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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verpacken von Klebstoffen
und insbesondere ein Verfahren zum Verpacken von Heißschmelzklebstoffen
in einer Pfanne und die resultierende, dadurch gebildete Packung.
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Heißschmelzklebstoffe
sind bei Raumtemperatur im Wesentlichen fest, werden jedoch in einem
geschmolzenen oder fließfähigen Zustand
aufgebracht. Heißschmelzklebstoffe
werden in der Regel in Form von festen Blöcken, Kissen oder Pellets angeboten,
die in einer Packung enthalten sind, die zusammen mit der Klebstoffzusammensetzung
schmelzbar und in die geschmolzenen Klebstoffzusammensetzung selbst
unmittelbar vor der Auftragung in dieselbe einmischbar ist. Die
Bereitstellung von Heißklebstoffen
in diesen Formen führt
jedoch zu einzigartigen Problemen, insbesondere wenn der Heißschmelzklebstoff
ein Haftklebstoff ist. Da derartige Substanzen bei Raumtemperatur
inhärent
klebrig oder weich sind, treten im Zusammenhang mit der Handhabung
und Verpackung Probleme auf. Unabhängig von der Form der Bereitstellung
klebt oder haftet ein Haftklebstoff nicht nur an den Händen, mechanischen
Handhabungsvorrichtungen und an sich selbst, sondern nimmt auch
Schmutz und andere Verunreinigungen an. Klebstoffe mit relativ niedrigen
Erweichungspunkten neigen außerdem
dazu, zu einer einzigen festen Masse zusammenzufließen oder
einen zusammenhängenden
Block zu bilden, wodurch die Handhabung und/oder Verpackung dieser
Klebstoffe erschwert sind. Haftklebstoffformulierungen können sich
außerdem
verformen oder kalt fließen,
wenn sie während
des Transports nicht gehalten werden.
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Es
sind viele unterschiedliche Ansätze
zur Verpackung von Haft-Heißschmelzklebstoffen
probiert worden. Die
US-A-5
806 285 von Rizzieri lehrt beispielsweise ein Verfahren,
bei dem Klebstoff unter Bildung von Blöcken in eine Form gegossen
wird. Die Form weist mehrere darin gebildete Löcher auf und ist mit einer
dünnen
Folie aus Kunststoffmaterial ausgekleidet, die auf die Innenseite
der Form vakuumthermogeformt worden ist. Nachdem die Form mit Klebstoff
gefüllt
worden ist, wird die freie Oberseite mit einer dünnen Folie aus Kunststoffmaterial
bedeckt, die an die Folie, die das Innere der Form auskleidet, heißgesiegelt
wird. Die Form, welche den Klebstoff enthält, der nun durch die Folie
umhüllt
ist, wird dann luftgekühlt,
bevor der verpackte Klebstoff aus der Form entnommen wird. Ein Hauptnachteil
dieses Verfahrens liegt darin, dass wegen der Öffnungen in der Form keine
Wasserkühlung
verwendet werden kann. Die Öffnungen
in der Form sind für
den Vakuumformungsvorgang erforderlich, und jeglicher Versuch, Wasserkühlung für die Form
zu verwenden, würde
dazu führen,
dass der Klebstoff aus der Form herausfließt, da Heißschmelzklebstoffe allgemein
eine geringere Dichte als Wasser haben. Das Verfahren von Rizzieri
ist wegen der erforderlichen Luftkühlung in der kommerziellen
Produktion extrem langsam und erfordert eine enorme Menge an Zeit
und Raum. Da Luft eine relativ schlechte Wärmesenke ist, begrenzt dies
außerdem
die Temperatur, mit der der Heißschmelzklebstoff
in die Form abgegeben werden kann. Wenn der Klebstoff mit einer
zu hohen Temperatur in die Form abgegeben wird, wird er die Folie
schmelzen. Die Technik von Rizzieri ist somit relativ langsam und
hat als solche beschränkte
Anwendungen.
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Ein
weiteres Verfahren, das Formen verwendet, wird in der
US-A-5 401 455 von Hatfield
et al. gelehrt. Das Patent von Hatfield et al. lehrt ein Verfahren
zum Verpacken von Heiß schmelzklebstoffzusammensetzungen
unter Verwendung einer festen Form in Form einer Pfanne, deren äußere Oberfläche in Kontakt
mit einer Kühlgas-
oder -flüssigkeits-Wärmesenke
ist. Hatfield et al. lehren, dass der Klebstoff in gewissem Grad
mit der Folie verschmilzt, wenn geschmolzener Heißschmelzklebstoff
in einen mit Folie ausgekleideten Hohlraum der Form gegossen wird.
Dies verbessert gemäß Hatfield
et al. wiederum das spätere
Mischen der Folie mit dem Klebstoff. Ein deutlicher Nachteil von
Hatfield et al. ist jedoch, dass es extrem schwierig ist, die innere
Oberfläche
einer festen pfannenartigen Form konsistent mit einer Folie auszukleiden,
so dass die Folie nicht knittert, Falten bildet oder Hohlräume zwischen
der Folie und der inneren Oberfläche
der Form erzeugt. Wenn eine Endlosfolienrolle verwendet wird, führt die
geringste Bewegung der Folie zur Faltenbildung der Folie, was zu Hohlräumen oder
Spalten zwischen der Folie und der inneren Oberfläche der
Form führt.
Es ist erwünscht,
derartige Spalten zu vermeiden, da sie zu Durchbrennen der Folie
führen
können.
Das Verfahren von Hatfield et al. ist somit wiederum in der kommerziellen
Produktion extrem langsam und hat zahlreiche technische Probleme,
die sich schwer überwinden
lassen.
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Ein
weiteres Verfahren, das eine Form einsetzt, ist in der
US-A-5 715 654 von Taylor
et al. offenbart. Bei diesem Verfahren lehren Taylor et al. das
Auskleiden einer starren Form mit einer thermoplastischen Folie, die
in die Form vakuumgeformt werden können. Wenn sie jedoch vakuumgeformt
wird, ergeben sich die gleichen Kühlprobleme wie bei dem bereits
erörterten
Verfahren von Rizzieri. Taylor et al. lehren in einem Versuch, das
Kühlen
zu beschleunigen, dass sich die Mitte der Klebstoffmasse in der
Form weniger als 1 Zoll von der nächsten Oberfläche der
Form entfernt befinden soll. Der Hauptnachteil einer derartigen
Form ist, dass sie eine sehr kleine Klebstof feinheit produzieren
würde.
Es wäre
bevorzugt, über
ein Verfahren zu verfügen,
das größere Einheiten
produziert, wie Klebstoffblöcke.
Da keine Wasserkühlung
vorhanden ist, müsste
der Klebstoff bei Taylor et al. auch mit einer relativ niedrigen
Temperatur in die Form abgegeben werden, um das Schmelzen der Folie
zu verhindern. Da Taylor et al. kein Wasser als Kühlmedium
verwenden, wäre
das Verfahren von Taylor et al. auch ein sehr langsames Verfahren
und hätte
somit begrenzten kommerziellen Wert.
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Die
US-A-5 725 820 betrifft
ein Verfahren zur Herstellung einer Packung Heißschmelzklebstoffmaterial.
Bei dem Verfahren werden die Innenseitenoberflächen eines offenflächigen starren
Behälters
mit einem polymeren Material beschichtet, indem mit einem Kunststoffextruder
eine Perle aus jenem Material auf die Innenseite des oberen Randes
des Behälters
aufgebracht wird und das Material unter Einfluss der Schwerkraft
die Wände
herunterfließen
gelassen wird. Die polymere Beschichtung wird erstarren gelassen,
um eine Schicht aus nicht klebrigem polymerem Material zu erzeugen.
Der Behälter
kommt dann zu einer Füllstation,
wo er mit einer abgemessenen Menge geschmolzenem Klebstoff gefüllt wird,
der innerhalb der polymeren Beschichtung abkühlen und erstarren gelassen
wird. Die freiliegende obere Oberfläche des abgekühlten Klebstoffs
wird dann mit mehreren Perlen aus polymerem Material bedeckt, die
erstarren, um den Kleber zu verbergen, wodurch eine feste Packung
Heißschmelzklebstoffmaterial
erzeugt wird. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die
Art des Beschichtungsverfahrens zu Schwierigkeiten beim Erreichen
einer Beschichtung aus polymerem Material mit gleichförmiger Dicke
führt,
und dass der Klebstoff daher in den Bereichen, in denen die Beschichtung
besonders dünn
ist, möglicherweise
nicht vollständig
von der polymeren Beschichtung verborgen wird.
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ZUSANMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zweikomponentenformungsanordnung,
bei der eine Form, vorzugsweise in Form einer oben offenen Pfanne,
einen Hohlraum einschließt,
der mit einer dünnen
Folie aus Kunststoffmaterial ausgekleidet ist. Die zweite Komponente
ist ein Träger
für die
Form und liegt vorzugsweise auch in Form einer oben offenen Pfanne
vor. Der Träger
schließt
auch einen Hohlraum zum Aufnehmen der Form ein und wirkt nicht nur
als Stütze
der Form, wenn sie darin eingenistet wird, sondern wirkt auch als
Wärmesenke,
um die Wärme
aus dem in die Form abgegebenen geschmolzenen Klebstoff effektiv
und rasch abzuleiten, zu zerstreuen oder zu absorbieren. Die Form
weist gegebenenfalls darin ausgebildete Öffnungen auf, die mit dem Hohlraum
in Verbindung stehen, um das Vakuumformen der Folie an die innere
Oberfläche
des Hohlraums zu erleichtern.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform,
bei der der Träger
eine oben offene Pfanne ist, befindet sich die äußere Oberfläche dieser zweiten Pfanne direkt
in Kontakt mit einem Kühlmedium,
wie Wasser. Gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
bei der der Träger
ein Block- oder Kernelement ist, das ein Netzwerk innerer Durchgangswege
enthält,
wird ein Kühlmedium,
wie Wasser, durch die Durchgangswege geleitet, um Wärme abzuleiten.
Gemäß einer
dritten Ausführungsform
ist der Träger
ein ummanteltes Kernelement, und ein Kühlmedium, wie Wasser, wird
hindurchgeleitet, um Wärme
zu entfernen. Das Einnisten der Form in den Träger gewährleistet gleichzeitig einen
hohen Wärmeübertragungsgrad
zwischen der Form, dem Träger
und dem Kühlmedium.
Auf diese Weise können
alle Vorteile von Vakuum- und/oder Thermoformen zum Auskleiden der ersten
Pfanne verwendet werden, und diese Vorteile können mit den Vorteilen der
Verwendung von Wasser und/oder anderen Flüssigkeiten als bevorzugtem
effizientem Kühlmedium
kombiniert werden.
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Nach
dem Füllen
der Form mit einer Masse aus Klebstoff wird die freiliegende offene
Oberseite des Klebstoffs mit einer zweiten Schicht aus dünner Folie
aus Kunststoffmaterial bedeckt, die danach an die erste Folie gesiegelt
wird, welche das Innere der Form auskleidet. Die beiden Folien können in
Abhängigkeit
von der Endanwendung des Klebstoffs aus den gleichen oder unterschiedlichen
Folien zusammengesetzt sein.
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Ein
Vorteil dieser Zweikomponentenformungsanordnung liegt darin, dass
sie mit irgendeinem Typ von Heißschmelzklebstoffzusammensetzung
und vorzugsweise einem Heißschmelzhaftklebstoff
verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass als erste
Folie zur Auskleidung der Form oder als zweite Folie zur Bedeckung
des Klebstoffs irgendeine thermoplastische Folie verwendet werden
kann, solange die Folien miteinander schmelzbar sind und mit der
Klebstoffzusammensetzung verträglich
sind. Die Folien sollten somit die Klebstoffcharakteristika einer
geschmolzenen Mischung des Klebstoffs und Folienmaterials nicht
wesentlich nachteilig beeinflussen oder den Betrieb von Heißschmelzklebstoffauftragungsgeräten nicht
wesentlich nachteilig beeinflussen. Ein weiterer Vorteil betrifft
die Sauberkeit, d. h. die Form kommt nicht mit dem Kühlmedium in
Kontakt. Daher haften irgendwelche Schmutzschichten, Insekten, Dreck,
Leim oder andere Verunreinigungen, die in dem Kühlmedium schweben können, nicht
an seiner äußeren Oberfläche. Die
Form bleibt infolgedessen über
längere
Zeiträume
relativ rein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Zeichnungen illustrieren den derzeit als am besten angesehenen Modus
zur Durchführung
der Erfindung.
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In den Zeichnungen:
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ist 1 ein
Blockdiagramm, welches die Stufen in dem erfindungsgemäßen Zweikomponentenformungsverfahren
zum Verpacken von Heißschmelzklebstoffen
illustriert;
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2 ist
eine Querschnittansicht, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung in Form einer Pfanne- und Träger-Anordnung illustriert,
wobei der Träger
eine zweite Pfanne ist, deren äußere Oberfläche sich
in direktem Kontakt mit Kühlwasser
befindet;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines inneren Tabletts, welches mit
sechs Pfannen ausgestattet ist, von denen jede mit einer ersten
Kunststofffolie ausgekleidet, mit Heißschmelzklebstoff gefüllt und
mit einer zweiten Lage oder Schicht Kunststofffolie bedeckt ist;
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4 ist
eine Querschnittansicht, die entlang der Linie 4-4 von 3 genommen
wurde,
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5 ist
eine Querschnittansicht, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung in Form einer Pfanne- und
Träger-Anordnung
illustriert, wobei der Träger
innere Kühldurchgangswegen
aufweist, und
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6 ist
eine Querschnittansicht, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung in Form einer Pfanne- und
Träger-Vorrichtung
illustriert, wobei der Träger
einen externen Kühlmantel
aufweist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zweikomponentenformungsanordnung
zum Verpacken von Heißschmelzklebstoffen
und ein Verfahren zum Verpacken von Heißschmelzklebstoffen, welches
die Zweikomponentenformungsanoednung verwendet. Das Verfahren umfasst
insbesondere die Stufen, bei denen
eine Form mit einem Hohlraum
bereitgestellt wird, wobei der Hohlraum ein freiliegendes oberes
Ende aufweist,
der Hohlraum mit einer Folie aus thermoplastischem
Material ausgekleidet wird,
die ausgekleidete Form in einem
Träger
platziert wird, um eine Zweikomponentenformungsvorrichtung zu liefern,
die
Zweikomponentenformungsvorrichtung einem Kühlmedium ausgesetzt wird;
der
Hohlraum mit einer gewünschten
Menge einer Masse von geschmolzenem Heißschmelzklebstoff gefüllt wird,
wobei die Masse des Klebstoffs eine freiliegende Fläche aufweist,
und
der Klebstoff auf eine gewünschte Temperatur gekühlt wird.
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Die
freiliegende Fläche
der Masse des Klebstoffs ist gegebenenfalls und vorzugsweise umschlossen, um
eine verpackte Klebstoffeinheit zu liefern. Das Umschließen der
freiliegenden Fläche
des Klebstoffs kann bewirkt werden, indem die obere Öffnung des
ersten Hohlraums mit einer zweiten dünnen Folie oder Schicht aus
thermoplastischem Material bedeckt wird und die zweite dünne Folie
an die erste dünne
Folie gesiegelt wird.
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Statt
jede erste Form mit einer zweiten dünnen Folie zu bedecken, kann
alternativ ein Paar von ersten Formen, die jeweils Klebstoff enthalten,
in einer zusammengefügten
Fläche-zu-Fläche-Beziehung
angeordnet werden, d. h. obere Öffnung
an oberer Öffnung,
so dass nur die erste Folie den Klebstoff umgibt. Obwohl die Klebrigkeit
des Klebstoffs dazu führen
wird, dass die beiden Formen aneinander haften oder kleben und eine Einzeleinheit
oder einen Block aus Klebstoff bilden, ist es möglicherweise bei Klebstoffen,
die leicht kalt fließen, erwünscht, die
peripheren Ränder
der ersten dünnen
Folie aneinander zu siegeln.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist schematisch in dem Fließdiagramm
von 1 illustriert. Die erste Stufe in dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Verpacken von Heißschmelzklebstoffen
ist in Kästchen 1 schematisch
dargestellt. In dieser Stufe wird eine erste starre Form oder Pfanne 3 bereitgestellt,
die aus einem wärmeleitfähigen Material,
wie Aluminium, zusammengesetzt ist und einen Hohlraum mit perforierten
Wänden aufweist
(wie im Folgenden beschrieben wird), und die erste starre Pfanne
oder Form wird so mit einer thermoplastischen dünnen Folie ausgekleidet, dass
die Grenzfläche
zwischen der inneren Oberfläche
des Hohlraums der Pfanne oder Form und der Folie selbst im Wesentlichen
frei von Knittern, Falten und/oder Hohlräumen ist. Die Folie wird vorzugsweise
in das Innere der Pfanne oder Form vakuumgeformt. Um dies zu bewirken,
wird auf 2 verwiesen, die das innere
Tablett 2 mit mehreren darin ausgebildeten Pfannen oder
Formel 3 illustriert. In der illustrierten Ausführungsform
sind sechs Pfannen oder Formel 3 gleichförmig in
Tablett 2 verteilt. Tablett 2 schließt in der
Regel zwei beabstandete Pfannen, die sich in Breitenrichtung erstrecken,
und drei Pfannen, die sich in Längsrichtung
erstrecken, ein. Daher werden letztendlich sechs individuelle Klebstoffpackungen
pro Tablett 2 gebildet (siehe beispielsweise 3).
Die Anzahl der Pfannen oder Formen pro Tablett ist jedoch in keinerlei
Weise kritisch, und daher kann jedes Tablett mehr, z. B. 8, 10,
12, 16, usw., oder weniger, z. B. 4, 2, usw. als die hier speziell
illustrierte Zahl enthalten. Die individuellen Pfannen 3 können gewünschtenfalls
auch ohne Tablett 2 verwendet werden. Die einzigen einschränkenden
Faktoren sind die Größe jeder individuellen
gewünschten
Klebstoffpackung, die Breite der Wasserwanne oder andere Geräteparameter, usw.,
wie Fachleuten bekannt ist.
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Das
innere Tablett 2 weist, wie dargestellt, ein im Wesentlichen
planares Oberteil 4 und mehrere Pfannen 3 auf,
die von jeglichen anderen Formungshohlräumen oder Formen beabstandet
sind, die von der Unterseite des Oberteils 4 ausgehen.
Jede Pfanne 3 schließt
eine innere Oberfläche 5 und
eine äußere Oberfläche 6 ein,
die einen Hohlraum zur Aufnahme des Heißschmelzklebstoffs definieren.
Wie in 2 am besten zu sehen ist, sind die Seitenwände jeder
Pfanne 3 in einem spitzen Winkel zu dem Oberteil 4 angeordnet,
und ihre Bodenwand ist im Wesentlichen parallel zu dem Oberteil 4.
Wie auch in 2 dargestellt ist, schließen die
Seitenwände
und die Bodenwand jeder Pfanne 3 mehrere durchgehend ausgebildete Öffnungen 7 ein.
Die Öffnungen 7 können durch
die Seitenwände
und die Bodenwand jeder Pfanne 3 statistisch oder gleichförmig angeordnet
sein und wirken so, dass das Vakuumformen einer inneren dünnen Folie 8 aus
thermoplastischem Material gegen die innere Oberfläche 5 jeder
Pfanne 3 in einer solchen Weise ermöglicht wird, dass die Grenzfläche zwischen
der inneren Oberfläche 5 und
der Folie 8 im Wesentlichen frei von Hohlräumen, Knittern und/oder
Falten ist.
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Um
dies zu bewirken, kann die innere dünne Folie 8 aus thermoplastischem
Material durch eine Reihe von Tänzerrollen
und Bahnleitvorrichtungen zugeführt
werden, um zu gewährleisten,
dass sich die Folie unter einer geeigneten Spannung befindet und
in Bezug zu Tablett 2 ausgerichtet ist. Die Folie 8 kann
in Rollenform zugeführt
werden oder kann nach irgendeinem Folienformungsverfahren, unmittelbar
bevor sie zum Auskleiden von Pfanne 3 verwendet wird, in
die Straße
eingebracht werden. Die Folie 8 wird in jedem Fall oben
auf Tablett 2 angeordnet und nachfolgend in das Innere
jedes Hohlraums von jeder Pfanne 3 hinein geformt, indem von
außerhalb
der äußeren Oberfläche 6 ein
Vakuum angelegt wird. Dieses Vakuum führt dazu, dass Folie 8 abwärts in jede
Pfanne 3 hineingezogen und an die innere Oberfläche 5 von
jeder Pfanne 3 vakuumgeformt wird.
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Unter
bestimmten Bedingungen und insbesondere in Abhängigkeit von der Folienzusammensetzung und
der Pfannenkonfiguration kann es erwünscht sein, die Folie 8 unmittelbar
vor dem Auskleiden der Pfanne 3 zu erwärmen. Die Folie 8 kann
somit unter Verwendung von Vakuum, Wärme oder einer Kombination
von Vakuum und Wärme
in der Pfanne 3 abgesetzt werden. Es kommen auch andere
Mittel zum Absetzen von Folie 8 in Pfanne 3 in
Frage, wie die Verwendung eines Kolbens oder irgendeiner anderen
mechanischen Hilfe, oder mittels eines elektrostatischen Systems.
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Das
innere Tablett 2 wird danach zu einer Position gebracht,
an der es in ein zweites äußeres Tablett 9 eingesetzt
wird oder in dieses eingenistet wird. Das äußere Tablett 9 hat
im Wesentlichen die gleichen Abmessungen wie das innere Tablett 2 und
schließt
mehrere entsprechende zweite oben offene Pfannen 10 ein, die
im Wesentlichen in den gleichen Positionen angeordnet sind und im
Wesentlichen die gleichen Abmessungen wie Pfannen 3 haben,
so dass Pfannen 3 in Pfannen 10 eingenistet werden
können,
um eine Zweipfannenvorrichtung zu liefern, die am besten in 2 zu
sehen ist. Jede in dem äußeren Tablett 9 gebildete
Pfanne 10 definiert einen Hohlraum zur Aufnahme einer Pfanne 3 und
hat eine Bodenwand und Seitenwände,
die fest sind, wie am besten in 2 zu sehen
ist. Das Oberteil 11 sowie die gewinkelten Seitenwände und
die flache Bo denwand jeder Pfanne 10 schmiegen sich im
Wesentlichen an ähnliche
Komponenten des inneren Tabletts 2 an, um zu gewährleisten,
dass effektive und rasche Wärmeübertragung
zwischen Pfannen 3 und 10 stattfindet. Diese Stufe
des Verfahrens wird in 1 durch Kästchen 12 illustriert.
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Kästchen 13 in 1 illustriert,
dass die nächste
Stufe in dem vorliegenden Verpackungsverfahren das Anordnen der
in 2 illustrierten Zweipfannenanoednung in einem
flüssigen
Kühlmedium
mit der Bezeichnung 14 in 2 ist. Das
flüssige
Kühlmedium 14 umfasst
vorzugsweise irgendeine Flüssigkeit,
die effektiv und rasch die Wärme
von dem geschmolzenen Klebstoff und der Folie in Kontakt mit der
geschmolzenen Heißschmelzklebstoffzusammensetzung
in Pfanne 3 ableitet, zerstreut oder absorbiert, um so
den Klebstoff rasch zu kühlen
und auch zu verhindern, dass die Temperatur der Folie 8 ihren
Schmelzpunkt übersteigt,
obwohl die Temperatur der geschmolzenen Heißschmelzklebstoffzusammensetzung
höher als
die Folienschmelztemperatur sein kann. Das bevorzugte flüssige Kühlmedium
ist Wasser, obwohl andere Flüssigkeiten verwendet
werden können.
Wie am besten in 2 zu sehen ist, ist das flüssige Kühlmedium 14 von
einer Wanne 15 umgeben, die so dimensioniert ist, dass
sie Tabletts 2 und 9 aufnimmt sowie ausreichend
Flüssigkeit enthält, um das
Kühlen
und der in den Pfannen 3 enthaltenen Folie 8 und
der Heißschmelzklebstoffzusammensetzung
zu bewirken.
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Die
nächste
Stufe in dem Verfahren ist das Füllen
der Pfannen 3 mit geschmolzenem Heißschmelzklebstoff, das durch
Kästchen 16 dargestellt
wird. Nachdem die in 2 dargestellte Zweipfannenanordnung somit
in dem flüssigen
Kühlmedium 14 platziert
worden ist, wird die Zweipfannenanordnung zu einer Füllstation mit
mindestens einem Füllkopf
gebracht, der eine geschmolzene thermoplastische Heißschmelzklebstoffzusam mensetzung
mit einer Temperatur von etwa 65,5°C (150°F) bis 204,4°C (400°F) in den ausgekleideten Hohlraum
der Pfanne 3 abgibt. Die Füllstation befindet sich vorzugsweise über den
Pfannen 3, so dass die thermoplastische Klebstoffzusammensetzung
durch Schwerkraft abgegeben werden kann. Jede Pfanne 3 wird mit
der gewünschten
Menge an Klebstoff gefüllt,
wie in 2 am besten zu sehen ist.
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Wie
durch Kästchen 17 in 1 illustriert
wird, wird die Zweipfannenanordnung dann derart in Wanne 15 stromabwärts gefördert, dass
sich die Pfanne 10 in konstantem Kontakt mit flüssigem Kühlmedium 14 befindet,
um für
Anfangskühlung
des Klebstoffs in Pfannen 3 zu sorgen, bis mindestens die
Oberfläche
der in Pfannen 3 enthaltenen Klebstoffmasse ausreichend
auf eine gewünschte
Temperatur abgekühlt
worden ist, d. h. etwa 37,7°C
(100°F)
bis etwa 149°C
(300°F).
Diese Temperatur ist typischerweise so, dass die geschmolzene Klebstoffzusammensetzung
eine zweite äußere dünne Folie 18 aus
thermoplastischem Material nicht schmilzt, die auf ihre obere Oberfläche abgegeben
wird. Diese zweite äußere dünne Folie 18 bedeckt
die oben offene Oberseite der Klebstoffzusammensetzung, wie in 2 am
besten zu sehen ist.
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Nachdem
die äußere dünne Folie 18 oben
auf Tablett 2 angeordnet worden ist, um die Pfannen 3 und den
darin enthaltenen Klebstoff zu bedecken, erfolgen mehrere Quersiegelungen 37 und
Längssiegelungen 38 zwischen
der inneren dünnen
Folie 8 und der äußeren dünnen Folie 18.
Die Siegelungen 37 und 38 werden neben den peripheren
Rändern
der Pfannen 3 gebildet, so dass die thermoplastische Klebstoffzusammensetzung
an allen ihren sechs Seiten im Wesentlichen umschlossen ist. Das
Siegeln der inneren Folie 8 an die äußere Folie 18 kann
nach verschiedenen Verfahren erreicht werden, einschließlich Heißsiegelung,
Ultraschallbinden oder adhäsives
Binden. Die Siegelungen 37 und 38 sind am besten
in 3 zu sehen, und die Siegelstufe ist in 1 durch
Kästchen 20 dargestellt.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass die zweite Folie 18 die gleiche
Dicke wie Folie 8 haben kann, oder Folie 18 dicker
oder dünner
als Folie 8 sein kann. Es sei auch darauf hingewiesen,
dass das anfängliche
Kühlen
des Klebstoffs und der Folien 8, 18 in der Tat
durch eine Kombination des flüssigen
Kühlmediums 14 in
Kontakt mit der äußeren Oberfläche von
Pfanne 10 und Luft in Kontakt mit der offenen Oberfläche des
Klebstoffs in Pfanne 3 bewirkt wird. Das meiste der Kühlung wird
offensichtlich durch Kühlmedium 14 bereitgestellt,
welches sowohl während
dieser anfänglichen
Kühlstufe
als auch beim späteren
letzten Kühlen
des Klebstoffs als primäre
Wärmesenke
wirkt.
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Wie
in Kästchen 21 in 1 illustriert
wird, wird die Zweipfannenanordnung dann in der Wanne 15 stromabwärts in eine
letzte Kühlstufe
transportiert, bis der Klebstoff auf eine Temperatur von etwa 10°C (50°F) bis etwa
65,5°C (150°F) abgekühlt ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass die äußere Oberfläche der Pfannen 10 während dieser
Zeit in konstantem Kontakt mit Kühlmedium 14 bleibt,
um maximale Kühlung
des Klebstoffs zu liefern. Die in Wanne 15 verbrachte Zeit
hängt offensichtlich
von der Temperatur des Kühlmediums 14,
der Fließgeschwindigkeit
der Zweipfannenvorrichtung in Wanne 15 und der gewünschten
Endtemperatur des Klebstoffs ab.
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Nachdem
die Klebstoffzusammensetzung ausreichend abgekühlt ist, wird, wie durch Kästchen 25 in 1 dargestellt
wird, das innere Tablett 2 aus dem äußeren Tablett 9 entfernt,
und die Vorrichtung 22 wird von dem inneren Tablett 2 entfernt.
Vorrichtung 22 umfasst die äußere dünne Folie 18, die
an die innere dünne Folie 8 gesiegelt
ist, und mehrere, d. h. sechs, wie in 3 gezeigt
ist, Klebstoffeinheitspackungen, die als 23 bezeichnet
werden. Die Vorrichtung 22 und die mehreren in tegralen
Klebstoffeinheitspackungen 23 werden dann zu einer Schneidvorrichtung
transportiert, die die Vorrichtung 22 in sechs individuelle
Einheitspackungen 23 schneidet. Wie am besten in 3 zu
sehen ist, erfolgt ein längsgerichteter
Schnitt 19 zwischen angrenzenden Siegelungen 38 in
Längsrichtung,
und ein Paar Schnitte in Querrichtung 39 wird zwischen
benachbarten Quersiegelungen 37 durchgeführt, um
sechs individuelle Packungen 23 zu bilden. Die Schnitte 19 und 39 können mit
irgendeinem bekannten Mittel bewirkt werden, wie einem Rasierklingenschneider,
einer mechanischen Schere, einem Schneidrad, Laserschneidern, einem
geheizten Draht, usw. Nachdem die individuellen Packungen 23 des
thermoplastischen Klebstoffmaterials getrennt worden sind, können sie
entweder manuell oder mithilfe eines automatisierten Verpackungssystems
in einem Kästchen
oder anderem Transportbehälter platziert
werden.
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Ein
alternatives Verfahren beinhaltet, wie bereits erwähnt, die
optionale Eliminierung der Verwendung der zweiten äußeren Folie 18 sowie
der von Kästchen 20 in 1 illustrierten
Stufen, d. h. das Bedecken der oberen Öffnung von Pfanne 3 mit
einer zweiten äußeren Folie 18 und
Siegeln der Folie 18 an die erste innere Folie 8.
In diesem Verfahren werden die anfänglichen und letzten Kühlstufen
zu einer einzelnen Stufe kombiniert. Nachdem der Klebstoff in Wanne 15 auf
seine Endtemperatur abgekühlt
worden ist, wird die Vorrichtung 22 (ohne Folie 18)
somit aus Tablett 2 entfernt und in Längsrichtung gefaltet, so dass
der Klebstoff Fläche-zu-Fläche angeordnet
ist, d. h. obere Öffnung
an oberer Öffnung,
so dass nur die innere erste Folie den Klebstoff umgibt. Obwohl
die Klebrigkeit des Klebstoffs dazu führen wird, dass zwei Einzelpackungen 23 aneinander
haften oder kleben und eine Einzeleinheit oder einen Block aus Klebstoff
bilden, ist es möglicherweise bei
Klebstoffen, die leicht kalt fließen, erwünscht, die peripheren Ränder der
inneren oder ersten dünnen
Folie 8 aneinander zu siegeln. Die kombinierten Klebstoffblöcke werden
dann in Querrichtung geschnitten, um individuelle Klebstoffpackungen
zu bilden.
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Heißschmelzklebstoff
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Zweipfannenvorrichtung
können
an das Verpacken von praktisch jedem Typ von Heißschmelzklebstoffzusammensetzung
angepasst werden. Sie sind insbesondere an das Verpacken von thermoplastischen
oder duroplastischen Haftklebstoffen angepasst, bei denen die Handhabungsprobleme
am schwerwiegendsten sind. Wie wohl bekannt ist, umfassen Heißklebstoffe
ein Gemisch aus verschiedenen verträglichen Bestandteilen und schließen in der
Regel ein Gemisch aus einem Polymer und/oder Copolymer, Klebrigmacherharz,
Weichmacher, Wachs und einem Antioxidans ein. Beispiele für typische
Formulierungen finden sich in der
US-A-5
149 741 und dem erneut erteilten
US-Patent 37 177 , auf deren Offenbarungen
hier jeweils Bezug genommen wird.
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Als
Polymer, Copolymer oder in Gemischen von Polymeren und/oder Copolymeren
in den Klebstoffzusammensetzungen können beliebige von vielen wohl
bekannten und leicht erhältlichen
duroplastischen Materialien verwendet werden. Zu Beispielen für diese
Materialien gehören
Polyacrylate, Polyester, Polyurethane, Polyepoxide, Pfropfcopolymere
von einem oder mehreren Vinylmonomeren und Polyalkylenoxidpolymere,
Aldehyd enthaltende Harze, wie Phenol-Aldehyd, Harnstoff-Aldehyd,
Melamin-Aldehyd und dergleichen sowie Polyimide.
-
Als
Polymer, Copolymer oder in Gemischen von Polymeren und/oder Copolymeren
in den Klebstoffzusammensetzungen können irgendwelche von vielen
wohl bekannten und leicht erhältlichen thermoplastischen
Materialien verwendet werden. Zu Beispielen für diese Materialien gehören Polymere
auf Ethylenbasis, einschließlich
Ethylen-Vinylacetat, Ethylenacrylat, Ethylenmethacrylat, Ethylen-Methylacrylat,
Ethylen-Methylmethacrylat, ein Ethylen-Styrol-Interpolymer (ESI),
Ethylen-Acrylsäure,
Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid und Ethylen-N-Butylacrylat-Kohlenmonoxid;
Polybuten-1-Polymere: Polyolefine, wie Polyethylen mit hoher und
niedriger Dichte, Polyethylengemische und chemisch modifiziertes
Polyethylen, Copolymere von Ethylen und mono- und di-ungesättigten
C1-C6-Monomeren;
Polyamide; Polybutadienkautschuke; Polyester, wie Polyethylenterephthalat
und Polybutylenterephthalat; thermoplastische Polycarbonate; ataktische
Poly-α-olefine einschließlich ataktischem
Polypropylen, Polyvinylmethylether und anderen; thermoplastische
Polyacrylamide, wie Polyacrylnitril, und Copolymere von Acrylnitril
und anderen Monomeren, wie Butadien-Styrol; Polymethylpenten; Polyphenylensulfid;
aromatische Polyurethane; Polyvinylalkohole und deren Copolymeren;
Polyvinylacetat und statistische Copolymere derselben; Styrol-Acrylnitril,
Acrylnitril-Butadien-Styrol,
Styrol-Butadien-Kautschuke, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Elastomere,
A-B, A-B-A, A-(B-A)nB, (A-B)n-Y
Blockcopolymere, wobei der A-Block einen polyvinylaromatischen Block,
wie Polystyrol, umfasst, der B-Block einen kautschukartigen Mittelblock
umfasst, der Polyisopren sein kann und gegebenenfalls hydriert ist,
wie Polybutadien, Y eine mehrwertige Verbindung umfasst und n eine
ganze Zahl von mindestens 3 ist, und Mischungen der Substanzen.
Beispiele für
diese letzteren Blockcopolymere umfassen Styrol-Butadien, Styrol-Butadien-Styrol,
Styrol-Isopren-Styrol, Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol und Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol.
-
Obwohl
der Gesamtstyrolgehalt der Polymere bis zu 51 Gew.-% des Polymers
betragen kann und da die Polymere für optimale Leistung mehr als
zwei A-Blöcke
aufweisen können,
sollte der gesamte A-Block weniger als oder gleich etwa 45 Gew.-%
der Polymere sein und ist am meisten bevorzugt weniger als oder
gleich 35 Gew.-% des Polymers. In einem S-B-S-(Styrol-Butadien-Styrol)-Copolymer
beträgt
das bevorzugte Molekulargewicht etwa 50 000 bis 120 000, und der
bevorzugte Styrolgehalt ist etwa 20 bis 45 Gew.-%. In einem S-I-S-(Styrol-Isopren-Styrol)-Copolymer
beträgt
das bevorzugte Molekulargewicht etwa 100 000 bis 200 000, und der
bevorzugte Styrolgehalt ist etwa 14 bis 35 Gew.-%. Das Hydrieren
der Butadienmittelblöcke
ergibt kautschukartige Mittelblöcke,
die typischerweise in Ethylen-Butylen-Mittelblöcke umgewandelt werden.
-
Diese
Blockcopolymere sind von Kraton Polymers, Enichem, Fina und Dexco
erhältlich.
Multiblock- oder Gradientenblockcopolymere (vom A-(B-A)n-B-Typ)
sind von Firestone erhältlich.
-
Andere
Polymere, die verwendet werden können,
sind syndiotaktische Polypropylen-(SPP)-Polymere oder isotaktische
statistische Polypropylencopolymere (RCP) und/oder Gemische von
SPP oder RCP mit amorphen ataktischen Poly-α-olefinen (APAO), die alle in
der Technik gut bekannt sind. Die SPP-Polymere sind im Wesentlichen
hochmolekulargewichtige stereospezifische Propylenhomopolymere oder
Copolymere von Propylen mit anderen α-Olefinmonomeren, wie Ethylen,
Buten-1 oder Hexen-1. RCPs umfassen ein statistisches Copolymer
von Propylen und einem α-Olefin mit der Formel
R–CH=CH2, worin R Wasserstoff oder eine C2- bis C10-Alkylgruppe
ist, vorzugsweise Ethylen. Die erfindungsgemäß brauchbaren RCP-Polymere
sind vorzugsweise Metallocen-katalysiert (mRCP) und enthalten mindestens
1,5 Gew.-% des α-Olefincomonomers und
haben einen Schmelzpunkt von 145°C
oder darunter, gemessen nach dem DSC-Verfahren, eine Schmelzfließrate von
1 bis 500 g/10 Min gemäß ASTM Verfahren
D-1238 und ein Festkörpervolumen
von 0,880 bis 0,905 g/cm3 gemäß ASTM Verfahren
D-1505. APAO-Polymere sind eine Familie von im Wesentlichen amorphen
niedermolekulargewichtigen Homopolymeren von Propylen oder Copolymeren
von Propylen mit Ethylen oder Guten oder Hexen.
-
Die
klebrigmachenden Harze, die in den erfindungsgemäßen Heißschmelzklebstoffen verwendet
werden, sind jene, die die Adhäsionseigenschaften
erweitern und die spezifische Adhäsion des Polymers verbessern.
Der Begriff "klebrigmachendes
Harz" schließt ein:
- (a) natürliches
und modifiziertes Kolophonium, wie beispielsweise Balsamkolophonium,
Holzkolophonium, Tallölharz,
destilliertes Kolophonium, hydriertes Kolophonium, dimerisiertes
Kolophonium und polymerisiertes Kolophonium;
- (b) Glycerin- und Pentaerythritester von natürlichen und modifizierten Kolophoniums,
wie beispielsweise der Glycerinester von Pfahlholzharz, der Glycerinester
von hydriertem Kolophonium, der Glycerinester von polymerisiertem
Kolophonium, der Pentaerythritester von Pfahlholzharz, der Pentaerythritester
von hydriertem Kolophonium, der Pentaerythritester von Tallölharz und
der phenolisch modifizierte Pentaerythritester von Kolophonium;
- (c) Polyterpenharze mit einem gemäß ASTM-Verfahren E28-58T bestimmten
Erweichungspunkt von etwa 60°C
bis 140°C,
wobei die letzteren Polyterpenharze allgemein aus der Polymerisation
von Terpenkohlenwasserstoffen, wie Monoterpen, das als Pinen bekannt
ist, in Gegenwart von Friedel-Crafts-Katalysatoren bei mäßig niedrigen
Temperaturen resultiert, die hydrierten Polyterpenharze sind auch
eingeschlossen;
- (d) Copolymere und Terpolymere von natürlichen Terpenen, z. B. Styrol/Terpen, α-Methylstyrol/Terpen
und Vinyltoluol/Terpen;
- (e) phenolisch modifizierte Terpenharze, wie beispielsweise
das aus der Kondensation eines Terpens oder Phenols in einem sauren
Medium resultierende Harzprodukt;
- (f) aliphatische Erdölkohlenwasserstoffharze
mit Ring-und-Kugel-Erweichungspunkten
von etwa 60° bis 140°C, wobei
die letzteren Harze aus der Polymerisation von Monomeren resultieren,
die vorwiegend aus Olefinen und Diolefinen bestehen; ebenfalls eingeschlossen
sind die hydrierten aliphatischen Erdölkohlenwasserstoffharze; Beispiele
für diese
kommerziell erhältlichen
Harze auf Basis einer C5-Olefinfraktion
dieses Typs sind die klebrigmachenden Harze "Wingtack 95" and "Wingtack 115", angeboten von Goodyear Tire and Rubber
Company;
- (g) aromatische Erdölkohlenwasserstoffe
und ihre hydrierten Derivate;
- (h) aliphatisch/aromatische, von Erdöl abgeleitete Kohlenwasserstoffe
und ihre hydrierten Derivate.
-
Für einige
Formulierungen können
Mischungen von zwei oder mehr der oben beschriebenen klebrigmachenden
Harze erforderlich sein. Ein Beispiel für ein im Handel erhältliches
klebrigmachendes Harz, das erfindungsgemäß brauchbar ist, schließt das Harz
ein, das im Handel durch die Handelsbezeichnung Escorez 5600 identifiziert
wird. Dieses Harz ist ein teilweise hydriertes aliphatisches aromatisches
Kohlenwasserstoffharz und ist von Exxon Chemical Company erhältlich.
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Es
kann auch ein Weichmacher in der Klebstoffzusammensetzung vorhanden
sein, um gewünschte Viskositätskontrolle
zu liefern, ohne die Adhäsionsfestigkeit
oder Gebrauchstemperatur des Klebstoffs wesentlich herabzusetzen.
Ein geeigneter Weichmacher kann aus der Gruppe ausgewählt werden,
die nicht nur die üblichen
weichmachenden Öle
wie Mineralöl
einschließt,
sondern auch Olefinoligomere und Polymere mit niedrigem Mole kulargewicht
sowie pflanzliches und tierisches Öl und Derivate solcher Öle. Die
von Erdöl
abgeleiteten Öle,
die verwendet werden können,
sind Materialien, die bei relativ hoher Temperatur sieden und nur
einen geringen Anteil aromatischer Kohlenwasserstoffe enthalten.
In dieser Hinsicht sollten die aromatischen Kohlenwasserstoffe vorzugsweise
unter 30 Gew.-% und insbesondere unter 15 Gew.-% des Öls liegen. Das Öl kann alternativ
völlig
unaromatisch sein. Die Oligomere können Polypropylene, Polybutene,
hydriertes Polyisopren, hydriertes Butadien oder dergleichen mit
durchschnittlichen Molekulargewichten zwischen etwa 350 und etwa
10 000 sein. Zu geeigneten pflanzlichen und tierischen Ölen gehören Glycerinester
der üblichen Fettsäuren und
Polymerisationsprodukte davon. Es können andere Weichmacher verwendet
werden, wenn sie in geeignetem Maße verträglich sind. Kaydol, ein paraffinisches
Mineralöl
von USP-Qualität,
hergestellt von Crompton Corporation, hat sich auch als geeigneter
Weichmacher erwiesen. Wie zu erkennen ist, sind Weichmacher in der
Regel zur Herabsetzung der Gesamtviskosität der Klebstoffzusammensetzung
ohne wesentliche Herabsetzung der Adhäsionsfestigkeit und/oder der
Gebrauchstemperatur des Klebstoffs verwendet worden. Die Wahl des
Weichmachers kann in Formulierungen für spezielle Endanwendungen
nützlich
sein (wie Anwendungen mit nassfestem Kern).
-
Es
können
auch Wachse in der Klebstoffzusammensetzung verwendet werden und
werden zur Herabsetzung der Schmelzviskosität der Heißschmelzkonstruktionsklebstoffe
verwendet, ohne ihre Adhäsionsbindungscharakteristika
wesentlich herabzusetzen. Diese Wachse werden auch zur Verringerung
der offenen Zeit der Zusammensetzung ohne Beeinflussung des Temperaturverhaltens
verwendet. Zu den brauchbaren Wachsen gehören:
- (1)
Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht, das heißt 1000
bis 6000 mit einem gemäß ASTM Verfahren
D-1321 bestimmten Härtewert
von etwa 0,1 bis 120 und ASTM-Erweichungspunkten von etwa 150° bis 250°F;
- (2) Erdölwachse
wie Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt von etwa 130 bis 170°F und mikrokristallines Wachs
mit einem Schmelzpunkt von etwa 135°F bis 200°F, wobei die letzteren Schmelzpunkte
nach dem ASTM Verfahren D127-60 bestimmt werden;
- (3) ataktisches Polypropylen mit einem Ring-und-Kugel-Erweichungspunkt
von etwa 120°C
bis 160°C;
- (4) synthetische Wachse, die durch Polymerisieren von Kohlenmonoxid
und Wasserstoff hergestellt sind, wie Fischer-Tropsch-Wachs; und
- (5) Polyolefinwachse. Der Begriff "Polyolefinwachs" bezieht sich hier auf jene polymeren
oder langkettigen Strukturen, die aus olefinischen Monomereinheiten
zusammengesetzt sind. Diese Materialien sind im Handel von Eastman
Chemical Co. unter der Handelsbezeichnung "Epolene" erhältlich.
Die Materialien, die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bevorzugt
verwendet werden, haben einen Ring-und-Kugel-Erweichungspunkt von
200°F bis
350°F. Jedes
dieser Wachsverdünnungsmittel
ist, wie klar sein sollte, bei Raumtemperatur fest. Andere brauchbare
Substanzen beinhalten hydrierte tierische, Fisch- und Pflanzenfette
und Öle,
wie hydrierter Talg, Speck, Sojaöl,
Baumwollsamenöl,
Castoröl,
Menhadenöl,
Dorschlebertran, usw. die bei Umgebungstemperatur fest sind, da
sie hydriert worden sind, und haben sich auch als brauchbar hinsichtlich
der Funktion als Wachsverdünnungsäquivalent
erwiesen. Diese hydrierten Materialien werden in der Klebstoffindustrie
oft auch als "tierische
oder pflanzliche Wachse" bezeichnet.
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Der
Klebstoff schließt
typischerweise auch einen Stabilisator oder ein Antioxidans ein.
Die Stabilisatoren, die in den erfindungsgemäßen Heißschmelzklebstoffzusammensetzungen
einsetzbar sind, werden eingebracht, um die bereits genannten Polymere
und dadurch das Gesamtklebstoffsystem vor den Auswirkungen des thermischen
und oxidativen Abbaus mitzuschützen,
die normalerweise während
Fertigung und Applikation des Klebstoffs sowie der üblichen
Einwirkung der Umgebung auf das Endprodukt erfolgen. Ein derartiger
Abbau manifestiert sich üblicherweise
als Verschlechterung des Aussehens, der physikalischen Eigenschaften und
der Leistungscharakteristika des Klebstoffs. Ein besonders bevorzugtes
Antioxidans ist Irganox 1010, ein Tetrakis(methylen(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyhydrocinnamat))methan,
hergestellt von Ciba-Geigy. Zu den anwendbaren Stabilisatoren gehören gehinderte
Phenole mit hohem Molekulargewicht und multifunktionale Phenole
wie schwefel- und phosphorhaltige Phenole. Gehinderte Phenole sind
Fachleuten wohl bekannt und können
als phenolische Verbindungen charakterisiert werden, die auch sterisch
anspruchsvolle Reste in enger Nähe
zu ihrer phenolischen Hydroxylgruppe enthalten. Am Benzolring sind
insbesondere in mindestens einer der ortho-Positionen relativ zu
der phenolischen Hydroxylgruppe tertiäre Butylgruppen substituiert.
Die Anwesenheit dieser sterisch raumerfüllenden, substituierten Reste
in der Nähe
der Hydroxylgruppe dient zur Verlangsamung ihrer Streckfrequenz
und demnach ihrer Reaktivität,
diese sterische Hinderung versieht die phenolische Verbindung somit
mit ihren Stabilisierungseigenschaften. Repräsentative gehinderte Phenole
schließen
ein: 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol;
Pentaerythritoltetrakis-3(3,5-di-tert-butylhydroxyphenyl)propionat;
n-Octadecyl-3(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat; 4,4'-Methylenbis(4-methyl-6-tert.-butylphenol);
4,4'-Thiobis(6-tert-butyl-o-cresol);
2,6-Di-tert.-butylphenol; 6-(4-Hydroxyphenoxy)-2,4-bis(n-octylthio)-1,3,5-triazin;
2,4,6-Tris(4-hydroxy-3,5-di-tert-butyl-phenoxy)-1,3,5-triazin; Di-n-octadecyl-S-di-tert-butyl-hydroxybenzylphosphonat;
2-(n-Octylthio)ethyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoat
und Sorbitolhexa-(3,3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat.
-
Die
Leistung dieser Stabilisatoren kann ferner erhöht werden, indem zusammen damit
(1) Synergisten, wie beispielsweise Thiodipropionatester und Phosphite,
und (2) Chelatbildner und Metalldesaktivatoren verwendet werden,
wie beispielsweise Ethylendiamintetraessigsäure, deren Salze und Disalicylalpropylendiimin.
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Die
erfindungsgemäße Heißschmelzklebstoffzusammensetzung
kann nach irgendwelchen der in der Technik bekannten Techniken formuliert
werden. Bei einem repräsentativen
Beispiel für
ein Verfahren des Standes der Technik werden die gesamten Substanzen
in einen ummantelten Mischkessel und vorzugsweise in einen ummantelten
Hochleistungsmischer vom Baker-Perkins- oder Day-Typ gegeben, der mit Rotoren ausgestattet
ist, und danach wird die Temperatur dieser Mischung auf einen Bereich
von etwa 250° bis
350°F erhöht. Es sei
darauf hingewiesen, dass die in dieser Stufe zu verwendende genaue
Temperatur von dem Schmelzpunkt der speziellen Bestandteile abhängt. Die
resultierende Klebstoffzusammensetzung wird bewegt, bis sich die
Polymere vollständig
lösen.
Danach wird Vakuum angelegt, um jegliche eingeschlossene Luft zu
entfernen.
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Es
können
optionale Additive in die Klebstoffzusammensetzung eingebracht werden,
um spezielle physikalische Eigenschaften zu modifizieren. Zu diesen
Additiven können
Färbungsmittel
gehören,
wie Titandioxid, und Füllstoffe,
wie Talkum und Ton, sowie Ultraviolett-(UV)-Absorbtionsmittel und
UV-Fluoreszenzmittel.
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Thermoplastische Folie
-
Die
thermoplastische Folie 8, in die der geschmolzene Klebstoff
gegossen wird, und/oder Folie 18, die den Klebstoff bedeckt,
können
irgendeine Folie sein, die zusammen mit der Klebstoffzusammensetzung schmelzbar
und in den geschmolzenen Klebstoff mischbar ist und die Eigenschaften
der. Klebstoffzusammensetzung, wenn sie mit ihr gemischt werden,
nicht nachteilig beeinflussen. Geeignete thermoplastische Materialien
sind gut bekannt und leicht erhältlich
und schließen
Polymere auf Ethylenbasis ein, wie Ethylen-Acrylat, Ethylen-Methacrylat,
Ethylen-Methylacrylat, Ethylen-Methylmethacrylat, ein Ethylen-Styrol-Interpolymer
(ESI), Ethylen-Acrylsäure,
Ethylen-Vinylacetat, Ethylen-Vinylacetat-Kohlenmonoxid und Ethylen-N-Butylacrylat-Kohlenmonoxid;
Polybuten-1-Polymere; Polyolefine, wie Polyethylen mit hoher und
niedriger Dichte, Polyethylengemische und chemisch modifiziertes
Polyethylen, Copolymere von Ethylen und mono- oder di-ungesättigte C1- bis C10-Monomeren, wie Ethylen/Octen-Copolymere,
Ethylen/Hexen-Copolymere und Ethylen/Guten-Copolymere. Zu anderen
thermoplastischen Materialien gehören Polyamide, Polybutadienkautschuk,
Polyester, wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat,
thermoplastische Polycarbonate, Poly-α-olefine einschließlich ataktischem
Polypropylen, isotaktischem Polypropylen (IPP), syndiotaktischem
Polypropylen (SPP) und isotaktischem statistischem Copolymer (RCP),
insbesondere metallocenkatalysierte RCPs (mRCP), thermoplastische
Polyacrylamide, wie Polyacrylnitril, und Copolymere von Acrylnitril
und anderen Monomeren, wie Butadien und Styrol, Polymethylpenten,
Polyphenylensulfid, aromatische Polyurethane, Styrol-Acrylnitril,
Acrylnitril-Butadien-Styrol, Styrol-Butadien-Kautschuke, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Elastomere, A-B,
A-B-A, A-(B-A)n-B, (A-B)n-Y
Blockcopolymere, wobei der A-Block einen polyvinylaro matischen Block,
wie Polystyrol, umfasst, der B-Block einen kautschukartigen Mittelblock
umfasst, der Polyisopren sein kann und gegebenenfalls hydriert sein
kann, wie Polybutadien, Y eine mehrwertige Verbindung umfasst und
n eine ganze Zahl von mindestens 3 ist, und Mischungen der Substanzen.
Beispiele für
diese letzteren Blockcopolymere umfassen Styrol-Butadien, Styrol-Butadien-Styrol,
Styrol-Isopren-Styrol, Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol und Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol.
Polyvinylalkohole und deren Copolymere sowie Polyvinylacetat und
statistische Copolymere davon und Polyvinylaromaten-Kautschuk-Blockcopolymere können auch
geeignet sein.
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Als
Folienmaterial zur Auskleidung der Form
3 oder zur Bedeckung
der Form
3 kommen auch Heißschmelzklebstoffe in Frage,
wie jene, die in der Europäischen
Patentanmeldung
EP 557
573 A2 beschrieben sind. Es kann insbesondere ein Gemisch
aus Styrol-Isopren-Styrol(SIS)-Copolymer, Harz, Öl, Wachs und Antioxidans/Stabilisator
verwendet werden, andere Gemische (z. B. Gemische unter Verwendung
von Polymeren und/oder Copolymeren, die von SIS verschieden sind)
können
jedoch verwendet werden, solange sie den hier beschriebenen Kriterien
entsprechen.
-
Die
Folien können
gewünschtenfalls
Antioxidantien für
erhöhte
Stabilität
sowie andere optionale Komponenten enthalten, wie Fettamide oder
andere Verarbeitungshilfsmittel, Antistatikmittel, Stabilisatoren, Weichmacher,
Farbstoffe, Pigmente, Parfüms,
Füllstoffe
und dergleichen, um die Flexibilität, Handhabbarkeit, Sichtbarkeit
oder andere brauchbare Eigenschaft der Folie zu verbessern.
-
Die
spezielle verwendete thermoplastische Folie hängt größtenteils von der Zusammensetzung
und dem Schmelzpunkt des verpackten Heißschmelzklebstoffs ab, wobei
der Erweichungs-Punkt
der Folie allgemein etwa 90°C
bis 130°C
beträgt.
Für die
meisten Heißschmelzklebstoffe
sind thermoplastische Folien aus Polyethylen niedriger Dichte oder
Poly(ethylen-vinylacetat) besonders bevorzugt, wobei die Menge an
Vinylacetat 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 5 Gew.-% beträgt. Solche
Folien mit einem Schmelzfließindex
von 0,5 bis 10,0, einem Erweichungspunkt von 100°C bis 120°C und einem spezifischen Gewicht
von 0,88 bis 0,96 sind besonders bevorzugt. Ein Beispiel für diese
Folien ist im Handel von Tyco Plastics unter der Handelsbezeichnung
Armin 501 erhältlich.
Andere bevorzugte Folien sind aus SPP oder mRCP-Polymeren zusammengesetzt.
-
Die
Dicke der verwendeten Folie variiert allgemein zwischen etwa 0,1
mil und 5 mil, vorzugsweise 0,5 mil bis 4 mil. Es ist ferner bevorzugt,
dass die thermoplastische Folie nicht mehr als etwa 1,5 Gew.-% der
gesamten Klebstoffmasse umfasst und optimalerweise von 0,2 bis 1,0
Gew.-% der Masse variiert, um unangemessene Verdünnung der Klebstoffeigenschaften
zu verhindern.
-
Die Form
-
Die
Pfanne oder Form 3, in der die thermoplastische Folie platziert
wird und in die der geschmolzene Klebstoff gegossen werden soll,
kann irgendein steifes selbsttragendes Material umfassen. Die Form
oder Pfanne 3 ist allgemein aus starrem Kunststoff, z.
B. Polyethylenterephthalat (PET), Acrylnitril/Butadien/Styrol-Polymeren
oder Polypropylen oder aus metallischen Substraten gebildet, wie
Kupfer, Zinn, rostfreiem Stahl oder Aluminium. Die inneren Oberflächen der
Pfannen oder Formen können
auch mit einer Trennschicht oder einer Antihaftschicht beschichtet
sein, wie dem Fluorpolymer "Teflon", erhältlich von
DuPont. Die Größe und Innenkonfiguration
des Hohlraums jeder Form oder Pfanne 3 variiert gemäß der Größe und Konfiguration
des gewünschten
Heißschmelzklebstoffblocks.
Jede Form oder Pfanne hat allgemein ungefähr die Abmessungen 3'' × 3'' × 11'', und oft wird eine Reihe von Formen
oder Pfannen aus einer zusammenhängenden
Kunststoff-, Cellulose- oder Metalllage gebildet.
-
Der Träger
-
Die
Pfanne oder Form 3 wird, wie hier beschrieben, innerhalb
eines Trägers
und von diesem gehalten aufgenommen, wenn sie sich in dem erfindungsgemäßen Verfahren
stromabwärts
bewegt. Der Träger
kann irgendein Typ von starrer Vorrichtung umfassen, die nicht nur
die Pfanne oder Form 3 hält, sondern auch als Wärmesenke
wirkt, um effektiv und rasch die Wärme aus dem geschmolzenen Klebstoff
in Pfanne 3 abzuleiten, zu zerstreuen oder zu absorbieren.
Der Träger
liegt vorzugsweise in Form der zweiten Pfanne 10 vor, wie hier
zuvor beschrieben wurde, so dass das Kühlmedium in direkten Kontakt
mit den äußeren Oberflächen von Pfanne 10 kommen
kann. Der Träger
kann jedoch auch andere Formen annehmen, wobei dass Kühlmedium eine
oder mehrere innere Oberflächen
des Trägers
kontaktiert. 5 illustriert beispielsweise
eine alternative Ausführungsform,
in der der Träger
in Form eines relativ massiven Kernelements oder. Blocks 26 aus
Material vorliegt, das in seiner oberen Oberfläche 28 einen Hohlraum 27 einschließt, um Pfanne 3 aufzunehmen
und zu halten. Kern 26 schließt, um für Kühlung zu sorgen, die inneren
Durchgangswege 34, 35 ein, die mit Einlass 29 beziehungsweise
Auslass 30 in Verbindung stehen und durch die ein Kühlmedium,
vorzugsweise Wasser, passiert. Die inneren Durchgangswege 34, 35 durchqueren
und/oder queren das Innere des Kernelements 26 in jedem
gewünschten
Muster, um Wärme
von dem geschmolzenen Klebstoff abzuleiten. Alternativ kann ein ummanteltes
Kernelement 36, wie in 6 illustriert
ist, als Träger 36 verwendet
werden. Der Träger
kann in einer derartigen Ausführungsform
wiederum ähnlich
Pfanne 10 pfannenförmig
sein, schließt
jedoch ferner einen Außenmantel 31 mit
einem Einlass 32 und einem Auslass 33 ein, durch
die ein Kühlmedium,
vorzugsweise Wasser, passiert.
-
Es
sollte auch beachtet werden, dass die in 5 und 6 illustrierten
Ausführungen
nicht die Verwendung von Wanne 15 erfordern würden. Individuelle
Träger
oder Gruppen von Trägern
können
somit stationär
bleiben, während
der Klebstoff abkühlt,
oder können
stromabwärts
durch ein Förderersystem
entfernt werden, statt in einer Wanne zu schweben, bis die gewünschte Temperatur
des Klebstoffs erreicht ist. Es sei schließlich darauf hingewiesen, dass
die in den 5 und 6 gezeigten
Konfigurationen der Träger
nicht kritisch sind. Es kann somit praktisch irgendeine Konfiguration
der Träger
verwendet werden, solange sie Pfanne oder Form 3 trägt und den
darin enthaltenen Klebstoff abkühlt.
-
Kühlmedium
-
Das
Kühlen
kann mit jedem Medium bewirkt werden, das zum Ableiten, Absorbieren
oder Zerstreuen von Wärme
aus dem geschmolzenen Klebstoff wirkt. Das Kühlmedium kann entweder eine
Flüssigkeit
oder ein Gas sein und kann bei Umgebungstemperatur verwendet werden
oder auf irgendeine Temperatur darunter gekühlt werden kann. Das Kühlmedium
ist vorzugsweise eine Flüssigkeit,
wie Wasser, ein Wasser-Ethylenglykol-Gemisch oder sogar flüssiger Stickstoff
oder flüssiges
Kohlendioxid. Das Kühlmedium
kann jedoch, wie bereits angegeben, auch ein Gas sein, wie Luft,
Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff oder Argon.
-
BEISPIEL
-
Die
folgenden Tests wurden durchgeführt,
um die Verträglichkeit
verschiedener dünner
Folien zu bestimmen, wenn sie letztendlich mit einer Klebstoffzusammensetzung
gemischt wur den, um zu bestimmen, ob die Folien physikalische Charakteristika
haben, die mit den Klebstoffcharakteristika einer geschmolzenen
Mischung des Klebstoffs und des Materials verträglich sind und diese nicht
wesentlich beeinträchtigen,
und wobei die Mischung mit dem Betrieb von Heißschmelzklebstoffaufbringungsgeräten im Wesentlichen
verträglich
ist.
-
Folienverträglichkeitsstudie
-
- H2494 Klebstoff mit verschiedenen Folien, jeweils in zwei
Konzentrationen
-
Vorgehensweise:
-
Der
Klebstoff wurde bei 160°C
geschmolzen.
-
Es
wurden 200 g geschmolzener Klebstoff in einen Behälter gegeben,
als nächstes
wurden kleine Folienstücke
und weitere 100 g geschmolzener Klebstoff zugegeben.
-
Es
wurde mit langsamer Geschwindigkeit mit einem Rührer gerührt, ungefähr mit 50 UpM. Die Temperatur
wurde auf 160°C
gehalten.
-
Die
Proben wurden alle 10 Minuten inspiziert.
-
Die
Zeit des vollständigen
Auflösens
der Folie wurde notiert.
| Beispiel | Folie | %
Folie | Klebstoff
(g) | Folie
(g) | Beobachtungen
(Minuten, bis sich die Folie auflöste) | Viskosität bei 325°F (cp) | Erweichungs-Punkt, °F |
| 1
(Kontrolle) | Armin 501 | 0,5 | 300 | 1,5 | Zeit
100 Minuten | 3235 | 197 |
| 2
(Kontrolle) | 1 | 300 | 3 | Zeit
145 Minuten | 3735 | 197 |
| 3 | DE 402.01 | 05 | 300 | 1,5 | Zeit
140 Minuten. Im Klebstoff waren kleine weiße Folienkugeln zu sehen, sie
lösten
sich jedoch auf. | 3445 | 197 |
| 4 | 1 | 300 | 3 | Zeit
175 Minuten. Während
der Verarbeitung erschienen einige Folienkugeln in dem Klebstoff. | 3980 | 195 |
| 5 | Finaglas 1751 | 05 | 300 | 1,5 | Zeit
45–55
Minuten. Folie löste
sich leicht auf. | 3620 | 196 |
| 6 | 1 | 300 | 3 | Zeit
70–80
Minuten. Folie löste
sich leicht auf. | 3900 | 197 |
| 7 | Finacene EOD 01-06 | 05 | 300 | 1,5 | Zeit
70–80
Minuten. Nach 50 Minuten erschien eine kleine Folienkugel, löste sich
jedoch auf. | 3690 | 198 |
| 8 | 1 | 300 | 3 | Zeit
90–100
Minuten. Nach 50 Minuten erschien eine kleine Folienkugel und löste sich
langsam auf. | 4190 | 199 |
-
Die
Produkte schienen nach der Auflösung
der Folie alle gleichförmig
zu sein. Beschreibung der Rohmaterialien
| H2494 | Heißschmelzklebstoff
auf Basis von SIS-Blockcopolymer mit hohem Styrolgehalt, kompoundiert
mit aromatisch modifiziertem Kohlenwasserstoffharz und Mineralöl. Eine
vollständigere
Beschreibung findet sich in der US-A-5 149 741 . Erhältlich von Bostik Findley,
Inc. |
| Armin
501 | Verpackungsfolie
auf EVA-Basis mit niedrigem Vinylacetatgehalt (4%). Wird üblicherweise
für "verpackungsfreie" Packungen Heißschmelzklebstoff
verwendet. Erhältlich
von Tyco Plastics. Wird als "Kontroll"-Folie verwendet, DSC-Schmelzpunkt
112°C, Schmelzindex
1,5. |
| DE
402.01 | Ethylen-Styrol-Interpolymer,
erhältlich
von Dow Chemical Co., 20% Styrol. DSC-Schmelzpunkt 90°C, Schmelzindex
10. |
| Finaplas
1751 | Syndiotaktische
Polypropylenfolie, erhältlich
von Atofina Petrochemicals, Inc.. 10% Ethylen, DSC-Schmelzpunkt
130°C, Schmelzindex
25. |
| Finacene | Metallocen-katalysierte
statistische Copolymerfolie, erhältlich
von Atofina |
| EOD
01-06 | Petrochemicals,
Inc.. 6% Ethylen, DSC-Schmelzpunkt 112°C, Schmelzindex 7. |
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Die
Ergebnisse der obigen Tests zeigen, dass die Adhäsionseigenschaften der Klebstoffblöcke durch das
Mischen mit dem Verpackungsmaterial nicht beeinflusst werden. Es
werden auch ähnliche
Ergebnisse erhalten, wenn andere Heißschmelzklebstoffformulierungen
verpackt werden. Die bei Viskosität und Schmelzpunkt beobachteten
Veränderungen
werden nicht als signifikant angesehen.