DE4212133A1 - Verfahren zur Herstellung eines Klebstoffes für die Verklebung von Materiallagen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Klebstoffes für die Verklebung von Materiallagen

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Description

Die Erfindung betrifft ein flüssiges Klebstoffkonzentrat auf Wasserbasis, insbesondere mit einer Polyhydroxyverbindung als klebender Komponente, sowie einen beispielsweise aus diesem Konzentrat herstellbaren Klebstoff.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Klebstoffes für die Verklebung von mindestens zwei Materiallagen, insbesondere Papierlagen, durch Verdünnung.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Klebstoffkonzentrat, das u. a. zur Erzeugung eines solchen Klebstoffes geeignet ist.
Die Herstellung von Papierlagen, inbesondere Tissuepapier­ lagen, erfolgt gewöhnlich durch Zusammenführung, Prägung und Kaschierung zweier oder mehrerer Papierlagen.
Herkömmliche Produktionsmethoden sind das "nested and bossed" und das "foot to foot"-Verfahren, die auf Maschinen beispielsweise der PCMC (Paper Converting Machine Company) durchgeführt werden. Bekannte Klebstoffe für die Lagen­ verklebung waren in Deutschland bisher hauptsächlich Zellulosederivate, beispielsweise Zelluloseether.
Aus Kostengründen erfolgt die Herstellung des zu verarbei­ tenden Klebstoffes normalerweise direkt beim Klebstoffverarbeiter. Beispielsweise wird ein pulverförmiges Zellulosederivat wie Methylzellulose in Wasser eingerührt, um eine bis zu 10%ige, vorzugsweise 3-5%ige Lösung herzustellen, die dann verarbeitet wird.
Diese Klebstofflösungen weisen jedoch erhebliche Nachteile während der Verarbeitung auf. Speziell steht dem Einsatz dieser Klebstoffe entgegen, daß diese, infolge eingeschränkter Klebkraft, nicht für jeden Anwendungsbereich geeignet sind. Weiterhin sind solche vom Klebstoffverarbeiter hergestellten Klebstofflösungen nicht immer homogen, da sie zur Klumpen­ bildung neigen. Darüber hinaus können die hohen Viskositäten dieser Klebstoffe einen unsauberen Maschinenlauf verursachen.
Neben den Zelluloseklebstoffen werden auch Klebstoffe, die auf Polyvinylalkohol basieren, eingesetzt. Diese Klebstoffe ent­ halten Polyvinylalkohole in teilverseifter Form. Es handelt sich hierbei um Polyvinylalkohole, die durch Verseifung von Polyvinylacetat hergestellt werden. Der Polyvinylalkoholester enthält 87-90% PVOH und 10-13% PVAC. Diese Klebstoffe können nicht wie die entsprechenden Zelluloseprodukte aus einem Pulver vom Verbraucher selbst angesetzt werden, sondern müssen vom Klebstoffproduzenten als flüssiges Produkt bezogen werden. Dies führt zu höheren Kosten, die der Klebstoffverbraucher tragen muß. Aus wirtschaftlichen Gründen haben sich infolgedessen einige Klebstoffhersteller darum bemüht, ein flüssiges Konzentrat auf Polyvinylalkoholbasis zu entwickeln. Solche Konzentrate können beim Verarbeiter in einem Verhältnis von 1 : 1 bis maximal 1 : 3 auf Verbrauchsstärke verdünnt werden.
Die Vorteile eines PVOH-Klebstoffes liegen z. B. in höherer Klebkraft bei gleichzeitig niedriger Viskosität und sauberem Maschinenlauf. Nachteilig sind allerdings die hohen Kosten und die teilweise sogar zu hohe Klebkraft bei zu geringer Viskosi­ tät. Die Viskosität eines Konzentrates sollte 5000 bis 10 000 mPa·s nicht überschreiten, damit es ausreichend leicht handhabbar bleibt. Andererseits sollte die fertige, verdünnte Klebstofflösung ausreichend viskos sein, um so einen störungsfreien Maschinenlauf und ausreichend Wasserrückhaltevermögen bei der Verklebung zu gewährleisten. In der Praxis wird mit Festkörpergehalten von vorzugsweise 2,5 bis 5% (PVOH) und Viskositäten unter 1000 mPa·s aber oberhalb 300 mPa·s im fertigen Klebstoff gearbeitet. Gebrauchsfertige Klebstoffe lassen sich aus den bekannten, nur begrenzt verdünnbaren Konzentraten nur unzureichend herstellen.
Es ist daher eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, ein Ver­ fahren zur Herstellung eines Klebstoffes für die Verklebung von Papierlagen anzugeben, der die genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Klebstoffkonzentrat anzugeben, das die Herstellung eines Klebstoffes der eingangs genannten Art ermöglicht.
Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Klebstoff­ konzentrat anzugeben, daß sich ohne störende Viskositäts­ verluste stärker verdünnen läßt als bekannte Konzentrate. Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der unabhängigen Ansprüche; vorteilhafte Ausgestaltung sind in den zugeordneten Unteransprüchen definiert.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine Verdünnung des Klebstoffkonzentrates, bis zu einem Verhältnis von 1 : 10 und mehr erfolgen kann. Gegenüber Zellulosederivatlösungen ver­ kürzt sich die langwierige Herstellung des Klebstoffes auf wenige Minuten. Durch die Aktivierung des im Konzentrat ent­ haltenen "latenten" Verdickungsmittels läßt sich dann die gewünschte höhere Viskosität zur Verarbeitung einstellen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Möglichkeit fast beliebiger Einstellung bzw. Regulierung der Viskosität des Klebstoffes nach dem Verdünnungsschritt. Das Verfahren ermöglicht somit die Herstellung eines Klebstoffes mit einem hohen Verdünnungsverhältnis und der für jedwede Verarbeitung notwendigen Viskosität.
Das erfindungsgemäße Klebstoffkonzentrat enthält vorzugsweise eine Polyhydroxyverbindung als klebende Komponente, das Ver­ dickungsmittel als zweite Komponente, Wasser sowie ggf. Harn­ stoffals Zusatzkomponente. Der Harnstoff bewirkt eine Stabilisierung der Viskosität des Klebstoffkonzentrates.
Bevorzugt wird ein teilverseifter Polyvinylalkohol oder ein Stärkederivat als Polyhydroxykomponente eingesetzt. Das Verdickungsmittel, die zweite Komponente, ist vorzugsweise ein emulgiertes, alkalilösliches Acrylsäurepolymer, welches freie Säuregruppen enthält.
Natürliche oder synthetische Verdickungsmittel, die sich erfindungsgemäß verwenden lassen, werden in verschiedenen technischen Bereichen eingesetzt (z. B. Acryso® ASE- Thickeners, Rohm and Haas Co.) Sie werden u. a. zur Stabi­ lisierung von Flüssigwaschmitteln, Fußbodenreinigern und dergleichen sowie zur Erhöhung der Viskosität von Lösungs­ mittelgemischen oder Lösungen oberflächenaktiver Substanzen verwendet.
Dieses Acrylatsäurepolymer ist bis zur Zugabe eines akti­ vierenden Reagenz latent, d. h. bei sehr geringem Viskositäts­ grad im Klebstoffkonzentrat enthalten.
Zur Aktivierung wird der verdünnten Klebstofflösung eine Base zugesetzt. Grundsätzlich kann jede starke Base verwendet werden, wobei vorzugsweise Ammoniak oder Natriumhydroxyd zu Einsatz kommen. Das Acrylsäurepolymer wird durch die Base neutralisiert und damit aktiviert, d. h. die Klebstofflösung wird viskoser. Die Viskosität der Klebstofflösung ist variabel und hängt u. a. von der Einstellung des PH-Wertes ab. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Klebstoffes, in dem Viskosität, Festkörpergehalt und Klebkraft (nach Bedarf) variiert werden können.
Hervorragende Verklebungsergebnisse werden bei Festkörperge­ halten von 1,5 bis 4% erhalten.
Die Eigenschaften der Klebstofflösung sind damit wählbar durch Festlegung des Verdünnungsgrades des Klebstoffes und der Menge der zugesetzten Base, die eine äquivalente Menge an Acryl­ säurepolymer neutralisiert und aktiviert. Damit kann die Kleb­ stofflösung nach entsprechender Verdünnung nachträglich auf eine höhere Viskosität angehoben werden, die beispielsweise zur Verarbeitung des Klebstoffes notwendig ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die Herstel­ lung eines Klebstoffes, der infolge eines erhöhten Verdün­ nungsverhältnisses kostengünstiger ist als die herkömmlichen Klebstoffe, und der die Nachteile der bekannten Klebstoffe hinsichtlich der Verarbeitungseigenschaften vermeidet.
So können die gewünschten Klebstoffeigenschaften dem jeweili­ gen Verarbeitungsprozeß angepaßt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert einen Klebstoff, der zur Herstellung von Papierlagen, insbesondere Tissuepapier­ lagen für Haushalts- und Toilettenpapier, eingesetzt werden kann. Der erfindungsgemäße Klebstoff enthält in einer bevorzugten Ausführungsform die folgenden Bestandteile:
ca. 10 bis 30 Teile teilverseifter Polyvinylalkoholester oder gegebenenfalls derivatisierte Stärkeacrylatpolymere,
ca. 20 bis 35 Teile Acrylatverdicker,
bis 2 Teile übliche Zusätze, insbesondere Harnstoff,
Rest Wasser.
Die folgenden Ausführungsbeispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch einzuschränken.
Ausführungsbeispiel 1
Ein Klebstoffkonzentrat 1 wird mit folgender Zusammensetzung hergestellt:
Klebstoffkonzentrat 1
22 Teile Polyvinylalkohol
32 Acrylsäureverdicker
46 Teile Wasser.
Es hat eine Viskosität von ca. 1700 mPa·s. Das Konzentrat wird mit Wasser in einem Verhältnis von 1 : 9 verdünnt. Die Viskosi­ tät des Verdünnungsproduktes beträgt ca. 30 mPa·s. Nach Zugabe von 0,2% Base (konzentrierte Ammoniaklösung) (bezogen auf 100 Teile Konzentrat) beträgt die Viskosität des verarbeitungs­ fertigen Klebstoffes 350 mPa·s.
Ausführungsbeispiel 2
Ein Klebstoffkonzentrat 2 folgender Zusammensetzung:
Klebstoffkonzentrat 2
26 Polyvinyalkohol
2 Teile Harnstoff
33 Teile Acrylsäureverdicker
39 Teile Wasser
mit einer Viskosität von ca. 5000 mPa·s wird mit Wasser in einem Verhältnis von 1 : 7 verdünnt. Die Viskosität des Kleb­ stoffes nach diesem Verdünnungsschritt beträgt ca. 40 mPa·s. Nach Zugabe von 0,2% Base (konzentrierte NH4-Lsg (bezogen auf 100 Teile Konzentrat) als aktivierendes Reagenz beträgt die Viskosität des fertigen Klebstoffes 1100 mPa·s.
Beispiel 3
Ein Klebstoffkonzentrat 3 folgender Zusammensetzung:
Konzentrat 3
26 Teile Stärkederivat
2 Teile Harnstoff
33 Teile Acrylsäureverdicker
39 Teile Wasser
mit einer Viskosität von 5000 mPa·s wird mit Wasser bis zu einem Verhältnis von 1 : 7 verdünnt. Die Viskosität des verdünn­ ten Klebstoffes beträgt ca. 40 mPa·s. Nach Zugabe von 0,2% Base (bezogen auf 100 Teile Konzentrat) beträgt die Viskosität des hergestellten Klebstoffes 950 mPa·s.
In allen Ausführungsbeispielen wird als Acrylsäureverdicker ein Acrysol® ASE-Verdicker von Rohm and Haas Co. verwendet.

Claims (17)

1. Flüssiges Klebstoffkonzentrat auf Wasserbasis, insbesondere mit einer Polyhydroxyverbindung als klebender Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebstoffkonzentrat ein Verdickungsmittel enthält, daß bei Zugabe eines aktivierenden Reagenz eine Viskositätserhöhung bewirkt.
2. Klebstoffkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyhydroxyverbindung ein Polyvinylalkoholderivat und/oder ein Stärkederivat umfaßt.
3. Klebstoffkonzentrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyvinylalkoholderivat ein teilverseifter PVOH- (Ester) ist.
4. Klebstoffkonzentrat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der teilverseifte Polyvinylalkoholester folgende Zusammensetzung aufweist:
  • a) 10-13% PVAC
  • b) 87-90% PVOH
5. Klebstoffkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel ein emulgiertes, alkalilös­ liches (Meth)acrylsäurepolymer oder -copolymer ist.
6. Klebstoffkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aktivierende Reagenz eine Base, vorzugsweise Ammoniak oder Natronlauge, ist.
7. Klebstoffkonzentrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebstoffkonzentrat folgende Bestandteile enthält:
ca. 10 bis 30 Teile teilverseifter Polyvinylalkoholester
oder ggf. derivatisierte Stärkeacrylatpolymere
ca. 20 bis 35 Teile Acrylatverdicker
ca. 25 bis 70 Teile Wasser
ca. 0 bis 2 Teile übliche Zusätze, insbesondere Harnstoff
Rest Wasser
8. Klebstoff auf Wasserbasis, insbesondere zur Verklebung von Tissuepapierlagen und dergleichen, herstellbar durch Verdünnen eines Konzentrats gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 mit Wasser, insbesondere im Verhältnis ca. 1 : 1 bis ca. 1 : 15, der folgende Bestandteile enthält:
  • - teilverseifter Polyvinylalkohol,
  • - wenigstens teilweise neutralisiertes (Methacrylsäure(co)polymer
  • - ggf. Harnstoff und/oder andere übliche Zusätze,
  • - Rest Wasser
9. Verfahren zur Herstellung eines Klebstoffes für die Verklebung von mindestens zwei Materiallagen, insbesondere Papierlagen, durch Verdünnung eines Klebstoffkonzentrates, auf Wasserbasis, insbesondere mit einer Polyhydroxyverbindung als klebender Komponente dadurch gekennzeichnet, daß das Klebstoffkonzentrat, welches ein latentes Verdickungsmittel enthält, auf Verbrauchskonzentration verdünnt und das Verdickungsmittel durch Zugabe eines aktivierenden Reagenz zur Viskositätserhöhung aktiviert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebstoffkonzentrat mit Wasser in einem Verhältnis von 1 : 1 bis zu über 1 : 10, vorzugsweise 1 : 5 bis zu 1 : 15, verdünnt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyhydroxykomponente ein teilverseifter Polyvinylalkohol oder ein Stärkederivat ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff Zusatzkomponenten wie Harnstoff enthält.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdickungsmittel ein alkalilösliches und emulgiertes (Meth)acrylsäurepolymer ist, welches bei wenigstens teilweiser Neutralisation eine Viskositätserhöhung bewirkt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das aktivierende Reagenz eine Base, insbesondere Ammoniak oder Natronlauge, ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des aktivierenden Reagenz nach der Verdünnung des Klebstoffkonzentrates erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Klebstoffes durch Mengenwahl bei der Umsetzung des Verdickungsmittels mit der Base eingestellt oder reguliert wird.
17. Verwendung des Klebstoffs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere bei einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16 zur Verklebung von zwei- oder mehrlagigen Tissuepapieren, insbesondere saugfähigen Haushalts- und Toilettenpapieren.
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