DE2206916A1 - Selbstklebeband - Google Patents

Description

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14. Februar 1072 I/H

Dr. Ludwig Kamlander, Wien, Gumpendorferstr K/R 9-10

Selbstklebeband

Die Herstellung von Selbstklebebändern rit: Klebemassen aus Polymerisaten mit tiefer Glastemperatur, wie etwa aus Methacrylsäureestern oder Polyvinylazetaten oder aus Gemischen von Elastomeren mit klebrigmachenden Harzen, teilweise unter Zusatz von geeigneten Weichmachern und Stabilisatoren, ist bekannt und gehört zum Stand der Technik.

Durch entsprechende Auswahl der polymeren Substanz, deren Molgewicht und der Verteilung der Molgewichte, Kettenlänge oder Art und Gehalt an Weichmacher sowie durch entsprechende Auswahl der Art und Menge einer oder mehrerer Harzkomponenten ist es möglich, die Qualitätsparameter einer Klebemasse in weiten Grenzen zu beeinflussen.

Es besteht aber ein grundsätzlicher Zusammenhang der einzelnen Parameter untereinander. So leidet zum Beispiel bei einer Erhöhung der inneren Festigkeit der Klebstoffmasse deren Oberf lächenklebrxgkeit. Man i:>t daher gezwungen, Kompromisse zu schließen. In der Praxis wäre es aber erwünscht, diesen

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grundsätzlichen Zusammenhang zu umgehen, d.h. sowohl eine hohe innere Festigkeit und damit Beständigkeit gegen kalten Fluß als aucli eine hohe Oberflächenklebrigkeit zu erreichen

Es wurde nun gefunden, daß es sehr wohl möplich ist, dies in einem besseren Ausmaß als bisher· zu erreichen.

Dies wird dadurch erreicht, daß man die Klebstoffschicht nicht in einem Arbeitsgang aufbringt, sondern in mehreren Operationen und dabei über einer Klebemasse mit einer hohen inneren Festigkeit eine relativ dünne Deckschicht legt, die zwar eine geringere innere Festigkeit, aber dafür eine hohe Oberflächenklebrigkeit besitzt.

Die dünne, klebrige und vorwiegend adhäsive Deckschicht dringt besonders bei porösen Oberflächen, wie Papier oder Karton, in die Poren ein und bringt die darunter liegende Klebstoffscnicht mit hoher innerer Festigkeit in guten Kontakt mit dem Substrat.

Weil man die dünne Deckschicht ohne besondere Rücksicht auf innere Festigkeit entwickeln kann, ist es möglich, durch eine kleine Oberflächenspannung, durch eine polare Oberfläche und eine relativ niedere Viskosität eine deutlich erhöhte aggressive Oberflächenklebrigkeit zu erreichen.

Es existiert noch keine gefestigte Theorie der Selbstklebemassen, aber die Grundgleichung von Stefan ist gut brauchbar, nach der sich die Zeit bis zum Versagen einer Klebeverbindung mit Selbstklebemassen berechnen läßt. Gemäß dieser Gleichung ist die Zeit bis zum Versagen proportional der Viskosität und umgekehrt proportional dem Quadrat der Entfernung der zu verklebenden Fläche.

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Wenn man noch in Betracht zieht, daß eine kleine Oberflächenenergie der Deckschicht diese in Kontakt mit einer porösen Oberfläche bevorzugt eindringen läßt, sind alle wichtigen Parameter für den Aufbau der verbesserten Selbstkleberschichten erkannt.

Ein sehr einfach aufgebautes System besteht darin, den ersten Strich mit der Selbstklebermasse auf einer vorbereiteten Trägerfolie durch einen zweiton aus der gleichen Masse, die jedoch mit einem nicht nennenswert wandernden Polymerweichmacher klebriger gemacht wurde, zu decken.

Ls ist auch möglich, auf eine Klebstoffschicht auf der Basis eines Natur- oder Synthesekautschuks rr.it klebrigmachenden Harzen, Weichmachern und Stabilisatoren eine dünne Deckschicht einer Acrylat- oder Polyvinylazetatdispersion aufzubringen, und zwar immer mit der Absicht, eine Selbstklebeschicht aufzubauen, deren innere Festigkeit sowie Oberflächenklebrigkeit im Innern der Schicht verschieden von der der oberflächennahen Schicht ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man die an sich wohlbekannte Methode der Vernetzung von an sich zu weichen Selbstklebemassen an der Schichtoberfläche gezielt stark unterdrückt bzw. verhindert, indem man dort Agentien einwirken bzw. eindiffundieren läßt, die bevorzugt mit dem Vernetzungsmittel reagieren bzw. die Kettenreaktion abbrechen.

Es wurde weiterhin gefunden, daß es mit dieser Methode möglich ist, gezielt die Oberflächeneigenschaften nicht nur im Hinblick auf die Vernetzung und damit auf die innere Festigkeit zu modifizieren, sondern auch im Hinblick auf Klebkraft und Oberflächenspannung.

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Kautschukmischungen lassen sich, wie bekannt, mit Isocyanaten leicht vernetzen. Die Isocyanate reagieren aber bevorzugt mit Alkoholen, wobei die Reaktionsprodukte der längerkettigen Alkohole, wie 2-Äthyl-hexyl-alkohol, Stearylalkohol oder be stimmte Halbester von Dicarbonsäuren, als Weichmacher bzw. Klebkraftverminderer dienen.

Epoxyharze reagieren ebenfalls mit Selbstklebermassen auf der Basis 'von Kautschuk und Harzen sowie auf der Basis von Copolymeren von Acrylaten mit Acrylsäure, die noch freie Carboxylgruppen enthalten.

Auch hier ist es möglich, in den oberflächennahen Schichten die reaktionsfähigen Gruppen des Epoxyharzes bevorzugt mit monofunktionellen Verbindungen, wie Alkoholen, Aminen oder Thiolen, die in die oberflächennahen Schichten eindiffun dieren, zur Reaktion zu bringen und die Vernetzungsreaktion weitgehend zu unterbrechen.

Dabei ist es möglich, durch Variation der monofunktionellen Verbindungen, welche die Vernetzungsreaktion unterbrechen, die Oberflächeneigenschaften gezielt zu verändern.

Wie aus anderen Gebieten der Technik bekannt ist, lassen sich Diffusionsvorgänge relativ einfach steuern, in den obigen Beispielen durch die Temperatur und die Zeitführung während des Trockenvorganges und den Lösungsmittelgehalt der bereits etwas gelierten Selbstklebemasse.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1

Cine Selbstklebemasse bestehend aus

50 Gew.Teilen eines Styrol/Butadien-Copolymeren (Kariflex 1107) (SHELL)

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— 5 ~

30 Gew.Teilen Nilox U, (ein disproportioniertes Kolophoniumharz) 20 " " Picco XBR 57 (ein Kohlenwasserstoffharz) 2 " " eines Stabilisatorgemisches gegen Alterung, UV-Einwirkung sowie Schwermetallvergiftung ^lr " eines Lösungsbenzins, kp. 60-9O⁰C

ο
wird in einer Menge von 20g/m auf eine vorpräparierte PVC-Folie aufgestrichen und in einem Trockenschacht bis zu einem Restlösungsmittelgehalt von 15 Gew.% getrocknet. Anschließend wird auf diese Schicht.in einer Menge von etwa 2 g/m eine weitere Kleberschicht, bestehend aus obigem Gemisch, aber unter Zusatz von 7 Gew.% eines nichtwandernden Polymerweichmachers, wie zum Beispiel Nirez 1010, ein Polyterpenharz, aufgetragen, und das Band anschließend auf einen Restlösungsmittelgehalt von 0,9 Gew.% getrocknet. Die Meßwerte der Oberflächenklebrigkeit, gemessen nach der Methode der rollenden

Kugel, zeigen eine merkliche Verbesserung gegenüber den Werten des Klebebandes ohne dieser dünnen Deckschicht, während die Messyng der Scherfestigkeit auf Glasprobeplatten zeigt, daß diese nur unwesentlich abfällt, und zwar in Einklang mit dem erwähnten Gesetz von Stefan. ···

Beispiel 2

Eine Selbstklebemasse, bestehend aus einem Gemisch von

50 Gew.Teilen· eines Styrol/Butadien-Copolymeren

(Kariflex 1107) (SHELL) 20 Gew.Teilen Nilox U
30 " " Super Sta-Tac (Reichhold Chemicals), ein PoIy-

terpen-Kohlenwasserstoff-Copolymerharz 6 " " Butylstearat
2 " " eines Stabilisatorgemisches gegen Alterung,

UV-Einwirkung und Schwermetallvergiftung 400 " " eines Lösungsbenzins, Kp. 60-90°C

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wird mit 2 Gew.Teilen eines Toluoldiisocyanats (Suprasec 2000) (ICI) vermischt und in einer Menge entsprechend 25g/m , auf Feststoff bezogen, auf eine vorpräparierte Cellophanfolie aufgetragen. Nach der Trocknung auf einen Restlösungsmittelgehalt von 7 Gew.% wird auf die Schicht eine weitere, bestehend aus obigem Kleber, aber ohne Zusatz des Toluoldiisocyanats, in einer Menge entsprechend 1,5 g/m , auf Feststoff bezogen, aufgebracht. Nach dem völligen Trocknen und einer Zwischenlagerung von 24 Stunden, um die Vernetzungsreaktion .abklingen zu lassen, wird das band untersucht. Es zeigen sich merklich günstigere Eigenschaften im Verhältnis der Oberflächenklebrigkeit zur Scherfestigkeit.

Beispiel 3

Eine Selbstklebemasse nach Beispiel 2 mit dem Zusatz des vernetzenden Toluoldiisocyanates wird auf eine vorpräparierte Folie in einer Menge entsprechend 20g/m Feststoff aufgetragen und auf einen Res-tlösungsmittelgehalt von 2 Gew.% getrocknet. Anschließend wird auf die Schicht eine Lösung von

1 Gew.Teil«»» 2-Äthylhexylalkohol in 5 Gew.Teilen MEK (Methyläthylketon)

2
in einer Menge von 2 g/m dieses Gemisches aufgebracht und anschließend das Verdünnungsmittel MLK abgetrocknet. Das aus der Maschine kommende Band wird aufgerollt und ni|ch 24 Stunden durchgemessen. Die Meßwerte zeigen, daß der in die oberflächennahen Schichten eindiffundierte Alkohol die Vernetzung der Selbstklebemasse durch das Toluoldiisocyanat beeinträchtigt hat. ^:

Beispiel 4.

Eine Selbstklebemasse nach Beispiel 2 mit dem Zusatz des Toluoldiisocyanats wird in einer Menge von 20g/m aufgetragen und, wie in Beispiel 3 angegeben, getrocknet. An-

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schließend bringt man das in Beispiel 3 erwähnte Gemisch

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von 2-Äthylhexylalkohol in MEK in einer Menge von 2g/m auf die Rückseite der beleimten Folie auf, trocknet das Lösungsmittel in einem Warmluftschdcht ab und rollt sofort zu Großrollen ein. Nach einer Ablagerung von 24 Stunden wird die Folie untersucht und es zeigt sich, daß der Abrollwiderstand und die Oberflächenklebrigkeit im Verhältnis zur Scherfestigkeit deutlich günstigere Werte haben als bei einem Band, dessen oberflächennahe Schicht nicht durch die Einwirkung des Alkohols verändert wurde.

Beispiel 5

Eine Selbstklebemasse nach Beispiel 2 ohne den Zusatz von Toluoldiisocyanat, aber unter Zusatz von U Gew..Teilen Epikote 171 (ein Epoxyharz der Fa. GHIJLL) sowie 1,6 Gew.Teilen Laromin C (ein Aminhärter, BASF Ludwigshafen) wird auf eine vorpräparierte Folie in einer Menge entsprechend 20g/m Fest stoff aufgebracht und getrocknet. Dann bringt man eine Deck schicht nach Beispiel 2 ohne vernetzende Zusätze in einer

2
Menge entsprechend 1,5 g/m , auf Feststoff bezogen, auf und trocknet voll durch. Nach 24 Stunden wird das Band unter sucht und es zeigt sich, daß das Verhältnis von Abrollkraft und Oberflächenklebrigkeit zur Scherfestigkeit deutlich günstigere Werte aufweist als bei einem Band, dessen Mittelschicht nicht vernetzt wurde.

Beispiel 6.

Eine Selbstklebemasse nach Beispiel 2 ohne Zusatz von Toluoldiisocyankt wird mit U Gew.Teilen Epikote 171 sowie 1,6 Gew.Teilen Laromin C homogen vermischt und auf eine vor- präparierte PVC-Folie in einer Menge entsprechend 18 g/m

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aufgestrichen. Nach dem Trocknen in einem Warmluftschacht wird die Oberfläche mit einem Gemisch von 2-Äthylhexylalkohol und MEK wie in Beispiel 3 beschrieben bestrichen und das Band getrocknet und aufgerollt. Nach 24 Stunden zeigt die Untersuchung, daß das Verhältnis der Scherfestigkeit zur Oberflächenklebrigkeit und Klebkraft deutlich günstigere Werte aufweist als dies dann der Fall ist, wenn die Klebermasse voll und homogen vernetzt ist.

Beispiel 7

Auf eine vorpräparierte PVC Folie trägt man 1,2 g eines Polyisocyanates' "Desmodur SI" (80% in Xylol) (Farbenfabriken BAYER) auf und sofort, naß in naß, eine Selbstklebemasse nach Beispiel 2 (ohne Zusatz eines Vernetzungsmittels). Nach der Trocknung in einem Warmluftschacht werden die Rollen 24 h gelagert und anschließend untersucht. Es zeigt sich, daß das Verhältnis der Scherfestigkeit zur Oberflächenklebrigkeit merklich besser ist als bei einem Klebeband ohne Zwischenstrich mit dem Vernetzungsmittel.

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Claims (6)

P at e nt an s ρ rü ehe

1. Selbstklebeband mit mehreren übereinander auf einer Trägerbahn angeordneten Klebstoffschichten, dadurch gekennzeichnet, daß über einer elastischen Kleberschicht geringer Adhäsion, jedoch hoher Kohäsion, eine weitere Schicht geringer Kohäsion, jedoch hoher Adhäsion aufgebracht 1st.

2. Selbstklebeband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der vorwiegend kohäsiven Schicht mindestens 70% der gesamten Klebstoffschicht und die Dicke der vorwiegend «ufiäsiven Schicht maximal 30%, jedoch mindestens lyU.ro beträgt.

3. Verfahren zur Herstellung eines Klebebandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied im Kohäsions- bzw. Adhäsionsverhalten der einzelnen Klebstoffschichten durch örtlich begrenztes Mischen bzw. durch Diffusionsvorgänge gesteuert wird.

«♦. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsmasse vernetzbare Polymere enthält, und die Schicht, die darüber aufgetragen wird, die Vernetzung hemmende Stoffe enthält, wobei die Menge der die Vernetzung hemmenden Stoffe die Dicke der vorwiegend adhäsiven Schicht bestimmt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur gesteuerten Vernetzung das System Polyisocyanate/monofunktioneHe Verbindungen, die OH-, NHj- oder SH-Gruppen aufweisen, wie zum Beispiel primäre Alkohole, primäre Amine oder Halbester von Dicarbonsäuren» verwendet wird.

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6. Verfahren nach einem eier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur gesteuerten Vernetzung das Systesi Epoxyharze/monofunktionelle Verbindungen, die primJre |H-, NHj- oder SH-Gruppen enthalten, verwendet wird.

?. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur gesteuerten Vernetzung ein Genisch aus Polyisocyanaten mit Epoxyharzen und monofunktionellen Verbindungen mit primären OH-, NFL- bzw. SH-Gruppen verwendet wird.

I. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel in einer Vorprlparation des Trägerbandes enthalten is.t und von unten her in die Kleberschicht eindiffundiert wird bzw. sich örtlich begrenzt durch Konvektion teilweise mischt»

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