DE2058024A1

DE2058024A1 - Heissschmelz-Klebstoff

Info

Publication number: DE2058024A1
Application number: DE19702058024
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hoshi; Minoru Okada; Jiro Saito; Rinnosuke Susuki
Original assignee: Lion Fat and Oil Co Ltd
Current assignee: Lion Fat and Oil Co Ltd
Priority date: 1969-11-25
Filing date: 1970-11-25
Publication date: 1971-06-03
Also published as: US3691120A; FR2072417A5; GB1327956A

Description

757 Baden-Baden Balg Dipl.-Ing. Ralf M.-Kern

wafcigasse 20 8 München 90

Tel.: (07221) 63427 Eduard^Sdimld-Str. 2 T»l«sr.-Adr.: Elllptold Bedm-Badan Tel.: (0811) 225197 T«l»gr.-AdC! Elllptold MOndim

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Lion Pat & Oil Co., Ltd. ^{Ab 16}·⁹'^{70 neue}

Tokio, Japan

Telefon - Nr. 66 31 97

L -J

Unter Ztldwn:

Heisschmelz-Klebstoff 2 £ u_ov

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heisschmelz-Klebstoff, der nur bei Hitzeeinwirkung Klebrigkeit oder Bindevermögen aufweist, und bezweckt die Schaffung eines solchen Klebstoffs mit verbessertem Bindevermögen bei hoher Temperatur.

Kunststoffe auf Polyolefinbasis, also solche aus Polyäthylen, Polypropylen und dergleichen, sind chemisch so stabil und inaktiv, dass sich sämtliche bekannten Klebstoffe vom Lösungsmittel- oder Druckempfindlich-Typ kaum zufriedenstellend zu ihrer Verklebung eignen. Zwecks Verklebung soloher Polyolefinkunststoffe verwendet man daher vorherrschend einen Heisschmelz-Klebstoff aus der gleichen oder ähnlichen Kunststoffamilie oder aus einem Copolymer dieser Kunststoffe· Ein solcher Heisschmelz-Klebstoff eignet sioh nicht nur recht gut für diesen Verwendungszweck, sondern besitzt darüber hinaus auch npch verschiedene sonstige Vorteile, darunter z.B. den der Biegsamkeit und Stossunempfindlichkeit der Klebstelle infolge der Plastizität der Klebstoffbestandteile sowie den ihrer leichten Wiederauftrennbarkeit durch Wärme selbst nach erfolgter Verfestigung, falls dies erforderlich sein sollte. Andererseits weisen die Heisaschmelz-Klebstoffe auch z.B. den Naohteil auf, dass sie Temperaturänderungen schlecht vertragen und insbesondere bei vergleichsweise hoher Temperatur zu einem Erweichen der Kunststoff-

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POSTZENTRALE: 8 MUnchtn 90, Edqard-Schmld-Str. 2

verbindung und demzufolge damit zu einer gegenseitigen Verschiebung oder sogar Trennung der Kontaktflächen führen.

Um diesen Übelständen der Heisschmelz-Klebstoffe zu begegnen, hat man bereits vorgeschlagen, ihnen ein wärmeaushärtendes Harz von hoher Wärmebeständigkeit, z.B. ein Phenol- oder Epoxyharz, zuzusetzen. Hierbei bedarf es aber zur Erzielung ausreichender Wärmebeständigkeit der Zugabe überreichlicher Mengen des wärmeaushärtenden Harzes, wodurch man aber wieder die vorerwähnten Vorteile der unverschnittenen Heissehmelz-Klebstoffe opfern muss. Dieser Vorschlag ist also unpraktisch, und ausserdem ergab sich auch noch, dass die Reibungszugfestigkeit solcher Klebstellen ungenügend war.

Bekannt ist auch, den erwähnten Nachteil durch Zugabe einer geringen Menge einer anorganischen Substanz, wie calciumcarbonat, Ton, Talkum, Bleiweiss oder dergleichen, wettzumachen. Aber auch diese Massnahme erwies sich vom Standpunkt der Reibungszugfestigkeit her gesehen als ungenügend.

Die Erfindung bezweckt nun die Beseitigung der vorerwähnten Nachteile der bekannten Heisschmelz-Klebstoffe ohne Zugabe eines wärmeaushärtenden Kunststoffes und dergleichen und die Schaffung eines solchen Klebstoffs, dessen Bindungsvermögen praktisoh weder durch zu niedrige noch durch zu hohe Temperatur leidet und der obendrein alle vorstehend aufgezählten, typischen Vorteile eines Heisschmelz-Klebstoffs behält.

Demgemäss besteht die Erfindung aus einem Heissehaelz-Klebstoff, dessen kennzeichnende Besonderheit darin besteht, dass er aus 100 Gewiohtsteilen einer hauptsächlich aus Äthylen.-VinyIacetatcopolymer bestehenden thermoplastischen Substanz id IO bis 200 und vorzugsweise 20 bis 40 Gewichts teilen eir.rs anorganischen Füllstoffs in Form von Calciumsulfit, Magne Lumsiliicat

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oder Siliciumdioxyd besteht. Dabei hält man das Gewichtsverhältnis von Äthylen zu Vinylacetat in diesem Copolymer vorteilhafterweise zwischen 95:5 und 5:95 und vorzugsweise zwischen 90:10 und 50:50 und den Copolymeranteil in der thermoplastischen Substanz zwischen etwa 20 und etwa 50 und vorzugsweise zwischen etwa 25 und 45 Gewichtsprozent. Pernerhin lässt man die thermoplastische Substanz vorzugsweise noch Bestandteile enthalten, die die Fliessfähigkeit verbessern oder Klebrigkeit hervorrufen und dergleichen. Die Zugabe des Fliessfähigkeitsverbesserers dient dem Zweck, das Bindevermögen des Klebstoffs zu erhöhen und seine Viskosität einzuregeln. Hierfür verwendet man beispielsweise chloriertes Paraffin, Naturwachs oder Kunstwachs. Als Klebrigkeitsverbesserer eignen sich beispielsweise raffiniertes Colophonium, Abietinsäureester (ester gum), Polyisobutylen, Petrolharz, Cumaronharz, Alkylphenol-Formaldehydharz und dergleichen, die man je für sich oder im Gemisch zu mehreren verwenden kann. Der weiterhin erwähnte anorganische Füllstoff dient nicht nur dazu, dem Klebstoff Wärmebeständigkeit und verringerte Brennbarkeit zu erteilen, sondern auch zu seiner Verfestigung. Von den weiter oben erwähnten Füllstoffsubstanzen, die je für sich oder im Gemisch zu mehreren verwendet werden können, erwies sich Calciumsulfit als besonders wirksam.

Den erfindungsgemässen Klebstoff erhält man dadurch, dass man 10 bis 20 und vorzugsweise 20 bis 4o Gewichtsteile des vorerwähnten anorganischen Füllstoffs mit 100 Gewichtsteilen einer thermoplastischen Substanz verknetet, die ihrerseits durch Zusammenmischen von 100 Gewichtsteilen eines Äthylen-Vinylacetatcopolymers, 10 bis 40 Gewichtsteilen des Fliessfähigkeitsverbesserers und 30 bis 200 Teilen des Klebrigkeitsverbesserers entstand.

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Geht man mit der Menge des Fliessfähigkeitsverbesserers über die vorstehend angegebene, obere Grenze von 4θ:100 hinaus, so wird der Klebstoff flüssiger als erforderlich und verliert an Bindefähigkeit, und bei Unterschreiten der unteren GreriEovon 10:100 führt die Zugabe zu keinem praktischen Ergebnis; In Bezug auf den Klebrigkeitsverbesserer andererseitsist bei"^:] Unterschreiten des 30:100-Mengenverhältnisses der Klebstoff nicht klebrig genug und ermangelt auch zufriedenstellenden Bindevermögens, und bei Überschreiten des 200:100-Mengenverhältnisses erhält man ebenfalls einen fehlerhaften Klebstoff. Was schliesslich die Zugabemenge an anorganischer Substanz betrifft, so erzielt man mit weniger als 10 Gewichtsteilen nicht den gewünschten Zumischungserfolg, nämlich Wärmebeständigkeit der thermoplastischen Substanz, und mit mehr als 200 Gewichtsteilen neigt die thermoplastische Substanz zur Brüchigkeit und verliert an mechanischer, z.B. Stoss-Festigkeit usw. Das vorstehend gekennzeichnete Äthylen-Vinylacetatpolymer braucht nicht spezieller Art zu sein, sollte aber wünechenswerterweise 5 bis 95 und vorzugsweise 10 bis 50 Gewichtsprozent Vinylacetat enthalten, wie dies bei dem Produkt der Fall ist, das beim Du Pont-Herstellungsverfahren von Hochdruck-Polyäthylene opolymer entsteht.

In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass der erfindungsgemässe Heisschmelz-Klebstoff sich zwar besonders gut zur Verklebung von Polyolefinharz eignet, aber auch für andere thermoplastische oder wärmeaushärtende Harze sowie die verschiedenen Kunststoffprodukte, wie Kunstleder, Kunstpapier, synthetisches Holz und dergleichen brauchbar ist, die aus diesen vorerwähnten Harzen hergestellt werden. Fernerhin eignet sich der neue Klebstoff auch für Naturstoff-Fabrikate wie Glas, Metallartikel, Leder, Papiererzeugnisse, Fasern,Holz und dergleichen,

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Zwecks Nachweises des Einflusses des Füllstoffzusatzes wurde folgender Vergleiohsversuöh durohgeführt: Ss würden jeweils» awei PolyäthylÄfistÜcke einerseits Hit Hilfe des erfindünfiegemassen, füllstoffhaltigen Klebstoffs der in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung und andererseits mit Hilfe eines völlig fUllstoffreien Klebstoffs vereinigt und dann auf Reibungsaugfestigkeit bei versehiedenen Temperaturen untersucht. Babel ergaben sieh folgende Wertes

f a H e 1 X e X

Reibungsaugfestigkeit in kg/Zoll

Versuchstemperatur bei Klebstoff »it bei völlig füll-

4ö 0ew.-Heilen stoffreiem Klebstoff ÖaSO,

-20° 0 6,0 TiO

20° C 5*6 7*0

40° C 5,4 0,43

Aus diesen Werten ergibt sich, dass der füllstoffreie Klebstoff bei der Temperatursteigerung von 20° auf 4o°C in seinem Bindevermögen merklich abfiel, während der erfindungsgemässe Klebstoff in dieser Beziehung nicht so nachliess und eine ausgezeichnete Wärraebeständlgkeit aufwies.

Bei einer weiteren Versuchsreihe wurden die PUllstoffzusatzmengen variiert und ebenfalls die ReibungsZugfestigkeiten bei 20° und 40°C gemessen. Die nachstehende Tabelle II gibt die so erhaltenen Werte wieder.

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3?.JL& 3,.1.Xf... ..II

	Reibungszugfestigkeit	in kg/JSoli
OaSO-i-Öehalt in	bei 20^ö Ö	4Ö⁰ d
O	7*0	ö\|43
5	7,0	o,6ö
IO	6,8	0,80
20	6,5	1,4
30	5,9	1,4
40	5,6	3,4
100	2,17	2,16
200	1,89	1,94

Aus diesen Tabellenwerten ersieht man, dass erstens bei der vergleichsweise niedrigen Temperatur von 20⁰C eine allmähliche Erhöhung des Füllstoffgehaltes im erfindungsgemässen Klebstoff die ReibungsZugfestigkeit nur wenig veränderte und zweitens bei der vergleichsweise hohen Temperatur von 4o°C der füllstoffreie Klebstoff ausgesprochen schlechte Festigkeitswerte aufwies, diese sich aber mit zunehmendem Füllstoffgehalt stark verbesserten. Die Wirksamkeit des Füllstoffzusatzes ist damit klar erwiesen.

Zu den vorstehenden Zusatzmengenangaben ist noch zu sagen, dass sie sich auf das gleloh 100 gesetzte Gesamtgewicht aus Copolymer, Kolophonium und Chlorparaffin gemäss Beispiel 1 beziehen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand einiger z.Zt. bevorzugter AusfUhrungsbeispiele näher erläutert, ohne auf sie beschränkt zu sein,

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- 7 - Beispiel 1

Der Klebstoff besass folgende Zusammensetzung:

Äthylen-Vinylacetatcopolymer i& Form

des Handelsproduktes "Evaflex^ I50"

der Mitsui Polychemical Co. 100 Gewichtsteile

raffiniertes Colophonium 120 Gewichtsteile

chloriertes Paraffin . 30 Gewichtsteile

Calciumsulfit 100 Gewichtsteile

Alterungsschutzmittel usw., d.h.

2,6-Di-tert.butylphenol, Dioctyl-

phthalat, Bleiweiss 20 Gewichtsteile

Dieser Klebstoff wurde jeweils auf das eine Stück von zwei Stück Polyäthylenband, Polypropylenband, Baurawolltuch und Karton von je 25*4 mm Breite und JO4,8 mm Länge aufgetragen, die danach miteinander verklebt wurden. Das Gleiche wurde mit einem Klebstoff durchgeführt, der bis auf den fortgelassenen CaSO,-Zusatz dieselbe Zusammensetzung wie der erste Klebstoff besass.

Alle Klebproben wurden dann bei 4o°C dem l8o°-Reibungszugtest unterworfen, der aber unter verschärften Bedingungen, d.h. mit einer Abziehrate von 20 mm/min anstatt, wie üblich, 100 mm/min durchgeführt wurde.

Die so erhaltenen Messwerte sind nachstehend tabelllert.

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Tabelle III

Reibungszugfestigkeit in kg/Zoll bei 4o°C

Material beim erflndungsgemässen beim füllstoffreien Klebstoff Vergleichs-Klebstoff

Polyäthylenband 3,4 0,4}

Polypropylenband 3,3 0,45

Baumwolltuch 3,2 0,41

Pappe 3,6 0,52

Aus diesen Tabellenwerten ergibt sich, dass durch CaSO,-Zusatz die ReibungsZugfestigkeit des Klebstoffs im Vergleich zum klebstoff reien Ansatz auf das etwa 8- bis 9-fache erhöht wurde, wodurch erneut die bemerkenswerte Wirksamkeit des anorganischen Füllstoffs nachgewiesen ist.

Beispiel 2

Klebstoffzusammensetzung:

Äthylen-Vinylacetatcopolymer in ^

Form des Handelsproduktes "Evaflex^ 220" 100 Gewichtsteile

raffiniertes Kolophonium 120 Gewichtsteile

chloriertes Paraffin 30 Gewichtsteile

Magnesiumsilikat 100 Gewichtsteile

Alterungsschutzmittel wie in Beispiel 1 20 Gewichtsteile

Vergleichsbeispiel 1

Klebstoffzusammensetzung:

Äthylen-Vinylacetatcopolymer

"Evaflex ® I50", s. Beispiel 1 100 Gewichtsteile

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raffiniertes Colophonlum chloriertes Paraffin Calclumoarbonat

120 Gewichtsteile 30 Gewichtsteile 100 Gewichtsteile

Alterungsschutzmittel wie in Beispiel 1 20 Gewichtsteile

Beispiel p

Klebstoffausammensetzungt Äthy len-VinyIacetatcopolymer "Evaflex ® 150^H , s. Beispiel 1 hydrierter Abietinsäureester 55⁰C-Paraffin Polyisobutylen Calciumsulfit

Alterungsschutzmittel wie in Beispiel 1

Beispiel 4

Klebstoffzusammensetzungι Äthylen-Vinylacetatcopolymer ^MEvaflex ® 150", s. Beispiel 1 nicht-hydrierter Abietinsäureester 55°C-Paraffin Polyisobutylen S11iciumdioxyd

Alterungsschutzmittel wie in Beispiel 1

100 Gewichtsteile 120 Gewichtsteile 30 Gewichtsteile 15 Oewiohtsteile 200 Gewichtsteile 20 Gewichtsteile

70 Gewichtsteile

120 Gewlohtstelle 30 Gewichtsteile 15 Gewichtsteile Gewichtsteile 20 Gewichtsteile

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- ίο -

Beispiel 5

Klebstoffzusammensetzung:

Äthylen-Vinylacetatcopolymer "Evaf lex ® 420" s. Beispiel 1

Petrolharz in Form des Handelsprodukte "petrosin^¹ der Mitsui Polychemical Co.

55⁰C-Paraffin

Polyisobutylen

Calciumsulfit

Alterungssohutzmlttel wie in Beispiel 1

70 Gewichtsteile

Gewichtsteile 30 Gewichtsteile 15 Gewichtsteile Gewichtsteile

20 Gewichtsteile

In der in Beispiel 1 angegebenen Weise wurden Probestücke aus Polyäthylen, Polystyrol bzw. Pappe gemäss Tabelle IV mit den vorstehend angegebenen fünf Klebstoffen zusammengeklebt und
dann n&fc dem Reibungszugtest unterworfen. Man erhielt so
folgende Werte:

Tabelle IV

Beispiel	Füllstoff	Material ReibungsZugfestigkeit in	•■"Or ve»-fc** 2 0°C	40⁰C
		bei	2,5	2,0
2	Magnesium silikat	Polyäthylen	1,5	1,1
Vergleich 1	Caloium- oarbonat	Polyäthylen	5,8	3,7
3	Calcium sulfit	Polystyrol	3.2	2,5
4	Silioium- dioxyd	Polystyrol	4,3	2,8
5	Calciumsulfit	Pappe

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Aus den Tabellenwerten ersieht man, dass die Reibungszugfestigkeitswerte bei den Klebstoffen mit den erfindungsgemässen Zusätzen Calciumsulfit, Magnesiumsilikat und Siliciumdioxyd sowohl bei Raumtemperatur als auch bei 4o°C merklich höher als bei dem mit Calciumcarbonat gefüllten Klebstoff lagen und grundsätzlich auch bei der höheren Temperatur noch sehr gut waren.

Vergleichsversuch 2

Be;L diesem Versuch wurde ein üblicher Klebstoff verwendet, der eine wärraeaushartende Substanz und ein Lösungsmittel enthielt.

Er war wie folgt zusammengesetzt:

Äthylen-Vinylacetatcopolymer

"Evaf lex ® I50", s. Beispiel 1 100 Oewichtsteile

raffiniertes Kolophonium 120 Gewichtsteile

chloriertes Paraffin 30 Gewichtsteile

wärmeaushärtendes Phenolharz 100 Gewichtsteile

Alterungsschutzmittel wie in Beispiel 1 20 Gewichtsteile

Toluol 650 Gewichtsteile

Dieser Klebstoff wurde auf ein Polyäthylenband aufgetragen und nach dem Verdunsten des Toluols durch Wärme und Druck zum Anhaften gebracht. Die Relbungszugfestigkeitswerte des Bandes bei 20° und 4o°C sind in nachstehender Tabelle angegeben.

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Tabelle V

Klebstoff ReibungsZugfestigkeit in kg/Zoll bei 20°C 40⁰C

Vergleiohsbeispiel 2 0,5 0,5

Der bekannte Klebstoff besitzt also schon bei Raumtemperatur sehr mangelhafte ReibungsZugfestigkeit.

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Claims

Lion Pat & Oil Go., Ltd.
Tokio, Japan

Patentansprüche

Heisschmelz-Klebstoff, dadurch gekennzeichnet, dass er aus 100 Gewichtsteilen einer hauptsächlich aus Äthylen-Vinylacetatcopolymer bestehenden thermoplastischen Substanz und 10 bis 200 Gewichtsteilen eines anorganischen Füllstoffs in Form von Calciumsulfit, Magnesiumsilikat oder Siliciumdioxyd besteht.
2. Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er 20 bis ^O Gewichtsbelle anorganischen Füllsboff enthälb,
j5. Klebstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichneb, dass er als anorganischen Füllstoff Calciumsulfit enthält,
4, Klebsboff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhälbnis von Äthylen zu Vinylacetat im Äbhylen-Vlnylacebabcopolymer zwischen 95ä5 und 5:95 Hegt,
5, Klebstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das OewLchbsverhälbnls von Äbhylen zu Vinylacebab im Ä'bhylen-Vinyiacetabcopolymer zwischen 90s 10 und 50J50 liegt.
6, Klebstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Substanz 20 bis 50 Gewichtsprozent Äbhylen-Vinylacebabcopolymer'enthält.

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7. Klebstoff nach Atir.pru-t G, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Ii ;bt;tanz 25 bis 45 Gewichtsprozent Äbhylen-VInylacebatoopoLy/tier enthält.
8. Klebstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er auch Flussigkeitsverbesserer und Klebrigkeitsverbesserer enthält.

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