WO1998040423A1

WO1998040423A1 - Heisssiegelklebstoff

Info

Publication number: WO1998040423A1
Application number: PCT/EP1998/001116
Authority: WO
Inventors: Heinz-Peter Klein; Reinhold Müller
Original assignee: Clariant Gmbh
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1998-09-17
Also published as: EP0968236A1; JP2001514688A; DE19710109A1; ZA982048B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heißsiegelklebstoff, enthaltend Latexteilchen mit einem Kern aus einem Homo- oder Copolymerisat mit einer Glasübergangstemperatur kleiner 20 °C und einer Schale aus einem Copolymerisat mit einer Glasübergangstemperatur größer 30 °C, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymerisat der Schale Monomereinheiten aus der Gruppe N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid und deren (C1-C4)-Alkylether enthält, wobei die Latexteilchen keine Monomereinheiten mit Amino- oder Ureidogruppen oder N-heterocyclischen Gruppen enthalten; ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung.

Description

Heißsiegelklebstoff

Die Erfindung betrifft wäßrige Kunststoffdispersionen, die Latexpartikel mit einem weichen Kernmaterial und einem harten Schalenmaterial enthalten, sowie deren Herstellung und deren Verwendunα für siegelbare Beschichtungen.

Bei Kunststoffdispersionen für siegelbare Beschichtungen, auch Heißsiegellacke oder -klebstoffe genannt, handelt es sich um Polymerisate, die sich beispielsweise für Etikettierung, Nahtsiegelung, Flächenkaschierung verschiedener Substrate sowie zum Verschluß von Beuteln und Bechern für Lebensmittel und Fertigspeisen sowie für Displayverpackungen eignen. Im Römpp Chemie Lexikon (Band 3, Seite 1755 bis 1756, (1990), Thieme Verlag) ist ein Heißsiegelklebstoff definiert als Klebstoff, der als Dispersions-Kleber, Klebelack bzw. Schmelzklebstoff auf Flächen aufgetragen wird, vor der Verklebung abtrocknet und dann mit der Gegenseite durch starken Druck unter gleichzeitiger kurzer Hitzeeinwirkung (beispielsweise im Hochfrequenzfeld oder in der Heißpresse) verklebt wird.

Aufgrund der unterschiedlichen Arbeitsgänge beim Heißsiegelprozeß ergeben sich zum Teil gegenläufige Anforderungen. Wichtige Kriterien für Heißsiegellacke sind einerseits eine ausreichende Blockfestigkeit unter Lagerbedingungen (bis zu 50°C), da die beschichteten Substrate häufig gestapelt oder gerollt werden müssen. Demgegenüber ist andererseits eine nicht zu hohe Siegeltemperatur erwünscht, da insbesondere Kunststoffsubstrate, beispielsweise PVC, in ihrer Temperaturbeständigkeit limitiert sind. Eine hohe Siegelnahtfestigkeit ist ebenfalls erforderlich. Neben diesen Eigenschaften ist als weiteres wichtiges Anforderungskriterium die Naßhaftung auf unterschiedlichen Substraten, beispielsweise auf Metall und Kunststoff, zu nennen.

In der EP-A 0 574 803 wird die Verwendung einer wäßrigen Dispersion, basierend auf zwei Copolymerisaten mit unterschiedlichen Glasübergangstemperaturen, die sich um mindestens 5°C unterscheiden, als Heißsiegellack mit guter Blockfestigkeit und auch Heißsiegelbarkeit beschrieben. Die offenbarten Dispersionen weisen hohe Säuregehalte im Bereich von 12 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse beider Copolymerisate, auf. Bekanntermaßen besitzen stark hydrophile Beschichtungen keine guten Naßhaftungseigenschaften.

Aus der EP-A 0 376 096 ist bekannt, daß sich Beschichtungen mit hohen Blockfestigkeiten auf Basis wäßriger Kunststoffdispersionen, die Latexteilchen mit einem harten Kernmaterial und einem weichen Schalenmaterial enthalten, erzielen lassen. Die Verwendung dieser Kunststoffdispersionen als heißsiegelbare Klebeschichten ist erwähnt, jedoch sind keine Angaben hinsichtlich anwendungstechnisch relevanter Eigenschaften, wie Siegeltemperatur, Siegelnahtfestigkeit und Naßhaftung aufgeführt.

In der DE-A 44 39 459 sind Polymerdispersionen beschrieben, die aufgrund des Einbaus sogenannter Haftmonomere mit einer Amino-, Ureido- oder N-heterocyclischen Gruppe zur Herstellung heißsiegelbarer Klebschichten geeignet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, wäßrige Kunststoffdispersionen zur Verfügung zu stellen, die unter Einsatz kostengünstiger Monomere neben hoher Blockfestigkeit und guter Heißsiegelbarkeit eine gute Naßhaftung auf unterschiedlichen Substraten besitzen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Aminogruppen-, Ureidogruppen- und N-Heterocyclengruppen-freie Kunststoffdispersionen aus Latexpartikeln mit einem weichen Kernmaterial und einem harten Schalenmaterial aufgebaut werden, wobei die Glasübergangstemperatur des Kernmaterials kleiner 20°C und die Glasübergangstemperatur des Schalenmaterials größer 30°C beträgt, und für die Herstellung des Schalenmaterial als Comonomere N-Methylol(meth)acrylamid und/oder deren Alkylether eingesetzt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Heißsiegelklebstoff, enthaltend Latexteilchen mit einem Kern aus einem Homo- oder Copolymerisat mit einer Glasübergangstemperatur kleiner 20°C und einer Schale aus einem Copolymerisat mit einer Glasübergangstemperatur größer 30°C, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymerisat der Schale Monomereinheiten aus der Gruppe N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid und deren (C₁-C₄)-Alkylether enthält, wobei die Latexteilchen keine Monomereinheiten mit Amino- oder Ureidogruppen oder N-heterocyclischen Gruppen enthalten.

Der in dieser Patentanmeldung beschriebene Kem/Schale-Aufbau soll unabhängig von der nachzuweisenden Morphologie der Latexpartikel alle Copolymerisate umfassen, die durch radikalische wäßrige Emulsionspolymerisation in zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Stufen hergestellt werden, wobei definitionsgemäß in der ersten Stufe der Kern und in der zweiten Stufe die Schale erzeugt wird.

Die Latexteilchen selbst bestehen vorzugsweise aus 5 bis 95 Gew.-%, insbesondere 5 bis 60 Gew.-%, Homo- oder Copolymerisat des Kerns, und vorzugsweise 95 bis 5 Gew.-%, insbesondere 95 bis 40 Gew.-%, Copolymerisat der Schale, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Latexteilchen.

Zum Aufbau der Homo- bzw. Copolymerisate des Kerns und der Schale kommen insbesondere α,ß-monoethylenisch ungesättigte radikalisch polymerisierbare Monomere in Betracht, vorzugsweise Ester von 3 bis 6 Kohlenstoffatomen aufweisenden α,ß-monoethylenisch ungesättigten Mono- und Dicarbonsäuren, beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure mit vorzugsweise 1 bis 12, insbesondere 1 bis 8, Kohlenstoffatomen aufweisenden, aliphatischen Alkoholen, Vinylester von vorzugsweise 2 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisenden aliphatischen Monocarbonsäuren, beispielsweise Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyl-n-butyrat, Vinyllaurat und Vinylstearat, Vinylester der Versatic®-Säure (α-verzweigte (Cg-C, ^-Monocarbonsäuren) (VeoVa®9, 10 und 11 , Shell B.V.), Nitrile von α,ß-monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, beispielsweise Acrylnitril und Methacrylnitril, sowie Vinylaromaten, beispielsweise Styrol, α-Methylstyrol und Chlorstyrol. Monomere, die eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweisen, insbesondere α,ß-monoethylenisch ungesättigte Carbonsäuren mit vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und Fumarsäure, sowie Vinylsulfonsäure, Acrylamidopropansulfonsäure und deren wasserlösliche Salze, sind in Kern- und Schalenmaterial allenfalls in modifizierenden Mengen enthalten. Üblicherweise sind das weniger als 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Kern- und Schalenmaterials.

Vernetzende Comonomere mit zwei oder mehr copolymerisierbaren Kohlenstoff- Doppelbindungen im Molekül, beispielsweise Vinyl(meth)acrylat, Allyl(meth)acrylat, Diolacrylate wie Ethylenglykoldiacrylat, Butandiol-1 ,3-diacrylat, Butandiol-1 ,4- diacrylat, Hexandiol-1 ,6-diacrylat, Methylenbis(meth)acrylamid, sowie Diallylester von Fumar-, Malein- und Itaconsäure können in geringen Mengen, üblicherweise 0 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Kern- und Schalenmaterials, eingesetzt werden.

Als weitere Comonomere kommen Epoxy-funktionelle Verbindungen, beispielsweise Glycidylmethacrylat sowie Hydroxy-funktionelle Monoester aus zweiwertigen Alkoholen und α,ß-monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, beispielsweise Hydroxyethyl-, Hydroxypropyl- und Hydroxybutyl(meth)acrylat in Betracht.

Das Schalenmaterial enthält als Comonomere N-Methylol(meth)acrylamid und/oder deren (C₁-C₄)-Alkylether, beispielsweise N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, N-(iso-Butoxymethyl)acrylamid und N-(iso- Butoxymethyl)methacrylamid, vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 10,0 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 7,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Schalenmaterials.

Kern- und Schalenmaterial sind vorzugsweise aus zwei oder mehreren Monomereinheiten der nachfolgend aufgeführten Monomeren aufgebaut: Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, tert.-Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Styrol, Acrylnitril, Acrylsäure, Methacrylsäure, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, N-Methylolacrylamid und N-(iso-Butoxymethyl)acrylamid. Dabei werden N-Methylolacrylamid und N-(iso-Butoxymethyl)acrylamid vorzugsweise ausschließlich zum Aufbau des Schalenmaterials eingesetzt.

Erfindungsgemäß werden solche Monomer-Mischungen verwendet, die die jeweils vorgegebene Glasübergangstemperatur für das Kern- bzw. Schalenmaterial ergeben. In guter Näherung läßt sich die jeweilige Monomerenzusammensetzung für eine vorgegebene Glasübergangstemperatur mittels der Gleichung nach Fox (T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. (Ser. II) 1 , 123 (1956)) berechnen.

Der Feststoffgehalt der erfindungsgemäßen Kunststoffdispersionen liegt üblicherweise zwischen 30 und 60 Gew.-%, vorzugsweise 40 und 55 Gew.-%.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Heißsiegelklebstoffs durch radikalisch initiierte Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren in einer ersten Stufe zu einer Polymerphase mit einer Glasübergangstemperatur kleiner 20 °C und anschließende radikalisch initiierte Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren in einer zweiten Stufe zu einer Polymerphase mit einer Glasübergangstemperatur größer 30 °C, dadurch gekennzeichnet, daß in keiner der Polymerisationsstufen ungesättigte Monomere mit Amino- oder Ureidogruppen oder N-heterocyclischen Gruppen eingesetzt werden und daß in der zweiten Polymerisationsstufe ungesättigte Monomere aus der Gruppe N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid und deren (C₁-C₄)- Alkylether eingesetzt werden.

Die Herstellung der Kunststoffdispersionen erfolgt nach der Methode der wäßrigen Emulsionspolymerisation in Anwesenheit von Dispergiermitteln und radikalischen Polymerisationsinitiatoren. Das Monomer bzw. die Monomerenmischung der ersten Stufe kann in Form einer wäßrigen Monomeremulsion ins Polymerisationsgefäß vollständig oder teilweise oder ganz im Verlauf der ersten Polymerisationsstufe in wasserfreier Form oder in Form einer wäßrigen Emulsion zudosiert werden. Nach Beendigung der ersten Stufe kann das Monomer bzw. die Monomerenmischung der zweiten Stufe analog den bereits bei der ersten Stufe beschriebenen Möglichkeiten copolymerisiert werden. Die erfindungsgemäß in der zweiten Stufe zu copolymerisierenden N-Methylol(meth)acrylamide bzw. deren (C_rC₄)-Alkylether können in das Monomer bzw. Monomerenmischung bzw. in die entsprechende Monomeremulsion eingemischt ins Polymerisationsgefäß gegeben oder separat und parallel zum Monomer bzw. der Monomerenmischung bzw. der entsprechenden Monomerenemulsion zudosiert werden. In beiden Polymerisationsstufen arbeitet man vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 20 und 95 °C, insbesondere 50 bis 85 °C.

Die Polymerisation wird in beiden Stufen durch übliche radikalische Initiatoren, die in der Lage sind, eine radikalische Emulsionspolymerisation auszulösen, gestartet. Es kann sich dabei um Initiatoren wie Alkali- oder Ammoniumperoxydisulfate, Azobisisobutyronitril, 4,4-Azobiscyanvaleriansäure oder deren Alkalisalze, tert.- Butylperpivalat, tert.-Butylper-ethylhexanoat oder auch Redoxsysteme handeln. Im Falle der Redoxsysteme können zusammen mit den peroxidischen Initiatoren, beispielsweise Wasserstoffperoxid, tert.-Butylhydroperoxid oder den bereits genannten Perestern, Reduktionsmittel, beispielsweise Natriumpyrosulfit, Natriumhydrogensulfit, Natriumdithionit oder das Natriumsalz der Hydroxymethansulfinsäure oder Ascorbinsäure, gegebenenfalls in Kombination mit Schwermetallsalzen, beispielsweise Fe(ll)-Sulfat, verwendet werden.

Als Dispergiermittel kommen die üblicherweise bei der Durchführung von radikalischen wäßrigen Emulsionspolymerisationen eingesetzten Emulgatoren und Schutzkolloide in Betracht. Als Emulgatoren eignen sich anionische, kationische und nichtionische Typen, wobei insbesondere die anionischen und nichtionischen bevorzugt sind.

Bei den anionischen Emulgatoren kann es sich um die Alkali- oder Ammoniumsalze von Alkyl-, Aryl- oder Alkylarylsulfonaten, -Sulfaten, -phosphaten, -phosphonaten oder Verbindungen mit anderen anionischen Endgruppen handeln, wobei sich auch Oligo- oder Polyethylenoxid-Einheiten zwischen dem Kohlenwasserstoffrest und der anionischen Gruppe dieser Emulgatoren befinden können. Typische Beispiele sind Natriumlaurylsulfat, Natriumundecylglykolethersulfat, Natriumoctylphenolglykolethersulfat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Nat umlauryldiglykolsulfat, Ammonium-tri-tert.-butylphenolpenta- oder octaglykolsulfat und Alkalisalze von mono- und dialkylierten Diphenyloxid- disulfonsäuren, die häufig als technische Gemische verwendet werden, wie beispielsweise Dowfax® 2A1 (The Dow Chemical Company).

Als geeignete nichtionische Emulgatoren haben sich beispielsweise Alkylpolyglykolether wie Ethoxylierungsprodukte von Lauryl-, Oleyl- oder Stearylalkohol oder von Gemischen wie Kokosfettalkohol, Alkylphenolpolyglykolether wie Ethoxylierungsprodukte von Octyl- oder Nonylphenol, Diisopropylphenol, Triisopropylphenol oder von Di- oder Tri-tert.- butylphenol, oder Ethoxylierungsprodukte von Polypropylenoxid erwiesen.

Die Dispersionen sollen, bezogen auf den Gehalt an Polymerisat, die üblicherweise verwendeten Mengen von bis zu 3 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 2 Gew.-%, an ionischen Emulgatoren bzw. bis zu 6 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 4 Gew.-%, an nichtionischen Emulgatoren nicht wesentlich überschreiten, damit die Wasserbeständigkeit der Polymerfilme nicht negativ beinflußt wird.

Als Schutzkolloide kommen gegebenenfalls Naturstoffe wie Gummiarabicum, Stärke, Alginate oder modifizierte Naturstoffe wie Methyl-, Ethyl-, Hydroxyalkyl- oder Carboxymethylcellulose oder synthetische Substanzen, wie Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon oder Gemische aus derartigen Stoffen in Betracht. Bevorzugt können modifizierte Cellulose-Derivate und synthetische Schutzkolloide verwendet werden. Der Einsatz dieser Schutzkolloide ist jedoch bei Verwendung der beschriebenen Monomersysteme, wie dem Fachmann bekannt ist, nur beschränkt möglich. Die verwendbaren Mengen sind häufig gering, beispielsweise 0,001 bis 2 Gew.-%. Die Verträglichkeit sowie die Art der Zugabe muß von Fall zu Fall geprüft werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung des Heißsiegelklebstoffs in siegelbaren Beschichtungen, insbesondere auf Metall und Kunststoff. Beispiele

Die in den folgenden Beispielen aufgeführten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht, soweit nicht anders vermerkt.

Herstellung erfindungsgemäßer wäßriger Kunststoffdispersionen KD1 und KD2 sowie von Vergleichsdispersionen VD1 , VD2 und VD3.

Kunststoffdispersion KD1 :

In einem Reaktionsgefäß wurde ein Gemisch aus 280 g Wasser, 4,0 g Natriumlaurylsulfat und 30 g der Monomeremulsion 1 vorgelegt und unter Rühren innerhalb von 30 Minuten auf 80 °C erhitzt. Nach Erreichen von 80 °C wurden 0,8 g Ammoniumperoxydisulfat, gelöst in 5,0 g Wasser, zugegeben. Nach weiteren 15 Minuten wurde die restliche Menge an Monomeremulsion 1 und parallel dazu die Initiatorlösung 1 bei einer Temperatur von 80 °C ± 2 °C kontinuierlich über einen Zeitraum von 2 Stunden dosiert. Nach Beendigung der Zuläufe 1 wurde die Temperatur bei 80 °C ± 2 ^CC für weitere 30 Minuten gehalten. Anschließend wurde mit der Dosierung der Monomeremulsion 2 begonnen. Parallel dazu wurden die Initiatorlösung 2 und die Comonomerlösung dosiert. Die Dosierdauer betrug für alle drei Zuläufe 2 Stunden. Danach wurde das Polymerisationsgemisch noch eine weitere Stunde bei 80 °C ± 2 °C gerührt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Dispersion wurde mit 12,5 %-iger wäßriger Ammoniaklösung auf einen pH-Wert von 6,5 ± 0,5 eingestellt.

Die Herstellung der Monomeremulsionen 1 und 2 erfolgte durch Zugabe des jeweiligen Monomerengemisches in die entsprechende Lösung aus Wasser und Emulgator unter starkem Rühren (Schnellrührer). Monomeremulsion 1 : Monomeremulsion 2:

121 ,7 g Methylmethacrylat 115,7 g Styrol 261 ,1 g 2-Ethylhexylacrylat 73,1 g 2-Ethylhexylacrylat 255,0 g Wasser 124,4 g Methylmethacrylat 2,2 g Natriumlaurylsulfat 25,0 g Methacrylsäure

175,0 g Wasser

2,0 g Natriumlaurylsulfat

Comonomerlösung:

120,0 g Wasser

55,0 g N-Methylolacrylamid (48 %ig)

Initiatorlösung 1 : Initiatorlösung 2:

1 ,2 g Ammoniumperoxydisulfat 0,9 g Ammoniumperoxydisulfat 100,0 g Wasser 100,0 g Wasser

Kunststoffdispersion KD2:

Die Synthese der Dispersion KD2 erfolgte analog zu der Vorschrift von Dispersion KD1. Veränderungen hinsichtlich Rohstoffart und -menge sind nachfolgend für die Dispersion KD 2 aufgeführt.

Monomeremulsion 1 : Monomeremulsion 2:

70,8 g Methylmethacrylat 100.0 g Styrol 135,2 g 2-Ethylhexylacrylat 85,2 g 2-Ethylhexylacrylat 12,8 g 2-Hydroxyethylmethacrylat 302.1 g Methylmethacrylat 255,0 g Wasser 30,2 g Methacrylsäure 1 ,4 g Natriumlaurylsulfat 175,0 g Wasser

3,0 g Natriumlaurylsulfat Comonomerlösung:

120,0 g Wasser

65,0 g N-Methylolacrylamid (48 %ig)

Initiatorlösung 1 : Initiatorlösung 2:

0,8 g Ammoniumperoxydisulfat 1 ,35 g Ammoniumperoxydisulfat 100,0 g Wasser 100,0 g Wasser

Vergleichsdispersion VD1 :

Vergleichsdispersion VD1 (ohne Verwendung von N-Methylol(meth)acrylamid und/oder deren (C₁-C₄)-Alkylether während der 2. Polymerisationsstufe):

Die Synthese der Dispersion VD1 erfolgte analog zu der Vorschrift von Dispersion KD1 , jedoch wurde auf die Dosierung der Comonomerlösung in Stufe 2 verzichtet.

Vergleichsdispersion VD2:

Verwendung von Ethylenhamstoffethylmethacrylat anstatt von N-Methylolacrylamid

In einem Reaktionsgefäß wurde ein Gemisch aus 428,6 g Wasser, 4,0 g Natriumlaurylsulfat und 30 g der Monomeremulsion 1 vorgelegt und unter Rühren innerhalb von 30 Minuten auf 80°C erhitzt. Nach Erreichen von 80°C wurden 0,8 g Ammoniumperoxydisulfat, gelöst in 5,0 g Wasser, zugegeben. Nach weiteren 15 Minuten wurde die restliche Menge an Monomeremulsion 1 und parallel dazu die Initiatorlösung 1 bei einer Temperatur von 80°C ± 2°C kontinuierlich über einen Zeitraum von 2 Stunden dosiert. Nach Beendigung der Zuläufe 1 wurde die Temperatur bei 80°C ± 2°C für weitere 30 Minuten gehalten. Anschließend wurde mit der Dosierung der Monomeremulsion 2 begonnen. Parallel dazu wurde die Initiatorlösung 2 dosiert. Die Dosierdauer betrug für beide Zuläufe 2 Stunden. Danach wurde das Polymerisationsgemisch noch eine weitere Stunde bei 80°C ± 2°C gerührt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Dispersion wurde mit 12,5 %iger wäßriger Ammoniaklösung auf einen pH-Wert von 6,5 ± 0,5 eingestellt.

Die Herstellung der Monomerenemulsion 1 und 2 erfolgte durch Zugabe des jeweiligen Monomerengemisches in die entsprechende Lösung aus Wasser und Emulgator unter starkem Rühren (Schnellrührer).

Monomeremulsion 1 : Monomeremulsion 2:

121 ,7 g Methylmethacrylat 115,7 g Styrol 261,1 g 2-Ethylhexylacrylat 73,1 g 2-Ethylhexylacrylat 255,0 g Wasser 124,4 g Methylmethacrylat 2,2 g Natriumlaurylsulfat 26,4 g Ethylenhamstoffethylmethacrylat

25,0 g Methacrylsäure

175,0 g Wasser

2,0 g Natriumlaurylsulfat

Initiatorlösung 1 : Initiatorlösung 2:

Vergleichsdispersion VD3:

Verwendung von Ethylenharnstoffethylmethacrylat anstatt von N-Methylolacrylamid

In einem Reaktionsgefäß wurde ein Gemisch aus 433,8 g Wasser, 4,0 g Natriumlaurylsulfat und 30 g der Monomeremulsion 1 vorgelegt und unter Rühren innerhalb von 30 Minuten auf 80°C erhitzt. Nach Erreichen von 80°C wurden 0,8 g Ammoniumperoxydisulfat, gelöst in 5,0 g Wasser, zugegeben. Nach weiteren 15 Minuten wurde die restliche Menge an Monomeremulsion 1 und parallel dazu die Initiatorlösung 1 bei einer Temperatur von 80°C ± 2°C kontinuierlich über einen Zeitraum von 2 Stunden dosiert. Nach Beendigung der Zuläufe 1 wurde die Temperatur bei 80°C ± 2°C für weitere 30 Minuten gehalten. Anschließend wurde mit der Dosierung der Monomeremulsion 2 begonnen. Parallel dazu wurde die Initiatorlösung 2 dosiert. Die Dosierdauer betrug für beide Zuläufe 2 Stunden. Danach wurde das Polymerisationsgemisch noch eine weitere Stunde bei 80°C ± 2°C gerührt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Dispersion wurde mit 12,5%iger wäßriger Ammoniaklösung auf einen pH-Wert von 6,5 ± 0,5 eingestellt.

Die Herstellung der Monomeremulsion 1 und 2 erfolgte durch Zugabe des jeweiligen Monomerengemisches in die entsprechende Lösung aus Wasser und Emulgator unter starkem Rühren (Schnellrührer).

Monomeremulsion 1 : Monomeremulsion 2:

70,8 g Methylmethacrylat 100.0 g Styrol 135,2 g 2-Ethylhexylacrylat 85,2 g 2-Ethylhexylacrylat 12,8 g 2-Hydroxyethylmethacrylat 302.1 g Methylmethacrylat 255,0 g Wasser 31 ,2 g Ethylenhamstoffethylmethacrylat 1 ,4 g Natriumlaurylsulfat 25,0 g Methacrylsäure

175,0 g Wasser

3,0 g Natriumlaurylsulfat

Initiatorlösung 1 : Initiatorlösung 2:

Prüfung der Naßhaftungseigenschaften:

Mit einer Rakel wurde ein 50 μm dicker Naßfilm der zu prüfenden Dispersion auf die matte Seite einer 40 μm dicken Aluminiumfolie (Haushaltsfolienqualität) aufgetragen. Anschließend wurde der nasse Film sofort in einem Umluftofen bei 200 °C für eine Minute getrocknet. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die beschichtete Aluminiumfolie einer 30 minütigen Wasserlagerung unterzogen. Die beschichtete Folienseite wurde nach Entnahme der Folie aus dem Wasserbad vorsichtig mit einem weichen saugfähigen Papier getrocknet. Unmittelbar danach wurden quer zur Beschichtung zwei Streifen eines transparenten Haftklebebands (Scotch Magic Tape 810, 19 mm breit, Art.-Nr. 11257, Hersteller: 3M) aufgeklebt und intensiv angedrückt. Anschließend wurde ein Klebestreifen langsam und der andere schnell mit der Hand von der Heißsiegelbeschichtung abgezogen. Beurteilt wurde das Adhäsionsbruchverhalten, indem die enthaftete Fläche der Beschichtung auf der Aluminiumfolie als Maß für die Güte der Naßhaftung ermittelt wurde.

Claims

Patentansprüche:

1. Heißsiegelklebstoff, enthaltend Latexteilchen mit einem Kern aus einem Homo- oder Copolymerisat mit einer Glasübergangstemperatur kleiner 20 °C und einer Schale aus einem Copolymerisat mit einer Glasübergangstemperatur größer 30 ^CC, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymerisat der Schale Monomereinheiten aus der Gruppe N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid und deren (C₁-C₄)-Alkylether enthält, wobei die Latexteilchen keine Monomereinheiten mit Amino- oder Ureidogruppen oder N-heterocyclischen Gruppen enthalten.

2. Heißsiegelklebstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Latexteilchen aus 5 bis 60 Gew.-% Homo- oder Copolymerisat des Kerns und 95 bis 40 Gew.-% Copolymerisat der Schale, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Latexteilchen, bestehen.

3. Heißsiegelklebstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Kern und Schale Monomereinheiten aus der Gruppe der Ester der α,ß-ethylenisch ungesättigten (C₃-C₆)-Mono- und Dicarbonsäuren mit aliphatischen (C₁-C₁₂)- Alkoholen, Nitrile der α,ß-ethylenisch ungesättigten (C₃-C₆)-Mono- und Dicarbonsäuren, Vinylether von aliphatischen (C₂-C₁₈)-Monocarbonsäuren und Vinylaromaten enthalten.

4. Heißsiegelklebstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymerisat der Schale 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schale, Monomereinheiten aus der Gruppe N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid und deren (C C₄)-Alkylether enthält.

5. Heißsiegelklebstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Latexteilchen aus zwei oder mehreren Monomereinheiten aus der Gruppe Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, tert.-Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Styrol, Acrylnitril, Acrylsäure, Methacrylsäure, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, N-Methylolacrylamid und N-(iso-Butoxymethyl)acrylamid aufgebaut sind.

6. Verfahren zur Herstellung eines Heißsiegelklebstoffs durch radikalisch initiierte Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren in einer ersten Stufe zu einer Polymerphase mit einer Glasübergangstemperatur kleiner 20 °C und anschließende radikalisch initiierte Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren in einer zweiten Stufe zu einer Polymerphase mit einer Glasübergangstemperatur größer 30 °C, dadurch gekennzeichnet, daß in keiner der beiden Polymerisationsstufen ungesättigte Monomere mit Amino- oder Ureidogruppen oder N-heterocyclischen Gruppen eingesetzt werden und daß in der zweiten Polymerisationsstufe ungesättigte Monomere aus der Gruppe N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid und deren (C₁-C₄)-Alkylether eingesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Monomeren aus der Gruppe N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid und deren (C C )- Alkylether im Gemisch mit den übrigen Monomeren der zweiten Polymerisationsstufe zudosiert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Monomeren aus der Gruppe N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid und deren (C₁-C₄)- Alkylether separat und parallel zu den übrigen Monomeren der zweiten Polymerisationsstufe zudosiert werden.

9. Verwendung des Heißsiegelklebstoffs gemäß Anspruch 1 in siegelbaren Beschichtungen.

10. Verwendung nach Anspruch 9 in Beschichtungen auf Metall und Kunststoff.