DD260708A1

DD260708A1 - Verfahren zur vermeidung des wegschlagens von haftklebstoffdispersionen auf stark saugfaehigen traegermaterialien

Info

Publication number: DD260708A1
Application number: DD30291887A
Authority: DD
Inventors: Eva-Maria Schirge; Horst Feicke; Hannelore Froenicke; Monika Graf; Kurt Gabert; Manfred Lehmann; Hartmut Kunze; Edeltraud Weiss; Ulrich Langbein
Original assignee: Buna Chem Werke Veb
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1988-10-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung des Wegschlagens von Haftklebstoffdispersionen beim Auftragen auf stark saugfaehige Traegermaterialien fuer Klebebaender. Die Haftklebstoffdispersionen bestehen aus Acrylsaeurebutylester Glycidyl(meth)acrylat-Copolymerdispersionen, Kolophonium und gegebenenfalls synthetischen Weichharzen. Es wird das Ziel verfolgt, die Technologie der Klebebandherstellung zu vereinfachen, indem die Verwendung von hochviskosen Klebstoffdispersionen bzw. die Notwendigkeit der Transferbeschichtung vermieden wird. Der Gegenstand der Erfindung besteht darin, dass Klebstoffdispersionen zum Einsatz kommen, deren Copolymerenanteil zu 2 bis 3 Gewichtsteilen aus Acrylsaeure bzw. Methacrylsaeure besteht.

Description

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Polymere von Estern der Acrylsäure mit Alkoholen der Kettenlänge C₄-C₈ sind bevorzugte Materialien für die Herstellung von Haftklebstoffen (H.Reinhard, Dispersionen synthetischer Hochpolymerer, 1969, Teil II, S. 115). In Form von wäßrigen Dispersionen oder Lösungen in organischen Lösungsmitteln finden sie als wesentliche Bestandteile der Haftklebstoffe zur Beschichtung unterschiedlicher Trägermaterialien für die Herstellung von Selbstklebebändern Verwendung (Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie 1972, Bd. 14, S. 238-239, 259-260, DE-AS 2330328). Oberflächenklebrigkeit (Adhäsion) und Filmfestigkeit (Kohäsion) müssen als entscheidende Qualitätsmerkmale eines Haftklebstoffes betrachtet werden. Ein ausgewogenes Verhältnis der Konzentration an höheren Acrylsäureestern und härterstellenden Monomeren im Copolymeren einschließlich des Einsatzes an bifunktionellen Monomeren zur Vernetzung der Polymerketten wird zur optimalen Einstellung dieser bestimmenden Qualitätskriterien genutzt.

Die Ausführung der Vernetzungsreaktion ist in vielfältigerweise möglich. In US-PS 3284423 und US-PS 3579490 wird die Verwendung geringer Anteile Glycidylacrylat bzw. -methacrylat und Acrylsäure für die Herstellung von Haftklebstoffen beansprucht. Bei erhöhter Temperatur führen die entlang der Polymerkette angeordneten Epoxid- und Carboxylgruppen zu einer Vernetzung. Die Synthese dieser Polymeren ist in Dispersion und Lösung möglich.

Für die Einstellung optimaler klebtechnischer Kennwerte eines Haftklebers werden die Polymerdispersionen und -lösungen häufig sog. Klebharze zugesetzt. Letztere tragen zur Verbesserung der Adhäsion bei.

In Frage kommen vor allem Kolophonium und dessen Derivate, Polyterpenharze und Kohlenwasserstoff harze (Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie 1977, Bd.14. S. 259-260, DE 2634956, S.13). Die beweglichen Moleküle des Klebrigmachers lagern sich an der Oberfläche der Polymermakromoleküle ab und kontaktieren auch mit der Trägeroberfläche. Infolge von molekularen Wechselwirkungskräften kommt es zu adhäsiver Haftung und Klebrigkeit (Plaste und Kautschuk, 31 [1984] 271). Der Zusatz dieser in organischen Lösungsmitteln löslichen Harze zu Haftkleberlösungen ist hinsichtlich des Vermischungsvorganges prinzipiell unproblematisch.

Bei wäßrigen Dispersionen ergeben sich in dieser Beziehung wegen der Nichtlöslichkeit der Harze in Wasser naturgemäß größere Probleme. Der Verteilungsgrad dieser Substanzen in der wäßrigen Phase und deren Verträglichkeit mit den dispergierten Polymerteilchen müssen als wesentliche Qualitätskriterien betrachtet werden.

Mit der Aufbereitung einer wäßrigen alkalischen Schmelze wird in DD-PS 100 733 ein Weg gewiesen, Kolophonium in technisch optimaler Weise mit der Haftkleberdispersion zu vermischen.

InDE-OS 2 634956 wir die günstige Wirkung der Zumischung eines Kohlenwasserstoffharzes beschrieben, gleichzeitig aber auch die durch dessen Wanderung in das poröse Trägermaterial auftretenden Probleme, die sich bei Lagerung der Klebebänder, in extremer Weise bei thermischer Belastung, in einer „Durchfettung" des verwendeten Trägerpapieres verbunden mit dem Abfall der klebtechnischen Werte äußeren. Die Ursache wird in dem heterogenen System Polymeres — Harz gesehen, wobei die beschriebenen Nachteile durch die Ausführung der Polymerisation in Gegenwart des Harzes beseitigt werden. Offensichtlich wird durch diese Verfahrensweise eine weitgehende Verteilung des Harzes in den Polymerpartikeln erreicht, die neben einer ausreichenden Verträglichkeit beider Substanzen eine Voraussetzung für die Verhinderung des Abwanderns des Harzes in das poröse Substrat darstellt.

Die Zugabe des Harzes zur Monomerenmischung vor dem Polymerisationsprozeß erfordert jedoch besondere Umstände. Sie ist auch nur dann möglich, wenn gegenüber dem bei der Polymerisation verwendeten Initiator inerte Harze zum Einsatz kommen. So führt ein Harzzusatz leicht zur Verminderung der Stabilität des insbesondere während des Polymerisationsprozesses empfindlichen, metastabilen, kolloid-chemischen Systems und zu störender Koagulatbildung.

Neben den bei der Herstellung von Haftklebstoffen unter Verwendung von Klebharzen zu berücksichtigenden Verträglichkeitsund Verteilungsprobleme ist es bei dem Auftrag auf saugfähigen Trägermaterialien zu beachten, daß in der wäßrigen Phase dispergierte Haftklebstoffe bzw. die Komponenten Polymeres oder Klebharz nicht in unzulässigem Maße in den betreffenden Untergrund eindringen. Diese als „Wegschlagen" bei Beschichtungsprozessen mit wäßrigen, dispersen Systemen bekannte Erscheinung wird in der Fachliteratur eingehend dargestellt. Dieses Phänomen ist besonders kritisch zu werten, da eine außerordentlich starke Abhängigkeit der klebtechnischen Eigenschaften von der Filmstärke der Haftkleberschicht besteht. Um ein Wegschlagen auf saugfähigen Trägern zu vermeiden, ist die Viskosität bzw. das Fließverhalten des Beschichtungsmaterials für diesen Effekt entscheidend (W. Mühlsteph, W. Pöge, Anwendungstechnik der Plast- und Elastdispersionen, 2.Auflage, 1967,305,311; O. Ameberg, Das Papier, 18 [1964] 146; G.Nießner, APR, 33 [1972] 1208). Es gilt das Prinzip, je höher die Viskosität einer Beschichtungsmasse, umso geringer die Neigung zum Eindringen in ein saugfähiges Substrat.

Beschichtungsmaterialien bis zu pastöser Konsistenz können für textile Materialien notwendig sein. Übliche Methoden zur Einstellung erforderlicher hoher Viskositäten bestehen in der Verwendung von Copolymeren mit hohem Carboxylgruppengehalt und einer Erhöhung des pH-Wertes der Dispersion durch Zugabe von Alkalien (H. Reinhard, Dispersionen synthetischer Hochpolymerer, 1969, Teil II, 7) oder im Zusatz von sog. Verdickungsmittel zu dem wäßrigen, dispersen System (W. Mühlsteph, W.Pöge, Anwendungstechnik der Plast- und Elastdispersionen, 2.Auflage, 1967). Beide Maßnahmen führen durch das Einbringen hydrophiler Gruppen zu einer Schwächung der Wasserfestigkeit des Haftklebers, d. h. zu einem Abfall der klebtechnischen Kennwerte bei der Einwirkung von Feuchtigkeit. Andererseits erschweren hohe Viskositäten der Beschichtungsmaterialien im zunehmenden Maße Transport- und Auftragsvorgänge. Auf besonders schwierigen Trägermaterialien, wie Faservliesen aus synthetischen Fasern, stellt selbst die Verwendung hochviskoser wäßriger Haftklebstoffe keine sichere Lösung hinsichtlich der Vermeidung des Wegschiagens dar.

Vielfach werden die mit einer unmittelbaren Beschichtung von saugfähigen Trägermaterialien gegebenen Schwierigkeiten durch die Anwendung derTransferbeschichtung umgangen (A. Chwala, V.Anger, Handbuch derTextilhilfsmittel, 1977, S. 890). Hierbei wird die Beschichtungsmasse auf ein nicht kritisches Trägermaterial aufgetragen und nach der Trocknung auf das eigentliche Klebeband übertragen. Notwendigerweise sind mit diesem Verfahren besondere technische Umstände verbunden.

Nach wie vor ist nach dem bekannten Stand der Technik die direkte Beschichtung saugfähiger Trägermaterialien zur Herstellung von Haftklebebändern unzureichend gelöst. Sowohl die Verhinderung des Wegschiagens des Haftklebstoffes bei der Beschichtung als auch der Wanderung des Klebharzes in das saugfähige Trägermaterial bedürfen einer Reihe technischer, in ihrer Wirkung teilweise gegenläufiger, schwierig zu beherrschender Maßnahmen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Technologie der Klebebandherstellung durch Auftragen von Haftklebstöffdispersionen aufsaugfähige Materialien zu vereinfachen, indem die Verwendung von hochviskosen Klebstoffdispersionen bzw. die Notwendigkeit derTransferbeschichtung umgangen wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vermeidung des Wegschiagens von Haftklebstoffdispersionen, deren wesentliche Bestandteile eine wäßrige Dispersion eines 95,8 bis 97,6 Gewichtsteile Acrylsäurebutylester und 0,4 bis 1,2 Gewichtsteile Glycidylacrylat oder Glycidylmethacrylat enthaltenden Copolymeren, Kolophonium und gegebenenfalls synthetische Weich harze sind, beim Auftragen auf stark saugfähigen Trägermaterialien für Klebebänder zu entwickeln, mit dem gute klebetechnische Eigenschaften der Klebebänder erreicht werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Bescichtung Haftklebstoffdispersionen eingesetzt werden, deren Copolymeranteil einen Acrylsäure- oder Methacrylsäuregehalt von 2 bis 3 Gewichtsteilen enthält.

Die Haftklebstoffdispersionen werden nach dem in DD-PS 100733 angegebenen Verfahren gewonnen. Die dafür benötigten Copolymerdispersionen mit dem vorgeschlagenen Acrylsäure- bzw. Methacrylsäuregehalt werden nach den bekannten Prinzipien der radikalisch initiierten Emulsionspolymerisation nach einem Zulaufverfahren hergestellt. Weder der Haftklebstoff noch seine Bestandteile zeigen eine merkbare Neigung, unter Verlust der klebtechnischen Eigenschaften in poröse saugfähige Träger wie Papier oder textile Materialien einzudringen. Dies gilt ausschließlich für Haftklebstoffe, die mit Copolymerdispersionen hergestellt werden; die (Meth)acrylsäure im Bereich von 2 bis 3 Gew.-% enthalten. Höhere Konzentrationen der polymerisierbaren Säuren im Copolymeren führen zwarzu höheren Viskositäten des alkalisch eingestellten Haftklebstoffes,'verhindern aber nicht ein beträchtliches zu Lasten der klebtechnischen Kennwerte gehendes Wegschlagen des Beschichtungsmaterials.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird in den nachstehend aufgeführten Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Nach-der in DD-PS 100733 angegebenen Verfahrensweise wird eine Harzschmelze aus 100 Gewichtsteilen Wasser

15 Gewichtsteilen Kolophonium bereitet und mit

25 Gewichtsteilen Weichharz, gelöst in 75 Gewichtsteilen Triethylamin versetzt.

Unter intensiver Durchmischung wird das Harzgemisch in 600 Gewichtsteilen einer Dispersion eindispergiert, die ein Copolymeres enthält, das aus 96,9 Gewichtsteilen Acryisäurebutylester

0,6 Gewichtsteilen Glycidylmethacrylat

2,5 Gewichtsteilen Arylsäure aufgebaut ist.

Die Copolymerdispersion wird nach den üblichen Prinzipien einer radikalisch initiierten Emulsionspolymerisation nach einem Zulaufverfahren hergestellt. Das Verhältnis Monomer zu Wasser wird so gewählt, daß eine 58 bis 63%ige wäßrige Dispersion resultiert.

Beispiel 2

Entsprechend der Verfahrensweise des Beispieles 1 findet für die Herstellung des Haftklebstoffes ein Copolymeres in wäßriger Dispersion mit 96,4 Gewichtsteilen Acrylsäurebutylester 0,6 Gewichtsteilen Glycidylmethacrylat und

3,0 Gewichtsteilen Methacrylsäure Verwendung.

Beispiel 3

Wie im Beispiel 1 wird mit einem Copolymeren in wäßriger Dispersion mit dem Copolymeraufbau 96,4 Gewichtsteile Acrylsäurebutylester 0,6 Gewichtsteile Glycidylmethacrylat 3,0 Gewichtsteile Acrylsäure gearbeitet.

Beispiel 4

Nach der im Beispiel 1 dargestellten Verfahrensweise findet ein Copolymeres in.wäßriger Dispersion auf der Basis von 92,4 Gewichtsteilen Acrylsäurebutylester 0,6 Gewichtsteilen Glycidylmethacrylat

7,0 Gewichtsteilen Acrylsäure Verwendung.

Beispiel 5

Dem für die Herstellung des Haftklebstoffes nach Beispiel 1 verwendeten Copolymeren in wäßriger Dispersion liegt eine Monomermischung aus 97,9 Gewichtsteilen Acrylsäurebutylester 0,6 Gewichtsteilen Glycidylmethacrylat 1,5 Gewichtsteilen Acrylsäure zugrunde.

Nach der Verfahrensweise der Beispiele 1 bis 5 wurden Haftklebstoffdispersionen mit Feststoffanteilen von 61 bis 57 Gew.-% und Viskositätswerten zwischen 10000 bis 25000mPas (Schergefälle 656s"¹, Rotationsviskosimeter, VEB Prüfgerätewerk Medingen) erhalten.

Mit den Haftklebstoffvarianten wurde ein Viskosegewebe (in Leinenbindung mit 140g/m² Flächengewicht) mittels Rakelauftrag beschichtet, so daß nach der Trocknung ein Klebstoffautrag von 110 ± 20g/m² resultierte.

Die Haftklebstoffe nach den Beispielen 1, 2 und 3 führten zu klaren, glänzenden Beschichtungen mit guten klebtechnischen Kennwerten, während der Auftrag mit dem nach Beispiel 4 hergestellten Haftklebstoff das typische Erscheinungsbild eines mit der Beschichtungsmasse durchtränkten Trägermaterials mit weitgehend stumpfer, durch nicht beschichtetes Material charakterisierter Oberfläche ergab.

Mit dem Haftklebstoff nach Beispiel 5 wird dieser für die klebtechnischen Kennwerte negative Effekt des Wegschiagens der Beschichtung in das saugfähige Trägermaterial ebenfalls, wenn auch in abgeschwächter Form, deutlich. Die Prüfung der Haftkleberschichten erfolgte durch Bestimmung des Schälwiderstandes nach DDR-Standard, TGL 3744, gegen Metall von 20 mm breiten Prüf bändern mit einem Abschäl winkel von 180° und einer Abzugsgeschwindigkeit von 100 mm/min. Die erhaltenen Werte sind in nachfolgender Tabelle zusammengestellt.

Haftklebstoff formuliert mit Dispersion nach Beispiel 12 3 4

Viskosität	12 000	11000	15 000	25 000	10 000
des Haftklebstoffes (mPas)	3,0	3,0	2,8	0,8	1,5
Schälwiderstand (N/cm)

Claims

Verfahren zur Vermeidung des Wegschiagens von Haftklebstoffdispersionen, deren wesentliche Bestandteile eine wäßrige Dispersion eines 95,8 bis 97,6 Gewichtsteile Acrylsäurebutylester und 0,4 bis 1,2 Gewichtsteile Glycidylacrylat oder Glycidylmethacrylat enthaltenden acrylsäure-, oder methacrylsäurehaltigen Copolymeren, Kolophonium und gegebenenfalls synthetische Weichharze sind, beim Auftragen auf stark saugfähigen Trägermaterialien für Klebebänder, gekennzeichnet dadurch, daß Copolymere mit 2 bis 3 Gewichtsteilen Acrylsäure oder Methacrylsäure eingesetztwerden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung des Wegschiagens von Haftklebstoffdispersionen auf der Basis von Copolymeren von Acrylsäureestern und Glycidylmethacrylat im Gemisch mit Kolophonium und gegebenenfalls synthetischen Weichharzen auf stark saugfähigen Trägermaterialien für Klebebänder.