DE3036425A1 - Strahlungshaertbares druckempfindliches klebstoffgemisch und dessen verwendung - Google Patents
Strahlungshaertbares druckempfindliches klebstoffgemisch und dessen verwendungInfo
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Description
Γ - 5 - - 3036Α25π
Die Erfindung betrifft strahlungshärtbare Schichten, die
beim Aushärten eine druckempfindliche, selbstklebende Oberfläche ausbilden.
Druckempfindliche Klebstoffe(pressure sensitive adhesive ·
P.S.A.) aufweisende Beschichtungen oder Klebebänder aus
wäßrigen oder lösungsmittelhaltigen Systemen sind bekannt
und werden allgemein verwendet, übliche druckempfindliche,
selbstklebende Systeme werden aus kautschukartigen Polymerisaten (Elastomeren) und Klebrigmachern (harten Harzen) hergestellt,
die Füllstoffe, Weichmacher und andere, die Eigenschaften des Klebstoffs je nach Bedarf ändernde Stoffe entweder
in einem wäßrigen oder in einem lösungsmittelhaltigen Medium enthalten. Diese üblichen druckempfindlichen Klebstoffe
oder Selbstkleber weisen einen gesamten Feststoffgehalt von etwa 25 bis 55% in wäßrigen oder lösungsmittelhaltigen
Medien auf. Daraus ergibt sich ein großer Energiebedarf beim Aushärten und den damit verbundenen Problemen
der Lösungsmittelentfernung.
Die Erfindung betrifft insbesondere unter Energiezufuhr
aushärtbare, druckempfindliche Klebstoffe auf der Grundlage eines flüssigen, modifizierten Urethanoligomers und
eines nichtreaktiven, harzhaltigen Klebrigmachers. Bei in-situ-Aushärtung unt&er Einwirkung von Energie ,
wie UV-Strahlung oder eines Elektronenstrahls, wird ein Endprodukt (P.S.A.) hergestellt, das mit herkömmlichen
Klebstoffen auf Lösungsmittel- oder Wasserbasis vergleichbar ist und der vom "Pressure Sensitive Tape Council"
(Eat für druckempfindliche Klebebänder) festgelegten technischen
Begriffsbestimmung eines druckempfindlichen Klebstoffs entspricht. Der Begriff "druckempfindlicher Kleb-
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130016/0807
Γ -β- ■ 3036Α25"1
stoff" wird zur Kennzeichnung einer bestimmten Sorte von
Klebebändern und Klebstoffen verwendet, die in trockenem, (lösungsmittelfreiern) Zustand bei Zimmertemperatur permanent klebaktiv sind und auf einer Vielzahl verschieden-
artiger Oberflächen durch bloßen Kontakt mit Finger- oder Handdruck haften. Es ist keine Aktivierung durch Wasser,
Lösungsmittel oder Wärme erforderlich, um eine starke Haftoder Klebekraft gegenüber Materialien, wie Papier, Cellophan,
Glas, Holz und Metallen auszuüben. Die druckempfindliehen
Klebstoffe besitzen eine ausreichende Kohäsionsklebrigkeit,
können mit den Fingern gehandhabt und von glatten Oberflächen rückstandsfrei entfernt werden*
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein flüssiges, lösungsmittelfreies Stoffgemisch bereitzustellen, das unter Strahlungseinwirkung in den permanent
klebrigen oder klebaktiven Zustand überführt (ausgehärtet) wird. Die erfindungsgemäßen, druckempfindlichen Klebstoffe
sind dabei keine Lösungen oder Emulsionen von. Polymerisaten mit hohem Molekulargewicht.
Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Patentansprüche
gelöst. Die zur Herstellung der druckempfindlichen Klebstoffe vom Urethan-Typ verwendeten Materialien
werden in der US-PS 4 174 307 näher beschrieben. Die Erfindung stellt^srrahlungshärtbaren, druckempfindlichen Klebstoff
bereit, der vor seiner Aushärtung flüssig ist und sich in einem permanent klebaktiven Zustand befindet, nachdem
er ultravioletter Strahlung oder einem Elektronenstrahl ausgesetzt wurde. Ein druckempfindlicher Klebstoff wird
also dadurch ausgebildet, daß ein flüssiges, strahlungshärtbares Stoffgemisch einer Quelle ultravioletter Strahlung oder einem Elektronenstrahl ausgesetzt und dadurch dauerhaft
klebrig oder klebaktiv gemacht wird.
L . . J
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Typischerweise wird das erfindungsgemäße Klebstoffgemisch ■
als Flüssigkeit auf ein Substrat, insbesondere ein flexibles Substrat, wie Papier, Mylar^ (zähe, durchsichtige, käl-
von tebeständige Polyesterfolie auf Basis/Ithylenglykol und
Terephthalsäure, Hersteller Du Pont) oder Polyäthylen aufgetragen und der Strahlungsquelle eines Elektronenstrahls
ausgesetzt, um ein klebriges, polymerisiertes und auf dem Substrat haftendes Produkt herzustellen. Bei der Verwen-
von
dung/UV-Strahlung zur Aushärtung ist ein Photoinitiator
dung/UV-Strahlung zur Aushärtung ist ein Photoinitiator
ein notwendiger Bestandteil des Klebstoffgemisches.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen
näher erläutert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße, druckempfindliche Klebstoff die in Gewichtsprozent
bezogen auf das Endprodukt angegebene Zusammensetzung des
des Anspruchs 1
Patentanspruchs 2 auf. Die Herstellung des Stoffgemisches 1)/ wird in der US-PS 4 174 3Ο7 beschrieben. Zu den bevorzugten
Klebrigmachern zählen Estergummi, Naturharz, dimeres Naturharz sowie jedes mit dem Stoffgemisch 1) verträgliche Hartharz,
das die unter Strahlungseinwirkung ablaufende Reaktion des Stoffgemisches 1) nicht störend beeinflußt und einen
permanent klebaktiven Zustand des Klebstoffs ermöglicht.
25
Bevorzugte Polymerisationsinhibitoren oder Abbindeverzögerer verhindern wirkungsvoll die Polymerisation der klebenden
oder klebrigen Bestandteile, bevor sie einer Strah-. lungsquelle ausgesetzt werden. Es werden sowohl Wärmeals
auch UV-Strahlungs-Polymerisationsinhibitoren, wie
Hydrochinon, bevorzugt. Die Inhibitoren werden auch als Stabilisatoren in der vorstehend erwähnten US-PS 4-174 5Ο7
beschrieben.
Photoinitiatoren werden ebenfalls in der US-PS 4 174 3Ο7
beschrieben. Ein besonders bevorzugter Photoinitiator
130016/0307
ist ein Dialkoxyacetophenon.
Bevorzugte einfach ungesättigte und mehrfach, ungesättigte
Verdünnungsmittel stellen die ungesättigten Acrylate
und Methacrylate dar, die in der US-PS 4 174 307 beschrieben werden. Zu den bevorzugten einfach ungesättigten Verdünnungsmitteln
zählen Dicyclopentanyläthoxyacrylat und Tetrahydrofurfuralacrylat.
Zu den bevorzugten mehrfach ungesättigten Verdünnungsmitteln zählen Trimethylolpropantriacrylat,
Hexandioldiacrylat und Pentaerithrit-triacrylat.
Als Weichmacher können außer den in der ÜS-PS 4 174 307 beVerbindungen
schriebenen/nicht-trocknende Alkylharze, Polyester und Phthalate verwendet werden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
schriebenen/nicht-trocknende Alkylharze, Polyester und Phthalate verwendet werden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
100 Teile des Stoff gemisches 1) nach Anspruch 1 (Polychrome Uvimer*808),
33 Teile Tetrahydrofurfuralacrylat, 1,25 Teile p-Methöxyphenol
und 0,99 Teile Hydrochinon werden unter leichtem Rühren in ein Eeaktionsgefäß oder einen Kessel eingebracht
und mit Stickstoff als Schutzgas unter vollständigem Rückfluß auf 68,3 his 71,1°C erhitzt.
Nach Erreichen einer Temperatur von 68,3°C werden 100 Teile
Staybelite-^Ester 10 (Estergummi, Hersteller: Hercules
Chemical) so rasch in das Reaktionsgefäß zugesetzt, bis sie
sich ohne Bildung von Harzagglomeraten auflösen. Das Mischen
bei 68,3 "bis 71,1°C wird solange fortgesetzt, bis keine
Harzteilchen mehr übrigbleiben und die ganze Mischung gleichmäßig und klar ist.und keine Ausfällung von Teilchen
im erhitzten oder abgekühlten Zustand stattfindet.
Wenn dies erreicht ist, wird die ganze Charge auf 54-,4· bis
60,00C abgekühlt. Es werden zunächst 20 Teile Staybelite
Ester-3 (Estergummi, Hersteller: Hercules Chemical) und anschließend 3,8 Teile Trimethylolpropantriacrylat zugefügt.
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Das Rühren wird nach dieser Zugabe 15 Minuten lang fortgesetzt , um eine homogene Mischung/Durchmischung
sicherzustellen.
Während die Charge abgekühlt wird, werden 6,8 Teile eines Photoinitiators, wie Diäthoxyacetophenon £Hersteller :
Ciba Geigy, handelsübliche Bezeichnung Irgacure~"l-65'1)
zugesetzt. Während dieser Zugabe wird die Temperatur von über 4-8,90C aufrechterhalten und nur solange gerührt,
bis der Photoinitiator aufgelöst und das Material homogen ist.
Während die Temperatur weiterhin oberhalb von 4-8,90C gehalten
wird, wird das Material durch ein Sieb der Siebgröße von etwa 4-4- mesh (Teilchengröße etwa 0,32 bis 0,4- mm)
geleitet und zur Lagerung unter Lichtabschluß in Behälter
geeigneter Größe gefüllt. Das Rühren während des vorstehend beschriebenen "Vorgangs sollte leicht durchgeführt
werden, nur während der Zugabe von Staybelite Ester-10
sollte so stark gerührt werden, wie es -gerade noch ohne Wirbelbildung möglich ist.
Auftrag und Aushärtung
Das Stoffgemisch hat das Aussehen eines schweren, bernsteinfarbenen Sirups mit einer ,Strukturviskosität zwischen
Das Stoffgemisch hat das Aussehen eines schweren, bernsteinfarbenen Sirups mit einer ,Strukturviskosität zwischen
(10 OW bis 50 000 cps)
etwa 10 und 50 Pa s/ Zum gleichmäßigen Auftrag kann sowohl ein klingen- oder walzenförmiges Auftragungsgerät als auch eine Spritz- oder Extrudiervorrichtung verwendet werden, üblicherweise wird eine Klebeschicht von etwa 19 /im bis 32, jam Dicke auf ein etwa 38/im starkes, unbehandeltes Polyester-Substrat zur Ausbildung einer Klebefolie (eines Klebefilms) aufgetragen. Der Film wird dann unter einer Conrad Hanovia UV-Lampe mit/Leistung von 200 W/25,4- mm bei 10 bis 15 fpm (etwa 5 bis J,5 cm/sec) ohne inerte Atmosphähre ausgehärtet.
etwa 10 und 50 Pa s/ Zum gleichmäßigen Auftrag kann sowohl ein klingen- oder walzenförmiges Auftragungsgerät als auch eine Spritz- oder Extrudiervorrichtung verwendet werden, üblicherweise wird eine Klebeschicht von etwa 19 /im bis 32, jam Dicke auf ein etwa 38/im starkes, unbehandeltes Polyester-Substrat zur Ausbildung einer Klebefolie (eines Klebefilms) aufgetragen. Der Film wird dann unter einer Conrad Hanovia UV-Lampe mit/Leistung von 200 W/25,4- mm bei 10 bis 15 fpm (etwa 5 bis J,5 cm/sec) ohne inerte Atmosphähre ausgehärtet.
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130016/080?
Physikalische Eigenschaften
Entsprechend den vom "Pressure Sensitive Tape Council" und der "American Society for Testing and Materials" für P.S.A.Filme
angegebenen . .. anerkannten Testverfahren für druckempfindliche Klebefolien oder -filme hat das wie
vorstehend beschrieben hergestellte und ausgehärtete Produkt die folgenden Eigenschaften:
Peel (Haftung) bei 180° (Winkel): 25-30 Unzen (ca. 7OO-
800P) Shear (Scherung) 500 g/1780.- mehr als 8 Stunden
Peel (Haftung) bei 90° : 30-35 Unzen (ca. 850-
1000 p)
Diese Verfahren werden in der Veröffentlichung "Test
Methods for Pressure Sensitive Tapes"; 6. Aifl. vom "Specifications
and Technical Committee of the Pressure Sensitive Tape Council", Glenview, Illinois, beschrieben.
B e i s ρ i e 1,2
Beispiel 1 wird ohne den Staybelite^Ester-3 wiederholt,
es werden ähnliche Ergebnisse beobachtet.
———————__^_
Entsprechend dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren werden
100 Teile Polychrome Uvimer®' 808 und 33 Teile Dicyclopentanyläthoxyacrylat
(Verdünnungsmittel, Hersteller: Rohm & Haas) und 0,99 Teile Hydrochinon in ein Reaktions- gefäß
eingebracht; es wird auf 65,60C erhitzt und anschließend
werden so rasch wie möglich 100 Teile Staybelite"^ Ester-10 (Estergummi, Hersteller: Hercules Chemical) zugefügt.
Nun wird die gesamte Charge auf 5^»^ bis 60,00C abgekühlt.
Es werden 20 Teile Staybelitö0^Ester-3 (Estergummi, Hersteller:
Hercules Chemical) und anschließend 3,8 Teile
L J
130016/0807
Trimethylolpropantriacrylat zugefügt. Das Rüliren wird
nach dieser Zugabe 15 Minuten lang fortgesetzt # um
eine homogene Mischung/Durchmischung sicherzustellen.
Nun werden 6,8 Teile eines Photoinitiators/ z..B..Diäthoxyacetophenon
(Hersteller: Ciba Geigy, handelsübliche Bezeichnung IrgacureSr-651)» zugesetzt, während die Charge
abgekühlt wird.
Während dieser Zugabe wird die Temperatur oberhalb von 48,9°C gehalten ,und es wird nur so lange gerührt bis der
Photoinitiator vollständig aufgelöst und das Material homogen ist.
Während die Temperatur weiterhin oberhalb 48,9°C gehalten
wird, wird das Material durch ein Sieb mit etwa 44 mesh Siebgröße (Teilchengröße etwa 32 bis 40 yam) geleitet und
zur Lagerung unter Lichtabschluß in einen Behälter geeigneter Größe überführt.
Das Rühren sollte während des vorstehend beschriebenen Verfahrens leicht und sanft durchgeführt werden, lediglich
während der Zugabe von Staybelite^ Ester-10 sollte so stark
gerührt werden, wie es gerade noch ohne Wirbelbildung möglich ist.
Der Auftrag und die Aushärtung des Klebstoffgemisches erfolgt nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren.
Testergebnisse :
Peel (Haftung) 180°: 52 Unzen (ca. 1500p) (sauber)
Shear (Scherung) 500 g/178°: mehr als 30 Tage
Das Vermischen erfolgt nach dem in Beispiel 1 beschrie.-
benen Verfahren unter Verwendung von 100 Teilen Polychrome
Uvimer 808 als Stoff gemisch 1) des Anspruchs 1, 56 TeMen Staybeli
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Ester-10 als Klebrigmaclier, 19 Teilen Tetrahydrofurfuralacrylat,
1,5 Teilen Trimethylolpropantriacrylat und 2,5 Teilen 1-Athylhexylacrylat als Verdünnungsmittel sowie 3,5
Teilen Irgacure^ 651 als Photoinitiator.
Das Auftragen und Aushärten erfolgt nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren.
Testergebnisse:
Peel(Haftung) 180°(Winkel): 35 Unzen (ca. 1000 p) (sauber)
Shear (Scherung) 520 g/178°: 200 Minuten
Beispiel 1 wird mit Hexandioldiacrylat anstelle von Trimethylolpropantriacrylat
durchgeführt. Das Vermischen, Auftragen und Aushärten des Klebstoffgemisches erfolgt
gemäß Beispiel 1 '.
Die physikalischen Eigenschaften entsprechen denen des gemäß Beispiel 1 hergestellten Produkts mit Ausnahme der
Werte für die DauerScherfestigkeit (Shear), die im Bereich
von etwa 6 bis 8 Stunden liegen. 25
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Claims (1)
- VOSSIUS · VOSSIUS - TAUC H N ER ■ HEUNEMANN · RAUHPATENTANWÄLTE r> η O r / 1 ΓSIEBERTSTRASSE A ■ 8OOO MÜNCHEN 86 . PHONE: (O89) 474075 CABLE: BENZOLPATENT MÖNCHEN -TELEX 5-29 453 VOPAT D5 u.Z.: P 769 (He/GH/H) 26. September 1980Case: FG-3POLYCHROME CORPORATION Yonkers, New York, V.St.A."Strahlungshärtbares druckempfindliches Klebstoffgemisch und dessen Verwendung"Priorität: 27. September 1979, V.St.A., Nr. 079 IoPatentansprüche1J Klebstoffgemisch, gekennzeichnet durch 20 den Gehalt an1) einem im wesentlichen wasserunlöslichen, monomeren Stoffgemisch, aus dem Reaktionsprodukt von 1.1) einem Gewichtsäquivalent eines ein Isocyanatenthaltenden Zwischenprodukts', das das Reaktions-produkt darstellt von1.1.1) etwa einem Gewichtsäquivalent einer organischen, monomeren, mehr als ein aktives Wasserstoffatom enthaltenden Verbindung mit1.1.2) zwei Gewichtsäquivalenten eines organischenPolyisocyanats und1.2) einem Gewichtsäquivalent einer monomeren, olefinisch ungesättigten und genau ein aktives Wasserstoffatom enthaltenden Verbindung,wobei das Stoffgemisch eine monomere, lösungsmittelfreieund 0% freie Isocyanatgruppen enthaltende Flüssigkeit ist, und2) einem Klebrigmacher,3) einem Polymerisationsinhibitor t130016/0Γ Π1 4) gegebenenfalls einem Photoinitiator,5) gegebenenfalls einem einfach ungesättigten Verdünnungsmittel ,6) gegebenenfalls einem mehrfach ungesättigten Ver-5 dünnungsmittel7) gegebenenfalls einem Weichmacher.2. Stoffgemisch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den' Gehalt an10 1) etwa 30% bis 90% des monomeren Stoffgemisches,2) 10 bis 60% des Klebrigmachers,3) 0,1 bis 3% des Polymerisationsinhibitors,4) 0 bis 15% des Photoinitiators,5) 0 bis 30% eines einfach ungesättigten Lösungsmittels, 15 6) 0 bis 10% eines mehrfach ungesättigten Lösungsmittelsund
7) 0 bis 10% des Weichmachers.3. Stoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch 20 gekennzeichnet, daß die Verbindung 1.1.1) ein Polyol ist.4. Stoff gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß das Polyisocyanat ein Diisocyanat25 ist.5. Stoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung 1.2) ein Acrylat oder ein Methacrylat ist.6. Stoffgemisch nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5»dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung 1.1.1) ein Triol ist. -35 7. Stoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebrigmacher ein Estergummi, ein Naturharz und/oder ein dimeres Naturharz ist.L - -i130016/060?-8. Stoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationsinhibitor ein Hydrochinon ist.9· Stoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Photοinitiator ein Dialkoxyacetophenon ist.10. Stoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das einfach ungesättigte Lösungsmittel Dicyclopentanyläthoxyacrylat und/oder Tetrahydrofurfuralacrylat ist.11. Stoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch Ί5 gekennzeichnet, daß das mehrfach ungesättigte Lösungsmittel Trimethylolpropantriacrylat,- Hexandioldiacrylat und/oder Pentaerithrit-triacrylat ist.12. Stoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher ein nicht trocknendes Alkylharz, ein Polyester und/oder ein Phthalat ist.13. Stoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durcha) einen Estergummi, ein Naturharz und/oder ein dimeres Naturharz als Klebrigmacher,b) ein Hydrochinon als Polymerisationsinhibitor,c) ein Dialkoxyacetophenon als Photoinitiator,d) Dicyclopentanyläthoxyacrylat und/oder Tetrahydrofurfuralacrylat als einfach ungesättigtes Lösungsmittel, e) Trimethylolpropantriacrylat, Hexandioldiacrylat und/ - oder Pentaerithrit-triacrylat als mehrfach ungesättigtes Lösungsmittel undf) ein nicht trocknendes Alkylharz, Polyester und/oder Phthalat als Weichmacher.L J130016/080?14. Verwendung der Klebstoffgemische nach Anspruch 1 bis zur Herstellung von druckempfindliche Klebstoffe aufweisenden selbstklebenden Beschichtungen und Klebebändern13UÖ16/Q8Ö?
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