DE102007023982B4 - Low-density filler-containing hot melt adhesives and their use - Google Patents
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Abstract
Schmelzklebstoff, insbesondere Schmelzklebstoff mit reduzierter Dichte, enthaltend (a) 5 bis 95 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff mindestens eines Schmelzklebstoffbasispolymers, ausgewählt aus der Gruppe von thermoplastischen nichtreaktiven Schmelzklebstoffen und reaktiven Polyurethanschmelzklebstoffen, (b) 0,5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff, mindestens eines mineralischen Füllstoffs, ausgewählt aus der Gruppe von anorganischen Sulfaten, Carbonaten, Silikaten, Oxiden sowie deren Mischungen und Mischverbindungen, (c) 0,1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff, mindestens eines klebrigmachenden und/oder adhäsionsvermittelnden Inhaltsstoffs, ausgewählt aus der Gruppe von Harzen, Wachsen, nichtreaktiven Polymeren und Paraffinen, und (d) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff, expandierte Mikrohohlkugeln mit mittleren Teilchendurchmessern im Bereich von 10 bis 100 μm, wobei das Masseverhältnis von mineralischen Füllstoffen zu expandierten Mikrohohlkugeln mindestens 10:1 beträgt und. wobei das Dichteverhältnis von mineralischen Füllstoffen zu expandierten Mikrohohlkugeln mindestens 10:1 beträgt, wobei die Dichten der expandierten Mikrohohlkugeln als wahre Dichte in Luft berechnet sind.Hot melt adhesive, in particular hot melt adhesive with reduced density, containing (a) 5 to 95% by weight, based on the hot melt adhesive, of at least one hot melt adhesive base polymer selected from the group of thermoplastic non-reactive hot melt adhesives and reactive polyurethane hot melt adhesives, (b) 0.5 to 50% by weight. -%, based on the hot melt adhesive, of at least one mineral filler selected from the group of inorganic sulfates, carbonates, silicates, oxides and their mixtures and mixed compounds, (c) 0.1 to 40% by weight, based on the hot melt adhesive, at least one tackifying and / or adhesion-promoting ingredient selected from the group of resins, waxes, non-reactive polymers and paraffins, and (d) 0.01 to 5% by weight, based on the hot melt adhesive, of expanded hollow microspheres with mean particle diameters in the range of 10 to 100 μm, the mass ratio of mineral fillers to expanded microh ohlkugeln is at least 10: 1 and. the density ratio of mineral fillers to expanded hollow microspheres being at least 10: 1, the densities of the expanded hollow microspheres being calculated as the true density in air.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Schmelzklebstoffe. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Schmelzklebstoffe, insbesondere füllstoffhaltige Schmelzklebstoffe, mit geringer bzw. reduzierter Dichte sowie deren Verwendung. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von expandierten Mikrohohlkugeln in Schmelzklebstoffen, insbesondere füllstoffhaltigen Schmelzklebstoffen, zu Zwecken der Reduktion der Dichte bzw. des Eigengewichts der Schmelzklebstoffe und/oder zu Zwecken der Reduktion deren Auftragsmenge bzw. Auftragsgewicht bzw. der Erhöhung des Auftragvolumens.The present invention relates to the technical field of hot melt adhesives. In particular, the present invention relates to hot melt adhesives, in particular filler-containing hot melt adhesives, with low or reduced density and their use. Furthermore, the present invention relates to the use of expanded hollow microspheres in hot melt adhesives, in particular filler-containing hot melt adhesives, for purposes of reducing the density or the intrinsic weight of the hot melt adhesives and / or for the purpose of reducing their order quantity or application weight or increasing the order volume.
Schmelzklebstoffe sind in vielen Anwendungsbereichen, beispielsweise in der modernen Holz- und Möbelindustrie, nicht mehr wegzudenken. Als nahezu einziges Klebstoffsystem erlauben Schmelzklebstoffe beispielsweise, die Verarbeitungsparameter während des Verarbeitungsprozesses zu veränderte. So läßt sich z. B. die Viskosität eines Schmelzklebstoffes in weiten Grenzen durch die Temperatursteuerung an die gewünschten Verhältnisse anpassen. Das macht die Schmelzklebstoffe zum perfekten Klebstoff, wenn es darum geht, Arbeitsläufe zu steuern und zu automatisieren.Hotmelt adhesives have become indispensable in many areas of application, for example in the modern wood and furniture industry. For example, as the only adhesive system, hot melt adhesives allow the processing parameters to be changed during the processing process. So can be z. B. adjust the viscosity of a hot melt adhesive within wide limits by the temperature control to the desired conditions. This makes hot melt adhesives the perfect glue when it comes to controlling and automating work processes.
Nach DIN EN 923 ist ein Schmelzklebstoff – synonym auch als Heißklebstoff oder Heißkleber bezeichnet (Englisch: Hotmelt, Französisch: Colle thermofusible) – definiert als ein thermisch aufschmelzbares Klebesystem, das nach Abkühlung Kohäsion bzw. innere Festigkeit entwickelt. Grundsätzlich besteht ein Schmelzklebstoff, wie alle Klebstoffe, aus einem oder mehreren Basisklebstoffpolymeren, gegebenenfalls ergänzt durch Zusatzstoffe, wie beispielsweise Füllstoffe, Pigmente, Stabilisatoren etc.According to DIN EN 923, a hotmelt adhesive - synonymously also referred to as a hot melt adhesive or hot melt adhesive (English: hotmelt, French: Colle thermofusible) - defined as a thermally fusible adhesive system that develops cohesion or internal strength after cooling. Basically, a hotmelt adhesive, like all adhesives, consists of one or more base adhesive polymers, optionally supplemented by additives, such as fillers, pigments, stabilizers, etc.
Für weitergehende Einzelheiten zu Schmelzklebstoffen kann beispielsweise auf das TKH-4 Merkblatt ”Schmelzklebstoffe”, Stand Januar 2006, erstellt von der Technischen Kommission Holzwerkstoffe (TKH) im Industrieverband Klebstoffe e. V., Düsseldorf, sowie auf Römpp Chemielexikon, 10. Auflage, Band 5, 1998, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Seite 3975, Stichwort: ”Schmelzklebstoffe”, und die dort jeweils referierte Literatur verwiesen werden.For further details on hotmelt adhesives, for example, the TKH-4 leaflet "hot melt adhesives", January 2006, issued by the Technical Commission wood materials (TKH) in the industrial adhesives e. V., Dusseldorf, as well as on Römpp Chemielexikon, 10th edition, volume 5, 1998, Georg Thieme Verlag Stuttgart / New York, page 3975, keyword: "hot melt adhesives", and the referenced each referenced literature.
Schmelzklebstoffe sind im allgemeinen im wesentlichen lösungsmittelfreie und im wesentlichen wasserfreie, bei Raumtemperatur feste Klebstoffe bzw. Produkte, die auf die zu verklebenden Teile aus der Schmelze aufgetragen werden und nach dem Zusammenfügen beim Abkühlen unter Verfestigung die Klebeverbindung herstellen, wobei man zwischen physikalisch abbindenden nichtreaktiven Schmelzklebstoffen und chemisch abbindenden bzw. chemisch vernetzenden reaktiven Schmelzklebstoffen unterscheidet. Die Temperaturbeständigkeit der mit den Schmelzklebstoffen hergestellten Verbunde ist im Fall nichtreaktiver, rein physikalisch abbindender Schmelzklebstoffe im allgemeinen nach oben durch ihren Schmelzbereich limitiert, nicht jedoch bei den reaktiven Schmelzklebstoffen. Übliche Schmelzbereiche für Schmelzklebstoffe liegen im allgemeinen im Bereich zwischen 80 und 200°C.Hot-melt adhesives are generally substantially solvent-free and substantially water-free, room temperature solid adhesives or products which are applied to the parts to be bonded from the melt and after joining together on cooling to solidify the adhesive bond, taking place between physically setting non-reactive hot melt adhesives and chemically setting or chemically crosslinking reactive hot melt adhesives. In the case of non-reactive, purely physically setting hotmelt adhesives, the temperature resistance of the composites prepared with the hotmelt adhesives is generally limited upwards by their melting range, but not in the case of the reactive hotmelt adhesives. Usual melting ranges for hot melt adhesives are generally in the range between 80 and 200 ° C.
Je nach Anwendungsbereich werden die Schmelzklebstoffe in bezug auf ihre Haftung auf den Grundmaterialien, ihre Wärmestandfestigkeit, ihre chemische Beständigkeit, ihre Härte etc. ausgewählt bzw. zusammengesetzt. Schmelzklebstoffe werden beispielsweise in Granulatform, als Pulver, als Folie, als Stangen oder in Masse angeboten.Depending on the field of application, the hotmelt adhesives are selected or combined with regard to their adhesion to the base materials, their heat resistance, their chemical resistance, their hardness, etc. Hotmelt adhesives are offered, for example, in granular form, as a powder, as a film, as rods or in bulk.
Die Anwendungen von Schmelzklebstoffen ist vielfältig. Beispielsweise finden Schmelzklebstoffe Verwendung in der Verpackungsindustrie (z. B. zum Verkleben von Kartons, Briefumschlägen, Tüten etc.), in der Bekleidungsindustrie (z. B. Einkleben von Schulterpolstern in Jacken etc.), im Kraftfahrtzeugbau, in der Elektrotechnik, in der Möbel- und Holzindustrie, in der Schuhindustrie, in der Teppichindustrie, in der Buchbinderei, im Heimwerkerbereich, bei der Fertigung von Hygieneartikeln, wie Windeln und Binden, und dergleichen.The applications of hot melt adhesives is diverse. For example, hot melt adhesives are used in the packaging industry (eg for gluing cardboard boxes, envelopes, bags, etc.), in the clothing industry (eg gluing shoulder pads in jackets etc.), in motor vehicle construction, in electrical engineering, in the clothing industry Furniture and wood industry, in the shoe industry, in the carpet industry, in bookbinding, in the home improvement sector, in the manufacture of hygiene articles, such as diapers and bandages, and the like.
Von besonderer technischer Bedeutung sind reaktive Schmelzklebstoffe, insbesondere solche auf Polyurethanbasis (sogenannte PUR-Hotmelts). Diese reaktiven Schmelzklebstoffe werden wie alle Schmelzklebstoffe durch Erstarren der Schmelze fest. Der dabei entstehende Klebstofffilm ist im allgemeinen zunächst noch thermoplastisch, erhält jedoch noch reaktive Gruppen, insbesondere NCO-Gruppen, durch welche er letztendlich zu einem nicht mehr aufschmelzbaren Endprodukt vernetzt. Bei den PUR-Schmelzklebstoffen erfolgt dies im allgemeinen durch Reaktion von Wasser, insbesondere durch Feuchtigkeitseinwirkung, mit Isocyanaten, welche im allgemeinen in Form von Polyurethanpräpolymeren im Schmelzklebstoff enthalten ist. Damit diese Vernetzungsreaktion effizient erfolgen kann, sollte mindestens eines der Fügeteile vorteilhafterweise porös (z. B. Holz) ausgebildet sein, so daß die zur Vernetzung benötigte Feuchtigkeit in die Klebefuge einwandern kann. Durch geeignete Verfahrenstechniken und die Bereitstellung einer ausreichenden Umgebungsfeuchtigkeit lassen sich aber auch im Fall der Verklebung nichtporöser Substrate gute, leistungsstarke Verklebungen erreichen.Of particular industrial importance are reactive hot melt adhesives, in particular those based on polyurethane (so-called PUR hotmelts). These reactive hot melt adhesives, like all hot melt adhesives, are solidified by solidification of the melt. The resulting adhesive film is initially still thermoplastic, but still receives reactive groups, in particular NCO groups, through which he ultimately crosslinked to a no longer meltable end product. In the case of PU hotmelt adhesives, this is generally carried out by reaction of water, in particular by exposure to moisture, with isocyanates, which is generally present in the form of polyurethane prepolymers in the hotmelt adhesive. In order for this crosslinking reaction to take place efficiently, at least one of the parts to be joined should advantageously be porous (eg wood), so that the moisture required for crosslinking can migrate into the glue joint. By means of suitable process techniques and the provision of sufficient ambient humidity, however, good, high-performance adhesions can also be achieved in the case of the bonding of nonporous substrates.
Die Verwendung von reaktiven Polyurethanhotmelts in der Holz- und Möbelindustrie ist seit vielen Jahren bekannt. Eine häufige Anwendung dieser Klebstoffgruppe in diesem Bereich ist beispielsweise das Verkleben von Kantenbändern an Möbelfronten. Aus verarbeitungstechnischen Gründen ist es hierzu oftmals notwendig, den Klebstoffen mineralische Füllstoffe, z. B. in Form von Kreide etc., zuzusetzen. Dieses geschieht vorwiegend, um die Bearbeitung der Kantenbänder im Durchlauf (z. B. Fräsen, Kappen, Egalisieren mittels Ziehklingen und anschließendes Polieren etc.) möglichst ohne zusätzliche nachgeschaltete Reinigungsarbeit zu realisieren. Allerdings erhöht sich durch die Verwendung von Füllstoffen in den Klebstofformulierungen deren Dichte nicht unerheblich, beispielsweise auf Werte, die in der Größenordnung von etwa 1,3 g/cm3 liegen. Dadurch, daß der Schmelzklebstoff in einer bestimmten Schichtstärke, d. h. also volumetrisch, aufgebracht wird, ist die Auftragsmenge (z. B. Gramm pro laufender Meter bzw. g/lfdm) entsprechend hoch.The use of reactive polyurethane hotmelts in the wood and furniture industry has been known for many years. A common application of this group of adhesives in this area is, for example, the bonding of edgebands Furniture fronts. For processing reasons, this is often necessary to the adhesives mineral fillers, eg. B. in the form of chalk, etc., add. This is done predominantly to realize the processing of the edge bands in the run (eg., Milling, caps, leveling by means of scrapers and subsequent polishing, etc.) as possible without additional downstream cleaning work. However, the use of fillers in the adhesive formulations increases their density considerably, for example to values of the order of about 1.3 g / cm 3 . As a result of the fact that the hot-melt adhesive is applied in a specific layer thickness, that is to say volumetrically, the application quantity (for example grams per meter or g / lfdm) is correspondingly high.
Die
Die
Weiterhin betrifft die
Schließlich betrifft die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit in der Bereitstellung eines Schmelzklebstoffs, welcher die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend vermeidet oder aber wenigstens abschwächt.The object of the present invention is therefore to provide a hot-melt adhesive which at least largely avoids or at least mitigates the disadvantages of the prior art described above.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Schmelzklebstoffs mit reduzierter Dichte bzw. mit reduziertem Eigengewicht bei gleichzeitig verringerten Auftragsmengen.Another object of the present invention is to provide a reduced density or reduced dead weight hot melt adhesive with reduced application rates.
Wiederum eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Reduktion des Eigengewichts bzw. der Dichte eines insbesondere füllstoffhaltigen Schmelzklebstoffs unter gleichzeitiger Verringerung der für die Verklebung benötigten Auftragsmengen.Yet another object of the present invention is the reduction of the own weight or the density of a particular filler-containing hot melt adhesive while reducing the order quantities required for the bond.
Die Anmelderin hat nun überraschenderweise herausgefunden, daß sich die zuvor geschilderte Problemstellung dadurch lösen läßt, daß man dem Schmelzklebstoff expandierte Mikrohohlkugeln zusetzt.The Applicant has now surprisingly found that the above-described problem can be solved by adding hollow microspheres expanded to the hotmelt adhesive.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung – ist ein Schmelzklebstoff, insbesondere Schmelzklebstoff mit reduzierter Dichte, enthaltend
- (a) 5 bis 95 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff, mindestens eines Schmelzklebstoffbasispolymers, ausgewählt aus der Gruppe von thermoplastischen nichtreaktiven Schmelzklebstoffen und reaktiven Polyurethanschmelzklebstoffen,
- (b) 0,5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff, mindestens eines mineralischen Füllstoffs, ausgewählt aus der Gruppe von anorganischen Sulfaten, Carbonaten, Silikaten, Oxiden sowie deren Mischungen und Mischverbindungen,
- (c) 0,1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff, mindestens eines klebrigmachenden und/oder adhäsionsvermittelnden Inhaltsstoffs, ausgewählt aus der Gruppe von Harzen, Wachsen, nichtreaktiven Polymeren und Paraffinen, und
- (d) 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff, expandierte Mikrohohlkugeln mit mittleren Teilchendurchmessern im Bereich von 10 bis 100 μm,
- (a) 5 to 95% by weight, based on the hot melt adhesive, of at least one hot melt adhesive base polymer selected from the group of thermoplastic non-reactive hot melt adhesives and reactive polyurethane hot melt adhesives,
- (b) from 0.5 to 50% by weight, based on the hotmelt adhesive, of at least one mineral filler selected from the group of inorganic sulphates, carbonates, silicates, oxides and mixtures thereof and mixed compounds,
- (C) 0.1 to 40 wt .-%, based on the hot melt adhesive, at least one tackifying and / or adhesion-promoting ingredient selected from the group of resins, waxes, non-reactive polymers and paraffins, and
- (d) 0.01 to 5% by weight, based on the hot-melt adhesive, of expanded hollow microspheres having average particle diameters in the range from 10 to 100 μm,
Denn die Anmelderin hat überraschenderweise herausgefunden, daß die Inkorporierung von expandierten Mikrohohlkugeln in Schmelzklebstoffen nicht nur zu einer signifikanten Reduktion der Dichte bzw. des Eigengewichts des betreffenden Schmelzklebstoffs führt, sondern auch die übrigen Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften des Schmelzklebstoffs positiv beeinflußt: Zum einen wird infolge der Inkorporierung der expandierten Mikrohohlkugeln auch die Auftragsmenge bzw. das Auftragsgewicht des Schmelzklebstoffs signifikant reduziert, wie nachfolgend noch an beispielhaften Rechnungen ausgeführt wird, und zum anderen wird durch die Inkorporierung der expandierten Mikrohohlkugeln auch eine verbesserte Applizierbarkeit, insbesondere eine bessere Verstreichbarkeit, des Schmelzklebstoffs erreicht. Auch wird das Auftragsvolumen bei gleichzeitig reduziertem Auftragsgewicht erhöht. Weiterhin werden auch die mechanischen und rheologischen Eigenschaften des Schmelzklebstoffs, insbesondere bei seiner Anwendung in der Holz- und Möbelindustrie (z. B. zu Zwecken der Kantenverklebung), positiv beeinflußt.Because the Applicant has surprisingly found that the incorporation of expanded hollow microspheres in hot melt adhesives not only leads to a significant reduction in the density or the dead weight of the relevant hot melt adhesive, but also the rest On the one hand, as a result of the incorporation of the expanded hollow microspheres, the application quantity or coating weight of the hotmelt adhesive is significantly reduced, as will be explained below on exemplary calculations, and on the other hand, the incorporation of the expanded hollow microspheres also results in the incorporation of the expanded hollow microspheres improved applicability, in particular a better spreadability of the hot melt adhesive achieved. Also, the order volume is increased while reducing the order weight. Furthermore, the mechanical and rheological properties of the hotmelt adhesive, in particular when used in the wood and furniture industry (for example for the purpose of edge bonding), are also positively influenced.
Wie nachfolgend noch ausgeführt wird, handelt es sich bei den erfindungsgemäß eingesetzten expandierten Mikrohohlkugeln um kommerziell erhältliche Produkte (z. B. Mikrohohlkugeln vom Typ Expancel® [Produktserie], vertrieben von der Fa. Akzo Nobel, oder vom Typ Dualite® von der Fa. UCB Chemicals).As will be set forth below, it is with the invention are employed in accordance with the expanded hollow microspheres commercially available products (for. Example, hollow microspheres of the type Expancel ® [product line], sold by the company. Akzo Nobel, or of type Dualite ® by the company. UCB Chemicals).
Derartige expandierte Mikrohohlkugeln sind bereits zur Einarbeitung in verschiedenen Systemen vorgesehen worden, in denen sie jedoch keiner thermischen Beanspruchung ausgesetzt werden (z. B. in Dichtungsmassen, Kunststoffmassen, Flüssig- und Dispersionsklebstoffen, Farben und Lacken, Beschichtungsmassen etc.). Aufgrund ihrer mangelnden thermischen Stabilität – die expandierten Mikrohohlkugeln bestehen aus einer thermoplastischen polymeren Außenhülle, die mit einem Expansionsmittel bzw. Gas gefüllt ist – ist es bislang aber nicht in Erwägung gezogen worden oder gelungen, derartige expandierte Mikrohohlkugeln auch in Schmelzklebstoffen, die bei ihrer Verarbeitung relativ hohen Temperaturen ausgesetzt sind, zu inkorporieren. Auch stand die Inkorporierung größerer Mengen dieser expandierten Mikrohohlkugeln einer Verarbeitbarkeit der resultierenden Schmelzklebstoffe bislang entgegen.Such expanded hollow microspheres have already been provided for incorporation in various systems, but in which they are not exposed to thermal stress (eg in sealing compounds, plastic compounds, liquid and dispersion adhesives, paints and varnishes, coating compositions, etc.). Due to their lack of thermal stability - the expanded hollow microspheres consist of a thermoplastic polymeric outer shell filled with an expansion agent or gas - it has not yet been considered or succeeded, such expanded hollow microspheres in hot melt adhesives, which in their processing relative high temperatures are to be incorporated. Also, incorporation of larger amounts of these expanded hollow microspheres precluded processability of the resulting hot melt adhesives.
Die Anmelderin hat nun überraschenderweise herausgefunden, daß das zuvor geschilderte Problem in effizienter Weise dadurch gelöst werden, daß einerseits Schmelzklebstoffe mit verringerten Verarbeitungs- bzw. Auftragstemperaturen (im allgemeinen von höchstens 150°C) eingesetzt werden und andererseits die Inkorporierungsmenge der expandierten Mikrohohlkugeln entsprechend beschränkt wird. Durch die Kombination dieser beiden Maßnahmen, wie sie nachfolgend noch eingehend geschildert wird, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung erstmals gelungen, ein effizient arbeitendes Schmelzklebstoffsystem mit reduzierter Dichte bereitzustellen, in welches die expandierten Mikrohohlkugeln homogen eingearbeitet bzw. inkorporiert sind.The Applicant has now surprisingly found that the above-described problem can be solved efficiently by, on the one hand, using hot melt adhesives having reduced processing or application temperatures (generally of at most 150 ° C) and, on the other hand, correspondingly limiting the incorporation amount of the expanded hollow microspheres , Through the combination of these two measures, as will be described in detail below, it has been possible for the first time in the context of the present invention to provide an efficiently operating hot melt adhesive system with reduced density into which the expanded hollow microspheres are homogeneously incorporated or incorporated.
Was den erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff als solchen anbelangt, so ist dieser im allgemeinen auf der Grundlage mindestens eines Schmelzklebstoffbasispolymers ausgebildet. Das Schmelzklebstoffbasispolymer ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von (i) Polyamiden (PA) und Copolyamiden, insbesondere Copolyamid-Elastomeren (TPE-A); (ii) Polyolefinen (PO), insbesondere Polyethylenen (PE) und vorzugsweise amorphen Poly-α-olefinen (APAO); (iii) Polyolefincopolymeren, insbesondere metallocenkatalytisch hergestellten Polyolefincopolymeren, vorzugsweise insbesondere metallocenkatalytisch hergestellten Ethylen/Octen-Copolymeren und Propen/Hexen-Copolymeren; (iv) funktionalisierten und/oder modifizierten Polyolefinen, insbesondere silanfunktionalisierten Polyolefinen; (v) Blockcopolymeren, insbesondere kautschukartigen Blockcopolymeren, vorzugsweise Styrol/Isopren/Styrol-Blockcopolymeren (SIS-Blockcopolymeren) und Styrol/Butadien/Styrol-Blockcopolymeren (SBS-Blockcopolymeren); (vi) Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren (EVAC); (vii) Polyester (PET), insbesondere Polyester-Elastomeren (PET-E); (viii) Polyurethanen (PUR), insbesondere Polyurethanelastomeren (TPE-U); sowie deren Mischungen. Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Schmelzklebstoffbasispolymer sind Polyurethane, insbesondere in Form isocyanatterminierter Polyurethanpräpolymere im Fall von reaktiven Schmelzklebstoffen.As for the hot melt adhesive of the present invention as such, it is generally formed on the basis of at least one hot melt adhesive base polymer. The hot melt adhesive base polymer is in particular selected from the group of (i) polyamides (PA) and copolyamides, in particular copolyamide elastomers (TPE-A); (ii) polyolefins (PO), especially polyethylenes (PE) and preferably amorphous poly-α-olefins (APAO); (iii) polyolefin copolymers, in particular metallocene-catalyzed polyolefin copolymers, preferably in particular metallocene-catalyzed ethylene / octene copolymers and propylene / hexene copolymers; (iv) functionalized and / or modified polyolefins, especially silane-functionalized polyolefins; (v) block copolymers, in particular rubbery block copolymers, preferably styrene / isoprene / styrene block copolymers (SIS block copolymers) and styrene / butadiene / styrene block copolymers (SBS block copolymers); (vi) ethylene / vinyl acetate copolymers (EVAC); (vii) polyester (PET), especially polyester elastomers (PET-E); (viii) polyurethanes (PUR), especially polyurethane elastomers (TPE-U); as well as their mixtures. An inventively particularly preferred hot melt adhesive base polymer are polyurethanes, especially in the form of isocyanate-terminated polyurethane prepolymers in the case of reactive hot melt adhesives.
Im allgemeinen kann die Menge an Schmelzklebstoffbasispolymer(en) in dem erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff in weiten Bereichen variieren. Erfindungsgemäß enthält der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff das oder die Schmelzklebstoffbasispolymere in Mengen von 5 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 80 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf den erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff; dennoch kann es anwendungsbezogen und/oder einzelfallbedingt erforderlich oder vorteilhaft sein, von den vorgenannten Mengen abzuweichen, ohne daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen ist.In general, the amount of hot melt adhesive base polymer (s) in the hot melt adhesive of the invention can vary widely. According to the invention, the hot melt adhesive according to the invention contains the hot melt adhesive base polymer (s) in amounts of from 5 to 95% by weight, preferably 10 to 90% by weight, more preferably 20 to 80% by weight, most preferably 30 to 70% by weight, based on the hotmelt adhesive according to the invention; nevertheless, depending on the application and / or individual circumstances, it may be necessary or advantageous to deviate from the abovementioned amounts without departing from the scope of the present invention.
Das erfindungsgemäße Konzept läßt sich sowohl auf reaktive Schmelzklebstoff als auch auf nichtreaktive, insbesondere thermoplastische nichtreaktive Schmelzklebstoffe anwenden.The inventive concept can be applied both to reactive hot melt adhesive and to non-reactive, in particular thermoplastic non-reactive hot melt adhesives.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Schmelzklebstoff beispielsweise ein thermoplastischer nichtreaktiver Schmelzklebstoff sein. Gemäß einer besonders bevorzugten Variante nach dieser Ausführungsform kann der thermoplastische nichtreaktive Schmelzklebstoff ein Schmelzklebstoffsystem auf Basis metallocenkatalytisch hergestellter Copolymere (z. B. metallocenkatalytisch hergestellter Copolymere auf Basis mindestens zweier Olefine) sein; derartige Schmelzklebstoffsysteme sind z. B. in der auf die Anmelderin selbst zurückgehenden
Gemäß einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform kann der thermoplastische nichtreaktive Schmelzklebstoff ein Schmelzklebstoffsystem sein, welches
- (A) mindestens ein metallocenkatalytisch hergestelltes Copolymer, vorzugsweise auf Basis mindestens zweier Olefine, insbesondere mit einem Schmelzindex (MFI) ≥ 500 g/10 min, bestimmt nach ISO 1133 oder ASTM D 1238 (190°C; 2,16 kg);
- (B) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Polymer; und
- (C) gegebenenfalls mindestens ein Harz und/oder mindestens ein Wachs
- (A) at least one metallocene catalyzed copolymer, preferably based on at least two olefins, in particular having a melt index (MFI) ≥ 500 g / 10 min, determined according to ISO 1133 or ASTM D 1238 (190 ° C, 2.16 kg);
- (B) optionally at least one further polymer; and
- (C) optionally at least one resin and / or at least one wax
Gemäß einer besonders bevorzugten Variante dieser Ausführungsform kann der thermoplastische nichtreaktive Schmelzklebstoff ein Schmelzklebstoffsystem sein, welches
- (A) eine Mischung von mindestens zwei voneinander verschiedenen metallocenkatalytisch hergestellten Copolymeren jeweils auf Basis mindestens zweier Olefine, wobei die voneinander verschiedenen Copolymere der Mischung unterschiedliche Schmelzindizes (MFIs) aufweisen;
- (B) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Polymer; und (C) gegebenenfalls mindestens ein Harz und/oder mindestens ein Wachs
- (A) a mixture of at least two mutually different metallocene catalytically produced copolymers, each based on at least two olefins, wherein the mutually different copolymers of the mixture have different melt indices (MFIs);
- (B) optionally at least one further polymer; and (C) optionally at least one resin and / or at least one wax
Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Variante dieser Ausführungsform kann der thermoplastische nichtreaktive Schmelzklebstoff ein Schmelzklebstoffsystem sein, welches
- (A) eine Mischung von mindestens zwei voneinander verschiedenen metallocenkatalytisch hergestellten Copolymeren jeweils auf Basis mindestens zweier Olefine, wobei die voneinander verschiedenen Copolymere der Mischung unterschiedliche Schmelzindizes (MFIs), bestimmt nach ISO 1133 oder ASTM D 1238 (190°C; 2,16 kg), aufweisen, wobei die Mischung Copolymere I mit Schmelzindizes MFI ≥ 500 g/10 min und Copolymere II mit Schmelzindizes MFIs ≤ 100 g/10 min umfaßt;
- (B) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Polymer; und
- (C) gegebenenfalls mindestens ein Harz und/oder mindestens ein Wachs
- (A) a mixture of at least two mutually different metallocene-catalyzed copolymers each based on at least two olefins, wherein the mutually different copolymers of the mixture different melt indices (MFIs), determined according to ISO 1133 or ASTM D 1238 (190 ° C, 2.16 kg ), wherein the mixture comprises copolymers I having melt indices MFI ≥ 500 g / 10 min and copolymers II having melt indices MFIs ≤ 100 g / 10 min;
- (B) optionally at least one further polymer; and
- (C) optionally at least one resin and / or at least one wax
Gemäß einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff um einen reaktiven Polyurethanschmelzklebstoff (synonym auch als ”PUR-Hotmelt” bezeichnet).According to an alternative embodiment, the hot-melt adhesive according to the invention is a reactive polyurethane hot-melt adhesive (synonymously also referred to as "PUR hot-melt").
Im Fall der Verwendung eines reaktiven Polyurethanschmelzklebstoffs enthält der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff im allgemeinen NCO-Gruppen enthaltende, insbesondere isocyanatterminierte Polyurethane (vorzugsweise isocyanatterminierte Polyurethanpräpolymere), insbesondere in Mengen von 5 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 60 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff. In erfindungsgemäß bevorzugter Weise enthält dabei der reaktive Polyurethanschmelzklebstoff freie NCO-Gruppen, vorzugsweise bei einem Gehalt an freien NCO-Gruppen von mindestens 0,1 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff.In the case of using a reactive polyurethane hotmelt adhesive, the hot melt adhesive according to the invention generally contains NCO-group-containing, in particular isocyanate-terminated, polyurethanes (preferably isocyanate-terminated polyurethane prepolymers), in particular in amounts of from 5 to 99% by weight, preferably from 10 to 70% by weight, particularly preferably 20 to 60 wt .-%, based on the hot melt adhesive. In a preferred manner according to the invention, the reactive polyurethane hotmelt adhesive contains free NCO groups, preferably with a content of free NCO groups of at least 0.1% by weight, in particular at least 0.5% by weight, preferably at least 1% by weight. , particularly preferably in the range of 0.5 to 5 wt .-%, based on the hot melt adhesive.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß das erfindungsgemäße Schmelzklebstoffsystem mindestens einen mineralischen Füllstoff enthält. Der mineralische Füllstoff ist erfindungsgemäß ausgewhählt aus der Gruppe von anorganischen Sulfaten, Carbonaten, Silicaten, Oxiden sowie deren Mischungen und Mischverbindungen. Konkrete Beispiele für derartige mineralische Füllstoffe sind Calcium- und/oder Magnesiumcarbonate, Calcite, Kreide, Kaolin, Dolomite, Schwerspate etc.In the context of the present invention, it is provided that the hot melt adhesive system according to the invention contains at least one mineral filler. The mineral filler is selected according to the invention from the group of inorganic sulfates, carbonates, silicates, oxides and their mixtures and mixed compounds. Specific examples of such mineral fillers are calcium and / or magnesium carbonates, calcites, chalk, kaolin, dolomites, heavy spar etc.
Der mineralische Füllstoff – synonym auch als Füllmittel, Extender oder Streckungsmittel bezeichnet – wird dem Schmelzklebstoff beigefügt, um seine technischen Gebrauchs- und Anwendungseigenschaften zu verbessern. So kann der mineralische Füllstoff eingesetzt werden, um die Rheologie und/oder die Struktur des Schmelzklebstoffs und/oder dessen Gebrauchs- oder Anwendungsprofil zu beeinflussen. Für weitergehende Einzelheiten zu dem Begriff der Füllstoffe kann beispielsweise verwiesen werden auf Römpp Chemielexikon, 10. Auflage, Band 2, 1997, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Seite 1432, Stichwort: ”Füllstoffe”, sowie die dort referierte Literatur.The mineral filler - also known as filler, extender or extender - is added to the hot melt adhesive to improve its technical utility and application properties. Thus, the mineral filler can be used to influence the rheology and / or the structure of the hotmelt adhesive and / or its use or application profile. For further details on the term fillers, reference may be made, for example, to Römpp Chemielexikon, 10th edition, volume 2, 1997, Georg Thieme Verlag Stuttgart / New York, page 1432, keyword: "fillers", as well as the literature cited therein.
Der Gehalt an mineralischem Füllstoff in dem erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff kann in weiten Bereichen variieren. Erfindungsgemäß enthält der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff den oder die mineralischen Füllstoffe in Mengen von 0,5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 35 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff; dennoch kann es anwendungsbezogen und/oder einzelfallbedingt gegebenenfalls erforderlich oder vorteilhaft sein, von den vorgenannten Mengen abzuweichen, ohne daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen ist.The content of mineral filler in the hotmelt adhesive according to the invention can vary within wide limits. According to the invention, the hot melt adhesive according to the invention or the mineral fillers in amounts of 0.5 to 50 wt .-%, preferably 1 to 40 wt .-%, particularly preferably 5 to 35 wt .-%, based on the hot melt adhesive; nevertheless, depending on the application and / or individual circumstances, it may be necessary or advantageous to deviate from the abovementioned amounts without departing from the scope of the present invention.
Üblicherweise kommen erfindungsgemäß mineralische Füllstoffe zum Einsatz, welche eine Dichte von mindestens 1,2 g/cm3, insbesondere mindestens 1,5 g/cm3, vorzugsweise mindestens 2,0 g/cm3, besonders bevorzugt im Bereich von 1,75 bis 3,0 g/cm3, aufweisen.Usually, mineral fillers according to the invention are used which have a density of at least 1.2 g / cm 3 , in particular at least 1.5 g / cm 3 , preferably at least 2.0 g / cm 3 , particularly preferably in the range from 1.75 to 3.0 g / cm 3 .
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff außerdem mindestens einen klebrigmachenden und/oder adhäsionsvermittelnden Inhaltsstoff enthält. Der klebrigmachende und/oder adhäsionsvermittelnde Inhaltsstoff ist erfindungsgemäß ausgewählt aus der Gruppe von Harzen (z. B. klebrigmachenden bzw. hitzeklebrigen Harzen, wie natürlichen oder synthetischen Harzen), Wachsen, nichtreaktiven Polymeren und Paraffinen.In the context of the present invention, it is provided that the hot-melt adhesive according to the invention also contains at least one tackifying and / or adhesion-promoting ingredient. The tackifying and / or adhesion promoting ingredient according to the invention is selected from the group of resins (eg tackifying resins such as natural or synthetic resins), waxes, non-reactive polymers and paraffins.
Der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff enthält den oder die klebrigmachenden und/oder adhäsionsvermittelnden Inhaltsstoffe in Mengen von 0,1 bis 40 Gew.-%, insbesondere 1 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff; dennoch kann es anwendungsbezogen und/oder einzelfallbedingt gegebenenfalls erforderlich oder vorteilhaft sein, von den vorgenannten Mengen abzuweichen, ohne daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen ist.The hot-melt adhesive according to the invention contains the tackifying and / or adhesion-promoting ingredients in amounts of from 0.1 to 40% by weight, in particular from 1 to 35% by weight, preferably from 5 to 30% by weight, based on the hotmelt adhesive; nevertheless, depending on the application and / or individual circumstances, it may be necessary or advantageous to deviate from the abovementioned amounts without departing from the scope of the present invention.
Beispielsweise kann der klebrigmachende und/oder adhäsionsvermittelnde Inhaltsstoff ausgewählt sein aus der Gruppe von aliphatischen, cyclischen oder cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen, Terpenphenolharzen, Cumaron-Indenharzen, α-Methylstyrolharzen, polymerisierten Tallharzestern und Ketonaldehydharzen. Erfindungsgemäß bevorzugt wird als Harz, insbesondere hitzeklebriges Harz, ein Harz mit niedriger Säurezahl, insbesondere mit Werten kleiner als 1 mg KOH/g, eingesetzt.For example, the tackifying and / or adhesion promoting ingredient may be selected from the group of aliphatic, cyclic or cycloaliphatic hydrocarbons, terpene phenolic resins, coumarone-indene resins, α-methylstyrene resins, polymerized tall resin esters, and ketone aldehyde resins. According to the invention, a resin having a low acid number, in particular having values of less than 1 mg KOH / g, is preferably used as the resin, in particular heat-sticky resin.
Weiterhin kann der klebrigmachende und/oder adhäsionsvermittelnde Inhaltsstoff auch ausgewählt sein aus der Gruppe von (i) Ethylen/Vinylacetat-Polymeren oder -Copolymeren, insbesondere solchen mit Vinylacetatgehalten zwischen 12 und 40 Gew.-%, insbesondere 18 bis 28 Gew.-%, und/oder mit Schmelzindizes (MFIs, DIN 53735) von 8 bis 800, insbesondere 150 bis 500; (ii) Polyolefinen, insbesondere mit mittleren Molekulargewichten von 5.000 bis 25.000 g/mol, vorzugsweise 10.000 bis 20.000 mol/g, und/oder mit Erweichungsbereichen nach Ring und Kugel zwischen 50 und 130°C, vorzugsweise zwischen 70 und 120°C; (iii) (Meth-)Acrylaten wie Styrol(meth-)acrylaten sowie Mischungen dieser Verbindungen; und (iv) Polyolefinwachsen, insbesondere Polyethylen- und/oder Polypropylenwachsen sowie auf dieser Basis modifizierten Wachsen.Furthermore, the tackifying and / or adhesion-promoting ingredient may also be selected from the group of (i) ethylene / vinyl acetate polymers or copolymers, in particular those having vinyl acetate contents of between 12 and 40% by weight, in particular 18 to 28% by weight, and / or with melt indices (MFIs, DIN 53735) of 8 to 800, in particular 150 to 500; (ii) polyolefins, in particular having average molecular weights of 5,000 to 25,000 g / mol, preferably 10,000 to 20,000 mol / g, and / or ring and ball softening ranges between 50 and 130 ° C, preferably between 70 and 120 ° C; (iii) (meth) acrylates such as styrene (meth) acrylates and mixtures of these compounds; and (iv) polyolefin waxes, especially polyethylene and / or polypropylene waxes and waxes modified on this basis.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der klebrigmachende und/oder adhäsionsvermittelnde Inhaltsstoff ein hitzeklebriges Harz.In a particularly preferred embodiment, the tackifying and / or adhesion promoting ingredient is a heat tacky resin.
Wie eingangs geschildert, ist für die Verwendbarkeit der expandierten Mikrohohlkugeln in den erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffen von entscheidender Bedeutung, daß die Auftrags- bzw. Verarbeitungstemperatur des Schmelzklebstoffs im oberen Temperaturbereich limitiert ist, damit keine Zerstörung der expandierten Mikrohohlkugeln eintritt. Zu diesem Zweck weist der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff im allgemeinen eine Auftrags- bzw. Verarbeitungstemperatur von höchstens 150°C, insbesondere von höchstens 140°C, bevorzugt von höchstens 130°C, auf; unter dem erfindungsgemäß synonym verwendeten Begriff der Auftrags- bzw. Verarbeitungstemperatur wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere diejenige Temperatur verstanden, bei der der Schmelzklebstoff zu Zwecken der Verklebung aus der Schmelze aufgetragen wird. Im allgemeinen liegen die Auftrags- bzw. Verarbeitungstemperaturen oberhalb der Schmelz- bzw. Erweichungstemperaturen des Schmelzklebstoffs, und zwar im allgemeinen um mindestens 10°C, vorzugsweise um mindestens 20°C, oberhalb der Schmelz- oder Erweichungstemperaturen des Schmelzklebstoffs. Im allgemeinen sollte der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff vorteilhafterweise eine Schmelz- oder Erweichungstemperatur von höchstens 130°C, insbesondere von höchstens 120°C, bevorzugt von höchstens 110°C, aufweisen.As described above, it is of decisive importance for the usability of the expanded hollow microspheres in the hot melt adhesives according to the invention that the application or processing temperature of the hot melt adhesive is limited in the upper temperature range so that no destruction of the expanded hollow microspheres occurs. For this purpose, the hot-melt adhesive according to the invention generally has a application or processing temperature of at most 150 ° C, in particular of at most 140 ° C, preferably of at most 130 ° C, on; In the context of the present invention, the term of the application or processing temperature used synonymously according to the invention is understood in particular to mean the temperature at which the hotmelt adhesive is applied from the melt for purposes of bonding. In general, the application or processing temperatures are above the melting or softening of the hot melt adhesive, and in general by at least 10 ° C, preferably at least 20 ° C, above the melting or softening of the hot melt adhesive. In general, the hot melt adhesive according to the invention should advantageously have a melting or softening temperature of at most 130 ° C., in particular of at most 120 ° C., preferably of at most 110 ° C.
Was die expandierten Mikrohohlkugeln anbelangt, so handelt es sich im allgemeinen um expandierte thermoplastische Mikrohohlkugeln. Im allgemeinen weisen die expandierten Mikrohohlkugeln eine Hülle (Außenschicht) aus einem insbesondere thermoplastischen Polymer auf, welche mit einem Expansionsmittel, insbesondere einem Gas (z. B. einem Kohlenwasserstoff), gefüllt ist. Der Schmelz- und/oder Erweichungsbereich des polymeren Hüllmaterials der expandierten Mikrohohlkugeln liegt dabei im allgemeinen oberhalb der Auftrags- bzw. Erweichungstemperatur des Schmelzklebstoffs, insbesondere oberhalb von 140°C, vorzugsweise oberhalb von 150°C, besonders bevorzugt oberhalb von 160°C.As far as the expanded hollow microspheres are concerned, they are generally expanded hollow thermoplastic microspheres. In general, the expanded hollow microspheres have a shell (outer layer) of a particularly thermoplastic polymer, which is filled with an expansion agent, in particular a gas (for example a hydrocarbon). The melting and / or softening range of the polymeric shell material of the expanded hollow microspheres is generally above the application or softening temperature of the hot melt adhesive, in particular above 140 ° C, preferably above 150 ° C, more preferably above 160 ° C.
Wie zuvor geschildert, ist zu Zwecken der Verarbeitbarkeit des erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffs die Menge an expandiertem Mirkohohlkugeln in dem Schmelzklebstoff mengenmäßig begrenzt. Erfindungsgemäß werden die expandierten Mikrohohlkugeln in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff, eingesetzt. Die vorgenannten Untergrenzen erklären sich nach eingehenden diesbezüglichen Studien der Anmelderin dadurch, daß unterhalb dieser Untergrenzen kein nennenswerter technischer Effekt in bezug auf die gewünschte Reduktion der Dichte und Auftragsmenge erreicht wird, wohingegen die Obergrenzen nach Studien der Anmelderin durch die Verarbeitbarkeit der Klebstoffe limitiert sind. Dennoch kann es anwendungsbezogen und/oder einzelfallbedingt gegebenenfalls erforderlich oder vorteilhaft sein, von den vorgenannten Mengen abzuweichen, ohne daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen ist.As described above, for purposes of processability of the hot melt adhesive of the present invention, the amount of expanded Microballoons in the hot melt adhesive limited in quantity. According to the invention, the expanded hollow microspheres are used in amounts of from 0.01 to 5% by weight, in particular from 0.05 to 2% by weight, preferably from 0.1 to 1.0% by weight, based on the hotmelt adhesive. The abovementioned lower limits are explained by the applicant's detailed studies in that no appreciable technical effect is achieved below these lower limits with regard to the desired reduction in density and application quantity, whereas according to Applicant's studies the upper limits are limited by the processability of the adhesives. Nevertheless, depending on the application and / or individual circumstances, it may be necessary or advantageous to deviate from the abovementioned amounts without departing from the scope of the present invention.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden besonders gute Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften der Schmelzklebstoffe dann erhalten, wenn das Masseverhältnis von mineralischen Füllstoffen zu expandierten Mikrohohlkugeln in dem erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff in einem ausgewählten Bereich liegt. Erfindungsgemäß beträgt in einem solchen Fall das Masseverhältnis von mineralischen Füllstoffen zu expandierten Mikrohohlkugeln in dem Schmelzklebstoff mindestens 10:1, insbesondere mindestens 30:1, vorzugsweise mindestens 50:1, besonders bevorzugt mindestens 60:1, ganz besonders bevorzugt mindestens 100:1.In the context of the present invention, particularly good processing and service properties of the hotmelt adhesives are obtained when the mass ratio of mineral fillers to expanded hollow microspheres in the hotmelt adhesive according to the invention lies within a selected range. According to the invention, in such a case, the mass ratio of mineral fillers to expanded hollow microspheres in the hotmelt adhesive is at least 10: 1, in particular at least 30: 1, preferably at least 50: 1, more preferably at least 60: 1, very particularly preferably at least 100: 1.
Was die expandierten Mikrohohlkugeln anbelangt, so kann deren mittlerer Teilchendurchmesser in weiten Bereichen variieren. Hier sind vielfältige Mikrohohlkugelprodukte auf dem Markt erhältlich. Erfindungsgemäß liegt der mittlere Teilchendurchmesser der expandierten Mikrohohlkugeln im Bereich von 10 bis 100 μm, insbesondere 15 bis 80 μm, besonders bevorzugt 20 bis 70 μm, ganz besonders bevorzugt 30 bis 60 μm, noch mehr bevorzugt 40 bis 50 μm.As far as the expanded hollow microspheres are concerned, their mean particle diameter can vary widely. Here are many micro hollow spherical products available on the market. According to the invention, the average particle diameter of the expanded hollow microspheres is in the range from 10 to 100 .mu.m, in particular from 15 to 80 .mu.m, more preferably from 20 to 70 .mu.m, very preferably from 30 to 60 .mu.m, even more preferably from 40 to 50 .mu.m.
Aufgrund ihrer speziellen Struktur weisen die expandierten Mikrohohlkugeln extrem geringe Dichten auf. Im allgemeinen weisen die expandierten Mikrohohlkugeln Dichten, berechnet als wahre Dichte in Luft, im Bereich von 0,005 bis 0,1 g/cm3, insbesondere 0,01 bis 0,1 g/cm3, vorzugsweise 0,02 bis 0,08 g/cm3, auf.Due to their special structure, the expanded hollow microspheres have extremely low densities. In general, the expanded hollow microspheres have densities, calculated as true density in air, in the range of 0.005 to 0.1 g / cm 3 , in particular 0.01 to 0.1 g / cm 3 , preferably 0.02 to 0.08 g / cm 3 , up.
Erfindungsgemäß werden besonders gute Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften, insbesondere besonders gute Verklebungen, erreicht, wenn das Dichteverhältnis von mineralischem Füllstoff zu expandierten Mikrohohlkugeln mindestens 10:1, insbesondere mindestens 30:1, vorzugsweise mindestens 50:1, beträgt.According to the invention, particularly good processing and service properties, in particular particularly good adhesions, are achieved if the density ratio of mineral filler to expanded hollow microspheres is at least 10: 1, in particular at least 30: 1, preferably at least 50: 1.
Im allgemeinen weisen die eingesetzten expandierten Mikrohohlkugeln einen Feststoffgehalt, bezogen auf die expandierten Mikrohohlkugeln, von 1 bis 50 Gew.-%, insbesondere 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%, auf.In general, the expanded hollow microspheres used have a solids content, based on the expanded hollow microspheres, of from 1 to 50% by weight, in particular from 5 to 30% by weight, preferably from 10 to 20% by weight.
Wie zuvor geschildert sind mit der Inkorporierung von expandierten Mikrohohlkugeln der vorgenannten Art in Schmelzklebstoffen eine Vielzahl von Vorteilen verbunden, welche über die Reduktion der Dichte bzw. des Eigengewichts bis hin zu den verbesserten Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften (z. B. reduzierte Auftragsmenge bzw. reduziertes Auftragsgewicht bei gleichzeitig erhöhtem Auftragsvolumen, verbesserte Verstreichbarkeit, verbesserte rheologische und/oder mechanische Eigenschaften etc.) reichen.As described above, the incorporation of expanded hollow microspheres of the abovementioned type into hotmelt adhesives brings a large number of advantages, ranging from the reduction of the density or the intrinsic weight to the improved processing and service properties (eg reduced application amount or reduced Application weight with simultaneously increased order volume, improved spreadability, improved rheological and / or mechanical properties, etc.).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es somit gelungen, einen gefüllten Schmelzklebstoff mit gleichen Verarbeitungsvorteilen, aber niedriger Dichte zu formulieren, so daß sich die für die Verklebung benötigte Klebstoffmenge deutlich reduzieren läßt.In the context of the present invention, it has thus been possible to formulate a filled hotmelt adhesive with the same processing advantages, but low density, so that the amount of glue required for the gluing can be significantly reduced.
Erfindungsgemäß wird dies also durch die Verwendung von expandierten Mikrohohlkugeln (z. B. vom Typ der Expancel®-Mikrosphären) erreicht. Nicht-expandierte Expancel®-Mikrohohlkugeln bestehen aus einer gasdichten Polymerschicht, in deren Inneren sich ein Expansionsmittel (z. B. flüssiges Gas, wie z. B. Kohlenwasserstoffe) befindet. Bei Erwärmung wird diese Polymerschicht weich, und das flüssige Gas wird gasförmig, dehnt sich aus und bewirkt so eine Expansion der Mikrosphären, In Abhängigkeit von dem eingesetzten Produkt kann sich beispielsweise deren Durchmesser vor der Expansion von z. B. ca. 10 bis 12 μm auf z. B. ca. 40 bis 50 μm nach der Expansionsion erhöhen – bei gleichzeitiger Reduzierung der Dichte von z. B. ca. 1.000 bis 1.200 kg/m3 vor der Expansion auf z. B. ca. 30 bis 40 kg/m3 nach der Expansion; dies ist nur ein Beispiel, da eine Vielzahl von Expancel®-Mikrosphärentypen bekannt ist, deren Spektrum an mittleren Durchmessern im expandierten Zustand je nach Expancel®-Mikrosphärentyp z. B. von 10 bis 90 μm und deren Spektrum an Dichten (wahre Dichte in Luft) im expandierten Zustand je nach Expancel®-Mikrosphärentyp z. B. von 20 bis 90 kg/m3 reichen können.So, this (eg. As the type of Expancel ® microspheres) According to the invention achieved by the use of expanded hollow microspheres. Unexpanded Expancel ® hollow microspheres consist of a gas-tight polymer layer, inside which an expansion means (for. Example liquid gas such. As hydrocarbons) is located. When heated, this polymer layer is soft, and the liquid gas is gaseous, expands, causing an expansion of the microspheres, Depending on the product used, for example, the diameter before the expansion of z. B. about 10 to 12 microns on z. B. about 40 to 50 microns after the expansion increase - while reducing the density of z. B. about 1,000 to 1,200 kg / m 3 before expansion to z. B. about 30 to 40 kg / m 3 after expansion; this is only an example, since a plurality of Expancel ® -Mikrosphärentypen is known, the range of mean diameters in the expanded state depending on the Expancel ® -Mikrosphärentyp z. B. from 10 to 90 microns and their range of densities (true density in air) in the expanded state depending on Expancel ® microsphere type z. B. from 20 to 90 kg / m 3 can range.
Bei Einarbeitung derartiger expandierter Mikrohohlkugeln in Schmelzklebstoffe wird eine drastische Reduktion von deren Eigengewicht bzw. Dichte und eine Verringerung der Auftragsmenge bzw. Erhöhung des Auftragsvolumens erreicht. So reduziert sich beispielsweise die Dichte eines gefüllten Kantenschmelzklebstoffs vom Typ Jowatherm Reaktant® 607.40 (Jowat AG, Detmold) von ursprünglich 1,35 g/cm3 nach der Einarbeitung von 0,5 Gew.-% Expancel®-Mikrohohlkugeln auf 1,16 g/cm3 und nach der Einarbeitung von 1 Gew.-% auf 0,95 g/cm3 (und damit sogar auf Werte unterhalb des ungefüllten Schmelzklebstoffs). Bei einem von der Anmelderin durchgeführten Praxistest wurde mit dem Standardklebstoff Jowatherm Reaktant® 607.40 (Vergleich) und erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffen (d. h. Jowatherm Reaktant® 607.40 mit 0,5 Gew.-% bzw. 1,0 Gew.-% Mikrohohlkugeln) Kantenbänder an Holzwerkstoffplatten angefahren. Während dieser Versuchsphase wurde die benötigte Klebstoffmenge festgehalten und in Relation zu der Fläche der verwendeten Kantenbänder gesetzt. Im Vergleich zum Schmelzklebstoff ohne Mikrohohlkugeln wurde bei der Verarbeitung mit den erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffen ca. 20% (0,5 Gew.-% Mikrohohlkugeln) bzw. ca. 35% (1,0 Gew.-% Mikrohohlkugeln) weniger Klebstoff verbraucht. Gleichzeitig bleibt festzuhalten, daß es bei Verarbeitung der erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffe zu keinerlei Störungen oder sonstigen Auffälligkeiten kam. Die Festigkeit und Qualität der Verklebung ist unverändert gut. Bei testweisem manuellem Auftrag ist die Verstreichbarkeit signifikant verbessert. Die mechanischen und rheologischen Eigenschaften sind gleichermaßen verbessert.When incorporating such expanded hollow microspheres in hot melt adhesives a drastic reduction of their own weight or density and a reduction of the order quantity or increase the order volume is achieved. Thus, for example the density of a hot melt adhesive filled edges type Jowatherm reactant ® (, Jowat AG Detmold) ® hollow microspheres reduces 607.40 originally from 1.35 g / cm 3 after the incorporation of 0.5 wt .-% to 1.16 g Expancel / cm 3 and after incorporation of 1% by weight to 0.95 g / cm 3 (and thus even to values below the unfilled hotmelt adhesive). In an experiment conducted by the applicant practice Test 607.40 (comparative) and hot-melt adhesives according to the invention the edge bands was with the standard adhesive Jowatherm reactant ® (ie Jowatherm reactant ® 607.40 with 0.5 wt .-% and 1.0 wt .-% hollow microspheres) is approached to wood-based panels , During this test phase, the amount of glue required was recorded and set in relation to the area of the edge bands used. In comparison with the hot-melt adhesive without hollow microspheres, about 20% (0.5% by weight of hollow microspheres) or about 35% (1.0% by weight of hollow microspheres) less adhesive was consumed during processing with the hot-melt adhesives according to the invention. At the same time it should be noted that there were no disturbances or other abnormalities when processing the hot melt adhesives according to the invention. The strength and quality of the bond is still good. For test-wise manual application the spreadability is significantly improved. The mechanical and rheological properties are equally improved.
Der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff ermöglicht eine vielfältige Verwendung. Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung – ist somit die erfindungsgemäße Verwendung des Schmelzklebstoffs nach der vorliegenden Erfindung. Insbesondere läßt sich der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff in der Holz- und Möbelverarbeitung bzw. in der Holz- und Möbelindustrie (z. B. Kantenverklebung etc.), in der Transport- und Bauindustrie, in der Textilindustrie, in der Hygieneindustrie (z. B. Herstellung von Windeln, Damenbinden, Slipeinlagen etc.), in der Papierverpackungsindustrie (z. B. Herstellung bzw. Verarbeitung von Papier- und/oder Kartonverpackungen, wie beispielsweise Lebensmittelverpackungen, allgemeine Verpackungen etc.) sowie im Montagebereich einsetzen.The hot melt adhesive according to the invention allows a wide variety of uses. The present invention - according to a second aspect of the present invention - is thus the use according to the invention of the hotmelt adhesive according to the present invention. In particular, the hot-melt adhesive according to the invention can be used in woodworking and furniture processing or in the woodworking and furniture industry (eg edge bonding etc.), in the transport and construction industry, in the textile industry, in the hygiene industry (eg production of diapers, sanitary napkins, panty liners etc.), in the paper packaging industry (eg production or processing of paper and / or cardboard packaging, such as food packaging, general packaging, etc.) as well as in the assembly sector.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff insbesondere in der Holz- und Möbelindustrie bzw. in der Holz- und Möbelverarbeitung eingesetzt, insbesondere als Schmelz- bzw. Montagewerkstoff, vorzugsweise zu Zwecken der Profilummantelung oder der Kantenverleimung.According to a preferred embodiment, the hotmelt adhesive according to the invention is used in particular in the woodworking and furniture industry or in woodworking and furniture processing, in particular as a melting or assembly material, preferably for purposes of profile coating or edge bonding.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung wird der Schmelzklebstoff nach der vorliegenden Erfindung im allgemeinen bei Auftrags- bzw. Verarbeitungstemperaturen unterhalb von 150°C, insbesondere unterhalb von 140°C, vorzugsweise unterhalb von 130°C, appliziert.In the context of the use according to the invention, the hotmelt adhesive according to the present invention is generally applied at application or processing temperatures below 150 ° C., in particular below 140 ° C., preferably below 130 ° C.
Für weitergehende Einzelheiten in bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung kann zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die obigen Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff verwiesen werden, welche in bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung entsprechend gelten.For further details with respect to the use according to the invention may be made to avoid unnecessary repetition of the above statements on the hot melt adhesive according to the invention, which apply mutatis mutandis with respect to the inventive use.
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne weiteres erkennbar und realisierbar, ohne daß er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt.Further embodiments, modifications and variations of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art upon reading the description and practicable without departing from the scope of the present invention.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht, welche die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränken.The present invention will now be illustrated by way of embodiments, which by no means limit the present invention.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE:WORKING EXAMPLES
Auf Basis eines kommerziell verfügbaren reaktiven Schmelzklebstoffs (PUR-Hotmelt) mit einer Verarbeitungs- bzw. Auftragstemperatur von ca. 140°C, welcher neben ca. 40 bis 50 Gewichtsteilen isocyanatterminierten Polyurethanpräpalymeren unter anderem auch noch ca. 20 bis 30 Gewichtsteile hitzeklebriger Harze, ca. 20 bis 30 Gewichtsteile mineralischer Füllstoffe (z. B. Kreide, Schwerspate, Dolomite, Kaolin etc.) und ca. 5 bis 15 Gewichtsteile thermoplastisches Polyurethan enthielt (z. B. kommerziell verfügbarer PUR-Kanten-Hotmelts vom Typ Jowatherm Reaktant® 607.40/41/43 der Jowat AG, Detmold), wurden zwei erfindungsgemäße Schmelzklebstoffsysteme formuliert, wobei zu diesem Zweck dem zuvor beschriebenen Schmelzklebstoff 0,5 Gew.-% bzw. 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Schmelzklebstoff, expandierter Mikrohohlkugeln vom Typ Expancel® mit mittleren Durchmessern der expandierten Mikrohohlkugeln von ca. 40 bis 50 μm zugesetzt wurden.Based on a commercially available reactive hotmelt adhesive (PUR hotmelt) with a processing or application temperature of about 140 ° C, which in addition to about 40 to 50 parts by weight of isocyanate-terminated polyurethane prepolymers also including about 20 to 30 parts by weight of heat-tacky resins, approx . 20 to 30 parts by weight of mineral fillers (eg. as chalk, barytes, dolomite, kaolin, etc.) and about 5 to 15 parts by weight of thermoplastic polyurethane containing (z. B. commercially available polyurethane edges hot melts of the type Jowatherm reactant ® 607.40 / 41/43 of Jowat AG, Detmold), two hot melt adhesive systems according to the invention were formulated, for which purpose the hot melt adhesive described above was 0.5% by weight or 1% by weight, in each case based on the hotmelt adhesive, expanded hollow microspheres of the Expancel ® were added with mean diameters of the expanded hollow microspheres from about 40 to 50 microns.
Die ursprüngliche Dichte des Schmelzklebstoffs von 1,35 g/cm3 reduzierte sich bei der Verwendung von 0,5 Gew.-% expandierten Mikrohohlkugeln auf 1,16 g/cm3 und nach der Einarbeitung von 1 Gew.-% expandierten Mikrohohlkugeln auf 0,95 g/cm3.The original density of the hotmelt adhesive of 1.35 g / cm 3 was reduced to 1.16 g / cm 3 when using 0.5 wt.% Of expanded hollow microspheres and to 0 after incorporation of 1 wt.% Of expanded hollow microspheres , 95 g / cm 3 .
In einem achtwöchigen Praxistest wurde der Klebstoffverbrauch bei der Anwendung der Kantenverklebung (d. h. Verklebung von Kantenbändern an Holzwerkstoffplatten) erfaßt und wurde die Verklebungsqualität beurteilt. Während dieser Versuchsreihe wurde die benötigte Klebstoffmenge festgehalten und in Relation zu der Fläche der verwendeten Kantenbänder gesetzt.In an eight-week practical test, the adhesive consumption in the application of edge bonding (i.e., bonding of edge bands to wood-based panels) was detected and the bonding quality was evaluated. During this series of tests, the amount of glue required was recorded and set in relation to the area of the edge bands used.
Im Vergleich zum reinen Schmelzklebstoff ohne expandierte Mikrohohlkugeln konnte der Klebstoffverbrauch um ca. 20% (0,5 Gew.-% Mikrohohlkugeln) bzw. um ca. 35% (1,0 Gew.-% Mikrohohlkugeln) reduziert werden.Compared to the pure hot melt adhesive without expanded hollow microspheres, the adhesive consumption could be reduced by about 20% (0.5% by weight hollow microspheres) or by about 35% (1.0% by weight hollow microspheres).
Gleichzeitig wurde festgestellt, daß es bei der Verarbeitung des erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffs zu keinerlei Störungen oder sonstigen Auffälligkeiten kam. Die Festigkeit und Qualität der Verklebung war unverändert gut. Bei testweisem manuellem Auftrag war die Verstreichbarkeit signifikant verbessert. Die mechanischen und rheologischen Eigenschaften waren gleichermaßen verbessert.At the same time it was found that there were no disturbances or other abnormalities in the processing of the hot melt adhesive according to the invention. The strength and quality of the bond was still good. For test-wise manual application the spreadability was significantly improved. The mechanical and rheological properties were equally improved.
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