbar gemacht werden kann. Schließlich bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, solche Klebstoffe in die bekannten Seifengeistifte einzuarbeiten, daß man durch eine vorübergehende Färbung die Auftragsmenge des abgeriebenen Klebstoffs optisch beurteilen kann und trotzdem nach dem Abbinden farblose Klebungen erhält.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in formstabile Gele von Alkalisalzen aliphatischer Car-

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bonsäuren mit 12 bis 28 C-Atomen in Wasser und/oder wasserhaltigen wassermischbaren organischen Lösungsmitteln, welche in einer Menge von 2 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Stiftes, vorliegen, als wasserlösliche Klebstoffe Alkalisilikate und/oder quartäre Ammoniumsilikate eingesetzt werden. Es hat sich insbesondere aus praktischen Gründen als günstig erwiesen als Alkalimetasilikate Natrium- beziehungsweise Kaliwasserglas zu verwenden, wobei das Molverhältnis SiO₂ : Na₂O zwischen etwa 3,8 : 1 bis 2,8 : 1 liegt und im Falle des Kaliwasserglases das Molverhältnis von SiO_? : K₂O zwischen 4,0 : 1 bis 2,8 : 1 liegt. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Klebstoffe werden bevorzugt technisch herstellbare Natronwasserglaslösungen beziehungsweise Kaliwasserglaslösungen verwendet. Sie weisen in der Regel einen Gesamtfeststoffgehalt auf, der zwischen etwa 25 und 50 Gewichtsprozent liegt. In den Stiften selber liegt die Konzentration der Silikate wesentlich niedriger. Es reicht im allgemeinen aus, wenn etwa 5 bis 25 % an Alkaliwasserglas vorhanden sind. Die einzelnen Wasserglassorten zeichnen sich durch eine verschiedenartige Viskosität aus. Diese kann von etwa 10 bis 20 bis zu 2 500 mPasbei 20° C schwanken. Selbstverständlich ist die Viskosität auch von dem Gesamtfeststoffgehalt des Wasserglases abhängig.

Zur Herstellung der. Gelbildner auf Basis von Seifen können Fettsäuren mit 12 bis 28, insbesondere mit 10 bis l6 Kohlenstoffatomen, verwendet werden. Gegebenenfalls ist es auch möglich, anstelle der Alkalisalze Ammoniumsalze beziehungsweise substituierte Ammoniumsalze als Gelbildner einzusetzen. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von Natronwasserglas mit einem hohen Gehalt an Natriumhydroxid. Es hat sich in vielen Fällen als nützlich erwiesen, zusätzlich zum Wasserglas als klebende Komponente weitere wasserlösliche Klebstoffe zu ver-

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wenden. Geeignet Ist hier insbesondere das Polyvinylpyrrolidon mit einem K-Wert von ¹IO bis etwa 90. Auch Mischpolymerisate des Vinylpyrrolidon mit Vinylacetat oder Acrylamid und dergleichen sind brauchbar. Gute Resultate erzielt man, wenn man der Stiftmasse weitere wasserlösliche Klebstoffe zufügt wie etwa Polyacrylsäure, Polyacrylamid oder wasserlösliche Celluloseether wie Carboxymethylcellulose, Dihydroxypropylcellulose oder Hydroxyethylcellulose.

Als weitere Hilfsstoffe können bei der Herstellung der Klebestifte auf Basis von Wasserglas verwendet werden: hydrophile niedermolekulare Substanzen wie Glycerin, Hexlt, Mannit, Sorbit, Pentaerythrit, Trimethylolpropan, Tri- und Tetraethylenglykol sowie Polyethylenglykole. Ferner kann ein Zusatz von Polyglycerin in manchen Fällen zweckmäßig sein.

Der Wassergehalt des Stiftes soll sich zwischen etwa 35 bis 80 % bewegen. Er soll auf die Menge der Seife abgestellt sein, Vielehe zwischen etwa 2 und 25 Gewichtsprozent liegt und je nach Kettenlänge der eingesetzten Fettsäuren variieren kann. Es hat sich als günstig erwiesen, solche Fettsäuren zu verwenden, die eine Kettenlänge von 12, lA oder 16 Kohlenstoffatomen aufweisen. Zur Einstellung eines gewünschten pH-Wertes kann es unter Umständen günstig sein, geringe Mengen an NaOH beziehungsweise KOH mitzuverwenden.

Als Farbstoffe, die sich beim Verkleben selbst ändern, haben sich insbesondere sogenannte Indikatorfarbstoffe wie Thymolphthalein, Phenolphthalein oder Bromthymolblau erwiesen. Sie sollen im alkalischen Bereich starke Färbung haben und bei einem pH-Wert von 9 bis 8 umschlagen. Sie sollen in einer Menge vorliegen, daß eine

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deutliche sichtbare bis kräftige Färbung des Klebestiftes erfolgt. Bei Luftzutritt soll eine Entfärbung beziehungsweise eine Blaßfärbung des Klebefilms eventuell auch Farbumschlag nach einem blassen Farbton erfolgen. ·

Die erfindungsgemäßen Klebestifte gestatten einen sauberen, tropffreien Klebstoffauftrag. Durch den weichen Abrieb ist ferner ein genügender Klebauftrag möglich, der auf Papier meist eine schnell verfilzende Verklebung bewirkt. Darüber hinaus lassen sich aber auch Furniere beziehungsweise wenig oder unbehandelte Holzflächen miteinander verkleben. Ganz allgemein können poröse Werkstoffe, das heißt Papier, Pappe, Holz und dergleichen auch mit nicht durchlässigen Materialien wie Metallen, zum Beispiel Folien aus Kupfer, Zink oder Kunststoff wie Polyethylen, Polypropylen oder Polyterephthalat miteinander verklebt werden.

Die Klebstoffe besitzen eine ausgezeichnete Formsteifigkeit und lassen sich trotzdem leicht auftragen. Trotz Anwendung von relativ hohen Mengen an Wasser unter Zusatz von gegebenenfalls auch leicht flüchtigen Lösungsmitteln wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol ist ein rasches Anziehen der Klebung gegeben. Durch die hohe Wassermenge wird das Austrocknen hinausgezögert und eine gute Lagerstabilität erhalten.

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Patentanmeldung D

HENKEL KGaA ZR-FE/Patente

Beispiele ,

Es wurde in allen Fällen folgende Verfahrensweise benutzt.

In einem mit Rührer versehenen Dreihalskolben, der mit einem Rückflußkühler versehen war und durch ein Wasserbad zu beheizen war, wurde zunächst das verwendete Wasser vorgelegt. Unter leichtem Rühren und Erwärmen auf dem siedenden Wasserbad wurde dann die Seife gelöst. Anschließend wurden die anderen Bestandteile zugegeben, und zwar zunächst etwa eingesetztes Glycerin, dann das Wasserglas als technische Lösung und anschließend die mitverwendeten Hilfsstoffe. Nachdem eine homogene Mischung beziehungsweise Lösung erhalten worden war, wurde noch etwa 2 Stunden bei 90 bis 95° C weitergerührt.

Die erhaltene transparente und gasfreie Masse wurde dann in Stifthülsen - wie sie üblicherweise für Klebestifte Verwendung finden - abgefüllt.

Nach dem Erkalten ließ sich der Klebestift leicht und ohne Fadenziehen auf die zu verklebende Oberfläche abreiben.

Beispiel 1

24,0

60,0	6
7,0	6
11,0	ε
8,0	g

Wasserglas (Molverhältnis SiO₂ : Na₃O

1 : 3,4; 40 mPa s bei 20° C) Wasser

Natriummyristat
Glycerin
Polyvinylpyrrolidon (K-Wert 90)

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Patentanmeldung D 619¹I & HENKELKGaA

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Mit den aus dieser Mischung erhaltenen Stiften konnten gute Verklebungen zwischen Papieren erzielt werden. Wurden Buchenholzfurniere miteinander verklebt, so lap, die Zugscherfestigkeit etwa bei 1,7 N/mm².

Wurden die Mengenverhältnisse geändert und anstelle des Wasserglases nur 8,0 g verwendet und die Menge Polyvinylpyrrolidon auf 24,Og erhöht, so wurden ebenfalls gute Verklebungen bewirkt, die durchschnittlich zwischen

2,5 und 2,9 N/mm^ bei Buchenholz lagen. Beispiel 2

16,0 g Wasserglas (Molverhältnis SiO₂ : Na₂O

wie 1 : 3,5;

Viskosität 75 mPa s bei 20° C) 60,0 g Wasser
7,0 g Natriummyristat
11,0 g Glycerin und
16,0 g Polyvinylpyrrolidon (K-Wert 90)

Es wurden gute Verklebungen zwischen Buchenholzfurnieren

(etwa 1,3 N/mm ) erreicht. Die Papierverklebungen ergaben Papierriß. Wurde der Versuch wiederholt unter Verwendung von 2k g Wasserglas und 8 g Polyvinylpyrrolidon, so war die Verklebung zwischen den Buchenholz-

p ρ

furnieren auf Werte von 0,6 N/mm bis 0,8 N/mm abgesunken. Die Papierverklebungen an üblichem Schreibpapier waren gut (Papierriß).

Beispiel 3

Es wurden verwendet

2^,0 g Wasserglas (Molverhältnis SiO₂ : Na₂O wie 1 : 3,9; Viskosität 20 mPa s bei 20° C)

Il

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Patentanmeldung D619^ ^Λ' HENKELKGaA

; ZR-FE/Patente

60,0 g Wasser

7,0 g Natriummyristat

11,0 g Glycerin

8,0 g Luvlskol

Die Zugscherfestigkeit der Buchenholzverklebungen lag

ο
bei etwa 0,7 N/mm .

Beispiel

2U,0	ε	Natronwasserglas	(Molverhältnis SiO₂ :	3,45 : 1: 80
			Na₂O	bei 20° C;
			mPa s	5 Feststoffgehalt)
			35,0 5
60,0	ε	Wasser
7,0	g	Natriummyristat
11,0	ε	Glycerin
5,0	ε	Gummiarabicum

Mit diesen Stiften konnten gute Verklebungen zwischen Papier erzielt werden, die zu Papierriß führten. Die Verklebung bei Buchenholzfurnier hatte'eine Zugscher- ; festigkeit von 1,0 bis 1,2 N/mm².

Wurde das Gummiarabicum durch die gleiche Menge an Gelatine ersetzt, konnten praktisch die gleichen Ergebnisse erzielt werden.

Wurde anstelle des Glycerins die gleiche Menge an Glucose verwendet, so fiel die Festigkeit an Buchenholzfurnieren auf etwa die Hälfte ab, während die Festigkeit der Verklebung zwischen Schreibpapier die gleiche blieb.

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Sd 230 3. 02.80

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Patentanmeldung ^D ^Sl9k * HENKELKGaA

^,rt ZR-FE/Patente

Beispiel 5

24,0 g Wasserglas (Molverhältnis SiO₂ : Na₂O

1 : 3,^5 80 mPa s bei 20° C) 60,0 g Wasser
7,0 g Natriummyristat 14,0 g Glycerin
8,0 g eines wasserlöslichen Polymeren

a) Dihydroxypropylcellulose

b) Carboxymethylcellulose (+ 0,4 g KOH) c) Polyacrylsäure (+ O₉H g KOH)

Im Falle a) und b) wurde bei Buchenholzverklebungen 2,6 beziehungsweise 2,2 N/mm Zugscherfestigkeit gemessen. Im Falle c) konnte bei Papierverklebungen nach bis 10 min Papierriß beobachtet werden.

Beispiel 6

Zu folgender	g	Grundrezeptur
60,0	g	Wasser
7,0	g	Natriummyristat
1,0	g	NaOH
11,0	g	Glycerin
21,5	Polyvinylpyrrolidon (K-Wert 90)

wurden jeweils 8,0 g Kaliwasserglas gegeben.

In' der nachfolgenden Tabelle sind in Abhängigkeit von eingesetztem Wasserglas die Scherfestigkeiten an Buchen· holzverklebungen wiedergegeben.

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Sd 230 3. 02.80

Patentanmeldung D

HENKEL KGaA

ZR-FE/Patente

Tabelle Wasserglas

Zugscherfestigkeit

SiO₂	/	4	K₂O	Peststoff	mPa s	N/mm²
1 :	CNl	,0	29,2 %	45	2,5
1 :	3	,9	4l %	45	3,2
1 :	A	40,5 %	200	2,1

Beispiel 7

4,0 g

Wasserglas (Molverhältnis SiO₂ : Na₂O wie

1 : 3,45; Viskosität 8θ mPa s) Natriummyristat
Wasser
Glycerin

Polyvinylpyrrolidon (K-Wert 90) Thymo!phthalein

Es wurden blaue Stifte erhalten. Bei Papierverklebungen konnte der Auftrag gut beobachtet werden. Nach etwa 2 bis 3 Minuten war die Blaufärbung vollständig verschwunden. Bei Verklebung von Buchenholz lag die durchschnittliche Zugscherfestigkeit zwischen 2,5 und 2,9 N/mm².

3,5	g
30,0	ε
5,5	g
12,0	E
ο,ι	g

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Sd 230 3. 02.80

Claims

Patentanmeldung D 619¹I fö HENKELKGaA

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"Welch abreibbarer, formstabiler Klebestift"

Patentansprüche

Tl. Formstabiler, weich abreibbarer Klebestift auf Basis einer formgebenden Gerüstsubstanz, bestehend aus einem formstabilen Gel von Alkalisalz aliphatischer Carbonsäuren mit 12 bis 28 C-Atomen in Wasser und/oder wasserhaltigen, wassermischbaren, organischen Lösungsmitteln, wobei die gerüstbildenden Alkalisalze in einer Menge von 2 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Stiftes vorliegen sollen und bekannten wasserlöslichen Klebstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff wasserlösliche Alkallsilikate und/oder quartäre Ammoniumsilikate einp;esetzt werden.
2. Klebestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Alkalimetasilikat Natrium- beziehungsweise Kaliumwasserglas enthält, wobei das Molverhältnis von SiO₂ : Na₂O zwischen etwa 3,8 : 1 bis 2,8 : 1 liegt und das Molverhältnis von SiOp : KpO zwischen ^,0 : bis 2,8 : 1 liegt.
3. Klebestift nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich, bezogen auf die Gesamtmenge an Viasserglas noch etwa 2 bis 20 Gewichtsteile weitere wasserlösliche Klebstoffe wie Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylsäure, Polyacrylamid oder wasserlösliche Celluloseether auf 10 Gewichtsteile Wasserglas enthält.

^. Klebestift nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich geringe Mengen eines Indikatorfarbstoffs enthält, der im alkalischen Bereich eine starke Färbung hat und bei einem pH-Wert von etwa 9 bis 8 umschlägt.

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