DE3343779A1 - Verfahren zur verbesserung der haftung von klebstoffschichten, die aus waessriger dispersion auf polyolefinoberflaechen aufgebracht werden - Google Patents

Verfahren zur verbesserung der haftung von klebstoffschichten, die aus waessriger dispersion auf polyolefinoberflaechen aufgebracht werden

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DE3343779A1
DE3343779A1 DE19833343779 DE3343779A DE3343779A1 DE 3343779 A1 DE3343779 A1 DE 3343779A1 DE 19833343779 DE19833343779 DE 19833343779 DE 3343779 A DE3343779 A DE 3343779A DE 3343779 A1 DE3343779 A1 DE 3343779A1
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Description

BASF Aktiengesellschaft Q1 0·Ζ. 0050/36842
3 3 /: 3 V 7
Verfahren zur Verbesserung der Haftung von Klebstoffschichten, die aus wäßriger Dispersion auf Polyolefinoberflächen aufgebracht werden
Diese Erfindung betrifft die Verbesserung der Haftung von Klebstoffschichten, die aus einer wäßrigen Dispersion aufgebracht werden, auf Polyolefinoberflächen, die mit gleichartigen oder anderen Substraten verklebt werden sollen.
Bei der Verklebung von Folien verschiedener Art arbeitet man in der Praxis im allgemeinen unter Einsatz von Klebstoffen, die in organischen Lösungsmitteln gelöst sind. Nachteilig sind hierbei die verhältnismäßig hohen Lösungsmittelkosten, die Abluftreinigung, eine eventuelle Nachverbrennung geringer Lösungsmittelreste und/oder die Emission von Lösungsmitteln. Man hat daher schon versucht, lösungsmittelfrei zu arbeiten und dabei gemäß den Angaben der DE-OS 25 49 227 Urethane mit Isocyanat-Endgruppen eingesetzt, die bei etwa lOO'C verarbeitbar sind und unter dem Einfluß der Luftfeuchtigkeit unter Härten verkleben. Nachteilig hierbei ist jedoch die viel zu geringe Stabilität des Reaktivsystems sowie die ungenügende Anfangshaftung der Kaschierungen.
Aus der DE-OS 31 30 430 sind zudem lösungsmittelfreie Klebstoffe für das Verkleben von Folien bekannt, die unter der Einwirkung energiereicher Strahlen, z.B. von UV-Strahlen oder Elektronenstrahlen härten. Dabei handelt es sich um Zwei-Komponenten-Systeme, die (A) mindestens ein Polyisocyanat und (B) mindestens eine (Meth)acryloyl-Gruppe sowie Hydroxylgruppen aufweisende Verbindung enthalten. Derartige Systeme zeigen in der Praxis jedoch geringe Anfangshaftung unmittelbar nach dem Kaschiervorgang sowie schwer kontrollierbares Verhalten bei der Verarbeitung.
Allgemein tritt bei Polyolefinen dadurch eine besondere Schwierigkeit auf, daß Klebstoffe an ihrer Oberfläche im Vergleich zu Oberflächen aus anderen Stoffen besonders wenig haften, und dies gilt sowohl für geblasene Hohlkörper als auch für Folien als auch für Spritzgußartikel. Man hat daher schon versucht, die Haftung an Polyolefinoberflächen durch deren Behandlung mit Heißluft, Beflammen, UV-Bestrahlung, Behandeln mit Ozon oder Chlor, Oxidation mit Salpetersäure oder Chromschwefelsäure sowie insbesondere durch Corona-Entladung zu verbessern oder Primer, wie Silanverbindungen, Titansäureester, Polyethylenimihe oder spezielle Melamin-Formaldehyd-Kondensate zur Haftungsverbesserung einzusetzen.
Die derzeit technisch bedeutsamste Methode ist die Corona-Entladung, die besonders einfach und technisch besonders wenig aufwendig ist. Ein Nachteil dieser Methode ist jedoch der verhältnismäßig rasche Abfall der Wirk-
S 334^ . "9
samkeit nach der Behandlung «ad der nachteilige Einfluß von Verarbeitungshilfsetoffen,'z.B. Gleitmittel«s die den Effekt der Corona-Behandlung vermindern. Wenngleich mit einer Corona-Vorbehandlung von Olefinoberflachen eine deutliche Haftungsverbesserung ersielt werden kann, die sich ©5 z.B. bei der Beschichtung mit Klebstofflösungen in organischen Lösungsmitteln oder beim Bedrucken der Oberflächen stark auswirken, reicht die Haftungsverbesserung nicht auss eine ausreichende Haftung von Klebstoff- -Filmens die aus wäßriger Dispersion aufgebracht werden, zu erzielen.
Dar vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, polyolefinische Oberflächen mit Klebstoffen aus wäßriger Dispersion derart zu versehen, daß deren Haftung für den praktischen Bedarf befriedigt.
Es wurde gefunden, daß man die Haftung von Klebstoff-Schichten, die aus wäßriger Dispersion auf Polyolefinoberflachen aufgebracht werden, dadurch stark verbessern kann, daß man auf die durch Corona-Entladung in an sich üblicher Weise vorbehandelten Polyolefinoberflächen 2 bis 10 C-Atome enthaltende Dicarbonsäuredihydrazide und eine wäßrige Dispersion eines Klebstoff polymerisate, vorzugsweise als Gemisch, aufbringt. Als Dihydrazide kommen dabei vor allem Osalsäuredihydrazid, Malonsäuredihydrazid, Bernsteinsäuredihydrazid, Glutarsäuresäuredihydrazid, Adipinsäuredihydrazid, Sebazinsäuredihydrazid, Maleinsäuredihydrazid, Fumarsäuredihydrazid, Itaconsäuredihydrazid und/oder Isophthalsäuredihydrazid in Betracht. Von besonderem Interesse sind; Adipinsäuredihydrazid, Sebazinsäuredihydrazid und Isophthalsäuredihydrazid»
Die Dihydrazide der genannten Art werden vorzugsweise im Gemisch mit den wäßrigen Dispersionen der Klebstoffpolymerisate auf die durch Corona-Entladung vorbehandelten Polyolefinoberflächen aufgebracht, wobei ihre Menge, bezogen auf den Polymerisatgehalt der Dispersionen 0,01 bis 4 Gew.%, vorzugsweise 0,1 bis 2 Gew.% beträgt. Man kann aber auch die Dihydrazide als solche, gegebenenfalls in Form ihrer Lösungen, beispielsweise in Wasser oder niederen Alkoholen, auf die durch Corona-Entladung vorbehandelten Polyolefinoberflächen aufbringen, wobei 0,001 bis 1 g, vorzugsweise Qj.002 bis 0,05 g je qm Polyolefinoberfläche ausreichen. Im Falle des Aufbringens der Dihydrazide auf die Polyolefinoberfläche soll dies möglichst unmittelbar nach der Corona-Entladung erfolgen. Die auf diese Weise vorbehandelten Folien sind dann besser lagerfähig bei verbesserter Haftung als Folien, die ausschließlich mit einer Corona-Entladung vorbehandelt sind.
Polyolefine im Sinne dieser Erfindung sind vor allem die nach dem üblichen Hoch- und Niederdruck-Polymerisationsverfahren hergestellten PoIy-
BAD ORIGINAL
BASF AktieBgeeellechf t "'Y'" Ο.Ζ. 0050/36842
merisate des Ethylene und Propylene, wie sie insbesondere zur Herstellung von Folien eingesetzt werden. Wäßrige Dispersionen von KLebstoff-Polymerisaten sind allgemein bekannt und im Handel leicht erhältlich. Geeignet sind dabei im allgemeinen wäßrige Dispersionen solcher Polymerisate, deren Glastemperaturen oft unter 50eC, vorzugsweise unter 25*C, liegen. Genannt seien vor allem die in üblicher Weise hergestellten Klebstoffdispersionen auf Basis von Acryl- und Methacrylsäureester^ die sich meist vom Acrylsäureethyl-, Butyl- und/oder 2-Ethylhexyl-ester ableiten sowie wäßrige Dispersionen von Butadien-Styrol-Copolymerisaten, von Vinylesterpolymerisaten sowie von Viny!halogeniden, insbesondere von Vinylchlorid- -Copolymerisäten. Derartige Klebstoff-Copolymerisate können auch in untergeordneten Mengen als Comonomere Acrylnitril und/oder ^,ß-monoolefinisch ungesättigte, 3 bis 5 C-Atome enthaltende Mono- und/oder Dicarbonsäuren und/oder deren Amide sowie deren an den Amid-Stickstoff-Atomen durch Methylolgruppen substituierte Derivate oder copolymerisierbare, olefinisch ungesättigte Ketone oder Aldehyde einpolymerisiert enthalten, z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Acrylsäureamid, Methacrylsäureamid, N-Methylolacrylsäureamid, N-Methylolmethacrylsäureamid und N-Butoxymethylacrylamid sowie ferner N-Methylacrylamid, Acrolein und Diacetonacrylamid. In manchen Fällen enthalten derartige Copolymerisate auch Vinylsulfonsäure oder andere olefinisch ungesättigte Säuren z.B. N(ß-sulfato-ethyl)acrylamid, ß-Sulfoethyl-methacrylat oder Acrylamidopropansulfonsäure einpolymerisiert. Der Anteil an derartigen Monomeren mit reaktiven Resten liegt im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 5, insbesondere von 1 bis 3 Gew.%, bezogen auf die gesamten Monomeren. Geeignet sind ferner wäßrige Dispersionen von Polyurethanklebstoffen.
Beispiele für geeignete wäßrige Polyacrylat-Klebstoff-Polymerisatdispersionen sind z.B. aus der britischen Patentschrift 1 259 459 und den US-PSen 3,008,850 und 2,956,904 sowie der britischen Patentschrift 1,521,716 und den EP-OSen 84 132 und 88 300 bekannt. Eine geeignete wäßrige Dispersion eines Klebstoff-Copolymerisats auf Basis eines Butadien-Styrol-Copolymerisats ist z.B. in der EP-OS 50 226 beschrieben. Beispiele für geeignete wäßrige Klebstoff-Copolymerisatdispersionen auf Basis von Polyvinylestern sind aus I. Skeist, Handbook of Adhesives,
2. Auflage von Nostrand Reinhold Comp., New York 1977, Seiten 464-495 und solche von Polyurethanklebstoffen aus der DE-PS 1 495 745 bekannt.
Die mit den Dicarbonsäure-Dihydraziden und den wäßrigen Dispersionen von Klebstoff-Polymerisaten beschichteten Polyolefinoberflächen, z.B. PoIyethylenoberflachen, können mit anderen Substraten, z.B. unbeschichteten Folien auf Basis von Polyolefinen, Polyamiden, Polyestern, Polystyrol oder Polyviny!halogeniden, wie'besonders Polyvinylchlorid, kaschiert oder
BAD ORIGINAL,
°'Z' OO5O/36842
3343/73
auf andere flächige Substrates z.B« aus Holz, Metallen oder Kunststoffen aufgeklebt werden. Man erzielt dabei Haftfestigkeiten, wie sie sonst nur beim Aufbringen der Klebstoff-Polymerisate aus nichtwäßrigen Systemen erzielt werden können.
05
Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht«
Beispiel 1
Zu einer in üblicher Waise hergestellten 50%igen wäßrigen Dispersion eines Copolymerisate aus 85 Teilen 2-Ethylhexylacrylat, 10 Teilen Acrylnitril sowie jeweils 2S5 Teilen Acrylsäure und N-Methylolmethacrylsäureamid gibt man wechselnde Mengen einer 50%igen wäßrigen Dispersion von Adipinsäuredihydrazid. Die erhaltenen Gemische werden auf eine in üblicher Weise durch Corona-Entladung vorbehandelte Folie aus Polyethylen einer Stärke von 150um in einer Menge von 10 g/var aufgetragen. Man trocknet bei Raumtemperatur und kaschiert mittels einer Gummiwalze jeweils eine Folie aus Polypropylen und eine Folie aus Polyamid auf. Die erhaltenen Laminate werden 3 Minuten im Trockenschrank bei 60"C getempert und dann daraus 2 cm breite Streifen geschnitten. Die daran mit einer Zugprüfmaschine bestimmten Verbundfestigkeiten sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt j in der auch die Menge an Adipinsäurehydrazid in Prozent, bezogen auf den Polymerisatgehalt der Dispersion angegeben ist. In der Tabelle ist auch ein Vergleichsversuch aufgenommen, bei dem eine wäßrige Dispersion des Copolymerisate ohne Dihydrazidzusatz auf die durch Corona-Entladung vorbehandelte Polyethylenfolie aufgebracht wurde.
In der folgenden Tabelle bedeuten PE = Polyethylen, PP s Polypropylen und PA = Polyamid.
Tabelle 1
Verbundhaftwerte in M/cm
35
Adipinsäuredihydrazid in Gew.%
ohne 0,1 0,5 2 4
PE/PP 0,2 0,8 1,6 1,2 1,3
PE/PA 0,2 0,6 1,1 0,8 0,9
BAD ORIGINAL BASF Aktiengesellschaft " "V5"""" °*Z* Beispiel 2
Eine 55%ige wäßrige Dispersion eines in üblicher Weise hergestellten Copolymerisats aus 40% seines Gewichts n-Butylacrylat, 20% seines Gewichts Vinylpropionat und 40% seines Gewichts Vinylidenchlorid wird mit einer 50%igen wäßrigen Suspension von Adipinsauredihydrazid versetzt, so daß ihr Gehalt an diesem Hydrazid 1%, bezogen auf die Polymerisatmenge, beträgt. Die Dispersion wird in einer Menge von 10 g/m auf eine mit einer Corona-Entladung in üblicher Weise vorbehandelten Folie aus Polyethylen aufgetragen. Außerdem wird eine derartige Polyethylenfolie zunächst mit einer l%igen wäßrigen Lösung von Adipinsauredihydrazid in einer Menge
2
von 0,5 g des Dihydrazids je m aufgetragen, die zur Verbesserung der Benetzung der Polyethylenfolie 0,2% ihres Gewichtes des Natriumsalzes des Schwefelsäurehalbesters von mit 9 mol Ethylenoxid ethoxylierten Isooctylphenol enthielt. Die auf diese Weise geprimerte Folie wurde 3 Minuten bei 60*C getrocknet und dann mit der Dihydrazid-freien Polymer-Dispersion in
2
einer Menge von 10 g/m beschichtet. Die beschichteten Folien werden 3 Minuten bei 60"C getrocknet.
Anschließend werden die beschichteten Folienseiten vorsichtig mit einer Rasierklinge kreuzweise eingeschnitten (Gitterschnitt). Darauf wird ein Klebebandstreifen von 2 cm Stärke (Tesafilm) unter Abdeckung des Gitterschnitts und von etwa 10 cm der Beschichtung aufgeklebt. An der Verklebungsstelle mit dem Gitterschnitt wird der Tesafilmstreifen mit einer Zugprüfmaschine im Winkel von 180° abgezogen. Dabei ergeben sich folgende Verbundhaftwerte in N/2 cm:
Tabelle 2
ohne Zusatz mit 1% ADH mit ADH geprimert
0,6 Ao 4,6 A 4,6 A
Beispiel 3
a) Man arbeitet wie in Beispiel 2 angegeben, setzt a.ber eine in üblicher Weise hergestellte 50%ige wäßrige Dispersion eines Copolymerisate aus jeweils 48% ihres Gewichts n-Butylacrylat und Styrol sowie jeweils 2% ihres Gewichts Acrylsäure und Methacrylamid ein. Erhalten werden dann folgende Verbundhaftwerte in N/2 cm:
BAD ORIGINAL BASF Aktiengesellschaft ""' -^- " " O.Z. 0050/36842
^ -3343,79
Tabelle 3
ohne Zusatz 1% ADH mit ADH vorbehandelt
0,4 Ao 3,3 A 3,4 A
Bei weiteren 2 cm breiten Proben, die keinen Kreuzschnitt aufwiesen, wurde der Tesafilm von Hand abgezogen und die Haftung auf der PoIyethylenfolie empirisch benotet. Dabei wurde folgende Benotung vorgenommen:
1 » sehr gute Haftung 4 = mittlere bis schlechte Haftung
2 = gute Haftung 5 = keine Haftung.
3 = mittlere Haftung
Damit ergaben sich folgende Benotungen:
15
Tabelle 4
ohne Zusatz 1% ADH mit ADH vorbehandelt
5 3 1-2
b) Die empirische Benotung von Haftfestigkeiten von Tesafilmen auf PoIyethylenfolien, die mit Dispersion und Dihydrazid gemäß a) beschichtet sind, wurde mit den gleichen Mengen folgender Dihydrazide wiederholt (b 1) Bernsteinsäuredihydrazid und (b 2) Isophthalsäuredihydrazid. Die damit erhaltenen Benotungen sind in der folgenden Tabelle 5 zusammengestellt:
Tabelle 5
ohne Zusatz 1% Dihydrazid mit Dihydrazid vorbehandelt
b 1 5 3 2
b 2 5 3 2-3
Beispiel 4
Beispiel 2 wurde wiederholt, dabei jedoch ein in üblicher Weise hergestellte wäßrige Dispersion eines Copolymerisate aus 30% seines Gewichtes Butadien, 66% seines Gewichtes Styrol, 1% seines Gewichtes Methacrylamid und 3% seines Gewichtes Acrylsäure eingesetzt. Die damit erhaltenen Verbundhaftwerte in N/2 cm sind in der folgenden Tabelle 6 zusammengestellt:
COFY
BAD QRiGINAL
BASF Aktiengesellschaft ~X~ 0.Z. 0050/36842
Tabelle 6
ohne Zusatz 1% ADH mit ADH vorbehandelt
1,2 Ao 3,0 A 3,1 A
Bei allen Versuchen bedeutet:
Ao ■ Beschichtung wird auf Tesafilm übertragen A ■ Beschichtung bleibt auf der PE-Folie

Claims (1)

  1. Äktieagesellsclaft ' "* ' " ' ' O.Z. 0050/36842
    Patentanspruch
    Verfahren zur Verbesserung der Haftung von Klebstoffschichten, die aus wäßriger Dispersion auf Polyolefinoberflächen aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die durch Corona-Entladung vorbehandelten Polyolefinoberflächen 2 bis 10 C-Atome enthaltende Dicarbonsäuredihydrazide und eine wäßrige Dispersion eines Klebstoff-Polymerisats vorzugsweise als Gemisch aufbringt«
    531/83 Wd/St 02.12.1983
    BAD ORIGINAL
DE19833343779 1983-12-03 1983-12-03 Verfahren zur verbesserung der haftung von klebstoffschichten, die aus waessriger dispersion auf polyolefinoberflaechen aufgebracht werden Withdrawn DE3343779A1 (de)

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