DE3015463A1 - Verfahren zur herstellung eines schmelzklebers mit druckempfindlichkeit, der danach erhaltene kleber sowie dessen verwendung - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines schmelzklebers mit druckempfindlichkeit, der danach erhaltene kleber sowie dessen verwendungInfo
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GEYER7MAGEMANn & PARTNER
PATENTANWÄLTE 3 01 5 Λ 6
' 3-
Destouchesstraße 60 · Postfach 400745 · 8000 München 40 -Telefon 089/304071' -Telex 5-216136 hage d -Telegramm hageypatent ·Tplekopierer 089/304
u.Z.: Pat 74/24-80Ch München, den 22. April 198'
Dr.H/gms
NATIONAL STARCH AND CHEMICAL CORPORATION Bridgewater, N.J., V.St.A.
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES SCHMELZKLEBERS MIT DRUCKEMPFINDLICHKEIT, DER DANACH ERHALTENE KLEBER SOWIE DESSEN
VERWENDUNG
Beanspruchte Priorität:
Land: V.St.A.
Datum: 26. April 1979
Az: 033 199
030044/0871
GEYER, HACEMANN & PAFTNFR
PATENTANWÄLTE
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National Starch and Chemical Corporation Bridgewater, N.J., V.St.A.
u.Z.: Pat 74/24-80 Ch
München, den 22. April 1980 Dr.H/gms
Verfahren zur Herstellung eines Schmelzklebers mit Druck-
empfindlichkeit, der danach erhaltene Kleber sowie dessen
Verwendung
Haftkleber gehören zur Klasse von Klebstoffen, die beim Auftragen auf ein geeignetes Substrat üblicherweise die
Eigenschaft zeigen, bei Raumtemperatur aggressiv und dauerhaft klebrig zu sein. Daher sind sie imstande, unter Anwendung
von lediglich Handdruck auf Oberflächen zu haften.
Schmelzkleber stellen bei Raumtemperatur feste Materialien dar. Die Anwendung von Hitze schmilzt den festen Klebstoff
und überführt ihn in den flüssigen oder fließenden Zustand. In dieser Form wird er auf ein Substrat aufgebracht. Beim
Abkühlen erlangt der Klebstoff wieder seine feste Form.
Die nachfolgend noch näher erläuterte Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schmelzklebern
mit Druckempfindlichkeit. Das heißt, die Kleber, die in flüssigem oder fließendem Zustand bei erhöhten Temperaturen
verwendet werden, bilden beim Abkühlen feste Beschichtungen, die dauerhaft klebrig sind und die beim bloßen Kontakt auf ·
Kleberaufnahmeoberflächen, auf die sie aufgetragen worden
sind, haften. Kleber dieses Typs können auf verschiedene
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Substrate, wie Papier, Stoff und Kunststoffilme, aufgetragen
werden. Die erhaltenen beschichteten Substrate können dann zu Streifen und Etiketten verarbeitet werden, die insbesondere
in dem Verpackungsbereich bei einer beliebigen Zahl von Anwendungsmöglichkeiten brauchbar sind, einschließlich zum Kennzeichnen,
Abdichten, Verstärken oder Verbinden. Darüber hinaus sind sie z.B. im pharmazeutischen oder allgemeinen
Gesundheitsbereich brauchbar, z.B. bei ihrer Verwendung als Verband bzw. Bandage.
Bei der Herstellung eines druckempfindlichen Schmelzklebers
stellen sich verschiedene angestrebte Eigenschaften ein, einschließlich einer hohen Kohäsionsfestigkeit bei Raumtemperatur
für gute Haltekraft, niedrigen Schrumpf ens des Kleberfilms auf flexiblen KunststoffSubstraten und der Beibehaltung
der Druckempfindlichkeit (d.h. Beibehaltung der Klebrigkeit) während Lagerung und Gebrauch zusammen mit einer relativen
Flüssigviskosität bei üblicherweise gewählten Anwendungstemperaturen von 120 bis 1800C.
Acrylische Polymerisate und Mischpolymerisate haben ausgedehnte Verwendung als Basispolymerisate in Haftkleberlacken
oder in Systemen auf wäßriger Basis gefunden, was hauptsächlich aufgrund ihrer Klarheit bzw. Durchsichtigkeit, Adhäsion
auf nicht-grundierten Oberflächen, der guten Alterungseigenschaften
sowie ihrer hervorragenden Eigenschaft bezüglich des Klebens, Ablösens und der Kohäsionsfestigkeit erfolgte.
Viele Versuche zur Verwertung acrylischer Polymerisate oder Mischpolymerisate in Schmelzklebern mit Druckempfindlichkeit
haben sich wegen der mit der Schmelzviskosität verbundenen Schwierigkeiten als nicht erfolgreich erwiesen. Um einen
Schmelzkleber zu erhalten, der bei den Anwendungstemperatüren
ausreichend fließfähig ist, muß entweder ein Polymerisat sehr niedrigen Molekulargewichts verwendet oder ein Polymerisat
hohen Molekulargewichts mit einem hohen Anteil von Ölen oder Harzen (Klebrigmacher) niedrigen Molekulargewichts, um die
Schmelzviskosität zu vermindern, gestreckt werden. D'iese beiden alternativen Maßnahmen sind unzweckmäßig, da Polymerisate
niedrigen Molekulargewichts Kleber mit mangelhafter National Starch and Chemical Corp.
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Kohäsionsfestigkeit bilden. Die aufwendige Verwendung von Additiven beeinträchtigt häufig die Kohäsion oder das Klebevermögen
des erhaltenen Klebers.
Frühere Versuche, acrylische Polymerisate oder Monomer/Oligomer-Systeme
dadurch für in heißer Schmelze aufgetragene Haftkleber brauchbar zu machen, indem ihnen Photoinitiatoren
einverleibt und die Massen aktinischer Strahlung ausgesetzt wurden, waren nicht erfolgreich, da es schwierig war, die
Massen bis zu dem geeigneten Grad an Klebrigkeit zu härten. Das übliche Ergebnis ist eine überhärtete, harte Beschichtung,
die wenig, wenn überhaupt, Druckempfindlichkeit besitzt. Darüber hinaus waren viele Photoinitiatoren auch
auf Licht einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich empfindlich. Diese Empfindlichkeit verursachte weiteres Härten des
Klebers während der Lagerung oder während der Verwendung.
Des weiteren ist es bei vielen Verwendungen, wie in chirurgischen Verbänden und Bandagen, nötig, daß sämtliche von
*älußen zugeführten Bestandteile (z.B. Photoinitiatoren) vollständig
in der fertigen Masse gebunden sind. Viele bekannte Massen enthielten Photoinitiatoren, die während der Verwendung
herausgelöst wurden.
Schmelzkleber mit Druckempfindlichkeit sind dadurdahergestellt
worden, indem ein acrylisches Vorpolymerisat, das besondere monomere Photoinitiatoren enthielt, ultravioletter
Strahlung ausgesetzt wurde (vgl. US-PS 4 052 527). Die Anwendung von UV-Strahlen zur Härtung von HeißSchmelzmassen
ist jedoch durch deren Durchdringungsvermögen begrenzt, da sie lediglich imstande sind, relativ dünne Filme zu härten,
da das UV-Härten stärkerer Filme zu einer unerwünschten Schichtenbildung und folglich zu einer Schwäche der endgültigen
Bindung führt. Darüber hinaus ist dieses Verfahren unbefriedigend, wenn das Härten von pigmentierten Beschichtungen
gewünscht wird oder wenn es erforderlich ist, eine Beschichtung über ein opakes Deckmaterial, z.B. einem Trennblatt,
zu härten.
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- Γ"
Mit Elektronenstrahlen härtbare acrylische heiße Schmelzen sind ebenfalls auf den Markt gebracht worden. Jedoch erforderten
diese Massen eine so hohe Bestrahlungsdosis (im allgemeinen in der Größenordnung von 100 000 J/kg), um das
Härten zu bewirken, daß folglich Kosten und Gefahren, die damit verbunden waren, die dadurch erhaltenen Vorteile überwogen
.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von druckempfindlichen Schmelzklebern
vorzuschlagen, die hervorragende Eigenschaften im Hinblick
auf Klebrigkeit, Beibehaltung der Klebrigkeit und Kohäsionsfestigkeit zeigen, wobei sie durch eine relativ niedrige
Schmelzviskosität zwecks leichterer Anwendung gekennzeichnet sein sollen.
Des weiteren bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines druckempfindlichen Schmelzklebers,
der unter Anwendung von Elektronenstrahlen niedriger Dosis härtbar und zur Härtung von Filmen brauchbar ist,
was unabhängig von der Stärke, der Pigmentierung oder der Gegenwart von Deckblättern ist.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines Schmelzklebers mit Druckempfindlichkeit bzw.
eines Haftklebers, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
(a) ein Allylacrylat oder -methacrylat mit mindestens
einem mischpolymerisierbaren acrylischen Monomer mischpolymerisiert
und dadurch ein bei Raumtemperatur festes Vorpolymerisat erhalten wird,
(b) das erhaltene feste allylisch ungesättigte Vorpolymerisat auf eine Temperatur, erhitzt wird, die ausreicht,
um es flüssig und fließfähig zu machen,
(c) das flüssige Vorpolymerisat auf ein Substrat aufgetragen wird und
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(d) das beschichtete Substrat Elektronenstrahlen einer
Strahlendosis von 10 000 bis 40 000 J/kg ausreichend ausgesetzt wird, um das Vorpolymerisat zur Schaffung
eines gehärteten Haftklebers zu vernetzen.
Die erhaltene, mit einem Kleber beschichtete Oberfläche
besitzt hervorragende Klebrigkeit, Kohäsionsfestigkeit und Beibehaltung der Klebrigkeit bei der Lagerung und beim
Gebrauchr enthält keinen ungebundenen Photoinitiator und
wird dennoch ohne weiteres bei niedriger Schmelzviskosität unter Verwendung einer herkömmlichen Heißschmelzeinrichtung
aufgetragen. Darüber hinaus kann der Kleber unabhängig von der Stärke, der Pigmentierung oder der Gegenwart von Deckblättern
auf die Oberfläche aufgetragen werden. Außerdem wird er gleichmäßig durchgehärtet, wenn er einer Behandlung
durch Elektronenstrahlen ausgesetzt wird.
Haftkleber auf der Grundlage von Acrylatesterhomo- und mischpolymerisaten sind bekannt. Es ist festzuhalten, daß
das erfindungsgemäße Verfahren für den Einsatz aller derartiger Haftkleber anwandbar ist. Daher zählen zu den mischpolymerisierbaren
Monomeren auf Acrylatbasis, die verwendet werden können, jene Acrylatestermonomeren, die aus der aus
Alkylestern der Acrylsäure und Methacrylsäure bestehenden Gruppe ausgewählt worden sind, wobei die Alkylgruppen 4 bis
9 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 4 bis 8 Kohlenstoffatome
enthalten. Zu derartigen Estern zählen n-Butylacrylat,
n-Pentylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Heptylacrylat, n-Octylacrylat,
n-Nonylacrylat, deren entsprechende verzweigte
Isomere, wie 2-Äthylhexylacrylat, wie auch die entsprechenden
Methacrylatester.
Gegebenenfalls kann der Haftkleber (bzw. Selbstkleber oder
auch druckempfindliche. Kleber) mit einem oder mehreren polymerisierbaren Comonomeren hergestellt werden, die aus
der aus Vinylestern, Vinyläthern, Viny!halogeniden, Vinylidenhalogeniden
und Nitrilen von äthylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen ausgewählt worden sind, wie auch mit
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anderen Acrylatmonomeren, wie Methylacrylat und Methylmethacrylat,
die nicht als klebrig oder druckempfindlich angesehen werden. Zu den Beispielen von gegebenenfalls verwendbaren
Comonomeren zählen Vinylacetat, t-Octylacrylamid,
Acrylsäure, Vinyläthyläther, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylonitril, Maleinsäureanhydrid und Styrol.
Es ist zu bemerken, daß die C.-Cg-Alkylester der Acrylsäure
gewöhnlich mindestens etwa 50 Gewichtsprozent des gesamten Mischpolymerisats ausmachen, um eine ausreichende Druckempfindlichkeit
in dem erhaltenen Kleber zu gewährleisten. Die relativen Mengen der besonderen Bestandteile zum Aufbau
des Klebers auf Acrylatbasis hängen von den angestrebten endgültigen Eigenschaften und der in Betracht gezogenen Endverwendung
ab. Sie sind herkömmlich und bekannt.
Der verwendete Allylacrylat- oder -methacrylatbestandteil sollte in dem Mischpolymerisat in einer Menge von etwa 0,1 bis 2,
vorzugsweise 0,3 bis 0,75 Gewichtsteilen des Mischpolymerisats vorliegen.
Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, kann die Herstellung des Zwischenpolymerisats, das das acrylische Mischpolymerisat
und den Allylacrylat- oder -methacrylatbestandteil enthält, unter Anwendung der gut bekannten, durch freie Radikale
initiierten Polymerisation durchgeführt werden. Daher kann das Zwischenpolymerisat durch Lösungs-, Emulsions-
oder Block- bzw. Massepolymerisation hergestellt werden, in eine heiße Schmelze durch Entfernung des Lösungsmittels,
durch Koagulation der Latex usw. überführt werden. Das Kleberzwischenpolymerisat
kann ebenfalls verschiedene andere Additive enthalten, wie Weichmacher, Klebrigmacher, Füllstoffe
usw., die üblicherweise bei der Herstellung einer heißen Schmelze und/oder von Haftklebern verwendet werden.
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Während der Verwendung braucht die Heißschmelzmasse lediglich
auf eine Temperatur von etwa 120 bis 1800C erhitzt zu werden,
um sie flüssig und fließfähig zu machen und um sie während einer für die Anwendung erforderlichen Zeit fließfähig zu
erhalten.
Wenn der Kleber auf eine Unterlage oder ein Substrat aufgetragen wird, dann kann dieses Verfahren unter Verwendung
beliebiger herkömmlicher Mittel erfolgen, wie durch Walzen-, Schlitzdüsen-, Sprüh- oder Extrusionsbeschichten. Die Unterlage,
auf die die heiße Schmelze aufgetragen wird, kann unter einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden, wozu
Stoffe, Kunststoffe, nicht-gewebte faserige Bögen, Metall-
bleche oder -folien, Kautschuk, Gummi oder synthetischer
Gummi, dekorative Platten, Sperrholzabziehpapier usw.
zählen. Wenn das beschichtete Substrat in Form einer Rolle bzw. Walze zu verwenden ist, wird die Rückseite des Streifens
gewöhnlich mit einer Ablöserückschichtleimung oder Klebebeschichtung
versehen. Doppelseitig beschichtete klebende Gegenstände können ebenfalls hergestellt werden. Ein Abziehpapier
oder andere schützende Mittel können, sofern der Gegenstand gerollt werden muß, einverleibt werden. Zusätzlich
können die Substrate auf die mit dem Kleber beschichtete Unterlage in situ laminiert werden, d.h. die heiße
Schmelzbeschichtungsmasse kann auf die UnterLage aufgetragen und das Substrat über dem Kleber angeordnet werden. Alternativ
kann der Film aus dem Haftkleber dadurch gebildet werden, indem die heiße Schmelze auf ein Abziehmaterial, wie ein
mit Silikon beschichtetes Papier, aufgebracht wird. Nach dem Härten kann es dann von dem Abziehmaterial· abgezogen und in
Form eines Films verwendet werden. *
Nachdem die heiße Masse aufgetragen worden ist, kann sie unmittelbar gehärtet werden. Oder man kann sie auf Raumtemperatur,
bei der sie nicht mehr fließfähig ist, vor der Bestrahlungsmaßnahme abkühlen lassen.
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Die erhaltenen KleberbeSchichtungen werden vernetzt (gehärtet),
indem sie einer Elektronenstrahlenbehandlung ausgesetzt werden. Wenn es auch keine obere Begrenzung für die Bestrahlung,
die gewählt werden kann, gibt, so kann der bei der praktisehen Verwirklichung der Erfindung gewünschte Aushärtungseffekt unter Wahl einer Strahlendosis von 10 000 bis 40 000
J/kg (1-4 Megarad) erhalten werden,' der ausreicht, um das
gewünschte Ausmaß der Vernetzung zu erreichen, wobei allerdings der Bereich von 30 000 bis 40 000 J/kg bevorzugt wird.
Die erforderliche Strahlendosis hängt von der Natur und der Intensität der Bestrahlung, dem Klebersystem, der Stärke des
Films, Umweltbedingungen usw. ab.
Als Strahlenquelle werden Strahlen hoher Energie aus einem Elektronenbeschleuniger bevorzugt, da eine hinreichende
Härtungsdosi-erung ohne weiteres erhalten wird und die Behandlungsgeschwindigkeit
stark angehoben werden kann. Jedoch können auch andere Strahlen hoher Energie, wie Y -Strahlen,
Röntgenstrahlen und ß-Strahlen, ebenfalls gewählt werden. Verschiedene Arten von Elektronenlinearbeschleunigem hoher
Leistungsfähigkeit sind im Handel erhältlich. Da die hier erforderliche Strahlendosis relativ niedrig liegt, lassen
sich Einrichtungen kleiner Leistungsfähigkeit für die Zwecke der Erfindung verwenden, wie die Bestrahlungseinrichtung
"Electrocurtain" (Warenzeichen), die von der Energy Sciences, Inc., Burlington, Mass., vertrieben werden.
Die außergewöhnlichen Kleber, die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren gebildet werden, finden bei einer Vielzahl von Produkten Anwendung, bei denen nicht herauslösbare druckempfindliche
Materialien erforderlich sind, wie bei Bandagen oder anderen medizinischen Anwendungsfällen. Die Kleber sind
auch bei der Herstellung von Vinylwandbedeckungen, Bändern, Streifen, Etiketten und Abziehpapier brauchbar, wie auch
bei solchen Anwendungsfällen, bei denen derzeit acrylische Lösungen eingesetzt werden. Daher bietet dieses Verfahren
einen Vorteil gegenüber bisher verwendeten acrylischen Lösungen durch die Ausschaltung der Notwendigkeit der Entfernung
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des Lösungsmittels nach dem Auftragen des Klebers, wohingegen eine Masse zur Verfügung gestellt wird, die überlegene
Kohäsions- und Adhäsionseigenschaften aufweist. Des weiteren zeigen die erhaltenen vernetzten Kleber Beständig-· ■
keit gegen Lösungsmittel, in denen sie sich normalerweise* auflösen oder erweichen, indem sie erhöhte Williams-Plastizitätswerte
und überlegene Druckempfindlichkeit Eigen. Daher zeigen die Schmelzkleber, die erfindungsgemäß erhalten werden,
SchmelzViskositäten von etwa 4000 bis 100 000 cP, vorzugsweise
etwa 50 00 bis 25 000 cP,bei 1800C. Die hier verwendeten
Zwischenpolymerisate können eine unbedeutende oder unmeßbar niedrige Standard-Williams-Plastizitätszahl vor der
Behandlung mit Elektronenstrahlen haben. Die Plastizität, kann
als die Eigenschaft eines polymeren Materials definiert werden, die es ermöglicht, daß es permanent und kontinuierlich
ohne Zerreißen deformiert wird, wenn darauf Kraft einwirkt. Diese Eigenschaft wird mittels des Williams-Plastometers,
hergestellt von Scott Testers, Inc., gemessen und wird dabei entsprechend den Normen des ASTM-Verfahrens D-926 bestimmt.
In einigen Fällen wird es bevorzugt, daß das Zwischenpolymerisat eine unbedeutende Plastizität (0,4 bis 1,3) vor der
Behandlung und mindestens etwa 1,8 nach der Behandlung hat. Daher ist es ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens,
daß es die Verwendung von im wesentlichen flüssigen Materialien niedriger Kohäsion oder Materialien mit keiner oder
niedriger Plastizität, die in nützliche elastomere Kleber hoher Plastizität überführt werden, erlaubt. Die endgültige
Plastizität des Klebers liegt gewöhnlich zwischen 2 und 3, obwohl bei Plastizitätswerten oberhalb dieses Bereiches die
Zugabe gewisser Klebrigmacher zur Einstellung der gewünschten Eigenschaften vorgesehen werden kann. .,
Die nachfolgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße
Verfahren, insbesondere gewisse vorteilhafte Ausgestaltungen, erläutern. Sämtliche Teile und Prozentangaben dieser
Beispiele wie auch der gesamten Beschreibung beziehen sich auf das Gewicht.und die Temperatur·auf 0C, sofern nichts
anderes gesagt wird.
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In den Beispielen werden die folgenden Prüfverfahren herangezogen,
um die Eigenschaften verschiedener Kleber zu Vergleichszwecken
zu messen.
180°-Ablöseadhäsionsprüfung (ASTM-Verfahren D-1000)
Diese Prüfung besteht in der Messung der Kraft, die erforderlich ist, um ein Klebefilmprüfstück (2,54 cm χ 15,24 cm
χ 3,81 · 10 cm)(1 inch χ 6 inch χ 1,5 mils), das auf einem Polyesterfilm einer Stärke von 5, 08 χ 1 0~ cm (2 mils) aufgetragen
ist, von einer nicht rostenden Stahlplatte mit einer Ablösegeschwindigkeit von 30,48 cm/min (12 inches/min)
abzulösen bzw. eine Schichtauftrennung vorzunehmen. Eine
Instron-Zugprüfungsmaschine wurde yerwendet, um die Ziehkraft
einwirken zu lassen. Die Kraft, die zum Ablösen erforderlich ist, wird als "180°-Ablöseadhäsionswert" angezeigt.
Die Prüfung wurde nach lediglich 20 min und dann wieder nach Stehenlassen während, verschiedener Zeitdauern bei den in den
Beispielen angegebenen Temperaturen vorgenommen. Die Werte werden in kg/cm (lbs/in.) wiedergegeben, wobei höhere Werte
den besten Ergebnissen zuzuordnen sind. Es ist zu bemerken, daß die Kleber, die entsprechend der Erfindung hergestellt
wurden, eine Abschwächung des Ablösens zeigen. Die Werte, die nach der Bestrahlung erhalten werden, sind jedoch industriell
akzeptabel und durch die Verbesserungen im Hinblick auf die Williams-Plastizität und Kohäsionsfestigkeit mehr
als kompensiert.
Die Scherfestigkeit wird dadurch gemessen, indem der Kleber
in einer Menge von 0,0027 bis 0,0034 g/cm2 (0,018-0,022 g/in2)
-3
Trockengewicht auf eine 5,08 χ 10cm (2 mils) starke PoIyethylenterephthalat (Mylar)-oder Vinylfolie (wie im Beispiel angegeben) aufgetragen wird. Die beschichtete Probe wird dann auf die Stahlplatte mit einer Überlappungsverbindung von 1,27 cm (0,5 in.) aufgebracht. Ein 0,4 5 kg (1 Ib.)-Gewichtsstück wird an der sich auf der Stahlplatte befindenden Probe im wesentlichen vertikal aufgehängt. Die Zeit, bei
Trockengewicht auf eine 5,08 χ 10cm (2 mils) starke PoIyethylenterephthalat (Mylar)-oder Vinylfolie (wie im Beispiel angegeben) aufgetragen wird. Die beschichtete Probe wird dann auf die Stahlplatte mit einer Überlappungsverbindung von 1,27 cm (0,5 in.) aufgebracht. Ein 0,4 5 kg (1 Ib.)-Gewichtsstück wird an der sich auf der Stahlplatte befindenden Probe im wesentlichen vertikal aufgehängt. Die Zeit, bei
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der ein Abtrennen auftritt, wird gemessen. Die Prüfung wird bei 230C und einer relativen Feuchtigkeit von 50 % durchgeführt.
Die Prüfung dient der Messung der Kohasionsfestigkeit und der Fähigkeit, die Kohasionsfestigkeit über eine gewisse
Zeitdauer aufrechtzuerhalten . Daher sind diejenigen Kleber,
die die längsten Zeiten zeigen, bevorzugt.
Dieses Beispiel erläutert ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schmelzklebers mit Druckempfindlichkeit
bzw. eines Schmelzhaftklebers gemäß der Erfindung.
Ein 3 Liter-Kolben, der mit einem Thermometer, einem Rückflußkondensator,
einer mechanischen Rühreinrichtung und Trichtern zur langsamen Zugabe von Materialien ausgestattet
war, wurde anfangs mit 50 g Methylacrylat, 50 g 2-Äthylhexylacrylat,
250 g Methylalkohol, 75 g Isopropylalkohol und 1 g t-Butylperoxypivalat beschickt.
Die Mischung wurde unter Rückfluß gesetzt, wonach die folgenden
Beschickungen ■ an 1-tonomer und Katalysator gleichzeitig und portionsweise
während 3 h zugegeben wurden: 150 g Methylacrylat, 550 g Ξ0 2-Äthylhexylacrylat, 200 g Methylmethacrylat und 5 g Allylmethacrylat
als MonomerbeSchickung und 280 g Methylalkohol und 11,5 g t-Butylperoxypivalat als Katalysatorbeschickung.
Nach Abschluß der Zugabe wurde die Mischung 2 h unter Rückfluß
gehalten, abgekühlt und dann 5 g'lrganox 1010 (warenzeichen/Stabilisator
hohen Molekulargewichts, der multifunktionelle chemische
Gruppen enthält, wobei es sich um ein sterisch gehindertes Phenol handeln kann) hinzugegeben. Das ,.Lösungsmittel
wurde durch Destillation entfernt und 1 h lang bei einem Druck von 15 mm Quecksilbersäule auf 1100C erhitzt, um
ein anfallendes gesättigtes Polymerisat zu erhalten, das als Zusammensetzung A bezeichnet wird.
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Zu Vergleichszwecken wurden drei Zusammensetzungen unter
Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt, die funktionelle Monomere in Form von 3-(Pentachlorphenoxy)-2-hydroxypropylmethacrylat
(3-PCP-2-HPMA) und Glycidylmethacrylat und ein geradkettiges nicht-funktionelles
acrylisches Monomer enthielten. Die Bestandteile und Mengen waren wie folgt:
Monomerzusammensetzung
10 2-Äthylhexylacrylat
Methylacrylat
Methylmethacrylat
Methylmethacrylat
3-(Pentachlorphenoxy)-2-hydroxypropylmethacrylat
Glycidylmethacrylat - 5 -
Die erhaltenen Zusammensetzungen (A bis D) wurden auf 1800C
erhitzt und in einer Menge von 7,26 kg (16 lbs/Ries)oder in
einer Stärke von 2,54 χ 10 cm (Trockengewicht)(1 dry mil) aufgetragen. Danach erfolgte ein Abkühlen. Das beschichtete
Papier wurde dann einer Elektronenbestrahlung in einer Strahlendosis von 10 000 bis 40 000 J/kg ausgesetzt. Jede
Probe wurde dann bezüglich der Ablösebeständigkeit und Scherfestigkeit geprüft. Dabei wurden die folgenden Ergebnisse
erhalten.
• B | C | D |
58,5 | 60 | 60 |
20 | 20 | 20 |
16., 5 | 15 | 20 |
5,0 | — | _ |
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-«45- -
Behandlungsdosierung (J/kg) 0 10 000 20 000 30 000 40
Probe A | kg/cm | 0,716 | 0,680 | 0,573 | 0,555 | 0,537 |
180°-Ablösung in | 4,0 | 3,8 | 3,2 | 3,1 | 3,0 | |
(PlE)* · | Belastung (4 PSI) |
16 min | 4 h | 7 h | 9 h | > 20 h |
Halten bei einer von 0,28 kg/cm2 |
||||||
Probe B | kg/cm | 0,841 | 0,806 | 0,806 | 0,752 | 0,734 |
180"-Ablösung in | 4,7 | 4,5 | 4,5 | 4,2 | 4,1 | |
(PID | Belastung (4 PSI) |
7 min | 9 min | 10 min | 12 min | 14 min |
Halten bei einer von 0,28 kg/cm2 |
||||||
Probe C | kg/cm | 0,913 | 0,913 | 0,913 | 0,877 | 0,788 |
180°-Ablösung in | 5,1 | 5,1 | ; 5,1 | 4,9 | 4,4 | |
(PID | Belastung (4 PSI) |
10 min | 10 min | 10 min | 11 min | 15 min |
Halten bei einer von 0,28 kg/cm2 |
||||||
Probe D | kg/cm | 0,734 | 0,734 | 0,734 | 0,716 | 0,698 |
180°-Ablösung in | 4,1 | 4,1 | 4,1 | 4,0 | 3,9 | |
(PlI) | Belastung (4 PSI) |
10 min | 10 min | 12 min | 13 min | 14 min |
Halten bei einer von 0,28 kg/cm2 |
||||||
Anmerkung: * Gewicht pro linearer Längeneinheit
Die oben wiedergegebenen Ergebnisse zeigen die außergewöhnliche Verbesserung der Scherfestigkeit, die bei der Verwendung
von Allylmethacrylat im Rahmen des erfindungsgeraäßen Verfahrens erhalten wird, während demgegenüber lediglich eine
minimale Verschlechterung biim Ablösen auftritt, wenn mit
Zusammensetzungen, die andere Initiatoren enthalten, verglichen wird. ■ ^
National Starch and Chemical Corp.
Pat 74/24-80Ch
Pat 74/24-80Ch
030044/0871
BAD ORiGiNAL.
--46 Beispiel
Unter Anwendung des Verfahrens und unter Verwendung des Katalysators und des Lösungsmittels nach Beispiel 1 wurden
Schmelzkleber mit Druckempfindlichkeit hergestellt, indem
Zwischenpolymerisate der folgenden Zusammensetzungen auf die vorgesehenen Substrate aufgetragen wurden und eine
Behandlung mit Elektronenstrahlen einer Strahlendosis von 20 000 J/kg durchgeführt wurde. Die erhaltenen Kleber wurden
im Hinblick auf die Scherfestigkeit (Halten bei einer BeIastung
von 0,28 kg/cm2 (4 psi), wie im Beispiel 1 beschrieben, geprüft.
Monomerzusammensetzungen
2-Äthylhexylacrylat 15 Methylmethacrylat
Methylacrylat Allylmethacrylat
Halten bei einer Belastung von 0,28 kg/cm2 (4 psi)
Unter Anwendung des Verfahrens und unter Verwendung der Katalysatoren
und Lösungsmittel, die im Beispiel 1 beschrieben wurden, können Schmelzkleber mit Druckempfindlichkeit durch
Auftragen der erhaltenen Mischpolymerisate (Vorpolymerisate),
die aus den nachfolgend in der Tabelle aufgelisteten Bestandteilen
gebildet werden, auf die jeweiligen Substrate und durch Behandlung mittels Elektronenstrahlen hergestellt
werden.
. E | 75 | F | 6 | G | 25 |
60 | 60 | 60 | |||
19, | 25 | 19, | 4 | 19, | 75 |
20 | 20 | 20 | |||
0, | 0, | 0, | |||
1 h | 5 h | 7 h | |||
National Starch and Chemical Corp. Pat 74/24-80Ch
030044/0871
' BAD ORIGINAL
Monomerzusaininensetzungen H J K L M-
2-Äthylhexylacrylat | 60 | 59,5 | - | - | 60 | |
Buty1aerylat | - | - | 60 | 60 | - | |
5 | Me thylmethacrylat | - | 10 | 20 | 19,5 | 19,6 |
Methylacrylat | 9,5 | - | 19,5 | - | 20 | |
Vinylacetat | 30 | - | - | 10 | - | |
Äthylacrylat | - | 30 | - | 10 | - | |
AlIylmethacrylat | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | - | |
10 | Allylacrylat | — | — | — | — | 0,4 |
Die erhaltenen bestrahlten Zusammensetzungen besitzen hervor—
ragende Klebeeigenschaften, was selbst nach einer Lagerung während ausgedehnter Zeiten gilt, und sind ohne weiteres von
beliebigen Substraten entfernbar, auf denen sie zur Haftung gebracht waren.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß es ersichtlich ist„
daß die Zugabe von Allylacrylat oder -methacrylat in den Hauptteil von Schmelzklebern auf der Basis von Acrylat zur
Herstellung vor Vorpolymerisatklebern führt, die, wenn sie
mittels Elektronenbestrahlung gehärtet werden, überlegene
Druckempfindlichkeitseigenschaften zeigen. Bei der Herstellung
dieser Kleber erfolgt also eine Ccpolymerisation über freie Radikale zwischen Comonomeren auf acrylischer Basis
sowie einem Allylacrylat oder -methacrylat, um ein Vorpolymerisat
mit einem äthylenisch gesättigten Hauptteil,der allylisch
ungesättigt ist, zu bilden. Darüber hinaus, zeichnefc-.sich-das
erfindungsgemäße Produkt durch ein hohes Molekulargewicht aus und zeigt Verbesserungen im Hinblick auf ^Klebrigkeit,
Kohäsionsfestigkeit und die Eigenschaften beim Endverbrauch,
die bisher lediglich anhand von Lösungsmittelsystemen erreichbar waren. Diese Vorteile zeigen sich dann insbesondere
bei den erfindungsgemäß beschichteten Substraten verschiedener Gegenstände, die hiermit ausdrücklich der Erfindung
zugeordnet werden sollen.
National Starch and Chemical Corp=
Pat 74/24-80Ch
Pat 74/24-80Ch
030044/0871
Schließlich soll bemerkt werden, daß die Mengenangaben, Verfahrensmaßnahmen und Materialien, die oben genannt wurden,
vielfältigen Variationen unterzogen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
030GU/0871
SAD ORIGINAL
Claims (1)
- Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung eines Schmelzklebers mit Druckempfindlichkeit bzw. eines Haftklebers, dadurch gekennzeichnet, daß(a) ein Allylacrylat oder -methacrylat mit mindestens einem mischpolymerisierbaren acrylischen Monomer mischpolymerisiert und dadurch ein bei Raumtemperatur festes Vorpolymerisat erhalten wird,(b) das erhaltene feste allylisch ungesättigte Vorpolymerisat auf eine Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um es flüssig und fließfähig zu machen,(c) das flüssige Vorpolymerisat auf ein Substrat aufgetragen wird und(d) das beschichtete Substrat Elektronenstrahlen einer Strahlendosis von 10 000 bis 40 000 J/kg ausreichend ausgesetzt wird, um das Vorpolymerisat zur Schaffung eines gehärteten Haftklebers zu vernetzen.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorpolymerisat eine Zusammensetzung aus einem Allylmethacrylat und einem mischpolymerisierbaren acrylischen Monomer enthält.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorpolymerisat mindestens ein Monomer in Form des C -C -4 9 Alkylesters der Acrylsäure und/oder der Methacrylsäure ent-hält.National Starch and Chemical Corp.Pat 74/24-80Ch 030Q44/08714. Verfahren, nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mischpolymerisierbare acrylische Monomer einen oder mehrere C.-Cg-Alkylester der Acrylsäure darstellt und in dem Vorpolymerisat in einer Menge von mindestens etwa 50 Gewichtsprozent (bezogen auf das Vorpolymerisat) vorliegt.5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Allylacrylat oder -methacrylat in einer Menge von 0,1 bis 2 Gewichtsteilen des Vorpolymerisats vorliegt.6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Allylacrylat oder -methacrylat in einer Menge von 0,3 bis 0,75 Gewichtsteilen des Vorpolymerisats vorliegt.7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das allylisch ungesättigte Vorpolymerisat auf eine Temperatur von 120 bis 18O0C erhitzt wird, um es flüssig und fließfähig zu machen.8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgetragene Vorpolymerisat einer Elektronenstrahlenquelle mit einer Strahlendosis von 30 000 bis 40 000 J/kg ausgesetzt wird.9. Vernetzter Haftkleber, erhalten nach dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8.10. Verwendung eines vernetzten Haftklebers auf einemGegenstand mit einem Substrat, auf dem eine Schicht des Haftklebers entsprechend dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet wird.. National Starch and Chemical Corp.
Pat 74/24-80Ch030044/0871
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