DE19940261A1 - Verfahren zur Herstellung von Papierverbunden und befeuchtungsklebrigen Materialien - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Papierverbunden und befeuchtungsklebrigen MaterialienInfo
- Publication number
- DE19940261A1 DE19940261A1 DE19940261A DE19940261A DE19940261A1 DE 19940261 A1 DE19940261 A1 DE 19940261A1 DE 19940261 A DE19940261 A DE 19940261A DE 19940261 A DE19940261 A DE 19940261A DE 19940261 A1 DE19940261 A1 DE 19940261A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hot melt
- melt adhesive
- paper
- acid
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
- C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
- C08G18/6666—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
- C08G18/667—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
- C08G18/6674—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B29/00—Layered products comprising a layer of paper or cardboard
- B32B29/002—Layered products comprising a layer of paper or cardboard as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B29/005—Layered products comprising a layer of paper or cardboard as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material next to another layer of paper or cardboard layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B29/00—Layered products comprising a layer of paper or cardboard
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
- C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
- C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
- C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
- C08G18/7614—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring
- C08G18/7628—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring containing at least one isocyanate or isothiocyanate group linked to the aromatic ring by means of an aliphatic group
- C08G18/765—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring containing at least one isocyanate or isothiocyanate group linked to the aromatic ring by means of an aliphatic group alpha, alpha, alpha', alpha', -tetraalkylxylylene diisocyanate or homologues substituted on the aromatic ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
- B32B37/1207—Heat-activated adhesive
- B32B2037/1215—Hot-melt adhesive
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2317/00—Animal or vegetable based
- B32B2317/12—Paper, e.g. cardboard
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2170/00—Compositions for adhesives
- C08G2170/20—Compositions for hot melt adhesives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L71/00—Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2400/00—Presence of inorganic and organic materials
- C09J2400/20—Presence of organic materials
- C09J2400/28—Presence of paper
- C09J2400/283—Presence of paper in the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2467/00—Presence of polyester
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2471/00—Presence of polyether
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2475/00—Presence of polyurethane
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
- D21H27/30—Multi-ply
- D21H27/32—Multi-ply with materials applied between the sheets
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mindestens zweilagiger Papierverbunde, bei dem ein wasserlöslicher Schmelzklebstoff auf eine erste Papierlage aufgetragen und mindestens eine zweite Papierlage auf der Klebstoffseite der ersten Papierlage aufkaschiert wird, wobei die Löslichkeit des Schmelzklebstoffs in Wasser bei 20 C mindestens 3 Gew.-% beträgt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mindestens zweilagiger
Papierverbunde oder von befeuchtungsklebrigen Materialien unter Verwendung
wasserlöslicher Schmelzklebstoffe sowie die Verwendung wasserlöslicher
hochmolekularer Polymerer als Schmelzklebstoff zur Verklebung von Papier,
insbesondere zur Verklebung von Hygienepapieren oder zur Herstellung von
befeuchtungsklebrigen Materialien.
Hygienepapiere sollen in der Regel besonders hautfreundlich sein, d. h., sie sollen
bei der Benutzung an empfindlichen Körperstellen möglichst wenig Hautirritationen
hervorrufen. Neben einer Kontrolle der migrierfähigen Inhaltsstoffe der
Hygienepapiere spielt zu einer Erzielung dieses Effekts in hohem Maße die subjektiv
empfundene "Weichheit" oder "Sanftheit" der Hygienepapiere eine Rolle.
Üblicherweise wird ein besonders weicher und sanfter Eindruck dadurch erreicht,
daß das Hygienepapier aus mehreren dünnen Lagen zusammengestellt wird.
Zwischen diesen einzelnen Lagen soll vom Gesichtspunkt der
Anwenderfreundlichkeit jedoch eine merkliche Haftung bestehen, damit die
Hygienepapiere sich bei deren Gebrauch nicht sofort in einzelne Lagen auflösen und
sich damit ihre Handhabung deutlich verschlechtert. Eine weitere Tendenz im
Bereich der Hygienepapiere geht jedoch dahin, die Zahl der Lagen, die zur Erzielung
eines möglichst weichen Effekts notwendig sind, soweit wie möglich zu verringern.
Die Herstellung und Zusammenführung mehrerer Lagen ist in der Regel kostspieliger
als die Herstellung eines beispielsweise auf nur zwei Lagen reduzierten
Hygienepapiers.
Um trotzdem den geforderten, samtigen Oberflächeneffekt zu erreichen, wird die
Oberfläche der Hygienepapiere in der Regel durch Prägung oder andere
Behandlungen, die beispielsweise die Ausrichtung der Fasern auf der Papier
oberfläche beeinflussen, modifiziert. Versucht man nun eine Verklebung der
einzelnen Lagen des Hygienepapiers mittels eines wasserlöslichen Klebstoffs zu
erreichen, so bringt dies mehrere Nachteile mit sich. Beispielsweise übt Wasser als
Lösemittel für den Klebstoff auf die Papieroberfläche eine nachteilige Wirkung aus.
Dies drückt sich beispielsweise in Faltenbildung, Schrumpfung oder Glättung der
Papieroberfläche aus. All diese Effekte haben einen nachteiligen Einfluß auf die
Beschaffenheit der Oberfläche im Hinblick auf ein möglichst "samtiges" Gefühl beim
Anwender.
Ähnliche Phänomene wie Faltenbildung oder Schrumpfung treten auch bei der
Herstellung befeuchtungsklebriger Materialien, beispielsweise von Briefmarken,
Briefumschlägen oder Etiketten, auf.
Weiterhin erfordert die Verwendung wasserlöslicher Klebstoffe im Laufe des
Verklebungsverfahrens eine Trocknungsstufe, bei der Wasser aus dem verklebten
Hygienepapier entfernt wird. Solche Trocknungsstufen sind in der Regel
energieintensiv und führen zu einer Verteuerung und zeitlichen Verzögerung des
Produktionsprozesses.
Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung wasserlöslicher Klebstoffe besteht
außerdem darin, daß in der Regel eine längere Zeitspanne vergeht, bis die
Adhäsions- und Kohäsionswerte eine ausreichende Haftung der einzelnen
Papierlagen ermöglichen. Dies übt einen nachteiligen Einfluß auf die weitere
Verarbeitung der verklebten Lagen aus, d. h., die verklebten Papierlagen sind in der
Regel erst nach der Trocknung ausreichend mechanisch belastbar.
Eine weitere Anforderung an Klebstoffe, die zur Verklebung von Hygienepapieren
eingesetzt werden besteht darin, daß die Klebstoffe möglichst vollständig
wasserlöslich sein sollen. Dieses Erfordernis beruht auf der hohen Recyclingquote
bei der Herstellung von Hygienepapieren, d. h. daß Produktionsabfälle möglichst
direkt wieder bei der Herstellung neuer Papierlagen eingesetzt werden müssen.
Hierzu ist es jedoch erforderlich, daß die Verklebung zwischen den einzelnen
Papierlagen vollständig aus einem Recycling-Faserbrei entfernt wird.
Wasserunlösliche oder schlecht wasserlösliche Klebstoffbestandteile, die während
der Produktion einer neuen Papierlage aus dem recycelten Fasermaterial in die
Papierbahn geraten, können zu schwerwiegenden Produktionsausfällen führen.
Üblicherweise bilden solche Klebstoffreste in den recycelten Papierbahnen
sogenannte "Stickies", d. h. klebrige Punkte die zu einem Festkleben der Papierbahn
an Walzen und ähnlichen Führungselementen für die Papierbahn führen können.
Dies hat üblicherweise ein Abreißen der Papierbahn und langwierige
Produktionsunterbrechungen zur Folge. Es ist daher nicht nur erforderlich, daß die
Verklebung durch Wasser wieder lösbar ist und dabei zu einer Dispersion des
Klebstoffs im Wasser führt, sondern der Klebstoff selbst soll vollständig in Wasser
löslich sein. Dadurch wird verhindert, daß eventuell ausgetragene Klebstoffreste fein
verteilt zu klebrigen Agglomeraten (Stickies) führen.
Die EP-A 0 705 895 betrifft ein Verfahren zur Verklebung von Tissue oder
Nonwovens, bei dem eine Schmelzklebstoffzusammensetzung verwendet wird, die
aus bis zu 60% eines Stärkeesters, bis zu 40% eines polaren Wachses, bis zu 50%
eines Weichmachers, bis zu 25% eines Tackifiers und bis zu 3% eines
Antioxidans enthält. Während diese Klebstoffzusammensetzung zwar die
Grunderfordernisse an einen Klebstoff zur Verklebung von Hygienepapierlagen
erfüllt, sind jedoch nicht alle Bestandteile des Klebstoffs vollständig wasserlöslich.
Dies kann zu den oben beschriebenen Nachteilen bei dem Recycling von solchen
Hygienepapieren führen.
In der älteren Anmeldung DE 198 21 769 wird ein Verfahren zur Herstellung
mindestens zweilagiger Papierverbunde beschrieben, bei dem ein wasserlöslicher
Schmelzklebstoff auf eine erste Papierlage aufgetragen und mindestens eine zweite
Papierlage auf der Klebstoffseite der ersten Papierlage aufkaschiert wird, wobei die
Löslichkeit des Schmelzklebstoffes in Wasser bei 20°C mindestens 3 Gew.-%
beträgt. In diesem Dokument wird das Problem der visuellen Beurteilung des
Sprühbildes, ohne daß ein Farbstoff optisch störend in Erscheinung tritt, nicht
angesprochen und auch nicht gelöst.
Es bestand also die Aufgabe, einen Schmelzklebstoff zur Verklebung von
Hygienepapierlagen zur Verfügung zu stellen, der als Schmelze auftragbar ist, einen
sauberen Auftrag noch in geringsten Auftragsmengen (weniger als 0,1 g/m2) zuläßt,
eine feste, dauerhafte und schnelle Verklebung nach dem Zusammenfügen zweier
zu verklebender Papierbahnen gewährleistet und außerdem vollständig
wasserlöslich ist, d. h., mit Wasser in beliebiger Menge mischbar ist. Der Auftrag des
Schmelzklebstoffes sollte einfach kontrolliert werden können.
Es wurde nun gefunden, daß wasserlösliche Polymere mit einer Wasserlöslichkeit
von mindestens 3 Gew.-% bei 20°C die oben genannten Nachteile nicht aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung mindestens
zweilagiger Papierverbunde, bei dem ein wasserlöslicher Schmelzklebstoff auf eine
erste Papierlage aufgetragen und mindestens eine zweite Papierlage auf der
Klebstoffseite der ersten Papierlage aufkaschiert wird, wobei die Löslichkeit des
Schmelzklebstoffs in Wasser bei 20°C mindestens 3 Gew.-% beträgt und der
Schmelzklebstoff einen UV-aktiven Fluoreszenz-Farbstoff in einer nachweisbaren
Menge enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Papierverbunde, die
einer Verwendung als Hygienepapier dienen sollen. Unter "Hygienepapier" werden
im Rahmen der vorliegenden Erfindung überwiegend in Haushalt, in
Gemeinschaftseinrichtungen und zur persönlichen Hygiene verwendete
Papiersorten, z. B. Haushaltstücher (Küchenkrepp), Papierhandtücher,
Papiertaschentücher, Papierservietten, Toilettenpapier, Kinderwindeln und
dergleichen verstanden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere
für die Herstellung von Papierverbunden aus Tissue.
Unter "Tissue" wird ein besonders dünnes, weiches, überwiegend holzfreies Materi
al, ggf. mit feiner (Trocken)Kreppung, verstanden. Das Material ist sehr saugfähig
und weist in einer Einzellage in der Regel ein Flächengewicht von < 25 g/m2 (vor der
Kreppung) auf. Aus solchen Tissue-Verbunden, wie sie nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind, werden hauptsächlich Toilettenpapier,
Papiertaschentücher oder Kosmetiktücher hergestellt.
Unter "Schmelzklebstoffen" werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Klebstoffe
verstanden, die bei Raumtemperatur fest sowie wenigstens weitgehend wasser- und
lösemittelfrei sind. Schmelzklebstoffe werden aus der Schmelze auf die zu
verklebenden Papierlagen aufgetragen und binden beim Abkühlen unter
Verfestigung physikalisch ab. Als Schmelzklebstoffe sind beispielsweise organische
Polymere wie Polyester, Polyurethane, Polyamide, Polyalkylenoxide oder
Polymerisate, beispielsweise Polyacrylate, geeignet. Die Schmelzklebstoffe müssen
jedoch mindestens die oben genannten Voraussetzungen bezüglich der
Wasserlöslichkeit erfüllen.
Die Begriffe "Polyacrylat" wie er im Rahmen des vorliegenden Textes benutzt wird,
bezieht sich im folgenden sowohl auf Polymere oder Copolymere der Acrylsäure
oder deren Derivate als auch auf Polymere oder Copolymere der Methacrylsäure
oder deren Derivate.
Als Schmelzklebstoff im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Polyacrylate
lassen sich herstellen, indem Acrylsäure oder Methacrylsäure oder Derivate von
Acrylsäure oder Methacrylsäure, beispielsweise Ester der Acryl- oder
Methacrylsäure mit mono- oder polyfunktionellen Alkoholen, jeweils alleine (im Falle
der Acrylsäure oder Methacrylsäure) oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon,
auf bekannte Weise, beispielsweise radikalisch oder ionisch, polymerisiert werden.
Die Polymeren oder Copolymeren sollten auf jeden Fall einen Anteil an freien
Säuregruppen oder deren Salzen mit Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumionen
aufweisen, der so hoch ist, daß das Polymere eine Wasserlöslichkeit von
mindestens etwa 3 Gew.-% bei 20°C aufweist.
Beispielsweise können Rahmen der vorliegenden Erfindung als Schmelzklebstoff
Polyacrylate in Form von Homopolymeren oder Copolymeren eingesetzt werden,
wobei letztere neben den Acryl- oder Methacrylsäureanteilen oder deren Gemisch
noch Styrol, Styrolsulfonsäure, Acrylnitril, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylchlorid,
Vinylidenchlorid und/oder Butadien aufweisen.
Gegebenenfalls können noch weitere Acrylate oder Methacrylate oder deren
Gemisch mit einer oder mehreren funktionellen Gruppen bei der Polymerisation
anwesend sein. Beispielsweise sind dies Maleinsäure, Itaconsäure, Butandiol
diacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Tetraethylenglycoldiacrylat,
Neopentylglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-
Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Propylenglycolmethacrylat, Butan
diolmonoacrylat, Ethyldiglycolacrylat sowie sulfonsäuregruppentragende Monomere,
beispielsweise 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure.
Die Polyacrylate weisen in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein
Molekulargewicht von etwa 3.000 bis etwa 50.000 auf.
Ebenfalls zum Einsatz als Schmelzklebstoff im Rahmen der vorliegenden Erfindung
geeignet, sind Polyester mit einem Molekulargewicht von etwa 3.000 bis etwa
50.000. So können beispielsweise Polyester verwendet werden, die durch Umset
zung von niedermolekularen Alkoholen, insbesondere von Ethylenglykol,
Diethylenglycol, Neopentylglycol, Hexandiol, Butandiol, Propylenglykol, Glycerin oder
Trimethylolpropan mit entsprechenden mindestens difunktionellen Säuren entstehen.
Ebenfalls als polyfunktionelle Alkohole zur Herstellung von Polyestern geeignet sind
1,4-Hydroxymethylcyclohexan, 2-Methyl-1,3-propandiol, Butantriol-1,2,4,
Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Dipropylenglykol,
Polypropylenglykol, Dibutylenglykol und Polybutylenglykol.
Geeignete Polyesterpolyole sind beispielsweise durch Polykondensation herstellbar.
So können difunktionelle oder trifunktionelle Alkohole oder ein Gemisch aus zwei
oder mehr davon, mit Dicarbonsäuren oder Tricarbonsäuren oder einem Gemisch
aus zwei oder mehr davon, oder deren reaktiven Derivaten, zu Polyesterpolyolen
kondensiert werden. Geeignete Dicarbonsäuren sind beispielsweise Bernsteinsäure
und ihrer höheren Homologen mit bis zu 16 C-Atomen, ferner ungesättigte
Dicarbonsäuren wie Maleinsäure oder Fumarsäure sowie aromatische Dicar
bonsäuren, insbesondere die isomeren Phthalsäuren, wie Phthalsäure, Isopht
halsäure oder Terephthalsäure. Als Tricarbonsäuren sind beispielsweise
Zitronensäure oder Trimellithsäure geeignet. Im Rahmen der Erfindung besonders
geeignet sind Polyesterpolyole aus mindestens einer der genannten Dicarbonsäuren
und Glycerin, welche einen Restgehalt an OH-Gruppen aufweisen. Besonders
geeignete Alkohole sind Hexandiol, Ethylenglycol, Diethylenglycol oder
Neopentylglycol oder Gemische aus zwei oder mehr davon. Besonders geeignete
Säuren sind Isophthalsäure oder Adipinsäure oder deren Gemisch.
Weiterhin als Polyolkomponente zur Herstellung der Polyester einsetzbare Polyole
sind beispielsweise Diethylenglykol oder höhere Polyethylenglykole mit einem
Molekulargewicht (Mn) von etwa 100 bis etwa 22.000, beispielsweise etwa 200 bis
etwa 15.000 oder etwa 300 bis etwa 10.000, insbesondere etwa 500 bis etwa 2.000.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Schmelzklebstoff einsetzbare Polyester
umfassen insbesondere die Umsetzungsprodukte von polyfunktionellen,
vorzugsweise difunktionellen Alkoholen (gegebenenfalls zusammen mit geringen
Mengen an trifunktionellen Alkoholen) und polyfunktionellen, vorzugsweise
difunktionellen Carbonsäuren. Anstatt freier Polycarbonsäuren können (sofern
existent) auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende
Polycarbonsäureester mit Alkoholen mit vorzugsweise 1 bis 8 C-Atomen eingesetzt
werden. Die Polycarbonsäuren können aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch
und/oder heterocyclisch sein. Sie können gegebenenfalls substituiert sein,
beispielsweise durch Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Ethergruppen oder Halogene.
Als Polycarbonsäuren sind beispielsweise Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure,
Azelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trime
llithsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthal
säureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthal
säureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid,
Fumarsäure, Dimerfettsäure oder Trimerfettsäure oder Gemische aus zwei oder
mehr davon geeignet. Gegebenenfalls können untergeordnete Mengen an
monofunktionellen Fettsäuren im Reaktionsgemisch vorhanden sein.
Die Polyester können beispielsweise Carboxylendgruppen aufweisen. Aus Lactonen,
beispielsweise ε-Caprolacton oder Hydroxycarbonsäuren, beispielsweise ω-
Hydroxycapronsäure, erhältliche Polyester, können ebenfalls mindestens
anteilsweise eingesetzt werden.
In jedem Fall müssen die Polyester jedoch eine Wasserlöslichkeit von mindestens
3 Gew.-% bei 20°C aufweisen. Die Wasserlöslichkeit kann beispielsweise durch
Verwendung geeigneter wasserlöslicher Comonomeren bei der Polyesterherstellung
erreicht werden. Zur Einstellung der Wasserlöslichkeit der Polyester empfiehlt sich
beispielsweise die Verwendung entsprechender sulfonierter Polycarbonsäuren,
beispielsweise sulfonierter Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure, oder
die Verwendung wasserlöslicher Polyetherpolyole wie Polyethylenglykol mit einem
Molekulargewicht (Mn) von mindestens etwa 100, bei der Polykondensation.
Als Schmelzklebstoff eignen sich weiterhin beispielsweise Polyalkylenglykole mit
einem Molekulargewicht (Mn) von mindestens etwa 1.000, deren Löslichkeit in
Wasser bei 20°C mindestens etwa 3 Gew.-% beträgt.
Solche Polyalkylenglykole werden in der Regel durch katalytisch unterstützte
ringöffnende Polymerisation von Alkylenglykolen hergestellt.
Üblicherweise wird ausgehend von einem sogenannten Startermolekül polymerisiert.
Als Startermoleküle eignen sich grundsätzlich alte Verbindungen die, gegebenenfalls
in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators, zur Ringöffnung von Epoxidringen in
der Lage sind. Beispielsweise sind dies primäre, sekundäre oder tertiäre Amine,
primäre, sekundäre oder tertiäre Alkohole, Thiole oder Carbonsäuren.
Die Polymerisation verläuft in der Regel unter basischer Katalyse. Im Rahmen der
vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise Polyalkylenglykole eingesetzt, wie sie
durch Polymerisation von Ethylenoxid, gegebenenfalls im Gemisch mit C3-12-Alkylen
oxiden, erhältlich sind. Der Anteil an höheren Alkylenoxiden im Polyalkylenglykol darf
jedoch maximal so bemessen sein, daß die Löslichkeit in Wasser (im Rahmen des
vorliegenden Textes auch: Wasserlöslichkeit) bei 20°C mindestens etwa 3 Gew.-%
beträgt. Geeignet sind beispielsweise Polyethylenglykole mit einem Anteil an C3-
oder C4-Einheiten, oder beidem, wie sie durch Copolymerisation von Ethylenoxid mit
Propylenoxid oder Butylenoxid oder deren Gemisch erhältlich sind. Vorzugsweise
wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch Polyethylenoxid eingesetzt, wie
es durch Polymerisation von Ethylenoxid erhältlich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Schmelzklebstoff
Polyalkylenglykole eingesetzt, die unter Verwendung von primären, sekundären oder
tertiären Alkoholen oder Gemischen aus zwei oder mehr davon als Startmoleküle
hergestellt wurden.
Als Startmoleküle sind grundsätzlich alle mono- oder polyfunktionellen Alkohole oder
deren Gemische geeignet, vorzugsweise werden im Rahmen der vorliegenden
Erfindung jedoch Polyalkylenglykole eingesetzt, die unter Verwendung eines zwei-
oder dreiwertigen Alkohols, beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol,
Butylenglykol, Pentandiol, Hexandiol, Heptandiol, Octandiol sowie deren höheren
Homologen, Neopentylglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Triethylolpropan,
Pentaerythrit, Glucose, Sorbit, Mannit oder eines Gemischs aus zwei oder mehr
davon als Startmolekül, hergestellt wurden.
Die Untergrenze des Molekulargewichts der als Schmelzklebstoff im Rahmen der
vorliegenden Erfindung einsetzbaren Polyalkylenglykole wird durch die
klebetechnischen Eigenschaften des Polyalkylenglykols bestimmt. Es ist in jedem
Fall erforderlich, daß das Molekulargewicht so hoch ist, daß ausreichende Adhäsion
und Kohäsion des Schmelzklebstoffs gegeben sind. Weiterhin sollte das
Molekulargewicht so hoch sein, daß die Polyalkylenglykole keine haftklebrigen
Eigenschaften mehr aufweisen.
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens als Schmelzklebstoff einsetz
baren Polyalkylenglykole weisen daher in der Regel ein Molekulargewicht (Mn) von
mindestens etwa 1.000, beispielsweise mindestens etwa 3.000 und insbesondere
mindestens etwa 6.000 auf.
Die Obergrenze für das Molekulargewicht wird in der Regel durch die Verarbeitung
als Schmelzklebstoff und durch die Wasserlöslichkeit bestimmt. Dadurch ergibt es
sich, daß die Obergrenze des Molekulargewichts so angelegt sein sollte, daß ein
problemloses Aufwalzen oder Versprühen des geschmolzenen Polyalkylenoxids
durch übliche Düsen im Rahmen üblicher Auftragstechniken möglich ist. Weiterhin
sollte das Molekulargewicht des Polyalkylenoxids nur so hoch sein, daß die
geforderte Wasserlöslichkeit von etwa 3 Gew.-% eingehalten wird. Die Obergrenze
des Molekulargewichts liegt daher beispielsweise bei etwa 100.000, insbesondere
bei bis zu etwa 50.000.
Die Polyalkylenglykole können einzeln, d. h. als Polyadditionsprodukt mit
üblicherweise bei basisch katalysierten Additionen von Alkylenoxiden an Wasser
oder andere Startermoleküle entstehenden Molekulargewichtsverteilungen
eingesetzt werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, Gemische verschiedener
Polyalkylenglykole mit unterschiedlichen Molekulargewichtsverteilungen
einzusetzen. Weiterhin ist es möglich Polyalkylenglykole einzusetzen, die durch
Addition nur einer Alkylenoxidverbindung an ein Startermolekül entstehen. Es ist
jedoch ebenfalls möglich Polyalkylenglykole einzusetzen, die durch Addition
verschiedener Alkylenoxide erhältlich sind. Es kann sich dabei sowohl um Block-
Copolymere als auch um statistische Copolymere handeln.
Als Schmelzklebstoff im Rahmen der vorliegenden Erfindung können weiterhin
Polyurethane mit einem Molekulargewicht (Mn) von mindestens etwa 2.000,
beispielsweise etwa 5.000 oder mehr, die eine Wasserlöslichkeit bei 20°C von
mindestens 3 Gew.-% aufweisen, eingesetzt werden. Als Schmelzklebstoffe sind
sowohl ionische als auch nichtionische, wasserlösliche Polyurethane geeignet.
Polyurethane, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Schmelzklebstoff
einsetzbar sind, werden üblicherweise durch Umsetzung von mindestens einem
Polyisocyanat, vorzugsweise einem Diisocyanat, und einer Polyolkomponente, die
vorzugsweise überwiegend aus Diolen besteht, hergestellt. Die Polyolkomponente
kann dabei nur ein Polyol enthalten, es kann jedoch auch ein Gemisch aus zwei
oder mehr verschiedenen Polyolen als Polyolkomponente eingesetzt werden. Als
Polyolkomponente oder zumindest als Bestandteil der Polyolkomponente sind
beispielsweise Polyalkylenoxide, insbesondere Polyethylenoxid, besonders
geeignet.
Der Begriff "ionisch" bedeutet, daß das Polyurethan ionische oder zumindest im
Rahmen einer Säure-Base Reaktion ionisierbare Gruppen als Löslichkeitsvermittler
aufweist, beispielsweise Carboxylat-, Sulfonat, Phosphonat- oder Ammonium-
Gruppen.
Der Begriff "nichtionisch" bedeutet entsprechend, daß das Polyurethan keine ioni
schen Gruppen als emulgierende Gruppen aufweist, also keine Carboxylat-, Sulfo
nat, Phosphonat- oder Ammonium-Gruppen. Die Wasserlöslichkeit beruht vielmehr
auf den hydrophilen nichtionischen Gruppen des Polyoxyethylens -[CH2-CH2-O-]n-.
Diese Struktureinheiten leiten sich insbesondere von dem bevorzugt als
Polyolkomponente eingesetzten Polyethylenoxid ab. Unter Polyethylenoxid sind aber
nicht nur Polyadditionsprodukte von Ethylenoxid an Wasser oder Ethylenglykol als
Startmolekül zu verstehen, sondern auch Polyadditionen von Ethylenoxid an andere
zweiwertige Alkohole, z. B. Butandiol, Hexandiol oder 4,4'-Dihydroxy
diphenylpropan. Es können auch Gemische aus zwei oder mehr verschiedenen
Polyethylenoxiden eingesetzt werden, die sich beispielsweise im mittleren Moleku
largewicht Mw oder Mn oder in beidem unterscheiden. Es können auch Copolymere
von Ethylenoxid mit höheren Alkylenoxiden, z. B. mit Propylenoxid, als Poly
olkomponente verwendet werden, sofern sie genügend wasserlöslich sind, d. h.,
mehr als etwa 3 g in etwa 100 g Wasser bei etwa 20°C über etwa 6 Monate gelöst
bleiben.
Das Polyethylenoxid in der Polyolkomponente kann bis zu 10, vorzugsweise bis zu
höchstens 5, insbesondere bis zu höchstens 2 Gew.-% durch andere Diole ersetzt
werden, die einen hydrophoben Rest mit einer Wasserlöslichkeit von höchstens
2 g/100 g Wasser enthalten. Bei dem hydrophoben Rest handelt es sich insbesondere
um aliphatische oder alicyclische Strukturen mit 2 bis 44, insbesondere 6 bis 36 C-
Atomen. Die Reste können auch aromatische Strukturen enthalten. Bevorzugt sind
Diole mit mindestens einer primären OH-Gruppe, insbesondere 1,2- oder α,ω-Diole.
Aber auch Diole mit vicinaler Stellung der OH-Gruppen sind geeignet.
Das Polyethylenoxid in der Polyolkomponente weist vorzugsweise ein Mole
kulargewicht (Mn) von etwa 200 bis etwa 20.000 auf, insbesondere etwa 1.000 bis
etwa 15.000, beispielsweise etwa 1.550, 3.000, 6.000 oder 12.000.
Ferner können bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 5% des Polyethylenglykols durch
hydrophobe homopolymere Polyalkylenglykole ersetzt werden, wobei die
Alkylengruppe mehr als 2, vorzugsweise 3 oder 4 C-Atome hat. Ihre
Molekulargewichte betragen insbesondere 150 bis 10.000 g/mol.
Konkrete Beispiele für die hydrophoben Diole mit reinen CH-Resten und mit
Ethergruppierungen sind Polypropylenglykol (PPG), Polybutylenglykol, Polyte
trahydrofuran, Polybutadiendiol, hydroxylterminierte Ethylen-Butylen-Copolymere
(z. B. KRATON LIQUID Polymer L-2203), hydriertes Polybutadiendiol und Alkandiole
mit 4 bis 44 C-Atomen. Bevorzugte hydrophobe Diole sind Polypropylenglykol,
Polyetrahydrofuran mit einem Molekulargewicht von 150 bis 10.000, insbesondere
200 bis 4.500, besonders bevorzugt 250 bis 1.000, sowie 1,10-Decandiol, 1,12-
Dodecandiol, 1,12-Octadecandiol, Dimerfettsäurediol, 1,2-Octandiol, 1,2-
Dodecandiol, 1,2-Hexadecandiol, 1,2-Octadecandiol, 1,2-Tetradecandiol, 4,4-
Isopropylidendicyclohexanol und deren Isomerengemische, 4,8-
Bis(hydroxymethyl)tricyclo[5,2,1,02,6]decane und deren Isomerengemische, 1,4:3,6-
Dianhydro-D-mannitol, 1,4:3,6-Dianhydro-D-sorbitol, 1,16-Hexadecandiol, Bisphenol-
A sowie deren Prop- oder Ethoxylierungsprodukte oder deren Gemische,
insbesondere mit bis zu 30 EO-Einheiten, und schließlich Monofettsäureester des
Glycerins mit bis zu 22 C-Atomen enthaltenden Fettsäuren, z. B. Glycerinmonoester
der Behensäure, Ölsäure, Stearinsäure, Myristinsäure. Natürlich können auch
Mischungen aus zwei oder mehr der genannten hydrophoben Diole eingesetzt
werden.
Das Polyethylenglykol kann ferner in einem Ausmaß von 0 bis 5, insbesondere 0,2
bis 2% durch höherfunktionelle Alkohole, insbesondere durch Triole ersetzt werden,
z. B. durch Glycerin, Trimethylolpropan, Triethanolamin oder deren ethoxylierte oder
propoxylierte Varianten. Auch Pentaerythrit ist brauchbar. Möglich sind auch
ethoxylierte oder propoxylierte Varianten von Aminen oder Aminoalkoholen, z. B.
ausgehend von Ethylendiamin, Diethylentriamin, und deren höheren Homologen,
beispielsweise Aminophenol, N-2-Aminoethylpiperazin.
Um besonders hochmolekulare Polyurethane zu erhalten, sollten möglichst reine
Diole eingesetzt werden. Zu diesem Zweck sollte der Gehalt an Alkali- und
Erdalkalimetallionen unter 500 ppm, insbesondere unter 150 ppm und vorzugsweise
unter 10 ppm liegen. Außerdem sollte der Wassergehalt unter 0,5, insbesondere
unter 0,1, bevorzugt unter 0,05 Gew.-% nach K. Fischer liegen.
Neben den Diolen der Polyolkomponente sind Diisocyanate wesentliche Bausteine
des als Schmelzklebstoff einsetzbaren Polyurethans. Dabei handelt es sich um Ver
bindungen der allgemeinen Struktur O=C=N-X-N=C=O, wobei X ein alipathischer,
alicyclischer oder aromatischer Rest ist, vorzugsweise ein aliphatischer oder
alicyclischer Rest mit 4 bis 18 C-Atomen.
Beispielsweise seien als geeignete Isocyanate 1,5-Naphthylendiisocyanat, 4,4'-
Diphenylmethandiisocyanat (MDI), hydriertes MDI (H12-MDI), Xylylendiisocyanat
(XDI), Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), 4,4'-Diphenyldime
thylmethandiisocyanat, Di- und Tetraalkylendiphenylmethandiisocyanat, 4,4'-
Dibenzyldiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, 1,4-Phenylendiisocyanat, die
Isomeren des Toluylendiisocyanats (TDI), 1-Methyl-2,4-diisocyanato-cyclohexan,
1,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan, 1,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan, 1-
Isocyanatomethyl-3-isocyanato-1,5,5-trimethylcyclohexan (IPDI), chlorierte und
bromierte Diisocyanate, phosphorhaltige Diisocyanate, 4,4'-Di
isocyanatophenylperfluorethan, Tetramethoxybutan-1,4-diisocyanat, Butan-1,4-
diisocyanat, Hexan-1,6-diisocyanat (HDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat,
Cyclohexan-1,4-diisocyanat, Ethylen-diisocyanat, Phthalsäure-bis-isocyanato
ethylester, ferner Diisocyanate mit reaktionsfähigen Halogenatomen wie 1-Chlor
methylphenyl-2,4-diisocyanat, 1-Brommethylphenyl-2,6-diisocyanat oder 3,3-Bis-
chlormethylether-4,4'-diphenyidiisocyanat genannt. Schwefelhaltige Polyisocyanate
erhält man beispielsweise durch Umsetzung von 2 mol Hexamethylendiisocyanat mit
1 mol Thiodiglykol oder Dihydroxydihexylsulfid. Weitere einsetzbare Diisocyanate
sind beispielsweise Trimethylhexamethylendiisocyanat, 1,4-Diisocyanatobutan, 1,12-
Diisocyanatododecan und Dimerfettsäurediisocyanat. Besonders geeignet sind:
Tetramethylen-, Hexamethylen-, Undecan-, Dodecamethylen-, 2,2,4-Trimethylhexan-,
1,3-Cyclohexan-, 1,4-Cyclohexan-, 1,3- bzw. 1,4-Tetramethylxylol-, Isophoron-, 4,4-
Dicyclohexylmethan- und Lysinester-di-isocyanat. Ganz besonders bevorzugt ist das
Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), insbesondere das von der Fa. Cyanamid
erhältliche m-TMXDI.
Zur weiteren Erhöhung des Molekulargewichts kann beispielsweise auf bekannte
Weise eine Kettenverlängerung vorgenommen werden. Hierzu werden zunächst
Präpolymere mit überschüssigem Diisocyanat hergestellt, die dann anschließend mit
kurzkettigen Aminoalkoholen, Diolen, Diaminen oder mit Wasser unter Erhöhung des
Molekulargewichts verlängert werden.
Hierzu werden zunächst Präpolymere mit überschüssigem Diisocyanat hergestellt,
die dann anschließend mit kurzkettigen Diolen oder Diaminen oder mit Wasser
verlängert werden. Als Kettenverlängerer seien konkret genannt:
- - gesättigte und ungesättigte Glykole wie Ethylenglykol oder Kondensate des Ethylenglykols, Butandiol-1,3, Butandiol-1,4, 2-Buten-1,4-diol, 2-Butin-1,4-diol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Neopentylglykol, Hexandiol, Bis- hydroxymethylcyclohexan, Dioxyethoxyhydrochinon, Terephthalsäurebisgly kolester, Bernsteinsäure-di-2-hydroxyethylamid, Bernsteinsäuredi-N-methyl-(2- hydroxyethyl)amid, 1,4-Di(2-hydroxymethylmercapto)-2,3,5,6-tetrachlorbenzol, 2-Methylen-propandiol-(1,3), 2-Methylpropandiol-(1,3), 3-Pyrrolidino-1,2- propandiol, 2-Methylenpentandiol-2,4, 3-Alkoxy-1,2-propandiol, 2-Ethylhexan- 1,3-diol, 2,2-Dimethylpropandiol-1,3, 1,5-Pentandiol, 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol, 3-Phenoxy-1,2-propandiol, 3-Benzyloxy-1,2-propandiol, 2,3-Dimethyl-2,3- butandiol, 3-(4-Methoxyphenoxy)-1,2-propandiol und Hydroxymethylbenzylalkohol;
- - aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Diamine wie Ethylendiamin, Hexamethylendiamin, 1,4-Cyclohexylendiamin, Piperazin, N-Methyl propylendiamin, Diaminodiphenylsulfon, Diaminodiphenylether, Diaminodiphenyldimethylmethan, 2,4-Diamino-6-phenyltriazin, Isophorondiamin, Dimerfettsäurediamin, Diaminodiphenylmethan oder die Isomeren des Phenylendiamins;
- - weiterhin auch Carbohydrazide oder Hydrazide von Dicarbonsäuren;
- - Aminoalkohole wie Ethanolamin, Propanolamin, Butanolamin, N-Methyl ethanolamin, N-Methyl-isopropanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin sowie höhere Di- oder Tri(alkanolamine);
- - aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und heterocyclische Mono- und Diaminocarbonsäuren wie Glycin, 1- und 2-Alanin, 6-Aminocapronsäure, 4- Aminobuttersäure, die isomeren Mono- und Diaminobenzoesäuren sowie die isomeren Mono- und Diaminonaphthoesäuren.
Vorzugsweise wird das Polyurethan jedoch in einem einstufigen Verfahren
hergestellt. Dabei werden beispielsweise zunächst alle Ausgangsstoffe in Gegenwart
eines organischen Lösemittels bei einem Wassergehalt von weniger als 0,5 Gew.-%
gemischt. Die Mischung wird für ca. 1 bis 30 Stunden auf 60 bis 200°C,
insbesondere auf 80 bis 180°C und vorzugsweise auf 100 bis 150°C erhitzt.
Die Reaktionszeit kann durch Anwesenheit von Katalysatoren verkürzt werden.
Insbesondere sind tertiäre Amine geeignet, z. B. Triethylamin, 1,4-Diazabi
cyclo[2,2,2]octan (= DABCO) Dimethylbenzylamin, Bis-dimethylaminoethylether und
Bis-Methylaminomethylphenol. Besonders geeignet sind 1-Methyl
imidazol, 2-Methyl-1-vinylimidazol, 1-Allylimidazol, 1-Phenylimidazol, 1,2,4,5-
Tetramethylimidazol, 1-(3-Aminopropyl)imidazol, Pyrimidazol, 4-Dimethylamino
pyridin, 4-Pyrrolidinopyridin, 4-Morpholino-pyridin, 4-Methylpyridin.
Es können auch zinnorganische Verbindungen als Katalysatoren eingesetzt werden.
Darunter werden Verbindungen verstanden, die sowohl Zinn als auch einen
organischen Rest enthalten, insbesondere Verbindungen, die eine oder mehrere Sn-
C-Bindungen enthalten. Zu den zinnorganischen Verbindungen im weiteren Sinne
zählen z. B. Salze wie Zinnoctoat und Zinnstearat. Zu den Zinnverbindungen im
engeren Sinne gehören vor allem Verbindungen des vierwertigen Zinns der
allgemeinen Formel Rn+1SnX3-n, wobei n für eine Zahl von 0 bis 2 steht, R für eine
Alkylgruppe oder eine Arylgruppe oder beides steht und X schließlich für eine
Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoff-Verbindung oder ein Gemisch aus zwei oder
mehr davon steht. Zweckmäßigerweise enthält R mindestens 4 C-Atome,
insbesondere mindestens 8. Die Obergrenze liegt in der Regel bei 12 C-Atomen.
Vorzugsweise ist X eine Sauerstoffverbindung, also ein zinnorganische Oxid,
Hydroxid, Carboxylat oder ein Ester einer anorganischen Säure. X kann aber auch
eine Schwefelverbindung sein, also ein zinnorganisches Sulfid, Thiolat oder ein
Thiosäureester. Bei den Sn-S-Verbindungen sind vor allem Thioglykolsäureester
geeignet, z. B. Verbindungen mit folgenden Resten:
-S-CH2-CH2-CO-O-(CH2)10-CH3 oder
-S-CH2-CH2-CO-O-CH2-CH(C2H5)-CH2-CH2-CH2-CH3.
Derartige Verbindungen erfüllen eine weitere Auswahlregel: Das Molekulargewicht
der zinnorganischen Verbindung soll in einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung über 250, insbesondere über 600 liegen.
Eine weitere bevorzugte Verbindungsklasse stellen die Dialkyl-Zinn-(IV)-Carboxylate
dar (X=O-CO-R1). Die Carbonsäuren haben 2, vorzugsweise wenigstens 10,
insbesondere 14 bis 32 C-Atome. Es können auch Dicarbonsäuren eingesetzt
werden. Als Säuren sind beispielsweise Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure,
Terephthalsäure, Phenylessigsäure, Benzoesäure, Essigsäure, Propionsäure sowie
insbesondere Capryl-, Caprin-, Laurin-, Myristin-, Palmitin- und Stearinsäure
geeignet. Besonders geeignet sind beispielsweise Dibutylzinn-diacetat und -dilaurat
sowie Dioctylzinn-diacetat und -dilaurat.
Auch Zinnoxide und -sulfide sowie -thiolate sind im Rahmen der vorliegenden
Erfindung geeignet. Konkrete Verbindungen sind: Bis(tributylzinn)oxid,
Dibutylzinndidodecylthiolat, Dioctylzinndioctylhiolat, Dibutylzinn-bis(thioglykolsäure-2-
ethyl-hexylester), Octylzinn-tris-(thioglykolsäure-2-ethyl-hexylester), Dioctylzinn-
bis(thioethylenglykol-2-ethylhexoat), Dibutylzinn-bis(thioethylenglykollaurat),
Dibutylzinnsulfid, Dioctylzinnsulfid, Bis(tributylzinn)sulfid, Dibutylzinn-
bis(thioglykolsäure-2-ethylhexylester), Dioctylzinnbis(thioethylenglykol-2-
ethylhexoat), Trioctylzinnthioethylenglykol-2-ethylhexoat sowie Dioctylzinn-
bis(thiolatoessigsäure-2-ethylyhexylester), Bis(S,S-methoxycarbonyl ethyl)zinn-
bis(thiolatoessigsäure-2-ethylhexylester), Bis(S,S-acetyl-ethyl)zinn-
bis(thiolatoessigsäure-2-ethyl-hexylester), Zinn(II)octylhiolat und
Zinn(II)thioethylenglykol-2-ethylhexoat.
Außerdem seien noch genannt: Dibutylzinndiethylat, Dihexylzinndihexylat,
Dibutylzinndiacetylacetonat, Dibutylzinndiethylacetylacetat, Bis(butyldichlorzinn)oxid,
Bis(dibutylchlorzinn)sulfid, Zinn(II)phenolat, Zinn(II)-acetylacetonat, sowie weitere α-
Dicarbonylverbindungen wie Acetylaceton, Dibenzoylmethan, Benzoylaceton,
Acetessigsäureethylester, Acetessigsäure-n-propylester, α,α'-
Diphenylacetessigsäureethylester und Dehydroacetessigsäure.
Der Katalysator wird vorzugsweise dem Polyol zugesetzt. Seine Menge richtet sich
nach seiner Aktivität und den Reaktionsbedingungen. Sie liegt vorzugsweise im
Bereich von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Polyol.
Vorzugsweise wird jedoch ohne Katalysator gearbeitet. Auch das Lösemittel wird
zweckmäßigerweise weggelassen. Unter "Lösemitteln" werden im Rahmen des
vorliegenden Textes inerte organische flüssige Stoffe mit einem Siedepunkt von
weniger als 200°C bei Normaldruck (1 bar) verstanden.
Die Umsetzung wird vorzugsweise so vorgenommen, daß das Verhältnis von OH-
Gruppen in der Polyolkomponente zu NCO-Gruppen im Polyisocyanat etwa 1,0 bis
etwa 2,0, insbesondere etwa 1,05 bis 1,8, beispielsweise etwa 1,1 bis 1,7 oder etwa
1,3 bis 1,6, beträgt.
Eine Möglichkeit zur Einführung von ionenbildenden Strukturelementen ist die
Reaktion von OH-terminierten Polyurethanoligomeren mit Dicarbonsäureanhydriden.
Diese können insgesamt 2 bis 44, vorzugsweise 2 bis 12 C-Atome zwischen den
Bisacylgruppen wie Alkylen-, Alkenylen- oder Arylen-Gruppierung enthalten.
Beispielsweise sind Bernsteinsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, 1,2,3,6-
Tetrahydrophthalsäureanhydrid und dessen Isomere, Phthalsäureanhydrid,
Trimellithsäureanhydrid, 7-Oxabicyclo[2,2,1]hept-5-en-2,3-dicarbonsäureanhydrid, 5-
Norbornen-2,3-dicarbonsäureanhydrid und deren Isomere, Diglykolsäureanhydrid,
Maleinsäureanhydrid, Dimethylmaleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid,
Itaconsäureanhydrid, Alkenylbernsteinsäureanhydride, vorzugsweise solche deren
Alkenylgruppen mehr als 2 C-Atome, insbesondere mehr als 5, besonders bevorzugt
mehr als 7 C Atome besitzen, geeignet. Konkret genannt seien: n-
Octenylbernsteinsäureanhydrid, n-Dodecenylbernsteinsäureanhydrid, Tetra
propenylbernsteinsäureanhydrid, n-Hexadecenylbernsteinsäureanhydrid und n-
Octadenylbernsteinsäureanhydrid. Der Alkenylrest kann linear oder verzweigt
aufgebaut sein. Darüber hinaus können auch Mischungen von Alkenylgruppen mit
verschiedener Anzahl von C-Atomen vorkommen. Auch Gemische mehrerer
Anhydride sind möglich, bevorzugt sind jedoch cyclische Anhydride.
Es ist jedoch auch möglich, einen molaren Überschuß an Isocyanaten einzusetzen,
wobei NCO-terminierte Oligomere entstehen.
Im allgemeinen sind zwar NCO-Gruppen im Endprodukt unerwünscht. Sie können
jedoch verwendet werden, um z. B. hydrophobe oder ionische Strukturelemente
einzuführen.
Hydrophobe Strukturelemente können beispielsweise durch Reaktion von NCO-
terminierten Oligomeren mit Monoolen oder monofunktionellen Aminen mit ≧ 2 C-
Atomen, insbesondere ≧ 6, ≧ 10 oder ≧ 16 C Atomen erhalten werden. Konkret seien
genannt: Poly-Ethylen/Butylen mit 1 OH-Gruppe, z. B. mit einem OH-
Äquivalentgewicht von 3600 (Kraton L 1203) sowie 1-Hexanol, 1-Heptanol, 1-
Octanol, 1-Nonanol, 1-Decanol, 1-Undecanol, 10-Undecen-1-ol, 1-Dodecanol, 1-
Tridecanol, 1-Tetradecanol, 1-Pentadecanol, 1-Hexadecanol, 1-Heptadecanol, 1-
Octadecanol, 9-cis-Octadecen-1-ol, 9-trans-Octadecen-1-ol, 9-cis-Octadecen-1,12-
diol, all-cis-9,12-Octadecadien-1-ol, all-cis-9,12,15-Octadecatrien-1-ol, 1-
Nonadecanol, 1-Eicosanol, 9-cis-Eicosen-1-ol, 5,8,11,14-Eicosatetraen-1-ol, 1-
Heneicosanol, 1-Docosanol, 13-cis-Docosen-1-ol, 13-trans-Docosen-1-ol. Auch die
entsprechenden Fettamine sind als hydrophobierende Strukturelemente möglich.
Eine weitere Möglichkeit zur Einführung ionenbildender Strukturen ist schließlich die
Reaktion NCO-terminierter Oligomerer mit Hydroxycarbonsäuren oder
Aminocarbonsäuren mit Alkylen-, Alkenylen- oder Arylen-Gruppierungen wie bei den
Dicarbonsäureanhydriden. Als Beispiele seien genannt: Glykolsäure, Milchsäure,
Capronsäure und Mandelsäure sowie Aminocapronsäure, Aminododecansäure,
Glycin, Alanin und Phenylalanin.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Schmelzklebstoff ein
nichtionisches Polyurethan mit einem Molekulargewicht (Mn) von mindestens etwa
2.000 eingesetzt, insbesondere ein nichtionischen Polyurethan, das durch
Umsetzung mindestens eines Polyisocyanats mit mindestens einem
Polyalkylenglykol mit einem Molekulargewicht von mindestens 1.000 erhältlich ist.
Der Schmelzklebstoff kann weitere Zusatzstoffe enthalten, beispielsweise
Weichmacher, rheologische Additive, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Farbstoffe,
Tackifierharze oder Pigmente (Füllstoff).
Als Tackifier werden beispielsweise Kohlenwasserstoffharze eingesetzt,
insbesondere C5- oder C9-Harze oder mit C5-Harzen modifizierte C9-Harze.
Weiterhin zum Einsatz als Tackifier geeignet sind Harze auf Basis reiner
Kohlenwasserstoffmonomerer, beispielsweise Harze wie sie aus der Polymerisation
von Mischungen aus Styrol, α-Methylstyrol und Vinyltoluol erhältlich sind. Die
genannten Kohlenwasserstoffharze können teilhydriert oder vollhydriert sein.
Ebenfalls zum Einsatz als Tackifier geeignet sind Naturharze wie Balsamharz wie es
beispielsweise aus Bäumen gewonnen wird oder Tallharz, das bei der
Papierherstellung anfällt. Die Naturharze können in der oben genannten Form als
Tackifier eingesetzt werden, es ist jedoch ebenso möglich, die genannten Harze
nach Veresterung mit entsprechenden polyfunktionellen Alkoholen als
Pentaerythritester, Glycerinester, Diethylenglykolester, Triethylenglykolester oder
Methylester einzusetzen.
Ebenso als Tackifier geeignet sind die Polyterpenharze. Terpene fallen bei der
Trennung von Harzsäuren von deren natürlichen Lösemitteln an und lassen sich zu
Polyterpenharzen polymerisieren. Ebenfalls zum Einsatz als Tackifier geeignet sind
die durch Phenolmodifizierung aus Polyterpenharzen gewinnbaren
Terpenphenolharze.
Die Zusatzstoffe können einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr der
genannten Substanzen im Schmelzklebstoff vorliegen. Die Menge der Zusatzstoffe
sollte etwa 20 Gew.-% (bezogen auf den Gesamten Schmelzklebstoff) nicht
überschreiten. Geeignet sind beispielsweise Mengen von etwa 0,1 bis etwa 15 Gew.-%,
oder etwa 1 bis etwa 10 Gew.-% in einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung werden beispielsweise etwa 2, 3, 4, 5, 7 oder 9 Gew.-% Zusatzstoffe
eingesetzt.
Um eine visuelle Beurteilung des Sprühbildes zu ermöglichen, ohne aber den
Klebstoff optisch störend zu verändern, wird ein UV-aktiver Fluoreszenz-Farbstoff
dem Schmelzklebstoff zugemischt. Dabei handelt es sich um sogenannte optische
Aufheller folgender Stoffklassen: Benzoxazol-, Benzoxazol-Stilben-, Stilben-,
Biphenyl-, Cumarin-, Pyrazolin-, Pyrazin- und Benzimidazol-Derivate. Konkret seien
beispielhaft genannt: Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophen *2,5-, Bis(2-
benzoxazolyl)thiophen *2,5-, Bis(benzoxazolyl)stilben *4,4'-, Diphenylstilben-Derivat,
[Bis-(2-methoxy-4-anilinocyanurato)4,4'-diamino]-stilben-2,2'-disulfonsäure-di-
Natrium-Salz, Bis[(4-anilino-6-methoxy-1,3,5-triazin-2-yl)amino]-2,2'-
stilbendisulfonsäure-di-Natrium-Salz *4,4'-, Diphenyldistyryl-Derivat, Distyrylbiphenyl-
Derivat anionaktiv, Stilbendisulfonsäure-Derivat, Bis[(4,6-dianilino-s-triazin-2-
yl)amino]-stilben-2,2'-disulfonsäure-di-Natrium-Salz *4,4'-, Stilbendisulfonsäure-
Derivat, Stilbentriazin-Derivat, Bis(styryl)biphenyl-Derivat, Bis-(2-methylstyryl)biphenyl
*4,4'-, Dibenzofuranylbiphenyl-Derivat, Cumarin-Derivat Dispersion in
Benzylbutylphthalat, 2(4-(3-(4-Chlorphenyl)-4,5-
dihydropyrazolyl)phenylsulfonyl)ethyldimethylammoniumhydrogenphosphonat,
Chlorphenyl-3(4-chlorphenyl)-4,5-dihydro-1H-pyrazol-1(3-Chlorphenyl-3-phenyl-4,5-
dihydro-1H-pyrazol-Gemisch *1(3-, Sulfamidophenyl)-3(4-chlorphenyl)pyrazolin-
*1(4-, Diphenylpyrazolin-Derivat *1,3-nichtionogen, Diphenylpyrazolin-Derivat *1,3-,
Diphenylpyrazolin-Derivat-Keton-Aldehyd-Kondensationsharz-Gemisch *1,3-,
Sulfamidophenyl)-3(4-chlorphenyl)pyrazolin *1(4-, Chlorphenyl)-1(4-
amidosulfonylphenyl)pyrazolin *3(4-, N,N-Dimethyl-2(3-(4-chlorphenyl)-4,5-
dihydropyrazol-1-ylphenylsulfonyl)ethylamin.
Solche Produkte können z. B. aus den Produktreihen Uvitex oder Tinopal der Firma
Ciba Geigy, Blankophor der Firma Bayer, Leukophor der Firma Sandoz, Hostalux der
Firma Hoechst oder Eastobrite der Firma Eastman stammen. Konkret seien genannt:
Uvitex-OB, -ERN-P, -SOF, -EFT, -CBS, -3257, -CF, -CFkonz., -3692,
-NFW-flüssig, -CK, -SOP, -MST, -FP, -SWN-conc. und -4457, Tinopal-SOF, -CBS,
-3257, -SOP, -DMSIX, -3859, -PLC, -SWN-conc., -FS, -CH-3566 und -LS,
Eastobrite-OB-1, Blankophor-CA-4499, -CA-4601, -FBW, -MAR, -MAN, -K-2002-SK,
FB-766 und -FB, Lenkophor-CRL-20/119, -EFR und Hostalux-VP-3481. Bevorzugt
wird Uvitex-OB eingesetzt.
Die UV-aktiven Fluoreszenz-Farbstoffe werden in einer Menge von bis zu 10,
vorzugsweise bis zu 1 und insbesondere bis zu 0,05 Gew.-% eingesetzt, bezogen
auf den Schmelzklebstoff insgesamt. Die untere Grenze ergibt sich aus der
Wirksamkeit der konkret eingesetzten Farbstoffe sowie der gewünschten
Farbintensität des UV-Lichtes.
Zweckmäßigerweise kontrolliert man das Sprühbild auf folgende Weise:
Ein Probenstück des mit dem Schmelzklebstoff beaufschlagten Papierverbundes
wird delaminiert und vorzugsweise in einem abgedunkelten Raum (z. B.
Probenkasten) dem Licht einer UV-Strahlungsquelle einer Wellenlänge von z. B.
254 mm ausgesetzt. Wichtig ist, daß die Wellenlänge in der Lage ist, den Farbstoff
anzuregen.
Die qualitative Beurteilung des Auftragsbildes des Klebstoffs erfolgt visuell.
Es besteht auch die Möglichkeit einer quantitativen Beurteilung des Sprühbildes,
indem das Fluoreszenz-Licht über geeignete Photorezeptoren (Photometer,
Kameras) aufgenommen und über daran angeschlossene Bildanalyseverfahren
ausgewertet wird. Hier besteht außer einer Analyse der Klebstoffverteilung auch die
Möglichkeit einer Aussage über die Klebstoffmenge.
Vorteilhafterweise weist das Polyalkylenglykol eine Schmelzviskosität von nicht mehr
als 20.000 mPas (Brookfield Thermosel, Spindel 27, 180°C) auf. In einer
bevorzugten Ausführungsform liegt jedoch die Schmelzviskosität unter diesem Wert,
beispielsweise bei etwa 1.000 mPas bis etwa 10.000 mPas, beispielsweise etwa
2.000 bis etwa 8.000 mPas. Gute Ergebnisse lassen sich beispielsweise bei etwa
5.000 bis 6.000 mPas bei einer Schmelztemperatur von etwa 150°C (Brookfield
Thermosel, Spindel 27) erzielen.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommenden
Schmelzklebstoffe sollen in der Regel eine Viskosität aufweisen, die es erlaubt die
Schmelzklebstoffe im Rahmen üblicher Auftragsverfahren einzusetzen.
Vorteilhafterweise weisen die Schmelzklebstoffe daher eine Viskosität (Brookfield
Thermosell, Spindel 27) auf, die in einem Bereich von etwa 400 mPas bei 100°C bis
zu etwa 20.000 mPas bei etwa 180°C liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen die Schmelzklebstoffe eine im oben genannten
Bereich liegende Viskosität in einem Temperaturbereich von etwa 120°C bis etwa
150°C auf. Geeignete Viskositäten sind beispielsweise etwa 1.000 bis etwa 15.000 mPas
oder etwa 3.000 bis etwa 8.000 mPas.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung mindestens zweilagiger
Papierverbunde beinhaltet in der Regel mindestens einen Verfahrensschritt, bei dem
Schmelzklebstoff auf eine erste Papierlage aufgetragen wird und in einem
bestimmten zeitlichen und räumlichen Abstand eine zweite Papierlage auf die erste
Papierlage kaschiert wird. Damit eine ausreichende Haftung zwischen der ersten
und der zweiten Papierlage entsteht, muß der Schmelzklebstoff zum Zeitpunkt des
Aufkaschierens der zweiten Papierlage noch ausreichend klebrig sein, d. h., er darf
noch nicht physikalisch ausgehärtet sein. Die Zeit nach dem Auftrag des
Schmelzklebstoffs, in welcher der Klebstoff ausreichende Klebrigkeit zum
Aufkaschieren einer zweiten Papierlage besitzt, wird im folgenden "offene Zeit"
genannt. Unter "ausreichend Klebrig" wird eine Klebrigkeit verstanden, die eine Ver
bindung zwischen den Papierlagen erzeugt, die eine Schälkraft von mehr als 0 N/cm
aufweist.
Bei üblichen Maschinengeschwindigkeiten von beispielsweise bis zu 600 m/min
reicht es im Allgemeinen aus, wenn der Schmelzklebstoff eine offene Zeit von etwa
0,1 bis etwa 1 Sekunden, beispielsweise etwa 0,2 bis etwa 0,5 Sekunden, aufweist.
Wenn der Schmelzklebstoff erst dann eingesetzt werden soll wenn die volle
Maschinengeschwindigkeit erreicht ist, ist eine offene Zeit in der oben genannten
Größenordnung in der Regel ausreichend. Soll der Schmelzklebstoff jedoch
beispielsweise schon während der Anlaufphase der Maschine zu einer Verbindung
von mindestens zwei Papierlagen führen, so sollte die offene Zeit einen größeren
Zeitraum als den oben angegebenen umfassen. Vorteilhaft sind dann beispielsweise
offene Zeiten von etwa 1 bis etwa 10 Sekunden, beispielsweise etwa 2 bis etwa 8
oder etwa 4 bis etwa 6 Sekunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Schmelzklebstoff
keine haftklebrigen Eigenschaften auf, d. h., die Oberfläche des Schmelzklebstoffs ist
nach dem Ende der offenen Zeit nicht mehr klebrig.
Der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einzusetzende Schmelz
klebstoff ist wasserlöslich, so daß sich bei 20°C mindestens eine Menge von etwa 3
Gew.-%, vollständig in Wasser löst. Unter "vollständigem Lösen" wird die Ausbildung
einer im eventuell folgenden Recyclingprozeß nicht klebrigen Dispersion, bevorzugt
aber einer molekulardispersen Lösung des Klebstoffs in Wasser verstanden.
Wie bereits Eingangs erwähnt, dienen die im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens verwendeten Schmelzklebstoffe beispielsweise der Vereinfachung des
Rückführung von bereits verklebten Papierlagen in den Stoffkreislauf zur Herstellung
neuer Papierlagen. Hierzu werden die bereits verklebten Papiertagen in der Regel
mit Wasser versetzt, das den Schmelzklebstoff auflöst und gleichzeitig einen zur
weiteren Bearbeitung geeigneten Faserbrei erzeugt. Dieses Wasser weist in der
Regel eine gegenüber der Umgebungstemperatur erhöhte Temperatur von
beispielsweise etwa 25 bis etwa 80°C auf. In diesem Zusammenhang kann es
vorkommen, daß bestimmte als Schmelzklebstoff geeignete Polymere bei erhöhter
Temperatur keine ausreichende Löslichkeit in Wasser mehr aufweisen. Die
Eigenschaft bestimmter makromolekularer Verbindungen bei Erwärmung einer
Lösung der makromolekularen Verbindungen aus derselben auszufallen nennt man
im allgemeinen "obere kritische Lösungstemperatur" (upper critical solution
temperature, UCST). Dieses Phänomen zeigt sich in der Regel dahingehend, daß
durch die Zusammenballung von nicht mehr in Lösung befindlichen Molekülen eine
sichtbare Trübung erzeugt wird.
Gleichermaßen können bestimmte makromolekulare Verbindungen auch eine
"untere kritische Lösungstemperatur" (lower critical solution temperature, LCST)
zeigen. Dies bedeutet, daß gelöste makromolekularen Verbindungen bei einer
Verringerung der Temperatur der Lösung aus derselben ausfallen. Hierdurch wird
ebenfalls eine Trübung der Lösung verursacht.
Der besseren Beobachtbarkeit wegen wird im Rahmen des vorliegenden Textes
daher vom "Trübungspunkt" gesprochen, d. h., von dem Punkt an dem eine meßbare
Trübung der wäßrigen Lösung des Schmelzklebstoffes zu beobachten ist. Unter dem
"oberen Trübungspunkt" wird dabei sowohl die auftretende Trübung verstanden
welche aus einer UCST des Schmelzklebstoffs resultiert, unter dem "unteren
Trübungspunkt" eine Trübung, die auf einer LCST beruht.
Wird beispielsweise ein Schmelzklebstoff eingesetzt, der aus unterschiedlichen
Polymeren besteht, und weist mindestens eines der Polymeren eine UCST und
mindestens eines der Polymeren eine LCST auf, so gibt es für eine wäßrige Lösung
eines solchen Schmelzklebstoffes sowohl einen unteren Trübungspunkt (verursacht
durch die LCST) als auch einen oberen Trübungspunkt (verursacht durch die UCST).
Die Trübungspunkte werden als Temperatur angegeben, bei der eine Lösung des
Schmelzklebstoffs eine mit dem Auge wahrnehmbare Trübung zeigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der wasserlösliche Schmelzklebstoff
einen oberen Trübungspunkt von mindestens etwa 60°C bei einer 0,3 Gew.-%igen
Lösung des Schmelzklebstoffs auf. Vorzugsweise liegt der Trübungspunkt bei 60°C
für eine 1 Gew.-%ige und insbesondere für eine 3 Gew.-%ige Lösung.
Der untere Trübungspunkt sollte vorteilhafterweise bei weniger als etwa 20°C bei
einer 0,3 Gew.-%igen Lösung des Schmelzklebstoffs liegen. Vorzugsweise liegt der
Trübungspunkt bei weniger als etwa 20°C für eine 1 Gew.-%ige und insbesondere
für eine 3 Gew.-%ige Lösung. Beispielsweise kann der untere Trübungspunkt bei
etwa 10°C oder darunter, etwa 5°C oder etwa 3°C, für die oben genannten
Konzentrationen liegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Schmelzklebstoffe
eingesetzt, die im wesentlichen unbegrenzt mit Wasser mischbar sind, d. h., die bei
einer Konzentration von mindestens etwa 10 Gew.-% oder mehr, beispielsweise
etwa 20 Gew.-% oder etwa 50 Gew.-% oder darüber, keine Mischungslücke
aufweisen.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Schmelzklebstoffe sind bei
Raumtemperatur in der Regel fest und wenigstens teilweise kristallin. Der Kristallisa
tionsgrad schwankt in weiten Bereichen je nach den Ausgangsstoffen und den
Kristallisationsbedingungen. Er liegt beispielsweise bei mindestens etwa 20 bis etwa
100%, insbesondere bei mindestens etwa 30%, bezogen auf den Kristallisations
grad, von Polyethylenglykol 6.000 (gemessen mit DSC). Der Schmelzpunkt der
Schmelzklebstoffe liegt bei mindestens etwa 60°C kann jedoch auch beispielsweise
etwa 70 bis etwa 100°C betragen, sofern die geforderten Viskositätswerte der
Schmelze bei der Verarbeitungstemperatur erfüllt werden.
Es können auch 100% amorphe Systeme verwendet werden. Deren Glasüber
gangstemperatur (Tg) sollte aber mindestens etwa 30°C, bevorzugt mindestens etwa
50°C betragen.
Die Verarbeitung des Schmelzklebstoffs erfolgt in der Regel durch Auftrag des
Klebstoffs auf die Papierlagen mittels üblicher Auftragsverfahren in geschmolzenem
Zustand. Geeignete Auftragsverfahren sind beispielsweise der Auftrag durch
Walzen, Schlitzdüsen oder Sprühdüsen.
Wird mittels einer Walze aufgetragen, so lassen sich in der Regel nur recht hohe
Flächengewichte an Klebstoff realisieren. Der Walzenauftrag dient daher
üblicherweise einer festen Verbindung der einzelnen Papierlagen. Für den
Walzenauftrag sind beispielsweise Schmelzklebstoffe geeignet, die bei etwa 120 bis
etwa 150°C eine Schmelzviskosität (Brookfield Thermosel, Spindel 27) von etwa
1.000 bis etwa 6.000, insbesondere etwa 2.000 bis etwa 3.000 mPas aufweisen.
Mittels Walzenauftrag ist beispielsweise die Herstellung von befeuchtungsklebrigen
Materialien möglich.
Unter "befeuchtungsklebrigen Materialien" werden Materialien verstanden, die durch
Befeuchtung in selbstklebende Systeme überführt werden können. Hierzu zählen in
der Regel Materialien, die mindestens einseitig eine Schicht aufweisen, die durch
Befeuchtung mittels Wasser klebrig gemacht und beispielsweise auf ein zweites
Material aufgebracht werden kann. Nach der Verdunstung des Wassers haften die
Materialien adhäsiv aneinander. Beispiele für solche Materialien sind Briefmarken,
Briefumschläge, Etiketten und dergleichen.
Wird der Schmelzklebstoff mittels einer Schlitzdüse aufgetragen, so wird dazu in der
Regel ein Schmelzklebstoff eingesetzt, der bei etwa 120 bis etwa 150°C eine
Schmelzviskosität (Brookfield Thermosel, Spindel 27) von etwa 400 bis etwa
20.000 mPas, insbesondere etwa 600 bis etwa 5.000 mPas aufweist.
Zur Verklebung von Tissues wird vorzugsweise der Auftrag des Schmelzklebstoffs
mittels einer Sprühdüse bevorzugt, wobei kein vollflächiger Auftrag erzeugt wird. Die
Tissueverklebung läßt sich sowohl mittels atomisierender als auch mittels nicht
atomisierender Sprühdüsen durchführen, im letzteren Fall wird auch von
Spinnsprühen gesprochen.
Atomisierende Sprühdüsen erfordern in der Regel einen Schmelzklebstoff, der bei
etwa 120 bis etwa 150°C eine Schmelzviskosität (Brookfield Thermosel, Spindel 27)
von etwa 400 bis etwa 10.000, insbesondere etwa 600 bis etwa 5.000 mPas
aufweist. Nichtatomisierende Sprühdüsen erfordern Schmelzklebstoffe mit einer
geringfügig höheren Viskosität, um die erforderliche Fadenkohäsion zu
gewährleisten. Geeignet sind beispielsweise Schmelzklebstoffe mit einer
Schmelzviskosität (Brookfield Thermosel, Spindel 27) von etwa 3.000 bis etwa
10.000 mPas bei einer Temperatur von etwa 120 bis etwa 150°C.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
befeuchtungsklebriger Materialien, bei dem ein Schmelzklebstoff mit einer Löslichkeit
in Wasser bei etwa 20°C von mindestens etwa 3 Gew.-% auf ein Material,
insbesondere auf Papier, aufgetragen wird. Der Auftrag erfolgt durch Sprüh- oder
Walzverfahren, insbesondere mittels einer Walze.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von
Polyalkylenglykol mit einem Molekulargewicht von mindestens 1000 und einer
Wasserlöslichkeit von mindestens 3 Gew.-% bei 20°C als Schmelzklebstoff,
insbesondere zur Herstellung von mindestens zweilagigen Hygienepapieren oder
befeuchtungsklebriger Materialien.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines nichtionischen
Polyurethans mit einem Molekulargewicht (Mn) von mindestens 2000 als
Schmelzklebstoff, insbesondere zur Herstellung von mindestens zweilagigen
Hygienepapieren oder befeuchtungsklebrigen Materialien.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend durch Beispiele näher erläutert.
97,3 Gew.-Teile Polyethylenglykol mit einer OH-Zahl von 19 (PEG 6000) wurden
zwei Stunden bei 90°C und einem Druck von 1 mbar entwässert. Nach Zugabe von
2,7 Gew.-Teilen TMXDI wurde unter Stickstoffzuleitung die Reaktionstemperatur auf
140°C erhöht. Nach ca. 2 Stunden Reaktionszeit betrug der NCO-Wert 0%. Die
Substanz wies eine Schmelzviskosität von ca. 5.500 mPas bei 150°C auf. Es wurden
1, 01, 0,05 und 0,02 Gew.-% des UV-aktiven Fluoreszenz-Farbstoffes Uvitex OB,
dem fertigen Schmelzklebstoff in der Schmelze bei 140°C zugemischt.
Analog dem in Beispiel 1 geschilderten Verfahren wurden die in der folgenden
Tabelle 1 aufgeführten Polyurethane hergestellt.
Den Schmelzklebstoffen wurden folgende Fluoreszenz-Farbstoffe in einer Menge
von 0,05 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff insgesamt, zugemischt:
Die obigen Schmelzklebstoffe wurden zur Herstellung zweilagiger Papierverbunde
verwendet, und zwar indem die Klebstoffschmelze über Düsen bei 150°C
aufgesprüht wurde.
Das Sprühbild wurde kontrolliert, indem ein Probenstück des mit dem
Schmelzklebstoff beaufschlagten delaminierten Papierverbundes in einem
abgedunkelten Kasten dem Licht einer UV-Lampe (254 nm) ausgesetzt wurde. Die
Verteilung des Klebstoffs wurde visuell beurteilt.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung mindestens zweilagiger Papierverbunde, bei dem ein
wasserlöslicher Schmelzklebstoff auf eine erste Papierlage aufgetragen und
mindestens eine zweite Papierlage auf der Klebstoffseite der ersten Papierlage
aufkaschiert wird, wobei die Löslichkeit des Schmelzklebstoffs in Wasser bei
20°C mindestens 3 Gew.-% beträgt und wobei der Schmelzklebstoff einen UV-
aktiven Fluoreszenz-Farbstoff in einer nachweisbaren Menge enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 0,3 Gew.-%ige
Lösung des Schmelzklebstoffs in Wasser einen oberen Trübungspunkt von
mindestens 60°C aufweist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schmelzklebstoff bei einer Temperatur von 100 bis 180°C eine
Schmelzviskosität (Brookfield Thermosel, Spindel 27) von 400 bis 20.000 mPas
aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schmelzklebstoff eine offene Zeit von mindestens 0,2 Sekunden aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schmelzklebstoff eine Kristallinität (gemessen mittels DSC) von mindestens
etwa 20% des für Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht (Mn) von 6.000
gemessenen Wertes aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als
Schmelzklebstoff ein Polyalkylenglykol mit einem Molekulargewicht (Mn) von
1.000 bis 100.000 eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als
Schmelzklebstoff mindestens ein nichtionisches Polyurethan mit einem Moleku
largewicht (Mn) von mindestens 2.000 oder ein Polyester mit einem
Molekulargewicht von mindestens etwa 3.000 eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtionische
Polyurethan durch Umsetzung mindestens eines Polyisocyanats mit mindestens
einem Polyalkylenglykol mit einem Molekulargewicht von mindestens 1.550
erhältlich ist.
9. Verwendung von Polyalkylenglykol mit einem Molekulargewicht von mindestens
1.000 und einer Wasserlöslichkeit von mindestens 3 Gew.-% bei 20°C als
Schmelzklebstoff.
10. Verwendung eines nichtionischen Polyurethans mit einem Molekulargewicht
(Mn) von mindestens 2.000 als Schmelzklebstoff.
11. Verwendung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schmelzklebstoff bei der Herstellung von mindestens zweilagigen
Hygienepapieren oder bei der Herstellung von befeuchtungsklebrigen
Materialien eingesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Konzentration des UV-
aktiven Fluoreszenz-Farbstoffes in einem Bereich von 0,0001 bis 10,
insbesondere 0,001 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf den Schmelzklebstoff
insgesamt.
13. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen UV-
aktiven Fluoreszenz-Farbstoff aus der Gruppe der Benzoxazolderivate.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19940261A DE19940261A1 (de) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | Verfahren zur Herstellung von Papierverbunden und befeuchtungsklebrigen Materialien |
PCT/EP2000/008035 WO2001014143A1 (de) | 1999-08-25 | 2000-08-17 | Verfahren zur herstellung von papierverbunden und befeuchtungsklebrigen materialien |
AU69967/00A AU6996700A (en) | 1999-08-25 | 2000-08-17 | Method for producing paper compound materials and materials that are adhesive after humidification |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19940261A DE19940261A1 (de) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | Verfahren zur Herstellung von Papierverbunden und befeuchtungsklebrigen Materialien |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19940261A1 true DE19940261A1 (de) | 2001-03-08 |
Family
ID=7919519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19940261A Withdrawn DE19940261A1 (de) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | Verfahren zur Herstellung von Papierverbunden und befeuchtungsklebrigen Materialien |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU6996700A (de) |
DE (1) | DE19940261A1 (de) |
WO (1) | WO2001014143A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1340808A1 (de) * | 2002-03-01 | 2003-09-03 | Henkel Kommanditgesellschaft auf Aktien | Parfümierte Reinigungsmittelformkörper |
DE10336796A1 (de) * | 2003-08-08 | 2005-03-03 | Henkel Kgaa | Wasch- oder Reinigungsmittel |
WO2013178796A1 (de) | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Klebstoffe mit haftvermittlern mit sulfonamidgruppen |
EP2774757A1 (de) * | 2013-03-07 | 2014-09-10 | Happy Paper | Einwegprodukt aus mehreren Schichten |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040192841A1 (en) * | 2003-03-26 | 2004-09-30 | Yongxia Wang | Reactive hot melt adhesive with visible dye |
FR2928383B1 (fr) * | 2008-03-06 | 2010-12-31 | Georgia Pacific France | Feuille gaufree comportant un pli en materiau hydrosoluble et procede de realisation d'une telle feuille. |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3629027A (en) * | 1968-10-21 | 1971-12-21 | Gulf Oil Canada Ltd | Lamination of flexible webs with filamentary adhesive material |
US3753944A (en) * | 1971-06-16 | 1973-08-21 | Nat Starch Chem Corp | Water soluble hot melt adhesive |
TW290499B (de) * | 1992-07-17 | 1996-11-11 | Nichibi Kk | |
GB9722736D0 (en) * | 1997-10-29 | 1997-12-24 | Ciba Sc Holding Ag | Adhesive compositions |
WO1999059808A1 (de) * | 1998-05-14 | 1999-11-25 | Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien | Verfahren zur herstellung von papierverbunden und befeuchtungsklebrigen materialien |
-
1999
- 1999-08-25 DE DE19940261A patent/DE19940261A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-08-17 AU AU69967/00A patent/AU6996700A/en not_active Abandoned
- 2000-08-17 WO PCT/EP2000/008035 patent/WO2001014143A1/de active Application Filing
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1340808A1 (de) * | 2002-03-01 | 2003-09-03 | Henkel Kommanditgesellschaft auf Aktien | Parfümierte Reinigungsmittelformkörper |
DE10336796A1 (de) * | 2003-08-08 | 2005-03-03 | Henkel Kgaa | Wasch- oder Reinigungsmittel |
DE10336796B4 (de) * | 2003-08-08 | 2005-05-19 | Henkel Kgaa | Wasch- oder Reinigungsmittel |
WO2013178796A1 (de) | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Klebstoffe mit haftvermittlern mit sulfonamidgruppen |
US9340713B2 (en) | 2012-06-01 | 2016-05-17 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Adhesives having adhesion promoters with sulphonamide groups |
EP2774757A1 (de) * | 2013-03-07 | 2014-09-10 | Happy Paper | Einwegprodukt aus mehreren Schichten |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU6996700A (en) | 2001-03-19 |
WO2001014143A1 (de) | 2001-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2885335B1 (de) | Polyester für die papierindustrie | |
EP1021476B1 (de) | Polyurethan-klebstoff | |
EP1625189B1 (de) | Wasserlöslicher schmelzklebstoff | |
EP0828801B1 (de) | Klebeverfahren | |
EP3288992B1 (de) | Zweistufiges verfahren zur herstellung eines polyurethan-heissschmelzklebstoffs mit niedrigem gehalt an monomeren diisocyanaten und hoher anfangsfestigkeit | |
EP0670853B1 (de) | Verwendung eines feuchtigkeitshärtenden polyurethan-schmelzklebstoffes | |
DE2838691A1 (de) | Durch strahlung aushaertbare acrylpolyester, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung | |
DE2141805A1 (de) | Polymere vom Polyurethantyp und diese enthaltende Klebstoffsysteme | |
EP0674675A1 (de) | Hydrophile polyurethane | |
WO2003066700A1 (de) | Farbneutraler 1k polyurethan-klebstoff | |
EP0849300A1 (de) | Polyurethane mit kovalent gebundenen Photoinitiatoreinheiten | |
DE2601692C3 (de) | Thermoplastische Copolyester und deren Verwendung für Heißschmelzklebstoffe | |
DE19954960A1 (de) | Klebstoff mit magnetischen Nanopartikeln | |
DE19940261A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Papierverbunden und befeuchtungsklebrigen Materialien | |
EP1085973B1 (de) | Verfahren zur herstellung von papierverbunden und befeuchtungsklebrigen materialien | |
EP0931114B1 (de) | Dispersionen enthaltend ein polyurethan und ein strahlenhärtbares präpolymer | |
DE602004008390T2 (de) | Feuchtigkeitshärtende Polyurethan Heisschmelzkleber Zusammensetzung | |
DE19957351A1 (de) | Polyurethan-Zusammensetzungen mit niedrigem Gehalt an Isocyanatmonomeren | |
DE19742217A1 (de) | Hydrophiles, hochmolekulares Polyurethan, Klebstoffzusammensetzungen, die dieses enthalten sowie Verwendung dieses Polyurethans | |
EP0554784B1 (de) | Strahlungshärtbare, wässrige Polyurethandispersionen | |
DE19519391A1 (de) | Klebeverfahren | |
DE19504007A1 (de) | Feuchtigkeitshärtender Polyurethan-Schmelzklebstoff | |
EP1310536B1 (de) | Wässriger Dispersionsklebstoff und dessen Verwendung als Kaschierkleber | |
DE4418177A1 (de) | Feuchtigkeitshärtender Polyurethan-Schmelzklebstoff | |
EP0278297A1 (de) | Klebestift |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |