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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schmelzkleber-Zusammensetzung
für eine
niedrige Auftragungstemperatur mit guter Hochtemperatur-Adhäsion.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Schmelzkleber
werden in großem
Umfang für
verschiedene kommerzielle Anwendungen, zum Beispiel Produktzusammenbau
und -verpackung, einschließlich
Gehäuseversiegelung
und Kartonschließvorgänge, verwendet.
Solche Schmelzkleber werden in ihrem geschmolzenen Zustand auf ein
Substrat aufgetragen bzw. angewandt und gekühlt, um die Kleberschicht zu
härten.
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Die
meisten im Handel verfügbaren
Schmelzkleber erfordern Temperaturen von 350°F (177°C) oder höher, um ein vollständiges Schmelzen
aller Komponenten sicherzustellen und auch eine zufrieden stellende Auftragungsviskosität bzw. Anwendungsviskosität zu erreichen.
Die Notwendigkeit für
solche erhöhten
Temperaturen ist nicht ohne Probleme. Die hohen Temperaturen erhöhen die
Gefahren eines Arbeiters bezüglich sowohl
Verbrennungen als auch Inhalation von restlichen flüchtigen
Stoffen. Außerdem
erfordert eine Anwendung von hohen Temperaturen mehr Energie, stellt
höhere
Anforderungen an die Herstellungsanlage. Obgleich Kleberformulierungen,
die bei Temperaturen unterhalb von 300°F (151°C) aufgetragen werden können, unter
Verwendung von Komponenten mit niedrigem Molekulargewicht oder eines
hohen Wachsgehalts hergestellt werden können, kann die Anwendungsviskosität bzw. Auftragungsviskosität leiden
und es gibt einen Verlust an Klebeeigenschaften, zum Beispiel Zähigkeit,
Hitzebeständigkeit
und oft spezifische Adhäsion
an einem Substrat. Obgleich weichere oder amorphere Komponenten
zugesetzt werden können,
um die Adhäsion
zu verbessern, verringern diese Komponenten die effektive Hitzebeständigkeit.
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Es
besteht auf dem Fachgebiet ein anhaltender Bedarf für verbesserte
Schmelzkleber, die bei Temperaturen von etwa 100°C bis etwa 135°C aufgetragen
werden können,
gute Bindungsfestigkeit mit außergewöhnlicher
Zähigkeit,
gute Hitzebeständigkeit
und annehmbare Auftragungsviskosität haben, selbst wenn sie mit
Komponenten mit relativ niedrigem Molekulargewicht hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung befriedigt diesen Bedarf.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung stellt einen Kleber bereit, der Ethylen-Polymere mit relativ
niedrigem Molekulargewicht umfasst (≥ 750 MI), der bei niedrigen Temperaturen
(d. h. von etwa 100°C
bis etwa 150°C)
aufgetragen bzw. angewendet werden kann. Der Kleber kann bei einer
niedrigen Temperatur aufgetragen werden, ergibt eine Hitzebeständigkeit,
die normalerweise mit Polymeren mit höherem Molekulargewicht assoziiert
ist, und hat eine längere
Topfzeit (geringerer thermischer Abbau), weist weniger Fadenziehen
auf und ist für
wärmeempfindliche
Substrate weniger schädigend.
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Ein
Aspekt der Erfindung ist auf einen Schmelzkleber gerichtet, umfassend
ein Gemisch aus Ethylen-Copolymeren mit niedrigem Molekulargewicht,
d. h. ein Ethylen-Copolymer mit einem Schmelzindex (MI) von 750
Gramm/10 Minuten oder größer, typischerweise
wenigstens etwa 900 Gramm/10 Minuten. Bevorzugt sind Ethylen-n-butylacrylat(EnBA)-Copolymere mit Schmelzindices
(MI) von 750 Gramm/10 Minuten oder höher. Besonders bevorzugte Schmelzkleber
der Erfindung werden ein EnBA-Copolymer mit einem Schmelzindex (MI)
von 750 Gramm/10 Minuten oder größer und
ein Ethylenvinylacetat(EVA)-Copolymer
mit einem MI von 750 Gramm/10 Minuten oder größer umfassen. Bevorzugte Ausführungsformen
werden auch ein Wachs, insbesondere ein Fischer-Tropsch-Wachs, und
einen von Kolophonium abgeleiteten Klebrigmacher bzw. einen von
Harzöl
abgeleiteten Klebrigmacher umfassen.
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Kleber
der Erfindung werden typischerweise etwa 15 bis etwa 40 Gew.-% an
Stylen-Copolymeren mit niedrigem Molekulargewicht umfassen. Bevorzugte
Kleber werden im Allgemeinen etwa 20 bis etwa 30 Gew.-% EnBA-Copolymer,
das etwa 30 bis etwa 40 Gew.-%
n-Butylacrylat enthält,
etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% EVA-Copolymer, das etwa 20 bis etwa 35
Gew.-% Vinylacetat enthält,
etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% eines Fischer-Tropsch- Wachses mit einem Schmelzpunkt von etwa
60 bis etwa 80°C
und etwa 20 bis etwa 45 Gew.-% eines modifizierten Harzesters (rosin
ester) mit einem Mindestwert des Erweichungspunkts von etwa 110°C umfassen.
Bevorzugte modifizierte Harzklebrigmacher sind Maleinsäureanhydrid-modifizierte
Harze, wobei chinesisches Balsamkolophonium besonders bevorzugt
ist.
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Besonders
bevorzugte Kleberformulierungen werden etwa 25 Gew.-% EnBA-Copolymer,
das 33 Gew.-% n-Butylacrylat enthält und einen MI von etwa 750
oder größer hat,
etwa 10 Gew.-% EVA-Copolymer, das etwa 28 Gew.-% Vinylacetat enthält und einen
MI von etwa 750 oder größer hat;
30% eines Fischer-Tropsch-Wachses mit einem Schmelzpunkt von etwa
71°C und
35% eines modifizierten Harzesters mit einem Mindestwert des Erweichungspunkts
von 110°C
umfassen.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Verschließen und/oder
Herstellen oder Formen eines Gehäuses
bzw. Kartons, einer Kiste, eines Tabletts, eines Kastens oder eines
Beutels gerichtet. Diese Verfahren umfassen die Verwendung eines
Schmelzklebers, der ein Kleberpolymer, ein Wachs und einen Klebrigmacher
umfasst, spezifischer ein Klebepolymer, das ein Gemisch aus Ethylen-Copolymeren
mit niedrigem Molekulargewicht, vorzugsweise ein Gemisch von EnBA-
und EVA-Copolymeren mit einem MI von wenigstens etwa 750 Gramm/10
Minuten, ein Fischer-Tropsch-Wachs und einen modifizierten Harz-Klebrigmacher
umfasst.
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Noch
ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf einen Herstellungsgegenstand
gerichtet, der ein Kleberpolymer, Wachs und einen modifizierten
Harz-Klebrigmacher umfasst. Bevorzugte Gegenstände umfassen Kartons, Gehäuse bzw.
Kisten, Tabletts, Beutel und ähnliche
Verpackungsgegenstände,
die zum Verpacken von Produkten verwendet werden, die unter Verwendung
eines Schmelzklebers geformt werden, der ein Gemisch aus Ethylen-Copolymeren mit niedrigem
Molekulargewicht, vorzugsweise ein Gemisch aus EnBA- und EVA-Copolymeren
mit einem MI von wenigstens etwa 750 Gramm/10 Minuten, ein Fischer-Tropsch-Wachs und
einen modifizierten Harz-Klebrigmacher umfasst. Der Verpackungsgegenstand
kann Karton oder Pappe umfassen, der/die mit solchen Schmelzklebern
geklebt wurden. In einer anderen Ausführungsform wird der Kleber
vorher auf den Gegenstand, zum Beispiel einen Karton, ein Gehäuse, ein
Tablett oder einen Beutel, während
der Herstellung desselben und vor Verpackung eines Produkts aufgetragen.
Andere Gegenstände umfassen,
sind aber nicht beschränkt
auf, Bücher
und Nonwovens, zum Beispiel gemusterte Leinwand und dergleichen.
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Noch
ein anderer Aspekt der Erfindung ist auf verpackte Gegenstände, die
in einem Karton, einer Kiste bzw. einem Gehäuse, einem Tablett oder einem
Beutel enthalten sind, zum Beispiel verpacktes Nahrungsmittel, gerichtet,
wobei der Karton, die Kiste, das Tablett oder der Beutel einen Kleber
umfasst, der ein Gemisch aus Ethylen-Copolymeren mit niedrigem Molekulargewicht,
vorzugsweise ein Gemisch aus EnBA- und EVA-Copolymeren mit einem
MI von wenigstens etwa 750 Gramm/10 Minuten, ein Fischer-Tropsch-Wachs und
einen modifizierten Harzester-Klebrigmacher umfasst.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum
Binden eines Substrats an ein ähnliches
oder unterschiedliches Substrat, umfassend Auftragen bzw. Anwenden
einer Schmelzkleberzusammensetzung auf wenigstens ein Substrat und
Verbinden der Substrate miteinander, wobei der Schmelzkleber ein
Gemisch aus Ethylen-Copolymeren mit niedrigem Molekulargewicht,
vorzugsweise ein Gemisch aus EnBA- und EVA-Copolymeren mit einem MI von wenigstens
etwa 750 Gramm/10 Minuten, ein Fischer-Tropsch-Wachs und einen modifizierten
Harzester-Klebrigmacher umfasst.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Alle
hierin zitierten Dokumente werden in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme
aufgenommen.
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Die
Erfindung richtet sich auf einen Schmelzkleber mit niedriger Auftragungstemperatur
mit hoher Wärmebeständigkeit,
der ein Klebepolymer, ein Wachs und einen Harz-Klebrigmacher umfasst.
Die Kleber der Erfindung haben außer hoher Wärmebeständigkeit auch gute Kältetoleranz.
Der Kleber der Erfindung ist insbesondere zur Verwendung in automatisierten
Zusammenbauanwendungen gut geeignet, zum Beispiel bei Karton-Gehäuse- bzw. Kisten- oder
Tablettbildung, wo der Kleber aus großvolumigen industriellen Schmelzsystemen
aufgetragen wird, wo die Zusammenbaugeschwindigkeit Hunderte von
Einheiten pro Minute erreichen kann.
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Es
wurde nun entdeckt, dass Zusammensetzungen, die ein Gemisch aus
Ethylen-Copolymeren mit niedrigem Molekulargewicht, bevorzugter
ein Gemisch, das wenigstens ein EnBA-Copolymer mit einem MI von wenigstens
etwa 750 Gramm/10 Minuten und wenigstens ein EVA-Copolymer mit einem
MI von wenigstens etwa 750 Gramm/10 Minuten umfasst, ein Fischer-Tropsch-Wachs
und einen modifizierten Harzester-Klebrigmacher umfassen, als Schmelzkleber
für die
Auftragung bei niedriger Temperatur verwendet werden können, die
hohe Wärmebeständigkeit
aufweisen.
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Niedrige
Anwendungstemperatur bzw. niedrige Auftragungstemperatur bedeutet,
dass der Kleber bei einer Temperatur von weniger als 150°C, vorzugsweise
unter etwa 140°C,
bevorzugter unter etwa 135°C,
sogar noch bevorzugter bei etwa 120°C bis etwa 100°C aufgetragen
werden kann. Die Kleber der Erfindung für niedrige Anwendungstemperatur
bestehen den Institute of Packaging Professionals(IoPP)-Wärmetest
bei Temperaturen von wenigstens 140°F (60°C). Der IoPP-Test, der die Beständigkeit
eines Klebers gegenüber einem
Bindungsversagen bei erhöhten
Temperaturen misst, ist im IoPP-Technical Journal, Winter 1992,
Seiten 7–9,
beschrieben.
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Grund-Klebepolymere,
die in der Praxis der Erfindung verwendet werden, umfassen eine
Mischung aus zwei oder mehr Polymeren. Der Ausdruck Ethylen-Copolymer,
wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf Homopolymere, Copolymere
und Terpolymere von Ethylen.
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Beispiele
für Ethylen-Copolymere
umfassen Copolymere mit einem polaren Monomer oder mehr polaren
Monomeren, die mit Ethylen copolymerisieren können, zum Beispiel Vinylacetat
oder andere Vinylester von Monocarbonsäuren, oder Acryl- oder Methacrylsäure und
ihre Ester mit Methanol, Ethanol oder anderen Alkoholen. Eingeschlossen
sind Ethylenvinylacetat, Ethylenmethylacrylat, Ethylen-n-Butylacrylat,
Ethylen-2-ethylhexylacrylat, Ethylenacrylsäure, Ethylenmethacrylat und
Gemische und Mischungen davon. Andere Beispiele umfassen, sind aber
nicht beschränkt
auf, recyceltes Polyethylenterephthalat und Polyethylen, Ethylen/α-Olefin-Interpolymere,
Poly-(buten-1-co-ethylen), ataktisches Polypropylen, Polyethylen
niedriger Dichte, homogene lineare Ethylen/α-Olefin-Copolymere, n-Butylacrylat-Copolymere
mit niedrigerem Schmelzindex, Ethylenvinylester-Copolymere. Statistische
und Block-Copolymere sowie Mischungen davon können in der Praxis der Erfindung
verwendet werden.
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Die
Polymerkomponente wird üblicherweise
in einer Menge von etwa 15% bis etwa 40%, bevorzugter von etwa 20%
bis etwa 40%, sogar noch bevorzugter von etwa 25 bis etwa 35% vorliegen.
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Die
Kleber der Erfindung werden etwa 20 bis etwa 30 Gew.-% wenigstens
eines Ethylen-n-butylacrylat-Copolymers
mit einem MI von wenigstens etwa 750 Gramm/10 Minuten, vorzugsweise
einem MI von 900 Gramm/10 Minuten und mit einem n-Butylacrylat-Gehalt
von etwa 30 bis etwa 40 Gew.-% umfassen. Ethylen-n-butylacrylat-Copolymere
sind von Exxon Chemical unter der Handelsbezeichnung ENABLE( R ) (z.
B. ENABLE( R ) 33900 enthält 33 Gew.-% n-Butylacrylat
und hat einen MI von etwa 900) erhältlich.
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Bevorzugte
Kleber zur Verwendung in der Praxis der Erfindung werden auch etwa
5 bis etwa 15 Gew.-% wenigstens eines Ethylenvinylacetat-Polymers
mit einem MI von wenigstens etwa 750 Gramm/10 Minuten, vorzugsweise
mit einem MI von 900 Gramm/10 Minuten, und mit einem Vinylacetatgehalt
von etwa 20 bis etwa 35 Gew.-% umfassen. Ethylen-Vinylacetat-Copolymere
sind von DuPont Chemical Co., Wilmington, DE, unter der Handelsbezeichnung
Elvax( R ) erhältlich (z.
B. Elvax( R ) 205 W, das einen Schmelzindex von 800 und
einen Vinylacetatgehalt von etwa 28 Gew.-% im Copolymer hat. Andere
Ethylen-Vinylacetat-Copolymere sind
von Exxon Chemical Co. unter der Handelsbezeichnung Escorene( R ) (z.
B. UL 7505) und auch von Millennium Petrochemicals, Rolling Meadows,
IL, unter der Handelsbezeichnung Ultrathene( R ) (z. B. UE 64904) erhältlich,
und AT( R )-Copolymere sind von AT Polymers & Film Co., Charlotte,
NC (z. B. AT(R ) 1850
M) und Evatane(R) von Atofina Chemicals,
Philadelphia, PA, erhältlich.
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Die
Kleber der Erfindung werden etwa 20 bis etwa 40 Gew.-% eines Fischer-Tropsch-Wachses umfassen.
Fischer-Tropsch-Wachse (einschließlich zum Beispiel oxidierte
Fischer-Tropsch-Wachs
und dergleichen), die zur Verwendung in der Praxis der Erfindung
bevorzugt sind, werden einen Schmelzpunkt von etwa 60°C bis etwa
80°C haben.
Fischer-Tropsch-Wachse,
die einen Schmelzpunkt von etwa 71°C haben, sind besonders bevorzugt.
Fischer-Tropsch-Wachse, die in der Praxis der Erfindung verwendet
werden können,
sind von Equillon unter der Handelsbezeichnung Calista SM158 erhältlich.
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Die
Kleber der Erfindung werden auch einen Klebrigmacher umfassen. Bevorzugte
Klebrigmacher sind Balsamkolophonium-Arten, noch bevorzugter durch
Maleinsäureanhydrid
modifizierte Balsamkolophonium-Arten. Durch Maleinsäureanhydrid
modifiziertes chinesisches Balsamkolophonium ist in der Praxis der
Erfindung besonders nützlich.
Im Handel verfügbare
Kolophoniumgummis, die in der Praxis der Erfindung eingesetzt werden
können,
umfassen Pensel GB-120F (Arakawa Chemical Co.) und Lurefor-120 (LA
UNION RESINERA ESPANOLA, S. A.).
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Die
Harz-Klebrigmacherkomponente wird typischerweise in Mengen von etwa
10 bis etwa 50 Gew.-%, bevorzugter von etwa 20 bis etwa 45 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht der Kleberzusammensetzung, eingesetzt werden.
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Die
Kleber der vorliegenden Erfindung können auch einen herkömmlichen
Stabilisator oder ein herkömmliches
Antioxidans enthalten. Diese Verbindungen werden zugegeben, um den
Kleber vor einem Abbau, der durch Reaktion mit Sauerstoff verursacht
wird, induziert zum Beispiel durch Dinge wie Hitze, Licht oder restlicher
Katalysator aus den Ausgangsmaterialien, zum Beispiel das klebrig
machende Harz, zu schützen.
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Unter
den anwendbaren Stabilisatoren oder Antioxidanzien, die hierin enthalten
sind, sind behinderte Phenole mit hohem Molekulargewicht und multifunktionelle
Phenole, zum Beispiel Schwefel und Phosphor enthaltendes Phenol.
Behinderte Phenole sind dem Fachmann gut bekannt und können als
phenolische Verbindungen charakterisiert werden, die auch sterisch
voluminöse
Reste in enger Nachbarschaft zu der phenolischen Hydroxyl-Gruppe desselben
enthalten. Insbesondere tertiäre
Butyl-Gruppen sind im Allgemeinen an dem Benzolring in wenigstens
einer der ortho-Positionen bezüglich
der phenolischen Hydroxyl-Gruppe substituiert. Das Vorliegen dieser
sterisch voluminösen
substituierten Reste in der Nachbarschaft der Hydroxyl-Gruppen dient
dazu, ihre Valenzfrequenz zu verzögern und entsprechend ihre
Reaktivität;
diese Hinderung stattet die phenolische Verbindung mit ihren Stabilisierungseigenschaften
aus. Repräsentative
behinderte Phenole umfassen: 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-benzol;
Pentaerythrityl-tetrakis-3(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat;
n-Octadecyl-3(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat;
4,4'-Methylenbis-(2,6-tert-butylphenol);
4,4'-Thiobis-(6-tert-butyl-o-cresol);
2,6-Di-tert-butylphenol; 6-(4-Hydroxyphenoxy)-2,4-bis(n- octylthio)-1,3,5-triazin;
Di-n-octylthio)ethyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoat; und Sorbithexa[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat].
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Solche
Antioxidanzien sind von Ciba-Geigy, Hawthome, NY, verfügbar und
umfassen Irganox( R ) 565, 1010 und 1076, welche behinderte Phenole
sind. Diese sind primäre
Antioxidanzien, die als Radikalfänger
wirken und die allein oder in Kombination mit anderen Antioxidanzien,
zum Beispiel Phosphit-Antioxidanzien wie Irgafos( R ) 168, erhältlich von
Ciba-Geigy, verwendet
werden.
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In
Abhängigkeit
von den in Betracht gezogenen Endverwendungen der Kleber können andere
Additive, zum Beispiel Weichmacher, Pigmente und Farbstoffe, die
herkömmlicherweise
Schmelzklebern zugesetzt werden, enthalten sein. Außerdem können auch
geringe Mengen an zusätzlichen
Klebrigmachern und/oder Wachsen, zum Beispiel mikrokristalline Wachse,
hydriertes Rizinusöl
und Vinylacetat-modifizierte synthetische Wachse in geringeren Mengen,
d. h. bis zu etwa 10 Gewichtsprozent, in die Formulierungen der
vorliegenden Erfindung eingearbeitet werden.
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Die
Kleberzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise
hergestellt, indem die Komponenten in der Schmelze bei einer Temperatur
von über
etwa 120°C,
typischerweise bei etwa 150°C, vermischt
werden, bis eine homogene Mischung erhalten wird, üblicherweise
sind etwa zwei Stunden ausreichend. Auf dem Fachgebiet sind verschiedene
Mischverfahren bekannt und ein beliebiges Verfahren, das eine homogene
Mischung produziert, ist zufriedenstellend.
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Die
resultierenden Kleber werden durch eine Viskosität bei 121°C (250°F) von weniger als 1300 cps charakterisiert.
Sie können
bei niedrigen Temperaturen unter Bereitstellung überlegener Kleberbindungen
aufgetragen werden, selbst wenn sie einer weiten Vielzahl von Temperaturbedingungen
ausgesetzt werden. Die Kleber besitzen ausgezeichnete Wärmebeständigkeit
und Kältebeständigkeit.
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Die
Schmelzkleber der Erfindung finden zum Beispiel bei der Verpackung,
der Umwandlung, dem Buchbinden, bei Beutelabschlüssen und auf dem Gebiet der
Nonwovens Verwendung. Die Kleber finden insbesondere bei der Formung
von Behältern,
Kartons und Tabletts und als Dichtungsklebstoffe, einschließlich Heißsiegelanwendungen,
zum Beispiel in der Verpackung von Cerealien, Crackern und Bierprodukten,
Verwendung. Von der Erfindung umfasst werden Behälter, zum Beispiel Kartons,
Behälter,
Kisten, Beutel, Tabletts und dergleichen. Wenn es gewünscht wird,
kann der Kleber durch den Hersteller des Behälters (d. h. Verpackungskonverter)
vor dem Transport des Verpackers aufgetragen werden. Nach der Verpackung
wird der Behälter
versiegelt, zum Beispiel wärmeversiegelt,
oder andere Form der Reaktivierung.
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Die
zu bindenden Substrate umfassen neues und recyceltes Kraftmaterial,
Kraftmaterial hoher und niedriger Dichte, Spanholz und verschiedene
Typen an behandeltem und beschichtetem Kraftmaterial und Spanholz.
Verbundmaterialien werden auch für
Verpackungsanwendungen, zum Beispiel für die Verpackung von alkoholischen
Getränken,
verwendet. Diese Verbundmaterialien können Spanholz, laminiert auf
einer Aluminiumfolie, die weiter an Filmmaterialien, zum Beispiel
Polyethylen, Mylar, Polypropylen, Polyvinylidenchlorid, Ethylenvinylacetat
und verschiedene andere Filmtypen, laminiert ist, umfassen. Außerdem können diese
Materialien auch direkt an Spanholz oder Kraftmaterial gebunden
sein. Die vorstehend genannten Substrate stellen keineswegs eine
erschöpfende
Liste dar, da eine riesige Vielfalt von Substraten, speziell Verbundmaterialien,
in der Verpackungsindustrie Anwendung findet.
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Schmelzkleber
zur Verpackung werden im Allgemeinen in Perlenform auf ein Substrat
extrudiert, wobei eine Kolbenpumpen- oder Zahnradpumpen-Extrudiervorrichtung
verwendet wird. Eine Heißschmelzauftragungsvorrichtung
ist von mehreren Lieferanten, einschließlich Nordson, ITW und Slautterback,
erhältlich.
Radapplikatoren werden üblicherweise
auch zum Auftragen von Schmelzklebern verwendet, werden aber weniger häufig als
eine Extrudiervorrichtung eingesetzt.
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In
den folgenden Beispielen, welche lediglich zur Erläuterungszwecken
angeführt
werden, sind alle Teile Gewichtsteile und alle Temperaturen sind
in Grad Celsius, wenn nichts anderes angegeben ist.
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BEISPIELE
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Die
Schmelzviskositäten
der Schmelzkleber wurden an einem Brookfield Modell RVT-Thermosel-Viskometer
unter Verwendung einer Spindel Nummer 27 bestimmt.
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Die
Hitzebeanspruchung wurde gemessen, indem eine Klebeverbundkonstruktion
(2 × 1/2
Zoll, komprimiert) zwischen zwei Stücken Wellpappe mit spezifischen
Abmessungen gebildet wurde. Die Kleberperlen, die diesen Verbund
bilden, werden für
24 Stunden bei erhöhten
Temperaturen unter etwa 2 Pfund Kragarm-Beanspruchung gestellt.
Die maximale Temperatur, bei der diese Konstruktion für wenigstens
24 Stunden intakt bleibt, wird dann aufgezeichnet.
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Die
Adhäsion
wurde bestimmt, indem eine 2 mm breite Kleberperle bei 121°C auf ein
Stück Pappe
mit 2 Inch × 3
Inch aufgetragen wurde und unmittelbar danach ein zweites Stück Pappe
mit den Fasern in der entgegengesetzten Richtung zum Kontakt aufgebracht
wurde. Auf die Konstruktion wurde unverzüglich ein 200 Gramm-Gewicht
gelegt. Die gebundenen Proben wurden bei 140°F, Raumtemperatur, 40°F, 20°F und 0°F für 24 Stunden
gehalten. Die Bindungen wurden von Hand getrennt und es erfolgte
eine Bestimmung bezüglich des
Levels des Faserziehens.
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Die
IoPP-Hitzebeanspruchung wurde gemessen, wie es in the IoPP Technical
Journal, Winter 1992, Seiten 7–9,
beschrieben ist.
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Beispiel 1
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Kleberproben,
die die in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen haben, wurden hergestellt. Tabelle 1
| Ausgangsmaterialien | Vergleichsprobe
1 | Vergleichsprobe
2 | Vergleichsprobe
3 | erfindungsgemäße Probe |
| Calista
SM158 163°F
Fischer-Tropsch-Wachs | 30 | 30 | 30 | 30 |
| EVA,
28% VA, 800 MI | 10 | 10 | 10 | 10 |
| EnBA,
33% BA, 900 MI | 25 | 25 | 25 | 25 |
| Ester
Gum 105 (Harzester) Arakawa | 35 | | | |
| Norsolena
M1090 (aromatisches C9) | | 35 | | |
| Pensel
GB-120F (Maleinsäureanhydridmodifiziertes chinesisches
Balsamharz) | | | | 35 |
| Sylvatac
RE2100 (Tallölharzester) Arizona | | | 35 | |
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Die
Kleberformulierungen wurden hergestellt, wobei die folgende Ausrüstung verwendet
wurde: Ein Tischdeckenheizmantel; ein Rührschaft mit einzelnem Rührblatt;
Elektromotor mit variabler Geschwindigkeit; Dosen mit Quartgröße und ein
elektronisches Temperaturkontrollgerät. Die Kleber wurden in 200 Gramm-Chargen
entsprechend den in Tabelle 1 angegebenen Formulierungen hergestellt.
Die in Tabelle 1 angegebenen Mengen beziehen sich auf Gewichtsteile
jeder Komponente, bezogen auf ~100 Teile, die zur Herstellung der
Formulierung verwendet wurden.
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Die
Kleber wurden kompoundiert, indem zuerst das gesamte Wachs und Polymer
(z. B. EnBA und EVA) in die Dose mit Quartgröße gegeben wurde. Die Dose
wurde dann in einen Glascol-Heizmantel gestellt und unter konstantem
Rühren
durch den Mischer auf 150°C
erhitzen gelassen. Sobald das feste Material geschmolzen war und
bei 150°C
homogen erschien, wurde langsam das Klebrigmacherharz zugesetzt.
Sobald die Harze vollständig
gelöst
waren und gründlich
vermischt waren, wurden die Kleber in Behälter mit 8 Unzen gefüllt und
abkühlen
gelassen. Die gesamte Zeit für
die Herstellung des Klebers betrug etwa eine Stunde.
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Beispiel 2
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Die
Klebereigenschaften der in Tabelle 1 gezeigten Formulierungen wurden
analysiert. Eingeschlossen in die Analyse war eine Vergleichsprobe
A. Vergleichsprobe A ist ein Schmelzkleber mit niedriger Auftragungstemperatur,
der EVA und einen aromatischen modifizierten Klebrigmacher, der
von National Starch and Chemical Company im Handel erhältlich ist
(COOL LOK
( R ) 34-250A), umfasst. Die Resultate sind in
Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
| | Vergleichsprobe
A | Vergleichsprobe
1 | Vergleichsprobe
2 | Vergleichsprobe
3 | erfindungsgemäße Probe |
| Farbe | hellgelb | hellgelb | blass-orange | blass-gelb | gelb |
| Klarheit | klar | sehr
trüb | leicht
trüb | leicht
trüb | leicht
trüb |
| Trübungspunkt, °F | 190 | 230 | 225 | NA | NA |
| Viskosität, 250°F | 1110 | 1400 | 1095 | 1105 | 1275 |
| Adhäsion NSC
Mead (Wellpappe) |
| 140°F | 0,0
gummiartig | 100,
75 | 50,
40 | 60,
100 | 100,
100 |
| RT | 100,
100 | 100,
100 | 100,
100 | 100,
100 | 100,
100 |
| 40° | 6ß, 80 | 100/90,
100/90 | 100,
100 | 100,
100 | 100,
100 |
| 20°F | 20,
50 | 100,
100 | 100/80,
100 | 100,
95 | 100,
95 |
| 0°F | NA | 100,
100/90 | 50/20,
70/60 | 100,
100 | 90,
100 |
| IoPP-Hitzebeanspruchung, 140°F | nicht
bestanden | nicht
bestanden | nicht
bestanden | nicht
bestanden | nicht
bestanden |
| Hitzebeanspruchung | | | | | |
| 110 | bestanden | bestanden | bestanden | bestanden | bestanden |
| 115 | Trennung | nicht
bestanden | bestanden | nicht
bestanden | bestanden |
| 120 | nicht
bestanden | nicht
bestanden | nicht
bestanden | nicht
bestanden | Trennung/nicht
bestanden |
| Kiste,
140F, 8 h | nicht
bestanden | bestanden | nicht
bestanden | nicht
bestanden | bestanden |
| Hitzebeanspruchung,
140°F, 94,5
g | nicht
bestanden | nicht
bestanden | nicht
bestanden | nicht
bestanden | bestanden |
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Der
Kleber der Erfindung besitzt ein vollständiges Faserziehen von gewelltem
Material bei 140°F,
während
die Vergleichskleberproben kein Ziehen von gewelltem Material bei
130 und 140°F
nach 24 Stunden Alterung zeigen. Ein gemäß der Erfindung hergestellter
Kleber bestand den Hitzebeanspruchungstest in zwei Tests bei verschieden
erhöhter
Temperatur – 100
Gramm-Kragarm-Hitzebeanspruchung und IoPP-Hitzebeanspruchung.
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Wie
in Tabelle 3 zu sehen ist, bestehen im Handel verfügbare Schmelzkleber
zur Anwendung bei niedriger Temperatur den IoPP-Test nicht, wie
dies herkömmlich
bei 350°F
aufgetragene EVA-Schmelzkleber tun. Siehe Tabelle 3 unten, wobei
INSTAND-LOK
( R ) 34-2635 und 34-2710 herkömmliche
EVA enthaltende Schmelzkleber sind, die bei 350°F aufgetragen werden, COOL LOK
( R ) 34-250A
(Vergleichsprobe 1, oben) ein EVA enthaltender Schmelzkleber mit
niedriger Auftragungstemperatur ist, und COOL LOK
( R ) 34-2116 ein EnBA
enthaltender Schmelzkleber mit niedriger Anwendungstemperatur ist,
wobei diese alle von National Starch and Chemical Company im Handel
erhältlich
sind. Tabelle 3 IoPP-Hitzebeanspruchungstest (3 Bindungen bei jeder Temperatur)
| Kleber-Auftragungstmperatur | 34-2635
350°F | 34-2710
350°F | 34-250A
250°F | 34-2116
(Vergleichsbeispiel 1) 275°F | erfindungsgemäße Probe 250°F |
| 150°F | - | - | - | - | 3-bestanden |
| 140°F | - | - | 3-nicht
bestanden | - | 3-bestanden |
| 135°F | - | - | 1-nicht
bestanden | 3-nicht
bestanden | 3-bestanden |
| 130°F | 3-bestanden | 3-nicht
bestanden | 1-nicht
bestanden | 1-nicht
bestanden | 3-bestanden |
| 125°F | 2-nicht
bestanden | 2-nicht
bestanden | 1-nicht
bestanden | 1-nicht
bestanden | - |
| 120°F | 0-nicht
bestanden | 0-nicht
bestanden | 0-nicht
bestanden | 0-nicht
bestanden | - |
-
Es
können
viele Modifikationen und Variationen dieser Erfindung durchgeführt werden,
ohne ihren Geist und Umfang zu verlassen, wie es dem Fachmann klar
sein wird. Die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen
werden lediglich beispielhaft angeführt und die Erfindung soll
nur durch die Formulierungen der beigefügten Ansprüche zusammen mit dem vollen
Umfang von Äquivalenten,
auf die sich solche Ansprüche
beziehen, begrenzt werden.