DE60200380T2 - Naturkautschuklatex enthaltendes druckempfindliches Klebeband - Google Patents

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Description

  • Hintergrund
  • Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Klebeband umfassend einen klebrig gemachten natürlichen Kautschuklatex sowie eine Grundierung.
  • Die Verwendung von Naturkautschuk in Haftklebstoffen ist gut bekannt. Derartige Klebstoffe verwenden lösemittelgetragene Naturkautschuke, wobei durch Zentrifugieren von Naturkautschuklatex erhaltener Kautschuk mastifiziert wird und aus einer Lösemittellösung auf ein Unterlagenmaterial aufgebracht wird. Der Mastifizierungsprozess verringert das Molekulargewicht des Kautschuks, was vermutlich zu verbesserter Haftung führt, möglicherweise auf Kosten der Kohäsivstärke.
  • Es gibt bis heute keine signifikante kommerzielle Herstellung von Klebstoffbeschichtungen, hergestellt aus wassergetragenem Kautschuk, obwohl Umwelt- und Gesundheitsaspekte die Verwendung von wassergetragenem Kautschuk begünstigen würden. Die Verankerung des Klebstoffs auf dem filmartigen Unterlagenmaterial ist ein kritisches Problem bei Naturkautschuklatex-Klebebändern. Wenn Rollen des Klebebands abgewickelt werden kommt es häufig zu Delaminierung und Klebstofftransfer auf die Rückseite des Films welcher auf der Rolle verbleibt. Ähnliche Bedenken bestehen weil die Klebebänder einen beträchtlichen Lärm auf kommerziellen Linien erzeugen wenn sie zum Aufschneiden zu kleinen Klebebandrollen abgewickelt werden. Klebebänder aus wassergetragenem Naturkautschuklatex sind bekannt ab etwa 1940, als Verfahren entwickelt wurden um wasserunlösliche feste Klebrigmacher in wässrige Dispersionen einzubauen. Das Problem der Verankerung wurde durch Einbau von zusätzlichen Polymeremulsionen angegangen. Leider wirken sich zusätzliche Polymere auf die Klebstoffeigenschaften des Klebebands schädlich aus und sind daher kommerziell nicht verwendbar.
  • Die japanische Patentanmeldung JP 11-172212 (1999) offenbart, dass ein Klebstoff umfassend Naturkautschuklatex, Synthesekautschuklatex sowie eine Ethylenvinylacetatacrylat-Copolymeremulsion eine gute Verankerung gewährleistet. Alle Beispiele ohne das EVA-Copolymer haben eine schlechte Verankerung und hohen Abwicklungslärm aufgrund abgestufter Delaminierung. Diese Quelle erkennt jedoch an, dass die Verwendung des EVA-Copolymers einen schädlichen Effekt auf die Klebstoffeigenschaften hat, ein Mangel der teilweise durch die Verwendung des Synthesekautschuks überwunden wird. Die US-A 3340088 offenbart ein Haftklebeband welche als Grundierungsbeschichtung der Verankerung eines kautschukbasierten Klebstoffs auf eine hydrophobe Filmunterlage ein getrocknetes Abscheidungsprodukt eines wasserbasierten Latex aus einem Copolymer aus Chloropren und Acrylonitril aufweist, sowie einen Naturkautschuklatex enthaltend ein emulgiertes klebrigmachendes Harz.
  • Die DE-A 156 990 offenbart ein Klebeband umfassend einen Polymerfilm; eine Grundierung umfassend einen Naturkautschuk, ein Ethylenvinylacetat-Copolymer sowie ein Vernetzerharz; sowie eine Klebstoffschicht umfassend einen Naturkautschuk und einen Klebrigmacher.
  • Die dieser Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es ein Haftklebeband enthaltend einen Naturkautschuklatex zu finden, der gut ausgeglichene Klebstoffeigenschaften wie auch Verankerung aufweist. Ein zusätzlicher Vorteil für ein Haftklebstoffband würde der geringe Lärm beim Abwickeln sein.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klebeband umfassend: (a) eine Polymerfolie; (b) eine Grundierungsbeschichtung umfassend mindestens ein Vernetzungsmittel sowie eine Polymerkomponente umfassend mindestens 0,2% polymerisierte Monomereinheiten welche funktionelle Gruppen tragen, die zum Vernetzen geeignet sind, ausgewählt aus Karbonsäure, Hydroxyl und Amin, auf der Polymerfolie; sowie (c) eine Klebstoffschicht auf der Grundierungsbeschichtung, die Klebstoffschicht umfassend: (i) ein Naturkautschuklatex; und (ii) einen Klebrigmacher.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Der Begriff „Klebeband" umfasst beispielsweise Verpackungsklebeband, bedruckbares Band, Spezialklebeband und Schutzfilm.
  • Der Begriff „Polymerfolie" bezieht sich auf jedes beliebige Polymer in der Form einer Folie bzw. eines Films geeignet zur Herstellung eines Klebebands. Die bevorzugten Polymerfolien sind diejenigen die aus Polyolefinen, einschließlich ohne darauf beschränkt zu sein Polypropylen, Polyethylen und Copolymeren sowie Kombinationen davon; Polyester; sowie Polyvinylchlorid (PVC) hergestellt sind. Der am meisten bevorzugte Polymerfilm ist orientierter Polypropylenfilm (OPP). Vorzugsweise wurde die Polymerfolie einer Korona- oder Flammenbehandlung unterzogen um die Verankerung zu verbessern, bevor er mit Grundierung und Klebstoff beschichtet wird.
  • Der Begriff „Acrylpolymere" bezieht sich auf Polymere der Acrylsäure, Methacrylsäure und deren Ester, sowie Copolymere die im Wesentlichen die vorgenannten Monomere umfassen.
  • Der Begriff „Klebrigmacher" bezieht sich auf ein Harz oder eine Kombination von Harzen welche einer Klebstoffformulierung Klebrigkeit verleiht, insbesondere im Zusammenhang eines Klebebandes. Bevorzugte Klebrigmacher umfassen Kolophoniumklebrigmacher, Polyterpenharze, aliphatische Kohlenwasserstoffharze, aromatische Erdölharze, Phenolharze, Styrolharze sowie Coumaron-Indenharze. Ein „Kolophonium-Klebrigmacher" ist ein von einem Kolophonium abgeleiteter Klebrigmacher, einschließlich ohne darauf beschränkt zu sein Kolophonium, Kolophoniumester, Kolophoniumderivate, hydriertes Kolophonium, hydrierte Kolophoniumester und hydrierte Kolophoniumderivate. Der Kolophoniumklebrigmacher wird als Kolophoniumharz oder als eine flüssige Dispersion oder Emulsion eingebaut. Der bevorzugte Kolophonium-Klebrigmacher ist ein Kolophoniumester-Klebrigmacher.
  • Der Begriff „Grundierung" bezieht sich auf ein lösemittelbasiertes oder wässriges Material, aufgebracht auf eine Polymerfilmunterlage um eine Grundierungsbeschichtung auszubilden, wodurch die Verankerung eines Klebebandklebstoffs an der Folie erhöht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Grundierungsbeschichtung einen Naturkautschuk sowie eine vernetzte polymere Phase; diese Grundierungsbeschichtung wird typischerweise gebildet durch Auftragen auf einen Polymerfilm einer Grundierung umfassend: (i) ein Naturkautschuk; (ii) mindestens einen zusätzlichen polymeren Bestandteil enthaltend für die Vernetzung geeigneter funktioneller Gruppen; sowie (iii) ein Vernetzungsmittel. Vorzugsweise hat mindestens einer der zusätzlichen polymeren Bestandteile in der Grundierung eine Tg von nicht mehr als –10°C. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Grundierung eine lösemittelbasierte oder wässrige Polymerzusammensetzung wobei die Hauptmassenpolymerphase eine Tg von nicht mehr als –10°C aufweist. Vorzugsweise umfasst die Grundierung eine wässrige Polymerzusammensetzung in welcher mindestens ein polymerer Bestandteil eine Tg von nicht mehr als –10°C aufweist, und welche ein Vernetzungsmittel enthält. Besonders bevorzugt enthält die Grundierung eine einzelne polymere Phase. Bevorzugte Grundierungen umfassen lösemittelbasierte oder wässrige Acrylpolymere, Ethylenvinylacetatcopolymere, Ethylenvinylacetatacrylcopolymere, wie auch Natur- und Synthesekautschuke wie etwa Polyisopren, Polyisobutylen, Styrolbutadiencopolymere sowie Styrolbutadienacrylnitrilcopolymere, und Copolymere oder Mischungen der vorgenannten Polymere. Gegebenenfalls umfasst die Grundierung andere Additive wie etwa Weichmacher oder Klebrigmacher. Der Polymerbestandteil der Grundierung umfasst mindestens 0,2% Monomereinheiten welche eine für die Vernetzung geeignete funktionelle Gruppe tragen, z. B. Karbonsäure, Hydroxyl und Amin; stärker bevorzugt mindestens 1%. Noch weiter bevorzugt umfasst der Polymerbestandteil ein Acrylpolymer mit einer Tg von nicht mehr als –10°C und umfassend von 1% bis 5% Acrylsäure oder Methacrylsäuremonomereinheiten, besonders bevorzugt von 1,5% bis 2,5%. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Grundierung ein Acrylpolymer enthaltend mindestens 0,2 Monomereinheiten mit einer Karbonsäurefunktionalität, einen Naturkautschuklatex, einen Klebrigmacher sowie einen Isocyanatvernetzer.
  • Vorzugsweise wird mindestens ein Vernetzungsmittel zu der Grundierung zugesetzt, bevor die Grundierung auf eine Polymerfolie aufbeschichtet wird. Ein Vernetzungsmittel ist ein Material das vernetzungswirksam ist, z. B. über Hydroxyl- oder Karbonsäure-funktionelle Gruppen in einem wässrigen Medium oder in einem Lösemittel. Eines der im Stand der Technik gut bekannten Vernetzungsmittel wird mit einer Grundierung verwendet welche einen Polymerbestandteil umfasst der die entsprechenden funktionellen Gruppen trägt. Diese Vernetzungsmittel umfassen ohne darauf beschränkt zu sein difunktionelle oder polyfunktionelle Isocynate, geblockte Isocyanate, Carbodiimide, Diamine, Triamine, Polyamine, Aziridine, aminfunktionelle Harze, z. B. Melamine und Harnstoff-Formaldehydharze, Epoxidharze, Epoxide, Säuren, Anhydride und Polymere mit konjugierter Unsättigung. Bevorzugte Vernetzungsmittel sind diejenigen die entweder über Hydroxyl- oder Karbonsäure-funktionelle Gruppen oder beide, insbesondere difunktionelle oder polyfunktionelle Isocyanate und Carbodiimide vernetzungswirksam sind. Vorzugsweise wird das Vernetzungsmittel der Grundierung mit einem Gehalt von 1% bis 20% des Gesamtgewichts der Grundierung, besonders bevorzugt von 1% bis 10% des Gesamtgewichts der Grundierung zugesetzt.
  • Die Grundierung wird typischerweise auf den Film beschichtet um eine Grundierungsbeschichtung mit einem Trockenbeschichtungsgewicht von 0,5 bis 6 g/m2, vorzugsweise von 2 bis 3 g/m2 zu bilden. Die Klebstoffschicht wird auf die Grundierungsschicht aufgebracht. Vorzugsweise wird die Grundierungsschicht vor der Auftragung der Klebstoffschicht getrocknet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde die Grundierungsbeschichtung mit einem Vernetzungsmittel, welches in der Grundierung vorliegt, vernetzt.
  • Vorzugsweise enthält die Klebstoffschicht weniger als 25% eines Synthesekautschuks. Besonders bevorzugt ist die Klebstoffschicht im Wesentlichen frei von Synthesekautschuk, z. B. Polyisopren oder Styrolbutadienkautschuk oder andere synthetische Polymere.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung enthält der Klebstoff von 1% bis 10% an Latexteilchen von welchen jeder einen Hohlraum sowie eine Teilchengröße von 50 bis 500 nm aufweist, wie im US-Patent Nr. 5,663,213 beschrieben. Derartige Teilchen wirken als UV-Absorber in dem Klebstoff. Vorzugsweise enthält der Klebstoff von 3% bis 6% dieser Latexteilchen.
  • Das Klebeband enthält gegebenenfalls andere Additive die typischerweise in Klebebändern verwendet werden, z. B. Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, mechanische Stabilisatoren, Tenside, Entschäumer, Pigmente, Befeuchtungsmittel sowie Weichmacher.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Klebebands durch: (a) Aufbringen einer Grundierung auf eine Polymerfolie um eine Grundierungsbeschichtung umfassend mindestens ein Vernetzungsmittel sowie eine Polymerkomponente zu formen, die mindestens 0,2% polymerisierter Monomereinheiten zur Vernetzung geeignete funktionelle Gruppen ausgewählt aus Karbonsäure, Hydroxyl und Amin tragend, sowie (b) Aufbringen eines Klebstoffes auf die Grundierungsbeschichtung, welcher umfasst: (i) einen Naturkautschuklatex; sowie (ii) einen Klebrigmacher.
  • Vorzugsweise werden der Naturkautschuklatex und der Klebrigmacher vermischt um einen Klebstoff zu bilden, der dann auf die Grundierungsbeschichtung aufgebracht wird. Vorzugsweise wird die Grundierungsbeschichtung vor der Aufbringung des Klebstoffs getrocknet.
  • Beispiel
  • Klebebandproben wurden hergestellt mit Centex LATZ Naturkautschuklatex, zusammen mit einer Vielzahl von Grundierungen und Klebrigmachern. Für die mit Grundierung hergestellten Proben betrug das Gewicht der trockenen Grundierungsbeschichtung ungefähr 2,5 g/m2 und das Beschichtungsgewicht des Klebstoffs betrug ungefähr 13 g/m2. Für die ohne Grundierung hergestellten Proben betrug das Beschichtungsgewicht des Klebstoffs ungefähr 17 g/m2. Alle Beschichtungsgewichte wurden nach dem Trocknen bestimmt. Die Proben wurden bezeichnet mit 1A bis 1E, 2A bis 2E, 3A bis 3E, 4A bis 4E, 5A und 5D. Klebrigmacher die in den Proben verwendet wurden waren wie folgt: „A"-Proben enthielten TACOLYN 1070, ein Kohlenwasserstoff-(α-Methylstyrol)-Klebrigmacher erhältlich von Hercules Co. (Wilmington, DE); die „B"-Proben enthielten SNOWTACK 780G, ein Kolophoniumester-Klebrigmacher erhältlich von Akzo Nobel (Maastricht, Niederlande); die „C"-Proben enthielten SNOWTACK 790G, ein Kolophoniumester-Klebrigmacher, erhältlich von Akzo Nobel (Maastricht, Niederlande); die „D"-Proben enthielten SNOWTACK 880G, ein gemischter Kohlenwasserstoff/Kolophoniumester-Klebrigmacher, erhältlich von Akzo Nobel (Maastricht, Niederlande); und die „E"-Proben enthielten DERMULSENE TR 501, ein Terpenphenolharz-Klebrigmacher, erhältlich von ND Dispersions (Dax, Frankreich).
  • Die Proben wurden Verankerungs- und Haftungstests wie folgt unterzogen. Die Verankerung beim Abwickeln wurde bestimmt durch Abwickeln einer aufgerollten Klebebandprobe und beobachten des Ausmaßes des Klebstofftransfers auf die Rückseite des Klebebands, von „keiner" bis „vollständig". Der „Fingerreibungs-"Test wurde durchgeführt durch manuelles Rubbeln der Klebstoffschicht (anfänglich 1 ×, und dann wiederholt) und Beurteilung des Grades in welchem der Klebstoff entfernt wurde auf einer Skala von 0–10. Klebstoff-face-to-face-Verankerung wurde begutachtet durch Kontaktieren der Klebstoffseite des Klebebands mit einem anderen Klebstoffabschnitt bei Raumtemperatur, anschließendes Separieren der Klebstoffseiten (anfänglich 1 × und anschließend wiederholt mit zusätzlicher Scherkraft) und Beurteilen der Verankerung des Klebstoffs auf einer Skala von 0–10. Für den „Fingerreibungs-„ und „face-to-face"-Verankerungstest zeigt eine Einstufung von 0, dass der Klebstoff einfach übertragen wurde, Werte von 5–7 zeigen eine gewisse Verankerung, und einen Wert von 10 zeigt wenig oder keinen Klebstofftransfer sogar unter Belastung. Klebstoffschälung wurde gemessen auf rostfreiem Stahl gemäß ASTM #D 3330/D 3330M-00 (Verfahren A), jedoch mit einer Verweilzeit von 10 Minuten. Die Ergebnisse sind in N/10 mm angegeben. Das „A" nach dem Zahlenergebnis zeigt, dass der Ausfall klebstoffbedingt war. Eine Beschreibung der Proben und der Testergebnisse sind in der Tabelle angegeben.
  • Figure 00080001

Claims (9)

  1. Klebeband umfassend: (a) eine Polymerfolie; (b) eine Grundierungsbeschichtung auf der Polymerfolie, umfassend mindestens ein Vernetzungsmittel und eine Polymerkomponente umfassend mindestens 0,2% polymerisierte Monomereinheiten welche funktionelle Gruppen tragen die zum Vernetzen geeignet und ausgewählt sind aus Carbonsäure, Hydroxyl und Amin; und (c) eine Klebstoffschicht auf der Grundierungsbeschichtung, wobei die Klebstoffschicht umfasst: (i) einen Naturkautschuklatex; und (ii) einen Klebrigmacher.
  2. Klebeband nach Anspruch 1, wobei die Grundierungsbeschichtung durch das Vernetzungsmittel vernetzt ist.
  3. Klebeband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymerfolie ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinfolie, Polyesterfolie und PVC-Folie.
  4. Klebeband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grundierungsbeschichtung mindestens eine polymere Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylpolymeren, Ethylenvinylazetatcopolymeren, Ethylenvinylazetat-Acrylcopolymeren, natürlichen Gummen, synthetischen Gummen, Copolymeren und deren Kombinationen umfasst.
  5. Klebeband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Klebstoff 1% bis 10% Latexteilchen enthält, von welchen jedes einen Hohlraum und eine Teilchengröße von 50 bis 500 nm aufweist.
  6. Klebeband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grundierung einen Lösungsmittel- oder wässrigen Träger umfasst, und wobei die Polymerkomponente einen Tg von nicht mehr als –10°C aufweist.
  7. Klebeband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vernetzungsmittel zur Vernetzung von entweder Hydroxyl- und/oder Carbonsäurefunktionalitäten wirksam ist.
  8. Klebeband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grundierungsbeschichtung ferner einen natürlichen Gummi umfasst.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Klebebands umfassend die folgenden Schritte: (a) Ausbringen einer Grundierung auf Polymerfolie um eine Grundierungsbeschichtung auszubilden, welche mindestens ein Vernetzungsmittel und eine Polymerkomponente umfasst, die mindestens 0,2% polymerisierter Monomereinheiten umfasst, welche funktionelle Gruppen tragen die zum Vernetzen geeignet und aus Carbonsäure, Hydroxyl und Amin ausgewählt sind; und (b) Aufbringen eines Klebstoffs auf die Grundierungsbeschichtung, wobei der Klebstoff umfasst: (i) einen Naturkautschuklatex; und (ii) einen Klebrigmacher.
DE60200380T 2001-01-16 2002-01-04 Naturkautschuklatex enthaltendes druckempfindliches Klebeband Expired - Lifetime DE60200380T2 (de)

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US261728P 2001-01-16
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