DE3917306A1

DE3917306A1 - Waessrige klebstoffdispersion

Info

Publication number: DE3917306A1
Application number: DE3917306A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Kramer; Harald Dr Kehler; Dieter Zimmermann; Andreas Junghans
Original assignee: Beiersdorf AG
Current assignee: Beiersdorf AG
Priority date: 1989-05-27
Filing date: 1989-05-27
Publication date: 1990-12-13
Also published as: DD294632A5

Description

Die Erfindung betrifft eine wäßrige Klebstoffdispersion, insbesondere eine Einseitklebstoffdispersion, die vorzugsweise zum Verkleben von Schaumstoffteilen untereinander und auf verschiedene Substrate geeignet ist.

In der schaumstoffverarbeitenden Industrie (Konfektionierbetriebe, Polstereien werden heute lösungsmittelhaltige Einseitklebstoffe verarbeitet, die den Vorteil haben, bei Einseitbeschichtung mit geringem Andruck ausreichend hohe Festigkeiten zu erreichen.

Um die Belastung und Gefährdung am Arbeitsplatz zu reduzieren, aber auch aus Gründen des präventiven Umweltschutzes sollen lösungsmittelhaltige Systeme durch auf Wasser basierende Produkte ersetzt werden.

Aufgabe der Erfindung war es, hier Abhilfe zu schaffen, eine wäßrige Klebstoffdispersion und insbesondere eine wäßrige Einseitklebstoffdispersion zu schaffen, die das Anforderungsprofil der lösungsmittelhaltigen Produkte erfüllt und insbesondere für das Verkleben von Weichschaumstoffteilen vorzugsweise bei Einseitbeschichtungen und niedrigem Verklebungsdruck geeignet ist.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine in den Ansprüchen näher gekennzeichnete wäßrige Klebstoffdispersion, die in überraschender Weise sogar lösungsmittelhaltige Systeme deutlich übertrifft, wie sich in einem praxisnahen Labortest zeigen läßt.

Gegenstand der Erfindung ist eine wäßrige Klebstoffdispersion, die

a) eine Dispersion auf Acrylatbasis,
b) ein Harz,
c) ein Netzmittel,
d) ein Präpolymer und
e) gegebenenfalls übliche Hilfsstoffe wie Radikalbildner, Fotoinitiatoren, Emulgatoren, Farbstoffe, Antioxidationsmittel, Stabilisierungsmittel und/oder Konservierungsmittel und
f) Wasser enthält.

Die verwendete vorzugsweise wäßrige Dispersion auf Acrylatbasis bzw. Acrylatdispersion a) enthält beispielsweise Polymere aus Acrylsäureestern und gegebenenfalls Acrylsäureanteilen und/oder Acrylsäureestercopolymerisat bzw. Acrylatcopolymerisat. Bevorzugt werden solche Polymere mit einem TG (Glastemperatur) von unter 0°C, insbesondere unter -25°C. Besonders bevorzugt wird ein selbstklebendes Acrylatcopolymer, insbesondere mit den angegebenen TG-Werten.

Vorzugsweise beträgt der Anteil der Acrylatbasis a) (Feststoff) 45 bis 95 Gew.-%, insbesondere 55 bis 85 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der erfindungsgemäßen Klebstoffdispersionen.

Die verwendeten Harze werden vorzugsweise als wäßrige Harzdispersionen eingesetzt und enthalten beispielsweise Kolophonium-Derivate, insbesondere Ester des Kolophoniums, die hydriert, disproportioniert, dimerisiert oder polymerisiert sein können, Terpenharze, Terpenphenolharze und Kohlenwasserstoffharze aus der Petrochemie. Zweckmäßigerweise werden Harzdispersionen mit geringerem Feststoffgehalt durch Entzug von Wasseranteilen aufkonzentriert und dann verwendet.

Vorzugsweise beträgt der Anteil des Harzes (Feststoff) 10 bis 60 Gew.-%, insbesondere 15 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der erfindungsgemäßen Klebstoffdispersionen.

Die verwendeten Netzmittel sind vorzugsweise Fettsäurederivate, insbesondere Kokosfettsäurederivate, die beispielsweise in wäßriger Lösung eingesetzt werden.

Vorzugsweise beträgt der Anteil des Netzmittels 1 bis 7,5 Gew.-%, insbesondere 1 bis 4,5 Gew.-% bezogen auf den Feststoffgehalt der Klebstoffdispersion.

Die verwendeten Präpolymeren sind vorzugsweise acrylatterminierte Präpolymere. Besonders bevorzugt werden UV- und/oder wärmevernetzbare Acrylatpräpolymere, insbesondere Urethanacrylat, Polyesteracrylat oder Epoxidacrylat.

Vorzugsweise beträgt der Anteil dieser Präpolymeren 0,5 bis 15 Gew.-%, insbesondere 1 bis 8 Gew.-% des Feststoffgehaltes der erfindungsgemäßen Klebstoffdispersion.

Zur Vernetzung der Präpolymeren werden vorteilhafterweise Radikalbildner wie Peroxide für die Wärmevernetzung oder Fotoinitiatoren für die UV-Vernetzung in üblichen Mengen zugesetzt.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Klebstoffdispersion zusätzlich SBR-, SBS-, SEBS-, PVac-, SIS-, PU-, EVA-, CR- und/oder NR-Dispersion und Gemische davon enthalten, und zwar in einer Feststoffmenge von bis zu vorzugsweise 25 Gew.-%, insbesondere bis zu 5 Gew.-% bezogen auf den Feststoff der Acrylat-Dispersion a). In diesem Fall, wenn also zusätzlich eine der genannten Dispersionen enthalten ist, beträgt ihr Feststoffanteil vorzugsweise mindestens 0,1 Gew.-% bezogen auf den Feststoff von a).

Als weitere Hilfsstoffe kann die erfindungsgemäße Klebstoffdispersion Farbstoffe, Emulgatoren, Antioxidationsmittel, Stabilisierungsmittel und/oder Konservierungsmittel enthalten.

Besonders bevorzugt werden Klebstoffdispersionen folgender Zusammensetzung in denen die verwendeten Stoffe mit den Feststoffmengen bezogen auf den gesamten Feststoffgehalt angegeben sind:

a) 45-95 Gew.-% Acrylsäureestercopolymerisat
b) 10-60 Gew.-% Harz
c) 1-7,5 Gew.-% Netzmittel
d) 0,5-15 Gew.-% Präpolymer
e) 0-3 Gew.-% Hilfsstoffe,
insbesondere aber folgende Dispersionen:
a) 55-85 Gew.-% Acrylsäureestercopolymerisat
b) 15-40 Gew.-% Harz
c) 1-4,5 Gew.-% Netzmittel
d) 1-8 Gew.-% Präpolymer auf Acrylatbasis
e) 0-3 Gew.-% Hilfsstoffe.

Vorzugsweise besitzt die erfindungsgemäße wäßrige Klebstoffdispersion einen Gesamtfeststoffgehalt (a-e) von 40 bis 75 Gew.-%, insbesondere von 50 bis 70 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der vollständigen wasserhaltigen Dispersion (Wassergehalt entsprechend vorzugsweise 60 bis 25 oder 50 bis 30 Gew.-%).

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersion werden alle Bestandteile in einem Mischer zusammengerührt, wobei das Präpolymer vorzugsweise vorab unter schnellem Rühren (über 1000 U/min) in ca. 10 Gew.-% der verwendeten Acrylatdispersion a) einemulgiert wird.

Die Klebstoffdispersion kann dann mit üblichen Auftragsverfahren, besonders vorteilhaft aber durch Spritzauftrag, auf die zu verklebenden Flächen aufgebracht werden.

In überraschender Weise wurde eine Verbesserung der klebtechnischen Eigenschaften durch das Einemulgieren von Präpolymeren erreicht. Durch den Präpolymerzusatz kommt es bei der Scherung in der Spritzdüse erstaunlicherweise nicht zu einer starken Viskositätserniedrigung des Klebstoffes und somit nach dem Spritzauftrag nicht zum Wegschlagen in poröse Materialien (z. B. Weichschäume). Im Gegensatz zu den handelsüblichen wäßrigen Dispersionsklebstoffen bleibt diese Klebstoffdispersion auf den Schnittkanten des Schaumstoffes liegen. Außerdem kommt es zu einer wesentlichen Verbesserung bei Spannungsverklebungen.

Die dünne Kleberschicht kann anschließend durch Reaktion des Präpolymer-Vernetzungssystems UV- oder wärmevernetzt werden. Auf diese Weise wird die Kohäsion der Klebefuge erhöht und der Nachklebeeffekt reduziert. Die Vernetzung kann entweder chemischer Natur sein, z. B. durch Zusatz von Radikalbildnern, oder durch energiereiche Strahlung wie z. B. UV-, EB- oder Gammastrahlung durchgeführt werden.

Die erfindungsgemäße Klebstoffdispersion ist eine hervorragende Einseitklebstoffdispersion für Verklebungen mit Einseitbeschichtung und niedrigem Verklebungsdruck. Sie eignet sich sehr gut zum Kleben von Schaumstoff- und Weichschaumstoffteilen untereinander und auf verschiedene Substrate. Da sie ausgezeichnet spritzbar ist, kann sie besonders vorteilhaft für den Spritzauftrag verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch das Herstellungsverfahren der wäßrigen Klebstoffdispersion gemäß der Erfindung sowie ihre Verwendung, vorzugsweise als Einseitklebstoff, insbesondere für Schaumstoff und Weichschaum.

Die verwendeten Stoffe sind bekannt oder im Handel erhältlich.

Alle Mengenangaben, Anteile und Prozentanteile sind auf das Gewicht bezogen.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung.

Test

Ein der Praxis weitgehend gerecht werdender Test der relevanten klebtechnischen Eigenschaften ist wie folgt:
Prüfkörper: Schaumstoff verklebt gegen Schaumstoff (Raumgewicht 25 kg/m³)
Abmessungen der Prüfkörper: 25×25×250 mm verklebt nach Einseitbeschichtung
Auftragsmenge: 200 g/m²
Verklebungsandruck: 1,0 N/cm²
Belastung: Der Prüfkörper wird derartig gebogen, daß die Eigenspannung des Schaumstoffes eine Schälbelastung auf die Klebfuge bewirkt.
Wärmestandfestigkeit: 10 Prüfkörper in einen Wärmeschrank gehängt. Nach jeweils einer Stunde wird die Temperatur um 10°C erhöht. Dabei wird bei jeder Temperatur geprüft, wieviel Prüfkörper sich getrennt haben.

Beispiel 1

Es wird eine Klebstoffdispersion der folgenden Zusammensetzung hergestellt (1 Gew.-Teil entspricht 1 kg), wobei das Epoxidacrylat vorab in einem Mischer unter schnellem Rühren (1200 U/min) in 10% der Acrylat-Dispersion einemulgiert wird. Anschließend wird gerührt bis eine homogene Dispersion vorliegt.

Beispiel 2

Im obigen Test ergeben diese wäßrigen Klebstoffe hervorragende Werte. Ein handelsüblicher lösungsmittelhaltiger Einseitklebstoff zeigt nur wenig befriedigende Ergebnisse.

Claims

1. Wäßrige Klebstoffdispersion, enthaltend

a) eine Dispersion auf Acrylatbasis,
b) ein Harz,
c) ein Netzmittel,
d) ein Präpolymer und
e) gegebenenfalls übliche Hilfsstoffe wie Radikalbildner, Fotoinitiatoren, Farbstoffe, Emulgatoren, Antioxidationsmittel, Stabilisierungsmittel und/oder Konservierungsmittel und
f) Wasser.

2. Klebstoffdispersion nach Anspruch 1, zusätzlich enthaltend SBR-, SBS-, SEBS-, PVac-, SIS-, PU-, EVA-, CR- und/oder NR-Dispersionen und deren Gemische, insbesondere in Mengen bis zu 25 Gew.-% bezogen auf die Acrylatbasis a).

3. Klebstoffdispersion gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein selbstklebendes Acrylsäureestercopolymer a) mit einem TG unter 0°C enthält.

4. Klebstoffdispersion gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Kolophonium-Derivat, Terpenharz, Terpenphenolharz und/oder Kohlenwasserstoffharz enthält.

5. Klebstoffdispersion gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Kokosfettsäurederivat enthält.

6. Klebstoffdispersion gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Epoxidacrylat-Präpolymer enthält.

7. Klebstoffdispersion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie

a) 45-95 Gew.-% Acrylsäureestercopolymerisat
b) 10-60 Gew.-% Harz
c) 1-7,5 Gew.-% Netzmittel
d) 0,5-15 Gew.-% Präpolymer
e) 0-3 Gew.-% Hilfsstoffe bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt enthält.

8. Verwendung einer Klebstoffdispersion nach Anspruch 1 oder 2 zum Verkleben von Schaumstoffteilen.