-
Die
Erfindung betrifft die Verwendung eines Dispersionsklebstoffs mit
einem Gehalt an Schichtsilikat als Kaschierkleber zur Herstellung
von Verbundfolien und Papier-Kunstoffkaschierungen.
-
Wäßrige Dispersionsklebstoffe
beinhalten im allgemeinen wäßrige Kunstharzdispersionen
bzw. -emulsionen, welche durch Wasserabgabe und Verfilmung der emulgierten
bzw. dispergierten Kunstharzteilchen binden können bzw. durch den Gehalt
an reaktiven Gruppen vernetzen können.
Die Vernetzung kann geschehen durch Zusatz von mit den reaktiven
Gruppen vernetzbaren Mitteln. Beispielsweise können wäßrige Dispersionskleber auf
funktionalisierten Polyurethanen oder Polyacrylaten basieren, wobei
im Fall der Polyurethane die Vernetzung durch Umsetzung mit Polyisocyanaten
oder auch mit emulgierbaren Epoxiden geschieht.
-
Es
sind wäßrige Zusammensetzungen
bekannt, die neben organischen Polymeren auch tonmineralische Stoffe
wie z.B. Kaolin, Ton, Talk bzw. Alkalisilikate enthalten können und
welche als Beschichtungsmaterialien in den verschiedenen Bereichen
der Praxis eingesetzt werden können,
z.B. für
Holz, Papier, Keramik, Isolierstoffen sowie zur Herstellung von
Verbundfolien.
-
Gemäß DE-A-27
29 194 sowie DE-A-30 20 864 enthalten Kleber bzw. Beschichtungsmassen
Wasserglaslösungen
mit Zusätzen
von Kaolinit bzw. Calciumcarbonat/Quarz-Gemischen zur Erzielung
einer hohen Wasserfestigkeit sowie zur Erreichung einer hohen Lagerbeständigkeit,
für den
Einsatz zum Kleben und/oder Beschichten von Mineralfaserplatten.
-
In
der EP-A-518 647 wird eine Zusammensetzung beschrieben, welche neben
einem vernetzenden Material ein Schichtmineral enthält. Die
Zusammensetzung soll die Sauerstoffundurchlässigkeit verbessern und die
Haftung auf dem Polymer-Substrat, insbesondere auf Polymerfolien,
erhöhen.
Als vernetzende Mittel sind möglich
Epoxyharze, Alkydharze, Aminderivate, Harnstoff- und bevorzugt Melaminharze.
Als Schichtmineralien finden Phyllosilikate in Form einer wäßrigen kolloidalen
Dispersion Verwendung. Die auf Polymersubstrate auftragbare Zusammensetzung
wird mit einem Polyethylenfilm deckbeschichtet, wobei als Zwischenschicht
insbesondere eine Polyurethanschicht erforderlich ist. In der EP-A-590
263 wird ebenfalls der Einbau von Schichtsilikaten in Mehrschichtsysteme
beschrieben.
-
Gemäß US-A-3
499 820 wird ein Laminat mit niedriger Gaspermeabilität beschrieben,
das durch Aufbau von Polymerschichten durch Auftrag von Dispersionen
oder -lösungen
von Homo- oder Copolymeren auf der Basis von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid,
von denen eine ein Tonmineral, beispielsweise Bentonit oder Aluminium-
und Bronzeplates enthält,
hergestellt wird.
-
Aus
Ullmann, Enzykl. D. techn. Chemie, 4. Aufl. B18; S 657-659, ist
die Verwendung von Schichtsilikat als Füllstoff, der die Gaspermeabilität und Wasserbeständigkeit
günstig
beeinflusst, bekannt.
-
An
Kaschierkleber beispielsweise für
Verpackungsmaterialien, insbesondere für die Lebensmittelindustrie
und im Arzneimittelbereich, werden erhöhte Anforderungen an die Senkung
der Durchlässigkeit
von Feuchtigkeit und Gasen gestellt, welchen die bekannten technischen
Lösungen
nicht in ausreichendem Maße genügen bzw.
welche erst durch aufwendige Maßnahmen
erfüllt
werden können.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, Kaschierkleber verwendbar zumachen,
durch welche bereits bei einschichtigem Auftrag des Klebers ohne
weitere Maßnahmen
eine hohe Dichtheit insbesondere gegenüber Gasen und Feuchtigkeit
ermöglicht
wird, wodurch sie für
die Herstellung von Verbundfolien und Papier-Kunststoffkaschierungen
insbesondere für
die Anwendung für
Verpackungsmaterialien im Lebensmittel- und Arzneimittelbereich
geeignet sind.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die einen Gegenstand der Erfindung darstellende, in den Ansprüchen definierte
Verwendung gelöst.
-
Erfindungsgemäß wird ein
wäßriger Dispersionsklebstoff
auf mindestens eine der zu verklebenden Flächen der Substrate aufgetragen
und die zu verklebenden Flächen
der Substrate werden zusammengefügt, wobei
ein wäßriger Dispersionsklebstoff
aufgetragen wird, der ein Schichtsilikat mit einer Plättchenstrukrtur
in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-%, beezogen auf den Bindemittelfestkörper des
wäßrigen Dispersionsklebstoffs,
enthält,
wobei die Plättchen
einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von bis zu 30 μm und eine durchschnittliche
Dicke von 0,001 bis 0,5 μm
(10 bis 5000 Å)
aufweisen.
-
Die
durchschnittlichen Teilchendurchmesser der Plättchen liegen beispielsweise
bei 0,05 bis 30 μm, bevorzugt
bei 0,5 bis 30 μm.
-
Die
erfindungsgemäß verwendete
Zusammensetzung kann z.B. in Form einer wäßrigen Dispersion, einer wäßrigen Emulsion,
einer wäßrigen Lösung und/oder
als "Slurry" zum Einsatz kommen.
-
Auf
Grund der Plätchen-Struktur
mit der gewählten
durchschnittlichen Dicke und dem durchschnittlichem Durchmesser
kann ein hohes "aspect
ratio" (Verhältnis zwischen
Durchmesser und Dicke) für
jedes Plättchen
erzielt werden.
-
Das
erfindungsgemäß verwendbare
Schichtsilikat hat bevorzugt einen Gehalt von mehreren Kationen, insbesondere
Mg2+, Fe3+, Fe2+ und K+. Besonders
bevorzugt wird ein Schichtsilikat verwendet, welches unter dem Namen
Vermiculite, insbesondere Microlite®, bekannt
ist.
-
Das
erfindungsgemäß verwendete
Schichtsilikat kann als Dispersion und/oder Emulsion und/oder Lösung und/oder
Slurry in dem wäßrigen Dispersionsklebstoff
eingesetzt werden in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-% Schichtsilikat,
bezogen auf den Bindemittelfestkörper
in der Gesamtzusammensetzung. Innerhalb dieses Bereiches kann die
einzusetzende Menge an Schichtsilikat entsprechend dem Anwendungszweck,
z.B. je nach dem gewünschten
für Verpackungsmaterial
variiert werden. So erhält
man bei geringerem Anteil an Schichtsilikat eine sehr gute Klebewirkung
mit einer ausreichenden Senkung der Permeabilität, während eine höhere Menge
an Schichtsilikat in der Zusammensetzung eine sehr gute Permeabilitätssenkung
mit einer ausreichenden Klebewirkung bewirkt. Auf diese Weise kann
die Permeabilitätssenkung
bzw. Klebewirkung für
den jeweiligen Anwendungszweck optimal gestaltet werden, beispielsweise
je nach Anforderung für
eine kürzere oder
längere
Lagerung von Lebensmitteln oder Arzneimitteln in den zu verklebenden
Verpackungen.
-
Beispielsweise
beträgt
der Anteil an zu verwendendem Schichtsilikat 5 bis 20 Gew.-bezogen auf den Bindemittelfestkörper in
der Gesamtzusammensetzung.
-
Als
wäßrige Dispersionsklebstoffe
könne die üblichen
Dispersionsklebstoffe zum Einsatz kommen. Diese können auf
der Basis der für
Klebstoffe üblicherweise
verwendbaren Bindemittel, wie Polykondensate, Copolymerisate und
Polyadditionsprodukte beruhen, soweit diese sich als wäßrige Zusammensetzung
verarbeiten lassen. Derartige Verbindungen sind beispielsweise Acryl-
und Methacrylsäureester-Polymerisate;
Copolymere von ethylenisch ungesättigten
Verbindungen wie Ethylen, Propylen, Styren, Vinylacetat, Vinylidenchlorid,
Maleinsäureanhydrid
und Ester der Maleinsäure;
Polyester und Polyurethane.
-
Bevorzugt
werden eingesetzt Klebstoffe auf der Basis von OH-funktionellen
Polyurethanen oder Poly(meth)acrylaten.
-
Unter
(Meth)acryl ist hier Acryl und/oder Methacryl zu verstehen.
-
Die
Poly(meth)acrylate können
beispielsweise eine zahlenmittlere Molmasse Mn von 10000 bis 800000,
die Polyurethane beispielsweise eine zahlenmittlere Molmasse Mn
von 10000 bis 100000 aufweisen.
-
Die
Polyurethane können
Umsetzungsprodukte aus Hydroxylkomponenten und Polyisocyanaten sein. Hydroxylkomponenten
sind beispielsweise Polyalkohole, insbesondere aliphatische und/oder
aromatische OH-funktionelle Polyester und/oder Polyether. Als Polyisocyanate
sind die üblicherweise
für die
Herstellung von Polyurethanen einsetzbaren Verbindungen verwendbar.
-
Die
für die
Bindemittel genannten Harze, insbesondere Polyurethane und Poly(meth)acrylate
können beispielsweise
eine Glasübergangstemperatur
Tg im Bereich zwischen minus 80°C
und minus 30°C
aufweisen.
-
Die
Polyurethane bzw. Poly(meth)acrylate kommen vorteilhafterweise in
Form einer Dispersion zum Einsatz. Der Festkörper im wäßrigen System kann beispielsweise
zwischen 15 und 70 Gew.-% liegen.
-
Die
wäßrigen Dispersionen
können
lösemittelfrei
sein oder geringe Anteile an üblichen
organischen Lösemitteln
enthalten. Bevorzugt sind die wäßrigen Dispersionen
frei von organischen Lösemitteln.
-
Bevorzugt
kommt eine lösemittelfreie
wäßrige Polyurethan-Dispersion
auf der Basis von bzw. hergestellt aus hydroxylhaltigen Polyestern
und/oder Polyestern zum Einsatz mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht
Mn des Polyurethan-Harzes von 10000 bis 20000 sowie einem Festkörper in
der Dispersion von 20 bis 30 Gew.-%.
-
Die
Dispersionen können
sterisch, anionisch oder kationisch stabilisiert sein. Eine anionische
Stabilisierung kann erfolgen durch Neutralisation von Säuregruppen,
beispielsweise Sulfonsäuren
oder Carbonsäuren,
mit Aminen wie beispielsweise Ammoniak, Triethylenamin oder Dimethylethylenamin.
Kationisch können die Dispersionen
durch Neutralisation von quaternisierten tertiären Aminen mit Säuren stabilisiert
werden.
-
Als
Vernetzer für
die als Bindemittel genannten Harze werden bevorzugt Polyisocyanate
verwendet. Dies können
die in üblicher
Weise verwendeten Polyisocyanate der Lackchemie sein, beispielsweise
aliphatische Isocyanate, wie Isophorondiisocyanat und Hexandiisocyanat,
sowie aromatische Polyisocyanate, wie Toluylendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat.
Eingesetzt werden können
auch Trimerisate der genannten Isocyanate, einzeln oder in Mischung.
Die Polyisocyanate können
unverkappt oder verkappt mit üblichen
Verkappungsmitteln sein.
-
Darüber hinaus
können
auch andere Härter
zum Einsatz kommen, beispielsweise auf der Basis von emulgierbaren
Epoxiden.
-
Vorzugsweise
wird als Polyisocyanat ein Diphenylmethandiisocyanat eingesetzt.
-
Die
Kleber-Zusammensetzung kann ein- und mehrkomponentig zum Einsatz
kommen. Bevorzugt ist die Anwendung als zweikomponentiges System.
In diesem Fall können
die Polyisocyanat-Vernetzer unverkappt verwendet werden.
-
Die
wäßrige Kleber-Zusammensetzung
kann übliche,
dem Fachmann geläufige
Zusätze
wie beispielsweise Weichmacher, Lösemittel und zusätzliche
Harze enthalten. Diese Zusätze
können
der Verbesserung der Haftung, der Senkung der Filmbildungstemperatur,
der Erhöhung
der Klebrigkeit dienen. Desweiteren können auch Füllstoffe und andere für Klebstoffe übliche Zusätze enthalten
sein.
-
Für den Einsatz
im Lebensmittel- bzw. Arzneimittelverpackungsbereich kann beispielsweise
eine antibakterielle Ausstattung der erfindungsgemäß verwendeten
Zusammensetzung von Vorteil sein, beispielsweise durch Zusatz von
Formaldeyd und weiteren dafür
geeigneten üblichen
Substanzen.
-
Die
wäßrige Klebstoff-Zusammensetzung
kann in mit dem Vernetzer homogen vermischter Form vorliegen oder
insbesondere im Falle von zwei- oder mehrkomponentigen Systemen
mit dem Vernetzer vor deren Verarbeitung homogen gemischt und mit üblichen
Methoden auf die gegebenenfalls vorbehandelten Klebeflächen aufgetragen.
Eine Vorbehandlung kann erfolgen durch beispielsweise Reinigen,
Beizen, chemische Vorbehandlung, Corona-Vorbehandlung der jeweiligen
Klebeoberfläche.
Die Substrate können
dabei beispielsweise Metall, Kunststoff, Glas, Papier, Pappe, Holz
und andere sein. Die Härtung
bzw. das Abbinden des Klebstoffes kann entweder bei Raumtemperatur
oder forciert bei erhöhten
Temperaturen durchgeführt
werden. Die dazu erforderliche Wärme
kann beispielsweise durch beheizte Umluftöfen, durch Heizstrahler, durch
Kontakterwärmung
sowie auch durch IR- und Hochfrequenzbestrahlung oder durch induktive
Erwärmung
zugeführt werden.
-
Beispielsweise
kann die Klebstoffzusammensetzung bis zu einer Woche bei Raumtemperatur
oder forciert bis zu drei Tagen bei 40°C aushärten.
-
Das
Auftragen der Klebstoffzusammensetzung ist mit üblichen Methoden möglich, beispielsweise
Aufwalzen, Rakeln, Sprühen
oder Vakuumtiefziehen- und Stempelpressverfahren. Die Auftragsart
wird dabei bestimmt durch die Größe und Art
der Oberfläche
und die gewünschte
Auftragsstärke.
Je nach gewünschter
Auftragsstärke
können
beispielsweise Mengen von 1 bis 20 g pro qm zum Einsatz kommen.
Die Auftragsmenge kann aber auch darunter oder darüber liegen,
je nach dem gewünschten
Einsatz. Zum Verkleben von zwei Flächen kann der Auftrag auf eine
oder beide der zu verklebenden Flächen erfolgen.
-
Die
Klebstoffzusammensetzung wird als Kaschierkleber zur Herstellung
von Verbundfolien bzw. Papier/Kunststoff-Kaschierungen bevorzugt
für die
Verpackungsindustrie im Lebensmittel- und Arzneimittelbereich eingesetzt.
Für diese
Zwecke kommen als Auftragverfahren insbesondere das Walzen oder
Rakeln zur Anwendung. Bevorzugt beträgt die Auftragsmenge für diesen
Anwendungszweck 1 bis 20 g pro m2, bevorzugt 1
bis 5 g pro m2.
-
Die
Klebstoffzusammensetzung kann dazu beispielsweise über Walzen
auf eine oder beide der zu verklebenden Flächen, beispielsweise Folien
aufgetragen und getrocknet werden und die Flächen anschließend über ein
Kaschierwerk zusammengefügt
werden.
-
Die
Klebstoffzusammensetzung ist auch für das Kleben von Kunststofffolien
auf Metallbleche und/oder Metallfolien geeignet.
-
Mit
der wäßrigen Klebstoffzusammensetzung
ist es möglich,
verklebte Verpackungsmaterialien herzustellen, welche nahezu undurchlässig sind
für gasförmige Stoffe
sowie für
Wasserdampf. Dies ermöglicht
einen hohen Schutz der verpackten Güter beispielsweise aus dem
Lebensmittel- und Arzneimittelbereich gegenüber dem Eindringen und/oder
dem Austreten der genannten Stoffe und somit gegenüber unerwünschten
Veränderungen
bzw. Schädigungen
der Güter.
Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn hohe Lagerzeiten erforderlich
sind.
-
Mit
Hilfe der Klebstoffzusammensetzung kann bei der Anwendung als Kaschierkleber
für Verbundfolien
auf die Verwendung von Spezialfolien mit geringer Wasserdampf- und Sauerstoffdurchlässigkeit
verzichtet werden, da allein der Klebstoff eine derartige Durchlässigkeit
verhindert.
-
Beispiel
-
Zu
der vorgelegten Menge eines handelsüblichen wäßrigen Dispersionsklebstoffes
auf Polyurethanbasis wird eine wäßrige Dispersion
des Schichtsilikats Microlite® so zugesetzt, daß die erhaltenen
Klebstoffsysteme das Schichtsilikat in einer Menge von 15 und 25
Gew.-% enthalten, jeweils bezogen auf festes Bindemittel in der
Zusammensetzung.
-
Zwei
Polyethylenfolien werden mit 3 g/m2 Klebstoffsystem
mittels eines Rakels beschichtet (entspricht einer Naßfilmdicke
von 12 μm
bei einem Festkörper
von 25 %) und anschließend
kaschiert. Die Walzentemperatur der Kaschieranlage beträgt 50°C.
-
Die
fertigen Laminate werden 7 Tage bei Raumtemperatur ausgehärtet.
-
Die
Permeabilitätsmessungen
für Sauerstoff
zeigen folgende Ergebnisse:
