DE69208658T2

DE69208658T2 - Wasserdispergierbare, druckempfindliche heissschmelzklebmasse

Info

Publication number: DE69208658T2
Application number: DE69208658T
Authority: DE
Inventors: Gary Russell
Original assignee: ISP Investments LLC
Current assignee: ISP Investments LLC
Priority date: 1991-05-28
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2012-05-01
Also published as: DE69208658D1; WO1992021718A1; US5182323A; JPH06508165A; EP0586478A1; AU656980B2; EP0586478A4; EP0586478B1; AU1909092A; CA2107784A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die sich als druckempfindlicher Heißschmelz-Klebstoff eignet. Die Erfindung betrifft weiters Etiketten und Klebebänder, die diesen Klebstoff verwenden. Die Zusammensetzung eignet sich auch als verformbare Masse für bestimmte medizinische Anwendungen.

Hintergrund der Erfindung und Zusammenfassung des Stands der Technik

Druckempfindliche Hei ßschmelz-Klebstoffe werden allgemein verwendet. Die meisten Klebstoffe verwenden thermoplastische Kautschuke, die lsopren/Styrol-Blockcopolymere oder Butadien/Styrol-Blockcopolymere sein können. Diese Kautschuke sind sehr hydrophob. Ein Nachteil solcher Klebstoffe liegt darin, daß Reste derartiger Zusammensetzungen in Verfahren auf Wasserbasis zum Recyclen von Papier oder Feinpappe, die mit dem Klebstoff behandelt wurden, zu einem sehr unerwünschten hydrophoben Schmutzstoff werden. Wenn z.B. Papier oder Pappe mit einem hydrophoben druckempfindlichen Klebstoff behandelt und zur Herstellung von Etiketten verwendet wird, ist der Klebstoffrest ein erhebliches Hindernis beim Recyclen jeglichen Abfallmaterials.
Druckempfindliche Klebstoffe, die wasserdispergierbar sind, sind bekannt. US-A- 4331576 (Colon et al., 1981) offenbart druckempfindliche Heißschmelz-Klebstoffe, die Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymere, Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, bestimmte Fettsäuren und Harz- oder Tallöle enthalten. Dieses Patent erklärt, daß aufgrund der Wasserdispergierbarkeit ein Etikett, das mit dem Klebstoff angeklebt wurde, nach Anfeuchten des Etiketts entfernt werden kann.
Die Autoren der vorliegenden Anmeldung stellten unerwarteterweise fest, daß es möglich ist, wasserlösliche oder wasserdispergierbare druckempfindliche Heißschmelz- Klebstoffe unter Verwendung der herkömmlicheren thermoplastischen Kautschuke herzustellen, wobei die resultierenden Zusammensetzungen eine bessere Klebeeigenschaft, Abschälfestigkeit und Haftkraft als die bisher geoffenbarten wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Heißschmelz-Zusammensetzungen bieten. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Heißschmelz-Zusammensetzung bereitgestellt, umfassend
3 bis 50 Gew.-% eines thermoplastischen Kautschuks
10 bis 50 Gew.-% eines Copolymers von Vinylpyrrolidon und Vinylacetat
10 bis 50 Gew.-% einer Fettsäure mit einer Carboxylgruppe und 8 bis 22 C- Atomen.
Der Rest der Zusammensetzung auf 100 Gew.-% kann durch fakultative Ingredientien gebildet sein.
Der thermoplastische Kautschuk ist im allgemeinen ein Copolymer aus einem Monomer mit einer olefinischen Unsättigungsstelle und einem Monomer mit zwei olefinischen Bindungen, insbesondere ein Styrol/Isopren-Blockcopolymer oder ein Styrol/Butadien- Blockcopolymer. Ein Beispiel des ersteren sind thermoplastische Kautschuke, wie sie bei Shell unter ihrem eingetragenen Warenzeichen Cariflex TR erhältlich sind.
Die Menge des thermoplastischen Kautschuks liegt vorzugsweise bei 4 bis 20 Gew.-% der Zusammensetzung und beträgt zur Erzielung höherer Abschälfestigkeiten zumindest 6 Gew.-%.
Ein geeignetes Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymer ist PVP/VA S-630, erhältlich von GAF Corporation. Dieses Polymer enthält Vinylpyrrolidon und Vinylacetat in einem ungefähren Gewichtsverhältnis von 6:4. Diese zwei Monomeren sind statistisch im Polymer verteilt.
Die Menge dieses Copolymers reicht von 10 bis 50 Gew.-% der Zusammensetzung, vorzugsweise von 15 bis 40 Gew.-%.
Die dritte wesentliche Hauptkomponente ist Fettsäure in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-%.
Im Handel erhältliche Fettsäuren sind im allgemeinen Gemische, in denen die vorhandenen Kohlenstoffketten-Längen in einem gewissen Bereich liegen. Die verwendete Fettsäure kann überwiegend kürzere Ketten (mit 10 bis 14 C-Atomen) oder längere Ketten (mit 16 bis 20 C-Atomen) aufweisen. Im letzteren Fall können ungesättigte Ketten enthalten sein, müssen aber nicht. Eine Fettsäure mit kürzerer Kette kann aus Kokosnüssen stammen. Eine geeignete Fettsäure mit längerer Kette ist Isostearinsäure.
Ein üblicherweise enthaltenes Ingrediens ist ein klebrig machendes Harz, das in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugter von 20 bis 40 Gew.-%, der Zusammensetzung vorliegt.
Materialien, die als klebrig machende Harze dienen können, sind z.B. Holzharze, Tallöle, Ester solcher Harze sowie Tallöle und Polyterpene. Konkrete im Handel erhältliche Beispiele sind Foral 85E von Hercules BV (hydriertes Harz), Staybelite Resin E von Hercules BV (teilweise hydriertes Harz), Piccolyte-Polyterpenharze von Hercules BV und das aliphatische Kohlenwasserstoffharz Imprez von ICI.
Erfindungsgemäße Zusammensetzungen enthalten im allgemeinen ein Antioxidans in einer Menge, die einen Bruchteil eines Prozents ausmacht. Die Zusammensetzungen enthalten auch off von 2 bis 10 Gew.-% eines Esterplastifiziermittels, wie z.B. Dialkylphthalate oder Alkylbenzoate.
Erfindungsgemäße Zusammensetzungen können einfach durch Vermischen der lngredientien-Materialien unter Erhitzen und Rühren zur Bildung einer gemeinsamen Schmelze hergestellt werden. Es kann sich als günstig herausstellen, das klebrig machende Harz und den thermoplastischen Kautschuk zusammen in einem Mischer mit hoher Scherwirkung vor dem Vermischen mit den anderen Ingredientien zu vermischen. Der Mischvorgang kann unter einem Inertgas-, wie z.B. Stickstoff-, Polster, erfolgen. Dies ist zur Bildung anderer Heißschmelz-Zusammensetzungen eine herkömmliche Vorgangsweise.
Das in Betracht gezogene Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Verwendung als druckempfindlicher Heißschmelz-Klebstoff. Für diese Anwendung enthalten die Zusammensetzungen im allgemeinen ein klebrig machendes Harz. Sie können gemäß herkömmlichen Verfahren zur Aufbringung von Heißschmelz-Klebstoff auf ein Papiersubstrat aufgebracht werden. Die Zusammensetzungen können insbesondere zur Herstellung druckempfindlicher Etiketten und druckempfindlicher Klebebänder herangezogen werden. Jedes dieser Produkte besteht aus einem Substrat (Papier, Pappe oder Kunststoffilm), das mit der erfindungsgemäßen Klebstoff-Zusammensetzung beschichtet ist.
Eine weitere Anwendung für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist ein thermoplastisches Material, das in verschiedenen medizinischen Anwendungen zum Einsatz kommen kann. Eine Menge der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann groß genug gemacht werden, um bei Körpertemperatur oder darunter ihre Form zu bewahren und kann auf die menschliche Haut geklebt werden. Dies könnte erfolgen, um eine Sonde bzw. einen Sensor auf die Haut zu kleben. Alternativ dazu könnte die Zusammensetzung mit einem Arzneimittel zur topischen Anwendung imprägniert werden, das allmählich von der Zusammensetzung in die Haut wandert, an der die Zusammensetzung anhaffet.
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung an Hand von Beispielen:
Eine Reihe von Zusammensetzungen wurde unter Verwendung verschiedener Anteile der folgenden im Handel erhältlichen Ingredientien hergestellt:
Cariflex P1107, ein Styrol/Isopren-Blockcopolymer, erhältlich von Shell
Foral 85, ein hydriertes, raffiniertes klebrig machendes Harz, erhältlich von Hercules B.V.
Prifac 7901, eine Fettsäure, die hauptsächlich aus Kokosöl stammt, und bei Unichema International erhältlich ist. Diese Fettsäure enthält etwa 48% Laurinsäure (12 C-Atome) und 18% Myristinsäure (14 C-Atome). Der Rest der Fettsäure wird durch Säuren mit anderen Kettenlängen gebildet.
Dioctylphthalat-Plastifiziermittel
Irganox 1010 oder Topanol CA, sterisch gehinderte Phenolantioxidantien, erhältlich von Ciba-Geigy bzw. ICI.
Die vier Zusammensetzungen enthalten diese Materialien in den in nachstehender Tabelle 1 angeführten Mengen. Die Tabelle enthält auch eine Vergleichszusammensetzung mit Polyethylenglykol eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 400 (PEG 400) und einem Ethylen/Acrylsäure-Copolymer. Proben jeder Klebstoff-Zusammensetzung wurden auf ein Polyesterband-Substrat wie z.B. Melinex (ICI) aufgetragen, wobei eine drahtumschnürte Zugeinrichtung verwendet wurde, um die vorerhitzte Schmelze in einer Dicke von 25 µm auf den Polyesterfilm aufzutragen, und anschließend das Laminieren mit Silikon-Abziehpapier erfolgte.
Die Eigenschaften der resultierenden Filme wurden dann unter Anwendung von Standardprüfungen gemäß den Vorschriften des Pressure Sensitive Tape Council untersucht.
Beim Abschälfestigkeitsversuch wird das Klebeband mittels einer Walze mit Norm- Gewicht auf rostfreien Stahl gepreßt. Es wird dann in einem Winkel von 180ºC unter Verwendung automatisierter Geräte abgeschält, um das Band mit einer Rate von 300 mm/min abzuziehen und die erforderliche angewendete Kraft zu messen. Die Ergebnisse werden als Gramm-(Kraft) pro 25 mm Bandbreite ausgedrückt.
Die Scherhaftung wurde durch das Aufpressen des Bandes auf eine Glasplatte unter Verwendung der Normwalze solcherart gemessen, daß das Band auf einen Bereich genau angegebener Abmessungen am Plattenrand angeklebt wurde. Ein Normgewicht wurde anschließend an einer Bandlänge befestigt, die über den Rand der Glasplatte vorragte, die in einem Winkel von 2º zur vertikalen Richtung festgeklemmt war. Es wurde die Zeitdauer gemessen, die vor dem Abfallen des Bandes von der Platte verging.
Zur Bewertung des Haftvermögens wurde eine Länge des Bandes zu einer Schleife mit der klebrigen Seite nach außen gebildet. Die Schleife wird auf eine Oberfläche aus rostfreiem Stahl abgesenkt, bis eine vorgeschriebene Länge an der Schleifenbasis flach auf der Oberfläche aufliegt. Kein anderer Druck wird auf diesen Klebefilm ausgeübt. Die Bandschleife wird dann mittels automatisierter Geräte von der Oberfläche aus rostfreiem Stahl weggezogen, um das Band mit einer Rate von 300 mm/min abzuziehen, während die erforderliche ausgeübte Kraft gemessen wurde.
Die Waschbarkeit wurde durch Beschichten eines Papieretiketts mit der Klebstoff- Zusammensetzung, Aufkleben dieses Papieretiketts auf einer Glasfläche und, später, durch Entfernen des Etiketts mittels Waschen mit Wasser unter genormten Bedingungen bewertet. Die Bewertung berücksichtigte die Leichtigkeit, mit der sowohl das Papieretikett als auch der Klebstoff während des Waschens von der Glasfläche entfernt wurden.
Die Ergebnisse dieser Tests sind aus nachstehender Tabelle 1 ersichtlich. Tabelle 1 Gew.-% Ingrediens Cariflex P1107 Foral 85 Prifac 7901 Irganox/Topanol CA Dioctylphthalat Ethylen/Acrylsaüre-Copolymer Abschälfestigkeit (g/25mm) Haftvermögen: Waschbarkeit: Scherhaftung: hoch ausgezeichnet gering gut mittel
Es ist anhand der Zusammensetzungen 1 und 4 in Tabelle 1 ersichtlich, daß selbst ein geringer Prozentsatz des thermoplastischen Kautschuks zu einer deutlichen Verbesserung der Abschälfestigkeit ohne Beeinträchtigung der Waschbarkeit führt. Außerdem besitzt Zusammensetzung 1 eine höhere Abschälfestigkeit als die etwas unterschiedliche Zusammensetzung 5, die Ethylen/Acrylsäure-Copolymer enthält.

Claims

1. Heißschmelz-Zusammensetzung, umfassend:

3 bis 50 Gew.-% eines thermoplastischen Kautschuks

10 bis 50 Gew.-% eines Copolymers von Vinylpyrrolidon und Vinylacetat

10 bis 50 Gew.-% Fettsäure mit einer Carboxylgruppe und 8 bis 22 C-Atomen.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Kautschuk ein Blockcopolymer von Monomeren mit einer und zwei olefinischen Unsättigungsstellen ist.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, worin der Kautschuk ein Styrol/Isopren- Blockcopolymer oder ein Styrol/Butadien-Blockcopolymer ist.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend 4 bis 20 Gew.-% Kautschuk.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin zumindest die Hälfte der Fettsäure eine Kohlenstoff-Kettenlänge von 10 bis 14 C-Atomen besitzt.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend 15 bis 40 Gew.-% Fettsäure.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend 15 bis 40 Gew.-% Copolymer von Vinylacetat und Vinylpyrrolidon.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend 10 bis 50 Gew.-% klebrig machendes Harz.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend 2 bis

10 Gew.-% eines Plastifiziermittels.