-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von in wässriger
Lösung
von hydrophoben Substraten ablösbaren
Etiketten, wobei der Klebstoff der auf den Substraten verklebten
Etiketten durch alkalische Lösung
von der Substratoberfläche
gelöst werden
kann. Weiterhin betrifft die Erfindung ein mit einem wieder lösbaren Haftschmelzklebstoff
beschichtetes Etikett, das ablösbar
auf insbesondere hydrophoben Substraten verklebt werden kann. Weiterhin
wird ein in alkalischer Lösung
lösbarer
Haftschmelzklebstoff beschrieben.
-
In
der
WO 97/01483 wird
ein Klebstoffsystem zum Verkleben von Etiketten beschrieben, wobei
ein flüssiger
Mitnahmeklebstoff und ein Oberlappungsklebstoff beschrieben werden,
die die Substrate on-line miteinander verkleben. Diese sollen in
Laugen löslich
sein, d.h. in alkalischer Natronlauge bei erhöhter Temperatur löst sich
der Klebstoff ab und damit kann das Etikett von dem Substrat entfernt werden.
Eine genauere Charakterisierung der zu verklebenden Etiketten wird
nicht beschrieben.
-
Die
US 3,891,584 beschreibt
einen wasserdispergierbaren Schmelzklebstoff, der 75 bis 95 Teile eines
Pfropfcopolymeren aus etwa 40–80%
Vinylmonomer und etwa 20–60
Gew.-% wasserlöslichen
Polyalkylenoxid-Polymer und 5–25
Gew.-% klebrigmachendes Harz enthält. Das Vinyl-Monomer ist vorzugsweise
Vinylacetat oder ein niedrigmolekulares Alkyl-substituiertes Acrylat.
Der Schmelzklebstoff dient unter anderem zum Etikettieren von Mehrwegflaschen
bei hohen Geschwindigkeiten. Die Etiketten können durch kurzes Einweichen
in heißem
Wasser abgelöst
werden.
-
In
der
WO 2004/069950 wird
ein Verfahren zum Anbringen eines transparenten Etiketts auf einem
Substrat beschrieben, wobei das Substratmaterial in Form einer Folie
vorliegt, die einen definierten Wasseraufnahme-Wert (Cobb-Wert)
aufweisen muss und wobei der Film eine Wasserdampfdurchlässigkeit
zwischen 5 bis 2.000 g/m
2 aufweisen soll.
Als Klebstoff wird ein flüssiger
Klebstoff mit einer Viskosität
zwischen 1 bis 500 Pas beschrieben, wobei als Klebstoffe wässrige Leime
beschrieben werden auf Basis von Stärke, Casein, EVA, PVA oder
anderen Polymeren. Die Etiketten müssen einen hohen Cobb-Wert
aufweisen, da das Etikettenmaterial die Feuchtigkeit des wässrigen
Klebstoffs aufnehmen soll.
-
Weiterhin
existiert die
WO 02/074874 ,
die die Verwendung von wässrigen
Leimen zum Verkleben von Cellulose-Etiketten beschreibt, wobei das
Filmgewicht bis zu 100 g/m
2 betragen soll.
Die Wasserdampfdurchlässigkeit
der Filme soll zwischen 5 bis 2.000 g/m
2 über 24 Std.
betragen.
-
Es
ist bekannt das Auftragen von flüssigen, insbesondere
wässrigen
Klebstoffen auf Etiketten so durchzuführen, dass die Etiketten on-line
mit dem Klebstoff beschichtet und unmittelbar danach auf das Substrat
geklebt werden. Das führt
beim Wechsel von Etiketten zu zeitverzögernden Arbeitsschritten. Wenn
Fehler bei dem Klebstoffauftrag auftreten wird der Produktionsprozess,
z.B. der Flaschen, unterbrochen.
-
Ein
weiterer Nachteil der bekannten Verfahren liegt darin, dass Etiketten
häufig
aus Folien hergestellt werden, die für eine wässrige Waschlauge nicht oder
nur schwer durchlässig
sind. Dabei ist es möglich,
dass die Waschlauge am Rande des Etikett zwischen Etikett und Substrat
eindringt, dort den Klebstoff löst,
was aber im allgemeinen nicht zum vollständigen Ablösen des Etiketts führt. Eine
entsprechende Ablösung
des Etikettes durch alkalisch wässrige
Lösungen
geht günstig
mit Papieretiketten, die aber nicht durchsichtig und deswegen für viele Anwendungen
weniger vorteilhaft sind. Wässrige Klebstoffe
können
Probleme bei der Soforthaftung zeigen, da für eine gute Haftung erst das
Wasser aus der abgedeckten Klebstoffschicht entweichen muss.
-
Ausgehend
von den bekannten Klebstoffen und Applikationsverfahren ergibt sich
die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen von Etiketten zur Verfügung zu
stellen, auf beliebigen Substraten, unter anderem auch wasserabweisenden
Substraten, Etiketten verklebt werden können, wobei das Etikett separat
vor der Verklebung bereits mit einem in wässriger Lösung wieder lösbaren Haftklebstoff
beschichtet wird. Die verklebten Etiketten zeigen in feuchter Umgebung
eine gute Haftung zum Substrat und können später in wässriger alkalischer Lösung vollständig vom
Substrat entfernt werden.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe ist den Patentansprüchen
zu entnehmen. Sie besteht im Wesentlichen in einem Verfahren, bei
dem ausgewähltes
Etikettenmaterial, das einen Durchtritt von Wasser durch die Oberfläche in kurzer
Zeit gestattet, mit einem geeigneten Haftschmelzklebstoff verklebt
wird, der eine ausreichende Wasserlöslichkeit besitzt.
-
Weiterhin
werden selbstklebende Etiketten zur Verfügung gestellt, die mit einem
erfindungsgemäßen wasserlöslichen
Haftschmelzklebstoff beschichtet sind. Weiterhin wird ein Haftschmelzklebstoff
zur Verfügung
gestellt, der eine ausreichende Wasserlöslichkeit in alkalischer Lösung aufweist
und eine vollständige
Wiederablösung
des Klebstoffs von dem Substrat ermöglicht.
-
Unter
wasserlöslich
soll in dieser Erfindung verstanden werden, dass der Klebstoff oder
eine Kiebstoffkomponente wasserlöslich
oder wasserdispergierbar ist. Das Lösen kann allgemein in wässriger
Phase durchgeführt
werden, bevorzugt in alkalischen Lösungen. Der Vorgang kann auch
durch Temperaturen bis zu 90°C
unterstützt
werden und findet bevorzugt zwischen ca. 50 bis 80°C statt.
-
Nach
dem Verfahren ist es möglich,
den Schmelzklebstoff auf das Substrat, beispielsweise eine Flasche
oder Dose, aufzutragen und dann mit einem geeignet ausgestalteten
Etikett zu verkleben. Erfindungsgemäß ist jedoch die Arbeitsweise,
dass das Etikett zuerst mit einem geeigneten Haftschmelzklebstoff
beschichtet wird.
-
Die
erfindungsgemäß zu verwendenden Haftschmelzklebstoffe
werden zum Verkleben auf unterschiedlichen Substraten eingesetzt,
insbesondere sind sie für
hydrophobe Substrate geeignet, die bei Benetzen mit alkalischen
Waschlösungen
wenig oder im wesentlichen kein Wasser aufnehmen. Dabei handelt
es sich um Materialien wie Glas, Metall, lackiertes oder beschichtetes
Papier bzw. entsprechende Pappen und vor allem um Kunststoffe, z.B.
Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat, Polyethylen (PE), Polypropylen
(PP), Polyvinylchlorid (PVC) oder Polystyrol. Daraus können Behälter hergestellt
werden, wie Hohlkörper,
Kartonagen, Folien oder Verpackungen. Bei den zu verklebenden Substraten
im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich insbesondere
um rotationssymmetrische Hohlkörper, wie
Becher, Dosen, Kartuschen oder auch um quaderförmige Verpackungen. Insbesondere
können Verklebungen
von recyclisierbaren Kunststoffmaterialen, Glas oder Metallwerkstoffen
mit Etiketten durchgeführt
werden. Ein bekanntes Anwendungsgebiet sind wiederverwertbare Flaschen
oder Mehrweggebinde für
Mineralwasser, alkoholische Getränke
und Erfrischungsgetränke.
-
Die
Etiketten bestehen meistens aus thermoplastischen Kunststoffen in
Folienform, wie Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid
oder organischen Polymeren, wie Cellophan. Weiterhin können die
Etiketten aber auch auf Papier basieren, gegebenenfalls als Verbundfolie
mit einer Polymerfolie. Bevorzugt ist es, Etiketten aus einer Folie
auf der Basis von unpolaren Kunststoffen, insbesondere von orientiertem
Polypropylen (OPP) einzusetzen, sowie besonders bevorzugt Folien
aus Cellophan. Es kann sich um Einschicht- oder Mehrschichtfolien handeln. Insbesondere
können
optisch transparente Folien als Etikettenmaterial verwendet werden.
An die Form der Etiketten werden keine besonderen Anforderungen gestellt.
Sie können
viereckig, rund sein oder andere Formen aufweisen. Es können z.B.
Rundumetiketten oder Schildetiketten sein.
-
Insbesondere
können
die Etiketten aus organischen Polymeren wie beispielsweise Cellophan
bestehen. Cellulose ist in der Natur weit verbreitet. Es handelt
sich dabei um ein Biopolymer aus β-1,4-verknüpften Cellobiose-Einheiten. Üblicherweise
bildet die Cellulose unverzweigte wasserunlösliche Ketten. Das Mol-Gewicht
kann zwischen 50.000 bis 500.000 (bestimmbar durch GPC-Verfahren)
betragen. Durch bekannte technische Verfahren wird aus Cellulose eine
Viskose-Lösung
hergestellt, die zu Folien verarbeitet werden kann. Durch entsprechende
Auswahl der verwendeten Materialien ist es möglich, Cellulosefolien auch
für Verpackungen
von Lebensmitteln einzusetzen.
-
Es
kann sich um gefärbte,
bedruckte, metallisierte, farblose oder durchsichtige Folien handeln. Es
können
Einschicht- oder Mehrschichtfolien verwendet werden. Üblicherweise
haben die Folien eine Schichtdicke zwischen 5 bis 300 μm, insbesondere zwischen
10 bis 150 μm.
Folien und Verfahren zur Herstellung und Behandlung solcher Folien
sind dem Fachmann bekannt.
-
Erfindungsgemäß müssen die
Folien, beispielsweise eine Einschicht- oder eine Mehrschichtfolie,
einen Cobb-Wert (20 sec.) oberhalb 0,3 g/m2 pro
20 sec aufweisen, insbesondere oberhalb von 0,5 g/m2 pro
20 sec. Der Cobb-Wert eines Substrates gibt an, mit welcher Geschwindigkeit
flüssiges
Wasser von dem Substrat aufgenommen wird. Messungen zum Cobb-Wert
werden gemäß DIN-EN
20 535 (20°C)
bestimmt. Die Messdauer soll die ersten 20 sec. erfassen, die Wasseraufnahme
ist nicht konstant über
längere
Messzeiträume.
-
Je
höher der
Cobb-Wert, desto größer ist
die Wasseraufnahmefähigkeit
des Etikettmaterials. Im Rahmen der Erfindung soll der Cobb-Wert
(20 sec.) im allgemeinen unterhalb von 50 g/m
2 pro
20 sec liegen, bevorzugt unterhalb von 20 g/m
2/min.
Wird der Cobb-Wert zu hoch gewählt,
so ist das auf dem Substrat verklebte Etikett gegenüber hoher
Luftfeuchtigkeit, Schwitzwasser oder Regen anfällig und ergibt keine dauerhafte
geeignete Verklebung mit dem Substrat. Weiterhin muss die Wasseraufnahme
des Etiketts in einem kurzen Zeitraum sichergestellt werden, da
die Abwaschvorgänge
in den üblichen
technischen Wiederaufbereitungsanlagen von Flaschen nur eine beschränkte Verweilzeit
haben. Die in der
WO 2004/069950 angegebene
Messdauer von 5 min. gibt keine für die Praxis geeigneten Ergebnisse.
-
Eine
weitere Alternative, ggf. auch als zusätzliche Eigenschaft, bei der
Auswahl des geeigneten Etikettenmaterials kann darin bestehen, dass
das Etikett perforiert ist, d.h. Löcher oder Aussparungen auf
der Fläche
besitzt. Die Perforationsfläche
soll kleiner als 10% der mit dem Klebstoff beschichteten Fläche des
Etiketts betragen, insbesondere zwischen 0,01 bis 5%, insbesondere
unterhalb von 1%. Es ist darauf zu achten, dass die Perforation
möglichst
einheitlich und gleichmäßig erfolgen
soll, weiterhin ist es bevorzugt, dass die Perforationslöcher oder
Aussparungen klein im Verhältnis
zu der perforierten Fläche
sind. Insbesondere ist eine höhere
Anzahl von Perforationslöchern
mit kleineren Flächen bevorzugt.
Insbesondere sollen die Perforationslöcher kleiner als 1 mm sein,
insbesondere kleiner als 0,5, ganz besonders bevorzugt kleiner 0,2
mm. Der Abstand zwischen den Perforationen soll so bemessen sein,
dass durch die Perforationslöcher
in kurzer Zeit die Waschlösung
zwischen verklebten Etikett und Substratoberfläche gelangen kann. Der Abstand kann
deshalb unterhalb von 10 mm betragen, insbesondere unterhalb von
5 mm.
-
Wenn
eine ausreichende Anzahl von Perforationslöcher vorhanden ist, können auch
Etiketten eingesetzt werden, die einen niedrigeren Cobb-Wert als
0,3 g/m2 pro 20 sec. aufweisen. Die Wiederablösbarkeit
durch die Waschlauge ist dann durch eine Diffusion ausgehend von
den Kanten bzw. den Perforationsöffnungen
des Etiketts möglich.
Insbesondere geeignet für
perforierte Etiketten sind durchsichtige Etiketten zur Verklebung
mit durchsichtigen Substraten, so dass die perforierte Oberfläche optisch
nicht weiter auffällt.
Ein Gegenstand der Erfindung sind also Etiketten, die mit einem
erfindungsgemäß geeigneten
Haftschmelzklebstoff beschichtet sind. Dabei soll das Material der
Etiketten eine schnelle Wasseraufnahme aufweisen oder eine gute
Durchlässigkeit von
Wasser durch Öffnungen
oder Perforationen in den Etiketten ermöglichen. Wenn Etikettenmaterial mit
einem hohen Cobb-(20 sec.)-Wert ausgewählt wird, kann die Wasserlöslichkeit
des Klebstoffs niedriger liegen, ist die Wasseraufnahme geringer,
muss die Löslichkeit
des Klebstoffs höher
liegen.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen geeigneten Haftschmelzklebstoff
handelt es sich um einen in alkalischer Lösung löslichen oder dispergierbaren Haftschmelzklebstoff
auf Basis von 5 bis 50 Gew.-% mindestens eines Basispolymeren, 15
bis 85 Gew.-% wenigstens eines wasserlöslichen Harzes, das eine Säurezahl
zwischen 90 mg KOH/g bis zu 220 mg KOH/g Festkörper aufweist, 0 bis 30 Gew.-%
wenigstens eines Weichmachers, 0 bis 15 Gew.-% von üblichen
Hilfs- und Zusatzstoffes, wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.-%
ergeben soll.
-
Unter
Basispolymeren werden thermoplastische synthetische Polymere verstanden,
wodurch für die
Schmelzklebstoffe wichtige Eigenschaften wie Haftung, Festigkeit
und Temperaturverhalten im wesentlichen bestimmt werden. Solche
Polymere können
beispielsweise sein Polykondensate, wie Polyamidharze, Copolyamide,
Polyamid/EVA-Copolymere, Polyetheramide, Polyesteramidimide, Polyetheresteramide,
Polyesteramide und Polyester; Polymerisate wie Ethylen-, Ethylen/Vinylacetat-,
Ethylen/Acrylat-, Propylen-, (Meth)Acrylatcopolymere; Styrolcopolymere,
wie SIS-, SBS-, SEBS-Copolymere; amorphes oder metallocenekatalysierte
PE- oder PP-Homo- oder Copolymere; Polyaddukte, wie ggf. lineare,
nicht reaktive Polyurethane. Bevorzugte Polymere sind thermoplastische
Olefin-Copolymere, Polyester
oder Styrolcopolymere. Solche Basispolymere sind dem Fachmann bekannt
und kommerziell erhältlich.
-
Die
Menge des Basispolymeren soll bevorzugt zwischen 5 bis 50 Gew.-%
betragen, bezogen auf den Schmelzklebstoff insgesamt. Es kann sich um
ein Basispolymeres handeln, es können
aber auch mehrere im Gemisch eingesetzt werden. Bevorzugt ist es,
wenn Anteile dieser Basispolymere polare Gruppen enthalten, beispielsweise
OH-, NH-, Polyether-, COOH-, SO3H- oder
Urethan-Gruppen. Die se können
bei der Synthese durch die Auswahl der Monomere direkt einpolymerisiert
werden, es ist aber auch möglich
sie durch nachträgliche
Modifikation des Polymergerüsts
einzureagieren.
-
Erfindungsgemäß ist es
zweckmäßig, dass in
dem Haftschmelzklebstoff zwischen 0 bis 30 Gew.-%, insbesondere
bis 20 Gew.-%, eines Basispolymeren enthalten ist, das polare Gruppen
aufweist. Insbesondere bevorzugt sind dabei OH-Gruppen terminierte
Polyurethane, Carboxylgruppen- oder Sulfonsäuregruppen-haltige Polyester,
Carboxylgruppen-haltige Acrylatcopolymere. Diese Polymere sollen
eine hohe Zahl von polaren Gruppen aufweisen. Beispiele dafür sind Polyester
auf Basis aromatischer Dicarbonsäuren
wie Phthalsäure
oder Terephthalsäure,
mit mindestens einem Polyol aus der Gruppe Neopentylglykol, Glycerin,
Pentaerythrit oder niedermolekulare Polyetherpolyole, insbesondere bevorzugt
sind Ester auf Basis sulfogruppenhaltiger aromatischer Dicarbonsäuren; (Meth)Acrylsäure-Homo
und/oder Copolymeren auf Basis von (Meth)Acrylestern mit C1 bis C12-Alkanolen;
Polyvinylalkohol mit einer Molmasse von über 1000 g/mol und/oder Polyvinylalkylether
mit 1 bis 14 Atomen in der Alkylgruppe ; Polyurethane mit mindestens
einer terminalen OH-Gruppe, mit einem Erweichungspunkt zwischen 50
bis 80°C.
-
Außer dem
Basispolymeren muss noch mindestens ein wasserlösliches Harz im Haftschmelzklebstoff
enthalten sein. Solche Harze machen den Klebstoff dauerklebrig und
verbessern die Verträglichkeit
der Schmelzklebstoff-Komponenten. Dieses Harz wird im allgemeinen
in einer Menge von 15 bis 85 Gew.-% eingesetzt. Es handelt sich
dabei beispielsweise um Hydroabietylalkohol und seine Ester, insbesondere
seine Ester mit aromatischen Carbonsäuren wie Terephthalsäure und
Phthalsäure;
vorzugsweise modifizierte Naturharze wie Harzsäuren aus Balsamharz, Tallharz
oder Wurzelharz, z.B. vollverseiftes Balsamharz oder Alkylester
von gegebenenfalls teilhydriertem Kolophonium mit niedrigen Erweichungspunkten
wie z.B. Methyl-, Diethylenglykol-, Glycerin- und Pentaerythrit-Ester;
Acrylsäure-Copolymerisate,
vorzugsweise Styrol-Acrylsäure-Copolymere
und Harze auf Basis funktioneller Kohlenwasserstoffharze. Möglich ist
es auch, als klebrigma chendes Harz einen Alkylester von teilhydriertem
Kolophonium einzusetzen, wobei die Alkylgruppe vorzugsweise 1 bis
6 C-Atome enthält.
-
Die
erfindungsgemäß geeigneten
Harze sollen eine gute Wasserlöslichkeit
aufweisen. Das kann durch ionische oder in ionische Gruppen überführbare Gruppen
und/oder polare Gruppen am Harz beeinflusst werden. Insbesondere
soll die Säurezahl
zwischen 90 bis 220 mg KOH/g (nach DIN 53 402) betragen. Ist die
Säurezahl
hoch, kann eine geringere Menge des Harzes eingesetzt werden, ist
die Säurezahl
geringer, muss die Menge erhöht
werden. Säuregruppen
können
beispielsweise bei der Synthese einpolymerisiert werden oder sie
werden bei einer nachträglichen
Modifizierung eingebaut.
-
Als
erfindungsgemäß zu verwendende
Harzkomponente ist bevorzugt ein Kolophonium-Formaldehyd-Umsetzungsprodukt
geeignet. Dabei handelt es sich um ein aus Paraformaldehyd und Kolophonium
herstellbares Umsetzungsprodukt, vorzugsweise mit einer Säurezahl
von mindestens 120, insbesondere von 140 bis 200 mg KOH/g und mit
einem Erweichungspunkt von mindestens 50°C, vorzugsweise von 65 bis 85°C (nach DIN
52011).
-
Die
Menge des Harzes insbesondere des Kolophonium-Formaldehyd-Umsetzungs-produktes in
dem Haftschmelzklebstoff sollte vorzugsweise von 25 bis 70 Gew.-%
liegen, bezogen auf den Schmelzklebstoff insgesamt, um ein schnelles
Ablösen
des Etiketts von der Substratoberfläche zu bewirken.
-
Zusätzlich kann
ein Weichmacher in dem Haftschmelzklebstoff eingesetzt werden. Der
Weichmacher ist in dem Schmelzklebstoff im allgemeinen in einer
Konzentration von 0 bis 30, vorzugsweise in einer Konzentration
von 5 bis 25 Gew.-% enthalten.
-
Geeignete
Weichmacher sind ein- oder mehrwertige Alkohole, vorzugsweise Glykolmonophenylether,
Hexamethylenglykol, Glycerin und insbesondere Polyalky lenglykole
mit einer Molmasse von 200 bis 6 000. Bevorzugt sind Polyethylenglykole mit
einem Molekulargewicht bis etwa 1 000, vorzugsweise bis etwa 600.
Auch Polypropylenglykol und Polybutylenglykol sowie Polymethylenglykol
sind geeignet. Es können
auch Ester als Weichmacher eingesetzt werden, z.B. flüssige Polyester
und Glycerinester wie Glycerindiacetat und Glycerintriacetat sowie Neopentylglykoldibenzoat,
Glyceryltribenzoat, Pentaerythritoltetrabenzoat und 1,4-Cyclohexandimethanoldibenzoat.
Schließlich
können
auch Alkylmonoamine und Fettsäuren
mit vorzugsweise 8 bis 36 C-Atomen eingesetzt werden. Auch medizinisches Weißöl und naphthenisches
Mineralöl
sind geeignet.
-
Bevorzugt
werden Weichmacher auf Basis mit hydrophilen Gruppen eingesetzt,
insbesondere Polyalkylenglykole und Derivate. Für Anwendungen im Zusammenhang
mit Nahrungsmittelverpackungen sind Weißöle bevorzugt.
-
Als
Additive können
in den erfindungsgemäßen Haftschmelzklebstoffen
die bekannten Additive und Hilfsstoffe eingesetzt werden. Dabei
handelt es sich beispielsweise um Wachse, Füllstoffe, Stabilisatoren, Antioxidantien
und/oder Farbstoffe.
-
Füllstoffe
können
eingesetzt werden, um anwendungstechnische oder klebetechnische
Eigenschaften zu verbessern. Es handelt sich um feste, inerte Stoffe,
wie beispielsweise Kreide, Titandioxid, Siliciumdioxid oder andere
meist farblose Pigmente. Der Anteil im Schmelzklebstoff ist meist
unterhalb von 15 Gew.-%, insbesondere zwischen 0 bis 5 Gew.-%.
-
Als
weitere Komponente können
dem Haftschmelzklebstoff natürliche,
chemisch modifizierte oder synthetische Wachse zugesetzt werden.
Hierbei können
sämtliche
Wachse eingesetzt werden, die mit dem Basispolymeren verträglich sind.
Als natürliche Wachse
können
pflanzliche Wachse, tierische Wachse, Mineralwachse oder petrochemische
Wachse eingesetzt werden. Als chemisch modifizierte Wachse können Hartwachse
wie Montanesterwachse, Sasolwachse usw. einge setzt werden. Als synthetische Wachse
finden Polyalkylenwachse sowie Polyethylenglykolwachse Verwendung.
Insbesondere werden vorzugsweise petrochemische Wachse wie Petrolatum,
Paraffinwachse, Mikrowachse sowie synthetische Wachse, insbesondere
Polyethylenwachse mit Schmelzpunkten zwischen 85 und 140°C, Paraffinwachse
mit Schmelzpunkten im Bereich von 45 bis 70°C, mikrokristalline Wachse mit
Schmelzpunkten im Bereich von 60 bis 95°C sowie synthetische Fischer-Tropsch-Wachse
mit Schmelzpunkten im Bereich von 100 bis 115°C eingesetzt. Die Menge der Wachse
im Schmelzklebstoff beträgt
im allgemeinen 0 bis 25, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-%.
-
Als
weiterer Hilfsstoff können
Stabilisatoren vorhanden sein. Sie haben die Aufgabe, die reaktionsfähigen Monomere
an einer unerwünschten
bzw. vorzeitigen Reaktion zu hindern und die Polymere während der
Verarbeitung vor Zersetzung zu schützen. Hier sind insbesondere
die Antioxidantien zu nennen. Sie werden üblicherweise Mengen bis zu
2 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von etwa 0,1 bis 1,0 Gew.-% dem
Schmelzklebstoff beigefügt.
-
Ein
weitere Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Haftschmelzklebstoff,
bestehend aus 5 bis 50 Gew.-% mindestens eines Basispolymeren, 15
bis 85 Gew.-% mindestens eines Harzes mit einer Säurezahl
zwischen 90 und 220 mg KOH/g, 0 bis 25 Gew.-% eines zusätzlichen
Polymeren, dass hydrophile und/oder ionische Gruppen aufweist, aus der
Gruppe der Polyester, Polyurethane, Poly(meth)acrylsäure-Alkylester,
Acrylsäure-Homo- und/oder
Copolymerisate und/oder Vinylpolymere, 0 bis 30 Gew.-% wenigstens
eines Weichmachers, sowie 0 bis 15 Gew.-% von üblichen Hilfs- und Zusatzstoffes,
wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.-% ergibt. Die Menge des
wasserlöslichen
Harzes wird so gewählt,
dass eine Klebstoffschicht auf einem wasserabweisenden Substrat
in einem washoff Test bei 80°C
innerhalb von 4 min vollständig
gelöst
wird. Durch die zusätzliche
Verwendung von Polymeren mit polaren Gruppen kann die Menge des notwendigen
Harzes vermindert werden.
-
Der
erfindungsgemäße Haftschmelzklebstoff ist
im allgemeinen farblos. Er soll eine Viskosität zwischen 300 mPas bis zu
50000 mPas bei 150°C
(gemessen nach Brookfield, EN ISO 2555) aufweisen. Die Viskosität kann nach
dem Auftragsverfahren des Klebstoffs ausgesucht werden. Während Walzenauftrag
niedrigere Viskosität
benötigt,
kann durch Schlitzdüsenauftrag
auch eine hohe Viskosität
verarbeitet werden. Der Haftschmelzklebstoff zeigt ein gutes Ablöseverhalten,
d.h. bei Kontakt mit der Waschlösung
wird die Haftung zum Substrat vermindert.
-
Die
erfindungsgemäß einsetzbaren
Haftschmelzklebstoffe können
nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise ist
es möglich
die Basispolymere und der Weichmacher aufzuschmelzen und bei erhöhter Temperatur
unter Rühren
mit den weiteren Schmelzklebstoffbestandteilen zu vermischen. Dabei
ist darauf zu achten, dass die Temperaturen nicht zu hoch gewählt werden.
Ebenso ist es möglich
den Schmelzklebstoff kontinuierlich herzustellen, in dem beispielsweise
die höher
schmelzenden Bestandteile in einem Extruder aufgeschmolzen und homogenisiert
werden, und danach die weiteren Bestandteile zudosiert werden. Dabei
kann die Temperatur ggf. abgesenkt werden. Nach dem Homogenisieren
können
die Schmelzklebstoffe abgefüllt
und abgekühlt
werden. Gegebenenfalls werden die Schmelzklebstoffe in geeignete
Verpackungen abgefüllt,
die eine Handhabung im haftklebrigen Zustand erleichtern. Solche
Verfahren zur Herstellung und geeignete Verpackungsarten sind dem
Fachmann bekannt.
-
Die
erfindungsgemäßen Haftschmelzklebstoffe
können
nach bekannten Verfahren aufgetragen werden. Dabei kann das Material
der Etiketten, eine Folie, eine Mehrschichtfolie oder Papier, bahnenweise
verarbeitet werden. Beispielsweise können diese Bahnen an der Oberfläche einer
Vorbehandlung unterzogen werden. Es ist bekannt, solche Bahnen zu
bedrucken, zu prägen,
zu Mehrschichtfolien zu kaschieren oder andere Verfahren anzuwenden, um
eine hochwertige Oberfläche
und ein geeignetes optisches Aussehen zu erzeugen. Auf die Rückseite der
Bahnen wird danach ein erfindungsgemäßer Haftschmelzklebstoff aufgetragen.
-
Das
Auftragen kann über
die gesamte Bahnen geschehen, dass heißt die ganze Oberfläche wird
gleichmäßig beschichtet.
Eine andere Arbeitsweise trägt
den Schmelzklebstoff nur auf einzelne Teile der Bahnen auf. Das
kann beispielsweise streifenförmig
geschehen oder andere Muster werden auf der Bahnoberfläche aufgetragen.
Das kann beispielsweise durch Rakelwerke, Breitschlitzdüsen, Druckwerke,
Sprühauftrag,
Walzenauftrag oder curtain coat durchgeführt werden. Nach dem Auftragen des
Haftschmelzklebstoffs kann die Bahn in geeignete Etiketten konfektioniert
werden.
-
Eine
andere Arbeitsweise formt in einem ersten Schritt die ggf. bedruckten
Etiketten. Diese können
danach auf der Rückseite
mit einem Haftschmelzklebstoff versehen werden. Dabei können die
Etiketten flächig
beschichtet werden, es werden Streifen aufgetragen, insbesondere
am Etikettenrand, oder es können
beliebige Muster aufgebracht werden. Verfahren zum Auftragen sind
dem Fachmann bekannt.
-
Im
Fall der Ausgestaltungsform des Etiketts als mindestens teilweise
perforierte Fläche
kann das Perforieren zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt werden.
Beispielsweise ist es möglich,
dass das bahnenförmige
Material vor oder nach dem Bedrucken perforiert wird. Es ist aber
auch möglich,
dass erst die bedruckten oder ggf. mit dem Klebstoff beschichteten
Etiketten perforiert werden. Die Perforation kann nach ästhetischen
Gesichtspunkten ausgewählt
werden, es ist erfindungswesentlich nur notwendig, dass auf der
mit dem Haftschmelzklebstoff beschichteten Fläche eine ausreichende Perforierung
vorhanden ist.
-
Dabei
ist es möglich
vor oder nach dem Konfektionieren der Etiketten auf die bereits
mit dem Haftschmelzklebstoff beschichtete Seite eine Schutzfolie
aufzubringen. Diese Schutzfolie hat die Aufgabe das Verkleben der
Etiketten untereinander zu verhindern. Vor dem eigentlichen Aufkleben
auf dem Etikett wird die Schutzfolie (Release-liner) entfernt. Solche Schutzfolien
können
aus Kunststofffolien bestehen, allgemein bekannt sind auch anti-adhäsiv beschichtete
Papiere.
-
Erfindungsgemäß ist es
möglich,
die beschichteten Etiketten on-line auf die Substrate aufzukleben.
Damit werden eine Lagerhaltung der Etiketten und die zusätzlichen
Arbeitsschritte zum Aufwickeln und Verpacken der Etiketten vermieden.
Eine erfindungsgemäße bevorzugte
Arbeitsweise deckt jedoch die bereits mit dem Haftschmelzklebstoff
beschichtete Seite des Etiketts mit einer Schutzfolie ab und verpackt
sie derart, dass eine Lagerung möglich ist.
Das kann beispielsweise durch stapelförmige Lagerung oder Aufrollen
der Etiketten auf einem Trägermaterial
geschehen, insbesondere auf der Schutzfolie. Unmittelbar vor der
Verwendung zum Verkleben werden dann die Etiketten von dem Trägermaterial entfernt
und auf das Substrat geklebt.
-
Die
erfindungsgemäß beschichteten
Etiketten können
insbesondere aus natürlichen
Polymeren hergestellt sein, insbesondere aus Cellophan. Eine weitere
bevorzugte Ausführungsform
verwendet durchscheinende oder durchsichtige, klare Materialien
als Folienmaterial. Der erfindungsgemäße Haftschmelzklebstoff soll
bevorzugt ebenfalls klar sein und keine Eigenfarbe in dünner Schicht
besitzen.
-
Das
Ablösen
von verklebten Etiketten in wässriger
Lösung
ist bekannt. Beispielsweise werden die mit einem Etikett beklebten
Substrate, z.B. Flaschen, in einer Flaschenreinigungsmaschine in
einer ca. 2%igen bis 5%igen NaOH- oder KOH-Lösung bei
einer Temperatur von bis zu 80°C
abgelöst.
Der Ablösevorgang
soll dabei möglichst
schnell geschehen, da die Dauer des Waschprozesses meist unterhalb
von 5 min. liegt. Gegebenenfalls ist es möglich auch zusätzliche
Mittel zu verwenden, die eine Ablösung unterstützen, wie
Strömung,
mechanische Beanspruchung oder thermische Verformung der Etiketten.
-
Durch
die erfindungsgemäßen mit
einem Haftschmelzklebstoff beschichteten Etiketten ist es möglich, dass
in dem Reinigungsprozess die Reinigungslösung in kurzer Zeit durch das
Substrat an die verklebte Fläche
gelangt. Durch die Wärme
und durch den intensiven Kontakt mit der Waschlösung wird der Klebstoff gelöst und verliert
seine Haftkraft. Insbesondere ist festzustellen, dass der Klebstoff
von der Substratoberfläche
gelöst
wird, d.h. die Substratoberfläche
ist üblicherweise
frei von Klebstoffanhaftungen. Die Löslichkeit des Klebstoffs wird
vorzugsweise so ausgewählt,
dass er nicht vollständig
wasserlöslich
ist, sondern nur seine Haftung zum Substrat verliert. Durch die
in der Waschlösung
und im Verfahren vorhandenen Reinigungseinrichtungen ist es dann
möglich,
große
Anteile des Klebstoffs zusammen mit den Etiketten aus der Waschlösung zu
entfernen. Damit ist ein Recyceln der Waschlösung erleichtert und eine erhöhte Umweltverträglichkeit
kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Verkleben erzielt werden.
-
Die
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Etiketten finden insbesondere Anwendung im Verpackungswesen,
dass heißt
bei der Etikettierung von Kartons, Hohlkörpern und Folienverpackung.
-
Eine
besonders vorteilhafte Verwendung ist das Recyceln von Einweg-Flaschen
auf Glas oder PET-Basis. Mit dem erfindungsgemäßen Verklebungsverfahren kann
die Kontaktzeit mit der Waschlauge verkürzt werden, ggf. die Konzentration
der Base vermindert werden und die Waschtemperatur abgesenkt werden.
Durch die Verwendung des erfindungsgemäß geeigneten Klebstoffs ist
die Oberfläche
der Substrate weniger oder nicht verunreinigt mit anhaftenden Klebstoffresten.
-
Durch
die Auswahl von geeigneten Folienmaterial der Etiketten in Verbindung
mit den erfindungsgemäß geeigneten
Haftklebstoffen ist es möglich,
auch bei Feuchtigkeit rutschfeste, stabile Verklebungen von Etiketten
auf den Substraten, insbesondere harten, wasserabweisenden Substraten,
zu erzielen. Diese sind jedoch unter den bekannten Bedingungen in
alkalischer wässriger
Lösung
gut zu entfernen. Dabei werden Substratoberflächen mit nur geringen Klebstoffresten
erhalten.
-
Beispiel Haftschmelzklebstoff:
-
15
Gew.-Teilen eines SIS-Copolymeren (Vector 4111, Shell), 32 Gew.-Teilen
eines säuregruppenhaltigen
Harzes (Foral AXE) mit einer Säurezahl von
ca. 165, 18 Gew.-Teilen eines Weißöls (Pioneer 0352) und 0,5 Gew.-Teile
eines Stabilisa tors zugegeben (Irganox B 225, Ciba) werden unter
Rühren
bei ca. 190°C
aufgeschmolzen und homogenisiert. Dazu werden 15 Gew.-Teilen eines
SBS Copolymeren (Vector 4461-D, Shell), 20 Gew.-Teile des säuregruppenhaltigen
Harzes bei ca. 160°C
zugemischt. Der Schmelzklebstoff wird portioniert und abgekühlt. Er bildet
eine leicht opake weiße
Masse.
-
Beispiel Verklebung:
-
Auf
ein Etikett (7 × 5
cm) aus einer Folie auf Basis Cellophan, Schichtdicke 125 μm, Cobb-Wert 0,55
g/m2 pro 20 sec, wird der aufgeschmolzene Klebstoff
mit einem Rakel in einer Schichtdicke von 12 μm aufgetragen. Das Etikett wird
je auf einen Probekörper
aus Aluminium, Glas und PET geklebt. Die Verklebung ist in einem
Schwitzwassertest über
5 Std. stabil. Ein Probekörper
wird bei 80°C
einem Wash-off-Test unterzogen. Nach 1 min. ist eine vollständige Ablösung des
Etiketts zu beobachten.
-
Vergleichsbeispiel Verklebung:
-
Es
wird der gleiche Schmelzklebstoff auf ein Cellophanetikett gleicher
Stärke
mit einem Cobb-Wert 0,25 g/m2 pro 20 sec
appliziert. Das Etikett wird verklebt und auf Ablösen im alkalischen
Medium getestet. Die Verklebung/das Etikett ist nach 4 min Dauer
des Wash-off-Tests zum überwiegenden Teil
noch nicht abgelöst.
-
Ein
Vergleich der Cobb-Werte der Folien bei länger andauernden Testzyklen
ergibt ungeeignete Auswahlkriterien.
Folie erfindungsgemäß: Cobb
(60 sec) 0,95 g/m2 pro 60 sec.
Folie
Vergleich: Cobb (60 sec) 1,15 g/m2 pro 60
sec.
-
Wash-off-Test:
-
Ein
Behälter
mit 2% wässriger
NaOH wird gerührt
und auf 80°C
erwärmt.
Ein beschichteter Probekörper
wird eingetaucht und langsam oszillierend gedreht. Es wird die Zeit
bestimmt, in der sich das Etikett ablöst.
-
Schwitzwassertest:
-
Ein
innen auf 4°C
gekühlter
Probekörper wird
in eine mit Wasser gesättigter
Atmosphäre
gebracht bei einer Temperatur von 40°C. Es wird die Stabilität der Verklebung
beurteilt.