DE2548182A1

DE2548182A1 - Schmelzhaftkleber und dessen verwendung

Info

Publication number: DE2548182A1
Application number: DE19752548182
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl Ing Vitek
Original assignee: Kores Holding Zug AG
Current assignee: Kores Holding Zug AG
Priority date: 1975-10-14
Filing date: 1975-10-28
Publication date: 1977-04-28

Description

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Anmelderin: KORES HOLDING ZUG AG Baarerstrasse 57 CH-63OO Zug / Schweiz

SCHMELZHAFTKLEBER UND DESSEN VERWENDUNG

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schmelzhaftkleber auf Basis von Butadien-Styrol-Mischpolymerisaten oder Isopren-Styrol-Mischpolymerisaten und dessen Verwendung für Selbstklebebänder, vorzugsweise iür Verpackungsbänder.

Druckempfindliche Klebstoffe wurden früher stets aus einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel oder einer Dispersion verarbeitet. Dazu wurde die Klebekomponente gelöst oder dispergiert und auf einen geeigneten Träger aufgebracht.

In letzter Zeit zeigt sich in der Industrie ein Trend, in möglichst weitem Umfang auf Lösungsmittel zu verzichten. Die Hantierung mit Lösungsmitteln bringt eine Reihe von Nachteilen, insbesondere sind es die gesundheitlichen Schäden, die bei der Verarbeitung auftrete. Auch aus Gründen der Umweltshygiene wird Wert gelegt, den Verbrauch an organischen Lösungsmitteln so weit wie möglich einzuschränken. Die meisten organischen Lösungsmittel sind feuergefährlich, was die Hantierung aus Sicherheitsgründen aufwendig macht. Da das Trägermaterial oft auf Kunststoffbasis hergestellt ist, tritt durch die elektrostatische Aufladung Funkengefahr auf, so daß sich cSe organischen Lösungsmittel selbst entzünden können.

Man ist daher in der Klebstofftechnik dazu übergegangen, Klebstoffe zu entwickeln, die sogenannten Schmelzhaftk3ä>er, bei deren Verarbeitung auf das Lösungsmittel verzichtet werden kann. Sie werden aus der Schmelze auf die zu verklebenden Stellen bzw. den Träger aufgebracht.

Ein weiterer Nachteil der lösungsmittelhaltigen Klebstoffe beim Auftragen auf den Träger wird darin gesehen, daß der Produktionsgeschwindigkeit Grenzen gesetzt sind«,

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Schmelzhaftkleber bestehen zumeist aus einem Polymer mit geeigneten Streckölen, das bei Temperaturen oberhalb des Schmelzbereiches mastiziert wird und anschließend auf einen geeigneten Träger bzw. die zu verklebenden Stellen aufgebracht wird. Dabei zeigen sich eine Reihe von Problemen, die je nach Verwendungszweck in Kauf genommen werden müssen bzw. zum Teil auch gelöst worden sind. Es treten Schwierigkeiten auf, die darin gelegen sind, daß die Handhabung der Polymere bei Temperaturen im Schmelzbereich wesentlich kritischer ist als bei niederen Temperaturen, bei denen man arbeitet, wenn die Haftkleber in Lösung oder als Dispersion verarbeitet werden. Das größte Problem ist die geringe Oxydations- und Temperaturbeständigkeit der Klebstoff mischungen, die bei den relativ hohen Temperaturen, bei denen die Schmelzhaftkleber verarbeitet werden, zum Tragen kommen_o Insbesondere der Mastiziervorgang und das Auftragen selbst erfordert Temperaturen, die über 100° C liegen.

Zum Auftragen der Schmelzhaftkleber müssen geeignete Auftragsaggregate entwickelt werden, trotzdem darf die Schmelzviskosität der Schmelzhaftkleber nicht zu hoch sein, da sich ansonsten die auftretenden Schwierigkeiten nicht meistern lassen.

Man hat in der Folge versucht, die Schmelzviskosität auf Werte herabzusetzen, die zwar das Auftragen erleichtern, zu welchem Zweck man meist den Polymerisationsgrad niedrig wählte und einen höheren Anteil an Weichmachern zusetzte. Dadurch ergab sich eine bis jetzt noch nicht gelöste Schwierigkeit, daß nämlich die Dauerstandsfestigkeit der Schmelzhaftkleber so weit herabgesetzt wird, daß sie überall dort keinen Einsatz finden konnten, wo sie stärkeren Beanspruchungen standhalten müssen.

Demgemäß konnten bisher Schmelzhaftkleber nur dort Verwendung finden, wo sie zum Verkleben von Gegenständen, die keiner Dauerbeanspruchung standzuhalten haben, vorgesehen sind_o

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Man hat versucht, die Polymerkomponenten so aufeinander abzustimmen, daß man die Festigkeitswerte verbessern konnte, jedoch wurden zufriedenstellende Ergebnisse bisher nicht erzielt. Die Anwendungsbereiche für Schmelzhaftkleber blieben begrenzt, und nach wie vor sind sie dort nicht zufriedenstellend, wo hohe Dauerbeanspruchbarkeit gefordert wird.

Man hat versucht, Schmelzhaftkleber auf Basis von Blockmischpolymerisaten von Styrol und Butadien oder von Styrol und Isopren mit Zusätzen von modifiziertem oder unmodifiziertem Kolophonium oder Kolophoniumestern, Cumaron-Inden-Harzen, Polyterpen-Harzen, aliphatischen Dien-Olefinkohlenwasserstoffharzen, Polystyrolharzen, Mischpolymerisaten von Äthylen und Vinylazetat oder Propylen herzustellen.

Nach anderen Vorschlägen bestanden die Schmelzhaftkleber aus Mischpolymerisaten von Vinylestern mit Zusätzen von Wachsen.

Bei den oben angeführten Schmelzhaftklebern konnte jedoch das Problem, daß die Dauerstandsfestigkeit zu gering ist, nicht gelöst werden.

Die schlechten Kohäsionswerte der Schmelzhaftkleber verursachen Dauerstandsfestigkeiten bei einer Belastung von 1,5 kg bei 25 C und einer Bandbreite von 1 cm von nur wenigen Minuten.

Schmelzhaftkleber auf Basis von Äthylen-Vinylazetat-Mischpolymerisaten und chlorierten Kohlenwasserstoffen, wie sie im Stand der Technik ebenfalls vorgeschlagen wurden, lassen sich überhaupt nur sehr begrenzt anwenden. Bei diesen Schmelzhaftklebern ist die Dauerstandsfestigkeit so gering, daß ihr Einsatz auf das Verlegen von Teppichen, um die Unterseite rutschfest zu machen, beschränkt ist.

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Auch bei Versuchen mit Schmelzhaftklebern auf Kautschukbasis ist man gescheitert.

Bisher war es nicht möglich, das Einsatzgebiet von Schmelzhaftklebern auch auf Gebiete auszudehnen, wo Dauerbelastungen auftreten, insbesondere in der Verpackungsindustrie.

Gemäß der vorliegenden Erfindung konnte durch eine gezielte Auswahl der Komponenten und der Abstimmung des Molekulargewichtes auf die Komponenten das Problem der Dauerstandsfestigkeit gelöst werden. Man erzielte Werte, die weit unter den oben angeführten, bisher erzielten liegen. Erfindungsgemäß erhielt man überraschend gute Festigkeitswerte, so daß sich insbesondere die erfindungsgemäßen Schmelzhaftkleber für Verpackungsbänder eignen, deren Haftvermögen weit über den bisher erzielten Werten liegt.

Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Butadien- bzw. Isoprenstyrolmischpolymerisat einen Styrolanteil von 25-50 Gew.%, vorzugsweise 30-40 Gew.% und ein Molekulargewicht von 50.000-600.000 aufweist.

Den erfindungsgemäßen Schmelzhaftklebern können auch weitere Komponenten zugesetzt sein wie modifiziertes oder unmodifiziertes Kolophonium, Cumaron-Inden-Harze, Polyterpenharze, aliphatische Dien-Olefinkohlenwasserstoffharze oder Polyterpenharze.

Insbesondere eignen sich Kolophoniumglycerinester, Kolophonium-Pentaerythritester oder methylierte oder hydrierte Kolophoniumester, weiters Kolophoniumpolyäthylen-Glykolester und Kolophoniumäthylen-Glykolester. Als Polyterpenharze verwendet man festes oder flüssiges Poly-(alpha)-Pinen und Poly-(beta)-Pinen mit Molekulargewichten von 100 bis etwa 1.300. Die Dien-Olefin-

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kohlenwasserstoffe besitzen ein Molekulargewicht von 700-1500.

Weiters können den erfindungsgemäßen Schmelzhaftklebern übliche Alterungschutzmittel, Oxydations-, Hitze-, Licht-, Ermüdungsschutzmittel zugesetzt werden, als die man Diamine, Chinoline, Naphthylamine, Phenole, Benzopyranderivate, Kresole, Imidazole, Diimide und dergleichen verwendet. Falls nötig enthalten die erfindungsgemäßen Schmelzhaftkleber auch Weichmacher auf Basis von Stearaten, Phthalaten, naphthenisehen und aromatischen ölen. Auch die Zugabe von Füllstoffen, Pigmenten, Cellulosefasern wird je nach Bedarf empfehlenswert sein.

Erfindungsgemäß kann das Butadien- bzw. Isopren-Styrolmischpolymerisat sowohl als Copolymerisat als auch als Blockpolymerisat vorliegen.

Blockpolymerisate weisen eine sphärische Vernetzung auf, was zusätzlich eine Verbesserung der Dauerstandsfestigkeit des erfindungsgemäßen Schmelzhaftklebers ergibt. Der Blockanteil an Styrol soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung 25-50 Gew.%, vorzugsweise 30-40 Gew.%, bezogen auf das Blockpolymerisat, betragen.

Die erfindungsgemäßen Schmelzhaftkleber lassen sich zum Verkleben praktisch sämtlicher Gegenstände verwenden, die mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.

Überraschend hat sich jedoch ergeben, daß durch die vorliegende Erfindung das Problem bei Klebebändern, insbesondere bei Verpackungsbändern gelöst werden konnte, die man nach dem Stand der Technik noch nicht auf Basis von Schmelzklebern herstellen konnte.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, daß beide Kriterien erfüllt sind, sowohl der Styrolanteil in Butadien- bzw. Isopren-Styrolmischpolymerisat als auch das Molekulargewicht.

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Das thermoplastische Eigenschaften aufweisende Styrol zeigt ein sogenanntes plastomeres Verhalten, wodurch es Polymeren wie Isopren und Butadien Klebrigkeitseigenschaften verleiht, die sich die vorliegende Erfindung durch Abstimmung des Styrolgehaltes zu Nutze macht.

Wichtig ist erfindungsgemäß auch das Molekulargewicht, da bei zu niedrigem Molekulargewicht ein rapides Absinken der Dauerstandsfestigkeit beobachtet wird. Zeigt das Molekulargewicht zu hohe Werte, so ist die Klebrigkeit zu stark herabgesetzt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es dem Fachmann anheimgestellt sein, je nach Verarbeitungsbedingungen innerhalb der Grenzen der beanspruchten Werte zu wählen.

Verwendet man Butadien- bzw. Isoprenstyrolmischpolymerisate mit hohem Styrolgehalt, so sollen die Polymere ein niedrigeres Molekulargewicht aufweisen.

Ist der Styrolanteil im Mischpolymerisat hingegen relativ niedrig, so kann man Mischpolymerisate mit höherem Molekulargewicht verwenden.

Jedenfalls wird innerhalb der erfindungsgemäßen Werte ein Optimum an Festigkeitseigenschaften erzielt.

In der nachstehenden Tabelle sind Vergleichswerte der Dauerstandsfestigkeit bekannter und erfindungsgemäßer Schmelzhaftkleber angeführt.

Die Messung der Dauerstandsfestigkeit erfolgt auf die Weise, daß man auf ein Metallplättchen ein mit Klebstoff beschichtetes Klebeband aufklebt. Die Bedeckungsfläche beträgt in der Länge 2,5 cm, in der Breite 1 cm. Das Halterungsplättchen ist 2 Grad nach hinten

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geneigt. Das freihängende Klebeband wird mit einem Gewicht von 1,5 kp belastet. Die Dauerstandsfestigkeit wird in Minuten gemessen, die das Klebeband zum Ablösen von dem Metallplättchen benötigt.

Klebstoff Dauerstandsfestigkeit

in Minuten

Styrol-Butadien-Mischpolymerisat, Styrolgehalt 20 Gew.%, Molekulargewicht 30.000 0,6

Mischpolymerisat von Vinylestern

mit Wachszusätzen 0,4

Mischpolymerisat von Äthylen und Vinylazetat und chlorierte Kohlenwasserstoffe 0,2

Kautschuk 0,5

Styrol-Butadien-Mischpolymerisat, Styrolgehalt 30 Gew.Teile, Butadiengehalt 70 Gew.Teile, Molekulargewicht = 3 x 10⁵

Styrol-Isopren-Mischpolymerisat, Styrolgehalt 35 Gew.Teile, Isoprengehalt 65 Gew.Teile, Molekulargewicht = 1,5 x 10

Styrol-Butadien-Mischpolymerisat, Styrolgehalt 40 Gew.Teile, Butadiengehalt 60 Gew.Teile, Molekulargewicht = 110.000

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Klebstoff Dauerstandsfestigkeit

in Minuten

Styrol-Butadien-Mischpolymerisat,
Styrolgehalt, 30 Gew.Teile, Butadiengehalt 70 Gew.Teile, Molekulargewicht = 140.000 11

Aus der Tabelle ersieht man, daß durch die vorliegende Erfindung die Dauerstandsfestigkeit um nahezu eine 10er Potenz verbessert werden konnte₀

Die vorliegende Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1:

In einem Kneter wurde bei einer Temperatur von 108° C ein Butadien-Styrolmischpolymerisat homogenisiert, das folgende Eigenschaften aufwies:

Der Styrolanteil betrug 70 Gew.Teile, der Butadienanteil betrug 70 Gew.Teile, im Mischpolymerisat waren 5 Gew.Teile Cumaron-Inden-Harz, 10 Gew.Teile Strecköl und 0,5 Gew.Teile Antioxydationsmittel (blockiertes Phenol) zugesetzt. Der Blockanteil des Styrols betrug 30 Gew.%, bezogen auf das Mischpolymerisat. Das Mischpolymerisat wies eine Lösungsviskosität von 1,50 c.st. auf. Das M<
0,54.

5
Das Molekulargewicht betrug 3 x 10 , das spezifische Gewicht

Die homogene Mischung wurde mittels eines Düsenaggregates auf eine Trägerfolie aus Cellophan in einer Schichtstärke von 20 g pro cm2 aufgebracht.

Die Zugfestigkeit betrug 7,5 kp pro cm2, ..10

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Alterungstests ergaben, daß so hergestellte Klebebänder eine ausgeaächnete Oxydations- und UV-Beständigkeit besaßen. Die Abzugsfestigkeit betrug 2,1 kg pro 25 mm.

Beispiel 2i

In einem Kneter wurde bei einer Temperatur von 120° ein Butadien Styrolmischpolymerisat homogenisiert, das folgende Eigenschaften aufwies:

Der Styrolanteil betrug 40 Gew.Teile. Der Butadienanteil betrug 60 Gew.Teile* Der Blockanteil lag bei 40 Gew.%, bezogen auf das Mischpolymerisat. Das Mischpolymerisat wies eine Lösungsviskosität von 0,95 c.st. auf. Das Molekulargewicht betrug 110.000, das spezifische Gewicht 0,95. Dem Blockpolymerisat war Polyterpenharz in einer Menge von 8 Gew.Teilen, Strecköl in einer Menge von.12 Gew.Teilen und ein Alterungschutzmittel (Naphthylamin) in einer Menge von 0,3 Gew.Teilen zugesetzt.

Die homogene Mischung wurde auf eine Trägerfolie aus Polyvinylchlorid in einer Schichtstärke von 20 g pro cm2 aufgebracht.

Die Klebebänder zeigten eine Zugfestigkeit von 8,5 kp pro cm2. Die Abzugsfestigkeit betrug 1,6 kg pro 25 mm.

Beispiel 3:

In einem Kneter wurde bei einer Temperatur von 120 C ein Butadien-Styrolmischpolymerisat mit folgenden Eigenschaften homogenisiert:

Der Styrolgehalt betrug 30 Gew.Teile, das Butadiengehalt 70 Gew. Teile. Der Blockanteil lag bei 30 Gew.96, bezogen auf das Mischpolymerisat. Das Polymerisat wies eine Lösungsviskosität von

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0,90 c.st. auf. Das Molekulargewicht betrug 140.000, das spezifische Gewicht 0,94.

Dem Mischpolymerisat waren folgende Komponenten, angegeben in Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.Teile Mischpolymerisat, zugesetzt;

Kolophoniumglycerinester .... 9 Gew.Teile, StreckÖl .... 18,9 Gew.T. Weichmacher .... 5,4 Gew.Teile.

Die homogene Mischung wurde auf einen Träger aus Papier aufgebracht. Das Mischpolymerisat zeigte eine Zugfestigkeit von 3 kp pro cm2. Die Abzugsfestigkeit der so hergestellten Klebebänder betrug 3,0 kg pro 25 mm.

Beispiel 4:

In einem Kneter wurde bei 100 C ein Butadien-Styrolblockpolymerisat mit folgenden Eigenschaften homogenisiert:

Der Styrolanteil betrug 40 Gew.%, der Butadienanteil 60 Gew.?6, der Blockanteil an Styrol 40 Gew.%. Das Mischpolymerisat zeigte eine Viskosität von 0,75 c.st. Das Molekulargewicht betrug 110.000, das spezifische Gewicht 0,93.

Dem Mischpolymerisat waren folgende Komponenten beigesetzt, die Angaben beziehen sich auf 100 Gew.Teile Mischpolymerisat:

Alterungsschutzmittel (Diamine) .... 0,5 Gew.Teile, Kolophoniumglycerinester ..o. 12 Gew.Teile, Strecköl .... 10 Gew.Teile.

Die homogene Mischung wurde auf eine Trägerfolie aus Cellophan in einer Schichtstärke von 20 g pro cm2 aufgebracht. Die so hergestellten Klebebänder zeigten eine Abzugsfestigkeit von 1,9 kg pro 25 mm. Die Zugfestigkeit wies einen Wert von 7»5 kp pro cm2 auf.

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Claims

9 R L R 1 R PATENTANSPRÜCHE ^34ÖI°4

1. Schmelzhaftkleber auf Basis von Butadien-Styrolmischpolymerisaten oder Isopren-Styrolmischpolymerisaten, dadurch gekennzeichnet, daß das Butadien- bzw. Isopren-Styrolmischpolymerisat einen Styrolanteil von 25-50 Gew.%, vorzugsweise 30-40 Gevr,% und ein Molekulargewicht von 50.000 bis 600.000 aufweist.

2. Schmelzhaftkleber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Butadien- bzw. Isopren-Styrolmischpolymerisat als Blockmischpolymerisat vorliegt.

3. Schmelzhaftkleber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockanteil an Polystyrol 25-50 Gew.%, vorzugsweise 30-40 Gew.% beträgt.

4. Schmelzhaftkleber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich modifiziertes oder unmodifiziertes Kolophonium, Cumaron-Inden-Harze, Polyterpenharze, aliphatische Dien-OleSLnkohlenwasserstoffharze enthält.

5. Schmelzhaftkleber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich Alterungsschutzmittel, Weichmacher und Füllstoffe enthält.

6. Schmelzhaftkleber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Blockmischpolymerisat aus 60 Gew.% Butadien und/oder Isopren und 40 Gevio% Styrol besteht und ein Molekulargewicht von 110.000 aufweist.

7. Verwendung von Schmelzhaftklebern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6 für Selbstklebebänder, vorzugsweise für Verpackungsbänder.

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