DE69602611T2

DE69602611T2 - Niederviskose schmelz kleberzusammensetzungen für wegwerfartikel

Info

Publication number: DE69602611T2
Application number: DE69602611T
Authority: DE
Inventors: Larry Kegley
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Kraton Polymers Research BV
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2016-09-14
Also published as: TW454031B; CN1109087C; CN1198768A; EP0850284B1; DK0850284T3; ZA967696B; BR9610498A; EP0850284A1; WO1997010310A1; JPH11512468A; AU702857B2; AU7129696A; DE69602611D1; ES2131961T3; TR199800473T1; US5719226A

Description

Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich auf Heißschmelzkleberzusammensetzungen, die eine ausreichend niedrige Viskosität aufweisen, sodaß sie bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen angewendet werden können (unter 176,7ºC). Im spezielleren bezieht sich die Erfindung auf Heißschmelzmontageklebstoffzusammensetzungen, insbesondere Klebstoffzusammensetzungen für die Montage von Einwegprodukten.
Seit vielen Jahren werden Blockcopolymere in Klebstoffzusammensetzungen verwendet, hauptsächlich wegen ihrer hohen Kohäsionsfestigkeiten und ihrem Vermögen zur Phasentrennung und zur Ausbildung physikalischer Assoziationen, die als Vernetzungen wirken, die normalerweise durch eine chemische Vulkanisation ausgebildet werden. Blockcopolymere wie jene, die im US- Patent 3,239,478 beschrieben werden, sind entweder lineare oder mehrarmige, einschließlich radialer oder sternförmiger, Styrol- Butadien-Styrol (SBS)-Blockcopolymere oder Styrol-Isopren-Styrol(SIS)-Blockcopolymere. Diese Polymere weisen im allgemeinen eine hohe kohäsive Festigkeit auf und können leicht klebrig gemacht werden, um gute Klebstoffeigenschaften zu ergeben.
Die Anwendung vieler dieser Polymere in bestimmten Anwendungsgebieten ist begrenzt, weil die Viskositäten der Polymere für eine Verarbeitung bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen von unter 176,7ºC (350ºF) zu hoch sind. Eine Lösung für dieses Problem bestand darin, das Hauptpolymer mit einem hohen Prozentsatz an ungekuppelten Zweiblockarmen herzustellen, deren Molekulargewichte die Hälfte des Molekulargewichts des Dreiblockpolymers oder mehr betragen. Eine andere Lösung bestand darin, einen getrennten Zweiblock zuzusetzen, der ein hohes Molekulargewicht aufwies (weil bislang keine Zweiblöcke mit niedrigem Molekulargewicht verfügbar waren). Dies erniedrigt die Viskosität in gewissem Ausmaß, hat aber den unerwünschten Effekt einer Verringung der Zugfestigkeitseigenschaften dieser Polymere und der damit hergestellten Klebstoffe.
Heißschmelzklebstoffe für die Montage von Einwegprodukten (Einwegartikel-Montageklebstoffe), wie für Einwegwindeln und Frauenhygieneprodukte, beruhten ürsprünglich auf Copolymeren aus ataktischem Polypropylen, Polyethylen und/oder Ethylenvinylacetat. In den 1970er Jahren erfolgte eine Entwicklung, wonach SIS insbesondere im Bein- und Bauchbereich und dann auch in der Montage des Grundgerüstes eingesetzt wurde. Seit dieser Zeit gibt es einen stetigen Trend zu immer niedrigerer Schmelzviskosität, sodaß der Heißschmelzklebstoff bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden konnte, was wiederum den Hersteller der Einwegartikel in die Lage versetzt, in den Einwegartikeln dünnere Folien zu verwenden, um die Kosten zu verringern und das Anfühlen oder den Komfort des Produktes zu verbessern.
Die ursprünglichen Styrol-Dien-Produkte beruhten auf dem KRATON D 1111 Polymer (SIS) (KRATON ist eine Handelsmarke), das zu jener Zeit einen höheren Gehalt aufwies als die im Handel erhältlichen SIS-Polymere mit 15% Styrol. Später wurden Polymere mit einem höheren Styrolgehalt verwendet, wie STEREON 840-Polymer (SBS) und KRATON D-1122-Polymer (verzweigtes SBS) (STEREON ist eine Handelsmarke). Die Anwendung dieser Produkte mit hohem Styrolgehalt entsprach dem Wunsch, bei der Montage von Einwegartikeln über eine niedrigere Schmelzviskosität und tiefere Verarbeitungstemperatur verfügen zu können. In der Vergangenheit ist die Untergrenze für die Verarbeitungstemperatur als jene Temperatur definiert worden, bei welcher der Heißschmelzkleber mit ausreichend niedriger Viskosität für eine gleichmäßige und richtige Anwendung aufgetragen werden konnte.
Derartige Temperaturen lagen im Bereich von 148,9ºC (300ºF) bis 176,7ºC (350ºF). Die Industrie würde gerne bei Temperaturen von etwa 121,1ºC (250ºF) bis etwa 148,9ºC (300ºF) arbeiten. Dieser Trend hält an und ist auf dem japanischen Markt besonders wichtig geworden, wo der Bedarf nach Klebstoffen für die Montage von Einwegartikeln mit geringerer Schmelzviskosität mit der starken Bevorzugung von hydrierten Polymeren (SEBS und SEPS, worin EB einen hydrierten Butadienblock darstellt und EP ein hydrierter Isobrenblock ist) wegen ihrer verbesserten Stabilität und Beständigkeit gegenüber Hitze und Oxidation einhergeht.
Es ist somit klar, daß ein Bedarf nach einem Heißschmelzklebstoff besteht, der sich durch ausreichend niedrige Viskosität für ein korrektes Aufbringen in der Herstellung von Einwegartikeln bei diesen tieferen Temperaturen auszeichnet, um ein Durchbrennen der in den neuen Einwegartikeln verwendeten dünneren Polyethylenfolien vermeiden zu helfen. Der Klebstoff muß eine möglichst geringe Viskosität aufweisen, während er nach wie vor passende Zugfestigkeits- und Klebeeigenschaften beibehält. Die vorliegende Erfindung stellt eine derartige Formulierung zur Verfügung, die auch aus hydrierten Polymeren hergestellt werden kann, um die vorteilhaften Eigenschaften derartiger Polymere auszunützen.
Die vorliegende Erfindung schafft eine niedrigviskose Heißschmelzkleberzusammensetzung für Einwegartikel, die aus
(a) 100 Gewichtsteilen (GT) eines Gemisches aus (i) einem Styrol-konjugiertes Dien-Dreiblockcopolymer, hydriert oder unhydriert, mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 20000 bis 175000 und einem Polystyrolgehalt von 10 bis 40 Gew.-% und (ii) einem unhydrierten Styrol-Isopren- Zweiblockcopolymer mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 10000 bis 30000 und einem Polystyrolgehalt von 10 bis 40 Gew.-%, worin das Zweiblockcopolymer 60 bis 95 Gew.-% des Gemisches ausmacht, und
(b) 100 bis 275 Gewichtsteilen (GT) eines klebrigmachenden Harzes besteht, das mit den Dienblöcken verträglich ist (die manchmal auch als Kautschukblöcke bezeichnet werden).
Das Styrol-konjugiertes Dien-Dreiblockcopolymer, das als Komponente (a, i) verwendet werden soll, ist vorzugsweise ein selektiv hydriertes Blockcopolymer worin nur die Polykonjugiertes Dien)blöcke im größtmöglichen Ausmaß hydriert worden sind (restliche Unsättigung ≤2%).
Diese Heißschmelzkleberzusammensetzung für Einwegartikel hat ausreichende Zugfestigkeits- und Klebeeigenschaften (das heißt die Polyethylen-Polyethylen Bindung ist fest genug, sodaß das Produkt eher ein destruktives Zerreißen zeigt als ein Versagen des Klebstoffs, wenn im Versuch Kraft ausgeübt wird, um die Lagen auseinander zu ziehen), um ein guter Einwegartikel- Klebstoff zu sein, und seine Viskosität ist niedrig genug (nicht mehr als 140 Centipoise bei 176,7ºC (entspricht 350ºF) in einem Brookfield-Viskometer), sodaß in den Einwegartikeln dünne Polyethylenlagen verwendet werden können. In ihrer bevorzugten Ausführungsform sieht die Erfindung die Anwendung von 80 bis 95 Gewichtsteilen niedermolekularem SI-Zweiblockpolymer mit einer viel kleineren Menge, 5 bis 20 Gewichtsteilen, an konventionellen Styrol-Dien-Dreiblockpolymer, hydriert (SEBS oder SEPS) oder unhydriert (SIS oder SBS), und von 150 bis 250 Gewichtsteilen des vorstehend beschriebenen klebrigmachenden Harzes vor, um ein Produkt mit äußerst geringer Viskosität zu ergeben, das in der derzeit bei Einwegartikelherstellern im Gebrauch befindlichen Anlagentype verarbeitet werden kann und noch immer genügend Festigkeit aufweist, um den Härten der Einwegartikelverarbeitung standhalten zu können und nach der Verarbeitung in seiner beabsichtigten Anwendung zu funktionieren.
Polymere mit einem Gehalt an ethylenischer Unsättigung können durch Copolymerisieren eines oder mehrerer Olefine, insbesondere Diolefine, mit sich selbst oder mit einem oder mit mehreren alkenylaromatischen Kohlenwasserstoffmonomeren hergestellt werden. Die Blockcopolymere können natürlich statistische oder verlaufende Blöcke enthalten.
Die Polymere mit einem Gehalt an ethylenischer Unsättigung oder sowohl an aromatischer als auch ethylenischer Unsättigung können unter Anwendung anionischer Initiatoren oder Polymerisationskatalysatoren hergestellt werden. Derartige Polymere können unter Einsatz von Lösungsmethoden bereitet werden. Bei einen Polymerisieren auf hohes Molekulargewicht wird das wenigstens eine ethylenische Unsättigung enthaltende Polymer im allgemeinen als ein Feststoff, wie Krümel, Pulver, Pellet oder dergleichen gewonnen werden. Bei einem Polymerisieren auf niederes Molekulargewicht kann das Polymer als eine Flüssigkeit gewonnen werden, wie in der vorliegenden Erfindung. Ethylenische Unsättigung enthaltende Polymere und sowohl aromatische als auch ethylenische Unsättigung enthaltende Polymere sind im Handel von mehreren Lieferanten verfügbar.
Im allgemeinen können die Polymere der vorliegenden Erfindung durch Inkontaktbringen des Monomers oder der Monomere mit einer Organoalkalimetallverbindung in einem geeigneten Lösungsmittel bei einer Temperatur im Bereich von -150ºC bis 300ºC, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 0ºC bis 100ºC, hergestellt werden. Besonders wirksame Polymerisationsinitiatoren sind Organolithiumverbindungen mit der allgemeinen Formel RLi, worin R einen aliphatischen, cycloaliphatischen, alkylsubstituierten cycloaliphatischen, aromatischen oder alkylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise eine Alkylgruppe mit 4 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Zu konjugierten Dienen, die anionisch polymerisiert werden können, zählen solche konjugierten Diolefine mit von etwa 4 bis etwa 24 Kohlenstoffatomen, wie 1,3-Butadien, Isopren, Piperylen, Methylpentadien, Phenylbutadien, 3,4-Dimethyl-1,3- hexadien, 4,5-Diethyl-1,3-octadien und dergleichen. Wegen ihrer niedrigen Kosten und leichten Verfügbarkeit sind Isopren uhd Butadien die bevorzugten konjugierten Dienmonomere zur Anwendung in der vorliegenden Erfindung. Zu alkenyl(vinylaromatischen Kohlenwasserstoffen, die copolymerisiert werden können, zählen Vinylaryl-Verbindungen wie Styrol, verschiedene alkylsubstituierte Styrole, alkoxysubstituierte Styrole, Vinylnaphtalin, alkylsubstituierte Naphtaline und dergleichen.
Geeignete Lösungsmittel umfassen solche, die in der Lösungspolymerisation des Polymers nützlich sind, einschließlich aliphatische, cycloaliphatische, alkylsubstituierte cycloaliphatische, aromatische und alkylsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoffe, Ether und Gemische hievon. Zu geeigneten Lösungsmitteln zählen somit aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Butan, Pentan, Hexan, Heptan und dergleichen, cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclopentan, Cyclohexan, Cycloheptan und dergleichen, alkylsubstituierte aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Methylcyclohexan, Methylcycloheptan und dergleichen, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol und die alkylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, Xylol und dergleichen, und Ether wie Tetrahydrofuran, Diethylether, Di-n-butylether und dergleichen.
Die Blockpolymere der vorliegenden Erfindung sind von linearer Natur und können durch Kuppeln oder durch sequentielle Polymerisation hergestellt werden. Die sequentielle Polymerisation sieht dem Grunde nach zunächst ein anionisches Polymerisieren des Blocks A und dann ein anionisches Polymerisieren des Blocks B am Ende des Blocks A und hierauf ein anionisches Polymerisieren eines weiteren Blocks A am Ende des erhaltenen Polymers vor.
Im allgemeinen wird die beschriebene Methode zur Herstellung von gekuppelten Polymeren mit einem beliebigen Polymer verwendet, das eine reaktionsfähige Endgruppe enthält, die mit einer oder mit mehreren, in dem ausgewählten Kupplungsmittel enthaltenen funktionellen Gruppen reagieren wird. Die Methode eignet sich besonders zur Herstellung von gekuppelten Polymeren aus sogenannten "lebenden Polymeren", die ein einziges endständiges Metallion enthalten. Wie in der Technik allgemein bekannt, sind "lebende Polymere" solche Polymere, die wenigstens eine aktive Gruppe wie ein Metallatom, direkt gebunden an ein Kohlenstoffatom, enthalten. "Lebende Polymere" werden in einfacher Weise über eine anionische Polymerisation hergestellt.
Drei der einzigartigen, durch die vorliegende Erfindung geschaffenen Charakteristika sind wie folgt:
- niedrige Dreiblockgehalte können angewendet werden, und der Klebstoff hat noch immer ausreichende Festigkeit für diese Anwendung,
- der niedermolekulare SI-Zweiblock kann mit SEBS oder SEPS zu einem kompatiblen Gemisch vermischt werden - dies ist äußerst überraschend, weil die bisherige Erkenntnis auf diesem Gebiet, hervorgebracht aus der früheren Erfahrung mit den höhermolekularen Zweiblöcken, die in der Vergangenheit erhältlich waren, lehrt, daß hydrierte und unhydrierte Polymere dieser Type unzureichend verträglich sind, um kompatible Gemische auszubilden (das klebrigmachende Harz wird angewendet, um dazu beizutragen, daß diese Polymere kompatibel gemacht werden),
- wenn das Molekulargewicht das gleiche ist, wird ein Gemisch aus SI und SEBS oder SEPS eine niedrigere Viskosität aufweisen als ein Gemisch aus SEB oder SEP mit SEBS oder SEPS, aber das Gemisch mit SI wird die thermischen, Ultraviolett- und Viskositätsstabilitätsvorteile der hydrierten Dreiblöcke zeigen, bei alleiniger Anwendung oder in Kombination mit hydrierten Zweiblöcken - dies ist sehr überaschend, da das Polymergemisch wenigstens 85% ungesättigtes Polymer enthält.
Die Dreiblockpolymere der vorliegenden Erfindung sollten ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 20000 bis 175000 aufweisen, weil die Zugfestigkeit des Polymers unzureichend sein wird, um ein destruktives Zerreißen statt eines adhäsiven Versagens sicherzustellen, wenn das Molekulargewicht so niedrig ist, daß das Styrolblockmolekulargewicht zu gering ist, um Netzwerke auszubilden, die zusätzliche Festigkeit ergeben, oder die Klebrigkeit wird unzureichend sein, wenn der Styrolgehalt mehr als 50% beträgt, und die Viskosität wird zu hoch sein, wenn das Molekulargewicht über 175000 liegt. Die Dreiblockpolymere sind ein Nebenbestandteil dieser Zusammensetzung, um die Viskosität möglichst niedrig zu halten.
Die Zweiblockcopolymere sollten ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 10000 bis 30000 aufweisen, um die Viskosität niedrig zu halten, aber dennoch eine Netzwerk- (Domänen)bildung zu ergeben, die dem Klebstoff ausreichende Festigkeit verleiht. Die Zweiblockpolymere sind wegen ihres Einflusses auf die Gesamtviskosität (sie wird geringer, wenn mehr Zweiblock zu dem Gemisch zugesetzt wird) eine viel größere Komponente der Zusammensetzung. Ihre Konzentration kann von 60 bis 95 Gew.-% der Gesamtpolymermischung betragen, vorzugsweise von 65 bis 90 Gew.-%, weil dies dazu beiträgt, die Viskosität zu minimieren und die Festigkeit beizubehalten.
Das Molekulargewicht ist eine wichtige Variable, die der Klebstoffformulierer in Betracht ziehen muß. Die Mindestmenge an Zweiblock, die angewendet werden kann, und dennoch eine Viskosität von 140 cPs oder weniger aufweist, ist für Polymergemische mit niedrigem Molekulargewicht geringer. Dies ergibt eine Klebstoffschmelzviskosität von unter 4000 cPs. Wenn die Polymere ein niedriges Molekulargewicht aufweisen, wird die Viskosität niedriger sein und weniger Zweiblock ist erforderlich, um den Viskositätsanforderungen zu genügen. Die Polymertype wird auch einen Einfluß auf die anwendbaren Molekulargewichtsbereiche für diese Polymere haben. Wenn der Dreiblock und/ oder der Zweiblock hydriert sind, dann ist der Molekulargewichtsbereich wegen der Gewichtsbeschränkungen niedriger - hydrierte Polymere haben eine höhere Viskosität als äquivalente unhydrierte Polymere. Der Molekulargewichtsbereich für hydrierte Dreiblöcke beträgt vorzugsweise 20000 bis 60000 und für hydrierte Zweiblöcke 10000 bis 30000. Wenn das Dreiblockmolekulargewicht jedoch über 125000 liegt, muß mehr Zweiblock verwendet werden, um die Viskositätsanforderung zu befriedigen. In diesem Fall sind 80 bis 95 Gew.-% erforderlich.
Gewünschtenfalls können diese Blockcopolymere hydriert werden, um der Klebstoffzusammensetzung die für solche Polymere charakteristischen Stabilitätsvorteile zu verleihen. Die Hydrierung kann in selektiver Weise vorgenommen werden, wie im US-Patent Reissue 27,145 geoffenbart wird. Die Hydrierung dieser Copolymere kann nach einer Reihe von gut eingeführten Verfahren vorgenommen werden, einschließlich in Gegenwart solcher Katalysatoren wie Raney-Nickel, Edelmetalle wie Platin und dergleichen, lösliche Übergangsmetallkatalysatoren und Titankatalysatoren, wie im US-Patent 5,039,755 beschrieben. Die Polymere können verschiedene Dienblöcke enthalten, und diese Dienblöcke können selektiv hydriert werden, wie im US-Patent 5,229,464 angegeben wird.
Die bevorzugte Kombination aus Dreiblöcken und Zweiblöcken zur hier vorgesehenen Anwendung ist ein hydriertes Dreiblockpolymer, wie SEBS oder SEPS, und ein Zweiblock aus einem unhydrierten Styrol-Isopren(SI)-Polymer. Diese Kombination wird bevorzugt, weil der Zweiblock die Viskosität des Gemsiches erniedrigt, oder überraschenderweise ausreichend Dreiblock, selbst bei 5%, zur Verfügung steht, um die Zugfestigkeitseigenschaften und die Stabilitätsvorteile des Dreiblocks beizubehalten. Dieser Zweiblock sollte 60 bis 95 Gew.-% des Gemisches, vorzugsweise 70 bis 95% und am meisten bevorzugt 80 bis 95% ausmachen.
Der unhydrierte Zweiblock kann auch mit unhydrierten Dreiblöcken wie SBS oder SIS kombiniert werden. Derartige Gemische werden nicht die Bewitterungsvorteile der bevorzugten Gemische aufweisen, sie können jedoch zur Herstellung von guten Einwegartikelklebstoffen mit niedriger Viskosität verwendet werden. Der Zweiblockgehalt sollte 70 bis 95% vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-% betragen. Hydrierte Zweiblöcke wie SEB oder SEP, können auch mit hydrierten oder unhydrierten Dreiblöcken kombiniert werden. Es empfiehlt sich, daß der Zweiblockgehalt im Bereich von 70 bis 95, vorzugsweise von 75 bis 90 Gew.-% liegt.
Ein adhäsionsförderndes oder klebrigmachendes Harz, das mit den Polymeren verträglich ist, sollte in einer Menge von 100 bis 275 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Polymer verwendet werden. In der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist der bevorzugte Konzentrationsbereich des klebrigmachenden Harzes enger, von 150 bis 250 GT, am meisten bevorzugt 175 bis 200 GT, weil dies die beste Ausgewogenheit von Viskosität, Klebrigkeit und Adhäsion ergibt.
Es gibt eine Vielzahl von klebrigmachenden Harzen, die mit diesen Polymergemischen verträglich sind und daher verwendet werden können. Bestimmte klebrigmachende Harze werden in Abhängigkeit von den eingesetzten Polymeren und dem Wunsch nach mehr Verträglichkeit und Stabilität ausgewählt. Beispielsweise sind hydrierte klebrigmachende Harze manchmal besser verträglich mit hydrierten Polymeren als die üblicherweise eingesetzten unhydrierten klebrigmachenden Harze, und die Stabilität der Formulierung nimmt zu, wenn der Unsättigungsgrad abnimmt.
Ein übliches klebrigmachendes Harz ist ein Dien-Olefin- Copolymer aus Piperylen und 2-Methyl-2-buten mit einem Erweichungspunkt von 95ºC. Dieses Harz ist im Handel unter dem Handelsnamen WINGTACK 95 erhältlich und wird durch kationische Polymerisation von 60% Piperylen, 10% Isopren, 5% Cyclopentadien, 15% 2-Methyl-2-buten und etwa 10% Dimer hergestellt, wie im US-Patent 3, 577,398 gelehrt wird. Es können andere klebrigmachende Harze eingesetzt werden, worin das harzartige Copolymer 20 bis 80 Gew.-% Piperylen und 80 bis 20 Gew.-% 2-Methyl-2-buten umfaßt. Die Harze zeigen normalerweise Ring-und-Kugel Erweichungspunkte, bestimmt nach der ASTM- Methode E28, zwischen etwa 80ºC und 115ºC.
Zu weiteren adhäsionsfördernden Harzen, die ebenfalls in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind, zählen hydriertes Kolophonium, Ester von Kolophonium, Polyterpene, Terpenphenolharze und polymerisierte gemischte Olefine, Harze mit niedrigerem Erweichungspunkt und flüssige Harze. Ein Beispiel für ein flüssiges Harz ist ADTAC LV (Handelsmarke)- Harz von HERCULES (Handelsmarke). Zur Erzielung einer guten thermooxidativen und farblichen Beständigkeit wird es bevorzugt, daß das klebrigmachende Harz ein gesättigtes Harz ist, beispielsweise ein hydriertes Dicyclopentadienharz, wie ESCOREZ 5000-Harz (Handelsmarke), hergestellt von EXXON (Handelsmarke), oder ein hydriertes Polystyrol- oder Polyalphamethylstyrolharz, wie REGALREZ-Harz (Handelsmarke), hergestellt von HERCULES. Die Erweichungspunkte Von festen Harzen können von etwa 40ºC bis etwa 120ºC betragen. Flüssige Harze, das heißt solche mit Erweichungspunkten unter der Raumtemperatur, können ebenso wie Kombinationen aus festen und flüssigen Harzen verwendet werden.
Eine Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann Weichmacher enthalten, wie kautschukstreckende Weichmacher, oder Compoundieröle oder organische oder anorganische Pigmente und Farbstoffe. Kautschukcompoundieröle sind in der Technik allge mein bekannt und umfassen sowohl Öle mit einem hohen Gehalt an gesättigten Materialien als auch naphthenische Öle. Bevorzugte Weichmacher sind hochgesättigte Öle, beispielsweise TUFFLO 6056 und 6204, hergestellt von ARCO, und naphthenische Verarbeitungsöle, beispielsweise SHELLFLEX 371-Öl, hergestellt von SHELL. Die Mengen von in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendetem Kautschukcompoundieröl können von 0 bis 150 phr, vorzugsweise von 0 bis 80 phr variieren (TUFFLO, ARCO, SHELLFLEX, SHELL sind Handelsmarken).
Fakultative Komponenten der vorliegenden Erfindung sind Stabilisatoren, die einen Hitzeabbau, eine Oxidation, eine Hautbildung und eine Verfärbung inhibieren oder verzögern. Stabilisatoren werden typischerweise zu den im Handel erhältlichen Verbindungen zugesetzt, um die Polymere vor einem Hitzeabbau und einer Oxidation während der Herstellung, der Anwendung und der bei hohen Tempraturen erfolgenden Lagerung der Zusammensetzung zu schützen. Kombinationen aus primären und sekundären Antioxidationsmitteln werden bevorzugt. Derartige Kombinationen umfassen sterisch gehinderte Phenole mit Phosphiten oder Thioethern, wie Hydroxyphenylpropionate mit Arylphosphaten oder Thioethern, oder Aminophenole mit Arylphosphaten. Spezifische Beispiele für geeignete Antioxidationsmittelkombinationen umfassen 3-(3,5-Di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat)methan(IRGANOX 1010 von CIBA-GEIGY) mit Tris(nonylphenyl)phosphit (POLYGARD HR von UNIROYAL), IRGANOX 1010 mit Bis(2,4-di-t-butyl)pentaerythritdiphosphit (ULTRANOX 626 von BORG-WARNER). (IRGANOX, CIBA-GEIGY, POLYGARD, UNIROYAL, ULTRANOX, BORG-WARNER sind Handelsmarken).
Alle Zusammensetzungen auf Basis der Polymere der vorliegenden Erfindung werden eine Kombination dieser verschiedenen, hier geoffenbarten Formulierungsbestandteile enthalten. Es kann keine genaue Regel angeboten werden, welche Bestandteile verwendet werden. Der erfahrene Klebstoffformulierer wird spezielle Arten von Bestandteilen auswählen und ihre Konzentrationen so einstellen, daß genau jene Kombination von Eigenschaften erhalten wird, die in der Zusammensetzung für eine spezifische Klebstoffformulierung benötigt wird. Der erfahrene Klebstoffformulierer wird die außerordentliche Vielseitigkeit der Polymere der vorliegenden Erfindung zur Herstellung vom Klebstoffen für Einwegartikel erkennen.
Die Klebstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können durch Mischen der Komponenten bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise zwischen 50ºC und 200ºC, bis zur Erzielung eines homogenen Gemisches hergestellt werden, üblicherweise in weniger als 3 Stunden. In der Technik sind verschiedene. Mischmethoden bekannt, und jede Methode, die ein homogenes Gemisch ergibt, ist zufriedenstellend. Die erhaltenen Zusammensetzungen können dann in einem breiten Anwendungsgebiet eingesetzt werden. In alternativer Weise können die Komponenten in ein Lösungsmittel eingemischt werden.
Die Anwendung niedrigviskoser Polymere in Heißschmelzklebstoffen ergibt zahlreiche Voteile. Zunächst erlaubt die niedrigere Viskosität eine einfachere Verarbeitung, ergibt einen niedrigeren Erwärmungs(Energie)bedarf, ermöglicht tiefere Verarbeitungstemperaturen, was zu weniger Abbau des Polymers während der Verarbeitung führt und ein Auftragen der Formulierung in dünneren Schichten gestattet, während das Problem eines Durchbrennens Vermieden wird. Schließlich sind Polymere der vorliegenden Erfindung, was hier am wichtigsten ist, wegen ihrer unüblichen Kombination aus niedriger Viskosität, Festigkeit und Klebstoffeigenschaften für Einwegartikel-Klebstoffe besonders geeignet. Sie können auch als Heißsiegelklebstoffe angewendet werden, da sie bei viel tieferen Temperaturen eine Heißsiegelung ergeben als die derzeit erhältlichen Klebstoffe.
Die resultierenden Klebstoffe können dann bevorzugt in einem breiten Bereich von Einwegartikelanwendungen eingesetzt werden. Eine der wichtigsten Anwendungen für diesen Klebstoff ist die Herstellung von Einwegwindeln, obgleich er auch in der Herstellung von Frauenhygieneprodukten sehr vorteilhaft ist. Eine besonders bevorzugte Anwendung ist das Binden von Polyethylen- oder Polypropylensubstraten an Gewebe, Vliesprodukte oder andere Polyethylen- oder Polypropylensubstrate unter Anwendung der Methoden, bei denen kleine Mengen der Klebstoffe nach üblichen "multi-line" oder "multi-dot"- Artikelkonstruktionen aufgetragen werden. Obwohl die Methoden zur Herstellung dieser Einwegartikel in Abhängigkeit vom jeweiligen Hersteller variieren, wird der Klebstoff im allgemeinen in Linien (oder Punkten) in regelmäßig beabstandeten Intervallen über die Länge des Gegenstandes extrudiert. Der Klebstoff kann bei so niedrigen Temperaturen wie 121ºC (250ºF) aufgebracht werden. Ein zusätzlicher Vorteil des Klebstoffes liegt darin, daß er in wirksamer Weise durch Sprühen aufgetragen werden kann. Der Klebstoff wird üblicherweise auf den Polyethylen- oder Polypropylenrücken aufgetragen und anschließend wird die Kombination mit einem absorbierenden Innenkern und einer Gewebe- oder Vlieseinlage versehen.

Beispiel

Es wurde ein Polymergemisch aus 88 Gew.-% LIQUID KRATON LVSI 101-Polymer (Handelsmarke), einem unhydrierten Zweiblockcopolymer aus Styrol und Isopren, gewichtsmittleres Molekulargewicht 30000, Polystyrolgehalt (PSC) 15%, Rest KRATON G1652-Polymer (Handelsmarke), einem hydrierten Dreiblockcopolymer aus Styrol und Butadien, gewichtsmittleres Molekulargewicht 50000, 30% PSC, hergestellt. Zu 100 Gewichtsteilen des Gemisches wurden 200 Gewichtsteile ESCOREZ 5380, ein hydriertes klebrigmachendes Cyclopentadienharz, zugesetzt, zusammen mit 1 Gewichtsteil IRGANOX 1010-Antioxidationsmittel. Das Gemisch hatte eine Lösungsviskosität von 84 mPa.s(cPs) bei 176,7ºC (350ºF), bestimmt mit einem Brookfield-Viscometer.
Bei etwa 54,4ºC (130ºF) bis 65,6ºC (150ºF) wurde eine 1 mil (2,54 · 10&supmin;&sup5; m) dicke Schicht dieses Gemisches als Überzug auf ein Stück Polyethylenfolie aufgetragen. Auf die Oberseite des Gemisches wurde ein zweites Stück Polyethylenfolie gelegt. An den Kanten wurde Platz freigelassen, sodaß die beiden Polyethylenlagen ergriffen werden konnten. Die Konstruktion wurde in einem Ofen auf 87,8ºC (190ºF) erwärmt und mit einer 1 Pfund (4,5 N)-Druckwalze überrollt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Lagen wurden dann mit der Hand ergriffen und auseinandergezogen. Wenn sich die Lagen längs des Klebstoffes abschälten, würde der Klebstoff ungenügend fest sein. Wenn das Polyethylen zerriss, würde ein destruktives Zerreißen eingetreten sein, und der Klebstoff ist akzeptabel. Im vorliegenden Falle wurde ein destruktives Zerreißen festgestellt, und somit war der Klebstoff annehmbar.
Dieser Versuch beweist, daß der Klebstoff der vorliegenden Erfindung einen guten Klebstoff für Einwegartikel darstellt. Der Versuch beweist auch, daß der Klebstoff bereits bei einer so niedrigen Temperatur wie 87,8ºC (190ºF) bindet und auch ein guter Tieftemperatur-Heißsiegelklebstoff wäre.

Claims

1. Niedrigviskose Heißschmelzklebstoffzusammensetzung, umfassend:

a) 100 Gewichtsteile (GT) eines Gemisches aus (i) einem Styrol-konjugiertes Dien-Dreiblockcopolymer, hydriert oder unhydriert, mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 20000 bis 175000 und einem Polystyrolgehalt von 10 bis 40 Gew.-% und (ii) einem unhydrierten Styrol-Isopren-Zweiblockcopolymer mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 10000 bis 30000 und einem Polystyrolgehalt von 10 bis 40 Gew.-%, worin das Zweiblockcopolymer 60 bis 95 Gew.-% des Gemisches ausmacht, und

(b) 100 bis 275 Gewichtsteile eines klebrigmachenden Harzes, das mit den Dienblöcken verträglich ist.

2. Klebstoff nach Anspruch 1, worin der Drehblock ein hydriertes Blockcopolymer aus Styrol und entweder Butadien oder Isopren ist.

3. Klebstoff nach Anspruch 1 oder 2, worin der. Dreiblock ein Molekulargewicht von 20000 bis 60000 aufweist.

4. Klebstoff nach den Ansprüchen 1 bis 2, worin der Dreiblock ein hydriertes Blockcopolymer aus Styrol und entweder Butadien oder Isopren ist und ein Molekulargewicht von größer als 125000 bis 175000 aufweist.

5. Klebstoff nach den Ansprüchen 1 bis 4, worin die Zweiblockmenge in dem Polymergemisch im Bereich von 70 bis 95 Gew.-% des Gemisches liegt.

6. Klebstoff nach Anspruch 5, worin die Zweiblockmenge in dem Polymergemisch im Bereich von 80 bis 95 Gew.-% des Gemisches liegt.

7. Klebstoff nach Anspruch 1, worin das klebrigmachende Harz in einer Menge von 150 bis 250 Gewichtsteilen vorliegt.

8. Klebstoff nach Anspruch 7, worin das klebrigmachende Harz in einer Menge von 175 bis 200 Gewichtsteilen vorliegt.