DE10148077A1

DE10148077A1 - Weich-abreibbarer Klebestift und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10148077A1
Application number: DE2001148077
Authority: DE
Inventors: Peter Pohle
Original assignee: UHU GmbH and Co KG
Current assignee: UHU GmbH and Co KG
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-17
Also published as: EP1430104A1; WO2003029376A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen weich-abreibbaren Klebestift aus einer wässrigen Zubereitung eines synthetischen Polymeren und einem Seifengel als gerüstbildendem Bestandteil sowie gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen, wobei die wässrige Zubereitung des synthetischen Polymeren eine zumindest weitgehend lösungsmittelfreie wässrige Polyacrylat-Dispersion oder ein festes alkalisch lösliches Polyacrylat enthält, welche beide freie Säuregruppen aufweisen, und ein Verfahren zur Herstellung der Klebestifte, bei welchem die Fettsäuren als gerüstbildende Bestandteile und die Polyacrylat-Dispersionen bzw. die oben genannten festen Polyacrylate sowie gegebenenfalls die Hilfsstoffe vermischt und auf Temperaturen von wenigstens 50 DEG C, vorzugsweise auf bis zu 90 DEG C, erhitzt werden, bis eine gleichmäßige, klare Mischung entstanden ist und anschließend zu dieser Mischung, die zur Neutralisation der Fettsäuren und der freien Säuregruppen der Polyacrylat-Dispersion bzw. der oben genannten Polyacrylate erforderliche Menge Natriumhydroxid zugegeben und homogenisiert wird, wonach die Mischung in Formen gegossen wird, um unter Gelbildung abzukühlen.

Description

Die Erfindung betrifft einen weich-abreibbaren Klebestift nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Solche Klebestifte sind seit langer Zeit bekannt und finden insbesondere ihren Einsatz bei der Verklebung von Papier, Pappe und anderen üblichen verklebbaren Materialien. Diese Klebestoffe enhalten wässrige Zubereitungen aus einem synthetischen Polymer, beispielsweise Polyvinylpyrrolidon im Verbund mit gerüstbildenden Bestandteilen, beispielsweise Fettsäuren, die nach Neutralisation in Form eines Seifengels dem Klebestift die notwendige Formstabilität verleihen. Bei der Herstellung solcher Klebestifte werden die synthetischen Polymeren zusammen mit den gerüstbildenden Bestandteilen auf Temperaturen von oberhalb 50°C erwärmt, in entsprechend ausgestaltete Formen eingefüllt und abgekühlt, so dass die Mischung z. B. in einer abdichtbaren Hülse erstarrt und mittels eines in der Hülse drehbar gelagerten Stifts bei Gebrauch aus der Hülse ausgefahren oder wieder eingefahren werden kann. Solche Polyvinylpyrrolidon (PVP) enthaltende Klebestifte sind aus der DE 18 11 466 bekannt. Obwohl die mit diesem synthetischen Polymer hergestellten Klebestifte zu einer guten Dauerhaftung nach der Verklebung führen, besteht der Wunsch, diesen Kleberohstoff durch einen preiswerteren zu ersetzen, da das Polyvinylpyrrolidon vorzugsweise in der Kosmetik Einsatz findet und dadurch sehr teuer ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Klebestift zu schaffen, welcher eine wässrige Zubereitung eines synthetischen Polymeren mit Klebestoffcharakter umfasst, wobei dieser Klebestift gleich gute Klebeeigenschaften, wie der bisher bekannte und PVP als Klebemittel enthaltende Klebestift besitzen soll, und deutlich kostengünstiger herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 beschriebenen Klebestift sowie durch das in Anspruch 10 angegebene Verfahren zur Herstellung dieses Klebestifts gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 9 und 11 geben vorteilhafte Ausgestaltungen des Klebestifts bzw. des eingesetzten Verfahrens wieder.

Die Erfindung betrifft demgemäß einen formstabilen weich- abreibbaren Klebestift aus einer wässrigen Zubereitung eines synthetischen Polymeren und einem Seifengel als gerüstbildendem Bestandteil sowie gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zubereitung des synthetischen Polymeren eine zumindest weitgehend lösungsmittelfreie wässrige Polyacrylat-Dispersion oder ein festes alkalisch lösliches Polyacrylat enthält, welche beide freie Säuregruppen aufweisen.

Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solch eines Klebestifts, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Fettsäuren als gerüstbildende Bestandteile und die Polyacrylat-Dispersionen bzw. die oben genannten festen Polyacrylate sowie gegebenenfalls die Hilfsstoffe vermischt und auf Temperaturen von wenigstens 50°C, vorzugsweise auf bis zu 90°C, erhitzt werden, bis eine gleichmäßige, klare Mischung entstanden ist und anschließend zu dieser Mischung die zur Neutralisation der Fettsäuren und der freien Säuregruppen der Polyacrylat-Dispersion bzw. der oben genannten festen Polyacrylate erforderliche Menge Natriumhydroxid zugegeben und homogenisiert wird, wonach die Mischung in Formen gegossen wird, um unter Gelbildung abzukühlen.

Bei bevorzugten Ausführungsformen werden als freie Säuregruppen Carboxylgruppen und Sulfonsäuregruppen eingesetzt, um die Säurezahl auf einen Bereich von etwa 30 bis 300 mgKOH/g, vorzugsweise > 200 mgKOH/g einzustellen.

Als Fettsäuren werden C₁₂-C₂₂-Fettsäuren eingesetzt, die nach ihrer Neutralisation durch Natriumhydroxid als Seifen zur späteren Ausbildung der Gelstruktur des Klebestifts vorliegen. Die Seifen sind in Mengen von von 2 bis 23 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Zubereitung, enthalten.

In den erfindungsgemäßen Klebestiften können die bei Klebestiften üblichen Hilfsstoffe in Mengen von 0 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Klebestifts, eingesetzt werden. Diese Hilfsmittel umfassen Farbstoffe, Farbindikatoren, Duftstoffe, Schmiermittel, Weichmacher, oder auf den Feuchtigkeitshaushalt des Klebestifts einwirkende Stoffe.

Die erfindungsgemäße Klebestifte können neben den erfindungsgemäß eingesetzten Polyacrylaten auch das bisher bekannte PVP enthalten, und zwar in einer Menge von 0 bis 99 Gew.-%.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der weich- abreibbaren Klebestifte werden die Fettsäuren als gerüstbildende Bestandteile und die oben genannten Polyacrylate sowie gegebenenfalls die Hilfsstoffe vermischt und auf Temperaturen von wenigstens 50°C, vorzugsweise auf bis zu 90°C, erhitzt, bis eine gleichmäßige, klare Mischung entstanden ist, und anschließend wird zu dieser Mischung die zur Neutralisation der Fettsäuren und der freien Säuregruppen der Polyacrylat-Dispersion bzw. der oben genannten festen Polyacrylate erforderliche Menge Natriumhydroxid zugegeben und anschließend homogenisiert, wonach die Mischung in Formen gegossen wird, um unter Gelbildung abzukühlen.

Zur Erhöhung der Säurezahl der verwendeten obigen Polyacrylate können als Monomere Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder Itaconsäure und/oder Maleinsäure und/oder deren Alkylester einpolymerisiert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert. Dieses Beispiel dient jedoch nicht der Beschränkung der Erfindung.
Die Polyacrylate werden als Polyacrylat-Dispersionen mit den Handelsnamen Neocryl TW 716 A und Neocryl BT 9 der Firma Avecia, Niederlande, eingesetzt. Diese Polyacrylat-Dispersionen enthalten freie Säuregruppen und deren technische Daten sind in folgender Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 Eingesetzte Polyacrylat-Dispersionen
Als Weichmacher wurden Glycerin, technisch ca. 86,5%, und Polyethylenglykol 200 (Pluriol E 200, BASF) eingesetzt.
Als Fettsäuren wurden Myristinsäure (Kortacid 1499), Palmitinsäure (Kortacid 1698) der Firma Akzo Novel Chemicals GmbH sowie Stearinsäure (Safacid 16/18) der Firma Hydro Oleochemicals eingesetzt.
Zur Neutralisation wird Natriumhydroxid verwendet, wobei gefunden wurde, dass die Natriumsalze der verwendeten Fettsäuren zu Seifengelen führen, welche die besten Gerüstsubstanzen für die Klebestifte ergeben. Das Natriumhydroxid wird entweder als Festsubstanz oder zweckmäßigerweise in etwa 30%iger Lösung eingesetzt.

Beispiel

Die in Tabelle 1 angegebenen Polyacrylat-Dispersionen Neocryl TW 716 A und Neocryl BT 9 werden mit den in folgender Tabelle 2 angegebenen Bestandteilen, mit Ausnahme des Neutralisationsmittels Natriumhydroxid, gemischt und bei Temperaturen oberhalb 50°C, vorzugsweise 70 bis 80°C, homogenisiert. Anschließend wird langsam das Neutralisationsmittel zugegeben und die gesamte Masse 1 Stunde bei 70 bis 90C verseift. Danach bildet sich eine meist klare honigartige Masse. Nach Kontrolle der Säurezahl der Masse wird gegebenenfalls nochmals Natriumhydroxid zudosiert, bis eine Säurezahl von eta 0 mg KOH/g erreicht wird.
Die in Tabelle 2 angegebenen Mengen Polyacrylat-Dispersion und der Zusatzstoffe Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Glycerin, PEG 200 und NaOH beziehen sich auf das Gesamtgewicht des Klebestiftes, wobei die Restmenge auf 100 Gew.-% Wasser ist.
Neben den Bewertungsdaten für die erfindungsgemäßen Klebestifte 1 und 2 in Tabelle 2 sind auch die Daten für das Vergleichsbeispiel angegeben, bei welchem festes Polyvinylpyrrolidon (PVP) als Polymer mit Klebstoffcharakter eingesetzt wurde. Tabelle 2 Beispielrezepturen
Das Vergleichsbeispiel wurde entsprechend einem Standard- Klebestift ausgeführt, welches PVP in einer Menge von 22 g enthielt. Diese Menge PVP muss mindestens in einem gebrauchsfertigen Klebestift enthalten sein, um eine gute Klebewirkung zu erzielen.
Bei den erfindungsgemäßen Klebestiften 1 und 2 beträgt der Feststoffanteil an Polyacrylat 15 g bzw. 23,2 g.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, werden trotz geringerer oder etwa gleich großer Mengen an Polyacrylaten in den Klebestiften (1) und (2) gleich gute oder bessere Daten für den Abrieb, die Penetration, die Abbindezeit, die Dauerhaftung, das Aussehen und die Applikation wie bei dem wesentlich teureren PVP erhalten, wodurch nachgewiesen wird, dass die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst ist.
Obwohl der Einsatz von Polyacrylaten als Klebemitteln an sich bekannt ist, ergab sich im Stand der Technik bisher das Problem, dass sich die meisten Polyacrylate nicht mit den als Gerüstsubstanz eingesetzten Fettsäuren vertragen und somit keine gebrauchsfertigen Klebestifte ergaben. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass beim Einsatz von Polyacrylaten, welche freie Säuregruppen enthalten, gebrauchsfertige Klebestifte hergestellt werden können, welche hinsichtlich Abrieb, Penetration, Abbindezeit, Dauerhaftung, Aussehen und Applikation gleich gute oder bessere Eigenschaften als das sehr teure PVP aufweisen.
Die eingesetzten Prüfmethoden waren wie folgt:

Prüfmethoden

Abrieb

Zur Bestimmung des Abriebs wird der Klebestift mit einem definierten Auftragsgewicht von 700 g mit einer Geschwindigkeit von ca. 50 cm/s über eine Strecke von 1 m auf Papier aufgetragen. Aus der Differenz des Klebestiftgewichts vor und nach dem Auftrag kann die Auftragsmenge pro m ermittelt werden. Um einen guten Klebefilm zu ergeben, sollte die Auftragsmenge zwischen 50 und 100 mg/m liegen.

Penetration

Die Penetration gilt als Maß für die Härte der KLebestiftmasse. Sie wird mit einem SUR-Penetrometer PNR 10 der Fa. Petrotest, Berlin, gemessen. Zur Messung wird der Klebestift komplett aus der Hülse herausgedreht und so unter den Stahlstift (Stiftnadel 8 g) platziert, dass dieser die Masse gerade berührt. Anschließend wird die Nadel für 5 s mit einem Gewicht von 47,5 g belastet und die Eindringtiefe der Nadel bestimmt. Je höher diese Eindringtiefe (in mm) ist, um so weicher ist der Klebestift.

Abbindezeit

Ähnlich wie beim Abrieb wird der Klebestift mit einem definierten Auftragsgewicht und definierter Geschwindigkeit auf einen Papierstreifen aufgetragen. Hierfür wird 3 Mal hintereinander ein 3 cm breiter und 30 cm langer Papierstreifen beschichtet und ein zweiter, 2 cm breiter Papierstreien darübergelegt. Dann werden die Streifen mit einer 3,3 kg-Anpresswalze 2 Mal zusammengepresst und eine Stoppuhr gestartet. Die verklebten Streifen werden langsam auseinander gezogen, bis Papierriss eintritt. Die Zeit, bis zum Papierriss, wird als Abbindezeit festgehalten.

Dauerhaftung

Bei der Dauerhaftung geht man genauso vor wie bei der Abbindezeit, die verklebten Streifen werden allerdings erst nach 24 Stunden auseinander gezogen. Dabei sollte ein vollflächiger Papierriss entstehen.
In einigen Fällen wurde festgestellt, dass die Papierstreifen beim Bestimmen der Abbindezeit zwar zum Papierriss führten, dass aber die Haftung nach 24 Stunden nicht mehr gegeben war und die Streifen sich ohne Papierriss wieder trennen ließen.

Gleitfähigkeit/Applikation

Die Gleitfähigkeit wurde durch normales Verwenden des Klebestiftes rein gefühlsmäßig ermittelt. Dabei wurden mehrere Personen in den Test mit einbezogen.

Claims

1. Formstabiler weich-abreibbarer Klebestift aus einer wässrigen Zubereitung eines synthetischen Polymeren und einem Seifengel als gerüstbildendem Bestandteil sowie gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zubereitung des synthetischen Polymeren eine zumindest weitgehend lösungsmittelfreie wässrige Polyacrylat-Dispersion oder ein festes alkalisch lösliches Polyacrylat enthält, welche beide freie Säuregruppen aufweisen.

2. Klebestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Säuregruppen Carboxylgruppen und/oder Sulfonsäuregruppen sind.

3. Klebestift nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Säurezahl der die freien Säuregruppen aufweisenden Polyacrylate in einem Bereich von 30 bis 300 mgKOH/g liegt.

4. Klebestift nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Säurezahl größer als 200 mgKOH/g ist.

5. Klebestift nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gerüstbildenden Bestandteile Natriumsalze von C₁₂-C₂₂-Fettsäuren sind.

6. Klebestift nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Natriumsalze der C₁₂-C₂₂-Fettsäuren in einem Mengenbereich von 2 bis 23 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Zubereitung, enthalten sind.

7. Klebestift nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gegebenenfalls enthaltenen Hilfsstoffe Farbstoffe, Farbindikatoren, Duftstoffe, Schmiermittel, Weichmacher, oder auf den Feuchtigkeitshaushalt des Klebestifts einwirkende Stoffe sind.

8. Klebestift nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zubereitung des synthetischen Polymeren weiterhin Polyvinylpyrrolidon umfasst.

9. Klebestift nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyvinylpyrrolidon in einer Menge von 0 bis 99 Gew.-% in der wässrigen Zubereitung des synthetischen Polymeren enthalten ist.

10. Verfahren zur Herstellung der Klebestifte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäuren als gerüstbildende Bestandteile und die Polyacrylat-Dispersionen bzw. die festen Polyacrylate sowie gegebenenfalls die Hilfsstoffe vermischt und auf Temperaturen von wenigstens 50°C, vorzugsweise auf bis zu 90°C, erhitzt werden, bis eine gleichmäßige, klare Mischung entstanden ist, und anschließend zu dieser Mischung, die zur Neutralisation der Fettsäuren und der freien Säuregruppen der Polyacrylat-Dispersionen bzw. der oben genannten festen Polyacrylate erforderliche Menge Natriumhydroxid zugegeben und homogenisiert wird, wonach die Mischung in Formen gegossen wird, um unter Gelbildung abzukühlen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Säurezahl der Polyacrylate als Monomere Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder Itaconsäure und/oder Maleinsäure und/oder deren Alkylester einpolymerisiert werden.