DE69836353T2

DE69836353T2 - Verfahren zur Herstellung einer im wesentlichen kontinuierlichen, nicht porösen thermoplastischen Beschichtung aud daraus geformte Gegenstände

Info

Publication number: DE69836353T2
Application number: DE69836353T
Authority: DE
Inventors: Annegret Janssen
Original assignee: HB Fuller Licensing and Financing Inc
Current assignee: HB Fuller Licensing and Financing Inc
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: DE69836353D1; DE69837773T2; EP1042076A1; DE29824670U1; EP1354699B1; EP1042076B1; DE69833512D1; DE29823448U1; NO20002703L; EP1331092B1; DE19753266A1; KR20010096420A; AU4482299A; EP1331092A3; CA2310605A1; DE69833512T2; AU2008203216B2; US20050022925A1; WO1999028048A8; DE69828198D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein berührungsloses Beschichtungsverfahren zur Herstellung einer im wesentlichen kontinuierliche Beschichtung und daraus geformte Gegenstände. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein berührungsloses Schlitzdüsenbeschichtungsverfahren (Schlitzdüsenaufragungsverfahren) zur Herstellung einer Vielzahl von Beschichtungen und Laminierungen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Beschichtung eines Film, Folie und Papier einschließenden Substrates mit einer geschmolzenen thermoplastischen Zusammensetzung, welches die durch Partikel verursachte Streifenbildung verringert und Film-auf-Film-, Film-auf-Folie- und Film-auf-Papier-Laminierung oder Pappkaschierungen mit nicht reaktiven Heißschmelzklebstoffen ermöglicht. Die Erfindung betrifft ferner Laminierungen gemäß der Präambel des Anspruchs 16.
Hintergrund der Erfindung
Die herkömmliche Schlitzdüsenauftragung geschmolzener thermoplastischer Zusammensetzungen auf Substrate wird typischerweise dadurch bewerkstelligt, dass die Schlitzdüse mit dem Substrat in Kontakt gehalten wird, so dass die Düse während der Auftragung auf dem Substrat aufliegt. Es ist unproblematisch, Heißschmelzklebstoffe bei niedrigen Auftraggewichten aufzutragen, vorausgesetzt, dass die Beschichtung nicht vollständig geschlossen, d.h. nicht porös, zu sein braucht. In Zusammenhang mit dieser Beschreibung wird der Begriff "kontinuierlich" verwendet, um einen vollständig geschlossenen, d.h. nicht porösen Film bzw. Beschichtung zu beschreiben. Wenn jedoch eine vollständig geschlossene, d.h. nicht poröse Beschichtung erzeugt werden soll, kann dies nur unter Verwendung üblicher Beschichtungsverfahren durchgeführt werden, wenn das Auftraggewicht des Heißschmelzklebstoffes wesentlich höher ist.
Derartig hohe Auftraggewichte sind teuer. Zudem führt die direkte Auftragung mit einer Schlitzdüse zu deutlichen mechanischen und thermischen Belastungen der beschichteten Substrate, insbesondere dann, wenn die Schlitzdüse während der Beschichtung beheizt wird. Deshalb können sehr empfindliche Substrate, wie etwa Plastikfilme, nicht immer mit einem Heißschmelzklebstoff aus einer Schlitzdüse in herkömmlicher Weise beschichtet werden, ohne das Substrat zu beschädigen. Außerdem führen die im Stand der Technik verwendeten hohen Auftraggewichte zu erhöhter Steifigkeit des beschichteten Substrats.
Die WO 96/25902 der H.B. Fuller Co. in St. Paul, MN, veröffentlicht am 29. August 1996, lehrt ein Verfahren zur Beschichtung, worin bestimmte thermoplastische Zusammensetzungen thermisch fließfähig gemacht werden und von einer Auftragsvorrichtung als kontinuierliche Beschichtung abgegeben werden, ohne dass es zu einem Kontakt zwischen der Auftragsvorrichtung und dem zu beschichtenden Substrat kommt.
Die US 5 458 723 und die US 5 618 632 beschreiben eine Laminierung umfassend einen im Wesentlichen kontinuierlichen Heißschmelzklebstofffilm auf einem porösen Substrat und ein zweites Substrat.
Die vorliegende Erfindung besteht in spezifischen Abwandlungen dieses neuartigen Beschichtungsverfahrens zur Verwendung bei einer Vielzahl anderer Anwendungen, welche Beschichtungen auf nicht porösen Materialien umfassen. Eine Art derartiger Anwendungen sind Beschichtungen auf nicht porösen Materialien wie etwa Filmen. Thermoplastische Zusammensetzungen enthalten oft nicht geschmolzene Teilchen in Form von Verunreinigungen wie etwa Schmutz und Verkohlungen, oder andererseits in Form eines teilchenartigen Inhaltsstoffs wie etwa Füllstoffe und Additive. Wenn diese Teilchen von entsprechender Größe sind und/oder die Schlitzdüse eine relativ kleine Öffnung aufweist, neigen die Teilchen dazu, sich in der Auftragsvorrichtung anzusammeln und die Absetzung der Beschichtung zu stören. Die Teilchen blockieren den Austritt des thermoplastischen Materials und verursachen eine entsprechende Streifenbildung oder Striche auf dem zu beschichtenden Substrat. Dieses Problem ist besonders häufig bei der Bildung sehr dünner Beschichtungen, insbesondere wenn die optische Qualität von Bedeutung ist, wie etwa bei erstklassigen graphischen Anwendungen, und insbesondere wenn Filme zu beschichten sind. Dementsprechend wird die Industrie einen Vorteil daraus ziehen, wenn ein Beschichtungsverfahren gefunden wird, welches diese Schwierigkeiten überwindet.
Es ist daher eine wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Beschichtungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das insbesondere für Beschichtungen auf Filmen, Folien, Papier und anderen derartigen Materialien geeignet ist, und welches die Vermeidung von Streifenbildungsproblemen, insbesondere sehr niedrigen Auftraggewichten, ermöglicht.
Eine weitere wichtige Aufgabe der Erfindung ist es, ein Beschichtungsverfahren zur Verfügung zu stellen, welches erlaubt, Laminierungen und Beschichtungen "inline" oder "offline" durchzuführen, wobei dünne Filme, metallisierte Folien, hitzeempfindliche Materialien und andere empfindliche Substrate bei verringertem Risiko verwendet werden, fehlerhafte oder brüchige Produkte zu erhalten.
Eine wiederum andere wichtige Aufgabe der Erfindung ist es, Film-auf-Film- und Film-auf-Folie-Laminierungen verfügbar zu machen, welche nicht die Verwendung reaktiver Klebstoffe benötigen.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Abhandlung.
Kurzfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrates mit einem Heißschmelzklebstoff unter Anwendung eines berührungslosen Beschichtungsverfahrens gemäß Anspruch 1, sowie daraus geformte Gegenstände gemäß Anspruch 16. Das Verfahren führt zu einer im wesentlichen kontinuierlichen Beschichtung. Das Verfahren ist für eine Vielzahl von Klebstoff- und Beschichtungsanwendungen verwendbar und insbesondere für solche, welche herkömmliche Schlitzauftragstechniken und hitzeempfindliche Substrate einsetzen, niedrige Auftragsgewichte benötigen und/oder thermoplastische Zusammensetzungen verwenden, welche Partikel enthalten.
Gemäß einem Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Beschichtungsverfahren, worin ein Heißschmelzklebstoff, der thermisch fließfähig gemacht wurde, aus einer Auftragsvorrichtung auf ein nicht poröses Substrat ohne Kontakt zwischen der Abgabevorrichtung und dem Substrat als eine im wesentlichen kontinuierliche Beschichtung abgegeben und nachfolgend auf die Oberfläche des Substrats aufgelegt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Beschichtungsverfahren, worin ein Heißschmelzklebstoff aus einer Auftragsvorrichtung ohne Kontakt zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Substrat als im wesentlichen kontinuierliche Beschichtung auf ein Substrat abgegeben und nachfolgend auf die Oberfläche des Substrats aufgelegt wird, wobei der Abstand zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Substrat größer als 20 mm ist.
In einem anderen Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Beschichtungsverfahren, worin ein Heißschmelzklebstoff in Form eines im wesentlichen kontinuierlichen, nicht porösen Films ohne Kontakt des Films mit einem Substrat bereitgestellt wird, und der Film anschließend auf ein Substrat entweder mittels einer trennbeschichteten Walze in direktem Kontakt mit dem Klebstofffilm aufgetragen wird, wobei diese Walze den Klebstoff und das Substrat zusammenpresst, oder mittels eines ablösend beschichteten zweiten Substrats, welches auf die Oberfläche des Heißschmelzklebstoffs aufgelegt wird, und nicht in Kontakt mit dem ersten Substrat steht, aufgetragen wird, oder mittels eines Transferbeschichtungsverfahrens aufgetragen wird, wobei ein Heißschmelzklebstoff aus einer Auftragsvorrichtung, beispielsweise auf eine trennbeschichtete Walze als im wesentlichen kontinuierliche Beschichtung, d.h. als nicht poröser Film, ohne Kontakt zwischen der Auftragsvorrichtung und der Walze aufgegeben und nachfolgend auf die Oberfläche des Substrats aufgelegt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst die Erfindung ein Beschichtungsverfahren, worin ein Heißschmelzklebstoff von einer Auftragsvorrichtung ohne Kontakt zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Substrat auf ein erstes Substrat als im wesentlichen kontinuierliche Beschichtung abgegeben und nachfolgend auf die Oberfläche aufgelegt wird, wobei die Beschichtung nachfolgend nacherhitzt und dann mit einem zweiten Substrat in Kontakt gebracht wird.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung dieses Verfahrens zur Laminierung, speziell zur Laminierung von Materialien wie etwa eines transparenten Filmmaterials auf ein Substrat, speziell bedrucktes Papier oder Kartonsubstrat, wie auch Film-auf-Film- und Film-auf-Folien-Laminierungen, welche die oben genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und die Verwendung nicht reaktiver Heißschmelzklebstoffe für derartige Film-auf-Film und Film-auf-Folie-Laminierungen ermöglicht.
Bei hitzeempfindlichen Substraten wird der Heißschmelzklebstoff vorzugsweise bei Temperaturen unterhalb von 160°, mehr bevorzugt unterhalb von etwa 125° C und besonders bevorzugt bei weniger als etwa 110° C aufgetragen, um wärmeinduzierte Belastungen der zu beschichtenden Substrate zu verringern. Alternativ kann der Abstand zwischen der Auftragsvorrichtung und dem zu beschichtenden Substrat vergrößert werden, so dass sich der geschmolzene Heißschmelzklebstoff vor Berührung des hitzeempfindlichen Substrates genügend abkühlt. Dies ist insbesondere vorteilhaft zur Beschichtung und gegenseitigen Verbindung thermisch empfindlicher Substrate.
Der Heißschmelzklebstoff weist vorzugsweise bestimmte rheologische Eigenschaften auf, in der Weise, dass die komplexe Viskosität bei Auftragstemperatur bei hohen Scherraten (1,000 rad/s) weniger als etwa 500 Poise beträgt, und die komplexe Viskosität bei niedrigen Scherraten (1 rad/s) bei weniger als etwa 1,000 Poise liegt. Für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind einige thermoplastische Polymere als solche geeignet, vorausgesetzt dass die ungemischten Materialien eine ausreichend niedrige Viskosität aufweisen. Gemischt zusammengesetzte Heißschmelzklebstoffe werden jedoch aufgrund ihrer Eignung bevorzugt, die viskoelastischen Eigenschaften, die offene Zeit, etc. in unabhängiger Weise einzustellen. Gemischt zusammengesetzte Heißschmelzklebstoffe sind ebenso vorteilhaft, um angemessene Haftung auf dem Trägersubstrat oder verzögerten Klebrigkeitsverlust der Beschichtung nach Anhaften auf dem Substrat zu gewährleisten.
Die nach diesem Verfahren hergestellte resultierende Beschichtung ist für eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen eine gleichmäßige, nicht poröse, im wesentlichen kontinuierliche Beschichtung gewünscht ist, verwendbar. Auftraggewichte von weniger als etwa 50 bis 60 g/m² sind bevorzugt, und mehr bevorzugt sind sogar Auftraggewichte von weniger als etwa 30 g/m² des Heißschmelzklebstoffs, aufgrund geringeren Aufwands und verbesserter taktiler Eigenschaften der beschichteten Substrate. In vielen Fällen können Auftraggewichte von weniger als 10 g/m² erreicht werden.
Die resultierende Beschichtung ist besonders vorteilhaft für die Herstellung von Laminierungen auf Papier oder Kanon, speziell auf bedrucktem Papier. Das Beschichtungsverfahren ist besonders vorteilhaft hinsichtlich der Herstellung, da es weniger Produktionsschritte einsetzt als Beschichtungsverfahren des Standes der Technik. Die Produktivität wie auch die Verringerung des Auftraggewichts pro Fläche führt zu Beschichtungen und entsprechenden Gegenständen, die billiger sind als die des Standes der Technik.
Die Beschichtungsverfahren sind jedoch nicht auf Anwendungen bei nicht porösen Substraten beschränkt. Dabei können verschiedene Aspekte der Erfindung eingesetzt werden, einschließlich eines Verfahrens bei dem die thermoplastische Zusammensetzung von einer Auftragsvorrichtung mit einem Abstand zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Substrat von größer als 20 mm abgegeben wird.
Gegenstände wie hier beschrieben umfassen Gegenstände, die mindestens eine erste Schicht umfassen, wobei die erste Schicht ein nicht poröses Substrat ist, und mindestens eine zweite Schicht, wobei die zweite Schicht eine Beschichtung oder eine Klebstoffschicht ist, welche nach den oben beschriebenen Beschichtungsverfahren hergestellt wurde.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A zeigt insbesondere die Grundstruktur einer Beschichtungs- und Laminiermaschine.
Die 1B und 1C zeigen die Grundstruktur ähnlicher Maschinen; wobei jedoch die Verfahren gemäß den 1A und 1B nicht Teil der Erfindung sind.
Die 2 bis 4 zeigen erfindungsgemäße Laminierungen bei verschiedenen Positionen der Auftragsvorrichtung;
Die 5A und B zeigen ein Laminier- und ein Transferbeschichtungsverfahren gemäß der Erfindung;
Die 6 bis 10 zeigen erfindungsgemäße Laminierungen, einschließlich von Klebstoff-Reaktivierungslaminierungen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Heißschmelzklebstoff, vorzugsweise im wesentlichen luftfrei, anfänglich in Form eines im wesentlichen kontinuierlichen, nicht porösen "Films" bereitgestellt, welcher erst später mit einem Substrat, einer Transferwalze oder einer anderen Art von Unterlage in Kontakt gebracht wird. Im allgemeinen wird die Zusammensetzung von einer Auftrags- oder Abgabevorrichtung so abgegeben, dass sie die Vorrichtung in Form eines im wesentlichen kontinuierlichen Films verlässt. Eine typische Auftragsvorrichtung ist eine Schlitzdüse, die zur Beschichtung in direktem Kontakt mit den Substraten verwendet wurde. Daher können die bereits bekannten Auftrags-vorrichtungen für Heißschmelzklebstoffe gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, indem die Schlitzdüse vom Substrat abgehoben wird und so justiert wird, dass sie einen geeigneten Abstand von dem Substrat aufweist.
Wenn der flüssige geschmolzene Klebstoff die Auftragsvorrichtung verlässt, kommt sie nicht mit dem Substrat in Berührung, sondern bewegt sich über eine bestimmte Strecke als ein zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Substrat hängender, kontinuierlicher Film. Die Auftragsvorrichtung kann anfangs mit dem Substrat in Berührung gebracht werden, um die thermoplastische Zusammensetzung an dem Substrat zu verankern oder anzuheften, vorausgesetzt, dass das Substrat durch den Kontakt mit der Auftragsvorrichtung nicht thermisch oder mechanisch beschädigt wird. Alternativ verlässt der Heißschmelzklebstoff die Düse als ein im wesentlichen kontinuierlicher Film, und fällt bis zur Berührung mit dem Substrat herab. Die vorderste Kante des sich vorschiebenden, im wesentlichen kontinuierlichen Films aus Heißschmelzklebstoff heftet sich an oder verankert sich an dem Substrat bei Berührung mit dem Substrat. Im Fall von hitzeempfindlichen Materialien ist es vorteilhaft, das Substrat mittels Antriebsrollen vor der Berührung des Heißschmelzklebstoffs mit dem Substrat voranzubewegen, um eine Ansammlung geschmolzenen Materials zu vermeiden, welches durch das Substrat durchschmelzen würde.
Zur Durchführung der Verfahren geeignete Maschinen sind schematisch in den 1A, 1B und 1C gezeigt. Die 1A und 1B zeigen eine Ausführung, in der ein Heißschmelzklebstoff von einer Auftragsvorrichtung (3) auf ein erstes Substrat (1) abgegeben wird, und wobei ein zweites Substrat (4) dann auf die freie Oberfläche des aufgetragenen Klebstoffs mittels einer Quetschwalze (5) aufgelegt wird. Es muss verstanden werden, dass diese Anordnung in anderen Ausführungsformen abgewandelt sein kann. Dann kann die Quetschwalze (5) zum direkten Andrücken der thermoplastischen Zusammensetzung an das erste Substrat verwendet werden. Für derartige Ausführungen sollte die Quetschwalze (5) ablösend beschichtet (trennbeschichtet) sein; beispielsweise kann es sich um eine Stahlwalze mit einer Polytetrafluorethylen-Oberflächenbeschichtung handeln.
Etwas genauer ist in 1A und 1B gezeigt, wie das Substrat 1 (1) über eine Reihe von Leerlaufwalzen (2) verläuft, um sicherzustellen, dass die Bahn passend ausgerichtet ist, bevor sie sich der Auftragsvorrichtung (3) nähert. Das Substrat 2 (4) wird mittels einer Quetschwalze (5) an die Beschichtungsoberfläche geklebt. Das Substrat 1 ist definiert als das erste Substrat, welches mit dem im wesentlichen kontinuierlichen, thermoplastischen Film in Berührung gebracht wird. Das Substrat 1 kann jedes beliebige Substrat sein, welches im allgemeinen als Rollenware bereitgestellt wird, wie etwa Papier einschließlich trennbeschichteten Papiers, und kann eine große Bandbreite an Filmen, Folien und anderen Materialien umfassen. In der Ausführungsform der 1A ist die Quetschwalze (5) deutlich entfernt vom Berührungspunkt des Klebstofffilms und dem ersten Substrat angebracht. Die Ausführung der 1B ist besonders dann geeignet, wenn das Substrat 1 nicht porös ist, was heißt, dass Luft nicht einfach durch das Substrat entweichen kann. Im Fall einer Filmlaminierung stellt das Substrat 1 typischerweise einen Film dar. Das Substrat 2 kann ebenso als Rollenware bereitgestellt werden und kann aus dem gleichen oder einem verschiedenen Material wie Substrat 1 bestehen. Das Substrat 2 kann jedoch auch eine partikuläre Substanz sein, wie etwa superabsorbierendes Polymer oder kann ein trennbeschichtetes Bahnmaterial sein, das von der Klebstoffbeschichtung abgezogen werden kann.
1C zeigt eine Ausführung, in der der Klebstofffilm zunächst von der Quetschwalze (5), welche Teil einer Quetscheinrichtung ist, wie sie später durch die Walzen A und B in den 2 bis 10 gezeigt ist, auf das erste Substrat (1) gedrückt wird.
In einer Laminiereinrichtung, gebildet durch die Walzen C und D, wird ein zweites Substrat (4) dann auf die freie Oberfläche aufgelegt, die nicht in Berührung mit dem ersten Substrat (1) ist.
Die 2 bis 10 veranschaulichen verschiedenste bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, worin ein Heißschmelzklebstoff auf ein erstes Substrat aufgebracht wird und dann auf ein zweites Substrat laminiert wird. 5B stellt eine Transferbeschichtungsanwendung dar, da die geschmolzene Zusammensetzung zuerst auf eine ablösend beschichtete Walze aufgebracht wird, welche dann an der Quetschspalte mit einem ersten Substrat in Kontakt gebracht wird.
In Ausführungsformen, bei denen der Heißschmelzklebstoff in Abwesenheit eines zweiten Substrates mit einem ersten Substrat in Berührung gebracht wird, wie in den 6 und 7 gezeigt, ist es wichtig, eine ablösende Beschichtung (Trennbeschichtung) wie etwa Silikon, Teflon oder Trennpapier auf den Walzen vorzusehen, welche in Kontakt mit dem Klebstoff kommen, um Anhaften des Heißschmelzklebstoffs an der Walze zu verhindern. Die Quetschwalze drückt die Luft zwischen dem Heißschmelzklebstofffilm und dem Substrat heraus, um sicherzustellen, dass keine Luft zwischen dem ersten Substrat und dem Heißschmelzklebstoff eingeschlossen wird. Die Walze A kann ein Stahlzylinder sein, um den Wärmeübergang zu fördern, wohingegen die Walze B, üblicherweise die Quetschwalze, aus Gummi ist. In einigen Fällen kann es mehr bevorzugt sein, dass die Walze A aus Gummi ist, wogegen die Walze B ein Stahlzylinder mit einer äußeren Trennbeschichtung ist.
Die 3 bis 10 veranschaulichen, dass die Position der Düse bezüglich der Position des Substrates von senkrechten zu parallelen Stellungen verändert werden kann.
Die 8 und 9 zeigen ein zweites Substrat, welches an das erste Substrat an von der Auftragsvorrichtung entfernter Stelle laminiert wird. In dieser Ausführungsform wird bevorzugt, dass die Walze C beheizt wird, um den Heißschmelzklebstoff vor der Laminierung auf das zweite Substrat zu reaktivieren oder dessen offene Zeit auszudehnen. Die Temperatur der Walze C kann für die Laminierung zwischen den Walzen C und D zwischen etwa 30 bis 100° C variieren. Alternativ kann die Walze C eine Kühlwalze sein, um die Geschwindigkeit der Aushärtung des Heißschmelzklebstoffs zu beschleunigen. Dies kann nützlich sein, wenn das Laminat für Zwischenlagerungszwecke hergestellt wird. Das in der Quetschspalte der Walzen laminierte Substrat kann entweder in Bahnform oder in Form von Bögen vorliegen. Wie in 10 gezeigt, wo die Walze C eine Kühlwalze ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Substraten wie etwa Filmen verwendet werden, die auf einer Seite mit einem Heißschmelzklebstoff beschichtet sind, welche beispielsweise für Heißsiegelanwendungen verwendet werden kann. Wo dies gewünscht ist, kann eine weitere Schicht aus Trennpapier hinzugefügt werden, wie in 9 gezeigt, um das Heißsiegel-Material beispielsweise bei Zwischenlagerung zu schützen.
Die Auftragsvorrichtung ist mit einem Abstand von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise wenigstens 2 mm vom Substrat (oder der trennbeschichteten Walze im Falle von Transferbeschichtung in Abwesenheit eines zweiten Substrats 5B) angebracht. Der maximale Abstand, in dem die Auftragsvorrichtung von dem Substrat angebracht werden kann, ist ausschließlich durch praktische Anforderungen beschränkt, insbesondere dann, wenn die Auftragsvorrichtung im wesentlichen in vertikaler Weise positioniert wird. Der Abstand beträgt vorzugsweise weniger als etwa 5 m, bevorzugt weniger als etwa 3 m, mehr bevorzugt weniger als etwa 1 m, noch mehr bevorzugt weniger als etwa 500 mm, und insbesondere bevorzugt zwischen etwa 2 bis 20 mm, abhängig von den Eigenschaften des Heißschmelzklebstoffs, der aufzutragen ist. Typischerweise ist es vorteilhaft, den Bereich zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Substrat während der Beschichtung vor Luftverunreinigungen und Luftströmungen abzuschirmen, um eine Verwindung der Beschichtung vor der Berührung mit dem Substrat zu verhindern. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Abstand zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Substrat größer als etwa 500 mm ist.
Der Abstand wird weitestgehend diktiert von der Viskosität und der offenen Zeit des aufzutragenden Heißschmelzklebstoffs. Im Falle der Herstellung von Sperrfilmen auf diese Weise ist zu vermuten, dass der Heißschmelzklebstoff in hängendem Zustand ausreichend abkühlt, so dass sie eine solche Viskosität und Kohäsionskraft entwickelt hat, dass irgendwelche Fädchen oder Fasern auf der Oberfläche des Substrats diese Beschichtung nicht durchdringen können, wobei der Heißschmelzklebstoff jedoch noch schmelzflüssig genug ist, um in entsprechender Weise auf dem Substrat zu haften. Je größer der Abstand zwischen der Auftragsvorrichtung und der Quetschwalze ist, desto mehr wird der Heißschmelzklebstoff vor der Berührung mit dem ersten Substrat abkühlen. Bei einigen Klebstoffzusammensetzungen wird diese Abkühlung die Haftung (oder die Verankerung) auf dem Substrat nachteilig beeinflussen. Deshalb kann das Substrat vor der Quetschung über eine beheizte Walze geführt werden, oder es kann eine beheizte Quetschwalze eingesetzt werden, wenn der Abstand zwischen der Quetschwalze und der Auftragsvorrichtung bewirkt, dass der Klebstoff in solchem Maße abkühlt, dass eine angemessene Haftung oder Verankerung auf dem Substrat nicht länger gewährleistet ist.
Die Beschichtung kann das Substrat in beliebigem Winkel berühren (vergleiche z.B. 3 und 4). Es hat sich jedoch bei einigen Anwendungen, wie z.B. bei Sperrfilmen, als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die Beschichtung letztlich mit dem Substrat in einer im wesentlichen horizontalen Richtung, wie in den 1A, 1B, 2, 6 und 8 in Berührung kommt. Um dies zu ermöglichen, kann in der Bewegungsrichtung des Substrates eine Walze vorgesehen werden, um dem Substrat eine im wesentlichen vertikale, aufwärts gerichtete Richtung zu geben, wenn das Substrat die Auftrags-vorrichtung passiert. Zudem kann die Auftragsvorrichtung, wie etwa eine Schlitzdüse, im wesentlichen in horizontaler Weise neben der Walze angeordnet sein, so dass sich die Beschichtung von der Seite auf die Oberfläche des Substrates zu bewegt.
Der Durchmesser der Auftragswalze beträgt vorzugsweise etwa 15 mm bis 50 mm, wobei die Düse leicht oberhalb der Mitte der Auftragswalze liegt, so dass der Winkel, mit dem der Heißschmelzklebstoff das Substrat berührt, geringer als etwa 60° ist, wenn sich das Substrat von der Düse weg bewegt. Der Auftragskopf wird von einem Fachmann so justiert werden, dass der gleichmäßige Fluss und die Verteilung des Heißschmelzklebstoffs über die gesamte Breite der Anwendung optimiert wird.
Danach kommt die in ausreichender Weise abgekühlte Beschichtung mit der Oberfläche des Substrats in Berührung und haftet auf der Oberfläche, ohne tief in das Substrat einzudringen. Wenn der Heißschmelzklebstoff von solcher Zusammensetzung ist, dass er nach ausreichender Kühlung im wesentlichen nicht mehr klebrig ist, kann das gerade gebildete Laminat des beschichteten Substrats aufgerollt und gelagert werden. Dies kann alternativ auch dadurch erreicht werden, dass ein trenbeschichtetes zweites Substrat, wie etwa Silikonbeschichtetes Papier, auf die Oberfläche der Klebstoffbeschichtung aufgebracht wird. Das Laminat kann dann zu späterer Zeit verwendet werden. Das Laminat kann mittels jeder geeigneten Verbindungstechnik verbunden werden, einschließlich Ultraschallbindung, Heißsiegeln, oder, etwas üblicher, durch Verklebung.
Vorzugsweise wird die Beschichtung "in Reihe" (inline) unmittelbar vor der weiteren Verarbeitung durchgeführt. Ein Beispiel für einen Reihenprozess, für den die Erfindung besonders gut geeignet ist, kann in der DE 195 46 272 C1 der Billhöfer Maschinenfabrik GmbH gefunden werden. Die vom Substrat wegzeigende Oberfläche der Beschichtungsschicht kann ausreichend klebrig sein, so dass sie als Konstruktionsklebstoff oder für die Laminierung auf andere Substrate verwendet werden kann, und deshalb kann sie auch zur Verbindung des beschichteten Substrats mit einer anderen Substratschicht dienen. Andere Substrate, die in dieser Weise gleichzeitig verbunden oder laminiert werden können, umfassen Absorber, superabsorbierendes Polymer, Elastomerstränge oder -bahnen, Gewebe, Filme, Folien, Papier, Karton, Metall, wie auch verschiedenste durchlässige Umschlagpapier-Materialien, wie etwa Vliese oder perforierte Filme. Diese Materialien können in Form von Rollenware, Bögen oder Teilen vorliegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zu beschichtende Substrat Papier oder Karton, speziell bedrucktes Papier, entwickeltes fotografisches Papier oder bedruckter Karton, welches bei der Herstellung z.B. von Bucheinbänden, Bildpostkarten, Kalendern, Postern, hochqualitativer Verpackungsmaterialien, Geschenkpapier usw. verwendet wird. Das Laminiermaterial kann synthetisches Filmmaterial, Papier, Stoffmaterial oder jedes andere flexible und zur Laminierung geeignete Laminiermaterial sein. Vorzugsweise ist das Laminiermaterial jedoch ein synthetisches Filmmaterial, insbesondere ein klares und transparentes Filmmaterial, wie es üblicherweise für derartige Laminierungen verwendet wird.
Typische derartige Filmmaterialen mit einer Dicke von etwa 5 mm bis etwa 50 mm umfassen glatte oder geprägte Filme, welche zumindest im wesentlichen aus geordnetem Polypropylen, Polyethylen, Polyestern wie etwa Mylar^®, Polyacetat, Nylon, Zelluloseacetat usw. gemacht sind. Diese Filme werden üblicherweise auf bedrucktes Papier oder Pappe laminiert oder gesiegelt. Verbundmaterialien werden üblicherweise unter Einschluss von Film-auf-Film- und Film-auf-Folie-Verbünden hergestellt; auch metallisierte Substrate werden gewöhnlich für Laminate verwendet. Diese Laminatarten sind üblicherweise in solchen Industrien wie der Graphik- und Verpackungsindustrie zu finden. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können derartige Laminate mit nicht reaktiven Heißschmelzklebstoffen, anstelle der gewöhnlich benutzten Reaktivklebstoffe, hergestellt werden.
Im allgemeinen wird die Austrittstemperatur der thermoplastischen Zusammensetzung bei weniger als etwa 240° C liegen, und daher bei viel niedrigeren als den typischen Polymerextruktionstemperaturen, die in der Größenordnung von etwa 300° C liegen. Obwohl die Temperatur des Heißschmelzklebstoffs, wenn er die Auftragsvorrichtung verlässt, zwischen etwa 80° C und etwa 180° C oder mehr liegen kann, erlaubt das berührungslose Beschichtungs system der vorliegenden Erfindung, dass die Beschichtung bei extrem niedrigen Temperaturen durchgeführt werden kann. Für diese Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Heißschmelzklebstoff bei einer Temperatur von weniger als 160° C, mehr bevorzugt bei weniger als etwa 140° C, noch mehr bevorzugt bei weniger als 120° C und besonders bevorzugt bei weniger als etwa 110° C aufgetragen werden kann. Wie bereits erwähnt, können auf diese Weise auch hitzeempfindliche Materialien beschichtet werden, etwa durch Einsatz hoher Auftragstemperaturen in Kombination mit der Vergrößerung des Abstandes zwischen der Auftragsvorrichtung und dem zu beschichtenden Substrat, was ausreichende Abkühlung ermöglicht. Materialien, die mechanisch und/oder thermisch zu empfindlich sind für herkömmliche Beschichtungsverfahren (z.B. Filme sehr geringer Stärke), können deshalb unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtet werden. Derartige empfindliche Materialien umfassen Polyethylenmaterialien geringer Stärke, Vliese mit geringem Basisgewicht und dergleichen.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass im wesentlichen kontinuierliche Beschichtungsschichten aus Heißschmelzklebstoffen mit sehr niedrigen Auftraggewichten hergestellt werden können. Sogar mit herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Heißschmelzklebstoffen können kontinuierliche Schichten bei Auftragsgewichten im Bereich von etwa 0,5 g/m² bis etwa 50 bis 60 g/m², vorzugsweise bei Auftragsgewichten von nicht mehr als etwa 30 g/m², mehr bevorzugt bei Auftragsgewichten von nicht mehr als 20 g/m², noch mehr bevorzugt zwischen 10 und 20 g/m² und insbesondere bevorzugt mit weniger als 10 g/m² hergestellt werden. Auftraggewichte von mehr als 60 g/m² können jedoch für andere Anwendungen nützlich sein, bei welchen die Verringerung der mechanischen und hitzeinduzierten Belastungen von hauptsächlicher Bedeutung ist.
Die sehr dünnen Beschichtungen, die gemäß der Erfindung hergestellt werden können, tragen nicht nur zu den ökonomischen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei, sondern machen es auch möglich, eine sehr stark reduzierte Steifigkeit des Materials zu erreichen, welches daher in seinen Eigenschaften unbeschichteten Substraten viel näher kommt.
Der Heißschmelzklebstoff
Wie bereits erwähnt, können verschiedenste thermoplastische Materialien in den Heißschmelzklebstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie etwa verschiedene thermoplastische Polymere einschließlich Polyethylen, Polypropylen; Kopolymere von Olefinen, speziell Ethylen und (Meth-)acrylsäure; Kopolymere von Olefinen, speziell Ethylen, und (Meth-)acrylsäurederivaten, speziell (Meth-)acryl-säureester; Kopolymere von Olefinen, speziell Ethylen und Vinylverbindungen, speziell Vinylcarboxylate wie Vinylacetat; thermoplastische Elastomere (oder synthetische Gummis) wie etwa Styrol-Isopren-Styrol, Styrol-Butadien-Styrol, Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol und Styrol-Ethylen/Propylen-Styrol-Block-Kopolymere, im Handel erhältlich unter den Markennamen Kraton^®, Solpren^® und Stereon^®; Metallocen-katalysierte Polymere, insbesondere basierend auf Ethylen und/oder Propylen; Polyolefine wie etwa Ethylen, Polypropylen und amorphe Polyolefine (ataktische Poly-Alpha-Olefine) wie etwa Vestoplast^® 703 (Hüls); Polyester, Polyamide, Ionomere und entsprechende Kopolymere; und Mischungen davon. Derartige thermoplastische Materialien können im Beschichtungsverfahren der vorliegenden Erfindung unvermischt eingesetzt werden, vorausgesetzt, dass das thermoplastische Material eine ausreichend geringe Viskosität aufweist und Heißschmelzklebstoffeigenschaften aufweist. Heißschmelzklebstoffe sind bevorzugt aufgrund ihrer Fähigkeit, in unabhängiger Weise ihre viskoelastischen Eigenschaften, die offene Zeit, die Klebrigkeit und verschiedene andere Eigenschaften maßzuschneidern. Heißschmelzklebstoffe weisen üblicherweise Schmelzflussindizes auf, die für derartige Verarbeitungsvorgänge bereits bei niedrigen Temperaturen benötigt werden. Typische Heißschmelzklebstoffe sind bei Temperaturen im Bereich von etwa 60° C bis etwa 175° C für derartige Verarbeitungs-vorgänge flüssig genug. Zudem werden verschiedenste bekannte, feuchtigkeitshärtende Heißschmelzzusammensetzungen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ins Auge gefasst.
Mit geeigneten Heißschmelzklebstoffen, wie etwa den in der DE-A-41 21 716 beschriebenen, ist es auch möglich Materialien herzustellen, die undurchlässig sind für flüssiges Wasser, dabei jedoch wasserdampfdurchlässig sind, was der Beschichtung "Atmungseigenschaften" verleiht.
Im Fall der Laminierklebstoffe für transparente Substrate sind thermoplastische Polymere bevorzugt, die im wesentlichen aus einem oder mehreren Ethylen/Methacrylacrylatpolymeren (EMA's) und/oder Ethylen/n-Butylacrylat Kopolymere (EnBA's) in ihrer Gesamtheit bestehen oder diese umfassen. EnBA Kopolymere sind die gegenwärtig meist Bevorzugten von diesen Polymeren.
Stärker bevorzugt weist der Heißschmelzklebstoff bestimmte rheologische Eigenschaften auf, etwa derart, dass eine im wesentlichen kontinuierliche Beschichtung mit Auftraggewichten von weniger als etwa 50 bis 60 g/m² und vorzugsweise mit weniger als etwa 30 g/m² hergestellt werden kann. Im allgemeinen fallen die rheologischen Eigenschaften in ein rheologisches Fenster, worin die komplexe Viskosität bei Beschichtungstemperatur und hohen Scherraten (1,000 rad/s) bei weniger als etwa 500 Poise, und bei niedrigen Scherraten (< 1 rad/s) bei weniger als etwa 1,000 Poise liegt. Mit anderen Worten, bevorzugte Heißschmelzklebstoffe weisen bei niedrigen Scherraten Newtonische Bereiche und Scherentzähung bei höheren Scherraten auf. Heißschmelzklebstoffe mit weiten Anwendungsfenstern sind solche, in denen die Zusammensetzung die angemessenen rheologischen Eigenschaften bei einer Vielzahl von Anwendungseinstellungen, speziell bei niedrigen Anwendungstemperaturen, zeigt. Enge Anwendungsfenster sind solche, in welchen die rheologischen Parameter nur unter sehr speziellen Bedingungen getroffen werden.
Die Anmelder vermuten, dass die komplexe Viskosität und die hohe Scherung mit den Verarbeitungsbedingungen am schlitzförmigen Auslass zusammenhängen. Eine Zusammensetzung mit einer zu hohen komplexen Viskosität bei 1,000 rad/s würde zum Verlassen der Auftragsvorrichtung einen unangemessen hohen Druck erfordern. Zur Verarbeitung dieser Materialien könnte eine Form mit einem Keilspalt größer als 3 mm verwendet werden, daraus würde jedoch ein höheres Auftraggewicht resultieren.
Die komplexe Viskosität und die niedrige Scherung hängen mit der Ablagerung der Beschichtung auf dem Substrat nach der Zeit, in der sie über dem Substrat aufgehängt ist, zusammen. Wenn der niedrige Scherwert zu hoch ist, könnte die Beschichtung nicht hinreichend auf dem Substrat haften und/oder der Heißschmelzklebstoff häuft sich an der Düse an und verursacht eine gestreifte, diskontinuierliche Beschichtung. Wenn die niedrige Scherviskosität zu niedrig ist, könnte die Beschichtung in das Substrat einsickern, was schlechte Barriereneigenschaften verursacht.
Auch die Dehnungsviskosität, welche nicht gemessen wurde, kann die Schmelzenfestigkeit sehr stark beeinflussen. Höhere Verzweigungsgrade oder der Zusatz einer geringen Konzentration hochmolekulargewichtigen Materials kann die Schmelzenfestigkeit in höchstem Maße beeinflussen. Bevorzugter sind Zusammensetzungen, welche die angepeilten rheologischen Parameter bei niedrigen Anwendungstemperaturen von weniger als etwa 177° C, vorzugsweise weniger als etwa 160° C, mehr bevorzugt weniger als 140° C, noch mehr bevorzugt weniger als etwa 125° C und insbesondere bevorzugt bei weniger als etwa 110° C erreichen.
Dementsprechend sind viele bekannte Heißschmelzklebstoff-Zusammensetzungen bestens geeignet zur Verwendung im Beschichtungsverfahren dieser Erfindung. Heißschmelzklebstoffe umfassen typischerweise wenigstens ein thermoplastisches Polymer, wenigstens einen Weichmacher und wenigstens ein klebrig machendes Harz. Vorzugsweise umfassen derartige geeignete Heißschmelzklebstoffe bis zu 50 Gew.-% eines thermoplastischen Polymers, bis zu 40 Gew.-% eines Weichmachers und bis zu 70 Gew.-% eines klebrig machenden Harzes. Im Fall von Heißschmelzklebstoffen, welche nicht druckempfindlich sind, wird im allgemeinen Wachs in Konzentrationen von bis zu etwa 30 Gew.-% des Klebstoffes eingesetzt.
Im allgemeinen werden die Heißschmelzklebstoffe der Erfindung zusätzlich ein oder mehrere klebrig machende Harze, Weichmacher, oder Öle und Wachse sowie übliche Additive und Hilfsstoffe, wie etwa Stabilisatoren, Antioxidantien, Pigmente, UV-Stabili-satoren oder Absorber, Füllstoffe etc. enthalten. Weichmacher und klebrig machende Harze die in Heißschmelzklebstoffen verwendet werden, sind bekannt.
Öle, wie etwa naphthenische Öle, sind bevorzugte Weichmacher. Im Fall der klebrig machenden Harze sind die für diese Zwecke bereits bekannten Harze im allgemeinen geeignet, insbesondere aliphatische, cycloaliphatische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffharze, Esterharze und andere derartige verträgliche Harze. Gegenwärtig wird die Verwendung entweder aliphatisch oder aromatisch modifizierter Kohlenwasserstoffharze bevorzugt. Bevorzugte aliphatische Harze sind hydrierte aliphatische Kohlenwasserstoffharze, beispielsweise die Escorez^® 5000 Serie erhältlich von Exxon Chemical Co. in Houston, TX; sowie die Arkon^® P und M Serien erhältlich von Arakawa Chemical Co. und die Regalite^® Serie erhältlich von Hercules Inc. in Wilmington, DE. Kolophonium und Kolophoniumesterharze sind in der vorliegenden Erfindung ebenso verwendbar. Eines dieser hydrierten Resinosäureklebharze ist Foral^® AX, erhältlich von Hercules. Modifizierte Kohlenwasserstoffharze, wie etwa modifizierte Terpene einschließlich der Styrolderivate von Terpenen, wie etwa die Zonatac^® Serien, erhältlich von Arizone Chemical Co., Panama City, FL und die Kristalex^® Serien der Alphamethylstyrolharze, erhältlich von Hercules, Inc. und die Uratack^® Serie, erhältlich von Arizona Chemical, sind in der vorliegenden Erfindung ebenso verwendbar. Die Komponenten werden in üblicher Weise vermischt und verarbeitet, um die Heißschmelzklebstoffe herzustellen, die erfindungsgemäß verwendet werden können.
Wachse sind in der vorliegenden Erfindung auch verwendbar. Diese umfassen synthetische Wachse mit hohem Schmelzpunkt, wie etwa Fischer-Tropsch Wachse, erhältlich von Sasol (Südafrika) unter dem Markennamen Paraflint^® oder von Shell Malaysia unter dem Markennamen Petrolit, und hochdichte niedrigmolekulare Polyethylenwachse, erhältlich von Marcus Chemical Co. unter dem Markennamen Marcus^®. AC 8 ist ein anderes verwendbares Polyethylenwachs, erhältlich von Allied Chemical. Mikrokristalline Wachse und Paraffinwachse sind in der vorliegenden Erfindung auch verwendbar.
Laminierklebstoffe werden vorzugsweise bis zu 100 % von wenigstens einem thermoplastischen Polymer wie oben beschrieben umfassen, daneben 0 bis 50 % eines aliphatischen Kohlenwasserstoffharzes, 0 bis 20 % eines aromatischen Kohlenwasserstoffharzes, 0 bis 40 % Kolophonium und 0 bis 20 % Wachs, wobei die Komponenten und deren Menge so gewählt werden, dass der Klebstoff in Reihe (inline) auf ein Laminiermaterial und/oder ein Laminiersubstrat zur nachfolgenden in-Reihe-Laminierung des Laminiermaterials auf das Substrat aufgetragen werden kann.
Mehr bevorzugt wird im Falle der Filmlaminierung der Klebstoff die folgenden Komponenten umfassen: bis zu 100 % wenigstens eines EMA und/oder EnBA Kopolymers, 0 bis 50 % hydriertes aliphatisches Kohlenwasserstoffharz, 0 bis 20 % alpha-Methylstyrolharz, 0–40 % hydriertes Kolophonium und 0 bis 20 % Polyethylenwachs.
Der zu Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbare Heißschmelzklebstoff kann im einfachsten Fall im wesentlichen, oder sogar vollständig aus einem oder mehreren Klassen von EMA- oder EnBA-Kopolymeren bestehen. EMA und EnBA Kopolymere sind erhältlich von Elf Atochem unter dem Markennamen Lotryl^®, von Quantum Chemical Co. und von Exxon Chemical Co. unter dem Markennamen Optema^®. Eine Vielzahl verschiedener Klassen von EMA- und EnBA-Kopolymeren sind erhältlich. Sie unterscheiden sich hauptsächlich im Estergehalt, im Schmelzflussindex (MFI) und im Schmelzpunkt.
In gegenwärtig bevorzugten speziellen Ausführungsformen besteht der Heißschmelzklebstoff im wesentlichen aus 35 bis 60 % EnBA oder EMA, 30 bis 50 % hydriertem aliphatischem Kohlenwasserstoffharz oder etwa 10 % alpha-Methylstyrolharz, 0 bis 30 % hydriertem Kolophonium und 0–10 % Polyethylenwachs, plus geringe Mengen Stabilisator. In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist das thermoplastische Polymer des Heißschmelzklebstoffs eine einzelne Klasse von EnBA-Kopolymeren, üblicherweise am unteren Ende des MFI-Bereichs (z.B. MFI weniger als 10 g/10 min). In anderen bevorzugten Ausführungsformen umfasst das thermoplastische Polymer mehr als eine Klasse von EnBA, und in diesen Fällen zwei oder drei verschiedene Klassen, wobei wenigstens zwei der Klassen vorzugsweise MFI's aufweisen, die mindestens um einen Faktor 4 und bis zu einem Faktor 10 abweichen (z.B. weist eine Klasse einen MFI von mehr als 4 mal dem der anderen Klasse auf).
Die erfindungsgemäßen Heißschmelzklebstoffe können bei Anwendungstemperaturen (oder Verarbeitungstemperaturen) verwendet werden, die niedrig genug sind, um Verzerrungen solcher hitzeempfindlichen Kunststofffilme zu verhindern, welche gleichzeitig ausgezeichnete Fließeigenschaften bei derartig niedrigen Temperaturen zeigen. Es ist beispielsweise möglich, den erfindungsgemäßen Heißschmelzklebstoff auf die zu laminierenden Materialien aufzutragen und zu beschichten. Berührungslose Auftragung ist besonders vorteilhaft bei hitzeempfindlichen Filmen. Es werden ausgezeichnete Filmbildungseigenschaften erreicht, und die beschichteten Produkte zeigen hohen Glanz.
Die Beschichtungsklebstoffe der Erfindung ergeben gute Transparenz der Heißschmelzbeschichtung, so dass starker Glanz erreicht wird, während die Lesbarkeit und Farbwiedergabe beispielsweise von Drucken auf dem Substrat nicht beeinträchtigt wird.
Die erfindungsgemäßen Heißschmelzklebstoffe zeigen exzellente (hohe) Heißklebrigkeit und Offenzeiteigenschaften, wie auch Abbindeeigenschaften im Verfahren der vorliegenden Erfindung. Sie erfüllen die Erfordernisse des Maschinenzustands, von in-Reihe-Prägung und -Schnitt, z.B. in der graphischen Industrie.
Erfindungsgemäße Laminate zeigen hohe Hitzebeständigkeit und hohe UV-Beständigkeit und dementsprechend geringe Delaminierung oder Vergilbung. Auch nach Hitzeformung und Prägung wird keine Schichtablösung beobachtet, wenn die Heißschmelzformulierungen dieser Erfindung verwendet werden.
Die folgenden nicht beschränkenden Beispiele unterstützen im weiteren die Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung.
Beispiele
Heißschmelzklebstoffe wurden mit verschiedenen thermoplastischen Polymeren, Klebern und Weichmachern hergestellt, wie in Tabelle 1 unten angegeben:
Heißschmelzklebstoffe entsprechend den Zusammensetzungen wie in den Beispielen 1 und 7 gezeigt wurden unter Verwendung einer modifizierten PAK 600 Laminiermaschine von Kroenert, Hamburg, Deutschland, auf Substrate aufgetragen. Der Aufbau dieser Maschine ist grundsätzlich ähnlich dem in 1B gezeigten. Mit dieser Art von Maschine ist es möglich, den Klebstofffilm direkt auf das erste Substrat (1) mittels einer Quetschwalze (5) aufzupressen, oder ein zweites Substrat (4) auf das erste Substrat und den Klebstoff wiederum mittels einer Quetschwalze (5) aufzupressen. In den Tests wurden beide Verfahren ausprobiert. Die Abgabetemperatur des Heißschmelzklebstoffs betrug 140° C für die Zusammensetzung des Beispiels 1 und 170° C für die Zusammensetzung des Beispiels 7. Diese Zusammensetzungen zeigen günstige niedrige Viskositäten, wie dem beigefügten Diagramm zu entnehmen ist. Dieses Diagramm veranschaulicht die Viskositäten der Beispiele 1 und 7.
Beschichtungen wurden auf Polyesterfilm (Polyester RN 36, hergestellt von Pütz Folien, Taunusstein-Wehen, Deutschland) und hochdichten Polyethylenfolien (HDPE KC 3664.00, erhalten von Mildenberger + Willing, Gronau, Deutschland) hergestellt.
Als zweites Substrat (wo verwendet) sind diese Folien ebenso verwendet worden. In anderen Experimenten wurde stattdessen Silikonpapier verwendet. Es wurden auch Tests mit bedruckten Papierbögen als zweitem Substrat durchgeführt.
Auftraggewichte von 5 bis 6 g/m² bei Maschinengeschwindigkeiten von näherungsweise 70 m/min wurden angewendet.
Der Klebstofffilm wurde von der Auftragsschlitzdüse bei verschiedenen Abständen zwischen dem zu beschichtenden ersten Substrat (1) und dem Klebstoff in einer Vielzahl von Tests abgegeben. In einer anderen Reihe von Experimenten mit vertikaler Konfiguration (ähnlich zu den 3 bis 5, 7, 9 und 10) wurde gefunden, dass der Abstand der Schlitzdüse vom Substrat zwischen einigen Millimetern und bis 500 mm und mehr variiert werden konnte, ohne die Qualität der Beschichtung in materieller Weise zu beeinflussen.
In diesen Experimenten, in welchen der Klebstofffilm von der Auftragsschlitzdüse direkt auf das erste Substrat mittels einer Quetschwalze (5), die mit einer ablösenden Beschichtung ausgestattet war, abgegeben wurde, wurde gefunden, dass der Klebstoff nicht an der Quetschwalze haftet. Der Quetschdruck wurde nicht gemessen, aber die Quetschwalze wurde mit einem Laminierdruck von 7 bis 8 bar gegen das Substrat gepresst.
Es wurde gefunden, dass der auf das erste Substrat aufgetragene Klebstoff die Quetscheinrichtung ohne zwischen dem Klebstoff und dem ersten Substrat eingeschlossene Luft verließ.
In anderen Tests wurde mittels eines zweiten Satzes von Walzen, die in Fließrichtung des Substrats stromaufwärts der Quetschwalze (5) platziert waren, ein zweites Substrat auf die Klebstoffschicht auflaminiert. Auch diese Beschichtungen unter Verwendung der gleichen Filme, oder trennbeschichtetem Papier wie oben erwähnt, wurden bezüglich Streifenbildung, eingeschlossener Luft und anderen Laminierungsfehlern untersucht.
Die so hergestellten Laminierungen waren alle mangelfrei. Es wurde keine Streifenbildung, eingeschlossene Luft oder irgendwelche anderen Fehler beobachtet.
In ähnlicher Weise wurden unter Verwendung der gleichen Art von Filmen Laminierungen hergestellt, jedoch wurden die anderen Klebstoffe aus den Beispielen 2 bis 6 der Tabelle 1 verwendet. Die Ergebnisse waren ebenso gut wie jene, die mit den Klebstoffzusammensetzungen der Beispiele 1 und 7 erzielt wurden.

Claims

Laminierungsverfahren, worin ein thermisch fließfähig gemachter Heißschmelzklebstoff aus einer Schlitzdüse (3) als ein wesentlicher kontinuierlicher, nicht poröser Film ohne Kontakt der Schlitzdüse mit einem Substrat oder einer Walze abgegeben wird, und der im wesentlichen kontinuierliche nicht poröse Film nachfolgend auf die Oberfläche eines nicht porösen ersten Substrates (1) mittels einer Anpresswalze (5) aufgepresst und anschließend auf ein zweites Substrat (4) aufkaschiert wird, wobei die ersten und zweiten Substrate Papier oder Karton umfassen, und der im wesentlichen kontinuierliche nicht poröse Film auf das erste Substrat mit einem Beschichtungsgewicht von weniger als 20 g/m² aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Substrate als Rollenware bereitgestellt werden und verschieden oder gleich sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Heißschmelzklebstoff bis zu 50 Gew.-% thermoplastisches Polymer, bis zu 40 Gew.-% Weichmacher und bis zu 70 Gew.-% klebrig machendes Harz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Heißschmelzklebstoff ein Haftklebstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, wobei der Heißschmelzklebstoff zusätzlich Wachs in Konzentrationen von bis zu 30 Gew.-% des Klebstoffs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Heißschmelzklebstoff kein Haftklebstoff ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Heißschmelzklebstoff ein Reaktivklebstoff ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Heißschmelzklebstoff ein Ethylen/n-Butylacrylatcopolymer und/oder ein Ethylen/Methylacrylatcopolymer umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtungstemperatur weniger als 160°C, vorzugsweise weniger als 140°C, weiter bevorzugt weniger als 125°C und insbesondere bevorzugt weniger als 110°C beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der im wesentlichen kontinuierliche nicht poröse Film zunächst auf eine ablösend beschichtete Walze aufgebracht und anschließend an einer Pressstelle (nip) mit dem ersten Substrat in Berührung gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Substrat (4) bei einer Laminierungsstation (C, D) auf die freie Oberfläche des Films, die nicht in Kontakt mit dem ersten Substrat (1) ist, aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Substrat an einer von dem Beschichtungsgerät entfernteren Position auf das erste Substrat kaschiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schlitzdüse mit einem Abstand von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm vom Substrat positioniert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schlitzdüse bei einem Abstand von etwa 2 bis 20 mm vom Substrat positioniert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beschichtungsgewicht weniger als 10 g/m² beträgt.
Kaschierung erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend einen im wesentlichen kontinuierlichen nicht porösen Heißschmelzklebstofffilm, ein nicht poröses erstes Substrat (1) sowie ein zweites Substrat (4), wobei die ersten und zweiten Substrate Papier oder Karton umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißschmelzklebstofffilm ein Beschichtungsgewicht von weniger als 20g/m² aufweist.