DE1594050A1

DE1594050A1 - Klebstoffmasse

Info

Publication number: DE1594050A1
Application number: DE19631594050
Authority: DE
Inventors: Ralf Korpman
Original assignee: Johnson and Johnson
Current assignee: Johnson and Johnson
Priority date: 1962-04-30
Filing date: 1963-04-25
Publication date: 1969-08-21
Also published as: US3242110A; GB1031015A

Description

Klebstoffmasse

Gegenstand der Erfindung sind druckempfindliche Klebstoffe, insbesondere druckempfindliche Klebstoffe aus natürlichen und synthetischen Elastomeren, die durch die Einverleibung eines Klebmittels modifiziert sind.

Die bisher im allgemeinen bei der Herstellung von druckempfindlichen Klebstoffen aus elastomeren Materialien wie natürlichem und synthetischem Kautschuk geübte Praxis bestand darin, das elastomere Ma.terial mit einem Klebmittel zu mischen, um dem Elastomeren genügend Dauerklebrigkeit zu verleihen, damit es unter Anwendung eines leichten Druckes an anderen Gegenständen anklebt. Die bisher allgemein zu diesem Zweck verwendeten Klebmittel bestehen aus festen Stoffen, wie Kolophonium und Kolophoniumderivaten, Polyterpenharzen und Cumaronindenharzen. Diese allgemein benutzten Klebmaterialien sind bröcklige, brüchige, bei Raumtemperatur feste Substanzen und im allgemeinen nur als Klebmittel wirksam, wenn sie mit Elastomeren in solchen Mengen gemischt sind, die im allgemeinen wesentlich unter dem Gewichtsanteil des anwesenden Elastomeren liegen, und sogar mit gut verträglichen Harzen dieser Art in Mengen, die im allgemeinen nicht beträchtlich über der Menge des verwendeten Elastomeren liegen.

Obgleich druckempfindliche Klebstoffe aus Elastomeren, die auf diese Weise klebend gemacht worden sind, mit ausgezeichneten druckempfindlichen Klebstoffeigenschaften hergestellt werden können, sind die Kosten des druckempfindlichen Klebstoffs in der Hauptsache durch die Kosten des Elastomeren bestimmt, das, wie bereits angegeben, den Hauptbestand-

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teil des druckempfindlichen Klebstoffs bildet. Dem Elastomeren und dem Harz werden Füllstoffe oder andere Materialien zur weiteren Modifizierung der Eigenschaften des erhaltenen druckempfindlichen Klebstoffs zugesetzt. Obgleich das Klebmittel in den meisten Fällen billiger ist als das zur Herstellung des druckempfindlichen Klebstoffs verwendete Elastomere, so können diese geringen Kosten die Gesamtkosten des druckempfindlichen Klebstoffs nicht in vorteilhafter Weise senken, da die Einverleibung des Klebmittels in Mengen, die oberhalb des Verhältnisses 1:1 liegen," im wesentlichen die Klebrigkeit des erhaltenen druckempfindlichen Klebstoffs verringern. Wenn zu grosse Mengen des Klebmittels verwendet werden, können die Klebeigenschaften des druckempfindlichen Klebstoffs gänzlich zerstört werden. Mit Klebstoffeigenschaften von druckempfindlichen Klebstoffen, wie sie bisher verwendet wurden, ist die Fähigkeit der Klebfläche gemeint, sofort feucht zu werden und nach Anwendung von nur leichtem Druck an einer anderen Oberfläche anzuhaften. Diese Eigenschaft des druckempfindlichen Klebstoffs kann zweckmässig als "schnellklebend" bezeichnet werden und diesem Ausdruck soll in der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen auch diese Bedeutung zukommen.

Bei den druckempfindlichen Klebstoffen auf Elastomerenbasis, die unter Verwendung herkömmlicher, fester, brüchiger Klebmittel hergestellt wurden, in denen der Klebstoff im Lösungsmittel verteilt ist, wurde im allgemeinen gefunden, dass 1Ö5 bis 450 Gew.-Teile Lösungsmittel auf 100 Teile Klebstoff erforderlich sind, um das klebrige Elastomere in der Lösung zur Verteilung im Lösungsmittel geeignet zu machen. Diese grosse Menge an Lösungsmittel muss beim Herstellungsprozess aus dem druckempfindlichen Klebstoff entfernt werden und wenn nicht kostspielige Lösungsmittelrückgewinnungsvorrichtungen verwendet werden, sieht man sich hohen Kosten infolge des Verlusts des Lösungsmittels gegenüber,, das aus

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dem im Lösungsmittel verteilten druckempfindlichen Klebstoff abgedampft werden muss. Das Fassungsvermögen von Trockenöfen i3t infolge der grossen Mengen an abzudampfenden Lösungsmittel beschränkt.

Es wurde nun gefunden, dass ausgezeichnete druckempfindliche Klebstoffe erhalten werden, wenn ein elastisches, festes Klebmittel, das mit den Elastomeren verträglich ist, verwendet wird, wobei man viele der Nachteile vermeidet, die bei Verwendung feeter, brüchiger Klebmittel auftreten. Die Verträglichkeit des elastischen, festen Klebmittels kann leicht durch Giessen eines Films au3 einer Mischung dea Elastomeren und des elastischen, festen Klebmittela auf eine Glasunterlage und Prüfen der Klarheit des gegossenen Films bestimmt werden. Ein verträgliches Klebmittel wird in einem solchen Falle au einem klaren Film führen.

Die gemäss der vorliegenden Erfindung verwendeten elastischen, festen Klebmittel bestehen aus harzartigen polymeren Materialien mit einem niederen Molekulargewicht, verglichen mit dem Molekulargewicht des elastomeren Materials, wie natürlichem und synthetischem Gummi. Obgleich diese Klebmittel als elastisch bezeichnet werden, sseigen sie nicht die vollständige Wiederherstellung ihrer ursprünglichen Form nach einer Deformation durch Strecken, sondern nur eine teilweise Wiedererholung· Diese Stoffe besitzen auch plastische Fliesseigenschaften, wie man sie im allgemeinen bei harzartigen Materialien mit niederem Molekulargewicht vorfindet« und .die elastischen, festen Klebmittel haben im allgemeinen kein Molekulargewicht, das über etwa 6.000 liegt.

Die elastischen, festen Klebmittel können mit den herkömmlichen Elastomeren gemischt werden, wie man sie bei der Herstellung druckempfindlicher Klebstoffe in grossen Mischungsverhältnissen verwendet, und es können druckempfind-, liehe Klebstoffe schon mit 25 Teilen des elastischen, festen Klebmittels auf 100 Teile Gummi erhalten werden und bis zu

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Mengen über 500 Teile des elastischen Klebmittels auf 100 Teile Gummi. Wenn das elastische Klebmittel mit beträchtlichen Mengen Füllstoff verwendet wird, können noch grössere Mengen Klebmittel einverleibt werden. Bei gehärteten, druckempfindlichen Klebstoffzusammensetzungen können sogar Mengen Über 700 Teile des elastischen, festen Klebmittels auf 100 Teile des Elastomeren verwendet werden.

Die Koeten für elastische, feste Klöbmittel liegen im wesentlichen unter den Kosten des zur Herstellung druckempfindlicher Klebestreifen verwendeten Elastomers. Auf diese Welse kann eine wesentliche Herabsetzung der Kosten des fertigen druckempfindlichen Klebstoffprodukts verwirklicht werden zur Herstellung druckempfindlicher Klebstoffzusammensetzungen, in denen die Menge an elastischem, festen Klebmittel im wesentlichen grosser als die Menge des verwendeten Elastomere lit.

Ein anderer Vorteil der druckempfindlichen Klebstoffzusammenseteungen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des elastischen, festen Klebmittels besteht darin, dass die druckempfindlichen .Klebstoffmischungen aus dem Elastomeren und dem Klebmittel Überzugelösungen mit viel höherem Festetoffgehalt bilden als druckempfindliche Klebstoffmischungen au· Elastomeren und den bisher verwendeten Klebmitteln. Es wurde gefunden, dass unter Verwendung der druckempfindlichen Klebstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung Lösungen mit Viskositäten unterhalb 40.000 Centipoise durch Verwendung von nicht mehr ale 42 Teilen Lösungsmittel auf 100 Teil· Feststoffe hergestellt werden können. Lösungen mit einem so hohen Feststoffgehalt besitzen den Vorteil, dass das Lösungemittel im wesentlichen viel schneller abgedampft werden kann, nachdem der druckempfindliche Klebstoff durch das Löeungemittel verteilt wurde, und ein weiterer Vorteil besteht in der Herabeetzung der Kosten in Bezug auf das verwendete LÖeungemittel. Obgleich d^e Gemische der vorliegenden Erfin-

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dung zur Verteilung des druckempfindlichen Klebstoffs im Lösungsmittel besonders geeignet sind, sind die Zusammensetzungen nicht auf die Verteilung im Lösungsmittel beschränkt, sondern können auch durch Aufkalandrieren oder Extrudieren, ohne Verwendung von Lösungsmitteln verteilt werden, wenn dies gewünscht wird.

Es wurde gefunden, dass zur Durchführung der Erfindung jedes der herkömmlichen elastomeren Materialien, die bei der Herstellung druckempfindlicher Klebstoffe üblich sind, benutzt werden kann. Zu diesen gehören z.B. natürliches und synthetisches Polyisopren, natürlicher Butylkautschuk, synthetischer Butylkautschuk, Neopren, Butylgummi und Polyacrylate, obgleich die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist. Bei der Herstellung der druckempfindlichen Klebstoffzusammensetzung können auch irgendwelche herkömmlichen Füllstoffe und Antioxydantien oder andere Zusätze einverleibt werden, die in druckempfindlichen Klebstoffzusammensetzungen verwendet werden.

Obwohl ausgezeichnete nichthärtende, druckempfindliche Klebstoffe gemäss der Erfindung hergestellt werden können, umfasst die Erfindung in ihrer zweckmässigen Ausführungsform die Verwendung elastischer, fester Klebmittel zur Herstellung von gehärteten, druckempfindlichen Klebstoffprodukten. Bei der Herstellung solcher gehärteten, druckempfindlichen Klebstoff produkte wird das Elastomere und das elastische, feste Klebmittel zusammen mit einem Härtungsmittel vermischt. Wie bereits angegeben, kann das Verhältnis von Klebmittel zu Elastomerem zwischen 25 und 700 Teilen des elastischen, festen Klebmittels in Bezug auf 100 Teile des Elastomeren variieren, wobei zweckmässig das Klebmittel in Mengen von 50 bis 350 Gew.-Teilen bezogen auf 100 Gew.-Teile Gummi angewendet wird. Die Menge des anzuwendenden Härtungsmittels hängt von dem besonderen Härtungsmittel und auch von dem Elastomeren und dem Verhältnis des Elastomeren zum Klebmittel ab.

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Grössere Mengen an Härtungsmittel werden im allgemeinen bevorzugt, wenn grössere Mengen Klebmittel verwendet werden. Beispiele geeigneter Härtungsmittel sind Öllösliche, in der Hitze reaktivierbare Alkylphenolformaldehydharze, wie Octylphenolformaldehyd; in der Hitze reaktivierbare Harnstoffformaldehydharz e auf Lösungsmittelbasis, wie Dibutylalkohollösung von Harnstofformaldehyd; Diisocyanate, wie Toluoldiisocyanat; Schwefel; und Peroxydhärtungssysteme. Wenn das Härtungsmittel aus Schwefel oder einem Peroxyd besteht, wird das Härtungsmittel im allgemeinen in sehr geringen "Mengen angewendet und es werden wesentliche Vorteile schon bei Mengen von 0,25 % erzielt. Wenn das Härtungsmittel aus einem kautschukartigen reaktivierbaren Aldehydharztyp besteht, können wesentlich grössere Mengen an Härtungsmittel verwendet werden, d.h. es können im allgemeinen Mengen von wenigstens 3 Gew.-Teilen bezogen auf das Gewicht des Elastomeren und auch Mengen, die im wesentlichen über dem Gewicht des Elastomeren liegen, verwendet werden. Die Härtungsharze können nach irgendeinem der angegebenen Mengenverhältnisse eingesetzt werden in den Fällen, in denen die Harze den druckempfindlichen Klebstoffen auf Elastomerenbasis zur Bildung gehärteter, druckempfindlicher Klebstoffprodukte zugesetzt werden. Bei der normalen Herstellung gehärteter, druckempfindlicher Klebstoffzusammensetzungen wird nach der Verteilung der druckempfindlichen Klebstoffzusammensetzung auf dem Träger ,die druckempfindliche Klebstoffzusammensetzung gehärtet· Jedoch kann die Härtung unter gewissen Bedingungen verzögert werden bis der Streifen tatsächlich verwendet wird, wie es bei einigen Streifen zur Verwendung in der Elektrotechnik der Fall ist.

Gemäss einer zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung wird das elastische, feste Klebmittel aus käflichem Destillationsrückstand aus der Gldestillation hergestellt. Der Rückstand besteht hauptsächlich aus Inden und Isopren mit gerin-

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gen Mengen Styrol. Dazu werden Butadien und Styrol zugesetzt und das Ganze zu einem elastischen, festen Harz mit Hilfe eines sauren Friedel-Crafts-Katalysatorspolymerisiert. Das so erhaltene elastische Harzmaterial besitzt ein Molekulargewicht von 500 bis 2.000, einen Schmelzbereich von 52 bis 54° C (125 bis 135° F) nach der Ring- und Kugelmethode, und eine Säurezahl von weniger als 1·

Stoffe dieser Art sind auf dem Markt unter den Handelsbezeichnungen "STIGKVEL-P" und "STICKVEL-W" von der Firma "Velsicol Corporation" erhältlich.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Beispiele beschrieben, die lediglich dem Zweck der Erläuterung dienen und keine Beschränkung derselben darstellen sollen·

Beispiele

1.) Es werden 100 Gew.-Teile natürlicher Qümrni, 200 Gew.-Teile "STIOKVEL-P", 1 Gew.-Teil dittrtlär·· Amylhydrochinon und 1 Gew.-Teil ditertiärer Butylmetakresol in einem Kneader-Mischer zusammengemischt und das erhaltene Gemisch in 50 Gew.-Teilen Toluol als Lösungsmittel gelöst. Die erhaltene Mischung hat eine Viskosität von 4O.000 Centipoite. Diese Lösung wird dann auf imprägniertem Kreppapier mit einem Uberzugstrockengewicht von 49,6 g auf 0,84 m (1*75 Uneen pro Quadraten·) verteilt und das Lösungsmittel dann abgedampft* Die erhaltene druckempfindliche, mit Klebstoff Überzogene Schicht wird in Streifen geschnitten und der Streifen auf seine druckempfindlichen Klebstoffeigenschaften geprüft. Es wurde gefunden, dass dir Streifen im Vergleich eu einem Streifen aus dem gleichen Blastomeren aber unter Verwendung des unter der Warenbezeichnung "PICCOLITE S-70" im Handel befindlichen Polyterpenharzes als Klebmittel ausgezeichnete "Schnell-

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klebeigenschaften" besitzt, während die Kontrollprobe, die nur "PICCOLYTE S-70" enthält, nicht "schnellklebend" ist.

2.) Es werden 100 Gew.-Teile natürlicher Gummi, 400 Gew.-Teile "STICKVEL-P", 1 Gew.-Teil ditertiäres Amylhydrochinon und 1 Gew.-Teil ditertiärer Butylmetakresol in Toluol gelöst und auf imprägniertes Kreppapier mit einem Überzugstrockengewicht von 56,7 g auf 0,04 m , (2,0 Unzen pro Quadratelle) aufgestrichen. Das Lösungsmittel wird abgedampft und die überzogene Schicht in Streifen geschnitten. Der Streifen hat ausgezeichnete "Schnellklebeigenschaften" und besitzt ein Haftvermögen an rostfreiem Stahl'von 1, 644 kg auf 2,54 cm (5# Unzen pro Zoll) Breite, gemessen nach dem Verfahren, wie es in A.S.T.M. D-1000 beschrieben ist.

3.) Es wird ein Klebstoff hergestellt aus 100 Gew.-Teilen Isopren 500 W, das ein Ölmodifiziertes (20 % Öl) synthetisches Isoprenelastomer darstellt (Molekulargewicht etwa 2.000.000), hergestellt von der Shell Chemical Company, 250 Gew.-Teilen "STICKVEL-P", 50 Gew.-Teilen einer 60 folgen Titandioxyddispersion in 20 % Toluol und 20 $ Glycerinester von hydriertem Kolophonium, 1. Gew.-Teil ditertiärem Amylhydrochinon und 1 Gew.-Teil ditertiärem Butylmetakresol. Diese Klebstoffzusammensetzung wird in Toluol gelöst und auf eine imprägnierte Kreppapierunterlage mit einem Überzugstrockengewicht von 56,7 g auf 0,04 m (2,0 Unzen pro Quadratelle) aufgetragen. Der Klebstoff wird getrocknet und die überzogene Schicht in Streifen geschnitten. Der Streifen hat ausgezeichnete "Schnellklebeigenschaften" und ein Haftvermögen an rostfreiem Stahl von 765,5 g auf 2,54 cm (27 Unzen pro Zoll) Breite.

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4.) Es werden 100 Gew.-Teile Shell-Isopren-500, 100 Gew.-Teile eines feinverteilten Tonfüllstoffs, 500 Gew.-Teile "STICKVEL-P", 1 Gew.-Teil ditertiäres Amylhydrochinon und 1 Gew.-Teil ditertiärer Butylmetakresol in Toluol gelöst und auf eine imprägnierte Kreppapierunterlage mit einem

Uberzugstrockengewicht von 56,7 g auf 0,04m (2,0 Unzen pro Quadratelle) aufgetragen. Das Lösungsmittel wird abgedampft und die überzogene Unterlage in Streifenform geschnitten. Der Streifen besitzt ausgezeichnete "Schnellklebeigenschaften" und einen Haftwert von 1,644 kg auf 2,54 cm (5$ Unzen pro Zoll) Breite.

5«) Es werden 100 Gew.-Teile Rohgummi, 150 Gew.-Teile "STICKVEL-P", 24 Teile in der Hitze reaktivierbares Octylphenolformaldehydharz, einem unter der Bezeichnung "AMBEROL ST-137" von der Firma Rohm and Haas Company im Handel befindlichen Phenol- und Maleinatharz, 1 Gew.-Teil ditertiäres Amylhydrochinon und 1 Gew.-Teil ditertiärer Butylmetakresol in Toluol gelöst und auf ein imprägniertes Kreppapier mit einem uberzugstrockengewicht von 56,7 g auf 0,$4 m (2,0 Unzen pro Quadratelle) aufgetragen. Das Lösungsmittel wird entfernt und die überzogene Schicht 10 Minuten auf 163° C (325° F) zur Härtung des Klebstoffs erhitzt. Die überzogene Schicht wird dann in Streifenform geschnitten. Der Streifen besitzt gute "Schnellklebeigenschaften" und einen Haftwert von 1,276 kg auf 2,54 cm (45 Unzen pro Zoll) Breite.

Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist in der Hauptsache auf die Herstellung von Schichtmaterial gerichtet. Die druckempfindlichen Klebstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können jedoch unter Anwendung einer geringen Menge Lösungsmittel als Lösungen in den Handel gebracht werden, die vom Verbraucher entweder durch Aufbürsten oder aus der Tube oder auf irgendeine andere Weise ein-

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schliesslich der Verteilung in Aerosolform angewandt werden können. Wenn der Klebstoff in Lösung verwendet wird, ist es zweckmässig, dass man ein verhältnismässig flüchtiges Lösungsmittel benutzt, damit eine schnelle Abdampfung des Lösungsmittels nach der Anwendung der druckempfindlichen Klebstofflösung gewährleistet ist.

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Claims

Patentansprüche

1·) Druckempfindliche Klebstoff masse, gekennzeichnet durch ein Gemisch aus einem Elastomeren, einem elastischen Klebmittel in fester Form und gegebenenfalls einem Härtungsmittel.
2.) Klebstoffmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an elastischem Klebmittel grosser ist als der Gehalt an Elastomerem und zweckmässig bis zu etwa 700 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des Elastomeren beträgt.
Klebstoffmasse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebmittel aus einem Kohlenwasserstoffharz mit einem Molekulargewicht zwischen 500 bis 6.000 und einem Schmelzbereich von 52 bis 57° C (125 bis 135° F) besteht.
4.) Klebstoffmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie Polyisopren, ein ßllösliches, in der Hitze reaktivierbares Harnstofformaldehydharz und ein elastisches, klebendes Kohlenwasserstoffharz enthält.
5.) Klebstoffmasse nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Klebmittel ein Polymeres ist, das im wesentlichen aus Inden, Isopren, Styrol und ButadiSn besteht.
6.) Klebstoffmasse nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass sie gelöst ist, wobei der Lösungsmittelgehalt 50 Gew.-'/o des Gesamtgewichts der Masee nicht übersteigt.

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