EP2089464A1 - Hot melt für mikrowellen-erwärmung - Google Patents

Hot melt für mikrowellen-erwärmung

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Publication number
EP2089464A1
EP2089464A1 EP07820583A EP07820583A EP2089464A1 EP 2089464 A1 EP2089464 A1 EP 2089464A1 EP 07820583 A EP07820583 A EP 07820583A EP 07820583 A EP07820583 A EP 07820583A EP 2089464 A1 EP2089464 A1 EP 2089464A1
Authority
EP
European Patent Office
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hot melt
melt adhesive
adhesive
heating
microwave radiation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07820583A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel Roth
Petra Padurschel
Erik Niehaus
Gunter Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of EP2089464A1 publication Critical patent/EP2089464A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08K5/053—Polyhydroxylic alcohols
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    • C08L29/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
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    • Y10T428/31935—Ester, halide or nitrile of addition polymer

Definitions

  • the invention relates to a non-crosslinking hot melt adhesive which heats when irradiated with microwaves and loses its adhesive properties. Furthermore, the invention relates to a method for bonding packaging with non-reactive hot melt adhesives, wherein the bond can be solved by heating with microwaves again.
  • Non-reactive hot melt adhesives are known.
  • EP 1124911 describes hot melt adhesives which are produced on the basis of poly- ⁇ -olefins. These are described in particular for the application of the hot melt adhesive by spraying.
  • EP 388712 describes hot melt adhesives based on ethylene-acrylic acid-acrylic ester copolymers. These copolymers are used for bonding solid substrates.
  • EP 890584 describes hot melt adhesives based on polyolefins prepared by a metallocene-catalyzed synthesis. Such hot melt adhesives are characterized by a particularly narrow molecular weight distribution and by a narrow melting range.
  • EP 498998 describes a process for heating polymer material, the polymer material containing dispersed ferromagnetic particles. These mixtures can be heated by microwave irradiation so that the melting temperature of the polymer material is exceeded.
  • fusible or crosslinkable polymers are described which contain finely divided powder of substances which form dipoles and are sensitive to microwave radiation. The compositions are not specified further.
  • DE 19924138 is known in which hot melt adhesive compositions are described which contain nanoscale ferromagnetic particles. It is described that such adhesive bonds can be heated by the action of electromagnetic radiation, wherein the adhesive bond is then easily solvable.
  • WO 92/09503 is known.
  • packaging units which are permeable to microwave radiation and contain a hot melt adhesive, which is heated by microwaves and then goes into the liquid state.
  • the methods described therein for obtaining microwave radiation activatable hot melt adhesives include additives which retain water in the polymer or hygroscopic water retaining substances. A disadvantage is found that such additives adversely affect the properties of the hot melt adhesive.
  • solid additives are described there, such as, for example, carbon black which, when mixed, make the hot melt adhesive heatable by microwave radiation.
  • various particulate substances are listed, which can be heated as such by microwave radiation and the hot melt adhesive are mixed.
  • the object of the present invention is therefore to provide a hot-melt adhesive which is suitable for bonding packaging in the food sector, which can be heated by the application of microwave radiation and the adhesive bond produced therewith is detachable.
  • the invention is achieved by a non-reactive thermoplastic hot melt adhesive, which is heatable by microwave radiation, characterized in that at least 50 wt.% Based on the amount of the base polymers of a thermoplastic polymer of ethylene-vinyl acetate are contained, optionally additionally containing thermoplastic, polar groups Polymers, and 0.5 to 15 wt.% Of polyols having a boiling point above 120 0 C.
  • thermoplastic polymers having polar groups e.g., polyethylene vinyl acetate copolymers, optionally additionally containing thermoplastic polymers having polar groups, and 0.5 to 15% by weight of Polyols having a boiling point above 120 0 C, wherein the bond is releasable by irradiation of the bonded substrates with microwave radiation.
  • Non-crosslinking hotmelt adhesives usually contain from 15 to 80% by weight of thermoplastic base polymers which impart the basic properties to the adhesive, such as melt viscosity and melting behavior, adhesion and stability. It is essential to the invention that at least 50% by weight of the base polymers consist of ethylene-vinyl acetate copolymers.
  • hot melt adhesives are suitable which contain at least 70% by weight of thermoplastic EVA polymers, based on the amount of the base polymers.
  • Ethylene vinyl acetate (EVA) polymers are widely used. These are copolymers based on vinyl acetate and ethylene, which may optionally contain further monomers einpolymerisierbare. These should generally be crystalline or partially crystalline and have a softening point above 50 ° C.
  • the vinyl acetate content should be between 10 and 50% by weight, preferably between 15 and 40% by weight.
  • C3 to C10 unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid
  • ⁇ , ⁇ -unsaturated C 4 to C 10 alkylene dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid or itaconic acid.
  • Ci to C15 alkyl vinyl esters Ci to C15 alkyl (meth) acrylate
  • Ci to C15 alkyl esters of dicarboxylic acids for example Alkylfumerat, methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrlyate , 2-ethylhexyl (meth) acrylate
  • Ci to C ⁇ hydroxyalkyl (meth) acrylate such as hydroxyethyl or hydroxypropyl (meth) acrylate
  • Acrylonitrile acrylamide, methacrylamide, N-methylol-acrylamide.
  • Such monomers may be contained in amounts of from 0.2 to 10% by weight, especially up to 5% by weight in the EVA copolymer.
  • the molecular weight (M N ) of such EVA polymers is usually between 3,000 and 200,000 g / mol, in particular up to 100,000 g / mol (number average molecular weight (M N ), as obtainable by gel permeation chromatography).
  • EVA polymers processes for their preparation and suitable comonomers are known to those skilled in the art. He can do it according to application properties, e.g. the melting temperature, melt viscosity, adhesion properties or compatibility with other ingredients.
  • hot melt adhesive base polymers polymers which are different from EVA polymers
  • hot melt base polymers are understood to mean thermoplastic synthetic polymers which essentially determine properties important for hot melt adhesives, such as adhesion, strength and temperature behavior.
  • polymers examples include polyamide resins, copolyamides, polyetheramides, polyesteramides, polyesters, polyethers, polycarbonates; thermoplastic elastomers; reactive and non-reactive linear or branched thermoplastic polyurethanes; Polymers such as ethylene / acrylate, propylene / hexene, SIS, SBS, SEBS copolymers; Polyolefins, such as amorphous ⁇ -olefin copolymers (APAO), semi-crystalline polyolefins, especially propylene (PP) or ethylene (PE) copolymers.
  • APAO amorphous ⁇ -olefin copolymers
  • PP propylene
  • PE ethylene
  • non-reactive polar hot melt adhesive base polymers are suitable for hot melt adhesives suitable according to the invention, for example polar modified polyethylene or polypropylene, polyamides, polyesters, polyesteramides, polyolefin copolymers prepared by metallocene catalysis, polyurethanes.
  • Particularly suitable are polymers which have a high number of polar groups in the structure. Examples of such structures are urethane or urea groups, carboxyl, ester or amide groups, OH or NH groups.
  • Such polymers are known to the person skilled in the art.
  • the hot-melt adhesive may additionally contain in the compositions according to the invention at least one thermoplastic base polymer selected from the classes indicated above having a molecular weight of from 2000 to 200 000 g / mol. It should be noted, however, that the various polymers give a substantially homogeneous mix during processing and bonding, i. during melting or storage no phase separation should occur, so that a homogeneous bond is ensured.
  • the amount of the additional thermoplastic base polymers should be 0 to 50% by weight, preferably 0 to 30% by weight, based on the base polymer fraction.
  • those polymers are selected which contain no substances of health concern, including low molecular weight migration-capable substances. These should preferably be approved for use in the food industry.
  • the hot melt adhesive contains between 0.5 to 15% of at least one polyol which has a boiling point above 120 0 C.
  • Suitable polyols are the customary known two, three or more polyfunctional alcohols. They can be solid at room temperature or they are liquid.
  • alcohols examples include diols or triols, such as glycol, diethylene glycol, ethylene glycol, glycerol, ethoxylated Glycehndehvate, neopentyl glycol, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, hexanthol or sugar alcohols based on hexoses or pentoses, such as glucose, mannitol, sorbitol, xylose, arabinose. It is also possible to use mixtures of different alcohols. It is also possible to use low molecular weight polyvinyl alcohols.
  • the boiling point of the polyols used should in particular be chosen so that it is above the melting temperature of the hot melt adhesive. In particular, it should be above 150 0 C, in particular above 200 ° C.
  • the upper limit can be up to 350 0 C or the alcohol decomposes at high temperature. It is useful if the selected polyols are authorized in the use of packaging and adhesives for packaging for the food industry.
  • the polyols should have a molecular weight of less than 1000, preferably less than 700, in particular less than 400. They may in particular be solid at 20.degree. C., but they may also be liquid substances.
  • the dipole moment of the polyols should be high, for example above 1.85 Debye, in particular above 2.3 Debye.
  • a particular embodiment employs trihydric to hexahydric alcohols.
  • the hot melt adhesives may contain other ingredients.
  • the hot melt adhesive according to the invention contains at least one tackifying resin.
  • the resin causes additional tackiness and improves the compatibility of the hot melt adhesive components.
  • These are in particular resins that have a softening point of 70 to 140 ° C (ring-ball method, DIN 52011).
  • These are, for example, aromatic, aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbon resins, as well as modified or hydrogenated versions thereof. Examples include aliphatic or alicyclic petroleum hydrocarbon resins and hydrogenated derivatives.
  • suitable resins for the purposes of the invention are hydroabietyl alcohol and its esters, in particular its esters with aromatic carboxylic acids such as terephthalic acid and phthalic acid; preferably modified natural resins, such as resin acids from balsam resin, tall resin or root resin, for example fully saponified balsam resin or alkyl ester of optionally partially hydrogenated rosin with low softening points such as methyl, diethylene glycol, glycerol and pentaerythritol esters; Terpene resins, in particular copolymers of terpene, such as styrene-terpenes, ⁇ -methyl-styrene-terpenes, phenol-modified terpene resins and hydrogenated derivatives thereof; Acrylic acid copolymers, preferably styrene-acrylic acid copolymers and reaction products based on functional hydrocarbon resins. It is preferable to use partially polymerized tall resin, hydrogenated hydrocarbon resins or Kolophoniumg
  • the resin has a low molecular weight of below 2000 g / mol, in particular below 1500 g / mol. It may be chemically inert or it may optionally also contain functional groups, such as OH groups, carboxyl groups or double bonds.
  • the amount of the resin should be between 0 and 40% by weight, based on the hot-melt adhesive, in particular 5 to 30% by weight. Compatibility of the polyol components with the base polymers can also be improved with the resins.
  • additives are contained in the hot-melt pressure-sensitive adhesive according to the invention, which can influence certain properties of the adhesive, such.
  • cohesive strength viscosity, softening point or Processing viscosity.
  • additives include, for example, plasticizers, stabilizers, waxes, adhesion promoters, antioxidants or similar additives.
  • the amount should be up to 30% by weight. It is also possible to use several additives as a mixture. Furthermore, fillers can be used to increase the strength.
  • Plasticizers are preferably used to adjust viscosity or flexibility and are generally contained in a concentration of 0-20% by weight, preferably 2-15% by weight.
  • Suitable plasticizers are, for example, medicinal white oils, naphthenic mineral oils, polypropylene, polybutene, polyisoprene oligomers, hydrogenated polyisoprene and / or polybutadiene oligomers, benzoate esters, phthalates, adipates, vegetable or animal oils and derivatives thereof.
  • Hydrogenated plasticizers are selected, for example, from the group of paraffinic hydrocarbon oils.
  • polypropylene glycol and polybutylene glycol, and polymethylene glycol are suitable. Possibly. esters are also used as plasticizers, for.
  • alkyl monoamines and fatty acids having preferably 8 to 36 carbon atoms may be suitable.
  • waxes in amounts of 0 to 20 wt .-% may be added to the hot melt adhesive.
  • the amount is dimensioned so that on the one hand, the viscosity is lowered to the desired range, on the other hand, the adhesion is not adversely affected.
  • the wax can be of natural or synthetic origin. Vegetable waxes, animal waxes, mineral waxes or petrochemical waxes can be used as natural waxes. Hard waxes such as montan ester waxes, sarsol waxes, etc. can be used as the chemically modified waxes. As synthetic waxes find polyalkylene waxes and polyethylene glycol waxes use.
  • petrochemical waxes such as petrolatum, microwaxes and synthetic waxes, in particular polyethylene waxes, polypropylene waxes, if necessary, PE or PP copolymers, Fischer-Tropsch resins, paraffin waxes or microcrystalline waxes used.
  • antioxidants Another group of additives are stabilizers. Their task is to protect the polymers from degradation during processing. Here are in particular the antioxidants to call. They are usually added in amounts of up to 3 wt .-%, preferably in amounts of about 0.1 to 1, 0 wt .-% of the hot melt pressure sensitive adhesive. Such additives are known to those skilled in principle. He can make a selection of the desired properties of the hot melt adhesive.
  • a particular embodiment of the invention employs, in a hot melt adhesive according to the invention, in addition to the polyol or the polyol mixture, pigments that are sensitive to microwave radiation.
  • pigments are carbon black, iron oxide pigments, finely divided iron pigments. It may be usual finely divided pigments with a particle size between 0.2 to 5 microns, or it is nanoscale pigments. These can be used in an amount of 0.5 to 10 wt .-%, in particular 1 to 5 wt .-% based on the total hot melt adhesive.
  • hot melt adhesives are done by known methods. For example, the polymers may be charged and melted, then the resins and / or polyols are added. Subsequently, the additives can be added. Mixing can be done with known mixing equipment, e.g. heated stirrups or dissolvers take place, it is also possible that in melt kneaders or in extruders, the components of the hot melt adhesive are melted and mixed. Such methods are known in the art and require no further explanation. After mixing, the hot melt adhesive can be cooled, portioned and packaged.
  • the hot melt adhesive according to the invention should be essentially free of water or low-boiling alcohols. Such substances should be present only to the extent that they are contained as impurities in the starting raw materials. A further reduction of these impurities can also be achieved by the manufacturing process, wherein the mixtures are heated to temperatures above 100 0 C and / or degassed in a vacuum.
  • the application method depends on the type of substrate to be bonded and the suitable machines for it. It may be a punctiform order, a sheet-like application or a strip-shaped application.
  • the application can be done by known apparatuses, for example by application via spray nozzles or applicator nozzles, by slot dies, doctor blade or by roll application systems.
  • the hot melt adhesives according to the invention have a viscosity that is matched to the application method.
  • the hotmelt adhesives have a viscosity of 100 to 30,000 mPas, preferably 300 to 20,000 mPas, in particular 500 to 10,000 mPas at a temperature of 160 ° C (viscosity measured with Brookfield Thermosel, spindle 27, at specified temperature).
  • Particularly suitable are hot melt adhesives which have a viscosity between 500 and 10,000 mPas at application temperature, for example at 100 to 150 ° C., in particular up to 5000 mPas.
  • a hot melt adhesive with the lowest possible viscosity at application temperature. This ensures better applicability and easier conveyance of the hotmelt adhesive. Likewise, the wetting of the substrate is promoted thereby.
  • the air-facing side of the hot-melt adhesive must remain sticky and adhesive for as long as possible.
  • the hot-melt adhesives according to the invention exhibit a rapid heating rate under microwave irradiation.
  • the heating rate can also be achieved in thin layers.
  • the heating rate should be measured in a layer of 1 mm thickness in a commercial microwave oven with a power of 700 watts at least 20 0 C per minute, in particular at least 30 0 C per minute. In this case, temperatures above 80 ° C, especially above 100 0 C, especially be achieved over 150 ° C.
  • the hot-melt adhesives according to the invention are used for bonding substrates such as unpainted or coated paper or corresponding boards, films, plastics or glass, as well as for other substrates. In particular containers, such as folding boxes, outer cartons, trays, foil-shaped packaging can be produced therefrom.
  • the hot-melt adhesives according to the invention are distinguished in particular by a very good adhesion to the abovementioned substrates. A particular suitability is to be noted for such bonds, which are exposed to low temperatures during storage. The glued surfaces remain flexible even at low temperatures.
  • the bonds made with an adhesive according to the invention show a good bond strength without losing flexibility, creeping or having a noticeable loss of cohesion.
  • Another object of the invention is to provide a method for re-opening glued packages by microwave radiation.
  • two substrate surfaces through glued a hot melt adhesive according to the invention It is possible to fix the bonded surfaces by a pointwise bonding, it is also possible to produce a closed film between the two to be bonded substrate surfaces, it can also be an opening in a substrate surface are sealed with a drop of adhesive.
  • the adhesive layer acts to seal against diffusion of liquid or gases between the interior of the package and the outside. Contamination between inside and outside should be prevented.
  • the adhesive layer shows a good adhesion to both substrates, so that they stick together under usual manufacturing and storage temperatures between -30 and +50 0 C.
  • the adhesive layer is applied in a thickness of 1 to 500 microns.
  • the applied layer of the hotmelt adhesive is irradiated after storage with electromagnetic radiation in the microwave range, the thin adhesive layer heats up. This weakens cohesion or adhesion of the adhesive to the substrate, and it is possible to open the adhesive bond.
  • the hot melt adhesive In contrast to the known hot melt adhesives, it is surprising that even a thin layer of the hot melt adhesive can be heated in a short time by microwave radiation so far that the cohesive / adhesive force is significantly reduced.
  • the heating should be done to a temperature between 80 to 250 0 C, in particular to a temperature between 100 and 180 0 C.
  • the heating can be done depending on the design of the radiation source in a time between 30 seconds to 20 minutes.
  • the hot-melt adhesive of the invention and the method are suitable for closing two substrate parts of a package containing food or similar articles. It is then possible to heat such packages as a whole with microwave radiation, wherein the adhesive bonded to the adhesive according to the invention substrate parts are heated and open again. If necessary, it is also possible, only the glued To heat surface with microwave radiation and only there to soften the thin adhesive layer.
  • the hotmelt adhesive for the process according to the invention should not contain substances which evaporate rapidly under these conditions. This can ensure that no blistering and splashing occur during heating and that the contents of the packaging are not contaminated by the melt adhesive seam.
  • the method according to the invention is particularly suitable for bonding packagings which are to be opened again.
  • the hotmelt adhesives according to the invention can simply be heated again above their softening point by heating in microwave radiation, even in the presence of the contents. In this case, the cohesion of the adhesive layer between the two substrate parts is reduced. Thereafter, it is possible to mechanically separate the two bonded substrate parts from each other. It is also possible in another preferred embodiment that occurs by heating the package between the two bonded substrate parts, a mechanical stress. In this case, it is possible that due to the resulting stresses, the bonded site rises again without additional mechanical action.
  • the stress can be caused by the heating of the packaging by the substrate material, it is also possible that a structural tension is permanently present, which is fixed in the bonded state by the splice.
  • the substrates to be bonded it is also possible to produce packages that are closed under normal storage conditions, but at one point have a closed with an adhesive according to the invention opening. If a package which is at least partially bonded to a hotmelt adhesive according to the invention or has a corresponding opening is heated with the contents, an overpressure may build up inside the package contents. By the diminished Cohesion / adhesion of the bond, it is possible that the internal pressure at predetermined fractures, the bonded substrate parts separated from each other and so the excess pressure is released into the environment.
  • the hot-melt adhesive After removal of the packaging from the area of the microwave radiation, the hot-melt adhesive can cool again and it loses its stickiness. Thus, a drop, smearing, sticking to other surfaces can be avoided.
  • adhesives according to the invention can be used in the packaging for corresponding products.
  • the hot-melt adhesive of the invention is characterized by a good processability and adhesion of the bonds, and the cold flexibility is high.
  • a bonding method according to the invention a good sealing of the splices is ensured, these bonds can be dissolved in the heat by brief energy input by microwave radiation again.
  • the substrate surfaces are easily detachable, alternatively, the bonded areas separate by provided voltages between the substrate parts.
  • the ingredients become one by heating and homogenizing
  • Viscosity 160 0 C, mPas
  • a cardboard is coated with a hot melt adhesive according to Examples 1 to 6 and bonded to a same substrate in a width of 1 cm.
  • Bonding is fixed after cooling, the substrates are by tearing with the
  • the appropriate composite is placed in a microwave for a period of 5 min. placed.
  • the microwave source has a power of 700 watts. After removal of the bond from the microwave radiation, the bonded substrates are separated by pulling by hand.
  • a sample of Examples 1 to 6 (50 g) is heated in a microwave source and the temperature is measured. It is observed an improved heating rate.

Abstract

Es wird ein Verfahren zum lösbaren Verkleben von Substraten beschrieben, wobei der Klebstoff auf Basis von nicht reaktiven Polymeren besteht, die mindestens 50 Gew.-% eines Ethylenvinylacetatcopolymeren enthalten sowie 0,5 bis 15 Gew.-% von Polyolen mit einem Siedepunkt oberhalb von 120°C. Die entsprechende Verklebung kann durch Mikrowellenstrahlung erwärmt werden, wobei der Erweichungsbereich des Schmelzklebstoffs überschritten wird und die Verklebung der beiden Substratflächen voneinander getrennt werden kann.

Description

„Hot melt für Mikrowellen-Erwärmung"
Die Erfindung betrifft einen nicht vernetzenden Heißschmelzklebstoff, der bei Bestrahlung mit Mikrowellen sich erwärmt und seine Klebstoffeigenschaften verliert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verkleben von Verpackungen mit nicht reaktiven Schmelzklebstoffen, wobei die Verklebung durch Erwärmen mit Mikrowellen wieder gelöst werden kann.
Nicht reaktive Schmelzklebstoffe sind bekannt. So werden in der EP 1124911 Schmelzklebstoffe beschrieben, die auf Basis von Poly-α-Olefinen hergestellt werden. Diese werden insbesondere für den Auftrag des Schmelzklebstoffs durch Sprühen beschrieben. Die EP 388712 beschreibt Schmelzklebstoffe auf Basis von Ethylen-Acrylsäure-Acrylester-Copolymeren. Diese Copolymeren dienen zur Verklebung von festen Substraten. Weiterhin werden in der EP 890584 Schmelzklebstoffe beschrieben, die auf Basis von Polyolefinen bestehen, die durch eine Metallocen-katalysierte Synthese hergestellt werden. Solche Schmelzklebstoffe zeichnen sich durch eine besonders enge Molekulargewichtsverteilung und durch einen engen Schmelzbereich aus.
In der EP 498998 wird ein Verfahren zum Erwärmen von Polymermaterial beschrieben, wobei das Polymermaterial dispergierte ferromagnetische Teilchen enthält. Diese Mischungen können durch Mikrowellenbestrahlung erwärmt werden, so dass die Schmelztemperatur des Polymermaterials überschritten wird. In der EP 629490 werden in der Wärme schmelzbare oder vernetzbare Polymere beschrieben, die fein verteilten Pulver aus Substanzen enthalten, die Dipole bilden und für Mikrowellenstrahlung sensibel sind. Die Zusammensetzungen werden nicht weiter spezifiziert. Weiterhin ist die DE 19924138 bekannt, in der Schmelzklebstoffzu- sammensetzung beschrieben werden, die nanoskalige ferromagnetische Teilchen enthalten. Es wird beschrieben, dass solche Klebverbindungen durch Einwirkung elektromagnetischer Strahlung erwärmt werden können, wobei sich die Klebeverbindung dann leicht lösbar ist.
Weiterhin ist die WO 92/09503 bekannt. In dieser werden Verpackungseinheiten beschrieben, die für Mikrowellenstrahlung durchlässig sind und einen Heißschmelzklebstoff enthalten, der durch Mikrowellen erwärmbar ist und dann in den flüssigen Zustand übergeht. Die dort beschriebenen Verfahren, um durch Mikrowellenstrahlung aktivierbare Schmelzklebstoffe zu erhalten, schließen Additive ein, die Wasser im Polymeren festhalten oder hygroskopische Wasser zurückhaltende Substanzen. Als Nachteil wird festgestellt, dass solche Additive die Eigenschaften des Schmelzklebstoffs negativ beeinflussen. Weiterhin werden dort feste Additive beschrieben, wie beispielsweise Ruß, die zugemischt den Schmelzklebstoff durch Mikrowellenstrahlung erwärmbar machen. Im Einzelnen werden verschiedene partikelförmige Substanzen aufgeführt, die als solche durch Mikrowellenstrahlung erwärmt werden können und dem Schmelzklebstoff beigemischt werden.
Die genannten Verfahren haben den Nachteil, dass solche zugesetzten festen Additive im Allgemeinen das Aussehen des Schmelzklebstoffs negativ beeinflussen. Weiterhin sind solche Substanzen teuer. Ebenso sind solche Substanzen häufig nicht in Verbindung mit Lebensmittelverpackungen gestattet. Das Festhalten von Wasser im Schmelzklebstoff für zu schlechte Verklebungs- eigenschaften, kann beim Erwärmen Blasen hervorrufen oder die Kohäsion negativ beeinflussen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deswegen einen Schmelzklebstoff zur Verfügung zu stellen, der zum Verkleben von Verpackungen im Lebensmittelsektor geeignet ist, der durch Anwendung von Mikrowellenstrahlung erwärmbar ist und die damit hergestellte Verklebung lösbar ist. Die Erfindung wird gelöst durch einen nicht reaktiven thermoplastischen Schmelzklebstoff, der durch Mikrowellenstrahlung erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 50 Gew.% bezogen auf die Menge der Basispolymeren eines thermoplastischen Polymeren aus Ethylen-Vinylacetat enthalten sind, ggf. zusätzlich thermoplastische, polare Gruppen enthaltende Polymere, sowie 0,5 bis 15 Gew.% von Polyolen mit einem Siedepunkt oberhalb von 1200C.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Verkleben von Substraten mit durch Mikrowellenstrahlung erwärmbaren nicht reaktiven Schmelzklebstoffen beschrieben, wobei der Schmelzklebstoff mindestens 50 Gew.% Ethylenvinylacetatcopolymere enthält, ggf. zusätzlich thermoplastische Polymere enthält, die polare Gruppen aufweisen, sowie 0,5 bis 15 Gew.% von Polyolen mit einem Siedepunkt oberhalb von 1200C, wobei die Verklebung durch Bestrahlen der verklebten Substrate mit Mikrowellenstrahlung lösbar ist.
Nicht vernetzende Schmelzklebstoffe enthalten üblicherweise 15 bis 80 Gew.% an thermoplastischen Basispolymeren, die dem Klebstoff die Grundeigenschaften verleihen, wie Schmelzviskosität und Schmelzverhalten, Haftung und Stabilität. Es ist erfindungswesentlich, dass mindestens 50 Gew.% der Basispolymeren aus Ethylenvinylacetat-Copolymeren bestehen. Insbesondere sind Schmelzklebstoffe geeignet, die zu mindestens 70 Gew.% thermoplastischen EVA-Polymere enthalten, bezogen auf die Menge der Basispolymere.
Ethylenvinylacetat (EVA-) Polymere sind allgemein verbreitet. Es handelt sich dabei um Copolymere auf Basis von Vinylacetat und Ethylen, die ggf. noch weitere einpolymerisierbare Monomere enthalten können. Diese sollen im allgemeinen kristallin oder teilkristallin sein und einen Erweichungspunkt oberhalb von 50°C aufweisen. Dabei soll der Vinylacetatgehalt zwischen 10 bis 50 Gew.% liegen, bevorzugt zwischen 15 und 40 Gew.%. Durch die Auswahl der Monomeren können wichtige funktionelle Parameter wie Glasübergangstemperatur (TG), Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt beeinflusst werden.
Zusätzlich können weitere Monomere enthalten sein, wie beispielsweise C3 bis C10 ungesättigte Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure; α-ß-ungesättigte C4 bis C10 -Alkylendicarbonsäuren, wie Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäure.
Weitere Monomere, die in dem EVA einpolymehsiert sein können, sind beispielsweise Ci bis C15 Alkylvinylester, Ci bis C15 Alkyl(meth)acrylat, Ci bis C15 Alkylester von Dicarbonsäuren, beispielsweise wie Alkylfumerat, Methyl(meth)- acrylat, Butyl(meth)acrlyat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat; Ci bis Cβ Hydroxyalkyl- (meth)acrylat, wie Hydroxyethyl- oder Hydroxypropyl(meth)acrylat; Acrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid, N-methylol-Acrylamid. Solche Monomere können in Mengen von 0,2 bis 10 Gew.%, insbesondere bis 5 Gew.% in dem EVA- Copolymeren enthalten sein. Das Molekulargewicht ( MN ) solcher EVA-Polymere beträgt üblicherweise zwischen 3000 bis 200000 g/mol, insbesondere bis zu 100000g/mol (zahlenmittleres Molekulargewicht (MN), wie durch Gelpermeations- chromatographie erhältlich ).
Die Auswahl der EVA-Polymere, Verfahren zu ihrer Herstellung und geeignete Comonomere sind dem Fachmann bekannt. Er kann sie nach anwendungstechnischen Eigenschaften, z.B. der Schmelztemperatur, Schmelzviskosität, Haftungseigenschaften oder Verträglichkeit mit anderen Bestandteilen, auswählen.
In einem erfindungsgemäß geeigneten Schmelzklebstoff können noch anteilig zusätzliche Schmelzklebstoff-Basispolymere, von EVA-Polymeren unterschiedliche Polymere, enthalten sein. Unter solchen Schmelzklebstoff- Basispolymeren werden thermoplastische synthetische Polymere verstanden, die für Schmelzklebstoffe wichtige Eigenschaften wie Haftung, Festigkeit und Temperaturverhalten im wesentlichen bestimmen. Beispiele für solche Polymere sind Polyamidharze, Copolyamide, Polyetheramide, Polyesteramide, Polyester, Polyether, Polycarbonate; thermoplastische Elastomere; reaktive und nicht reaktive lineare oder verzweigte thermoplastische Polyurethane; Polymerisate, wie Ethylen/ Acrylat-, Propylen/ Hexen-, SIS-, SBS-, SEBS-Copolymere; Polyolefine, wie amorphe α-Olefin-Copolymere (APAO), semikristalline Polyolefine, insbesondere Propylen- (PP) oder Ethylen-(PE) Copolymere.
Für erfindungsgemäß geeignete Schmelzklebstoffe sind insbesondere nicht reaktiven polare Schmelzklebstoff-Basispolymere geeignet, beispielsweise polar modifiziertes Polyethylen oder Polypropylen, Polyamide, Polyester, Polyesteramide, durch Metallocenkatalyse hergestellte Polyolefin-Copolymere, Polyurethane. Insbesondere geeignet sind Polymere, die eine hohe Anzahl von polare Gruppen in der Struktur aufweisen. Beispiele für solche Strukturen sind Urethan- oder Harnstoffgruppen, Carboxyl-, Ester- oder Amidgruppen, OH- oder NH- Gruppen. Solche Polymere sind dem Fachmann bekannt.
Der Schmelzklebstoff kann in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zusätzlich mindestens ein thermoplastisches Basispolymer, ausgewählt aus den oben angegebenen Klassen, mit einem Molekulargewicht von 2000 bis 200000 g/mol enthalten. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die verschiedenen Polymere eine im Wesentlichen homogene Mischung bei der Verarbeitung und bei der Verklebung ergeben, d.h. beim Aufschmelzen oder Lagerung soll keine Phasentrennung auftreten, so dass eine homogene Verklebung sichergestellt ist. Die Menge der zusätzlichen thermoplastischen Basispolymere soll 0 bis 50 Gew.%, bevorzugt 0 - 30 Gew.% bezogen auf den Basispolymeranteil betragen.
Insbesondere werden solche Polymere ausgewählt, die keine gesundheitlichen bedenklichen Substanzen enthalten, unter anderem auch wenig niedermolekulare migrationsfähige Substanzen. Diese sollen bevorzugt für eine Verwendung in der Lebensmittelindustrie zugelassen sein. Erfindungsgemäß ist es wesentlich, dass der Schmelzklebstoff zwischen 0,5 bis 15 % mindestens eines Polyols enthält, der einen Siedepunkt oberhalb von 1200C aufweist. Als Polyole kommen die üblichen bekannten zwei, drei oder mehrfach funktionellen Alkohole in Frage. Sie können bei Raumtemperatur fest sein oder sie sind flüssig. Beispiele für solche Alkohole sind Diole oder Triole, wie Glykol, Dietylenglykol, Thethylenglykol, Glycerin, ethoxylierte Glycehndehvate, Neopentylglykol, Trimetylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Hexanthol oder Zuckeralkohole auf Basis von Hexosen oder Pentosen, wie Glucose, Mannitol, Sorbitol, Xylose, Arabinose. Es können auch Gemische verschiedener Alkohole eingesetzt werden. Es können auch niedrigmolekulare Polyvinylalkohole eingesetzt werden.
Der Siedepunkt der eingesetzten Polyole sollen insbesondere so gewählt werden, dass er oberhalb der Schmelztemperatur des Schmelzklebstoffs liegt. Insbesondere soll er oberhalb von 1500C betragen, insbesondere oberhalb von 200°C. Die Obergrenze kann bis zu 350 0C betragen oder der Alkohol zersetzt sich bei hoher Temperatur. Es ist zweckmäßig, wenn die ausgewählten Polyole bei der Verwendung von Verpackungen und Klebstoffe für Verpackungen für die Lebensmittelindustrie zugelassen sind.
Insbesondere sollen die Polyole ein Molekulargewicht unter 1000 aufweisen, bevorzugt unter 700, insbesondere unter 400. Sie können insbesondere bei 20 0C fest sein, es kann sich jedoch auch um flüssige Substanzen handeln. Das Dipolmoment der Polyole soll hoch sein, beispielsweise oberhalb von 1 ,85 Debye, insbesondere oberhalb von 2,3 Debye. Eine besondere Ausführungsform setzt drei- bis sechswertige Alkohole ein.
Zusätzlich zu den erfindungsgemäß notwendigen Bestandteilen, wie EVA- Polymer, ggf. zusätzlichen thermoplastischen Polymeren, und Polyolen mit einem Siedepunkt oberhalb von 1200C, können die Schmelzklebstoffe weitere Bestandteile enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff mindestens ein klebrigmachendes Harz. Das Harz bewirkt eine zusätzliche Klebrigkeit und verbessert die Verträglichkeit der Schmelzklebstoff-Komponenten. Es handelt sich dabei insbesondere um Harze, die einen Erweichungspunkt von 70 bis 140 °C (Ring-Ball-Methode, DIN 52011 ) besitzen. Es sind dieses beispielsweise aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoff-Harze, sowie modifizierte oder hydrierte Versionen davon. Beispiele hierfür sind aliphatische oder alicyclische Petroleum- Kohlenwasserstoffharze und hydrierte Derivate. Weitere, im Rahmen der Erfindung geeignete Harze sind Hydroabietylalkohol und seine Ester, insbesondere seine Ester mit aromatischen Carbonsäuren wie Terephthalsäure und Phthalsäure; vorzugsweise modifizierte Naturharze, wie Harzsäuren aus Balsamharz, Tallharz oder Wurzelharz, z.B. vollverseiftes Balsamharz oder Alkylester von gegebenenfalls teilhydriertem Kolophonium mit niedrigen Erweichungspunkten wie z.B. Methyl-, Diethylenglykol-, Glycerin- und Pentaerythrit-Ester; Terpen-Harze, insbesondere Copolymere des Terpens, wie Styrol-Terpene, α-Methyl-Styrol-Terpene, Phenol-modifizierte Terpenharze sowie hydrierte Derivate davon; Acrylsäure-Copolymerisate, vorzugsweise Styrol- Acrylsäure-Copolymere und Umsetzungs- produkte auf Basis funktioneller Kohlenwasserstoffharze. Bevorzugt ist es, partiell polymerisiertes Tallharz, hydrierte Kohlenwasserstoffharze oder Kolophoniumglycerinester einzeln oder im Gemisch einzusetzen.
Das Harz besitzt ein niedriges Molekulargewicht von unterhalb 2000 g/mol, insbesondere unterhalb von 1500 g/mol. Es kann chemisch inert sein oder sie kann ggf. noch funktionelle Gruppen enthalten, wie beispielsweise OH-Gruppen, Carboxylgruppen oder Doppelbindungen. Die Menge des Harzes soll zwischen 0 bis 40 Gew.% bezogen auf den Schmelzklebstoff betragen, insbesondere 5 bis 30 Gew.%. Mit den Harzen kann auch eine Verträglichkeit der Polyol-Bestandteile mit den Basispolymeren verbessert werden.
Als weitere Bestandteile sind in dem erfindungsgemäßen Schmelzhaftklebstoff Additive enthalten, die bestimmte Eigenschaften des Klebstoffs beeinflussen können, wie z. B. Kohäsionsfestigkeit, Viskosität, Erweichungspunkt oder Verarbeitungsviskosität. Darunter sind beispielsweise Weichmacher, Stabilisatoren, Wachse, Haftvermittler, Antioxidantien oder ähnliche Zusatzstoffe zu verstehen. Die Menge soll bis zu 30 Gew. % betragen. Es können auch mehrere Additive als Gemisch eingesetzt werden. Weiterhin können Füllstoffe zur Festigkeitserhöhung eingesetzt werden.
Weichmacher werden vorzugsweise zum Einstellen der Viskosität oder der Flexibilität verwendet und sind im allgemeinen in einer Konzentration von 0 - 20 Gew.%, vorzugsweise von 2 - 15 Gew.% enthalten. Geeignete Weichmacher sind beispielsweise medizinische Weißöle, naphtenische Mineralöle, Polypropylen-, Polybuten-, Polyisopren-Oligomere, hydrierte Polyisopren- und/oder Polybutadien- Oligomere, Benzoatester, Phthalate, Adipate, pflanzliche oder tierische Öle und deren Derivate. Hydrierte Weichmacher werden beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe der paraffinischen Kohlenwasserstofföle. Auch Polypropylenglykol und Polybutylenglykol, sowie Polymethylenglykol sind geeignet. Ggf. werden auch Ester als Weichmacher eingesetzt, z. B. flüssige Polyester und Glycerinester oder Weichmacher auf Basis aromatischer Dicarbonsäureester. Ebenso können auch Alkylmonoamine und Fettsäuren mit vorzugsweise 8 bis 36 C-Atomen geeignet sein.
Gegebenenfalls können dem Schmelzklebstoff Wachse in Mengen von 0 bis 20 Gew.-% zugegeben werden. Die Menge ist dabei so bemessen, dass einerseits die Viskosität auf den gewünschten Bereich abgesenkt wird, andererseits aber die Adhäsion nicht negativ beeinflusst wird. Das Wachs kann natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. Als natürliche Wachse können pflanzliche Wachse, tierische Wachse, Mineralwachse oder petrochemische Wachse eingesetzt werden. Als chemisch modifizierte Wachse können Hartwachse wie Montanesterwachse, Sarsolwachse usw. eingesetzt werden. Als synthetische Wachse finden Polyalkylenwachse sowie Polyethylenglykolwachse Verwendung. Vorzugsweise werden petrochemische Wachse wie Petrolatum, Mikrowachse sowie synthetische Wachse, insbesondere Polyethylenwachse, Polypropylen- wachse, ggf. PE oder PP-Copolymere, Fischer-Tropsch-Harze, Paraffinwachse oder mikrokristalline Wachse eingesetzt.
Eine weitere Gruppe von Additiven sind Stabilisatoren. Sie haben die Aufgabe, die Polymere während der Verarbeitung vor Zersetzung zu schützen. Hier sind insbesondere die Antioxidantien zu nennen. Sie werden üblicherweise in Mengen bis zu 3 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von etwa 0,1 bis 1 ,0 Gew.-% dem Schmelzhaftklebstoff beigefügt. Solche Additive sind dem Fachmann im Prinzip bekannt. Er kann eine Auswahl nach den erwünschten Eigenschaften des Schmelzklebstoffs treffen.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung setzt in einem erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff zusätzlich zu dem Polyol oder dem Polyolgemisch Pigmente ein, die für Mikrowellenstrahlung empfindlich sind. Beispiele für solche Pigmente sind Ruß, Eisenoxidpigmente, fein verteilte Eisenpigmente. Es kann sich dabei um übliche fein verteilte Pigmente handeln mit einer Korngröße zwischen 0,2 bis 5 μm, oder es handelt sich um nanoskalige Pigmente. Diese können in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, insbesondere 1 bis 5 Gew.-% bezogen auf den gesamten Schmelzklebstoff eingesetzt werden.
Die Herstellung der Schmelzklebstoffe geschieht nach bekannten Verfahren. Beispielsweise können die Polymere vorgelegt und geschmolzen werden, danach werden dann die Harze und/oder die Polyole zugegeben. Anschließend können die Additiven zugemischt werden. Ein Mischen kann mit bekannten Mischaggregaten, z.B. beheizten Rührkesseln oder Dissolvern stattfinden, ebenso ist es möglich, dass in Knetern oder in Extrudern die Komponenten des Schmelzklebstoffs geschmolzen und gemischt werden. Solche Verfahren sind dem Fachmann bekannt und bedürfen keiner näheren Erläuterung. Nach dem Mischen kann der Schmelzklebstoff abgekühlt, portioniert und verpackt werden.
Durch die Auswahl der Polyole mit hohem Siedepunkt wird sichergestellt, dass bei der Herstellung oder bei dem Applizieren des Schmelzklebstoffs keine Blasen entstehen. Damit wird eine Verschmutzung der Applikationsgeräte vermieden, ebenso wird eine einheitliche Klebeschicht und eine ausreichende Verklebung sichergestellt.
Der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff soll im Wesentlichen frei von Wasser oder niedrigsiedenden Alkoholen sein. Solche Substanzen sollen nur im dem Maße vorhanden sein, wie sie als Verunreinigungen bei den Ausgangsrohstoffen enthalten sind. Eine weitere Verminderung dieser Verunreinigungen kann auch durch den Herstellungsprozess erzielt werden, wobei die Mischungen auf Temperaturen oberhalb von 1000C erwärmt werden und/oder im Vakuum entgast werden.
Das Applikationsverfahren ist abhängig von der Art des zu verklebenden Substrats und den geeigneten Maschinen dafür. Es kann sich um punktförmigen Auftrag, flächenförmigen Auftrag oder streifenförmigen Auftrag handeln. Das Auftragen kann durch bekannte Apparaturen geschehen, beispielsweise durch Applikation über Sprühdüsen oder Auftragsdüsen, durch Breitschlitzdüsen, Rakel oder durch Walzenauftragssysteme geschehen.
Die erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffe weisen eine Viskosität auf, die auf das Auftragsverfahren abgestimmt sind. Dabei besitzen die Schmelzklebstoffe eine Viskosität von 100 bis 30000 mPas, vorzugsweise 300 bis 20000 mPas, insbesondere 500 bis 10000 mPas bei einer Temperatur von 160°C (Viskosität gemessen mit Brookfield Thermosel, Spindel 27, bei angegebener Temperatur). Besonders geeignet sind Schmelzklebstoffe, die bei Applikationstemperatur, z.B. bei 100 bis 1500C, eine Viskosität zwischen 500 bis 10000 mPas aufweisen, insbesondere bis 5000 mPas.
Bei der Anwendung ist es zweckmäßig, einen Schmelzklebstoff mit möglichst geringer Viskosität bei Applikationstemperatur zu verwenden. Dadurch wird eine bessere Auftragbarkeit sowie eine leichtere Förderbarkeit des Schmelzklebstoffs gewährleistet. Ebenso wird die Benetzung des Substrats dadurch gefördert. Nach dem Auftragen auf eine Substratoberfläche muss die der Luft zugewandte Seite des Schmelzklebstoffs möglichst lange klebrig und haftfähig bleiben. Durch die Auswahl der erfindungsgemäß einzusetzenden Polymerkomponenten wird eine lange Offenzeit erhalten, d. h. auch ein Verbinden mit der zweiten Substratoberfläche ist noch nach einem größeren Zeitraum gegeben. Nachdem beide Substrate auf den Schmelzklebstoff gepresst wurden, wird eine relativ kurze Abbindezeit des Schmelzklebstoffs erzielt.
Die erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffe zeigen unter Mikrowellenbestrahlung eine schnelle Aufheizrate. Die Aufheizrate ist auch in dünnen Schichten zu erzielen. Die Aufheizrate soll gemessen in einer Schicht von 1 mm Schichtstärke in einem handelsüblichen Mikrowellenofen mit einer Leistung von 700 Watt mindestens 200C pro Minute betragen, insbesondere mindestens 300C pro Minute. Dabei sollen Temperaturen über 80°C, insbesondere über 1000C, besonders über 150°C erzielt werden.
Die erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffe werden zum Verkleben von Substraten wie unlackiertes oder beschichtetes Papier bzw. entsprechende Pappen, Folien, Kunststoffe oder Glas verwendet, sowie für andere Substrate. Daraus können insbesondere Behälter, wie Faltschachteln, Umkartons, trays, folienförmige Verpackung hergestellt werden. Die erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffe zeichnen sich insbesondere durch eine sehr gute Adhäsion auf den vorgenannten Substraten aus. Eine besondere Eignung ist für solche Verklebungen festzustellen, die tiefen Temperaturen bei Lagerung ausgesetzt werden. Die so verklebten Flächen bleiben auch bei niedriger Temperatur flexibel. Zusätzlich zeigen die mit einem erfindungsgemäßen Klebstoff hergestellten Verklebungen eine gute Verbundfestigkeit ohne an Flexibilität zu verlieren, zu kriechen oder einen spürbaren Kohäsionsverlust aufzuweisen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um verklebte Verpackungen durch Mikrowellenstrahlung wieder zu öffnen. Dabei werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Substratflächen durch einen erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff verklebt. Dabei ist es möglich die verklebten Flächen durch eine punktweise Verklebung zu fixieren, ebenso ist es möglich einen geschlossenen Film zwischen beiden zu verklebenden Substratflächen zu erzeugen, es kann auch eine Öffnung in einer Substratfläche mit einem Klebstofftropfen verschlossen werden. Für den Fall, dass die verklebte Naht eine Verpackung verschließt, wirkt die Klebstoffschicht gegen Diffusion von Flüssigkeit oder Gasen zwischen dem Inneren der Verpackung und der Außenseite als Abdichtung. Eine Verunreinigung zwischen Innen- und Außenseite soll verhindert werden. Die Klebstoffschicht zeigt eine gute Adhäsion zu beiden Substraten, so dass diese unter üblichen Herstell- und Lagertemperaturen zwischen -30 und +50 0C aneinanderhaften. Die Klebstoffschicht wird in einer Dicke von 1 bis 500 μm aufgebracht.
Wird die aufgetragene Schicht des Schmelzklebstoffs nach Lagerung mit elektromagnetischer Strahlung im Mikrowellenbereich bestrahlt, heizt sich die dünne Klebstoffschicht auf. Dadurch wird Kohäsion oder Adhäsion des Klebstoffs zum Substrat geschwächt, und es ist möglich die Klebeverbindung zu öffnen.
Im Gegensatz zu den bekannten Schmelzklebstoffen ist es überraschend, dass auch eine dünne Schicht des Schmelzklebstoffs sich in kurzer Zeit durch Mikrowellenstrahlung soweit erwärmen lässt, dass die Kohäsions/Adhäsionskraft deutlich vermindert wird. Die Erwärmung soll dabei auf eine Temperatur zwischen 80 bis 2500C geschehen, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 100 und 1800C. Die Erwärmung kann je nach Ausgestaltung der Strahlungsquelle in einer Zeit zwischen 30 Sekunden bis zu 20 Minuten geschehen.
Insbesondere sind der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff und das Verfahren zum Verschließen von zwei Substratteilen einer Verpackung geeignet, die Lebensmittel oder ähnliche Gegenstände enthalten. Es ist dann möglich solche Verpackungen insgesamt mit Mikrowellenstrahlung zu erwärmen, wobei die mit dem erfindungsgemäßen Klebstoff verklebten Substratteile erwärmt werden und wieder zu öffnen sind. Gegebenenfalls ist es auch möglich, nur die verklebte Fläche mit Mikrowellenstrahlung zu Erwärmen und nur dort die dünne Klebstoffschicht zu erweichen.
Der Schmelzklebstoff für das erfindungsgemäße Verfahren soll keine unter diesen Bedingungen schnell verdampfenden Substanzen enthalten. Damit kann sichergestellt werden, dass beim Erwärmen keine Blasenbildung und Spritzer erfolgen und durch die Schmelzklebstoffnaht keine Verunreinigung des Inhalts der Verpackung geschieht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zum Verkleben von Verpackungen geeignet, die wieder geöffnet werden sollen. Die erfindungsgemäßen Schmelzklebstoffe können durch Erwärmen in Mikrowellenstrahlung einfach wieder über ihren Erweichungspunkt erhitzt werden, auch in Gegenwart des Füllguts. Dabei wird die Kohäsion der Klebstoffschicht zwischen den beiden Substratteilen vermindert. Danach ist es möglich, die beiden verklebten Substratteile mechanisch voneinander zu trennen. Es ist in einer anderen bevorzugten Ausführungsform auch möglich, dass durch das Erwärmen der Verpackung zwischen den beiden verklebten Substratteilen eine mechanische Spannung auftritt. In diesem Falle ist es möglich, dass aufgrund der entstehenden Spannungen die verklebte Stelle ohne zusätzlich mechanische Einwirkung von selbst wieder aufgeht. Die Spannung kann durch die Erwärmung der Verpackung durch das Substratmaterial entstehen, es ist auch möglich, dass eine konstruktive Spannung dauerhaft vorliegt, die im verklebten Zustand durch die Klebestelle fixiert wird.
In einer Ausgestaltung der zu verklebenden Substrate ist es ebenfalls möglich, Verpackungen herzustellen, die bei üblichen Lagerbedingungen verschlossen sind, an einer Stelle jedoch eine mit einem erfindungsgemäßen Klebstoff verschlossenen Öffnung aufweisen. Wird eine Verpackung, die zumindest teilweise mit einem erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff verklebt ist oder eine entsprechende Öffnung aufweist, mit dem Inhalt erwärmt, so kann sich im Inneren durch den Verpackungsinhalt einen Überdruck aufbauen. Durch die verminderte Kohäsion/Adhäsion der Verklebung ist es möglich, dass der Innendruck an vorgegebenen Bruchstellen die verklebten Substratteile voneinander trennt und so der Überdruck in die Umgebung entlassen wird.
Nach dem Entfernen der Verpackung aus dem Bereich der Mikrowellenstrahlung kann der Schmelzklebstoff wieder abkühlen und er verliert seine Klebrigkeit. So kann ein Tropfen, Verschmieren, Anhaften an andere Oberflächen vermieden werden. Durch die Auswahl der geeigneten Rohstoffe, die lebensmittelrechtlich oder arzneimittelrechtlich zugelassen sind, können erfindungsgemäße Klebstoffe in der Verpackung für entsprechende Produkte eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Schmelzklebstoff zeichnet sich durch eine gute Verarbeitbarkeit und Haftung der Verklebungen aus, auch ist die Kälteflexibilität hoch. Durch ein erfindungsgemäßes Verklebungsverfahren wird ein gutes Verschließen der Klebestellen sichergestellt, wobei diese Verklebungen in der Wärme durch kurzzeitigen Energieeintrag durch Mikrowellenstrahlung wieder gelöst werden können. Dabei sind die Substratflächen leicht lösbar, alternativ trennen sich die verklebten Stellen durch vorgesehen Spannungen zwischen den Substratteilen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele näher erläutert.
Beispiele:
Alle Mengenangaben in %.
Die Bestandteile werden durch Erwärmen und Homogenisieren zu einem
Schmelzklebstoff gemischt.
EVA Escorene UL 40028
Harz Escorez 5300
Wachs Sasolwachs H 1
Additiv/Stabilisator Irganox 1010
Nr. EVA Harz Wachs Additiv ' Polyol Pigment
1. 30 45 24,9 0,1 Vergleich
2. 35 40 19,9 0,1 Vergleich
3. 30 42,5 22,4 0,1 5 Glycerin
4. 35 37,5 17,4 0,1 5 Glycerin
5. 30 42,5 19,9 0,1 2,5 Glycerin 2,5 Eisenoxidpulver
6. 30 45 24,9 0,1 5 Polyvinylalkohol
Viskosität (1600C , mPas) 1. 2. 3. 4.
950 1300 900 1250
Ein Karton wird mit einem Schmelzklebstoff gemäß den Beispiele 1 bis 6 beschichtet und mit einem gleichen Substrat in einer Breite von 1 cm verklebt. Die
Verklebung ist nach dem Abkühlen fest, die Substrate sind durch Reißen mit der
Hand nicht mehr zu Trennen ohne Substratbruch.
Analog werden PE-Folienstücke verklebt. Der Verbund ist auch in der Kälte flexibel.
Der entsprechende Verbund wird in eine Mikrowelle für eine Zeit von 5 min. gelegt. Die Mikrowellenquelle hat eine Leistung von 700 Watt. Nachdem Entfernen der Verklebung aus der Mikrowellenstrahlung sind die verklebten Substrate durch Ziehen von Hand voneinander zu trennen.
Eine Probe der Beispiele 1 bis 6 ( 50 g ) wird in einer Mikrowellenquelle erwärmt und die Temperatur gemessen. Es ist eine verbesserte Aufheizrate zu beobachten.
Temperatur 100 0C:
1. 2. 3 4. 5 6
5 min 5 min 1 ,5 min 2 min 1 ,5 min 3 ,5 min

Claims

Patentansprüche
1. Durch Mikrowellenstrahlung erwärmbarer Schmelzklebstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzklebstoff mindestens 50 Gew.-% bezogen auf die Menge Basispolymer eines thermoplastischen Polymeren auf Ethylenvinylacetatcopolymerbasis enthält, ggf. zusätzliche thermoplastische polare Gruppen enthaltende Polymere, sowie 0,5 bis 15 Gew.-% mindestens eines Polyols mit einem Siedepunkt oberhalb von 1200C.
2. Schmelzklebstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Polyol 2 bis 6- funktionelle Alkohole eingesetzt werden mit einem Siedepunkt über 1500C .
3. Schmelzklebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzklebstoff bei Auftragstemperatur eine Viskosität von 300 mPas bis 20000 mPas besitzt.
4. Schmelzklebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das der Schmelzklebstoff in dünner Schicht eine Aufheizrate durch Mirkowellenstrahlung von 20°C pro Minute besitzt, insbesondere 300C pro Minute.
5. Schmelzklebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich 0,1 bis 15 Gew.-% Pigmente enthalten sind, bevorzugt 0,5 bis 7,5 Gew.-% Ruß, Eisenpulver oder Eisenoxidpigmente wird.
6. Schmelzklebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass 0,5 bis 40 Gew.-% bezogen auf den Schmelzklebstoff eines Harzes sowie 0 bis 20 Gew.-% Weichmacher und/oder andere Additive enthalten sind.
7. Schmelzklebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyole ein Dipolmoment oberhalb von 1 ,85 aufweisen.
8. Verfahren zum Verkleben und Öffnen von Substraten mit durch Mikrowellen erwärmbaren nicht reaktiven Schmelzklebstoffen, wobei
- zwei Substratoberflächen mit einem Schmelzklebstoff verklebt werden,
- die verklebten Substratflächen unter Mikrowellenstrahlung erwärmt werden,
- nach oder bei der Erwärmung die Klebstoffschicht ihre Haftung verliert und die beiden Substratteile voneinander getrennt werden können, und wobei der Schmelzklebstoff mindestens 50 Gew.-% bezogen auf die Menge
Basispolymer mindestens eines Ethylenvinylacetatcopolymeren enthält, ggf.
Polymeren, die polare Gruppen aufweisen, sowie 0,5 bis 15 Gew.-% von
Polyolen mit einem Siedepunkt über 1200C.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzklebstoff bei Auftragstemperatur eine Viskosität von 300 mPas bis 20000 mPas besitzt.
10.Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzklebstoff in einer Schichtdicke zwischen 1 bis 500 μm aufgetragen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizrate des Schmelzklebstoffs durch die Mikrowellenstrahlung mehr als 200C pro Minute beträgt
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzklebstoff beim Erwärmen nicht schäumt, spritzt oder keine flüchtigen Substanzen abgibt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das die Klebstoffschicht unter Erwärmung noch Kohäsion zeigt und die Substratoberflächen durch Zug/Druck getrennt werden können.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden verklebten Substratflächen unter Spannung stehen und sich während oder nach dem Erwärmen trennen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Innenraum der Verpackung ein erhöhter Druck beim Erwärmen entwickelt und mindestens eine Verklebungsstelle löst.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyol 2 bis 6 funktionelle Alkohole mit einem Siedepunkt über 1500C enthalten sind.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyol Verbindungen mit einem Dipolmoment größer 1 ,85 enthalten sind.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat Folien-Verpackungen, Papier- oder Kartonverpackungen eingesetzt werden.
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