DE2741349A1 - Heiss aufgeschmolzene haftkleber - Google Patents

Heiss aufgeschmolzene haftkleber

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Description

27U349
Unsere Nr. 21 271* Pr/br
National Starch and Chemical Corporation Bridgewater, N.J., V.St.A.
Heiß aufgeschmolzene Haftkleber
Die Erfindung betrifft verbesserte heiß aufgeschmolzene Haftkleber. Insbesondere betrifft sie ein neues Verfahren zur Herstellung von heiß aufgeschmolzenen Klebern mit selbstklebenden Eigenschaften, bei dem Copolymere auf Acrylsäurebasis mit ausgewählten Fotoinitiatoren interpolymerisiert werden zur Erzielung eines ethylenisch gesättigten Vorpolymers, das auf ein Substrat aufgebracht und Ultraviolett-Strahlung ausgesetzt wird. Die Verwendung dieses Vorpolymers ermöglicht es,das Material in Form einer heißen Schmelze aufzubringen und bei Ultraviolett-Bestrahlung zu härten, um einen Haftkleber mit hohem Molekulargewicht zu ergeben, der verbesserte Klebrigkeit, Cohäsivkraft und Endverbrauchseigenschaften aufweist, die bisher nur aus Lösungsmittelsystemen erhältlich waren.
Haftklebergemische stellen eine Klasse von Klebstoffen dar, die, wenn sie auf ein geeignetes Substrat aufgebracht werden, die gemeinsame allgemeine Eigenschaft besitzen, bei Raumtemperatur ständig klebrig zu sein und somit in der Lage sind, auf Oberflächen durch die Anwendung von nichts anderem als manuellem Druck zu haften.
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Heiß aufgeschmolzene Klebstoffe sind feste Materialien bei Raumtemperatur. Bei Anwendung von Hitze schmilzt der feste Klebstoff, wobei er in den flüssigen oder fluiden Zustand gebracht und in dieser Form auf ein Substrat aufgebracht wird. Beim Abkühlen erhält der Klebstoff wieder seine feste Form.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von heiß aufgeschmolzenen Haftklebern, d.h. Klebern, die im flüssigen oder fluiden Zustand bei erhöhten Temperaturen aufgebracht werden und beim Abkühlen feste überzüge bilden, die ständig klebrig sind und beim einfachen Kontakt mit klebstoffaufnehmenden Oberflächen, auf die sie aufgebracht werden, haften. Diese Art von Klebstoffen können auf verschiedene Substrate aufgebracht werden wie Papier, Stoff und Plastikfilme, und die dabei entstehenden beschichteten Substrate können dann zu Bändern und Etiketten verarbeitet werden, die besondere auf dem Gebiet der Verpackung für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind, wozu Markieren, Verschließen, Verstärken oder Verbinden gehören, und eignen sich außerdem auf dem pharmazeutischen oder Gesundheits gebiet für Anwendungen wie Verbände.
Zu den erwünschten Eigenschaften eines heiß aufgeschmolzenen Haftklebers gehören hohe Cohäsivkraft bei Raumtemperatur für gute Haftkraft, geringes Schrumpfen des Klebstoff-Films auf flexiblen Plastiksubstraten und Beibehaltung der selbstklebenden Eigenschaften (d.h. Beibehaltung der Klebrigkeit) während der Lagerung und der Verwendung zusammen mit einer relativen Fluidviskosität bei üblicherweise angewandten Aufbringtemperaturen von 120 bis 18O°C.
Acrylsäurepolymere und -copolymere haben eine ausgedehnte Verwendung als Basispolymere in Haftkleberlacken oder Systemen auf Wasserbasis gefunden, hauptsächlich wegen ihrer Klarheit,
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Haftung auf nicht vorbehandelten Oberflächen, guten Alterungseigenschaften sowie ihrer ausgezeichneten Eigenschaften wie Klebrigkeit, Schälfestigkeit und Cohäsivkraft. Viele Versuche, Acrylsäurepolymere oder -copolymere für heiß aufgeschmolzene Haftkleber zu verwenden, erwiesen sich als erfolglos wegen der Schwierigkeiten, die mit der Schmelzviskosität verbunden sind. Um einen heiß aufgeschmolzenen Klebstoff zu bekommen, der ausreichend fluid bei Aufbringtemperaturen ist, muß entweder ein Polymer mit einem sehr niedrigen Molekulargewicht verwendet werden,oder ein Polymer mit einem hohen Molekulargewicht muß mit einer großen Proportion eines Öls mit einem niedrigen Molekulargewicht oder Harzes (Klebrigmacher) gestreckt werden, um die Schmelzviskosität zu reduzieren. Beide dieser Alternativen sind unerwünscht, weil Polymere mit niedrigem Molekulargewicht Klebstoffe erzeugen, die mangelnde Cohäsivkraft besitzen und die Verwendung von teuren Additiven häufig die Cohäsion oder Klebrigkeit des dabei entstehenden Klebstoffs beeinträchtigen.
Frühere Versuche, Acrylsäurepolymere oder Monomer/Oligomersysteme für heiß aufgeschmolzene Haftkleber brauchbar zu machen, indem man Fotoinitiatoren einarbeitet und das Gemisch actinischer Strahlung aussetzt, erwiesen sich als nicht erfolgreich, da es schwierig war, die Gemische zu dem richtigen Grad an Klebrigkeit zu härten. Ein übliches Ergebnis ist ein Überhärteter, harter überzug mit nur geringen, wenn überhaupt, seIbstklebenden Eigenschaften. Außerdem waren viele der Fotoinitiatoren auch gegenüber Wellenlängen des sichtbaren Lichtes empfindlich, und diese Empfindlichkeit verursachte ein weiteres Härten des Klebstoffs während der Lagerung oder Verwendung desselben. Schließlich ist es für viele Anwendungsgebiete, wie Wundverbände, erforderlich, daß alle äußerlich zugesetzten Komponenten (z.B. Fotoinitiatoren) vollständig im Endgemisch gebunden sind. Viele bisher bekannte Gemische enthielten Fotoinitiatoren, die während der Verwendung auslaugten.
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Es wurden außerdem Versuche angestellt, Acrylsäuremonomere zu verwenden, die gegenüber Elektronenstrahlen zur Erzielung ihrer Vernetzung empfindlich sind. Diese Gemische besitzen jedoch die offensichtlichen Nachteile, die mit Elektronenstrahlen-Bombardement verbunden sind, d.h. die notwendigen Einrichtungen, die erforderlich sind, um derart harte Strahlen zu erzeugen sowie die Kosten und damit verbundenen Gefahren.
Aufgabe der Erfindung war es somit, ein Verfahren zur Herstellung von heiß aufgeschmolzenen Haftklebern bereitzustellen, die ausgezeichnete Klebrigkeitseigenschaften, Beibehaltung der Klebrigkeit und Cohäsionskraft aufweisen, jedoch zur leichten Aufbringung durch relativ niedrige Schmelzviskosität gekennzeichnet sind und ferner zu dem gewünschten Molekulargewicht durch UV-Strahlen gehärtet werden und klebrig bleiben ohne weitere spontane Härtung, wenn sie sichtbarem Licht ausgesetzt werden.
Erfindungsgemäß lassen sich heiß aufgeschmolzene Haftkleber auf Acrylatbasis dadurch herstellen, daß man mindestens einen 3-(chloriert.Aryloxy)-2-hydroxypropylester einer α,ß-ungesättigten Carbonsäure mit mindestens einem copolymerisierbaren Monomeren auf Acrylatbasis copolymerisiert, das dabei entstehende ethylenisch gesättigte Vorpolymer auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um es fluid und fließfähig zu machen, das erhitzte Vorpolymer auf das gewünschte Substrat schichtet und danach das beschichtete Substrat Ultraviolett-Strahlen mit einer Wellenlänge von 1 800 bis 4 000 k solange aussetzt, bis das Vorpolymer vernetzt ist.
Die dabei entstehenden mit Klebstoff beschichteten Oberflächen besitzen ausgezeichnete Klebrigkeit, Cohäsivkraft und Beibehaltung der Klebrigkeit während der Lagerung und der Verwendung,
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besitzen keinen ungebundenen Fotoinitiator und lassen sich leicht aufbringen bei niedriger Schmelzviskosität unter Verwendung von üblichen Heißschmelzeinrichtungen.
Haftkleber auf der Basis von Acrylatester homo- und -copolymeren sind in der Technik gut bekannt. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf alle diese Haftkleber anwenden.
Zu den copolymeriserbaren Monomeren auf Acrylatbasis, die verwendet werden können, gehören somit Acrylatestermonomeren wie die Acrylatester von Acryl- und Methacrylsäure, worin die Alkylgruppen 4 bis 9 C-Atome, vorzugsweise 4 bis 8 C-Atome, enthalten. Zu diesen Estern gehören n-Butylacrylat, n-Pentylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Heptylacrylat, n-Octylacrylat, n-Nonylacrylat, deren entsprechende verzweigten Isomeren wie 2-Ethylhexylacrylat usw., sowie die entsprechenden Methacrylatester.
Gegebenenfalls können die Haftkleber mit einem oder mehreren polymerisierbaren Comonomeren hergestellt werden, wie Vinylester, Vinylather, Vinylhalogenide, Vinylidenhalogenide, Nitrile von ethylenisch ungesättigten Mono- und Dicarbonsäuren und deren Partiell, - oder Vollester und ethylenisch ungesättigte Kohlenwasserstoffe,sowie mit anderen Acrylatmonomeren,wie Methylacrylat, die nicht klebrig oder selbsthaftend sind. Beispiele für gegebenenfalls zu verwendende Comonomere sind Vinylacetat, t-Octylacrylamid, Acrylsäure, Vinylethylather, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid und Styrol.
Die Ch-Cg-Alkylester von Acryl- oder Methacrylsäure machen gewöhnlich mindestens etwa 50 Gew.-Ϊ des gesamten Copolymeren aus, um ein ausreichendes Selbstkleben in dem dabei entstehenden Klebstoff sicherzustellen. Die relativen Mengen der spezifischen
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Bestandteile, die dem Klebstoff auf Acrylatbasis zugesetzt werden, sind üblich und bekannt.
Die erfindungsgemäß verwendeten monomeren Fotoinitiatoren sind durch folgende Formel gekennzeichnet:
(Cl)
V^0-CH2 -
OH 0 R1 R"
0 - CH0 - CH - CH3 -0-C-C= CH
worin η eine ganze Zahl von 1 bis 5, R Wasserstoff, Ethyl oder Methyl, m eine ganze Zahl, ausgedrückt als (5~n), R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl und R" Wasserstoff oder Methyl bedeuten. Diese monomeren Fotoinitiatoren können beispielsweise durch Umsetzung von etwa äquimolaren Mengen chloriertem Phenol und einem Glycidylester von Acryl-, Methacryl- oder Crotonsäure gemäß dem in der DT-Patentanmeldung P 26 32 998 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Andere Methoden zur Herstellung, wie diejenige, die in der US-PS 3 004 073 beschrieben ist, sind ebenfalls geeignet.
Beispiele für erfindungsgemäß geeignete Fotoinitiatoren sind folgende: 3~(Pentachlorphenoxy)-2-hydroxypropylacrylat, 3-(2,4,6-Trichlorphenoxy)-2-hydroxypropylacrylat, 3-(3,4— Dichlorphenoxy)-2-hydroxypropylacrylat, 3-(2,3»4,5-Tetrachlorphenoxy)-2-hydroxypropylacrylat und die entsprechenden Methacrylate.
Die Herstellung des das Acrylsäurecopolymer und den Fotoinitiator enthaltenden Interpolymers kann unter Anwendung wohlbekannter radikalischer Polymerisationsverfahren erfolgen. So kann das Interpolymer durch Lösungs-, Emulsions- oder Massepolymerisation
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hergestellt werden und durch Entfernen des Lösungsmittels, Coagulation des Latex etc. zu einer heißen Schmelze verarbeitet werden. Der Interpolymerklebstoff kann außerdem viele andere Additive enthalten wie Plastifizierungsmittel, Klebrigmacher, Füllstoffe usw., die üblicherweise bei der Herstellung von heiß aufgeschmolzenen und/oder Haftklebern verwendet werden.
Im allgemeinen enthalten die erfindungsgemäß hergestellten Interpolymere etwa 0,1 bis 10,0 % des UV-sensibilisierenden Bestandteils, bezogen auf das Gesamtgewicht des Interpolymers. Jedoch, für die erfindungsgemäßen Zwecke, wird bevorzugt, daß etwa 0,2 bis 5,0 Gew.-Ϊ des Fotoinitiators verwendet werden. Wie bereits vorstehend ausgeführt, sollte das Interpolymer vorzugsweise einen Mindestgehalt an Cn-Cg-Alkylestern von Acryl- und Methacrylsäure von 50 Gew.-Ϊ des gesamten Interpolymers enthalten, um ausreichende Haftklebereigenschaften aufzuweisen. Die übrigen monomeren Komponenten wie Methylacrylat, t-Octylacrylamid, Vinylacetat usw. werden dann auf der Basis der im Endprodukt gewünschten Eigenschaften und der spezifischen Endverwendung bestimmt.
Während der Verwendung braucht das heiß aufzuschmelzende Gemisch nur auf eine Temperatur von etwa 120 bis l80°C erhitzt zu werden, um das Gemisch fluid und fließfähig zu machen und während der Zeit, die zur Aufbringung desselben erforderlich ist, fließfähig zu halten.
Wenn das Klebstoffgemisch auf eine Unterlage oder ein Substrat aufzubringen ist, kann dies unter Anwendung irgendwelcher üblicher Maßnahmen erfolgen wie Walzenauftrag, Heißtauchen oder Strangpreßauftrag. Die Unterlage, auf die das heiß aufzuschmelzende Gemisch aufgebracht wird, kann aus einer Vielzahl von Materialien bestehen, beispielsweise Stoff, Plastikfilm, Faservlies, Metallbleche oder -folie, Gummi oder synthetischer Gummi,
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dekorative Platten oder Sperrholzplatten. Wenn das beschichtete Substrat in Form einer Rolle zu verwenden ist, wird die Rückseite des Bandes gewöhnlich mit einer abziehbaren Rückseite oder einer Klebstoffschicht beschichtet. Es können außerdem doppelseitig beschichtete Klebstoffartikel hergestellt werden und ein abstreifbares Papier oder andere Schutzvorrichtungen dazwischen gelegt werden, wenn der Artikel aufzurollen ist. Außerdem können Substrate auf die Klebstoffschichtunterlage in situ aufgeschichtet werden, d.h. der heiß aufzuschmelzende überzug kann auf die Unterlage aufgebracht und das Substrat über den Klebstoff aufgebracht werden. Außerdem kann ein Haftkleberfilm hergestellt werden, indem man die heiße Schmelze auf ein Abziehmaterial wie mit Silicon beschichtetes Papier aufbringt. Nach dem Härten kann es dann von dem Abziehmaterial abgestreift und als Film verwendet werden.
Nachdem das heiße Gemisch aufgebracht worden ist, kann man es auf etwa 38 bis 1200C abkühlen, eine Temperatur, bei der es nicht mehr fließfähig ist,oder es kann auf Raumtemperatur vor der Bestrahlungsstufe abgekühlt werden.
Die dabei entstehenden Klebstoffschichten werden dann vernetzt (gehärtet), indem man sie Ültraviolett-Strahlen mit einer Wellenlänge von 1 800 bis 4 000 Jl solange aussetzt, bis der erwünschte Grad an Vernetzung erzielt ist. Die Länge der Bestrahlung hängt von der Art und der Intensität der Bestrahlung, der jeweiligen UV-senBibilisierenfer^erbindung und deren Gehalt, dem Klebstoffsystem, der Filmdicke, Umweltfaktoren sowie vom Abstand zwischen der Strahlenquelle und dem Klebstoff-Film ab.
Die Bestrahlung der Gemische kann durch irgendeine oder eine Kombination von Methoden erfolgen. Das Gemisch kann beispielsweise aktinisehern Licht aus irgendeiner Quelle und irgendeiner Art ausgesetzt werden, solange es eine wirksame Menge an UV-
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Strahlen liefert, da die durch aktinisches Licht aktivierbaren erfindungsgemäßen Gemische im allgemeinen ihre maximale Empfindlichkeit im Bereich von etwa 1 800 bis Ί 000 k und vorzugsweise etwa 2 000 bis 3 500 k aufweisen. Zu den geeigneten Quellen gehören Kohlenstoffbögen, Quecksilberdampfbögen, fluoreszierende Lampen mit speziellen Ultraviolett-Licht emittierendem Phosphor, Elektronenblitzlampe!! usw. und Kombinationen davon.
Die Bestrahlungszeit muß ausreichen, um eine wirksame Dosis zu liefern. Die Bestrahlung kann bei jeder üblichen Temperatur durchgeführt werden und wird aus wirtschaftlichen Gründen am zweckmäßigsten bei Raumtemperatur durchgeführt. Der Abstand der Strahlenquelle vom beschichteten Substrat kann etwa 0,32 bis 25,4 cm und vorzugsweise etwa 0,32 bis 17,8 cm betragen.
Einer der vorteilhaften Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß Probleme, die mit der Möglichkeit eines Überhärtens verbunden sind, zu vernachlässigen sind. So fand man, daß das Ausmaß der Härtung, das nach einer Zeit von beispielsweise 4 bis 5 Sekunden beobachtet wurde, nur minimal größer war als dasjenige, das nach 0,5 bis 1,5 Sekunden beobachtet wurde. Das Härten zu dem gewünschten Molekulargewichtsbereich kann somit unter Verwendung üblicher Ultraviolettquellen erfolgen,und ein Bestrahlen, das länger dauert als dasjenige, das zur Erzielung eines bestimmten Molekulargewichts erforderlich ist, hat eine geringe oder gar keine Wirkung auf die Eigenschaften des fertigen Klebstoffs. Da außerdem die hier verwendeten Potoinitiatoren nur gegenüber UV-Strahlen empfindlich sind und nicht gegenüber sichtbarem Licht, erfolgt keine weitere Härtung während der Lagerung des gehärteten Klebstoffgemischs, selbst in Gegenwart von sichtbarem Licht.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten einzigartigen Klebstoffgemische finden in einer großen Vielzahl von Produkten Anwendung, wo nicht-auslaugende selbstklebende Materialien erforderlich sind wie für Verbände oder andere medizinische Anwendungen. Die Klebstoffe eignen sich außerdem zur Herstellung von Vinylwandverkleidungen, Klebebändern, Etiketten und Abziehpapieren sowie für solche Anwendungen, bei denen zur Zeit Acrylsäurelösungen verwendet werden. Dieses Verfahren bietet somit als einen Vorteil gegenüber den bisher verwendeten Acrylsäurelösungen den Wegfall der Notwendigkeit der Lösungsmittelentfernung nach dem Aufbringen des Klebstoffs und liefert ein Gemisch, das überlegene Cohäsiv- und Adhäsiveigenschaften aufweist. Außerdem sind die entstehenden vernetzten Klebstoffe durch Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln, in denen sie gewöhnlich sich lösen oder erweichen würden, gekennzeichnet durch erhöhte Williams-Plastizitätswerte und durch überlegene Selbstklebeeigenschaften. Die erfindungsgemäßen heiß aufgeschmolzenen Kleber besitzen somit eine Schmelzviskosität zwischen etwa 4 000 und 100 000 cps, vorzugsweise etwa 5 000 bis 25 000 cps bei 18O°C. Die hier verwendeten Interpolymeren können eine zu vernachlässigende oder nicht meßbar niedrige Standard-Williams-Plastizität besitzen, bevor sie der Ultraviolettbestrahlung ausgesetzt werden. Plastizität kann als die Eigenschaft eines polymeren Materials definiert werden, die es in die Lage versetzt, bei der Anwendung einer Kraft permanent und kontinuierlich deformiert zu werden ohne zu reißen. Diese Eigenschaft wird mit Hilfe eines Williams-Plastometers gemessen, das von der Firma Scott Testers, Inc. hergestellt wurde und so konstruiert ist, daß es der ASTM-Methode D-926 entspricht. In einigen Fällen wird bevorzugt, daß das Interpolymer eine zu vernachlässigende Plastizität (0,4 bis 1,3) vor der Bestrahlung und mindestens etwa 1,8 nach der Bestrahlung besitzt. So besteht
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ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß es die Verwendung von im wesentlichen fluiden, schwach cohäsiven Materialien oder Materialien mit keiner oder geringer Plastizität gestattet, die in geeignete elastomere Klebstoffe von hoher Plastizität umgewandelt werden. Die Endplastizität des Klebstoffs beträgt gewöhnlich zwischen 2 und 3, obgleich in Fällen, in denen die Plastizität über diesem Wert liegt, etwas Klebrigmacher zugesetzt werden kann, um die gewünschten Eigenschaften zu erzeugen.
Nachstehende Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Alle Teile und Prozentangaben in diesen Beispielen und in der gesamten Beschreibung sind Gewichtsteile, außer wenn etwas anderes angegeben wird.
In den Beispielen wurden folgende Testverfahren angewandt, um die Vergleichseigenschaften der verschiedenen Klebstoffe zu messen.
Williams-Plastizität (ASTM-Methode D-926)
Zur Bestimmung der Williams-Plastizitätswerte wurde ein Film mit einer Trockendicke von 0,05 bis 0,075 mm des zu bewertenden Polymers auf einen üblichen Abziehbogen gegossen. Der trockene Film wurde von dem Abziehbogen abgeschält und zu einem festen zylindrischen Rohling gegossen mit einer Größe von etwa 1,5 cm breit, 2 cm lang und einem Gewicht von genau 1,8 g. Der Rohling wurde dann 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 380C konditioniert, worauf er zwischen die beiden parallelen Pressentische des Plastometers getan wurde, das ebenfalls auf einer Temperatur von 380C gehalten wurde. Der obere Pressentisch,
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der ein Gewicht von 5 kg aufwies und an ein Mikrometer angeschlossen war, das dazu diente, die Höhe des Rohlings nach dem Verpressen zu messen, wurde auf den Rohling herabgelassen und in dieser Position 15 Minuten lang gehalten. Die dabei entstehenden Mikrometerablesungen in mm zeigten die Beständigkeit gegenüber dem plastischen Fließen der zu bewertenden Polymerproben an. Hohe Plastizitätswerte zeigen größere Beständigkeit gegenüber Fließen an und bezeichnen ein festeres Polymeres, während niedrige Plastizitätswerte eine geringere Beständigkeit gegenüber Fließen anzeigen und somit ein weicheres Polymer bezeichnen.
I80°-Schäladhäsionstest (ASTM-Methode D-1000)
Dieser Test besteht im Messen der Kraft, die erforderlich ist, um die Klebstoff-Film-Testprobe (2,51J χ 15,24 cm χ 0,038 mm), die auf einen 0,05 mm Polyesterfilm geschichtet ist, von einer nichtrostenden Stahlplatte mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 30,18 cm/Min, abzustreifen. Zur Bestimmung der Abziehkraft wurde ein Instron-Zugfestigkeitstester verwendet. Somit ist die Kraft, die erforderlich ist, um ein Abziehen oder Entschichten zu erzielen, ein Ml80°-Schäladhäsionswert". Die Tests wurden durchgeführt nach nur 20 Minuten und dann wieder nach dem Stehen während verschiedener Zeitabschnitte bei Temperaturen, wie sie in den Beispielen angegeben werden. Die Werte werden als 0,454 kg/2,54 cm angegeben, wobei die höheren Werte die besten Ergebnisse anzeigen. Wie dabei festzustellen ist, besitzen die erfindungsgemäß hergestellten Klebstoffe einen verringerten Schälwert, jedoch sind die nach der Bestrahlung erzielten Werte noch kommerziell akzeptabel und werden mehr als ausgeglichen durch die Verbesserungen der Williams-Plastizität und der Cohäsivkraft.
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Scheradhäsionstest (PSTC-Methode 7)
Die Scherkraft wird gemessen, indem man den Klebstoff auf eine 0,05 nun dicke Polyethylenterephthalat (Mylar)- oder Vinylfolie (wie in den Beispielen angegeben) bei einem Trockengewicht von 0,001 g/cm2 (für einen 0,14 kg/cm2 Hafttest) oder 0,0027 bis 0,0031J g/cm2 (für einen 0,28 kg/cm2 Hafttest) aufbrachte. Die beschichtete Probe wurde dann auf eine Stahlplatte mit einer 1,27 cm überlappenden Verbindung aufgebracht. Ein 0,454 kg Gewicht wurde an der Probe aufgehängt, wobei die Stahlplatte vertikal gehalten wurde,und die Zeit, bis ein Abtrennen erfolgte, wurde gemessen. Der Test wurde bei 23°C und 50 % relativer Feuchte durchgeführt. Der Test stellt ein Maß der Cohäsivkraft und der Fähigkeit dar, die Cohäsivkraft über eine bestimmte Zeit beizubehalten. Somit sind diejenigen Klebstoffe,die die längste Zeit aufweisen, die bevorzugten.
Beispiel 1
Dieses Beispiel erläutert ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen heiß aufgeschmolzenen Haftklebers.
Ein 1 1-Dreihalskolben, der mit einem Thermometer, einem Rückflußkühler, einer mechanischen Rühreinrichtung und einem Trichter zur langsamen Zugabe ausgestattet war, wurde anfänglich mit 50 g Methylacrylat, 50 g 2-Ethylhexylacrylat, 250 g Methylalkohol und 1 g t-Butylperoxypivalat beschickt.
Das Gemisch wurde auf Rückflußtemperatur gebracht und 15 Minuten darauf gehalten, wonach folgende Monomer- und Katalysatorbeschickungen gleichzeitig in Teilmengen binnen 3 Stunden zugesetzt wurden: (Monomerbeschickung) 150 g Methylacrylat, 535 g 2-Ethyl-
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hexylacrylat, 200 g Methylmethacrylat und 1,5 g 3-(Pentachlorphenol )-2-hydroxypropylmethacrylat und (Katalysatorbeschickung) 280 g Methylalkohol und 11,5 g t-Butylperoxypivalat.
Nach Beendigung der Zugabe wurde das Reaktionsgemisch 2 Stunden lang auf Rückflußtemperatur gehalten und ausgetragen. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum abgestreift, wobei man das gesättigte Polymer erhielt, das eine Williams-Plastizitätszahl von 1,15 aufwies.
Das so hergestellte heiß aufzuschmelzende Klebstoffgemisch wurde auf 18O°C erhitzt, auf Abziehpapier in einer Menge von 2,79 bis 3,4l mg/cm aufgebracht und abgekühlt. Das beschichtete Papier wurde dann Ultraviolett-Bestrahlung ausgesetzt aus einer 200 Watt/2,54 cm Ultraviolett-Lampe mit Hilfe eines Prcbentransportsystems bei einer Geschwindigkeit von 91 m/Min. Der Klebstoff wurde getestet, indem seine Plastizität, Schälfestigkeit und Scherkraft sowohl vor der Bestrahlung als auch nach 35 Durchgängen unter der Ultraviolett-Quelle gemessen wurden. Folgende Ergebnisse wurden erzielt:
Vor Bestrahlung Nach Bestrahlung Williams-Plaetizität 1,15 2,68
ursprüngl. Schälfestigkeit 20 Min. 3*8 3,5
24 Std. 5,4 4,6
1 Woche bei Raumtemperatur,20 Min. 2,9 2,7
" " n " 24 Std. 4,4 3,7
1 Woche bei 70°C 20 Min. 2,7 2,8
" " ti ti 24 Std. 4,3 3,4
Scherkraft(0,28 kg/cm2 Haftung) 10 Min. 2 Std.
809832/0582
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen verbesserte Plastizität und Scherkraft (Cohäsivität) mit geringem Verlust der Schälfestigkeit (Adhäsion) der erfindungsgemäß hergestellten Klebstoffe an.
Beispiele 2 bis 4
Unter Anwendung des Verfahrens und Verwendung des Katalysators und Lösungsmittels von Beispiel 1 wurden heiß aufgeschmolzene Haftkleber hergestellt, indem man Interpolymere der folgenden Zusammensetzung auf gewünschte Substrate schichtete und Ultraviolett-Bestrahlung aussetzte. Die dabei entstehenden Klebstoffe wurden wie in Beispiel 1 beschrieben getestet.
Beispiel 2
63,5 g 2-Ethylhexylacrylat
30 g Vinylacetat
5 g t-Octylacrylamid
1,5 g 3-(Pentachlorphenoxy)-2-hydroxypropylmethacrylat
(Überzugsgewicht 2,79 bis 3,41 mg/cm Vinyl auf nichtrostendem Stahl)
Vor Nach
Bestrahlung Bestrahlung
Williams-Plastizität 0,8l 2,02
ursprüngl.Schälfestigkeit,20 Min. 4,3 2,1
24 Std. 4,8 2,3
1 Woche bei Raumtemperatur, 20 Min. 3,5 2,1
24 Std. 3,9 1,6
1 Woche bei 7O0C, 20 Min. 0,9 0,6
24 Std. 0,9 0,4
Scherkraft (0,28 kg/cm2 Haftung) 1,5 Min. 1 Std.
809832/0582
Beispiel 3
58,5 g 2-Ethylhexylacrylat
30 g Vinylacetat
10 g t-Octylacrylamid
!,5g 3-(Pentachlorphenoxy)-2-hydroxypropylmethacrylat
(Überzugsgewicht 2,79 bis 3,4l mg/cm Vinyl auf nichtrostendem Stahl)
Vor ,94 Nach Bestrahlung 25 Durch
gänge
35 Durch
Ränge
,85 15 Durch
gänge
2,04 2,63
Williams-Plastizität Bestrahlung ,90 1,88 3,90 3,35
ursprüngl. Schälfestig
keit 20 Min.
0 Min. *,33 4,30 3,85
24 Std. 6 3,53 . l,5Std. 3,5Std.
Scherkraftρ
(O,28kg/cnT Haftung)
6 0,5 Std
4
Die gleiche chemische Zusammensetzung wurde verwendet, um einen Klebstoff mit einer ursprünglichen Williams-Plastizität von 0,75 herzustellen. Dieser Klebstoff wurde ebenfalls getestet unter Verwendung eines Überzugsgewichts von 2,79 bis
3,41 mg/cm mit einer Bindung zwischen Mylar auf nichtrostendem Stahl.
809832/0 5 82
Vor Bestrahlung
Nach Bestrahlung
20 Durch- 25 Durch- 35 Durchgänge gänge gänge
Williams-Plastizität
ursprüngl.Schälfestigkeit (O,454kg/2,54cm)
0,75
20Min. 6,5
24Std. 6,9
1 Woche bei Raumtem
peratur 20 Min.
6,5
24 Std. 6,9
1 Woche bei 70°C
20 Min. 6,1»
24 Std. 6,7
Scherfestigkeit
(0,28 kg/cm2Haftung)
3 Min
1,34
2,0
2,3
Min.
1,47
2,8 2,1
2,2 2,2
3,5 3,2
Std.
1.51
2,6 2,2
2,6 2,M
3,0 3,9
3,5 Std.
Die Ergebnisse dieses Beispiels zeigen ebenfalls, daß die erfindungsgemäß hergestellten Klebstoffe nicht leicht überhärtet werden, da sowohl Plastizität als auch Schälfestigkeit nach 35 Durchgängen im wesentlichen die gleichen bleiben wie die bei 25 Durchgängen beobachteten.
Beispiel 4
24 g 2-Ethylhexylacrylat
5 g Vinylacetat 10 g t-Octylacrylamid
1 g Acrylsäure 58 g Butylacrylat
2 g 3-(Pentachlorphenoxy)-2-hydroxypropylmethacrylat
(Überzugsgewicht 2,79 bis 3,41 mg/cm2 Mylar auf nichtrostendem Stahl)
81)9632/0582
Vor Bestrahlung Nach Bestrahlung Williams-Plastizität 0,76 1,86
ursprüngl.Schälkraft 20 Min. 6,0 1,1
2k Std. 5,6 1,0 1 Woche bei Raumtemperatur
20 Min. 5,8 1,3
2k Std. 5,9 1,1
1 Woche bei 700C 20 Min. 6,0 1,7
2k Std. 7,0 1,5
Scherkraft(0,14 kg/cm2 Haftung) 2 Min. k Std.
Aus den vorstehenden Testergebnissen ist ersichtlich, daß die selbstklebenden Eigenschaften des heiß aufgeschmolzenen Klebstoffs weitestgehend verbessert wurden und durch die erfindungsgemäße Behandlung mit Ultraviolett-Strahlen selbst nach Lagerung überlegen blab en.
Beispiel 5 Unter Anwendung des Verfahrens und Verwendung der Katalysatoren
de·* und/Lösungsmittels des Beispiels 1 lassen sich heiß aufgeschmolzene Haftkleber herstellen, indem man Copolymere, die aus den in Tabelle 1 angegebenen Bestandteilen hergestellt wurden, auf das gewünschte Substrat aufbringt und Ultraviolett-Bestrahlung aussetzt.
8U9832/0582
Tabelle 1
Bestandteile
Zusammensetzung BCDE
2-Ethylhexylacrylat 57 58 57 70 58,5
Methylacrylat 20 20 10
Ethylacrylat 20 20
Butylacrylat 10
Methylmethacrylat 20 20 20
Vinylacetat 20 8,5
t-Octylacrylamid
2,4,6-Trichlorphenoxy-
2-hydroxypropylacrylat 3
3-(-2,3,J*»5-Tetrachlorphenoxy-2-hydroxypropylmethacrylat
3,4-Dichlorphenoxy-2-hy dro xy ρ ropy1ac ry1at
3-Pentachlorphenoxy-2-hydroxypropylmethacrylat
1,5
1,5
Die dabei entstehenden bestrahlten Gemische besitzen ausgezeichnete Klebeigenschaften, selbst nach längerer Lagerung,und sind leicht von jedem Substrat,auf dem sie haften, entfernbar.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Zugabe von spezifischen Fotoinitiatoren in das Rückgrat von heiß aufgeschmolzenen Klebstoffen auf Acrylatbasis Vorpolymeren-Klebstoffe ergeben, die, wenn sie durch Ultraviolett-Bestrahlung gehärtet werden, durch überlegene selbsthaftende Eigenschaften gekennzeichnet sind.
Für: National Starch and Chemical Corporation Bridgewatear, N.J., V.St.A.
Dr.H.JChr.Beil Rechtsanwalt
8ua«32/0582

Claims (3)

BEIL, WOLFF & BEIL RECHTSANWÄLTE 1 3. Sep. 1977 ADELON3TRAS3E 53 FRANKFURT AM MAIN 80 2 7 A 1 Ή Q Patent ansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von heiß aufgeschmolzenen Klebstoff gemischen mit selbstklebenden Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß man
(a) mindestens einen 3-(chloriert.Aryloxy)-2-hydroxypropylester einer α,β-ungesättigten Carbonsäure mit mindestens einem copolymerisierbaren Monomeren auf Acrylatbasis copolymerisiert,
(b) das dabei entstehende ethylenisch gesättigte Vorpolymer auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um es fluid und filzfähig zu machen,
(c) das erhitzte Vorpolymer auf ein Substrat schichtet und
(d) das beschichtete Substrat Ultraviolett-Strahlen mit einer Wellenlänge von 1 800 bis *i 000 k solange aussetzt, bis das Vorpolymer vernetzt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Vorpolymer verwendet, das mindestens ein Monomer enthält, das aus einem C^-Cg-Alkylester einer Acryl- oder Methacrylsäure besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Acrylsäuremonomer im Vorpolymer in einer Menge von mindestens etwa 50 Gew.-JC des gesamten Vorpolymere verwendet.
H. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als 3~(chloriert.Aryloxy)-2-hydroxypropylester von Acryl- oder Methacrylsäure 3~(Pentachlorphenoxy)-2-hydroxypropyl-
8uyö32/0582
ORIGINAL INSPECTED
acrylat, 3-(2,4,6-Trichlorphenoxy)-2-hydroxypropylacrylat, 3-(3,1*-Dichlorphenoxy )-2-hydroxypropylacrylat, 3-(2,3,1,S-Tetrachlorphenoxy)-2-hydroxypropylacrylat oder die entsprechenden Methacrylate verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß man den 3-(chloriert.Aryloxy)-2-hydroxypropylester von Acryl- oder Methacrylsäure in einer Menge von 0,1 bis 10,0 Gew.-ί des Vorpolymers verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das ethylenisch gesättigte Vorpolymer auf eine Temperatur von 120 bis 18O°C erhitzt, um es fluid und fließfähig zu machen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das aufgeschichtete Vorpolymer einer Ultraviolett-Quelle von 2 000 bis 3 500 A aussetzt.
8. Vernetztes Haftklebergemisch, hergestellt nach dem Verfahren des Anspruchs 1.
809832/0582
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