WO2013087572A1 - Adhered composite substrate made of cardboard and an aqueous foam adhesive - Google Patents

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WO2013087572A1
WO2013087572A1 PCT/EP2012/074960 EP2012074960W WO2013087572A1 WO 2013087572 A1 WO2013087572 A1 WO 2013087572A1 EP 2012074960 W EP2012074960 W EP 2012074960W WO 2013087572 A1 WO2013087572 A1 WO 2013087572A1
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adhesive
composite
substrate
film
cardboard
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PCT/EP2012/074960
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Mario ECKERS
Christian Lipp
Jens ERBAN
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Henkel Ag & Co. Kgaa
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Definitions

  • the present invention relates to an article comprising a backing material and at least one second flexible substrate adhered thereto, wherein the bonding adhesive layer is made of an aqueous, foamed, non-reactive adhesive.
  • Foamed aqueous adhesives are already known. These can be used, for example, in the bonding of corrugated substrates, such as corrugated cardboard. It is common that both substrate parts consist of materials made of natural fibers, such as paper, cardboard or cardboard.
  • US 2005/0045267 A1 discloses paper laminates produced using a foamed, aqueous adhesive.
  • the adhesive in foam form various advantages are achieved.
  • the detachment of individual layers can be reduced or minimized. It also prevents the aqueous adhesive from dripping through the substrate, damaging the substrate.
  • the layers to be laminated are in particular made of paper, but may also be formed from any suitable natural and / or synthetic constituents.
  • the layers may be woven or unwoven and made, for example, of fibers of various materials. Plastic films are not mentioned as substrates.
  • Foamed adhesives are known from DE 695 14 002 T2, which are distributed on the substrate, for example by means of a scraper, in such a way that a multiplicity of structurally time-stable grooves are produced in the applied foam.
  • the adhesive is a hydrocarbon-foamed polychloroprene contact adhesive. Details on suitable substrates are not found.
  • DE 10 83 461 A describes adhesives in foam form, which are used in particular in the furniture industry, for example in plywood production. These have, as a foam-stabilizing additive, a cationic, quaternary salt which has at least one aliphatic substituent with at least 9 carbon atoms. Furthermore, US 2007/0081875 A1 is known. This describes a method for bonding outer shells with book blocks, wherein the foamed, aqueous adhesive is applied to the first and last page of the book block, and this is then glued to the prefabricated outer shell of the book. Subsequently, the glued surfaces are pressed together.
  • aqueous adhesives are also known. These are often aqueous solutions of adhesives based on natural products, for example gelatin-type adhesives. These adhesives have the requirement in bonding that they require a low viscosity for a rapid application process, which is usually achieved by elevated temperature. When glued, the adhesive layers cool, the viscosity increases, creating rapid adhesion.
  • a disadvantage of these adhesive systems is that natural raw materials often have a fluctuation in their product properties. This is disadvantageous for industrial processing. Furthermore, processing at elevated temperature is often undesirable because additional energy input is needed in the process. Due to the temperature dependence of the bond strength, the process result depends on the ambient temperature of the production site. Furthermore, it should be noted that an increased amount of glue is necessary due to the full-surface bonding. This must also compensate for possible unevenness of the substrate, otherwise possible errors of the substrate will also be recognizable in the outer bonded layer.
  • DE 197 38 185 A1 discloses aqueous dispersions of special acrylate-based polymers which are used as laminating adhesives. These are particularly suitable for glossy film lamination, i. the bonding of paper or cardboard with transparent polymer films.
  • the application of the adhesive is carried out according to the usual methods for applying liquid adhesives. By way of example, doctoring and stroking are mentioned. Foaming of the adhesive is not provided.
  • the object of the present invention is to provide a flat adhesive composite of a carrier material and at least one surface substrate bonded thereto, which has an adhesive layer which requires a low material input. Furthermore, the Composition of the applied adhesive material allow a faster and lasting adhesion between the substrates is ensured.
  • the object is achieved by a composite substrate consisting of a carrier substrate of natural fibers and at least one bonded second substrate layer of a flexible film-shaped substrate, which are connected to an adhesive layer, wherein the layer is made on the basis of an aqueous foamed adhesive.
  • the composite substrates according to the invention can be further processed, for example, be provided with additional attachments and / or formed into outer shells of folders, records containers or book cover.
  • planar substrates of fiber materials are suitable, in particular of natural fibers.
  • cardboard, cardboard, reinforced paper are suitable. These can be reinforced, for example, with fibers or fabric. They have a porous surface and may optionally be printed or coated.
  • flexible film-shaped substrates are used as a second substrate layer, in particular for producing an outer surface.
  • These can consist of paper, fabric or plastic films, whereby composite substrates can be used.
  • composite substrates are films bonded to fabric, laminated paper or multilayer plastic films.
  • Particularly suitable as film-shaped substrates are those made of plastic, for example polyethylene, polypropylene, polyesters, polyvinyl chloride (PVC) or similar materials.
  • Another embodiment uses in particular paper foils.
  • the corresponding paper or plastic films are flexible sheet-like materials. They can be embossed, printed, pigmented, coated, laminated or otherwise treated. These can be used as a web or as a preformed sheet.
  • the film-shaped substrates are preferably plastic films, more preferably films of polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
  • the substrates are bonded together with a dry adhesive layer.
  • a dry adhesive layer This is produced according to the invention from an aqueous foamed adhesive dispersion.
  • the applied foamed adhesive dries and forms the stable bond.
  • Aqueous adhesive dispersions are suitable as adhesives for producing the adhesive layer necessary according to the invention. These are foamed for use.
  • the adhesive is in non-foamed form of water, a non-reactive polymer as a binder, and optionally other additives or excipients.
  • the adhesive is present as an aqueous dispersion which contains at least 50% by weight, based on the solids of the adhesive, vinyl acetate copolymers. Furthermore, this dispersion can contain up to 50% by weight of auxiliaries.
  • Suitable polymer dispersions as adhesive base are known in principle to the person skilled in the art. These are, in particular, copolymers based on monomers reacted by free-radical emulsion or suspension polymerization.
  • the term dispersion is also intended to include emulsions, suspensions or aqueous solutions in this invention.
  • water-dispersible polymers which can be used are polyvinyl alcohols (PVOH), ethylene vinyl acetate copolymers (EVA), ethylene (meth) acrylate copolymers or polyvinyl acetate copolymers (PVAc). These may themselves be water-dispersible, or they may be converted into a water-dispersible form with surfactants. Such polymers are known to the person skilled in the art. Suitable PVAc, PVOH, EVA, ethylene (meth) acrylates are commercially available as a dispersion.
  • polyvinyl acetate copolymers are used. These are intended to predominantly contain vinyl esters as monomers.
  • fractions of polymerizable monomers which carry functional groups which can be converted into anionic groups for example carboxyl groups, proportions of nonpolar copolymerizable monomers, such as aromatic monomers or unsaturated carboxylic acid esters, monomers carrying polar groups, and optionally small amounts of polymerizable compounds with more than a double bond, be included.
  • Various copolymerizable monomers may be included. However, preference is given to using no halogenated monomers or monomers which have functional groups which react with one another and which can later crosslink with one another during storage or application of the dispersions.
  • a suitable copolymer is composed of various copolymerizable monomers.
  • the main constituents are esters of vinyl alcohol and C 2 to C 6 monocarboxylic acids, for example vinyl acetate or vinyl hexanoate, in particular vinyl acetate, vinyl propionate and / or vinyl n-butyrate.
  • copolymerizable monomers which contain acid groups as a further functional group. It may be inorganic acid groups such as sulfonic acid, phosphoric acid or phosphonic acid groups, or preferably to carboxylic acid groups.
  • copolymers suitable according to the invention may additionally contain nonpolar monomers, ie they should not have any polar groups. Examples of these are esters of ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated C 2 to C 5 -mono- or dicarboxylic acids with C 1 to C 12 -linear or branched alkanols, such as, for example, alkyl esters of
  • (Meth) acrylic acid Furthermore, as non-polar monomers, vinyl esters of long-chain linear or branched monocarboxylic acids can be present.
  • the molecular weight of the copolymers is high, usually over 250,000 g / mol (numbers average molecular weight, Mn, determined by GPC).
  • ethylene-vinyl acetate copolymers are included.
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymers
  • Such copolymers are known in the art. These are polymers having a vinyl acetate content of from 10 to 50 mol%, based on the sum of the monomers. Possibly. may contain other comonomers.
  • Ethylene vinyl acetate (EVA) polymers are widely used. These are copolymers based on vinyl acetate and ethylene, which may optionally contain further monomers einpolymerisierbare. These should generally be crystalline or partially crystalline and have a softening point above 50 ° C.
  • the vinyl acetate content should be between 10 and 50% by weight, preferably between 15 and 40% by weight.
  • C3 to C10 unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid
  • ⁇ - ⁇ -unsaturated C 4 to C 10 -alkylenedicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid or itaconic acid.
  • Other monomers which may be copolymerized in the EVA include C1 to C15 alkyl vinyl esters, C1 to C15 alkyl (meth) acrylate, C1 to C15 alkyl esters of dicarboxylic acids, for example alkyl fumarate, methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate; C1 to C6 hydroxyalkyl (meth) acrylate, such as hydroxyethyl or hydroxypropyl (meth) acrylate; Acrylonitrile, acrylamide, methacrylamide ,.
  • Such monomers may be contained in amounts of from 0.2 to 10% by weight, especially up to 5% by weight, in the EVA copolymer.
  • the molecular weight (MN) of such EVA polymers is usually from 3,000 to 200,000 g / mol, more preferably up to 100,000 g / mol (number average molecular weight (MN) as obtainable by gel permeation chromatography).
  • MN number average molecular weight
  • Examples of these are natural polymers, such as starch ethers and / or cellulose ethers or their derivatives, for example modified by oxidation, esterification, etherification, acid degradation, in particular hydroxyalkyl ether starches, hydroxyalkylcelluloses, carboxyalkylcelluloses, carboxyalkyl ether starches; Dextrins or hydroxyalkyldextrins. These can be used individually or in a mixture.
  • the protective colloids should, if appropriate also after neutralization, be anionic or neutral. Suitable products can be selected by the skilled person according to their properties.
  • the suitable polymer dispersions can be prepared by processes known per se in aqueous solution by free radical polymerization in the presence of protective colloids or surfactants.
  • the solids are generally 25 to 75% by weight.
  • Such dispersions are also commercially available in different compositions with different molecular weights.
  • a suitable aqueous adhesive dispersion can be prepared.
  • the customary additives and additives can be added to the dispersion. These may be incorporated with the polymer dispersion as long as they do not interfere with the polymerization reaction.
  • other additives may later be added to the polymer dispersion.
  • the aqueous adhesive should contain at least 50% by weight of the suitable PVAc polymers, based on the solids (measured according to DIN 53189 at 105 ° C.).
  • the adhesive contains up to 50% by weight of additives or additives.
  • additives include, for example, wetting agents, stabilizers, antioxidants, thickeners, photostabilizers, biocides, pH regulators, dyes, waxes, resins, inert other polymers, and the like.
  • pigments and / or fillers may also be present.
  • the suitable dispersion may also contain a surfactant.
  • surfactants These are understood to mean substances which reduce the interfacial tension to water, such as surfactants, wetting agents. These may be included in addition to the above protective colloids. Such substances usually contain hydrophilic and hydrophobic groups. It may contain anionic, nonionic, ampholytic surfactants or mixtures thereof. Defoamers, for example, polar group-containing linear organo (poly) siloxanes should preferably not be included.
  • the suitable adhesive dispersion may be such boundary surface active substances, for example, in an amount of 0 to about 5.0 wt .-%, in particular in an amount of 0.2 to 2.5 wt .-% (in each case based on the solids).
  • inert polymers may be present, for example polyvinylpyrrolidone or polycarboxylic acids, such as poly (meth) acrylic acid or its salts, copolymers with optionally OH-bearing esters of (meth) acrylic acid or polyacrylamide and its derivatives.
  • polyvinyl alcohol can also be added, for example, with a degree of hydrolysis of between 70 and 90% by weight.
  • the amount of inert polymers can be up to 20% by weight (based on solids).
  • Benzoates, amidic substances and hydroxybenzoic acid esters or other commercial suitable biocides in amounts can be used advantageously as preservatives.
  • Particularly suitable as UV stabilizers are the so-called HALS compounds.
  • the amounts should be from 0.2 to 2 wt .-%.
  • the adhesive dispersion still contains an adhesion promoter.
  • adhesion promoter may be, in particular, polymeric substances, such as, for example, acrylate resins or in particular linear or branched polyalkyleneamines or -imines, preferably polyethyleneimines and vinylamine polymers.
  • Such substances should have a molecular weight of more than 25,000 g / mol, in particular more than 100,000 g / mol.
  • the amount may be 0 to about 5% by weight, in particular 0.05 to 3% by weight.
  • pigments and / or fillers may also be present in the adhesive used according to the invention. These can be added to the dispersion subsequently, or preferably the polymerization takes place in the presence of the fillers.
  • Particularly suitable are organic or inorganic fillers which have a particle size of about 0.5 to about 20 ⁇ .
  • the amount of the fillers in the suitable adhesive should be 0 to 30 wt .-% (based on the solids).
  • An adhesive dispersion which is suitable in accordance with the invention should contain, in particular, more than 65% by weight of the EVA and / or PVAc polymers and up to 35% by weight surfactants, stabilizers, adhesion promoters, plasticizers, pigment / fillers and / or or other inert polymers. In particular, 0.05 to 5% by weight of polyimine / polyamine adhesive are additionally included.
  • the solids content of the aqueous adhesive should be between 30 and 70% by weight, in particular between 45 and 65% by weight.
  • the suitable adhesives are prepared by mixing the components in a manner known per se. It is expedient first to prepare a polymer dispersion.
  • the aqueous dispersions preferably have a pH (25 ° C.) in the range from 3.0 to 8.0, in particular from 3.5 to 6.5.
  • the viscosity of the non-foamed adhesive dispersion is usually in the range from 100 to 50,000 mPas at 25 ° C., preferably from 1,000 to 10,000 mPas (cone-plate measurement, DIN 53229). These dispersions are stable and storable.
  • a foamed adhesive is then prepared prior to application.
  • the adhesive may be passed through static or other mixers together with a gas.
  • gases are suitable which do not dissolve predominantly in water, for example nitrogen or air.
  • the amount of gases can influence the density of the adhesive foam, the flow rate and the mixing unit the size of the bubbles.
  • the density of the foamed adhesive should be from 0.25 g / cm 3 to 0.9 g / cm 3 , preferably from 0.5 g / cm 3 to 0.8 g / cm 3 .
  • the bubbles are small, for example, on average under 300 ⁇ , in particular between 10 to 150 ⁇ .
  • a stable foam is obtained.
  • the consistency results in a non-disintegrating after application as a layer and not freely flowing foam.
  • the consistency is generally pasty.
  • the foam is stable even during application and can be processed well.
  • the foam is preferably applied to the flexible substrate. This can be done with known devices, such as squeegee, rollers, nozzles, spraying or preferably with rollers.
  • the adhesive is preferably applied in an amount of 5 to 100 g / m 2 , preferably 10 to 50 g / m 2 . In this case, the adhesive is preferably applied to the entire surface of the substrate to be bonded.
  • the coated substrate is bonded to one side of the carrier substrate, in particular a cardboard.
  • the composite carrier / film is preferably glued over the entire surface.
  • the flexible substrate can be adhesively bonded to partial areas of the carrier surface, the entire surface can be glued, it is also possible for the film-shaped substrate to be larger than the carrier substrate and glued around the edge on the opposite surface.
  • the second opposite surface of the carrier substrate may optionally be glued to a second film. It may be a similar film substrate, as on the first surface, it may be a differently shaped substrate of the same kind, for example, printed or embossed, and it may also be bonded to different substrates.
  • the composite body according to the invention is dried. This can be done by simple storage at ambient conditions or assisted by additional measures, such as heating or air exchange. This is preferably carried out at normal ambient temperatures. Due to the low water content of the adhesive layer caused by the use of the foamed adhesive, a rapid adhesion build-up results. The bonded substrates can be processed quickly.
  • plastic substrates preferably used according to the invention are usually not porous. Water will not penetrate into the corresponding surface. Surprisingly, nevertheless, a good bond is ensured.
  • the composite body according to the invention has at least one film-shaped layer, in particular of paper, fabric and / or plastic films on. This is connected to the carrier substrate via a dried adhesive layer. Preferably, this composite is over the entire surface. In a preferred embodiment, a flexible film made of plastic or preferably paper is glued on the second surface of the carrier substrate.
  • foamed adhesive layer results in a foam-like solid layer even after drying. Even if the rough surfaces of the supporting substrate are difficult to examine accurately, it is considered that the adhesive layer has a foam structure even in this case.
  • the carrier substrate is bonded at least on a first side to a film-shaped substrate.
  • a film-shaped substrate This can be, for example, a printed or dyed paper; in particular, dyed or printed plastic films are also suitable.
  • this first side of the carrier substrate is bonded to two different film-shaped materials.
  • the second side, eg inside, of the carrier material with a foil-shaped substrate is also used. sticks. It can be the same material applied on the outside. But it can also be glued different substrates.
  • the substrates may be designed differently as materials, for example tissue, plastic or paper.
  • the same material for example differently printed paper, differently printed or embossed plastic film.
  • preferred composites are externally and internally bonded to differently printed or dyed paper substrates, outside a plastic film, inside a paper substrate, inside and outside differently printed or colored plastic substrates, outside fabrics and inside paper.
  • at least one film-shaped substrate is a plastic film.
  • composites can be further processed, for example, to folders, book covers or records containers.
  • the flat substrates are for example printed, folded, provided with attachments and / or glued.
  • the adhesive has a lower water content than corresponding non-foamed adhesives. As a result, less paper and cardboard substrates are attacked. Also, good adhesion to plastic film substrates is noted.
  • the carrier substrate made of natural fibers gives a rapid reduction in moisture immediately after bonding. This ensures fast and high initial adhesion. Also, the further processing of the bonded substrates is accelerated. Due to the foam structure of the adhesive even uneven substrates can be glued well. The foam compensates for the unevenness and uniform surfaces are obtained. The foam structure leads to a reduction in material consumption with improved bonding.

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Abstract

Composite bodies made of a carrier substrate composed of natural fibres, particularly paperboard, cardboard or reinforced paper, and at least one flexible film-forming substrate adhered thereto, wherein the connecting adhesive layer is produced from an aqueous, foamed, non-reactive adhesive. These composite bodies are particularly suitable for producing flat substrates which can be further processed into spatially shaped objects, such as book covers, folder covers or document containers.

Description

„Verklebtes Verbundsubstrat aus Karton und einem wässrigen Schaumklebstoff"  "Bonded composite substrate made of cardboard and an aqueous foam adhesive"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gegenstand aus einem Trägermaterial und mindestens einem darauf verklebten zweiten flexiblen Substrat, wobei die verbindende Klebstoffschicht aus einem wässrigen, geschäumten, nicht reaktiven Klebstoff hergestellt ist. Diese Gegenstände sind insbesondere zur Herstellung von flachen Substraten geeignet, die anschließend zu räumlich geformten Gegenständen, wie Buchhüllen, Ordnerhüllen oder Schriftgutbehältern, weiterverarbeitet werden können. The present invention relates to an article comprising a backing material and at least one second flexible substrate adhered thereto, wherein the bonding adhesive layer is made of an aqueous, foamed, non-reactive adhesive. These objects are particularly suitable for the production of flat substrates, which can then be further processed into spatially shaped objects, such as book covers, file folders or records containers.
Geschäumte wässrige Klebstoffe sind bereits bekannt. Diese können beispielsweise in der Verklebung von gewellten Substraten, wie beispielsweise Wellpappe, eingesetzt werden. Dabei ist es üblich, dass beide Substratteile aus Materialien aus natürlichen Fasern, wie Papier, Karton oder Pappe bestehen. Foamed aqueous adhesives are already known. These can be used, for example, in the bonding of corrugated substrates, such as corrugated cardboard. It is common that both substrate parts consist of materials made of natural fibers, such as paper, cardboard or cardboard.
So offenbart US 2005/0045267 A1 Papierlaminate, die unter Verwendung eines geschäumten, wässrigen Klebstoffs hergestellt werden. Durch Einsatz des Klebstoffs in Schaumform werden verschiedene Vorteile erzielt. Es kann dadurch insbesondere das Ablösen einzelner Schichten reduziert oder minimiert werden. Zudem wird verhindert, dass der wässrige Klebstoff durch das Substrat durchnässt und dabei das Substrat beschädigt wird. Die zu laminierenden Schichten sind insbesondere aus Papier, können aber auch aus jeglichen geeigneten natürlichen und/oder synthetischen Bestandteilen gebildet sein. Die Schichten können gewebt oder nicht gewebt sein und beispielsweise aus Fasern verschiedensten Materials hergestellt werden. Kunststofffolien werden als Substrate nicht genannt. Thus, US 2005/0045267 A1 discloses paper laminates produced using a foamed, aqueous adhesive. By using the adhesive in foam form various advantages are achieved. In particular, the detachment of individual layers can be reduced or minimized. It also prevents the aqueous adhesive from dripping through the substrate, damaging the substrate. The layers to be laminated are in particular made of paper, but may also be formed from any suitable natural and / or synthetic constituents. The layers may be woven or unwoven and made, for example, of fibers of various materials. Plastic films are not mentioned as substrates.
Aus DE 695 14 002 T2 sind geschäumte Klebstoffe bekannt, die, beispielsweise mittels eines Abstreifers, so auf dem Substrat verteilt werden, dass eine Vielzahl von strukturell zeitstabilen Rillen im aufgebrachten Schaum erzeugt wird. Bevorzugt handelt es sich bei dem Klebstoff um einen kohlenwasserstoffgeschäumten Polychloropren-Kontaktklebstoff. Nähere Angaben zu geeigneten Substraten finden sich nicht. Foamed adhesives are known from DE 695 14 002 T2, which are distributed on the substrate, for example by means of a scraper, in such a way that a multiplicity of structurally time-stable grooves are produced in the applied foam. Preferably, the adhesive is a hydrocarbon-foamed polychloroprene contact adhesive. Details on suitable substrates are not found.
DE 10 83 461 A beschreibt Klebmittel in Schaumform, die insbesondere in der Möbelindustrie zum Einsatz kommen, beispielsweise bei der Sperrholzherstellung. Diese weisen als schaumstabilisierenden Zusatz ein kationisches, quaternäres Salz auf, das mindestens einen aliphatischen Substituenten mit mindestens 9 Kohlenstoffatomen aufweist. Weiterhin ist die US 2007/0081875 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Verkleben von Außenhüllen mit Buchblöcken, wobei der geschäumte, wässrige Klebstoff auf die erste und letzte Seite des Buchblockes aufgetragen wird, und dieses danach mit der vorgefertigten Außenhülle des Buches verklebt wird. Anschließend werden die verklebten Flächen zusammen- gepresst. DE 10 83 461 A describes adhesives in foam form, which are used in particular in the furniture industry, for example in plywood production. These have, as a foam-stabilizing additive, a cationic, quaternary salt which has at least one aliphatic substituent with at least 9 carbon atoms. Furthermore, US 2007/0081875 A1 is known. This describes a method for bonding outer shells with book blocks, wherein the foamed, aqueous adhesive is applied to the first and last page of the book block, and this is then glued to the prefabricated outer shell of the book. Subsequently, the glued surfaces are pressed together.
Zum Verkleben von flachen Substraten, wie beispielsweise Karton, mit anderen folienförmigen Materialien, zur Herstellung von beispielsweise Schriftguthüllen, sind wässrige Klebstoffe ebenfalls bekannt. Es handelt sich dabei häufig um wässrige Lösungen von Klebstoffen auf Basis von Naturprodukten, beispielsweise Gelatine-artige Klebstoffen. Diese Klebstoffe haben bei der Verklebung das Erfordernis, dass sie für einen schnellen Auftragsprozess eine niedrige Viskosität benötigen, das wird üblicherweise durch erhöhte Temperatur erreicht. Beim Verkleben kühlen die Klebstoffschichten ab, die Viskosität erhöht sich, wodurch eine schnelle Haftung erzeugt wird. For bonding flat substrates, such as cardboard, with other sheet-like materials, for example, to produce Schriftguthüllen, aqueous adhesives are also known. These are often aqueous solutions of adhesives based on natural products, for example gelatin-type adhesives. These adhesives have the requirement in bonding that they require a low viscosity for a rapid application process, which is usually achieved by elevated temperature. When glued, the adhesive layers cool, the viscosity increases, creating rapid adhesion.
Ein Nachteil dieser Klebstoffsysteme ist darin begründet, dass natürliche Rohstoffe häufig eine Schwankungsbreite in ihren Produkteigenschaften aufweisen. Das ist für eine industrielle Verarbeitung nachteilig. Weiterhin ist eine Verarbeitung bei erhöhter Temperatur häufig unerwünscht, weil ein zusätzlicher Energieaufwand bei dem Prozess notwendig ist. Durch die Temperaturabhängigkeit der Klebkraft ist das Verfahrensergebnis von der Umgebungstemperatur des Produktionsstandorts abhängig. Weiterhin ist festzustellen, dass durch die vollflächige Verklebung eine erhöhte Klebstoffmenge notwendig ist. Diese muss auch mögliche Unebenheiten des Substrates ausgleichen, anderenfalls werden mögliche Fehler des Substrates auch in der äußeren verklebten Schicht erkennbar sein. A disadvantage of these adhesive systems is that natural raw materials often have a fluctuation in their product properties. This is disadvantageous for industrial processing. Furthermore, processing at elevated temperature is often undesirable because additional energy input is needed in the process. Due to the temperature dependence of the bond strength, the process result depends on the ambient temperature of the production site. Furthermore, it should be noted that an increased amount of glue is necessary due to the full-surface bonding. This must also compensate for possible unevenness of the substrate, otherwise possible errors of the substrate will also be recognizable in the outer bonded layer.
In der DE 197 38 185 A1 werden wässrige Dispersionen spezieller Polymere auf Acrylatbasis offenbart, die als Kaschierklebstoffe Verwendung finden. Diese eignen sich insbesondere zur Glanzfolienkaschierung, d.h. der Verklebung von Papier oder Karton mit transparenten Polymerfolien. Das Aufbringen des Klebstoffs erfolgt nach den üblichen Verfahren zum Auftrag flüssiger Klebstoffe. Beispielhaft sind Rakeln und Streichen genannt. Ein Aufschäumen des Klebstoffs ist nicht vorgesehen. DE 197 38 185 A1 discloses aqueous dispersions of special acrylate-based polymers which are used as laminating adhesives. These are particularly suitable for glossy film lamination, i. the bonding of paper or cardboard with transparent polymer films. The application of the adhesive is carried out according to the usual methods for applying liquid adhesives. By way of example, doctoring and stroking are mentioned. Foaming of the adhesive is not provided.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen flächen Klebeverbund aus einem Trägermaterial und mindestens einem damit verklebten Oberflächensubstrat zur Verfügung zu stellen, der eine Klebstoffschicht aufweist, die einen geringen Materialeinsatz erfordert. Weiterhin soll die Zusammensetzung des aufgetragenen Klebstoffmaterials ermöglichen, dass ein schneller und dauerhafter Haftungsaufbau zwischen den Substraten sichergestellt wird. The object of the present invention is to provide a flat adhesive composite of a carrier material and at least one surface substrate bonded thereto, which has an adhesive layer which requires a low material input. Furthermore, the Composition of the applied adhesive material allow a faster and lasting adhesion between the substrates is ensured.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verbundsubstrat bestehend aus einem Trägersubstrat aus natürlichen Fasern und mindestens einer verklebten zweiten Substratschicht aus einem flexiblen folienförmigen Substrat, die mit einer Klebstoffschicht verbunden sind, wobei die Schicht auf Basis eines wässrigen geschäumten Klebstoffs hergestellt ist. The object is achieved by a composite substrate consisting of a carrier substrate of natural fibers and at least one bonded second substrate layer of a flexible film-shaped substrate, which are connected to an adhesive layer, wherein the layer is made on the basis of an aqueous foamed adhesive.
Die erfindungsgemäßen Verbundsubstrate können weiterverarbeitet werden, beispielsweise mit zusätzlichen Anbauteilen versehen werden und/oder zu Außenhüllen von Ordnern, Schriftgutbehältern oder Buchdeckel geformt werden. The composite substrates according to the invention can be further processed, for example, be provided with additional attachments and / or formed into outer shells of folders, records containers or book cover.
Als Trägermaterial, das heißt als Substrat, das als formstabiler Körper vorliegt, sind flächenför- mige Substrate aus Fasermaterialien geeignet, insbesondere aus natürlichen Fasern. Insbesondere sind beispielsweise Pappe, Karton, verstärktes Papier geeignet. Diese können beispielsweise auch mit Fasern oder Gewebe verstärkt sein. Sie haben eine poröse Oberfläche und können gegebenenfalls auch bedruckt oder beschichtet sein. As support material, that is to say as substrate, which is present as dimensionally stable body, planar substrates of fiber materials are suitable, in particular of natural fibers. In particular, for example, cardboard, cardboard, reinforced paper are suitable. These can be reinforced, for example, with fibers or fabric. They have a porous surface and may optionally be printed or coated.
Als zweite Substratschicht, insbesondere zur Herstellung einer äußeren Oberfläche, kommen flexible folienförmige Substrate zum Einsatz. Diese können aus Papier, Gewebe oder Kunststofffolien bestehen, wobei auch Verbundsubstrate eingesetzt werden können. Beispiele für Verbundsubstrate sind Folien verbunden mit Gewebe, laminiertes Papier oder Mehrschichtkunststofffolien. Als folienförmige Substrate sind insbesondere solche aus Kunststoff geeignet, beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen, Polyestern, Polyvinylchlorid (PVC) oder ähnlichen Materialien. Eine andere Ausführungsform setzt insbesondere Papierfolien ein. Die entsprechenden Papier- oder Kunststofffolien sind flexible bahnenförmige Materialien. Sie können geprägt, bedruckt, pigmentiert, beschichtet, laminiert oder anderweitig behandelt sein. Diese können als Bahn oder als vorgeformtes Blatt eingesetzt werden. Bevorzugt handelt es sich bei den folienförmigen Substraten allerdings um Kunststofffolien, besonders bevorzugt um Folien aus Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP). As a second substrate layer, in particular for producing an outer surface, flexible film-shaped substrates are used. These can consist of paper, fabric or plastic films, whereby composite substrates can be used. Examples of composite substrates are films bonded to fabric, laminated paper or multilayer plastic films. Particularly suitable as film-shaped substrates are those made of plastic, for example polyethylene, polypropylene, polyesters, polyvinyl chloride (PVC) or similar materials. Another embodiment uses in particular paper foils. The corresponding paper or plastic films are flexible sheet-like materials. They can be embossed, printed, pigmented, coated, laminated or otherwise treated. These can be used as a web or as a preformed sheet. However, the film-shaped substrates are preferably plastic films, more preferably films of polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
Die Substrate sind mit einer trockenen Klebstoffschicht miteinander verbunden. Diese wird erfindungsgemäß aus einer wässrigen geschäumten Klebstoffdispersion hergestellt. Der aufgetragene geschäumte Klebstoff trocknet und bildet dabei die stabile Verklebung aus. The substrates are bonded together with a dry adhesive layer. This is produced according to the invention from an aqueous foamed adhesive dispersion. The applied foamed adhesive dries and forms the stable bond.
Als Klebstoff zur Herstellung der erfindungsgemäß notwendigen Klebstoffschicht sind wässrige Klebstoffdispersionen geeignet. Diese werden zur Anwendung geschäumt. Der Klebstoff be- steht in nicht geschäumter Form aus Wasser, einem nicht reaktiven Polymeren als Bindemittel, sowie gegebenenfalls weiteren Additiven oder Hilfsstoffen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Klebstoff als wässrige Dispersion vor, die mindestens 50 Gew.-% bezogen auf den Festkörper des Klebstoffes Vinylacetatcopolymere enthält. Weiterhin kann diese Dispersion bis zu 50 Gew.-% an Hilfsmitteln enthalten. Aqueous adhesive dispersions are suitable as adhesives for producing the adhesive layer necessary according to the invention. These are foamed for use. The adhesive is in non-foamed form of water, a non-reactive polymer as a binder, and optionally other additives or excipients. In a preferred embodiment, the adhesive is present as an aqueous dispersion which contains at least 50% by weight, based on the solids of the adhesive, vinyl acetate copolymers. Furthermore, this dispersion can contain up to 50% by weight of auxiliaries.
Geeignete Polymerdispersionen als Klebstoffbasis sind dem Fachmann im Prinzip bekannt. Es handelt sich dabei insbesondere um Copolymere auf Basis von durch radikalische Emulsionsoder Suspensionspolymerisation umgesetzten Monomeren. Der Begriff Dispersion soll in dieser Erfindung auch Emulsionen, Suspensionen oder wässrige Lösungen umfassen. Suitable polymer dispersions as adhesive base are known in principle to the person skilled in the art. These are, in particular, copolymers based on monomers reacted by free-radical emulsion or suspension polymerization. The term dispersion is also intended to include emulsions, suspensions or aqueous solutions in this invention.
Beispiele für einsetzbare wasserdispergierbare Polymere sind Polyvinylalkohole (PVOH), Ethy- lenvinylacetatcopolymere (EVA), Ethylen(meth)acrylatcopolymere oder Polyvinylacetatcopoly- mere (PVAc). Diese können selbst wasserdispergierbar sein oder sie werden mit Tensiden in eine wasserdispergierbare Form überführt. Solche Polymere sind dem Fachmann bekannt. Geeignete PVAc, PVOH, EVA, Ethylen(meth)-acrylate sind als Dispersion kommerziell erhältlich. Examples of water-dispersible polymers which can be used are polyvinyl alcohols (PVOH), ethylene vinyl acetate copolymers (EVA), ethylene (meth) acrylate copolymers or polyvinyl acetate copolymers (PVAc). These may themselves be water-dispersible, or they may be converted into a water-dispersible form with surfactants. Such polymers are known to the person skilled in the art. Suitable PVAc, PVOH, EVA, ethylene (meth) acrylates are commercially available as a dispersion.
In einer geeigneten Ausführungsform werden Polyvinylacetatcopolymere eingesetzt. Diese sollen als Monomere überwiegend Vinylester enthalten. Es können zusätzlich auch Anteile an polymerisierbaren Monomeren, die in anionische Gruppen überführbare funktionelle Gruppen tragen, beispielsweise Carboxylgruppen, Anteile an unpolaren copolymerisierbaren Monomeren, wie aromatische Monomere oder ungesättigten Carbonsäureester, Anteile an polare Gruppen tragenden Monomeren und gegebenenfalls geringe Anteile an polymerisierbaren Verbindungen mit mehr als einer Doppelbindung, enthalten sein. In a suitable embodiment, polyvinyl acetate copolymers are used. These are intended to predominantly contain vinyl esters as monomers. In addition, it is also possible to use fractions of polymerizable monomers which carry functional groups which can be converted into anionic groups, for example carboxyl groups, proportions of nonpolar copolymerizable monomers, such as aromatic monomers or unsaturated carboxylic acid esters, monomers carrying polar groups, and optionally small amounts of polymerizable compounds with more than a double bond, be included.
Es können verschiedene copolymerisierbare Monomere enthalten sein. Es sollen aber bevorzugt keine halogenierten Monomere verwendet werden oder Monomere, die miteinander reagierende funktionelle Gruppen aufweisen, die später bei Lagerung oder Applikation der Dispersionen miteinander vernetzen können. Various copolymerizable monomers may be included. However, preference is given to using no halogenated monomers or monomers which have functional groups which react with one another and which can later crosslink with one another during storage or application of the dispersions.
Ein geeignetes Copolymer ist aus verschiedenen copolymerisierbaren Monomeren aufgebaut. Als Hauptbestandteil sind Ester aus Vinylalkohol und C2 bis C6 - Monocarbonsäuren enthalten, beispielsweise Vinylacetat oder Vinylhexanoat, insbesondere Vinylacetat, Vinylpropionat und/oder Vinyl-n-butyrat. A suitable copolymer is composed of various copolymerizable monomers. The main constituents are esters of vinyl alcohol and C 2 to C 6 monocarboxylic acids, for example vinyl acetate or vinyl hexanoate, in particular vinyl acetate, vinyl propionate and / or vinyl n-butyrate.
Weiterhin können gegebenenfalls copolymerisierbare Monomere enthalten sein, die als weitere funktionelle Gruppe Säuregruppen enthalten. Es kann sich dabei anorganische Säuregruppen handeln, wie Sulfonsäure-, Phosphorsäure- oder Phosphonsäuregruppen, oder bevorzugt um Carbonsäurengruppen. Weiterhin können erfindungsgemäß geeignete Copolymere zusätzlich unpolare Monomere enthalten, d.h. diese sollen keine polaren Gruppen aufweisen. Beispiele dafür sind Ester aus α,β-ethylenisch ungesättigten C2 bis C5 -Mono- oder Dicarbonsäuren mit C1 bis C12 -linearen oder verzweigten Alkanolen, wie beispielsweise Alkylester der Furthermore, it is possible if desired to contain copolymerizable monomers which contain acid groups as a further functional group. It may be inorganic acid groups such as sulfonic acid, phosphoric acid or phosphonic acid groups, or preferably to carboxylic acid groups. Furthermore, copolymers suitable according to the invention may additionally contain nonpolar monomers, ie they should not have any polar groups. Examples of these are esters of α, β-ethylenically unsaturated C 2 to C 5 -mono- or dicarboxylic acids with C 1 to C 12 -linear or branched alkanols, such as, for example, alkyl esters of
(Meth)Acrylsäure. Weiterhin können als unpolare Monomere Vinylester langkettiger linearer oder verzweigter Monocarbonsäuren enthalten sein. Das Molekulargewicht der Copolymere ist hoch, es liegt meist über 250000 g/mol (zahlen mittleres Molekulargewicht, Mn, bestimmt mittels GPC). (Meth) acrylic acid. Furthermore, as non-polar monomers, vinyl esters of long-chain linear or branched monocarboxylic acids can be present. The molecular weight of the copolymers is high, usually over 250,000 g / mol (numbers average molecular weight, Mn, determined by GPC).
In einer anderen Ausführungsform sind insbesondere Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVA) enthalten. Solche Copolymere sind dem Fachmann bekannt. Es handelt sich dabei um Polymere mit einem Vinylacetatgehalt von 10 bis 50 mol-% bezogen auf die Summe der Monomeren. Ggf. können noch weitere Comonomere enthalten sein. In another embodiment, in particular ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA) are included. Such copolymers are known in the art. These are polymers having a vinyl acetate content of from 10 to 50 mol%, based on the sum of the monomers. Possibly. may contain other comonomers.
Ethylenvinylacetat (EVA-) Polymere sind allgemein verbreitet. Es handelt sich dabei um Copolymere auf Basis von Vinylacetat und Ethylen, die ggf. noch weitere einpolymerisierbare Monomere enthalten können. Diese sollen im Allgemeinen kristallin oder teilkristallin sein und einen Erweichungspunkt oberhalb von 50°C aufweisen. Dabei soll der Vinylacetatgehalt zwischen 10 bis 50 Gew.-% liegen, bevorzugt zwischen 15 und 40 Gew.-%. Durch die Auswahl der Monomeren können wichtige funktionelle Parameter wie Glasübergangstemperatur (Tg), Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt beeinflusst werden. Ethylene vinyl acetate (EVA) polymers are widely used. These are copolymers based on vinyl acetate and ethylene, which may optionally contain further monomers einpolymerisierbare. These should generally be crystalline or partially crystalline and have a softening point above 50 ° C. The vinyl acetate content should be between 10 and 50% by weight, preferably between 15 and 40% by weight. By selecting the monomers, important functional parameters such as glass transition temperature (T g ), melting point or softening point can be influenced.
Zusätzlich können weitere Monomere enthalten sein, wie beispielsweise C3 bis C10 ungesättigte Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure; a-ß- ungesättigte C4 bis C10 -Alkylendicarbonsäuren, wie Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäu- re. Weitere Monomere, die in dem EVA einpolymerisiert sein können, sind beispielsweise C1 bis C15 Alkylvinylester, C1 bis C15 Alkyl(meth)acrylat, C1 bis C15 Alkylester von Dicarbonsäuren, beispielsweise wie Alkylfumerat, Methyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl- (meth)acrylat; C1 bis C6 Hydroxyalkyl(meth)acrylat, wie Hydroxyethyl- oder Hydroxypro- pyl(meth)acrylat; Acrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid,. Solche Monomere können in Mengen von 0,2 bis 10 Gew.%, insbesondere bis 5 Gew.% in dem EVA-Copolymeren enthalten sein. Das Molekulargewicht ( MN ) solcher EVA-Polymere beträgt üblicherweise zwischen 3000 bis 200000 g/mol, insbesondere bis zu 100000g/mol ( zahlenmittleres Molekulargewicht (MN), wie durch Gelpermeationschromatographie erhältlich ). Die Auswahl der EVA-Polymere, Verfahren zu ihrer Herstellung in Dispersionsform und geeignete Comonomere sind dem Fachmann bekannt. Als Schutzkolloid zur Herstellung der Polymerdispersion können anionische oder nicht-ionische Substanzen eingesetzt werden. Beispiele dafür sind natürliche Polymere, wie Stärkeether und/oder Celluloseether oder deren Derivate, z.B. modifiziert durch Oxidation, Veresterung, Veretherung, sauren Abbau, insbesondere Hydroxyalkyletherstärken, Hydroxyalkylcellulosen, Carboxyalkylcellulosen, Carboxyalkyletherstärken; Dextrine oder Hydroxyalkyldextrine. Diese können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Die Schutzkolloide sollen, gegebenenfalls auch nach Neutralisation, anionisch oder neutral sein. Geeignete Produkte können vom Fachmann nach ihren Eigenschaften ausgewählt werden. In addition, other monomers may be included, such as C3 to C10 unsaturated carboxylic acids, such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid; α-β-unsaturated C 4 to C 10 -alkylenedicarboxylic acids, such as maleic acid, fumaric acid or itaconic acid. Other monomers which may be copolymerized in the EVA include C1 to C15 alkyl vinyl esters, C1 to C15 alkyl (meth) acrylate, C1 to C15 alkyl esters of dicarboxylic acids, for example alkyl fumarate, methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate; C1 to C6 hydroxyalkyl (meth) acrylate, such as hydroxyethyl or hydroxypropyl (meth) acrylate; Acrylonitrile, acrylamide, methacrylamide ,. Such monomers may be contained in amounts of from 0.2 to 10% by weight, especially up to 5% by weight, in the EVA copolymer. The molecular weight (MN) of such EVA polymers is usually from 3,000 to 200,000 g / mol, more preferably up to 100,000 g / mol (number average molecular weight (MN) as obtainable by gel permeation chromatography). The choice of EVA polymers, processes for their preparation in dispersion form and suitable comonomers are known to those skilled in the art. As a protective colloid for the preparation of the polymer dispersion anionic or non-ionic substances can be used. Examples of these are natural polymers, such as starch ethers and / or cellulose ethers or their derivatives, for example modified by oxidation, esterification, etherification, acid degradation, in particular hydroxyalkyl ether starches, hydroxyalkylcelluloses, carboxyalkylcelluloses, carboxyalkyl ether starches; Dextrins or hydroxyalkyldextrins. These can be used individually or in a mixture. The protective colloids should, if appropriate also after neutralization, be anionic or neutral. Suitable products can be selected by the skilled person according to their properties.
Die geeigneten Polymerdispersionen können nach an sich bekannten Verfahren in wässriger Lösung durch radikalische Polymerisation in Gegenwart von Schutzkolloiden oder Tensiden hergestellt werden. Dabei beträgt der Festkörper im Allgemeinen 25 bis 75 Gew-%. Solche Dispersionen sind auch in unterschiedlicher Zusammensetzung mit verschiedenen Molekulargewichten kommerziell erhältlich. The suitable polymer dispersions can be prepared by processes known per se in aqueous solution by free radical polymerization in the presence of protective colloids or surfactants. The solids are generally 25 to 75% by weight. Such dispersions are also commercially available in different compositions with different molecular weights.
Aus einer geeigneten Polymerdispersion kann eine geeignete wässrige Klebstoffdispersion hergestellt werden. Dazu können die üblichen Additive und Zusatzstoffe zu der Dispersion zugesetzt werden. Diese können zusammen mit der Polymerdispersion eingebracht werden, solange diese nicht die Polymerisationsreaktion stören. Bei einem anderen Herstellungsverfahren des wässrigen Klebstoffs können weitere Zusatzstoffe später der Polymerdispersion zugefügt werden. Der wässrige Klebstoff soll mindestens 50 Gew.-% der geeigneten PVAc-Polymere enthalten, bezogen auf den Festkörper (gemessen nach DIN 53189 bei 105°C). From a suitable polymer dispersion, a suitable aqueous adhesive dispersion can be prepared. For this purpose, the customary additives and additives can be added to the dispersion. These may be incorporated with the polymer dispersion as long as they do not interfere with the polymerization reaction. In another method of preparing the aqueous adhesive, other additives may later be added to the polymer dispersion. The aqueous adhesive should contain at least 50% by weight of the suitable PVAc polymers, based on the solids (measured according to DIN 53189 at 105 ° C.).
In einer Ausführungsform der Erfindung enthält der Klebstoff bis zu 50 Gew.-% Additive oder Zusatzstoffe. Zu den Additiven oder Zusatzstoffen zählen beispielsweise Benetzungsmittel, Stabilisatoren, Antioxidantien, Verdickungsmittel, Photostabilisatoren, Biozide, pH-Regler, Farbstoffe, Wachse, Harze, inerte andere Polymere und dergleichen. In einer weiteren Ausführungsform können auch Pigmente und/oder Füllstoffe enthalten sein. In one embodiment of the invention, the adhesive contains up to 50% by weight of additives or additives. The additives include, for example, wetting agents, stabilizers, antioxidants, thickeners, photostabilizers, biocides, pH regulators, dyes, waxes, resins, inert other polymers, and the like. In a further embodiment, pigments and / or fillers may also be present.
Die geeignete Dispersion kann auch einen grenzflächenaktiven Stoff enthalten. Darunter werden Stoffe verstanden, die die Grenzflächenspannung zu Wasser herabsetzen, wie Tenside, Benetzungsmittel. Diese können zusätzlich zu den oben genannten Schutzkolloiden enthalten sein. Solche Stoffe enthalten in der Regel hydrophile und hydrophobe Gruppen. Es können anionische, nichtionische, ampholytische Tenside oder deren Gemische enthalten sein. Entschäumer, beispielsweise polare Gruppen enthaltende lineare Organo(poly)siloxane, sollen bevorzugt nicht enthalten sein. Die geeignete Klebstoffdispersion kann solche grenzenflächen- aktive Substanzen beispielsweise in einer Menge von 0 bis zu etwa 5,0 Gew.-% enthalten, insbesondere in einer Menge von 0,2 bis 2,5 Gew.-% (jeweils bezogen auf den Festkörper). The suitable dispersion may also contain a surfactant. These are understood to mean substances which reduce the interfacial tension to water, such as surfactants, wetting agents. These may be included in addition to the above protective colloids. Such substances usually contain hydrophilic and hydrophobic groups. It may contain anionic, nonionic, ampholytic surfactants or mixtures thereof. Defoamers, for example, polar group-containing linear organo (poly) siloxanes should preferably not be included. The suitable adhesive dispersion may be such boundary surface active substances, for example, in an amount of 0 to about 5.0 wt .-%, in particular in an amount of 0.2 to 2.5 wt .-% (in each case based on the solids).
Zusätzlich können weitere inerte Polymere enthalten sein, beispielsweise Polyvinylpyrrolidon oder Polycarbonsäuren, wie Poly(meth)acrylsäure oder deren Salze, Copolymerisaten mit gegebenenfalls OH-Gruppen tragenden Estern der (Meth)acrylsäure oder Polyacrylamid und seine Derivate. Weiterhin kann auch Polyvinylalkohol beispielsweise mit einem Hydrolysegrad zwischen 70 bis 90 Gew-% zugesetzt werden. Die Menge der inerten Polymere kann bis zu 20 Gew-% betragen (bezogen auf Festkörper). In addition, further inert polymers may be present, for example polyvinylpyrrolidone or polycarboxylic acids, such as poly (meth) acrylic acid or its salts, copolymers with optionally OH-bearing esters of (meth) acrylic acid or polyacrylamide and its derivatives. Furthermore, polyvinyl alcohol can also be added, for example, with a degree of hydrolysis of between 70 and 90% by weight. The amount of inert polymers can be up to 20% by weight (based on solids).
Als Konservierungsmittel kann man vorteilhaft Benzoate, amidische Substanzen und Hydroxy- benzoesäureester oder andere handelsübliche geeignete Biozide in Mengen einsetzen. Als UV-Stabilisatoren besonders geeignet sind die sogenannten HALS-Verbindungen. Die Mengen sollen von 0,2 bis 2 Gew.-% betragen. Benzoates, amidic substances and hydroxybenzoic acid esters or other commercial suitable biocides in amounts can be used advantageously as preservatives. Particularly suitable as UV stabilizers are the so-called HALS compounds. The amounts should be from 0.2 to 2 wt .-%.
In einer Ausführungsform ist es möglich, dass die Klebstoffdispersion noch einen Klebkraftverstärker enthält. Das können insbesondere polymere Substanzen sein, wie beispielsweise Acry- latharze oder insbesondere lineare oder verzweigte Polyalkylenamine oder -imine, vorzugsweise Polyethylenimine und Vinylamin-Polymere. Solche Substanzen sollen ein Molekulargewicht von über 25000 g/mol aufweisen, insbesondere über 100000 g/mol. Die Menge kann 0 bis ca. 5 Gew-% betragen, insbesondere 0,05 bis 3 Gew-%. In one embodiment, it is possible that the adhesive dispersion still contains an adhesion promoter. These may be, in particular, polymeric substances, such as, for example, acrylate resins or in particular linear or branched polyalkyleneamines or -imines, preferably polyethyleneimines and vinylamine polymers. Such substances should have a molecular weight of more than 25,000 g / mol, in particular more than 100,000 g / mol. The amount may be 0 to about 5% by weight, in particular 0.05 to 3% by weight.
In einer Ausführungsform können auch Pigmente oder/und Füllstoffe in dem erfindungsgemäß eingesetzten Klebstoff enthalten sein. Diese können der Dispersion nachträglich zugemischt werden, oder bevorzugt findet die Polymerisation in Gegenwart der Füllstoffe statt. Geeignet sind insbesondere organische oder anorganische Füllstoffe, die eine Partikelgröße von etwa 0,5 bis etwa 20 μηη aufweisen. Die Menge der Füllstoffe in dem geeigneten Klebstoff soll 0 bis 30 Gew.-% (bezogen auf den Festkörper) betragen. In one embodiment, pigments and / or fillers may also be present in the adhesive used according to the invention. These can be added to the dispersion subsequently, or preferably the polymerization takes place in the presence of the fillers. Particularly suitable are organic or inorganic fillers which have a particle size of about 0.5 to about 20 μηη. The amount of the fillers in the suitable adhesive should be 0 to 30 wt .-% (based on the solids).
Eine erfindungsgemäß geeignete Klebstoffdispersion soll insbesondere bezogen auf den Festkörper mehr als 65 Gew-% der EVA- und/oder PVAc-Polymere sowie bis zu 35 Gew-% Ten- sid(e), Stabilisatoren, Haftverstärker, Weichmacher, Pigment / Füllstoffe und / oder andere inerte Polymere enthalten. Insbesondere sind zusätzlich 0,05 bis 5 Gew-% Polyimin/Polyamin- Klebkraftverstärker enthalten. Der Festkörper des wässrigen Klebstoffs soll zwischen 30 bis 70 Gew.-% betragen, insbesondere von 45 bis 65 Gew-%. Die geeigneten Klebstoffe werden durch Mischen der Komponenten in an sich bekannter Weise hergestellt. Dabei ist es zweckmäßig, zunächst eine Polymerdispersion herzustellen. Durch Neutralisation ggf. vorhandener anionischer Gruppen kann dann Viskosität und Lösungsverhalten der Dispersion eingestellt werden. Die wässrigen Dispersionen weisen bevorzugt einen pH (25°C) im Bereich 3,0 bis 8,0 insbesondere 3,5 bis 6,5 auf. Die Viskosität der nicht geschäumten Klebstoffdispersion liegt üblicherweise im Bereich von 100 bis 50000 mPas bei 25 °C, bevorzugt von 1000 bis 10000 mPas (Kegel-Platte Messung, DIN 53229). Diese Dispersionen sind stabil und lagerfähig. An adhesive dispersion which is suitable in accordance with the invention should contain, in particular, more than 65% by weight of the EVA and / or PVAc polymers and up to 35% by weight surfactants, stabilizers, adhesion promoters, plasticizers, pigment / fillers and / or or other inert polymers. In particular, 0.05 to 5% by weight of polyimine / polyamine adhesive are additionally included. The solids content of the aqueous adhesive should be between 30 and 70% by weight, in particular between 45 and 65% by weight. The suitable adhesives are prepared by mixing the components in a manner known per se. It is expedient first to prepare a polymer dispersion. By neutralization of any anionic groups present, the viscosity and dissolution behavior of the dispersion can then be adjusted. The aqueous dispersions preferably have a pH (25 ° C.) in the range from 3.0 to 8.0, in particular from 3.5 to 6.5. The viscosity of the non-foamed adhesive dispersion is usually in the range from 100 to 50,000 mPas at 25 ° C., preferably from 1,000 to 10,000 mPas (cone-plate measurement, DIN 53229). These dispersions are stable and storable.
Aus der geeigneten wässrigen Klebstoffdispersion wird dann vor der Applikation ein geschäumter Klebstoff hergestellt. Das kann mit bekannten Mitteln geschehen, beispielsweise kann der Klebstoff durch statische oder andere Mischer zusammen mit einem Gas geleitet werden. Es sind insbesondere solche Gase geeignet, die sich überwiegend nicht in Wasser lösen, beispielsweise Stickstoff oder Luft. Besonders bevorzugt ist das Erzeugen des geschäumten Klebstoffs durch ein- oder mehrmaliges Leiten des wässrigen Klebstoffs mit Luft durch einen statischen Mischer. Über die Menge der Gase kann die Dichte des Klebstoffschaums beeinflusst werden, über die Durchflussgeschwindigkeit und den Mischaggregat die Größe der Blasen. Die Dichte des geschäumten Klebstoffs soll von 0,25 g/cm3 bis 0,9 g/cm3, vorzugsweise von 0,5 g/cm3 bis 0,8 g/cm3 betragen. From the suitable aqueous adhesive dispersion, a foamed adhesive is then prepared prior to application. This can be done by known means, for example, the adhesive may be passed through static or other mixers together with a gas. In particular, those gases are suitable which do not dissolve predominantly in water, for example nitrogen or air. It is particularly preferred to produce the foamed adhesive by passing the aqueous adhesive with air through a static mixer one or more times. The amount of gases can influence the density of the adhesive foam, the flow rate and the mixing unit the size of the bubbles. The density of the foamed adhesive should be from 0.25 g / cm 3 to 0.9 g / cm 3 , preferably from 0.5 g / cm 3 to 0.8 g / cm 3 .
In einem geeigneten Schaumklebstoff sind die Blasen klein, beispielsweise im Durchschnitt unter 300 μηη, insbesondere zwischen 10 bis 150 μηη. Dabei wird ein stabiler Schaum erhalten. Die Konsistenz ergibt einen nach dem Auftragen als Schicht nicht zerfallenden und nicht frei verfließenden Schaum. Die Konsistenz ist im Allgemeinen pastös. Der Schaum ist auch bei der Applikation stabil und kann gut verarbeitet werden. In a suitable foam adhesive, the bubbles are small, for example, on average under 300 μηη, in particular between 10 to 150 μηη. In this case, a stable foam is obtained. The consistency results in a non-disintegrating after application as a layer and not freely flowing foam. The consistency is generally pasty. The foam is stable even during application and can be processed well.
Zur Herstellung der verklebten Verbundkörper gemäß der Erfindung wird der Schaum vorzugsweise auf das flexible Substrat aufgetragen. Das kann mit bekannten Vorrichtungen geschehen, beispielsweise Rakel, Rollen, Düsen, Sprühen oder bevorzugt mit Walzen. Der Klebstoff wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 100 g/m2 aufgetragen, bevorzugt 10 bis 50 g/m2. Dabei wird der Klebstoff vorzugsweise auf die gesamte zu verklebende Substratoberfläche aufgetragen. Unmittelbar danach wird das beschichtete Substrat mit einer Seite des Trägersubstrats, insbesondere einem Karton verklebt. Der Verbund Träger/ Folie ist vorzugsweise vollflächig verklebt. Dabei kann das flexible Substrat mit Teilbereichen der Trägeroberfläche verklebt werden, es kann die ganze Oberfläche verklebt sein, es ist ebenso möglich, dass das folienformige Substrat größer als das Trägersubstrat ist und um den Rand auf der gegenüberliegenden Oberfläche verklebt wird. Die zweite gegenüberliegende Oberfläche des Trägersubstrats kann gegebenenfalls mit einer zweiten Folie verklebt werden. Es kann sich dabei um ein gleichartiges Foliensubstrat handeln, wie auf der ersten Oberfläche, es kann sich um ein anders ausgebildetes Substrat gleicher Art handeln, beispielsweise bedruckt oder geprägt, und es können auch unterschiedliche Substrate verklebt sein. To produce the bonded composites according to the invention, the foam is preferably applied to the flexible substrate. This can be done with known devices, such as squeegee, rollers, nozzles, spraying or preferably with rollers. The adhesive is preferably applied in an amount of 5 to 100 g / m 2 , preferably 10 to 50 g / m 2 . In this case, the adhesive is preferably applied to the entire surface of the substrate to be bonded. Immediately thereafter, the coated substrate is bonded to one side of the carrier substrate, in particular a cardboard. The composite carrier / film is preferably glued over the entire surface. In this case, the flexible substrate can be adhesively bonded to partial areas of the carrier surface, the entire surface can be glued, it is also possible for the film-shaped substrate to be larger than the carrier substrate and glued around the edge on the opposite surface. The second opposite surface of the carrier substrate may optionally be glued to a second film. It may be a similar film substrate, as on the first surface, it may be a differently shaped substrate of the same kind, for example, printed or embossed, and it may also be bonded to different substrates.
Anschließend wird der erfindungsgemäße Verbundkörper getrocknet. Das kann durch einfache Lagerung bei Umgebungsbedingungen erfolgen oder durch zusätzliche Maßnahmen unterstützt werden, wie Erwärmen oder Luftaustausch. Bevorzugt wird dies bei üblichen Umgebungstemperaturen durchgeführt. Durch den durch den Einsatz des geschäumten Klebstoffs bedingten niedrigen Wassergehalt der Klebstoffschicht entsteht ein schneller Haftungsaufbau. Die verklebten Substrate können schnell weiterverarbeitet werden. Subsequently, the composite body according to the invention is dried. This can be done by simple storage at ambient conditions or assisted by additional measures, such as heating or air exchange. This is preferably carried out at normal ambient temperatures. Due to the low water content of the adhesive layer caused by the use of the foamed adhesive, a rapid adhesion build-up results. The bonded substrates can be processed quickly.
Während Papier- und Kartonsubstrate ein Absorptionsvermögen für Wasser aufweisen, sind die erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten Kunststoffsubstrate üblicherweise nicht porös. Wasser wird nicht in die entsprechende Oberfläche eindringen. Überraschenderweise ist trotzdem eine gute Verklebung sichergestellt. While paper and cardboard substrates have an absorption capacity for water, the plastic substrates preferably used according to the invention are usually not porous. Water will not penetrate into the corresponding surface. Surprisingly, nevertheless, a good bond is ensured.
Der erfindungsgemäße Verbundkörper weist mindestens eine folienförmige Schicht, insbesondere aus Papier, Gewebe und/oder Kunststofffolien, auf. Diese ist mit dem Trägersubstrat über eine getrocknete Klebstoffschicht verbunden. Vorzugsweise erfolgt dieser Verbund vollflächig. In einer bevorzugten Ausführungsform ist auch auf der zweiten Oberfläche des Trägersubstrats eine flexible Folie aus Kunststoff oder bevorzugt Papier verklebt. The composite body according to the invention has at least one film-shaped layer, in particular of paper, fabric and / or plastic films on. This is connected to the carrier substrate via a dried adhesive layer. Preferably, this composite is over the entire surface. In a preferred embodiment, a flexible film made of plastic or preferably paper is glued on the second surface of the carrier substrate.
Eine auf einem glatten Trägermaterial, z.B. Glas, aufgetragene geschäumte Klebstoffschicht ergibt auch nach dem Trocknen eine schaumförmige feste Schicht. Auch wenn bei den rauen Oberflächen des Trägersubstrats eine genaue Untersuchung schwierig ist, wird davon ausgegangen, dass die Klebstoffschicht auch in diesem Fall noch eine Schaumstruktur aufweist. One on a smooth substrate, e.g. Glass, applied foamed adhesive layer results in a foam-like solid layer even after drying. Even if the rough surfaces of the supporting substrate are difficult to examine accurately, it is considered that the adhesive layer has a foam structure even in this case.
Erfindungsgemäß ist das Trägersubstrat mindestens auf einer ersten Seite mit einem folienför- migen Substrat verklebt. Das kann beispielsweise ein bedrucktes oder gefärbtes Papier sein, insbesondere sind auch gefärbte oder bedruckte Kunststofffolien geeignet. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass diese erste Seite des Trägersubstrates mit zwei unterschiedlichen folienförmigen Materialien verklebt ist. Unabhängig von der Ausgestaltung der ersten Seite, z.B. Außenseite, ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch die zweite Seite, z.B. Innenseite, des Trägermaterials mit einem folienförmigen Substrat ver- klebt. Es kann sich dabei um das gleiche Material handeln, das auf der Außenseite aufgetragen ist. Es können aber auch unterschiedliche Substrate verklebt sein. Dabei können die Substrate als Materialien unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise Gewebe, Kunststoff oder Papier. Es kann sich aber auch um unterschiedliche Formen des gleichen Materials handeln, beispielsweise unterschiedlich bedrucktes Papier, unterschiedlich bedruckte oder geprägte Kunststofffolie. Beispiele für solche bevorzugten Verbundkörper sind außen und innen mit unterschiedlich bedruckten oder gefärbten Papiersubstraten verklebt, außen eine Kunststofffolie, innen ein Papiersubstrat, außen und innen unterschiedlich bedruckte oder gefärbte Kunststoffsubstrate, außen Geweben und innen Papier. Bevorzugt handelt es sich bei mindestens einem folienförmigen Substrat um eine Kunststofffolie. According to the invention, the carrier substrate is bonded at least on a first side to a film-shaped substrate. This can be, for example, a printed or dyed paper; in particular, dyed or printed plastic films are also suitable. In a further embodiment of the invention, it is possible that this first side of the carrier substrate is bonded to two different film-shaped materials. Regardless of the configuration of the first side, eg outside, in a further preferred embodiment, the second side, eg inside, of the carrier material with a foil-shaped substrate is also used. sticks. It can be the same material applied on the outside. But it can also be glued different substrates. In this case, the substrates may be designed differently as materials, for example tissue, plastic or paper. However, they can also be different forms of the same material, for example differently printed paper, differently printed or embossed plastic film. Examples of such preferred composites are externally and internally bonded to differently printed or dyed paper substrates, outside a plastic film, inside a paper substrate, inside and outside differently printed or colored plastic substrates, outside fabrics and inside paper. Preferably, at least one film-shaped substrate is a plastic film.
Diese Verbundkörper können beispielsweise zu Ordnern, Buchdeckeln oder Schriftgutbehältern weiterverarbeitet werden. Dabei werden die flachen Substrate beispielsweise bedruckt, gefaltet, mit Anbauteilen versehen und/oder verklebt. These composites can be further processed, for example, to folders, book covers or records containers. The flat substrates are for example printed, folded, provided with attachments and / or glued.
Durch den Einsatz eines geschäumten Klebstoffs ist ein schneller Verklebungsprozess möglich. Der Klebstoff hat einen geringeren Wasseranteil als entsprechende nicht geschäumte Klebstoffe. Dadurch werden Papier- und Kartonsubstrate weniger angegriffen. Auch ist eine gute Haftung auf Kunststofffoliensubstraten festzustellen. Durch das Trägersubstrat aus natürlichen Fasern ist eine schnelle Verminderung der Feuchtigkeit direkt nach dem Verkleben gegeben. Dadurch wird eine schnelle und hohe Anfangshaftung sichergestellt. Auch wird die Weiterverarbeitung der verklebten Substrate beschleunigt. Durch die Schaumstruktur des Klebstoffs können auch unebene Substrate gut verklebt werden. Der Schaum gleicht die Unebenheit aus, es werden gleichmäßige Oberflächen erhalten. Die Schaumstruktur führt zu einer Verminderung des Materialverbrauchs bei einer verbesserten Verklebung. By using a foamed adhesive, a faster bonding process is possible. The adhesive has a lower water content than corresponding non-foamed adhesives. As a result, less paper and cardboard substrates are attacked. Also, good adhesion to plastic film substrates is noted. The carrier substrate made of natural fibers gives a rapid reduction in moisture immediately after bonding. This ensures fast and high initial adhesion. Also, the further processing of the bonded substrates is accelerated. Due to the foam structure of the adhesive even uneven substrates can be glued well. The foam compensates for the unevenness and uniform surfaces are obtained. The foam structure leads to a reduction in material consumption with improved bonding.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verbundkörper bestehend aus einem Trägersubstrat aus natürlichen Fasern und mindestens einer verklebten zweiten Substratschicht aus einem flexiblen folienförmigen Substrat, die mit einer getrockneten Klebstoffschicht vollflächig verbunden sind, wobei die Klebstoffschicht auf Basis eines wässrigen geschäumten Klebstoffs hergestellt ist. 1. A composite body consisting of a carrier substrate of natural fibers and at least one bonded second substrate layer of a flexible film-shaped substrate, which are connected to a dried adhesive layer over the entire surface, wherein the adhesive layer is made on the basis of an aqueous foamed adhesive.
2. Verbundkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wässrige geschäumte Klebstoff eine Dichte von 0,25 bis 0,9 g/cm3 aufweist und einen Wassergehalt von weniger als 50 Gew-%. 2. A composite according to claim 1, characterized in that the aqueous foamed adhesive has a density of 0.25 to 0.9 g / cm 3 and a water content of less than 50% by weight.
3. Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Trägersubstrat um Pappe, Karton oder verstärktes Papier handelt. 3. Composite body according to one of claims 1 or 2, characterized in that it is the carrier substrate is cardboard, cardboard or reinforced paper.
4. Verbundkörper einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible folienförmige Substrat ausgewählt wird aus Papier, Kunststofffolien oder Mehrschichtfolien. 4. Composite according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flexible film-shaped substrate is selected from paper, plastic films or multilayer films.
5. Verbundkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem flexiblen folienförmigen Substrat um eine Kunststofffolie handelt. 5. A composite according to claim 4, characterized in that it is the flexible film-shaped substrate is a plastic film.
6. Verbundkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem flexiblen folienförmigen Substrat um eine Polyvinylchlorid-, Polyethylen- oder Polypropylen-Folie handelt. 6. A composite according to claim 5, characterized in that it is the flexible film-shaped substrate is a polyvinyl chloride, polyethylene or polypropylene film.
7. Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff als Bindemittel ein wasserdispergierbares Polymer enthält, ausgewählt aus PVAc, PVOH, EVA oder Ethylen(meth)-acrylaten. 7. A composite according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the adhesive contains as binder a water-dispersible polymer selected from PVAc, PVOH, EVA or ethylene (meth) acrylates.
8. Verbundkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zusätzlich mindestens eine polymere Imin- und/oder Aminverbindung enthält. 8. A composite according to claim 7, characterized in that the adhesive additionally contains at least one polymeric imine and / or amine compound.
9. Verbundkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Imin- und/oder Aminverbindung ausgewählt ist aus Polyethyleniminen und Vinylamin-Polymeren. 9. A composite according to claim 8, characterized in that the polymeric imine and / or amine compound is selected from polyethyleneimines and vinylamine polymers.
10. Verbundkörper nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Imin- und/oder Aminverbindung(en) in einer Gesamtmenge von 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Festkörper, enthalten sind. 10. A composite according to claim 8 or 9, characterized in that the polymeric imine and / or amine compound (s) are contained in a total amount of 0.05 to 5 wt .-%, based on the solids.
1 1. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff in einer Menge von 5 bis 100 g/m2 aufgetragen ist. 1 1. A composite body according to any one of the preceding claims, characterized in that the adhesive is applied in an amount of 5 to 100 g / m 2 .
12. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seiten des Trägersubstrats mit folienförmigen Substraten verklebt sind, insbesondere dass ein folienförmiges Substrat über die Kanten abdeckend verklebt ist. 12. Composite body according to one of the preceding claims, characterized in that both sides of the carrier substrate are glued to film-shaped substrates, in particular that a film-shaped substrate is glued covering over the edges.
13. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein folienförmiges Substrat über die Kanten des Trägersubstrats abdeckend verklebt ist. 13. Composite body according to one of the preceding claims, characterized in that a film-shaped substrate is glued covering over the edges of the carrier substrate.
14. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die getrocknete Klebstoffschicht eine Schaumstruktur aufweist. 14. Composite body according to one of the preceding claims, characterized in that the dried adhesive layer has a foam structure.
15. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Ordner, Schriftguthülle oder Buchdeckel ausgebildet ist. 15. Composite body according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a folder, Schriftguthülle or book cover.
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