DE1569873A1

DE1569873A1 - Klebemittel

Info

Publication number: DE1569873A1
Application number: DE19651569873
Authority: DE
Inventors: Aulik Robert Francis; Taifer Mark Meyer; Cassie Norman Michael
Original assignee: Armour and Co
Current assignee: Armour and Co
Priority date: 1964-11-24
Filing date: 1965-11-23
Publication date: 1969-07-31
Also published as: GB1052860A; DE1569873B2; US3533878A

Description

Klebemittel

Die Erfindung bezieht sich auf das Heißverkleben von inerten \ Kunststoffmaterialien, wie' Polyfluorcarbon- oder Polyester-Folien Aluminiumfolien und dgl., und betrifft insbesondere eine neue . Klebmittel-Komposition dafür, ein neues Verfahren zur Verklebung mittels dieses Klebemittels und eine neuartige Heißverklebung von inerten Kunststoffen oder Metallen, insbesondere Polyfluorcarbon- und Polyester-Bahnen, Folien, Gewebe oder Formkörper.

Die hervorragenden Qualitäten von Polyfluorcarbon- und Polyester-Kunststoffen sind bekannt. Diese Kunststoffe ergeben besonders vo zUgliche Verpackungslefeae für Güter. Die &>b? sind stark, nicht brennbar,, inert, kochfest, selektiv dampfdurchlässig,- sie haben

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gute Gleiteigenschaften, sind besonders klar, weisen gute Flexibilität auf und sind für Lebensmittel und Arzneimittel zugelassen.

Da jeder dieser Kunststoffe inert ist, läßt er sich auf dem Markt als Verpackungsfolie jedoch nur zögernd einführen, denn es gibt Schwierigkeiten, wenn die Kunststoffe miteinander oder mit anderem Material verklebt werden müssen. Dies ist ausgeführt in Modem Plastics Encyclopedia, September 1964, McGraw Hill, Inc., New York, New York, Seite 7J54-; darin ist gesagt, daß-· Polyfluorcarbon-Kunststoffe nur mit sich selbst oder mit anderem Material verbunden werden können, wenn eine Vorbehandlung oder eine Ätzung vorgenommen wird. Obwohl zahlreiche Methoden ausprobiert worden sind, um eine heißsiegelfähige Überzugsschicht aufzubringen, hat keine davon sich als vollständig befriedigend erwiesen.

Bei einer Methode muß man eine dünne Folie aus Polyäthylen auf die Oberfläche von Polyfluorcarbon- oder Polyester-Werkstücken extrudieren. Wenn beispielsweise dieses Werkstück eine Folie ist, kann man diese Folie dann gegenänander halten, wobei die Polyäthylen-Oberfläche nach innen zu liegen kommt. Wenn man dann Wärme und Druck auf die Kanten zur Einwirkung bringt, dann schmilzt das Polyäthylen, jedoch nicht das Polyfluorcarbon- oder Polyesb erWerkstück, und es läßt sich ein Beutel bilden. Solch ein helßsiegelbarer Überzug aus Polyäthylen haftet jedoch nur n.äßig an dem Grundmaterial, wodurch manchmal eine sogenannte "Leckstelle" entsteht, weil durch die Heißversiegelung nicht die erforderliche gute Bindung, möglicherweise zwischen dem Polyäthylen und dem Folienwerkstück entsteht, wenn auch beide Oberseiten des Polyäthylens miteinander verschmolzen werden konnten; Die HeißVersiegelung

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ist auch nicht ausreichend undurchlässig gegen Alkohole, die häufig als einer der Bestandteile in dem verpackten Material, beispielsweise bei Lebensmitteln, enthalten sind. Ferner ist diese Verklebungsart nicht wirksam, wenn man Pulver oder Staub verpacken will.. Aus diesem Grunde beschränkt sich die Anwendung solcher Laminate auf die Verpackung von festen Produkten, wie beispielsweise Tabletten.

Neben dem Extrudieren von Polyäthylen als Verklebungsmittel sind andere Verbindungen bereits benutzt worden, die als "Heißverschmelzer" bekannt sind. Aber auch deren Einsatz hat nicht zu vollständigem gewerblichem Erfolg geführt, weil die "Heißverschmelzer" sehr viskos sind und sehr hohe Temperaturen während ihrer Anwendung erfordern. Auch zwingt die hohe Viskosität dieser !Produkte" zur Verwendung von stärkeren Filmen, als sie aus wirtschaftlichen Gründen wünschenswert sind.

In der Modern*Plastics"Encyclopedia wird die Verwendung von Epoxy-Klebemitteln-für Fluorcarbone erwähnt, jedoch mit der Einschränkung, daß die "Verbindungsfestigkeit nur mäßig" sei. Dies ist für manche Verbindungszwecke, wie beispielsweise bei der Herstellung von Beuteln, und speziell bei der Herstellung von kochfesten Beuteln, bei der die Polyester-Verbindungen sehr harten Bedingungen ausgesetzt werden, nicht-ausreichend.

Der Erfindung- liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Klebemittel "für inerte Oberflächen, wie beispielsweise von Polyfluorcarbon-Kunststoffen, Polyester-Kunststoffen, Aluminiumfolien und dgl.

-■:-..,...-■. . el...-, zu schaffen, ir.it dem rr.an insbesondere eine gute Versiegtang für '

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Verpackungszwecke schaffen und ein neues heißversiegeltes Poly-

fluorcarbon-Kunststoffmaterial schaffen kann.

Dies wird erfindungsgemäß mittels einem Verfahren zum Heißversiegeln von inerten Kunststoffen und Metallen miteinander oder mit anderen Kunststoffen und Metallen erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man in einem Lösungsmittel ein Klebemittelgemisch aus einem thermoplastischen Copolymer, wie Vinylacetat und Äthylen, Vinylacrylat und Äthylen oder Vinylacetat und Propylen, einem durch Reaktion eines Polyols, wie Pentaerythritol oder Glycerin, und einer Säure, wie Holzharz, Terpen, Polyterpen oder dimerisierte Harzsäuren, insbesondere einem hydrierten Holzharz-Ester von Pentaerythritol,-und einem Wachs, auflöst, dann die resultierende Lösung auf den inerten Kunststoff aufbringt, die Lösung trocknen läßt und danach den überzogenen Kunststoff mit einem anderen Werkstück heißversiegelt.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Klebemittel-Komposition läßt sich leicht aufbringen, so daß das neue Klebeverfahren einfach ist. Es läßt sich mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren das Material so verkleben, daß es als Verpackungsmaterial zur Herstellung von kochfesten Verpackungen eingesetzt werden kann«

Es wurde gefunden, daß inerte Bahnen beispielsweise aus Polyfluoroarbon-Kunststoffen, Polyesterkunststoffen, Aluminium und dgl. miteinander oder mit anderen Formkörpern in feste Verbindung gebracht werden können, wenn man bestimmte Bestandteile, die üblicherweise als "Heißverschmelzer" eingesetzt werden, in neuer Art

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so anwendet, daß man sie in einem Lösungsmittel auflöst und-einfach als Lösung aufbringt. Es wurde ferner festgestellt, daß solche Mischungen überraschend wirksam sind zum Verkleben von Schrumpf-Kunststoffen, ohne daß die Haftfestigkeit verlorengeht. Die erfindungsgemäße Klebemittel-Komposition scheint in gleichem Maße zu schrumpfen wie der schrumpffähige Kunststoff, auf den das Klebemittel aufgebracht worden ist. Demzufolge kann man solche schrumpffähigen Behälter zu offenen Beuteln heißverkleben,, dann mit dem Produkt füllen, die Luft evakuieren, das offene Ende verschweißen und zum Schluß durch Anwendung von Wärme (beispielsweise durch Eintauchen in eine heiße Flüssigkeit für eine sehr kurze Zeit) die Verpackungsfolie auf das Produkt aufschrumpfen. Es liegt also ein ganz besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Klebemittels darin, daß es für in der Hitze schrumpffähige Kunststoffe geeignet ist.

Das erfindungsgemäße Klebemittel besteht im wesentlichen aus einer Mischung eines thermoplastischen Copolymers, eines Polyolesters und eines Wachses in einem Lösungsmittel. Ein besonders vorteilhaftes Beispiel für eine solche Mischung ist ein Copolymer aus Vinylacetat und. Äthylen, ein Pentaerythritol-Kolophonium-Ester, Paraffinwachs und Toluol.

Der genaue Mechanismus, der dazu führt, daß eine vorzügliche heißversiegelte Bindung mit den zuvor erwähnten inerten Substanzen oder mit den schrumpffähigen Substanzen erreicht wird, ist von der Anmelderin noch nicht vollständig geklärt, Jedoch wird angenommen, daß wahrscheinlich durch das Lösungsmittel eine bessere Benetzung erreicht wird. Eine solche verbesserte Be-

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netzung und möglicherweise auch eine Vermischung des Klebemittels mit dem Material führen zu einer sehr viel besseren Bindung mit dem inerten Material. Die gleiche Hypothese scheint in gleicher Weise auch anwendbar auf die schrumpffShigen Kunststoffe, bei denen die verbesserte Benetzung eine bessere Adhäsion mit der heißverschmelzbaren Komposition auf dem Material ergibt. Da das Klebemittel in einem Lösungsmittel gelöst ist, erreicht das Material der schrumpffähigen Folie nicht den Siedepunkt des Lösungsmittels, solange noch irgendwelches Lösungsmittel zurückgeblieben ist. Da relativ niedrig siedende Lösungsmittel verwendet werden, bleibt die schrumpffähige Folie kühl, während das Lösungsmittel aus dem Klebemittel entfernt wird und während die schrumpffähige Folie, das Klebemittel und dessen Lösungsmittel durch einen Folienbehandlungsturm geführt werden. Demgegenüber schrumpft die Bahn des schrumpffähigen Materials sofort in einen nicht für Verpackungszwecke brauchbaren Zustand, wenn man versucht, direkt auf eine ihrer Oberflächen einen geschmolzenen "Heißverschmelzer" oder eine geschmolzene heißsiegelbare Substanz aufzubringen.

Das erfindungsgemäße Verfahren, setzt sich", wie beschrieben, aus den genannten verschiedenen Schritten in bestimmter Relation zueinander zusammen, und die dabei erfindungsgemäß eingesetzte Komposition besitzt die Eigenschaften und Fähigkeiten, und ist aus solchen Bestandteilen zusammengesetzt, wie sie im einzelnen noch näher aus dem nachfolgenden Beispielen zu entnehmen sind.

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,Beispiel I

Zu 235 Teilen Toluol wurde eine Komposition aus folgenden Bestandteilen hinzugegeben:

" 20 Teile Vinylacetat - A'thylencopolymer, wie Elwax 40,

vertrieben von der Pa. E.I. DuPont de Nemours, Wilmington, Delaware,

20 Teile eines Vinylacetat - ÄthylencopQüÜymer, wie ■·'.". Elwax 220, vertrieben von der Pa. E.I. DuPont

de Nemours, Wilmington, Delaware,

4o Teile eines Esters aus Pentaerythritol und hydriertem Holzharz, wie Pentalyn A, vertrieben von der Pa. Hercules Powder Co., Wilmington, Delaware, 20 Teile eines Paraffinwachses/ das bei 133 - 135° C

schmilzt, wie Essowax, vertrieben von der Pa. ■ ' ■■- Standard Oil Company, New Jersey.

Mittels einer Applikationsrolle wurde dieses Gemisch auf je eine Seite von zwei Bogen einer Polyfluorchloralkyl-Kunststoffolie, speziell Aclar-Folie, hergestellt von der Pa₄ Allied Chemical Company, New York, N.Y., aufgebracht. Die Bahnen wurden dann mit ihren überzogenen Oberflächen Ubereinandergelegt. Darüber wurde eine Heißpreßplatte, die etwa 66° C warm war, mit einem Druck von 1,41 kg/cm auf drei der Kanten aufgepreßt, wobei ein an einem Ende offener Beutel gebildet wurde. Dann wurde Gemüse in den Beutel eingefüllt und die vierte Kante wurde in der gleichen Weise, wie zuvor beschrieben, versiegelt.

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Der das Gemüse enthaltende versiegelte Beutel kann schnell zu Lagerzwecken über längere Zeiten tiefgefroren, werden oder kann auch anschließend in kochendes Wasser eingetaucht werden, um den Gemüseinhalt zu erhitzen, ohne daß dies eine nachteilige Wirkung auf die heißversiegelten Kanten oder die Kunststoff-Folie hat. Das. Produkt hat einen'besonderes guten Geschmack, weil die Dämpfe und Aromastoffe eingeschlossen worden sind.

Die erfindungsgemäße Klebemittel-Komposition umfaßt allgemein:

bis 100 Teile, insbesondere 40 Teile eines thermoplastischen Cqpolymeren, wie Vinylacetat und Äthylen, .Vinylacrylat und Äthylen, Vinylacetat und Propylen, und einem solchen Molekulargewicht, daß sich mit kalten oder warmen, jedoch nicht heißen Lösungsmitteln eine Lösung herstellen läßt;

bis 8o Teile, insbesondere 40 Teile eines Esters, gebildet bei der Reaktion eines Polyols, wie Pentaerythritol oder Glycerin, und einer Säure, wie Kolophonium (einschließlich hydriertem Holzharz), Terpen, Polyterpen, oder dimerisierte Harzsäurenj und

bis 30 Teile, insbesondere 20 Teile eines Wachses, wie eines niedrig schmelzenden (etwa 57° C) Paraffinwachses, oder eines niedrig schmelzenden (etwa 49 - 54° C) mikrokristallinen Wachsest

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.und vermischt mit . . ·

100 bis 400 Teilen, insbesondere 233 Teilen eines.Lösungsmittels, wie eines aliphatischen oder aroma- tischen Kohlenwasserstoffes, wie Heptan, Hexan, Octan, Benzol,- Toluol, Xylol oder Methyläthyl-Iceton. . ' :

Wenn die¹ zuvor angegebene Komposition auf Werkstücken verwendet wird, die zu kochfesten-Beuteln verarbeitet werden sollen, so; wird man vorzugsweise eine solche Klebemittel-Komposition verweraden, die eine maximale Menge an thermoplastischem Copolymer-Bestandteil, eine minimale Menge an Ester-Bestandteil und eine ' minimale Menge an Wachs enthält, jedoch in jedem Fall -in die zuvor angegebenen Konzentrations-Bereiche fällt. Dies stellt eine dauerhaftere Hltzeverklebung sicher, auch unter den extrem schwierigen Bedingungen, die vorhanden sind, wenn ein verklebter Beutel in kochendes Wasser eingelegt wird.

Das Werkstück, auf das die zuvor genannten Bestandteile aufgebracht werden können, kann eine Folie, ein Blatt, ein Gewebe, eine Bahn oder ein geformtes Gebilde aus inerten Materialien,. wie Polychlortrifluorathylen, Polytetrafluorathylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polyäthylen, Polypropylen, Polyamid Polyester, Copolyester und dergl. oder ein hitze-schrumpffähiges Material,"wie Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, oder die noch älteren hitze-schrumpffähigen Polyester und Polyamide sowie ferner auch Aluminium, Stahl, Kupfer., Messing oder sonstiges Metall sein.

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Die für die Hitzeverklebung der zuvor genannten Klebemittel-Komposition erforderliche Hitze ist im allgemeinen 65 bis lj>5⁰Cj wobei etwa 82°C die meist gebräuchliche erforderliche Wärme ist.

Der für die Heissverklebung erforderliche Druck hängt weitgehend von der verwendeten Klebemittel-Komposition und dem eingesetzten Kunststoff-Werkstück ab., jedoch liegt er in jedem Fall im Bereich von etwa O,Oj55 bis 3,52 kg/cm , vorzugsweise

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bei etwa 0,70 kg /cm .

Aus den vorstehenden Aasführungen ist zu ersehen, dass in Übereinstimmung mit der vorstehenden Beschreibung die erfindungsgemässen Zwecke auch dann erreicht werden können, wenn gewisse Abänderungen bei der Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens sowohl bei der Zusammensetzung der Klebemittel-Komposition als auch bei dem Aufbringen dieser und dem Verkleben der Gegenstände vorgenommen v/erden.

Patentanserüche

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Claims

P a t e η t a η s -ρ -r U c h e

Verfahren zur Heissverklebung von inerten Kunststeffen ■ und Metallen miteinander oder mit anderen Kunststoffen und Metallen,.-dadurch, gekennzeichnet, dass man in einem Lösungsmittel ei'ne Klebemittel-Komposition aus einem thermoplastisehen Copolymer, wie Vinylacrylat und Äthylen, oder Vinylacetat und Propylen, vorzugsweise Vinylacetat und Äthylen, einem "bei der Reaktion eines Polyols, wie Pentaerythritol und Glycerin, und einer Säure, wie Holzharz-, Terpen-7 Polyterpen- und dimerisierte ■ Harzsäuren gebildeten Ester, insbesondere einem hydrierten Kolophoniumester von Pentaerythritol:, und einem Wachs, insbesondere einem Paraffinwachs-, auflöst, dann die resultierende Lösung auf den inerten Kunststoff aufbringt, die Lösung trocknet und anschliesseiid den überzogenen Kunststoff mit einem anderen Werkstück heissverklebt.

2. -Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Verkleben von Polyfluorcarbon-Folien miteinander oder mit anderen Kunststoffen oder Metallen eine Klebemittel-Komposition aus 20 bis 100 Teilen eines Copolymer aus Vinylacetat und ^: Kthylen, 5 bis So Teilen eines Esters aus Pentaerythritol und hydrierter Holzharzsäure· und 1 bis JO Teilan eines niedrigschmelzenden Wachses löst, und die resultierende Lösung auf die Folie aufbringt, die Lösung trocknet und anschliessend die überzogene Folie mit einem anderen Werstück heissverklebt.

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J>. Verfahren mach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ' dass man zum Heissverkleben einer schrumpffähigen Polyester-Folie mit sich selbst oder einem anderen Kunststoff oder Metall eine Klebemittel-Komposition aus 80 bis 100 Teilen eines Copolymer aus Vinylacetat und Äthylen, 5 bis 10 Teilen eines Esters aus Pentaerythritol und hydrierter Holzharzsäure und

1 bis 5 Teilen eines niedrigschmelzenden Wachses in Toluol löst, dann die resultierende Lösung auf diese Folie aufbringt, die Lösung trocknet und aasohliessend die überzogene Folie gegen ein anderes Werkstück heissverklebt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis J₁ dadurch gekennzeichnet, dass man zur Herstellung von kochfesten Kunststoff-Beuteln aus einem inerten Kunststoff eine zur Ausbildung des Beutels geeignet dimensionierte Folie des kochfesten Kunststoffes auswählt, die Klebstoff-Komposition in einem Lösungsmittel löst, die resultierende Lösung auf die.Folie aufbringt, die Folie so faltet, dass der gewünschte Beutel gebildet wird, und anschliessend die Kanten unter Einsatz won Hitze und Druck heissverklebt und den kochfesten Kunststoff-Beutel bildet.

5. Eine. Klebstoff-Komposition zum Verkleben von inerten Kunststoffen und Metallen miteinander oder mit anderen Kunststoffen oder Metallen, gekennzeichnet durch ein Gemisch eines thermoplastischen Copolymer aus Vinylacetat und Äthylen, Vinylacrylat und Äthj-Len oder Vinylacetat und Propylen, einem Ester eines Polyols wie Pentaerythritol oder Gyleerin, mit einer Säure, wie liolophonium-, Terpen-, Polyterpen- und diineri--

sierten Har::-Säuren, und einem Wachs sowie einem Lösungsmittel. 90 9831 /128k

6. Klebemittel-Komposition nach Anspruch 5* dadurch gekenn-

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zeichnet, dass darin etwa 40 Teile Copolymer aus Vinylacetat und Ethylen, etwa 4o Teile eines Esters aus Pentaerythritol· : ,und hydriertem Holzharz, etwa 20 Teile eines bei I33 bis · lj55°G schmelzenden Paraffinwachses und 233 Teile Toluol vorhanden sind,

7· Hitzeverklebtes Laminat,, gekennzeichnet durch wenfestens zwei Schichten eines Polyflc\jrcarbon-Kunststbff-Zuschnittes mit.einer.Zwischenschicht aus etwa 40Teilen eines Copolymers : aus Vinylacetat und Äthylen, etwa 40. Teilen eines Esters aus Pentaerythritol und hydriertem Holzharz und etwa 20 Teilen eines bei 133 bis 135°C schmelzenden .Paraffinwachses.

8. Laminat nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Schichten aus Kunststoff-Zuschnitt aus ■ · Polyester bestehen und die Zwischenschicht aus 3o b-is' 100 Teilen eines Copolymer aus Vinylacetat und Äthylen, 5/bis 10 Teileh ■' eines Esters- aus Pentaerythritol und hydrierter Holzharzsäure" ^; und 1 bis 5f Teilen eines niedrigschmelzenden" Wachses bestehfev-

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