Brevet FR2706902A1 — publié le 19941230

La présente invention concerne un adhésif pour coller sur eux mêmes ou entre eux des articles faits en polymères organiques synthétiques inso- luble dans l'eau, comme le PVC rigide ou souple, lABS, le polycarbonate, le polystyrène, le polyacrylate et le polyacrylamide. Comme solvant dans l'adhésif, on utilise un mélange de diesters d'acides organiques dicarboxy- liques (esters dibasiques) de faible masse moléculaire, éventuellement en combinaison avec un lactame comportant cinq chaînons. L'adhésif confor- me à l'invention ne présente pas de risque pour l'environnement, n'est pas hygroscopique et donne des collures très résistantes. L'invention concerne également un procédé de préparation d'une collure entre les surfaces d'articles plastiques fait avec les polymères mentionnés ci- dessus, l'adhésif de Ia présente invention étant appliqué sur au moins une des surfa- ces à coller. La description de brevet européen n EP 0 111 250 B2 décrit un procé- dé de fabrication d'une collure dans lequel des articles en PVC sont collés ensemble au moyen d'une solution adhésive constituée d'un polymère, tel que le PVC, l'ABS et le polyacrylate, dans un solvant préparé à partir d'un ou de plusieurs composés choisis parmi les lactones ou lactames compor- tant 5 ou 6 chaînons. Si on le souhaite, l'adhésif peut contenir en outre des additifs conventionnels comme par exemple un agent thixotrope et/ou un agent modifiant la viscosité. Les collures obtenues lors du collage de tubes en PVC sont dites étanches et de bonne qualité. Le solvant préféré de type lactame est la N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP) et le solvant préféré de type lactone est la -butyrolactone. La description de brevet EP 0 046 957 B 1 décrit un procédé de réduc- tion de la concentration de vapeurs de solvant lors de l'application d'adhésifs contenant des solvants organiques. Ce procédé se distingue par le fait que l'on remplace 0,1 à 20 % en poids du solvant par une N-alkylpyr- rolidone, en particulier la N-méthyl-2-pyrrolidone. Les solvants rempla- cés sont des solvants contenant du diméthylformamide, du tétrahydrofura- ne, du dioxane, des hydrocarbures chlorés, des esters, tels que l'acétate d'amyle et de butyle, des composés aromatiques comme le toluène et le xy- lène, et des cétones comme l'acétone, la méthyléthylcétone et en particu- lier la cyclohexanone. La présente invention concerne un adhésif pour coller des articles en matière plastique contenant comme liant un polymère organique synthéti- que insoluble dans l'eau choisi parmi les homo- et copolymères de PVC, d'ABS, de polyacrylates, de polycarbonates, d'acétate de cellulose, de po- lyacrylamide, de polyamide et de polystyrène ou de mélanges de ceux-ci et comme solvant un ou plusieurs esters d'acides organiques dicarboxyliques de faible masse moléculaire. Ainsi, l'invention a pour objet un adhésif qui contient comme solvant un ou plusieurs diesters d'acides organique dicarboxyliques (esters dibasi- ques), éventuellement en combinaison avec un Iactame à 5 chaînons misci- ble avec l'eau et qui est approprié pour coller sur eux mêmes ou entre eux des articles en PVC rigide ou souple, ABS, polycarbonate, polystyrène, po- lyacrylate ou polyacrylamide. L'invention concerne en outre un procédé de préparation d'une collure entre des surfaces d'articles plastiques en polymères organiques synthéti- ques insolubles dans l'eau choisis parmi le PVC souple ou rigide, l'ABS, le polycarbonate, le polystyrène, le polyacrylate et le polyacrylamide, dans lequel un adhésif contenant au moins un homo- ou copolymère organique synthétique insoluble dans l'eau de PVC, d'ABS, de polyacrylate, de poly- carbonate, d'acétate de cellulose, de polyacrylamide, de polyamide et po- lystyrène dans un solvant contenant un ou plusieurs esters dibasiques d'acides organiques dicarboxyliques, notamment un lactame comportant 5 chaînons, est appliqué sur au moins une des surfaces à coller. Dans le procédé conforme à la présente invention, une collure est réa- lisée entre les surfaces d'articles faits en polymères organiques synthéti- ques insolubles dans l'eau, comme le PVC rigide ou souple, 'ABS, le poly- carbonate, le polystyrène, le polyacrylate et le polyacrylamide, en appli- quant l'adhésif de l'invention sur au moins une des surfaces à coller puis en joignant et en séchant ces surfaces. L'adhésif conforme à l'invention convient pour coller par exemple des tubes de PVC à haute- pression et basse pression, des matières plastiques ABS pour l'eau potable et l'eau d'égouts, des gouttières en PVC, des revête- ments de toiture, et des tuyaux en PVC souple, et pour les joints d'éléments d'habillage en PVC pour planchers et plafonds de salles de bain etc. On utilise comme liant dans l'adhésif de la présente invention un ho- mo- ou copolymère organique synthétique insoluble dans l'eau à base de PVC, ABS, polyacrylate, polycarbonate, acétate de cellulose, polyacryla- mide, polyamide ou polystyrène. Le polymère liant est présent à raison de 5 -60 % en poids, de préférence à raison de 10 -50 % en poids et encore mieux à raison de 10 - 20 % en poids, par rapport au poids total de l'adhésif. Le mé- lange d'esters dibasiques contenu dans l'adhésif est présent à raison de 10 - % enpoids, depréférence àraison de 30 - 90 % enpoids et encore mieux à raison de 50 - 90 % en poids, par rapport au poids total de l'adhésif. Le lactame à 5 chaînons, utilisé facultativement, est de préférence la Nméthyl-2-pyrrolidone (NMP) présente en une quantité allant jusqu'à 50 % en poids par rapport à la quantité totale d'adhésif. La viscosité de l'adhésif peut être modifiée à l'intérieur d'un large do- maine en réduisant ou augmentant la concentration du ou des polymère(s) ou polymère(s) Iiant(s). Si on le souhaite, on peut ajouter également des agents épaississants ou des agents thixotropes, comme le dioxyde de sili- cium colloïdal, de préférence en une quantité pouvant atteindre 10 % en poids. Des liants qui conviennent pour l'utilisation dans la composition ad- hésive conforme à la présente invention sont des polymères de PVC, p. ex. le Vinnol deWacker-Chemie GmbH oule Vestolit de H ls AG, et des co- polymères à base de PVC comme le Genchlor 700 de ICI. D'autres liants appropriés sont par exemple des résines acryliques, comme Elvacite 2042 de Du Pont, du polycarbonate, de l'acétate de cellulose, du polyacrylamide, du polyamide et du polystyrène. Comme solvant on utilise de préférence dans la composition adhésive de la présente invention un ou plusieurs diester d'acides organiques dicar- boxyliques (esters dibasiques) de bas poids moléculaire, tels que l'acide oxalique et ses homologues. Conviennent tout particulièrement des esters d'acide succinique, d'acide glutarique et d'acide adipique, en particulier les esters de diméthyle de ces acides. Un mélange approprié pour être utili- sé comme solvant dans la composition adhésive conforme à la présente invention est un mélange de succinate de diméthyle, de glutarate de dimé- thyle et d'adipate de diméthyle, comme l'Estiplast 150 de Estichem A/S. La composition adhésive conforme à la présente invention peut conte- nir en outre des additifs conventionnels, tels que des agents stabilisants, des agents épaississants et des agents thixotropes, de préférence en des quantités allant jusqu'à 15 % en poids, de préférence de 2 - 10 % en poids. Une composition typique conforme à l'invention peut contenir les in- grédients suivants: copolymère à base de PVC 15 parties (p. ex. Genchlor 700) mélange d'esters dibasiques 40 parties (p. ex. Estiplast 150) N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP) 40 parties agents stabilisants conventionnels du PVC 3 parties agent thixotrope (p. ex. SiO2 pyrogénique, AEROSIL 200) 3 parties L'adhésif conforme à la présente invention présente différents avan- tages par rapport aux adhésifs de la technique antérieure décrits p. ex. dans la description de brevet n EP 0 111 250 B2 mentionné ci-dessus. Ainsi, l'adhésif de l'invention est plus sûr d'un point de vue écologique. L'utilisation de l'adhésif de la présente invention donne une collure qui n'est pas hygroscopique, comme l'est une collure préparée au moyen d'un adhésif dans lequel le solvant est la N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP). Par ailleurs, l'utilisation de l'adhésif de la présente invention dans Iequel le solvant contient un ou plusieurs esters dibasiques ou un mélange d'esters dibasiques et de NMP donne une collure d'une résistance plus importante que celle obtenue par utilisation d'un adhésif dont le solvant est constitué * 5 uniquement de NMP. Contrairement aux adhésifs exclusivement à base de NMP, l'adhésif de l'invention ne réduit pas les propriétés de résistance des matériaux collés en agissant comme plastifiant. L'invention et ses avantages seront illustrés plus en détail dans l'exemple suivant. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente in- vention. Exemple 1: Dans un récipient fermé, on dissout 15 g d'un copolymère de PVC (Genchlor 700 de Imperial Chemical Industries, Royaume Uni) dans un mélange de 42,5 g de N-méthyl-2-pyrrolidone (NPM) et de 42,5 g d'un mélange d'esters dibasiques contenant du succinate de diméthyle, du glutarate de diméthyle et de l'adipate de diméthyle, disponible sur le mar- ché sous le nom de marque Estiplast 150 (de Estichem A/S). Le mélange obtenu est agité vigoureusement jusqu'à obtenir une solution homogène. Exemple 2: Dans un récipient fermé, on dissout 20 g d'un copolymère acrylique (Elvacite 2042 de Du Pont) dans un mélange de 80 g d'esters di- basiques utilisés dans l'Exemple 1. Le mélange résultant est agité vigou- reusement jusqu'à obtenir une solution homogène. Exemple 3: Dans un récipient fermé, on dissout 20 g d'un copolymère acrylique (Elvacite 2042) dans un mélange de 40 g de NMP et de 40 g d'un mélange d'esters dibasiques utilisés dans l'Exemple 1. Le mélange résul- tant est agité vigoureusement jusqu'à obtenir une solution homogène. Exemple 4: Dans un récipient fermé, on dissout 15 g de PVC (Vinnol de type E avec un facteur K d'environ 60, de Wacker-Chemie) dans un mé- lange de 35 g de NMP et 50 g d'esters dibasiques comme ceux utilisés dans l'Exemple 1. Le mélange résultant est agité vigoureusementjusqu'à obtenir une solution homogène transparente. Exemple Comparatif 1: Dans un récipient fermé, on dissout 15 g d'un copolymère de PVC (Genchlor 700) dans un mélange de 85 g de NMP. Le mélange résultant est agité vigoureusement jusqu'à obtenir une solution homogène. Exemple 5: Dans un récipient fermé, on dissout 15 g d'un copolymère de PVC (Genchlor 700) dans un mélange de 41,5 g de NMP et de 41,5 g d'un mélange d'esters dibasiques utilisés dans l'Exemple 1. Le mélange ré- sultant est agité vigoureusement jusqu'à obtenir une solution homogène. Puis, on ajoute 2 g de silice pyrogénique (AEROSIL 200 de Degussa). Exemple 6: Dans un récipient fermé, on dissout 15 g de polystyrène (Amoco 18-290 d' Amoco Chemical) dans un mélange de 42,5 g de NMP et de 42,5 g d'esters dibasiques utilisés dans l'Exemple 1. Le mélange résul- tant est agité vigoureusement jusqu'à obtenir une solution homogène. Exemple 7: La résistance des collures préparées au moyen des adhé- sifs préparés dans des Exemples 1 - 3 et 5 et l'Exemple Comparatif 1 sont mesurées en collant ensemble deux pièces de PVC dur, "rigide". La surface de recouvrement est de 2,25 cm2. La résistance est indiquée comme résistance au cisaillement respecti- vement après 1 heure et 24 heures de séchage. Adhésif résistance après 1 h résistance après 24 h Exemple 1 540 N 900 N Exemple 2 310 N 840 N Exemple 3 220 N 375 N Exemple Comparatif 1 530 N 695 N Exemple 5 670 N 1020 N Exemple 8: On mesure l'hygroscopicité de tous les types adhésifs des Exemples 1 - 6 et de l'Exemple Comparatif 1. Des gouttes d'adhésifs sont appliquées sur une plaque noire et on observe leur tendance à blanchir après 24 heures à 23 C à une humidité relative de 50 %. Seul l'échantillon de l'Exemple Comparatif 1 montre une forte tendance à absorber de l'humidité et par conséquent à blanchir. Tous les mélanges d'adhésifs des autres exemples restent au contraire clairs et transparents. Exemple 9: Cet exemple illustre que l'adhésif conforme à l'invention, à base d'un mélange de NMP et d'un mélange d'esters dibasiques est moins nuisible pour l'environnement qu'un adhésif exclusivement à base de NMP. Dans la législation scandinave concernant l'environnement, l'effet d'un solvant sur l'environnement est caractérisé par sa valeur YL. La valeur YL est la quantité d'air nécessaire pour raréfier les vapeurs d'un litre de sol- vant à un niveau inférieur à la concentration maximale admissible au lieu de travail. facteur YL = K x 10 000 (mg)/MAK (mg/m3) K dépend de la pression de vapeur du solvant et vaut 0,3 pour la NMP et 0 pour les esters dibasiques. Les valeurs MAK sont respectivement 400 mg/m3 et 0 mg/m3 pour la NMP et les esters dibasiques. Par conséquent, le facteur YL vaut 8 pour la NMP et 0 pour les esters dibasiques. La quantité d'air nécessaire est égale à _m3 air/1 de produit = facteur YL x % de solvant x masse vol. du produit Les adhésifs des exemples ci-dessus ont une masse volumique proche de 1 g/ml. On fait la somme des valeurs des solvants utilisés. Plus la valeur de cette somme est faible, moins le solvant est nuisible à l'environnement. L'adhésif de l'Exemple Comparatif 1 a par conséquent une valeur éga- le à 85 x 8 = 680 et l'adhésif de l'Exemple 1 unevaleur égale à43 x 8 + 4x0 =344. Il devient ainsi évident que l'adhésif de à la présente invention est moins nuisible à l'environnement. REVENDICATIONS 1. Adhésif pour coller des articles en matière plastique, caractérisé en ce qu'il contient comme liant un polymère organique synthétique insoluble dans l'eau choisi parmi les homo- et copolymères de PVC, d'ABS, de polya- crylate, de polycarbonate, d'acétate de cellulose, de polyacrylamide, de polyamide et de polystyrène ou de mélanges de ceux-ci et qu'il contient comme solvant un ou plusieurs esters d'acides organiques dicarboxyliques de faible masse moléculaire. 2. Adhésif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient comme liant 5 - 60 % en poids, par rapport au poids total de l'adhésif, d'un ou de plusieurs polymères organiques synthétiques insolu- bles dans l'eau et qu'il contient comme solvant 10 - 95 % en poids, par rap- port au poids total de l'adhésif, d'un ou de plusieurs esters d'acides organi- ques dicarboxyliques de faible masse moléculaire. 3. Adhésif conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il contient en outre comme solvant jusqu'à 50 % en poids, par rapport au poids total de l'adhésif, d'un lactame comportant 5 chaînons. 4. Adhésif conforme à une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce qu'il contient comme solvant un mélange d'esters d'acides organiques dicarboxyliques de faible masse moléculaire choisis parmi les esters de l'acide oxalique et de ses homologues. 5. Adhésif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le mé- lange d'esters d'acides organiques dicarboxyliques de faible masse molé- culaire est choisi parmi les esters de l'acide succinique, de l'acide glutari- que et de l'acide adipique. 6. Adhésif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le mé- lange d'esters d'acides organiques dicarboxyliques de faible masse molé- culaire est un mélange de succinate de diméthyle, de glutarate de diméthy- le et d'adipate de diméthyle. 7. Adhésif conforme à une des revendications 3 - 6, caractérisé en ce que le solvant contient comme lactame comportant 5 chaînons de la N-mé- thyl-2-pyrrolidone (NMP). 8. Procédé de préparation d'une collure entre des surfaces d'articles plastiques en polymères organiques synthétiques insolubles dans l'eau choisis parmi le PVC souple ou rigide, lABS, le polycarbonate, lepolysty- rène, le polyacrylate et le polyacrylamide, dans lequel un adhésif conte- nant au moins un homo- ou copolymère organique synthétique insoluble dans l'eau de PVC, d'ABS, de polyacrylate, de polycarbonate, d'acétate de cellulose, de polyacrylamide, de polyamide et de polystyrène dans un sol- vant contenant un ou plusieurs esters dibasiques d'acides organiques di- carboxyliques est appliqué sur au moins une des surfaces à coller. 9. Procédé conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que l'adhésif contient comme solvant un mélange d'esters d'acides organiques dicarboxyliques de faible masse moléculaire choisis parmi les esters de l'acide oxalique et de ses homologues. 10. Procédé conforme à la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'adhésif contient en outre comme solvant un lactame comportant 5 chaî- nons. 11. Procédé conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que la N-méthyl-2-pyrrolidone est utilisée comme lactame à 5 chaînons en une quantité pouvant atteindre jusqu'à 50 % en poids de l'adhésif. 12. Procédé conforme àune quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que l'on utilise un adhésif contenant comme solvant 5 - 60 % en poids d'un liant polymère et 10 - 95 % en poids d'un ou de plu- sieurs esters d'acides organiques dicarboxyliques de faible masse molécu- laire.