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Die
vorliegende Erfindung betrifft Polymermischungen, umfassend mindestens
ein (Meth)Acrylatpolymer und mindestens ein amorphes von Propylen
abgeleitetes Polymer, die Haftklebeeigenschaften zeigen. Die Haftkleber
sind bei der Herstellung einer großen Vielfalt von Gegenständen nützlich.
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Dem
Fachmann ist gut bekannt, dass Haftkleberzusammensetzungen (HK)
Eigenschaften wie die Folgenden besitzen: (1) aggressive und dauerhafte
Klebrigkeit, (2) Haften mit nicht mehr als Fingerdruck, (3) ausreichende
Fähigkeit,
auf einem Substrat haften zu bleiben und (4) ausreichende Kohäsionsfestigkeit.
Zu Materialien, die sich als gute HK erwiesen haben, gehören Polymere,
die derart entwickelt und formuliert wurden, dass sie die erforderlichen
viskoelastischen Eigenschaften zeigen, was zu einem gewünschten
Gleichgewicht zwischen Klebrigkeit, Schälfestigkeit und Scherhaltekraft
führt.
Das Herstellen des passenden Gleichgewichts ist kein einfacher Prozess.
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Die
am häufigsten
verwendeten Polymere zur Herstellung von HK sind Naturkautschukpolymere,
Polymere aus synthetischem Kautschuk (z. B. Styrol-/Butadien-Copolymere
(SBR) und Styrol/Isopren/Styrol-Blockcopolymere (SIS)), und verschiedene
Polymere auf Basis von (Meth)Acrylat (z. B. Acrylat und Methacrylate).
Von diesen haben sich Polymer-HK auf Basis von (Meth)Acrylat aufgrund
ihrer optischen Klarheit, zeitlichen Dauerhaftigkeit der Eigenschaften
und der Vielfalt an Haftkraftmöglichkeiten,
um nur einige der Vorteile zu nennen, zur bevorzugten HK-Klasse
entwickelt. Es ist bekannt, HK herzustellen, die Mischungen aus bestimmten
Polymeren auf Basis von (Meth)Acrylat mit bestimmten anderen Polymerarten
umfassen.
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Die
Europäische
Patentanmeldung Nr. 0 254 002 (Sumitomo Chemical Co. Ltd.) beschreibt
HK, umfassend mindestens ein Elastomer (z. B. Naturkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk und Acrylkautschuk), mindestens
ein klebrig machendes Mittel und ein Ethylen-Propylen-Copolymer
mit einem so niedrigen Molekulargewicht, dass die Grenzviskosität nicht
mehr als 0,5 beträgt.
Das Ethylen-Propylen-Copolymer ist durch oxidative Zersetzung eines
entsprechenden Ethylen-Propylen-Copolymers mit 30-60 Gew.-% Propylen
erhältlich.
Die Menge an Ethylen-Propylen-Copolymer
liegt im Bereich von 5-40 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile
Elastomer. Es wird gelehrt, dass sich das HK, üblicherweise in Toluol oder
dergleichen gelöst, auf
ein Substrat aufgetragen und dann zum Entfernen des Lösungsmittels
getrocknet wird.
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US-Patent
Nr. 5,202,361 (Zimmerman et al.) lehrt einen anderen Ansatz zur
Herstellung von HK unter Verwendung bestimmter (Meth)Acrylatpolymere
in Kombination mit bestimmten alpha-Olefinpolymeren. Genauer gesagt
weisen die alpha-Olefine eine Glasübergangstemperatur (Tg) von
etwa –70°C bis etwa –10°C und ein
Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 25.000 bis 5.000.000
auf. Ferner haben mindestens 60 Mol-% der zur Herstellung der alpha-Olefinpolymere
verwendeten Olefinmonomere 6 bis 18 Kohlenstoffatome. Die HK haben
angeblich eine gute Haftung auf Oberflächen mit sowohl niedriger als
auch hoher Energie. Es wird gelehrt, dass das alpha-Olefinpolymer in
einer Mischung aus radikalisch polymerisierbaren Monomeren und einem
Fotoinitiator/Vernetzer gelöst
wird. Die flüssige
Zusammensetzung wird dann auf ein Substrat aufgetragen und mittels
Bestrahlen der Zusammensetzung unter Verwendung von Ultraviolettstrahlung
gehärtet.
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Die
PCT-Veröffentlichung
Nr. WO 97/23,577 (Minnesota Mining and Manufacturing Co.) beschreibt
gemischte HK, die mindestens zwei Komponenten enthalten. Der erste
Bestandteil ist ein HK. Zu den beschriebenen nützlichen HK gehören Acryle
und Poly-alpha-Olefine. Die zweite Komponente ist ein thermoplastisches Material
oder ein Elastomer. Zu in der Erfindung nützlichen thermoplastischen
Materialien gehören
beispielsweise isotaktisches Polypropylen und derartige Ethylen/Propylen-Copolymere.
Es wird auch gelehrt, dass nützliche
thermoplastische Materialien bei Gebrauchstemperaturen mit der HK-Komponente
im Wesentlichen nicht mischbar sind. In der Zusammenfassung werden
die Mischungen, die in der Schmelze verarbeitbar sind, als mit einem
im Wesentlichen kontinuierlichen Bereich (im Allgemeinen der HK)
und einem im Wesentlichen fibrillenartigen bis schieferartigen Bereich
(im Allgemeinen das thermoplastische Material) beschrieben. Klebrig
machende Mittel können
zugegeben werden.
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Die
PCT-Veröffentlichung
Nr. WO 96/25,469 (Minnesota Mining and Manufacturing Co.) beschreibt HK,
die eine Mischung aus etwa 5 bis 95 Gewichtsprozent eines acrylischen
HK und etwa 5 bis etwa 95 Gewichtsprozent eines thermoplastischen
elastomeren Copolymers sind. Die thermoplastischen elastomeren Materialien
sind Materialien, die mindestens zwei Segmente enthalten, d. h.
ein hartes Segment und ein weiches Segment. Zu nützlichen thermoplastischen
elastomeren Materialien gehören
Styrol- (Ethylen-Propylen) Blockcopolymere, thermoplastische elastomere
Materialien auf der Basis von Polyolefin, dargestellt durch die Formel
-(CH2CHR)x, worin
R eine Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, und Polyolefine
auf der Basis einer Metallocen-Katalyse,
wie ein Ethylen/1-Octen-Copolymer. Die Mischungen sind in der Schmelze
verarbeitbar.
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Wege
zur effektiven Haftung auf Materialien mit niedriger Oberflächenenergie
stellen eine Herausforderung dar, die Fachleute meistern möchten. Häufig führen Verbesserungen
bei der Haftung auf Substraten mit niedriger Oberflächenenergie
zu Verschlechterung der Haftung auf Substraten mit hoher Oberflächenenergie oder
der Scherfestigkeit des Klebers. Somit sind weitere Kleber für eine ausreichende
Haftung auf Oberflächen
mit niedriger Oberflächenenergie,
insbesondere solche Kleber, die diese Leistung ohne Verschlechterung
der Haftung auf Oberflächen
mit hoher Oberflächenenergie
erbringen, wünschenswert.
Ebenso sind Kleber mit verbesserter Haftung auf Substraten mit hoher
Oberflächenenergie
nützlich.
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Es
war ebenfalls wünschenswert,
dass ein derartiger neuer Kleber einen breit gefassten Formulierungsspielraum
und Anpassbarkeit an bestimmte Anwendungen ermöglicht. In einigen Anwendungen
ist beispielsweise eine in der Schmelze verarbeitbare Zusammensetzung
anstatt solcher Zusammensetzungen wünschenswert, die auf ein Substrat
aufgetragen und anschließend
getrocknet oder gehärtet
werden. Die Verwendung von (Meth)Acrylatpolymeren in derartigen
Klebern ist aufgrund ihrer wünschenswerten
Eigenschaften bevorzugt. Die vorliegende Erfindung nimmt sich dieser
Motivationsfaktoren an.
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Erfindungsgemäße HK-Mischungen
sind besonders für
die Haftung auf Materialien mit sowohl verhältnismäßig hoher als auch niedriger
Oberflächenenergie
nützlich.
Erfindungsgemäße HK-Mischungen
sind im Stande, derartigen Substraten eine ausreichende oder verbesserte
Schälfestigkeit
zu verleihen. Überraschenderweise
wird die Schälfestigkeit
bei Substraten mit niedriger Oberflächenenergie, wie Polypropylen,
in bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung im Vergleich zur Schälfestigkeit des (Meth)Acrylatpolymers
ohne das von Propylen abgeleitete Polymer bei Substraten mit niedriger
Oberflächenenergie
oder der Schälfestigkeit des
von Propylen abgeleiteten Polymers ohne das (Meth)Acrylatpolymer
bei Substraten mit niedriger Oberflächenenergie verbessert. In
einigen Ausführungsformen
ist diese Verbesserung sogar ohne nachteilige Auswirkungen auf die
Schälfestigkeit
bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie
möglich.
Gemäß anderen
Aspekten der Erfindung wird die Schälfestigkeit bei Substraten
mit hoher Oberflächenenergie,
wie Glas, im Vergleich zur Schälfestigkeit
des (Meth)Acrylatpolymers ohne das von Propylen abgeleitete Polymer
bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie
oder der Schälfestigkeit
des von Propylen abgeleiteten Polymers ohne das (Meth)Acrylatpolymer
bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie
verbessert. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen werden ebenfalls
nützliche
Scherfestigkeiten erreicht.
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Bestimmte
Ausführungsformen
der Erfindung stellen Substrate bereit, auf die die Haftkleberzusammensetzung
mindestens teilweise aufgetragen wurde. Andere Ausführungsformen
der Erfindung stellen Fasern und Mikrofaserbahnen, umfassend die
Haftkleberzusammensetzung bereit.
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Erfindungsgemäße Haftklebermischungen
(HK) umfassen mindestens ein (Meth)Acrylatpolymer und mindestens
ein von Propylen abgeleitetes Polymer. Begriffe, die fortwährend zur
besseren Beschreibung der Erfindung verwendet werden, sind nachstehend
definiert.
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"Polymer" bezieht sich auf
makromolekulare Materialien mit mindestens fünf monomeren Wiederholungseinheiten,
die gleich oder verschieden sein können. Wie hierin verwendet,
umfasst der Begriff "Polymer" Homopolymere und
Copolymere. Erfindungsgemäße Copolymere
beziehen sich auf solche Polymere, die von mindestens zwei chemisch
unterschiedlichen Monomeren abgeleitet sind. Eingeschlossen in die
Definition von Copolymeren sind herkömmliche Copolymere, die von
mindestens fünf
Monomeren abgeleitet sind, welche nur zwei chemisch unterschiedliche
Monomere enthalten, sowie Terpolymere, die mindestens drei chemisch unterschiedliche
Monomere enthalten, usw.
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Im
Allgemeinen kann das Polymer über
seine gesamte Kettenlänge
mehr als eine Art sterischer Strukturen enthalten. Polymere können beispielsweise
kristalline, sterisch geordnete isotaktische und syndiotaktische
Strukturen sowie amorphe, ataktische Strukturen oder Kombinationen
davon enthalten. Die sterische Struktur eines Polymers kann unter
Verwendung eines geeigneten Verfahrens bestimmt werden. Zur Bestimmung
der sterischen Struktur (d. h. der Taktizität) eines Polymers können beispielsweise
Kohlenstoff-13-Kernspinresonanzmessungen verwendet werden.
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"Sterisch geordnete" Strukturen, wie
in Hawley's Condensed
Chemical Dictionary (12. Ausgabe) definiert, sind solche, deren
Molekularstruktur eine bestimmte räumliche Anordnung anstatt der
willkürlichen
und unterschiedlichen Anordnung aufweist, die ein amorphes Polymer
kennzeichnet. Zu sterisch geordneten Strukturen gehören isotaktische
und syndiotaktische Strukturen.
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"Isotaktische" Strukturen, wie
in Hawley's Condensed
Chemical Dictionary (12. Ausgabe) definiert, sind solche, deren
Struktur derart beschaffen ist, dass Atomgruppen, die nicht zur
Hauptkettenstruktur gehören,
entweder alle oberhalb oder alle unterhalb der Atome der Hauptkette
angeordnet sind, wenn sich Letztere in einer Ebene befinden.
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"Syndiotaktische" Strukturen, wie
in Hawley's Condensed
Chemical Dictionary (12. Ausgabe) definiert, sind solche, deren
Struktur derart beschaffen ist, dass Atomgruppen, die nicht zur
Hauptkettenstruktur gehören,
auf eine symmetrische und sich wiederholende Weise oberhalb und
unterhalb der Atome der Hauptkette angeordnet sind, wenn sich Letztere
in einer Ebene befinden.
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"Ataktische" Strukturen, wie
in Hawley's Condensed
Chemical Dictionary (12. Ausgabe) definiert, sind solche, deren
Struktur derart beschaffen ist, dass Atomgruppen willkürliche oberhalb
und unterhalb der Hauptkettenatome angeordnet sind, wenn sich Letztere
in einer Ebene befinden.
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Der "Stereoregularitätsindex
(S.I.)" eines Polymers
ist wie folgt definiert: In einem vollständig ataktischen Polymer liegen
zwei homotaktische Triaden, mm und rr, in gleicher Menge (jeweils
25 %) vor. Mit zunehmender sterischer Ordnung des Polymers verändern sich
die relativen Mengen von mm und rr derart, dass eine zunimmt und
somit größer als
die andere wird. S.I. ist das Verhältnis des größeren mm
oder rr zum kleineren mm oder rr und ist immer positiv und größer als
1. S.I. ist ein numerischer Ausdruck für die Veränderung der sterischen Struktur
eines Polymers weg von 1,0 eines willkürlichen ataktischen Polymers
zu größeren Werten,
die für
Polymere mit einer größeren sterischen
Ordnung kennzeichnend sind.
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"Nicht sterisch geordnete" Polymere sind im
Allgemeinen hauptsächlich
ataktische oder hauptsächlich semisyndiotaktische
Polymere anstatt hauptsächlich
isotaktischer oder hauptsächlich
syndiotaktischer Polymere.
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"Semisyndiotaktische" Polymere sind solche
mit Strukturen zwischen hauptsächlich
syndiotaktischen Polymeren und hauptsächlich ataktischen Polymeren.
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In
einer Ausführungsform
haben erfindungsgemäße nicht
sterisch geordnete Polymere einen S.I. von 1 bis etwa 10. In einer
anderen Ausführungsform
haben erfindungsgemäße nicht
sterisch geordnete Polymere einen S.I. von 1 bis etwa 7. In noch
einer anderen Ausführungsform
haben erfindungsgemäße nicht
sterisch geordnete Polymere einen S.I. von 1,5 bis etwa 7. In noch
einer anderen Ausführungsform
haben erfindungsgemäße nicht
sterisch geordnete Polymere einen S.I. von 1 bis etwa 1,1.
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"Amorphe" Polymere sind solche
Polymere, die bei Raumtemperatur in Hexan löslich sind. Zu beachten ist,
dass derartige Materialien einen geringen Kristallinitätsgrad aufweisen,
der beispielsweise mithilfe von Röntgenstrahlen oder einer Thermoanalyse
nachweisbar ist. Amorphen Polymeren fehlt ein präziser mittels Differenzialkalorimetrie
(DSC) gemessener Schmelzpunkt. Besonders bevorzugt sind die amorphen
Polymere, die nicht sterisch geordnet sind (z. B. hauptsächlich ataktische
oder hauptsächlich
semisyndiotaktische).
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"In der Schmelze verarbeitbar" bezieht sich auf
Kleber mit einer ausreichenden Viskosität nach dem Erweichen, sodass
die Kleber in der Schmelze verarbeitet (d. h. auf ein Substrat aufgetragen)
werden können. Die
Kleber schmelzen nicht notwendigerweise bei der Verarbeitungstemperatur,
sie müssen
vielmehr bis zu dem Punkt erweichen, bei dem sie unter Verarbeitungstemperaturen
fließfähig sind.
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Es
hat sich herausgestellt, dass Polymere mit einer geringeren sterischen
Ordnung bei der Verarbeitung und Herstellung von erfindungsgemäßen HK,
wie beispielsweise der Verarbeitung in der Schmelze, bevorzugt sind.
Mit der vorliegenden Erfindung werden somit in der Schmelze verarbeitbare
Kleber ermöglicht.
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In
der Schmelze verarbeitbare Kleber reduzieren vorteilhaft die Verwendung
organischer Lösungsmittel
in Klebern und bei deren Verarbeitung oder vermeiden dies ganz.
In der Schmelze verarbeitbare Klebersysteme sind im Wesentlichen
vollständige
Feststoffsysteme. Üblicherweise
weisen derartige Systeme nicht mehr als etwa 5 % organische Lösungsmittel
oder Wasser auf, noch typischer nicht mehr als 3 % organische Lösungsmittel
oder Wasser. Am typischsten sind derartige Systeme frei von organischen
Lösungsmitteln
und Wasser. Vorteilhaft werden durch die Reduzierung der Verwendung
organischer Lösungsmittel
auch damit verbundene Bedenken hinsichtlich des speziellen Umgangs
verringert. Ferner verlangen in der Schmelze verarbeitbare Klebersysteme
vorteilhaft keinen getrennten Verarbeitungsschritt nach dem Auftragen
der Zusammensetzung auf ein Substrat. Außerdem muss die Kleberzusammensetzung
in einigen Anwendungen, insbesondere Anwendungen mit schmelzgeblasenen
Mikrofasern, in der Schmelze verarbeitet werden.
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Ein
weiterer Vorteil bei der Verwendung von Polymeren mit einer geringeren
sterischen Ordnung ist, dass hoch isotaktische Materialien zu Undurchsichtigkeit
neigen, wohingegen solche mit einer geringeren sterischen Ordnung
eher transparent sind. Die Klarheit (d. h. Transparenz) von Materialien
mit geringer sterischer Ordnung bevorzugt diese bei der Verwendung
in Anwendungen, bei denen die Klarheit des Klebers wichtig ist. Zu
derartigen Anwendungen gehört
beispielsweise das Verbinden von Glas und durchsichtigen Kunststoffen.
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Ein
Vorteil bei der Verwendung von erfindungsgemäßen Mischungen ist der größere Formulierungsspielraum,
den sie ermöglichen.
Mit anderen Worten können
Veränderungen
einer großen
Vielfalt physikalischer Eigenschaften der die Mischung umfassenden
Folien bewirkt werden, indem beispielsweise das Verhältnis einzelner
Polymere in der Mischung verändert
wird. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung der Mischungen ist
darüber
hinaus die Kostenwirksamkeit. Beispielsweise können weniger teure Polymere
mit teureren Polymeren gemischt werden. Auf diese Weise können die
weniger teuren Polymere als "Streckmittel" für die teureren
Polymere dienen. Ferner kann die Verwendung von Mischungen vorteilhafte
Synergiewirkungen ermöglichen,
wobei die Mischung in einer bestimmten Anwendung eine wesentlich
bessere Leistung erbringen kann als jedes einzelne Polymer in derselben
Anwendung.
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Erfindungsgemäße HK-Mischungen
sind besonders für
die Haftung auf Materialien mit sowohl verhältnismäßig hoher als auch niedriger
Oberflächenenergie
nützlich.
Erfindungsgemäße HK-Mischungen
sind im Stande, derartigen Substraten eine ausreichende oder verbesserte
Schälfestigkeit
zu verleihen.
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Überraschenderweise
wird die Schälfestigkeit
bei Substraten mit niedriger Oberflächenenergie, wie Polypropylen,
in bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung im Vergleich zur Schälfestigkeit des (Meth)Acrylatpolymers
ohne das von Propylen abgeleitete Polymer bei Substraten mit niedriger
Oberflächenenergie
oder der Schälfestigkeit
des von Propylen abgeleiteten Polymers ohne das (Meth)Acrylatpolymer
bei Substraten mit niedriger Oberflächenenergie verbessert. In
einigen Ausführungsformen
ist diese Verbesserung sogar ohne nachteilige Auswirkungen auf die
Schälfestigkeit
bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie
möglich.
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Gemäß anderen
Aspekten der Erfindung wird die Schälfestigkeit bei Substraten
mit hoher Oberflächenenergie,
wie Glas, im Vergleich zur Schälfestigkeit
des (Meth)Acrylatpolymers ohne das von Propylen abgeleitete Polymer
bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie
oder der Schälfestigkeit
des von Propylen abgeleiteten Polymers ohne das (Meth)Acrylatpolymer
bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie
verbessert. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen werden ebenfalls
nützliche
Scherfestigkeiten erreicht.
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Vorzugsweise
ist mindestens eines der Polymere in der Mischung ein HK. Mehr als
ein Polymer in der Mischung kann jedoch ein HK sein. Zahlreiche
Polymere sind von Natur aus klebrig, d. h., die Polymere verlangen
nicht den Zusatz eines klebrig machenden Mittels, um die Zusammensetzung
haftklebend zu machen. Zu Beispielen für derartige von Natur aus klebrige
Polymere gehören zahlreiche
(Meth)Acrylatpolymere (d. h. Methacrylat und Acrylat). Ein Polymer
kann jedoch durch Zugabe eines klebrig machenden Mittels zum Polymer
haftklebend gemacht werden. Gleichgültig, ob ein Polymer von Natur
aus ein HK ist oder die Zugabe eines klebrig machenden Mittels verlangt,
ist bevorzugt, dass mindestens eines der Polymere in der Mischung
ein HK ist.
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(Meth)Acrylatpolymer
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In
den erfindungsgemäßen Mischungen
kann jedes geeignete (Meth)Acrylatpolymer (d. h. Methacrylat und
Acrylat) verwendet werden. (Meth)Acrylatpolymere sind diejenigen,
die von mindestens einem (Meth)Acrylatmonomer abgeleitet sind. (Meth)Acrylatpolymere
können
beispielsweise auch von anderen ethylenisch ungesättigten
Monomeren und/oder sauren Monomeren abgeleitet sein und/oder die
(Meth)Acrylatpolymere können
auch mit einer verstärkenden
Polymergruppe gepfropft sein. Spezifische Beispiele für bevorzugte
(Meth)Acrylatpolymere sind nachstehend in dem Beispielabschnitt
beschrieben.
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Zu
besonders bevorzugten (Meth)Acrylatmonomeren gehören (Meth)Acrylatester nicht
tertiärer
Alkylalkohole, deren Alkylgruppen von etwa 1 bis etwa 18 Kohlenstoffatome,
vorzugsweise etwa 4 bis etwa 12 Kohlenstoffatome umfassen, und Mischungen
davon. Zu Beispielen für
in der vorliegenden Erfindung nützliche
geeignete (Meth)Acrylatmonomere gehören, ohne darauf beschränkt zu sein,
Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat,
n-Butylacrylat, Decylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylate,
Hexylacrylat, Isoamylacrylat, Isodecylacrylat, Isodecylmethacrylat,
Isononylacrylat, Isooctylacrylat, Laurylacrylat, 2-Methylbutylacrylat,
4-Methyl-2-pentylacrylat, Ethoxyethoxyethylacrylat, Isobornylacrylat,
Isobornylmethacrylat, 4-t-Butylcyclohexylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat,
Phenylacrylat, Phenylmeth acrylat, 2-Naphthylacrylat, 2-Naphthylmethacrylat
und Mischungen davon. Besonders bevorzugt sind 2-Ethylhexylacrylat, Isooctylacrylat,
Laurylacrylat, n-Butylacrylat,
Ethoxyethoxyethylacrylat und Mischungen davon.
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Zu
Beispielen für
andere ethylenisch ungesättigte
Monomere gehören,
ohne darauf beschränkt
zu sein, Vinylesters (z. B. Vinylacetat, Vinylpivalat und Vinylneononanoat);
Vinylamide; N-Vinyllactame (z. B. N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylcaprolactam);
(Meth)Acrylamide (z. B. N,N-Dimethylacrylamid, N,N-Dimethylmethacrylamid,
N,N-Diethylacrylamid und N,N-Diethylmethacrylamid);
(Meth)Acrylnitril; Maleinsäureanhydrid; Styrol-
und substituierte Styrolderivate (z. B. alpha-Methylstyrol); und
Mischungen davon.
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Fakultativ
können
auch saure Monomere zur Herstellung der (Meth)Acrylatpolymere verwendet
werden. Zu nützlichen
sauren Monomeren gehören,
ohne darauf beschränkt
zu sein, diejenigen, die aus ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, ethylenisch
ungesättigten
Sulfonsäuren,
ethylenisch ungesättigten
Phosphonsäuren
und Mischungen davon ausgewählt
sind. Zu Beispielen für
solche Verbindungen gehören,
ohne darauf beschränkt
zu sein, Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Itaconsäure,
Fumarsäure,
Crotonsäure,
Citraconsäure,
Maleinsäure,
beta-Carboxyethylacrylat,
2-Sulfoethylmethacrylat, Styrolsulfonsäure, 2-Acrylamid-2-methylpropansulfonsäure, Vinylphosphonsäure und
dergleichen und Gemische davon.
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Eine
geeignete Klasse nützlicher
(Meth)Acrylatpolymere ist in US-Patent Nr. 4,554,324 beschrieben. Dieses
Patent offenbart die Verstärkung
von herkömmlichen
(Meth)Acrylatpolymeren durch die Modifizierung der polymeren (Meth)Acrylat-Hauptkette
durch Aufpfropfen von verstärkenden
Polymergruppen auf die polymere (Meth)Acrylat-Hauptkette. Die verstärkenden
Polymer gruppen können
beispielsweise durch In-situ-Polymerisation der verstärkenden
Polymergruppen in Gegenwart von und auf die aktivierten Zentren
der nicht gepfropften polymeren (Meth)Acrylat-Hauptkette, Umsetzen
von vorpolymerisierten polymeren Gruppen mit aktivierten Zentren
der nicht gepfropften polymeren (Meth)Acrylat-Hauptkette oder durch Copolymerisieren
der verstärkenden
polymeren Verbindungen mit dem Monomer, das zur Herstellung der
polymeren (Meth)Acrylat-Hauptkette verwendet wurde, unter Bildung
des mit verstärkenden
Polymergruppen gepfropften (Meth)Acrylatpolymers gepfropft werden.
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Die
verstärkenden
Polymergruppen dieser Ausführungsform
haben im Allgemeinen eine Tg (Glasübergangstemperatur) von mindestens
20°C und
ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 2.000. Im
Gegensatz hierzu hat eine nicht gepfropfte polymere (Meth)Acrylat-Hauptkette
in dieser Ausführungsform
im Allgemeinen eine Tg von weniger als etwa –20°C, üblicherweise weniger als –50°C. Bevorzugte verstärkende Polymergruppen
sind diejenigen, die auf Polymethylmethacrylat und Polystyrol basieren.
Die Tg einer verstärkenden
Polymergruppe oder der nicht gepfropften polymeren (Meth)Acrylat-Hauptkette
lässt sich mittels
Differenzialkalorimetrie unter Verwendung von zweiten Wärmemessungen
mit 10°C
pro Minute ermitteln.
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Abhängig von
der jeweiligen Anwendung können
andere geeignete Monomere, einschließlich Dien-Monomere, bei der
Herstellung des (Meth)Acrylatpolymers mit den (Meth)Acrylatmonomeren
copolymerisiert werden. In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße (Meth)Acrylatpolymer
jedoch von im Wesentlichen keinen Dien-Monomeren abgeleitet.
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Von Propylen
abgeleitetes Polymer
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Als
von Propylen abgeleitetes Polymer kann jedes geeignete Polymer verwendet
werden. Die von Propylen abgeleiteten Polymere selbst können, müssen aber
nicht HK-Eigenschaften aufweisen. Im Allgemeinen ist das von Propylen
abgeleitete Polymer mindestens amorph, vorzugsweise nicht sterisch
geordnet. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
können
somit verbesserte Haftklebereigenschaften aufweisen, häufig ohne
dass die Verwendung wesentlicher Mengen an Zusätzen, wie Weichmacher oder
flüssigen Ölen, erforderlich
ist.
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Das
von Propylen abgeleitete Polymer ist von mindestens einem Propylenmonomer
abgeleitet. Zwar können
andere Monomerarten bei der Herstellung verwendet werden, das von
Propylen abgeleitete Polymer ist jedoch in der Regel von mehr als
60 Molprozent Propylenmonomer abgeleitet. Zu anderen Monomeren,
die mit dem Propylenmonomer copolymerisiert werden können, gehören beispielsweise
alpha-Olefinmonomere (z. B. Ethylen, 1-Buten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen usw.).
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Es
ist bevorzugt, dass das von Propylen abgeleitete Polymer eine gesättigte Kohlenwasserstoff-Hauptkette
enthält.
Demgemäß wird das
von Propylen abgeleitete Polymer vorzugsweise von im Wesentlichen
keinen Dien-Monomeren
abgeleitet. Zahlreiche von Dien-Monomeren abgeleitete Zusammensetzungen sind über einen
längeren
Zeitraum verhältnismäßig instabil,
beispielsweise wenn sie Verwitterung oder höheren Temperaturen (z. B. bei
der Verarbeitung in der Schmelze) ausgesetzt sind.
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Erfindungsgemäße von Propylen
abgeleitete Polymere haben ein Molekulargewicht, das hoch genug ist,
sodass diese nicht als klebrig oder weich machende Mittel wirken.
In der Regel beträgt
das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des von Propylen abgeleiteten
Polymers etwa 5.000 Gramm/Mol. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsmittel des Molekulargewichts
des von Propylen abgeleiteten Polymers mindestens etwa 10.000 Gramm/Mol,
noch mehr bevorzugt mindestens etwa 15.000 Gramm/Mol und noch mehr
bevorzugt mindestens etwa 20.000 Gramm/Mol. Besonders nützlich sind
Polymere mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa
10.000-1.000.000 Gramm/Mol, vorzugsweise etwa 20.000-200.000 Gramm/Mol.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist das von Propylen abgeleitete Polymer ein
Copolymer, das von mindestens Propylen- und Ethylenmonomer abgeleitet
wird. Zur Herstellung derartiger von Propylen/Ethylen abgeleiteter
Copolymere kann jede geeignete Menge an Ethylenmonomer verwendet
werden, solange das gebildete Copolymer amorph ist. Im Allgemeinen
ist die Wahrscheinlichkeit, dass das gebildete Copolymer nicht amorph
ist, mit zunehmendem Anteil an verwendetem Ethylenmonomer größer.
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Besonders
nützlich
sind die von Propylen/Ethylen abgeleiteten Copolymere mit einer
Glasübergangstemperatur
(Tg) von etwa –50°C bis etwa
0°C, vorzugsweise
mehr als –40°C bis etwa
0°C und
mehr bevorzugt etwa –30°C bis etwa
0°C. Wenn
die Tg des von Propylen/Ethylen abgeleiteten Copolymers niedriger
als –50°C ist, ist
der Grund hierfür
im Allgemeinen, dass zur Herstellung des Copolymers ein höherer Anteil
an Ethylenmonomer verwendet wurde. Zwar können einige derartige Copolymere
in bestimmten Ausführungsformen
der Erfindung, wie vorstehend erläutert, nützlich sein, diese Polymere
sind jedoch möglicherweise
nicht amorph. Ferner ist es bevorzugt, dass die Tg des von Propylen/Ethylen
abgeleiteten Copolymers höher
ist als etwa –50°C, um die
Notwendigkeit der Zugabe eines klebrig machenden Mittels, oder mindestens
einer großen Menge
an klebrig machendem Mittel, zu der Zusammensetzung zu reduzieren,
um HK-Eigenschaften für
Anwendungen bei Raumtemperatur zu erhalten. Die Tg eines Polymers
lässt sich
mittels Differenzialkalorimetrie unter Verwendung von zweiten Wärmemessungen
mit 10°C
pro Minute ermitteln.
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Zu
Beispielen für
in der vorliegenden Erfindung nützliche
von Propylen/Ethylen abgeleitete Copolymere gehören Polymere, die im Handel
von Eastman Chemical Co.; Kingsport, TN, unter der Handelsbezeichnung
EASTOFLEX erhältlich
sind, und Polymere, die im Handel von The International Group; Wayne,
PA, unter der Handelsbezeichnung KTAC erhältlich sind. Spezifische Beispiele
für geeignete
von Propylen/Ethylen abgeleitete Copolymere von diesen Unternehmen
sind diejenigen mit einer Tg von etwa –33°C bis etwa –23°C, wie EASTOFLEX E1060, EASTOFLEX
E1200 und KTAC 6013.
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Allgemeiner
ausgedrückt
ist das von Propylen abgeleitete Polymer gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ein Copolymer, das von mindestens Propylen und mindestens
einem anderen alpha-Olefin, wie 1-Hexen, abgeleitet wird. Ein spezifisches
Beispiel für
ein im Handel erhältliches
von Propylen/Hexen abgeleitetes Copolymer ist das unter der Handelsbezeichnung
EASTOFLEX D127S Verkaufte, erhältlich
von Eastman Chemical Co.; Kingsport, TN.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung wird das von Propylen abgeleitete Polymer
von im wesentlichen 100 Gewichtsprozent Propylenmonomeren abgeleitet.
Gemäß diesem
Aspekt der Erfindung kann jedes geeignete Polypropylen verwendet
werden.
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Wenn
das von Propylen abgeleitete Polymer von im Wesentlichen 100 Gewichtsprozent
Propylenmonomeren abgeleitet ist, beträgt die bevorzugte Tg dieser
Polymere etwa –15°C bis etwa
10°C, mehr
bevorzugt etwa –10°C bis etwa
5°C. Die
Verwendung von mindestens einem von Propylen abgeleiteten Polymer
mit einer derartigen bevorzugten Tg fördert die Bildung einer Zusammensetzung
mit HK-Eigenschaften. Die Tg eines Polymers wiederum lässt sich
mittels Differenzialkalorimetrie unter Verwendung von zweiten Wärmemessungen
mit 10°C
pro Minute ermitteln.
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Wenn
von Propylen abgeleitete Polymere mit höherem Molekulargewicht, insbesondere
Polypropylen, bevorzugt sind, sind solche Polymere besonders nützlich,
die unter Verwendung eines Metallocen-Katalysators, wie in PCT-Veröffentlichung
Nr. WO 99/20,664, hergestellt wurden. In der Regel haben Polymere,
die unter Verwendung eines Metallocen-Katalysators hergestellt wurden
(d. h. mit Metallocen erzeugte Polymere), ein Gewichtsmittel des
Molekulargewichts von mehr als etwa 70.000 Gramm/Mol, was typisch
höher ist
als das Molekulargewicht zahlreicher im Handel erhältlicher
nicht sterisch geordneter von Propylen abgeleiteter Polymere. Ähnliches
gilt beim Vergleich der Schmelzviskositäten der Polymere. von Propylen
abgeleitete Polymere, die unter Verwendung von Metallocen-Katalysatoren hergestellt
wurden, können
bevorzugt sein, wenn HK-Zusammensetzungen mit hoher Scherfestigkeit
neben besseren Schälfestigkeitseigenschaften
erwünscht sind.
Das höhere
Molekulargewicht der unter Verwendung eines Metallocen-Katalysators
hergestellten von Propylen abgeleiteten Polymere ermöglicht auch
eine nützlichere
Vernetzung derselben im Vergleich zu von Propylen abgeleiteten Polymeren
mit niedrigerem Molekulargewicht. Dies kann beispielsweise der Fall
sein, wenn die HK in Hochleistungsanwendungen eingesetzt werden
sollen.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
dieses Aspekts der Erfindung beträgt der Stereoregularitätsindex
(S.I.) des von Propylen abgeleiteten Polymers etwa 1,0 bis etwa
5,0. Wenn das von Propylen abgeleitete Polymer amorph ist, beträgt der S.I.
etwa 1,0 bis etwa 1,05. Wenn das von Propylen abgeleitete Polymer
semisyndiotaktisch ist, beträgt
der Stereoregularitätsindex
(S.I.) etwa 1,1 bis etwa 4,0.
-
Wie
jedoch vorstehend gesagt, besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung
darin, dass die Mischungen an eine große Vielfalt von Anwendungen
anpassbar sind. Polymere mit höherem
Molekulargewicht sind, je nach Anwendung, nicht immer bevorzugt.
Beispielsweise können
Polymere mit niedrigerem Molekulargewicht bevorzugt sein, wenn die
HK-Zusammensetzung zur Bildung einer Faser (z. B. einer schmelzgeblasenen Faser)
verwendet wird. Erfindungsgemäße HK-Mischungen
können
vorteilhaft zur Herstellung von beispielsweise Bahnen aus schmelzgeblasenen
Mikrofasern verwendet werden. Die Zugabe eines Polymers mit niedrigerem
Molekulargewicht zu einer herkömmlichen
erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzung
führt eher zu
einer Senkung der Schmelzviskosität der Polymerzusammensetzung
bei einer vorgegebenen Verarbeitungstemperatur. Aus diesem Grund
kann die Verwendung von erfindungsgemäßen Polymermischungen die Verarbeitung
von Fasern (z. B. Mikrofasern) aus HK-Zusammensetzungen in der Schmelze
bei niedrigeren Temperaturen als denjenigen, die zur Verarbeitung
von Fasern aus herkömmlichen
HK-Zusammensetzungen in der Schmelze verwendet werden, erleichtern.
Die Verwendung von erfindungsgemäßen Polymermischungen
kann auch einen höheren
Durchsatz der in der Schmelze verarbeiteten Fasern bei einer vorgegebenen Verarbeitungstemperatur
erleichtern.
-
Die
Schmelzviskosität
des von Propylen abgeleiteten Polymers kann erheblich schwanken.
In der Regel beträgt
die Schmelzviskosität
des von Propylen abgeleiteten Polymers jedoch bei 190°C gemäß dem Prüfverfahren
für Viskosität in dem
nachfolgenden Beispielabschnitt gemessen mindestens etwa 10 Poise.
-
In
einer Ausführungsform,
insbesondere solchen Ausführungsformen,
in denen das von Propylen abgeleitete Polymer von im Wesentlichen
100 Gewichtsprozent Propylenmonomeren abgeleitet wird, ist die Schmelzviskosität des von
Propylen abgeleiteten Polymers bei 190°C gemäß dem Prüfverfahren für Viskosität in dem
nachfolgenden Beispielabschnitt gemessen größer als etwa 500 Poise, mehr
bevorzugt größer als
etwa 750 Poise. In einer weiteren Ausführungsform gemäß diesem
Aspekt der Erfindung ist die Schmelzviskosität des von Propylen abgeleiteten
Polymers bei 190°C
gemäß dem Prüfverfahren
für Viskosität gemessen
größer als
etwa 2.500 Poise. In noch einer weiteren Ausführungsform gemäß diesem
Aspekt der Erfindung ist die Schmelzviskosität des von Propylen abgeleiteten
Polymers bei 190°C
gemäß dem Prüfverfahren
für Viskosität gemessen
größer als
etwa 10.000 Poise.
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Im
Allgemeinen ist die Wahrscheinlichkeit, dass die gebildete Zusammensetzung
eine höhere
Scherfestigkeit in Verbindung mit verbesserten Schälfestigkeitseigenschaften
hat, mit zunehmender Schmelzviskosität des von Propylen abgeleiteten
Polymers größer. Dies
ist bei der Herstellung von erfindungsgemäßen HK-Zusammensetzungen für Hochleistungsanwendungen
besonders nützlich.
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Fakultative
klebrig machende Mittel
-
Erfindungsgemäße klebrig
machende Mittel haben ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa
10.000 Gramm/Mol und können
in festem oder flüssigem
Zustand vorliegen. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können ein
klebrig machendes Mittel enthalten, wenn dies zur Verleihung der
gewünschten HK-Eigenschaften erforderlich
ist. Dem Fachmann ist bewusst, dass sich eine große Vielfalt
an klebrig machenden Mitteln zu diesem Zweck eignet. Die verwendete
Menge an klebrig machendem Mittel ist für den Fachmann offensichtlich.
-
Herstellung von Mischungen
-
Erfindungsgemäße HK-Zusammensetzungen
enthalten mindestens ein (Meth)Acrylatpolymer und mindestens ein
von Propylen abgeleitetes Polymer. Weitere Zusätze (z. B. Antioxidationsmittel,
Vernetzungszusätze,
Füllstoffe
und UV-Stabilisatoren) können
in Abhängigkeit
von der gewünschten
Anwendung zu den HK-Zusammensetzungen gegeben werden und sind dem
Fachmann gut bekannt.
-
Die
(Meth)Acrylatpolymer- und die von Propylen abgeleitete Polymerkomponente
der Mischung liegt vorzugsweise in einer Menge von etwa 5 Gew.-%
bis etwa 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung,
vor. Mehr bevorzugt liegt jede der Komponenten in einer Menge von
mindestens etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung,
vor. In der Regel ist die (Meth)Acrylatpolymerkomponente jedoch
in einem größeren Anteil
vorhanden und die von Propylen abgeleitete Polymerkomponente ist
in einem geringeren Anteil vorhanden, bezogen auf das Gesamtgewicht
der beiden Komponenten. Das Verhältnis
der Komponenten trägt
mit zum Erreichen einer ausreichenden Haftung der Zusammensetzung
auf sowohl Substraten mit verhältnismäßig hoher
als auch auf Substraten mit verhältnismäßig niedriger
Oberflächenenergie bei.
Es hat sich zudem herausgestellt, dass dieses Verhältnis die
Bildung von Zusammensetzungen mit nützlichen Scherfestigkeiten
fördert,
indem beispielsweise die Vernetzung der Haftkleberzusammensetzung
gefördert
wird.
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Ungeachtet
des Anteils jeder der Polymerkomponenten an der Gesamtmischung,
liegt die von Propylen abgeleitete Polymerkomponente zu mindestens
etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der (Meth)Acrylatpolymer-
und der von Propylen abgeleiteten Polymerkomponente, vor. Unterhalb
dieser Menge sind wesentliche Verbesserungen der Schälfestigkeit
bei mindestens einem von Substraten mit hoher und niedriger Oberflächenenergie
nicht ohne weiteres erreichbar. Die von Propylen abgeleitete Polymerkomponente
liegt vorzugsweise zu mindestens etwa 20 Gew.-%, mehr bevorzugt
von mindestens etwa 20 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht der (Meth)Acrylatpolymer- und der von Propylen abgeleiteten
Polymerkomponente, vor.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung liegt die (Meth)Acrylatpolymerkomponente zu mindestens
etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der (Meth)Acrylatpolymer-
und der von Propylen abgeleiteten Polymerkomponente, vor. Die (Meth)Acrylatpolymerkomponente
liegt vorzugsweise zu mindestens etwa 20 Gew.-%, mehr bevorzugt
von mindestens etwa 20 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht der (Meth)Acrylatpolymer- und der von Propylen abgeleiteten
Polymerkomponente, vor.
-
Das
Mischen der Polymere erfolgt mithilfe jedes Verfahrens, das zu einer
im Wesentlichen homogenen Verteilung der Polymere führt. Die
Polymere können
unter Verwendung mehrerer Verfahren vermischt werden. Die Polymere
können
insbesondere mittels Mischen in der Schmelze, Mischen in Lösungsmittel
oder jedes anderen geeigneten physikalischen Mittels vermischt werden.
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Die
Polymere können
beispielsweise in der Schmelze mittels eines Verfahrens, wie dem
von Guerin et al. in US-Patent Nr. 4,152,189 offenbart, vermischt
werden. Genauer gesagt wird das gesamte Lösungsmittel (falls verwendet)
von jedem Polymer mittels Erwärmen
auf eine Temperatur von etwa 150°C
bis etwa 175°C bei
einem Druck von etwa 5 Torr bis etwa 10 Torr abgezogen. Dann werden
die Polymere in den gewünschten Anteilen
in ein Gefäß eingewogen.
Das Gemisch wird dann durch Erwärmen
des Inhalts des Gefäßes auf
etwa 175°C
unter Rühren
gebildet.
-
Obgleich
das Mischen in der Schmelze bevorzugt ist, können die erfindungsgemäßen HK-Mischungen auch
unter Verwendung von Mischen in Lösungsmittel verarbeitet werden.
In diesem Fall sollten die Polymere in der Mischung im Wesentlichen
in den verwendeten Lösungsmitteln
löslich
sein.
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Geräten zum
physikalischen Mischen, die ein dispersives Mischen, ein distributives
Mischen oder eine Kombination aus dispersivem und distributivem
Mischen ermöglichen,
sind zur Herstellung homogener Gemische nützlich. Es können sowohl
Chargenverfahren als auch kontinuierliche Verfahren zum physikalischen
Mischen verwendet werden. Zu Beispielen für Chargenverfahren gehören diejenigen
Verfahren, in denen Innenmischer- oder Walzmühlausrüstung von BRABENDER (z. B.
ein BRABENDER PREP CENTER, im Handel erhältlich von C.W. Brabender Instruments,
Inc.; South Hackensack, NJ) oder BANBURY (erhältlich von FARREL COMPANY;
Ansonia, CT) verwendet wird. Zu Beispielen für kontinuierliche Verfahren
gehören
Einschneckenextrudieren, Doppelschneckenextrudieren, schneckenloses
Extrudieren, Einschneckenextrudieren mit Schneckenkolben und Einschneckenextrudieren
mit Stiftvorsatz.
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Anwendungen
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Die
erfindungsgemäßen HK-Zusammensetzungen
können
problemlos auf ein Substrat aufgebracht werden. Die HK-Zusammensetzung kann
beispielsweise auf Bogenprodukte (z. B. dekorative, reflektierende und
grafische), Etikettenmaterial und Tape-Träger aufgebracht werden. Das
Substrat kann in Abhängigkeit
von der gewünschten
Anwendung jede geeignete Materialart sein. Üblicherweise umfasst das Substrat
einen Vliesstoff, Papier, Polymerfolie (z. B. Polypropylen (z. B.
biaxial gerecktes Polypropylen (BOPP)), Polyethylen, Polyharnstoff
oder Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat)) oder eine Antihaftunterlage
(z. B. eine silikonisierte Unterlage).
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Erfindungsgemäße HK-Zusammensetzungen
können
beispielsweise zur Bildung von Bändern
verwendet werden. Der HK wird auf mindestens seine Seite des Trägers aufgebracht.
Der HK kann dann vernetzt werden, um die Scherfestigkeit des HK
weiter zu verbessern. Es kann jedes geeignete Vernetzungsverfahren (z.
B. Aussetzen an Strahlung, wie fotochemische (z. B. ultraviolette
oder Elektronenstrahl-) oder thermische Strahlung) oder jeder geeignete
Vernetzerzusatz (z. B. einschließlich durch UV-Licht und thermisch
aktivierte Härter)
verwendet werden.
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Bei
der Bildung von Doppelklebebändern
wird der HK auf mindestens einen Teil von beiden Seiten des Trägers aufgebracht.
Alternativ kann ein Trennmaterial (z. B. eine Schutzschicht mit
geringer Haftfähigkeit), wenn
erwünscht,
auf die gegenüberliegende
Seite des Trägers
aufgetragen werden. Vorteilhaft können der HK und/oder das Trennmaterial
beispielsweise mit dem Folienträger
coextrudiert werden, um die Verarbeitung zu erleichtern.
-
Der
HK kann unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Verfahren auf
ein Substrat aufgebracht werden. Der HK kann beispielsweise unter
Verwendung von Schmelzextrusionstechniken aufgebracht werden. Die
HK-Zusammensetzung
kann entweder kontinuierlich oder in Chargen aufgebracht werden.
Ein Beispiel für
ein Chargenverfahren ist das Anbringen einer Portion der HK-Zusammensetzung
zwischen einem Substrat, an dem der HK haften soll, und einer Oberfläche, die
den HK freigeben kann, um eine Verbundstruktur zu bilden. Die Verbundstruktur
kann dann bei einer ausreichenden Temperatur oder einem ausreichenden Druck
komprimiert werden, wonach sich nach dem Abkühlen eine HK-Schicht mit gewünschter
Dicke bildet. Als Alternative kann die HK-Zusammensetzung zwischen
zwei Trennflächen
komprimiert und abgekühlt
werden, um beispielsweise ein Transfer-Tape zu bilden.
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Zu
kontinuierlichen Ausbildungsverfahren gehören das Ziehen der HK-Zusammensetzung
aus einer erwärmten
Foliendüse,
wonach die gezogene Zusammensetzung anschließend eine sich bewegende Kunststoffbahn
oder ein anderes geeignetes Substrat kontaktiert. Ein verwandtes
kontinuierliches Herstellungsverfahren umfasst das Extrudieren der
HK-Zusammensetzung und eines coextrudierten Trennmaterials und/oder Trägers aus
einer Foliendüse
und Abkühlen
des Schichtprodukts zur Ausbildung eines Klebebands. Weitere kontinuierliche
Herstellungsverfahren umfassen das direkte Aufbringen der HK-Zusammensetzung
auf eine sich schnell bewegende Bahn oder ein anderes geeignetes
vorgefertigtes Substrat. Mit diesem Verfahren wird die HK-Zusammensetzung unter
Verwendung einer Düse
mit flexiblen Austrittsspalten, wie einer herkömmlichen folien- oder bahnbildenden
Düse, auf
die sich bewegende vorgefertigte Bahn aufgebracht. Nach dem Herstellen
durch jedes dieser kontinuierlichen Verfahren können die Folien oder Schichten
durch plötzliches Abkühlen unter
Verwendung von sowohl direkten Verfahren (z. B. Kühlwalzen
oder Wasserbädern)
als auch indirekten Verfahren (z. B. Auftreffen von Luft oder Gas)
verfestigt werden. In der Schmelze verarbeitete Fasern können auch
unter Verwendung eines anderen kontinuierlichen Ausbildungsverfahrens
hergestellt werden. Beispiele dieses Verfahrens können beispielsweise
der PCT-Veröffentlichung
Nr. WO 99/28,539 entnommen werden.
-
Das
Beschichten mit einem Lösungsmittel
ist zwar nicht bevorzugt, die HK-Zusammensetzungen können aber
auch mit einem Verfahren auf Lösungsmittelbasis
aufgetragen werden. Die HK-Zusammensetzung kann beispielsweise mittels
solcher Verfahren, wie Rakelbeschichten, Walzenbeschichten, Gravurwalzbeschichten,
Rollrakelbeschichten, Lackvorhang und Luftmesserbeschichten aufgetragen
werden. Die aufgetragene HK-zusammensetzung auf Lösungsmittelbasis
wird dann zum Entfernen des Lösungsmittels
getrocknet. Vorzugsweise wird die aufgetragene HK-Zusammensetzung
auf Lösungsmittelbasis
erhöhten
Temperaturen ausgesetzt, wie denjenigen, die von einem Ofen abgegeben
werden, um das Trocknen zu beschleunigen.
-
Die
daraus gebildeten HK-Zusammensetzungen, -Beschichtungen und -Bänder sind
in den folgenden Beispielen beispielhaft veranschaulicht. Diese
Beispiele dienen ausschließlich
der Veranschaulichung und sind nicht als eine Beschränkung des
Schutzumfangs der anhängenden
Ansprüche
gedacht. In den Beispielen und dem Rest der Beschreibung sind alle
Teile, Prozentangaben, Verhältnisse
usw., wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen.
-
BEISPIELE
-
Die
folgenden Beispiele dienen dann als Vergleich, wenn eine der folgenden
Bezeichnungen verwendet wird: (1) numerische Bezeichnung gefolgt
von dem Buchstaben "C" (z. B. 6A-C) oder
(2) Voranstellen des Buchstaben "C" (z. B. C1A). Ferner
wurden die folgenden Prüfverfahren
zur Charakterisierung der in den folgenden Beispielen hergestellten
Haftklebermischungen verwendet.
-
Prüfverfahren
-
180° Schälfestigkeit
-
Diese
Schälprüfung ähnelt dem
in ASTM D 3330-90 beschriebenen Prüfverfahren, wobei das in der Prüfung beschriebene
Edelstahlsubstrat durch ein Substrat aus Glas oder Polypropylen
ersetzt wird.
-
Mit
Haftklebemittel beschichtete Streifen, die bei konstanter Temperatur
(22°C) und
Feuchtigkeit (50 rel. Feuchtigkeit) mindestens 24 Stunden äquilibriert
worden waren, wurden auf eine Substratplatte, entweder mit Lösungsmittel
gewaschenes Glas oder Polypropylen (PP) (im Handel erhältlich von
Aeromat Plastics; Burnsville, MN) aufgeklebt, wobei eine 2-Kilogramm-Walze
einmal über
den Streifen gerollt wurde. Die verklebte Einheit wurde weniger
als eine Minute lang bei Raumtemperatur stehen gelassen. Die Einheit
wurde dann unter Verwendung eines Gleit-/Schälprüfgeräts IMASS (Modell 3M90, im Handel
erhältlich
von Instrumentors Inc., Strongsville, OH) mit einer Geschwindigkeit
(d. h. Querhauptgeschwindigkeit) von 30° Zentimeter/Minute (12° Inch/Minute)
auf 180° Schälfestigkeit
geprüft.
-
Scherfestigkeit
-
Die
Scherfestigkeitsprüfung ähnelt dem
in ASTM D 3654-88
beschriebenen Prüfverfahren.
Mit Haftkleber beschichtete Streifen, die bei konstanter Temperatur
(22°C) und
Feuchtigkeit (50 % rel. Feuchtigkeit) mindestens 24 Stunden lang äquilibriert
worden waren, wurden in 1,27 Zentimeter (0,5 Inch) lange Streifen geschnitten.
Jeder Streifen wurde auf eine Edelstahlplatte geklebt, sodass ein
1,27 Zentimeter (0,5 Inch) mal 2,54 Zentimeter (1 Inch) großer Teil
des Streifens in festem Kontakt mit der Platte war und ein Ende
des Streifens frei herabhing. Die Platte mit den mit Haftkleber
beschichteten Streifen wurde derart in einem Gestell gehalten, dass
die Platte mit dem herausragenden freien Ende, das durch das Anlegen
einer Kraft von einem Kilogramm in Form eines Hängegewichts unter Spannung
gesetzt wurde, einen Winkel von 178° bildete. Die zu 180° fehlenden
2° wurden
in dem Versuch, die Haltekraft des geprüften Bands mit größerer Genauigkeit
zu bestimmen, dazu verwendet, Schälkräfte auszugleichen, wodurch
sichergestellt wurde, dass nur Scherkräfte gemessen wurden. Die Dauer
bis zum Abtrennen jedes Bandbeispiels von der Prüfplatte wurde als Scherfestigkeit
festgehalten. Sofern nicht anders angegeben, war jedes hier angegebene
Scherversagen ein Kohäsionsversagen
des Klebers (Reste auf der Platte), Adhäsionsversagen (keine Reste
auf der Platte) sind mit A gekennzeichnet. Wenn nach 10.000 Minuten
kein Versagen erfolgte, wurde die Prüfung abgebrochen und eine Scherfestigkeit
von 10.000 Minuten notiert.
-
In
bestimmten Beispielen wurde ein alternatives Verfahren verwendet.
Beim alternativen Verfahren wurde ein Streifen mit den Abmessungen
1,27 Zentimeter mal 1,27 Zentimeters (0,5 Inch × 0,5 Inch) (oder 2,54 Zentimeters
mal 2,54 Zentimeters (1,0 Inch × 1,0
Inch) – wenn
in der Tabelle getrennt angegeben) auf die Edelstahlplatte geklebt
und die Prüfung
wie vorstehend beschrieben durchgeführt. Diese Beispiele sind in
den Tabellen gekennzeichnet.
-
Viskositätsprüfung
-
Die
Schmelzviskosität
wurde unter Verwendung einer dynamisch-mechanischen Analyse (DMA)
als die komplexe Viskosität
in einem Parallelplatterheometer (RDA II, Rheometrics, Inc; Piscataway,
NJ) gemessen, wobei die Probe von Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit
von 2°C/Minute,
einer Frequenz von 1 Radian/Sekunde und einer maximalen Dehnung
von 10 % auf 200°C
erwärmt
wurde. Auf die bei 190°C
gemäß diesem
Verfahren ermittelte Schmelzviskosität wird in der gesamten Anmeldung
Bezug genommen.
-
-
-
-
-
Beispiele 1A-1M
-
HK-1
und EASTOFLEX D127S wurden 10 Minuten lang in geschmolzenem Zustand
bei 50 Umdrehungen pro Minute und einer Temperatur von 115°C bis 180°C mit den
in Tabelle 1 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer
von BRABENDER mit einer Kapazität
von 350 cm3 gemischt. Die Gesamtcharge im
Mixer betrug 250 Gramm. Die in Tabelle 1 angegebenen Teile beziehen
sich auf das Gesamtgewicht von HK-1 und EASTOFLEX D127S.
-
Die
niedrigeren Temperaturen wurden bei höheren Anteilen von EASTOFLEX
D127S verwendet. Die genaue Temperatur geht aus Tabelle 1 hervor.
Die Mischungen wurden unter Bildung von HK-Bändern bei etwa 150°C unter Verwendung
eines Einschneckenextruders HAAKE mit einem Durchmesser von 1,9
Zentimeter (im Handel erhältlich
von Haake Buchler Instruments Inc.; Saddle Brook, NJ), der eine
Verhältnis
von Länge zu
Durchmesser von 25 aufwies und mit einer 12,5 Zentimeter breiten
Ziehdüse
(auf eine Düsenöffnung von 250 μm getrimmt)
ausgestattet war, mit einer Dicke von 51 μm auf PET aufgetragen. Die Klebeleistung
dieser Bänder
geht aus Tabelle 2 hervor. Tabelle
1
Tabelle
2
-
Beispiele 2A-2F
-
HK-1
und EASTOFLEX E1060 wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer
Temperatur von 165-170°C
und mit den in Tabelle 3 angegebenen Mischungsverhältnissen
in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen
sich auf das Gesamtgewicht von HK-1 und EASTOFLEX E1060. Die Mischungen
wurden mit den in Tabelle 3 angegebenen Dicken wie in Beispiel 1
beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufgetragen.
Die Klebeleistung dieser Bänder
geht aus Tabelle 4 hervor. Tabelle
3
Tabelle
4
- * Für
diese Prüfung
wurde ein 1,27 cm × 1,27
cm (0,5 Inch × 0,5
Inch) großer
Streifen verwendet.
- ** Nicht geprüft
-
Beispiele 3A-3F
-
HK-1
und KTAC 6013 wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur
von 165-170°C
und mit den in Tabelle 5 angegebenen Mischungsverhältnissen
in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen
sich auf das Gesamtgewicht von HK-1 und KTAC 6013. Die Mischungen
wurden mit den in Tabelle 5 angegebenen Dicken wie in Beispiel 1
beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufgetragen.
Die Klebeleistung dieser Bänder
geht aus Tabelle 6 hervor. Tabelle
5
Tabelle
6
- * Für
diese Prüfung
wurde ein 1,27 cm × 1,27
cm (0,5 Inch × 0,5
Inch) großer
Streifen verwendet.
- ** Nicht geprüft
-
Beispiele 4A-4E
-
HK-2
und EASTOFLEX D127S wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer
Temperatur von 160°C und
mit den in Tabelle 7 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer
von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen sich auf das Gesamtgewicht
von HK-2 und EASTOFLEX D127S. Die Mischungen wurden mit den in Tabelle
7 angegebenen Dicken wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung
von HK-Bändern auf
PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder geht aus Tabelle 8 hervor.
-
-
-
-
Beispiele 5A-5C
-
85
Teile HK-2, 15 Teile EASTOFLEX E1060 und 0,35 Teile (pro 100 Teile
HK-2) des fotochemischen Vernetzers 2-tert.-Butylanthrachinon wurden wie in
Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur von 165-170°C in einem
Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Mischung wurde mit einer
Dicke von 61 μm
wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf
PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder mit und ohne Einwirken
von ultravioletter (UV) Strahlung (unter Verwendung einer UV-Quelle "H-Bulb" von Fusion UV Curing;
Rockville, MD) geht aus Tabelle 9 hervor.
-
-
-
Beispiele 6A-6H
-
HK-3A
und EASTOFLEX D127S wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer
Temperatur von etwa 130°C
und mit den in Tabelle 10 angegebenen Mischungsverhältnissen
in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen
sich auf das Gesamtgewicht von HK-3A und EASTOFLEX D127S. Ferner wurden
0,3 Gew.-Teile (pro 100 Teile der Mischung aus HK-3A und EASTOFLEX
D127S) des fotochemischen Vernetzers 2-tert.-Butylanthrachinon in
den Chargenmixer von BRABENDER eingetragen und mit der Mischung
vermischt. Die Mischungen wurden mit den in Tabelle 10 angegebenen
Dicken wie in Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, dass die
Temperatur auf 120°C
gehalten wurde, unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufgetragen.
Die Klebeleistung dieser Bänder
mit und ohne UV-Strahlung (unter Verwendung einer UV-Quelle "H-Bulb" von Fusion UV Curing;
Rockville, MD) geht aus Tabelle 11 hervor.
-
-
-
Beispiele 7A-7F
-
HK-4
und EASTOFLEX D127S wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer
Temperatur von 160°C und
mit den in Tabelle 12 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer
von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen sich auf das Gesamtgewicht
von HK-4 und EASTOFLEX D127S. Ferner wurden 0,3 Gew.-Teile (pro
100 Teile der Mischung aus HK-4 und EASTOFLEX D127S) des fotochemischen
Vernetzers 2-tert.-Butylanthrachinon in den Chargenmixer von BRABENDER
eingetragen und mit der Mischung vermischt. Die Mischungen wurden
mit den in Tabelle 12 angegebenen Dicken wie in Beispiel 1 beschrieben
unter Bildung von HK-Bändern
auf PET aufge tragen. Die Klebeleistung dieser Bänder mit und ohne UV-Strahlung geht
aus Tabelle 13 hervor. Tabelle
12
Tabelle
13
-
Beispiele 8A-8L
-
HK-1
und mPP1 wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur
von 165-170°C
und mit den in Tabelle 14 angegebenen Mischungsverhältnissen
in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen
sich auf das Gesamtgewicht von HK-1 und mPP1. Ferner wurden in Beispiel
8B und 8C 0,3 Gew.-Teile (pro 100 Teile der Mischung aus HK-1 und
mPP1) des fotochemischen Vernetzers 2-tert.-Butylanthrachinon in
den Chargenmixer von BRABENDER eingetragen und mit der Mischung
vermischt. Die Mischungen wurden mit den in Tabelle 14 angegebenen
Dicken wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf
PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder geht aus Tabelle 15 hervor.
-
-
-
-
Beispiele 9A-9B
-
Die
Proben für
Beispiel 8B und 8C wurden unter Verwendung einer UV-Quelle "H-Bulb" von Fusion UV Curing;
Rockville, MD, UV-Strahlung ausgesetzt. Die Mischungszusammensetzungen
gehen aus Tabelle 16 hervor. Die Klebeleistung dieser Bänder mit
und ohne Einwirkung von UV-Strahlung geht aus Tabelle 17 hervor.
-
-
-
-
Beispiele 10A-10G
-
HK-3B
und mPP2 wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur
von 140°C
und mit den in Tabelle 18 angegebenen Mischungsverhältnissen
in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen
sich auf das Gesamtgewicht von HK-3B und mPP2. Die Mischungen wurden
mit einer Dicke von 90 μm
wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf
PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder geht aus Tabelle 19 hervor. Tabelle
18
Tabelle
19
- *
Für diese
Prüfung
wurde ein 2,54 cm × 2,54
cm (1,0 Inch × 1,0
Inch) großer
Streifen verwendet.
-
Vergleichsbeispiele C1A-C1E
-
Die
Formulierungen aus Beispiel 23-26 und Vergleichsbeispiel C2 sind
in PCT-Veröffentlichung
Nr. WO 97/23,577 beschrieben, wobei HK-3C, ein herkömmliches
(Meth)Acrylatpolymer, mit zwei verschiedenen im Handel erhältlichen
isotaktischen Polypropylenverbindungen vermischt wurde. Das Verhältnis der
Komponenten und die Art der im Handel erhältlichen isotaktischen Polypropylenverbindung
geht aus Tabelle 20 hervor. Es wurde beschrieben, dass die Mischung
mit einer Dicke von 90 μm
auf PET aufgetragen wurde. Die beschriebene Klebeleistung dieser
Bänder
geht aus Tabelle 21 hervor. Tabelle
20
Tabelle
21
- *
Für diese
Prüfung
wurde ein 2,54 cm × 2,54
cm (1,0 Inch × 1,0
Inch) großer
Streifen verwendet.
-
Beispiele 11A-11C
-
Einschichtige
Fasern und Bahnen aus schmelzgeblasenen Mikrofasern daraus wurden
unter Verwendung von Mischungen aus HK-1 und ERSTOFLEX D127S unter
Verwendung eines Schmelzblasverfahrens und Bedingungen, die in Beispiel
20 von US-Patent Nr. 6,083,856 beschrieben sind, hergestellt, mit
der Ausnahme, dass die vorkompoundierte Mischung aus den in Tabelle
22 hervorgehenden Mischungen hergestellt wurde. Die gebildeten Bahnen
aus schmelzgeblasenen Mikrofasern hatten ein Flächengewicht von 50 g/m
2 und wurden auf eine Antihaftauflage aus
silikonbeschichtetem Kraftpapier (erhältlich von Daubert Coated Products;
Dixon; IL) gelegt. Bänder
wurden durch Laminieren der Bahnen mit 2 Bewegungen einer 2-kg-Walze auf einen
PET-Träger
hergestellt. Die Mischungszusammensetzungen und Klebeleistungen
der Bahnen aus schmelzgeblasenen Mikrofasern gehen aus Tabelle 22
hervor. Tabelle
22
-
Beispiel 12
-
Dreischichtige
Fasern und Bahnen aus schmelzgeblasenen Mikrofasern daraus wurden
unter Verwendung eines Schmelzblasverfahrens und Bedingungen, die
in Beispiel 25 von US-Patent Nr. 6,083,856 beschrieben sind, hergestellt,
mit der Ausnahme, dass der Schmelzstrom aus HK-5 ("KRATON/ESCOREZ/ZONAREZ
PSA") durch einen
aus einer vorkompoundierten Mischung aus 70 Gew.-Teilen HK-1 und 30 Gew.-Teilen EASTOFLEX
D127S ersetzt wurde, die die äußersten
Schichten des aus dem Feedblock austretenden Stroms darstellten.
Außerdem
wurden die Zahnradpumpen so eingestellt, dass ein Schmelzvolumen
mit dem Verhältnis
50/50 aus (Mischung aus HK-1 und EASTOFLEX D127S) und (Mischung
aus HK-1 und HK-5 blend) zur Düse
gefördert
wurde. Die gebildete Bahn aus schmelzgeblasenen Mikrofasern hatte
ein Flächengewicht von
50 g/m2 und wurde auf eine Antihaftauflage
aus silikonbeschichtetem Kraftpapier (erhältlich von Daubert Coated Products;
Dixon; IL) gelegt. Bänder
wurden durch Laminieren der Bahn mit 2 Bewegungen einer 2-kg-Walze
auf einen PET-Träger
hergestellt. Die Klebeeigenschaften der Bahn aus schmelzgeblasenen
Mikrofasern gehen aus Tabelle 23 hervor.
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Für den Fachmann
ist es offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen
an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne dabei vom Geist
und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, die in den beigefügten Ansprüchen festgelegt
sind. Es sei bemerkt, dass die in Verbindung mit einem beliebigen
Verfahrensanspruch angegebenen Schritte nicht zwingend in der angegebenen
Reihenfolge durchgeführt werden
müssen.
Abweichungen von der angegebenen Reihenfolge bei der Durchführung der
Schritte sind für den
Fachmann offensichtlich.