DE2142770C3 - Als wässrige Lösung oder Dispersion auftragbare Selbstklebemasse - Google Patents

Description

Die gebräuchlichen, üblicherweise verwendeten Selbstklebemassen auf Basis von Kautschuk/Harz, Homo- oder Copolymerisaten von Acrylsäureestern oder von Polyvinyläthergemischen, die meistens in Form ihrer Lösungen in organischen Lösungsmitteln auf die Unterlagen aufgebracht werden, haben als Klebebänder, Klebestreifen oder Klebetiketten eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten gefunden. Sie sind jedoch wegen ihres hydrophoben Charakters und ihrer Wasserunlöslichkeit für bestimmte Anwendungszwecke nicht geeignet. So vermögen sie auf feuchten Oberflächen nicht zu halten und sind zum Verbinden einer Rolle, einer Papierbahn oder dgl. mit dem Anfang der darauffolgenden Rolle zur Erzielung einer endlosen Bahn nicht brauchbar, weil der wasserunlösliche Klebstoff nach Beendigung des Streich- oder Druckvorgangs oder bei der Papierherstellung nicht mit Wasser entfernt werden kann, sondern die Verklebungsstellen herausgeschnitten werden müssen, um unschöne Verdickungen zu vermeiden.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten beim Endlosmachen von Papierbahnen oder dgl. sowie zur Ermöglichung des Haftens an feuchten Oberflächen wurden spezielle wasserlösliche Selbstklebemassen entwickelt. So wurden für den vorstehenden Zweck bereits wasserlösliche Selbstklebemassen vorgeschlagen, die beispielsweise aus einem Gemisch von Polyvinylalkohol und Polyäthylenimin mit oder ohne Zusatz einer Säure, aus einem Gemisch aus Polyacrylsäure mit einem wasserlöslichen Weichmacher, wie Polyäthylenglykol oder Polypropylenglykol, oder aus einer Mischung aus einem Halbester eines Vinylmethyläther-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisats mit Polyvinylmethyläther bestehen.

Obgleich aiese bekannten wasserlöslichen Selbstklebemassen hinsichtlich ihrer Verwendung zum Endlosmachen von Papierbahnen und beim Kleben auf feuchten Oberflächen gegenüber den lösungsmittellöslichen, wasserunlöslichen Selbstklebema.ssen eine bedeutende Verbesserung darstellen, weisen sie jedoch in mancher Hinsicht Mängel auf, die ihre Einsatzmöglichkeiten einschränken und begrenzen. Anwendungstechnische Untersuchungen haben ergeben, daß entweder ihre Anfaßklebrigkeit zu gering oder ihre Kohäsion nicht ausreichend ist. Letzteres bedingt, daß die Klebemasse insbesondere bei höheren Temperaturen keine gute, für die Verwendung zum Endlosmachen von Papierbahnen ausreichende Scherfestigkeit besitzt. Andere bekannte wasserlösliche Selbstklebemassen neigen zur Nachvernetzung unter Verlust der Klebrigkeit und Haftfähigkeit oder zu Verfärbungen oder sind nach Alterung nicht mehr in ausreichendem Maße wasserlöslich.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine wasserlösliche bzw. mit Wasser redispergierbare Selbstklebemasse zu schaffen, die die aufgeführten Nachteile der bekannten wasserlöslichen Selbstklebemassen nicht aufweist und die neben einer guten Wasserlöslichkeit gleichzeitig eine gute Anfaßklebrigkeit und eine ausgezeichnete Scherfestigkeit zeigt.

Es wurde gefunden, daß diese vorteilhafte Kombination von Eigenschaften dann erreicht wird und wasserlösliche bzw. mit Wasser redispergierbare Selbstklebemassen erhalten werden, die auf feuchten Oberflächen ausgezeichnet haften und sich hervorragend zum Endlosmachen von Papierbahnen und dg!, eignen, wenn eine Zusammensetzung gewählt wird, die aus einer Mischung von äthoxyliertem Polyvinylalkohol, Acrylsäureester-Copolymerisat und Polyvinylmethyläther besteht.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine als wäßrige Lösung oder Dispersion auftragbare Selbstklebemasse, bestehend aus einer Mischung von äthoxyliertem Polyvinylalkohol. Acrylsäureester-Copolymerisat und Polyvinylmethyläther.

Das Mengenverhältnis der die Mischung bildenden Komponenten ist dabei so zu wählen, daß nach dem Auftragen der Mischung in Form einer wäßrigen Lösung oder Dispersion auf eine Unterlage und anschließendem Trocknen eine homogene Selbstklebeschicht mit guten Adhäsions- und Kohäsionseigenschaften gebildet wird.

Vorzugsweise soll die Mischung, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Feststoffgehalt der Mischung (Summe der Feststoffmengen der Komponenten), 30 bis 60 Gewichtsteile äthoxylierten Polyvinylalkohol, 20 bis 40 Gewichtsteile Acrylsäureester-Copolymerisat und 20 bis 40 Gewichtsteile Polyvinylmethyläther enthalten.

In der erfindungsgemäßen Klebstoffmischung dient der äthoxylierte Polyvinylalkohol als Gerüstsubstanz und Dispergiermittel und verleiht der Klebemasse außerdem eine gute Scherfestigkeit zwischen 20 und 100° C, das Acrylsäureester-Copolymerisat, das gewöhnlich in Form einer etwa 50%igen wäßrigen Dispersion eingesetzt wird, dient als Klebrigmacher und der Polyvinylmethyläther als Weich- und Klebrigmacher. Außerdem fungiert das Äthoxylierungsprodukt zusätzlich als Emulgator für die bereits als selche eine Selbstklebemasse ergebende Dispersion des Acrylsäureester-Copolymerisats, die hierdurch bedingt beim Auflösen der Klebemasse in Wasser leicht redispergiert wird.

Als äthoxylierter Polyvinylalkohol wird vorzugsweise ein Produkt mit einem Molgewicht von etwa 15 000 bis 180 000 verwendet, das durch Umsetzung von Polyvinylalkohol (Molgewicht: 10 000 bis 90 000) mit Äthylenoxid im Molverhältnis 1 :1,1 in folgender Weise hergestellt werden kann:

Eine Mischung aus drei handelsüblichen Polyvinylalkohol-Typen mit einem Hydrolysierungsgrad von jeweils 97,5 bis 99,5 und unterschiedlichem Molekulargewicht (ca. 13 000, ca. 90 000 und ca. 45 000) sowie entsprechend unterschiedlicher Viskosität (3 cP, 48 cP

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und 13 cP), gemessen als 4%ige wäßrige Lösung bei 20⁰C, im Gewichtsverhältni!» 1:1:2 wird in Aceton dispergiert und in einem mit einem starken Rührwerk ausgerüsteten Druckautoklav bei 115 bis 125° C unter einem Druck von 25 atü mit Äthylenoxid im N' ' erhältnis von 1 :1,1 umgesetzt Deir Druck im Au! ,av wird durch kontinuierliche Zugabe des Äthylenoxids mittels einer Dosierpumpe, wobei das Reaktionsgemisch beständig kräftig gerührt wird, geregelt. Die Reaktion ist etwa 1 Stunde nach der letzten Äthylenoxidzugabe beendet und ist an einem starken Druckabfall im Reaktionskessel (Autoklav) von 25 auf etwa 3 atü zu erkennen. Das Reaktionsprodukt stellt eine sehr kohäsive, in Aceton unlösliche Masse dar, die nach Entfernung des Acetons in Wasser gelöst wird. OH-Zahl: 700 bis 750 mg KOH pro 1 g des erhaltenen Äthoxylierungsproduktes, Shore-Härte des Produktes: 40 Shore (A).

Anstelle des beschriebenen Produktes können als äthoxylierter Polyvinylalkohol auch andere Äthoxylierungsprodukte des Polyvinylalkohol verwendet werden, die unter Verwendung anderer Polyvinylalkoholtypen unter andersartigen, von dem beschriebenen Verfahren abweichenden Reaktionsbedingungen hergestellt wurden.

Als Acrylsäureester-Copolymerisat sind solche Acrylsäureester-Copolymerisate geeignet, die bereits als solche — in Form einer wäßrigen Dispersion auf eine Unterlage aufgetragen — Selbstklebeschichten mit guter Scherfestigkeit ergeben. Dies sind beispielsweise Copolymerisate aus 2-Äthy!bexylacrylat oder Butylacrylat mit relativ geringen Mengen Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylnitril, 2-Äthyl-hexyl-maleinat und/oder Diäthylmaleinat oder Copoiymerisate aus den genannten höheren Acrylsäureestern mit Vinylacetat. Bevorzugt verwendbar sind Copolymerisate aus hohen Anteilen 2-Ä>.hyl-hexyl-acrylat oder Butylacrylat mit s geringen Anteilen Acrylsäure, zweckmäßig eingesetzt in Form von etwa 50%igen wäßrigen Dispersionen. Bei den beschriebenen erfindungsgemäß verwendbaren Acrylsäureester-Copolymerisaten handelt es sich um bekannte, im Handel erhältliche Produkte, die zudem

ίο nach bekannten Polymerisationsverfahren leicht hergestellt werden können.

Als Polyvinylmethyläther sind für die erfindungsgemäße Klebstoffmischung wasserlösliche Typen von weichharzähnlicher Konsistenz geeignet, insbesondere solche mit einem K-Wert von etwa 40.

Zwecks Modifizierung der Eigenschaften der wasserlöslichen Selbstklebemasse gemäß der Erfindung bzw. um dieser für spezielle Verwendungsbereiche erwünschte besonders günstige Eigenschaften zu verleihen, können der Mischung aus äthoxyliertem Polyvinylalkohol, Acrylsäureester-Copolymerisat und Polyvinylmethyläther als weitere Gerüstsubstanz und Emulgator noch zusätzlich, bezogen auf 100 Gewichtsteile Feststoffgehalt der Mischung, 5 bis 10 Gewichtsteile Polyvinylpyrrolidon, insbesondere ein solches mit einem Molgewicht von ca. 700 000, zugesetzt werden. Außerdem können als weitere Zusatzstoffe Weichmacher in Mengen bis zu jeweils etwa 10 Gewichtsteilen, bezogen auf Feststoff, wie z. B. Polyäthylenglykol, Trimethylnonyläther von Polyäthylenglykol, Polyoxyäthylensorbitololeat, sowie weitere Substanzen mit ähnlichen Eigenschaften als zusätzliche Modifizierungsmittel der Klebstoffmischung zugefügt werden.

Beispiel 1
Gew.-Teile (fest)

Äthoxylierter Polyvinylalkohol

Molgewicht: 15 000-180 000)

Acrylsäureester-Copolymerisat
(Copolymcrisat aus Acrylsäurebutylester und Acrylsäure) (Viskosität der etwa 50%igen wäßrigen Dispersion bei 25° C: 1,1 Poise)

Polyvinylmethyläther Beispiel 2
Gew.-Teile (fest)

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Die angeführten Zusammensetzungen werden zweckmäßig in Form von wäßrigen Lösungen oder Dispersionen weiter verarbeitet. Zu ihrer Herstellung wird der in Wasser zu einer 20- bis 40%igen Lösung gelöste äthoxylierte Polyvinylalkohol zusammen mit dem wasserlöslichen Polyvinylmethyläther unter Rühren mit der etwa 50%igen wäßrigen Dispersion des Acrylsäureester-Copolymerisats vermischt. Das gegebenenfalls zusätzlich einzusetzende Polyvinylpyrrolidon wird vor Zugabe zu dem Gemisch in Wasser zu einer etwa 25%igen Lösung gelöst Die weiteren obengenannten Substanzen und Modifizierungsmittel können — falls sie verwendet werden sollen — ohne Schwierigkeiten in die Abmischung eingerührt werden,

Die so erhaltenen wäßrigen Lösungen bzw. Dispersionen können als solche, gegebenenfalls nach Zusatz einer kleinen Menge Methanol, Äthanol oder Isopropanol, zum Verkleben verwendet werden. Vorzugsweise werden sie jedoch zur Herstellung technischer Kiebebänder oder Etiketten mittels üblicher Auftragsvorrichtungen auf Papier, Gewebe, Vliesstoffe oder Folien aus Kunst- oder modifizierten Naturstoffen aufgetragen und getrocknet. Dabei werden wasserlösliche Selbstklebeschichten erhalten, die auf feuchten Oberflächen gut haften, unter unterschiedlichen Feuchtigkeitsbedingungen ihre guten Klebeigenschaften nicht verändern bzw. verlieren und die insbesondere ausgezeichnete Verklebungen mit hydrophilen Oberflächen, wie Papier, Gewebe, Glas, Holz und dergleichen, ergeben. Da in der Technik seit langem ein Bedarf nach einem beidseitig klebenden Vliespapier aus reinem Zellstoff zum Endlosmachen von Papie^rbahnen besteht, wobei eine scherfeste Selbstklebemasse erforderlich ist, die beim Aufarbeiten der Ansatzverklebungen in Wasser gelöst wird, damit der Papiermacher den Zellstoff klebstofffrei zurückgewinnen kann, ist die erfindungsgemäße wasserlösliche bzw. mit Wasser redispergierbare Selbstklebemasse für diesen speziellen Zweck besonders geeignet, da sie alle diese Anforderungen in hohem Maße erfüllt. Anstelle eines beidseitig klebenden Vliespapiers können

<>5 für den gleichen Zweck auch unier Verwendung der erfindungsgemäßen Selbstklebemasse hergestellte Klebestreifen verwendet werden, bei denen der Träger aus einem klebstoffabweisend gemachten Trennpapier

besteht, der ein leichtes Ablösen der Klebschicht vom Träger und Übertragen auf die zu verbindenden Papierbahnen zuläßt, oder bei denen der Träger aus einem selbst wasserlöslichen Material, wie ζ Β. Polyvinylalkohol, besteht.

Anwendungsbeispiele

1. Selbstklebeband zum Endlosmachen
von Papierbahnen

Eine beidseitig siiikonisierte Kraftpapierbahn wird mittels einer üblichen Auftragsvorrichtung einseitig mit der etwa 40%igen in Wasser gelösten Klebemasse-Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 in der Weise beschichtet, daß die Auftragsmenge nach dem Trocknen, das in einem Trockenkanal bei 50 bis 90⁰C erfolgt, 30 bis 40 g/m² beträgt. Nach dem Trocknen wird ein Vliespapier aus reinem Zellstoff (Stärke: 0,04 bis 0,06 mm) einlcaschiert. Anschließend wird die kiebstofffreie Sei'.e des Vliespapiers mit der oben beschriebenen wäßrigen Lösung der Klebemasse-Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 beschichtet (Auftragsmenge nach dem Trocknen: 40 bis 50 g/m²). Das erhaltene Schichtgebilde wird zu 20 m langen und 38 mm breiten Rollen konfektioniert.

2. Etiketten mit wasserlöslicher Selbstklebemasse

Auf einem ungestrichenen Etikettenpapier (75 g/m²) wird mittels bekannter Verfahren die etwa 40%ige in Wasser gelöste Klebemasse gemäß Beispiel 2 aufgetragen und im stufenweise beheizten Trockenkanal bei 60 bis 100°C getrocknet (Auftragsmenge nach erfolgtem Trocknen: etwa 27 g/m²). Am Ende des Trockenkanals wird die Klebschicht mit einem Blatt silikonisiertes Trennpapier eingedeckt. Das so erhaltene Etikettenvorma'.erial kann dann in üblicher Weise in der Stanzerei und Druckerei zu den fertigen Etiketten verarbeitet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Als wäßrige Lösung oder Dispersion auftragbare Selbstklebemasse, bestehend aus einer Mischung > von äthoxyliertem Polyvinylalkohol, Acrylsäureester-Copolymerisat und Polyvinylmelhyläther.

2. Selbstklebemasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Feststoffgehalt der Mischung κ> aus 30 bis 60 Gewichtsteilen äthoxyliertem Polyvinylalkohol, 20 bis 40 Gewichtsteilen Acrylsäureester-Copolymerisat und 20 bis 40 Gewichtsteilen Polyvinylmethyläther besteht.

3. Selbstklebemasse nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zusätzlich, bezogen auf 100 Gewichtsteile Feststoffgehalt der Mischung 5 bis 10 Gewichtsteile Polyvinylpyrrolidon enthält.