Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Harzzusammensetzung,
insbesondere auf eine klebrige Harzzusammensetzung, und speziell auf eine Kolophoniumzusammensetzung,
zur Verwendung in einem druckempfindlichen Klebstoff.
Hintergrund
Druckempfindliche Klebstoffformulierungen (pressure sensitive adhesive,
PSA), welche zum Beispiel auf wässrigen acrylischen und carboxylierten Styrol/Butadien-Copolymeren
basieren, enthalten üblicherweise ein klebrig machendes Harz, um der schließlich
erhaltenen Klebstoffformulierung spezielle Eigenschaften wie etwa Klebrigkeit, Ablösefestigkeit
und einfache Oberflächenbenetzung zu verleihen.
Wie es im Stand der Technik gut bekannt ist, gibt es zwei Hauptklassen
klebriger Harze, nämlich Kolophonium (Terpentinharz) und Derivate davon sowie
Kohlenwasserstoffharze. Die Klasse des Kolophoniums und seiner Derivate wird aus
Kiefern erhalten und schließt Terpentinharze, modifizierte Terpentinharze und
verschiedene Terpentinderivate, zum Beispiel Terpentinester, ein. Die Klasse der
Kohlenwasserstoffharze schließt Polymere mit geringem Molekulargewicht ein,
welche aus einer großen Vielzahl von Monomeren hauptsächlich auf Basis
von C5- bis C9-Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich erhalten aus petrochemischen
Quellen, hergestellt sind.
Bei wässrigen PSA-Formulierungen sind klebrig machende Harze
üblicherweise in der Form einer wässrigen Dispersion oder Emulsion zugegeben,
welche zuerst durch Schmelzen des Harzes und dann durch Zugeben eines oberflächenaktiven
Mittels und von Wasser hergestellt wird, um eine so genannte Öl-in-Wasser-Emulsion/Dispersion
zu erzeugen, bei welcher das Harz die dispergierte Phase und das Wasser die kontinuierliche
Phase bildet. Die oberflächenaktiven Mittel haben zwei Zwecke, nämlich
a) die Grenzflächenspannung zwischen dem Wasser und dem Harz herabzusetzen
und somit den Dispersionsvorgang durch Erzeugung sehr kleiner Harzteilchen zu unterstützen
und b) der so erhaltenen Harzdispersion Langzeitstabiltät zu verleihen. Es
gibt eine große Vielzahl bekannter oberflächenaktiver Mittel, aber sie
sind nicht alle zur Verwendung in klebrig machenden Harzen geeignet. Insbesondere
kann die Verwendung vieler oberflächenaktiver Mittel dazu führen, dass
das klebrig machende Harz die Kohäsionskraft des Klebstoffs dramatisch verringert.
Stand der Technik
WO 92/01750 beschreibt die Verwendung eines phosphorhaltigen oberflächenaktiven
Mittels in klebrig machenden Harzen. WO 92/01750 ist insbesondere auf die Verwendung
des oberflächenaktiven Phosphatestermittels gerichtet, welches eine Nonylphenylgruppe
enthält.
Unglücklicherweise werden oberflächenaktive Mittel, welche
Phenylgruppen enthalten, zunehmend einer genauen Überprüfung hinsichtlich
behaupteter nachteiliger Umwelteinflüsse unterzogen. Zusätzlich gibt es
eine wirtschaftliche Notwendigkeit, Verbesserungen gegenüber den in WO 92/01750
eingesetzten oberflächenaktiven Mitteln zu erzielen, insbesondere bezüglich
der Stabilität der Harzzusammensetzung und geringen schaumbildenden Eigenschaften.
Es gibt zudem eine Anforderung an Harzzusammensetzungen, dass sie Harzteilchen mit
geringer Teilchengröße und einer gleichmäßigen Teilchengrößengrößenverteilung
aufweisen.
Zusammenfassung der Erfindung
Wir haben nun überraschend eine Harzzusammensetzung gefunden,
welche wenigstens eines der vorstehend erwähnten Probleme löst oder signifikant
verkleinert.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Harzzusammensetzung
bereit, welche ein klebrig machendes Harz und wenigstens ein phosphorhaltiges oberflächenaktives
Mittel umfasst, welches eine Polyoxyalkylengruppe umfasst, die in einer verzweigten
Alkyl- und/oder Alkenylgruppe endet.
Die Erfindung stellt zudem einen druckempfindlichen Klebstoff bereit,
der ein klebrig machendes Harz und wenigstens ein phosphorhaltiges oberflächenaktives
Mittel umfasst, das eine Polyoxyalkylengruppe umfasst, die in einer verzweigten
Alkyl- und/oder Alkenylgruppe endet.
Die verzweigte Alkyl- und/oder Alkenylgruppe, bevorzugt eine Alkylgruppe,
des in der vorliegenden Erfindung eingesetzten oberflächenaktiven Mittels umfasst
geeigneter Weise im Gewichtsmittel 8 bis 20, bevorzugt 9 bis 18, mehr bevorzugt
10 bis 16, insbesondere 11 bis 14 und speziell 12 bis 13 Kohlenstoffatome. Da der
numerische Wert für die Anzahl an Kohlenstoffatomen als Mittelwert angegeben
wird (das heißt Mischungen sind bevorzugt), kann er nicht-ganzzahlig sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegen bevorzugt mehr als 50 Gew.-%, mehr
bevorzugt mehr als 70 Gew.-%, insbesondere mehr als 80 Gew.-% und speziell mehr
als 85 Gew.-% bis hin zu 100 Gew.-% der verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylgruppen
innerhalb der vorstehend erwähnten bevorzugten Bereiche für die Anzahl
an Kohlenstoffatomen.
Die längste lineare Kette der verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylgruppe
liegt im Gewichtsmittel bevorzugt im Bereich von 7 bis 12, mehr bevorzugt 7,5 bis
11,5, insbesondere 8 bis 10 und speziell 8,5 bis 9,5 Kohlenstoffatomen. Die verzweigte
Gruppe enthält im Zahlenmittel bevorzugt mehr als eine, mehr bevorzugt im Bereich
von 1,5 bis 6, insbesondere 2 bis 5 und speziell 3 bis 4 Verzweigungen. Die Verzweigungen
(hiernach als seitliche Verzweigungen bezeichnet) sind bevorzugt Alkylgruppen, und
sind mehr bevorzugt direkt an ein Kohlenstoffatom der längsten linearen Kette
gebunden. Die eine oder die mehreren seitlich verzweigten Alkylgruppen haben geeigneter
Weise eine Kohlenstoffkettenlänge im Bereich von 1 bis 8, bevorzugt 1 bis 5,
mehr bevorzugt 1 bis 3, insbesondere 1 bis 2 und speziell 1, das heißt sind
speziell eine Methylgruppe. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
sind, bezüglich der Anzahl, mehr als 50%, mehr bevorzugt mehr als 70%, insbesondere
mehr als 90% und speziell mehr als 95% bis hin zu 100 der seitlich verzweigten Gruppen
Methylgruppen.
Das Molekulargewicht der verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylgruppe
des phosphorhaltigen oberflächenaktiven Mittels liegt bevorzugt im Bereich
von 130 bis 260, mehr bevorzugt 140 bis 230, insbesondere 160 bis 210 und speziell
170 bis 190.
Die Polyoxyalkylengruppe des in der vorliegenden Erfindung eingesetzten
oberflächenaktiven Mittels hat bevorzugt die Formel (CmH2mO)n,
wobei m bevorzugt 2, 3 oder 4 und mehr bevorzugt 2 oder 3 ist, das heißt eine
Oxyethylen- oder Oxypropylengruppe. Die Polyoxyalklyenkette kann im Wesentlichen
oder vollständig aus Oxyethylenresten oder im Wesentlichen oder vollständig
aus Oxypropylenresten bestehen, oder sie kann sowohl Oxyethylen- als auch Oxypropylenreste
einschließen, sodass sich eine statistische oder eine Blockcopolymerkette ergibt.
Die Kette ist bevorzugt eine homopolymere Polyoxyethylenkette. Der Wert von n liegt
geeigneter Weise im Bereich von 3 bis 40, bevorzugt 4 bis 25, mehr bevorzugt 5 bis
15 und insbesondere 6 bis 10, insbesondere wenn die Polyoxyalkylenkette im Wesentlichen
oder vollständig eine Polyoxyethylenkette ist. Wenn die Kette ein Blockcopolymer
oder ein statistisches Copolymer aus Oxyethylen- und Oxypropylenresten ist, wird
die ausgewählte Kettenlänge typischerweise den vorstehenden Bereichen
entsprechen, wird aber vom Anteil der Oxyethylen- und Oxypropylenreste in der Kette
abhängen. In Copolymerketten werden die Oxyethylenreste üblicherweise
wenigstens 60 Mol-% aller Oxyalkylenreste ausmachen. Oxybutylenreste können
in der Kette vorliegen, aber wenn sie vorliegen, werden sie üblicherweise als
geringfügige Komponente der Kette vorliegen, zum Beispiel bis hin zu etwa 20
Mol-% der gesamten Polyoxyalkylenkette. Die numerischen Werte der Anzahlen an Wiederholungseinheiten
in der Polyoxyalkylenkette sind selbstverständlich Mittelwerte und können
nicht-ganzzahlig sein.
Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte phosphorhaltige oberflächenaktive
Mittel liegt bevorzugt in der Form eines Phosphatesters vor und weist mehr bevorzugt
die allgemeine Formel (1) auf:
wobei R eine verzweigte Alkyl- und/oder Alkenylgruppe ist, (AO)n eine
Polyoxyalkylengruppe ist und n im Bereich von 3 bis 40 liegt. Die einzelnen R-Gruppen
und (AO)n-Gruppen können gleich oder unterschiedlich sein.
Oberflächenaktive Phosphatestermittel können durch die Reaktion
eines Alkohols oder eines Alkoholalkoxylats und eines phosphorylierenden Mittels
erzeugt werden,
ROH + phosphorylierendes Mittel → Phosphatestermischung,
wobei ROH ein Fettalkohol oder ein Fettalkoholalkoxylat ist. Diese Reaktion ergibt
üblicherweise eine komplexe Mischung aus verschiedenen Komponenten, das heißt
aus Monophosphatester (ROP(OH)2O)), Diphosphatester ((RO)2P(OH)O))
und Triphosphatester ((RO)3PO)), komplexen Mineralphosphaten (z.B. Poly/Pyrophosphate),
rückständigem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel (Vorstufe)
und Phosphorsäure. Die relativen Mengen dieser Bestandteile hängen vom
Herstellungsweg (z.B. über P2O5 oder Tetraphosphorsäure
(TPS)) und den speziellen Reaktionsbedingungen ab. Für den Weg über P2O5
ist bekannt, dass er normalerweise als Hauptkomponente einen Diester ergibt, während
das TPS-Verfahren im Allgemeinen die Herstellung des Monoesterderivats begünstigt.
Das phosphorhaltige oberflächenaktive Mittel umfasst bevorzugt
(I) im Bereich von 10 bis 90 Gew.-%, mehr bevorzugt 30 bis 85 Gew.-%, insbesondere
45 bis 80 Gew.-% und speziell 55 bis 75 Gew.-% Monophosphatester, (II) im Bereich
von 10 bis 90 Gew.-%, mehr bevorzugt 15 bis 60 Gew.-%, insbesondere 18 bis 40 Gew.-%
und speziell 20 bis 25 Gew.-% Diphosphatester und (III) weniger als 15 Gew.-%, mehr
bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, insbesondere weniger als 8 Gew.-% und speziell
weniger als 3 Gew.-% Triphosphatester.
Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte phosphorhaltige oberflächenaktive
Mittel kann hergestellt werden, indem zuerst eine verzweigte Alkyl- und/oder Alkenylgruppe
alkoxyliert wird, z.B durch Alkoxylierung eines primären verzweigten Fettalkohols
unter herkömmlichen Alkoxylierungsbedingungen, typischer Weise alkalisch katalysiert,
insbesondere durch Alkoxid katalysiert, z.B. unter Verwendung von NaOH oder KOH,
um in situ ein Alkoxid zu erzeugen. Geeignete verzweigte primäre Alkohole können
im Wesentlichen vollständig verzweigte Alkohole sein, wie
sie durch das Guerbet-Verfahren hergestellt werden können, z.B. 2-Butyloctanol,
2-Butyldecanol, 2-Butyldodecanol, 2-Hexyloctanol, 2-Hexyldecanol, 2-Hexyldodecanol
und 2-Octyldecanol, oder sie können Mischungen der vorstehenden verzweigten
primären Alkohole mit linearen primären Alkoholen sein, die gleiche Anzahlen
von Kohlenstoffatomen enthalten, wie sie z.B. durch das Oxoverfahren ausgehend von
inneren Olefinen hergestellt werden können. Die alkoxylierte Spezies kann dann
wie vorstehend beschrieben phosphoryliert werden. Alternativ können käuflich
erhältliche alkoxylierte oberflächenaktive Mittel, wie etwa Synperonic
13 (Handelsbezeichnung, von Uniqema), welche eine verzweigte Alkyl- und/oder Alkenylgruppe
enthalten, phosphoryliert werden.
Das phosphorhaltige oberflächenaktive Mittel kann in saurer oder
neutralisierter Form vorliegen. Die neutralisiere Form wird in Harzzusammensetzungen
gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzt. Geeignete Gegenionen
schließen jene ein, welche sich von Alkalimetallen (geeigneter Weise als Hydroxid
oder Carbonat vorgelegt), von Aminen, insbesondere tertiären Aminen einschließlich
Hydroxyalkylaminen, insbesondere Alkanolaminen wie etwa Triethanolamin (TEA) oder
Diethanolamin (DELA), oder von Mischungen von diesen ableiten. Das phosphorhaltige
oberflächenaktive Mittel kann vor der Zugabe zu dem Harz oder in situ neutralisiert
werden, das heißt indem sowohl das oberflächenaktive Mittel als auch das
Neutralisierungsmittel vor dem Dispergieren oder Emulgieren in dem Harz vermengt
werden. Das Neutralisierungsmittel wird bevorzugt im Überschuss zugegeben,
um insgesamt einen End-pH der Harzzusammensetzung im Bereich von 4,5 bis 11 und
mehr bevorzugt 6,5 bis 9 zu erhalten.
Die Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann zusätzlich zu einem phosphorhaltigen oberflächenaktiven Mittel mit
einer verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylgruppe (so genannte verzweigte Spezies),
wie es hier definiert ist, ein äquivalentes phosphorhaltiges oberflächenaktives
Mittel mit einer linearen Alkyl- und/oder Alkenylgruppe enthalten, das heißt
eines, welche keine Verzweigungsketten aufweist (so genannte lineare Spezies). Das
Verhältnis in Gew.-% von verzweigter zu linearer Spezies liegt bevorzugt im
Bereich von 20 bis 100:80 bis 0, mehr bevorzugt 40 bis 100:60 bis 0, insbesondere
80 bis 100:20 bis 0 und insbesondere 95 bis 100:5 bis 0. In einer speziell bevorzugten
Ausführungsform umfasst das phosphorhaltige oberflächenaktive Mittel mehr
als 98 Gew.-% verzweigter Spezies.
Die Menge an phosphorhaltigem oberflächenaktiven Mittel einschließlich
sowohl der verzweigten als auch der linearen Spezies (falls diese vorliegt) in einer
Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung liegt bevorzugt im
Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, mehr bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%, insbesondere 5 bis
15 Gew.-% und speziell 8 bis 12 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des klebrig machenden
Harzes.
Das phosphorhaltige oberflächenaktive Mittel oder Mischungen
davon kann alleine oder in Kombination mit einem oder mehreren anderen oberflächenaktiven
Mitteln eingesetzt werden, anderen anionischen oberflächenaktiven Mitteln oder
nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln. Kationische oberflächenaktive
Mittel werden normalerweise in klebrig machenden Harzzusammensetzungen nicht eingesetzt.
Geeignete Beispiele für andere anionische oberflächenaktive Mittel schließen
Sulfate, Carboxylate, Sulfonate, Sulfosuccinate und Derivate davon ein. Geeignete
Beispiele für nichtionische oberflächenaktive Mittel schließen alkoxylierte
Amine, Alkohole, Amide oder Fettsäuren, Polyoxyalkylen, z.B. Oxyethylen und
Oxypropylen, Blockcopolymere oder statistische Copolymere, oberflächenaktive
Mittel auf Kohlenhydratbasis, Sorbitanderivate und Komplexpolyester ein.
Das klebrig machende Harz ist bevorzugt Kolophonium (bzw. Terpentinharz)
und Derivate davon oder ein Kohlenwasserstoffharz. Das Kolophonium und Derivate
davon schließen Terpentinharze, modifizierte Terpentinharze und verschiedene
Terpentinharzderivate ein. Geeignete Terpentinharze schließen Gummiterpentinharz,
Holzterpentinharz oder Tallterpentinharz sowie Mischungen davon ein. Modifizierte
Terpentinharze oder Terpentinharzderivate können durch Reaktionen wie etwa
Polymerisation, Verstärkung, Disproportionierung, Hydrierung oder Veresterung
hergestellt werden. Verstärkte Terpentinharze werden hergestellt, indem Terpentinharze
mit Dienophilen wie etwa Maleinsäure oder Acrylsäure umgesetzt werden.
Disproportionierte Terpentinharze wurden in einem katalytischen Verfahren umgesetzt,
um ihre Oxidationsstabilität zu verbessern. Veresterte Terpentinharze werden
durch Umsetzen von Terpentinharzen mit Alkohol, bevorzugt einem Polyol wie etwa
Glycerin, hergestellt.
Die Kohlenwasserstoffharze schließen Polymere mit geringem Molekulargewicht
ein, welche aus einer großen Vielzahl von Monomeren hergestellt sind, die hauptsächlich
auf C5- bis C9-Kohlenwasserstoffen basieren, die primär aus petrochemischen
Quellen stammen. Die bevorzugt eingesetzten Kohlenwasserstoffharze weisen bevorzugt
einen Erweichungspunkt im Bereich von 10 bis 190°C, mehr bevorzugt 60 bis 120°C
sowie bevorzugt ein Molekulargewicht (im Zahlenmittel) im Bereich von 300 bis 10000
und mehr bevorzugt von 300 bis 2000 auf.
Die Konzentration des klebrig machenden Harzes in der Harzzusammensetzung
gemäß der vorliegenden Erfindung liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis
90 Gew.-%, mehr bevorzugt 20 bis 80 Gew.-%, insbesondere 30 bis 70 Gew.-% und speziell
40 bis 60 Gew.-%, auf Basis des Gesamtgewichts der Zusammensetzung.
Ein vollständigerer und umfassenderer Überblick über
die Chemie der Klebemittel und ihrer Verwendung findet sich in „The handbook
of Pressure Sensitive Adhesive Technology", herausgegeben von D. Satas (Van Nostrand
Reinhold, New York, 1989).
Andere Substanzen können in die Harzzusammensetzung eingeschlossen
sein, welche entweder vor, während oder nach der Herstellung der Dispersion
oder Emulsion daraus zugegeben werden. Geeignete Substanzen schließen Additive
oder Verfahrenshilfsstoffe wie etwa Antischaummittel oder Entschäumer, neutralisierende
puffernde Mittel, welche zugegeben werden können, um den pH der Zusammensetzung
einzustellen, viskositätsmodifizierende Mittel, Anitoxidantien, Biozide und
Emulsionsstabilisatoren wie etwa Kasein oder Cellulosederivate ein.
Die klebrig machende Harzzusammensetzung oder -emulsion der Erfindung
kann z.B. entweder durch den gut bekannten direkten oder den inversen Emulsionsvorgang
hergestellt werden. Obwohl das direkte Verfahren effektiv ist, ergibt es nicht die
stabilste Harzemulsion/Harzdispersion, da die resultierenden Harztröpfchen
im Allgemeinen eine vergleichsweise große Größe und/oder eine breite
Teilchengrößenverteilung aufweisen. Beim inversen Verfahren wird zuerst
eine Mischung aus dem Harz und dem/den oberflächenaktiven Mittel(n) erzeugt,
Wasser wird zugegeben, um eine vorübergehende Wasser-in-Öl(Harz)-Emulsion
auszubilden, und die Wasserzugabe wird fortgesetzt, bis die Emulsion invertiert,
sodass eine Öl(Harz)-in-Wasser-Emulsion gebildet wird. Falls erforderlich kann
weiteres Wasser zugegeben werden, um den Gehalt der dispersen Phase der Emulsion
auf den erwünschten Gehalt einzustellen. Diese Methode ist in der Technik als
Emulsionsinversionspunkt(EIP)-Verfahren bekannt. Im Allgemeinen ist vor der Inversion
die Viskosität der Wasser-in-Öl-Emulsion typischerweise recht groß
(was die Viskosität der kontinuierlichen Harzphase widerspiegelt), und die
Mischung wird heftig gerührt, um dazu beizutragen, die Teilchengröße
des Harztröpfchens zu verringern. Nach der Inversion kann die mechanische Energie
üblicherweise verringert werden, da die Viskosität deutlich absinkt. Die
Temperatur, bei der das Verfahren durchgeführt wird, hängt vom Erweichungs-
und/oder Schmelzpunkt ab. Für feste oder hochviskose Harze sind erhöhte
Temperaturen erforderlich.
Die Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist insbesondere zur Verwendung in einer druckempfindlichen Klebstoffformulierung
(PSA-Formulierung) geeignet. Bevorzugte Verwendungen schießen Schneidebänder
in der Papierindustrie, selbstklebende Aufkleber, Laminate und im medizinischen
Bereich eingesetzte Klebstoffe wie etwa Operationsbänder ein. Zusätzlich
enthalten solche PSA geeigneter Weise nicht klebrige Spezies wie etwa acrylische
und carboxylierte Styrol/Butadien-Copolymere, Vinylacetathomopolymere, Vinylacetat
und Ethylencopolymere, natürliche Kautschuke etc.
Die Erfindung wird durch die folgenden, nicht beschränkenden
Beispiele veranschaulicht.
Beispiele(i) Synthese oberflächenaktiver Mittel
Die phosphorhaltigen oberflächenaktiven Mittel wurden auf dem
Weg der Phosphatierung mit P2O5 hergestellt. Gut getrocknetes
P2O5, entweder als granulares Pulver oder als fein zerteilter
Feststoff, wurde allmählich unter heftigem Rühren der ethoxylierten nichtionischen
Vorstufe zugegeben. Die Phosphatierungsreaktion war extoherm, und in einigen Fällen
war eine Kühlung erforderlich, um zu verhindern, dass die Temperatur 100°C
überschritt, was zu einer starken Färbung der Endprodukte führen
kann. Man lies die Reaktion für eine zusätzliche Zeitspanne von bis zu
3 Stunden bei Raumtemperatur ablaufen, um zu gewährleisten, dass kein P2O5
zurück bleibt. Die Mischung wurde abgekühlt und entnommen und enthielt
eine Mischung aus Mono-, Di- und Triphosphatestern der ethoxylierten nichtionischen
Vorstufe mit geringen Mengen an nicht umgesetzter ethoxylierter nichtionischer Vorstufe
und komplexen Polyphosphatderivaten.
Die folgenden ethoxylierten nichtionischen Vorstufen wurden eingesetzt,
um die phosphorhaltigen cberflächenaktiven Mittel herzustellen:
Oberflächenaktives Mittel B – die verzweigten Alkylgruppen sind 60%
C13, 30% C12, mit einem Durchschnitt von 3 bis 4 seitlichen Methylverzweigungen,
die Polyoxyalkylengruppe besteht im Durchschnitt aus 8 Ethylenoxid(EO)-Gruppen.
Oberflächenaktives Mittel C – wie B, aber mit im Durchschnitt 9 EO-Gruppen
Oberflächenaktives Mittel D – wie B, aber mit im Durchschnitt 12 EO-Gruppen
Oberflächenaktives Mittel E – die verzweigte Alkylgruppe ist C12 bis
C15, mit im Durchschnitt einer seitlichen Alkylverzweigung, die Polyoxyalkylengruppe
besteht im Durchschnitt aus 6 EO-Gruppen. Es enthält zudem 40 Gew.-% einer
äquivalenten linearen Spezies.
Oberflächenaktives Mittel F – wie E, aber mit im Durchschnitt 10 EO-Gruppen.
Das oberflächenaktive Mittel A ist ein käuflich erhältliches
oberflächenaktives Phosphatestermittel -Atphos 3205 E (Handelsbezeichnung,
von Uniquema, ein Nonylphenyl mit im Durchschnitt 9 EO-Gruppen). Dieses wurde in
den vergleichenden Beispielen eingesetzt, welche nicht erfindungsgemäß
sind.
(ii) Herstellung von Harzzusammensetzungen
Harzemulsionen/Harzdispersionen wurden unter Einsatz des inversen
Emulsionsverfahrens hergestellt, bei dem Wasser zu den Komponenten der dispersen
Phase unter heftigem Rühren zugegeben und anfänglich eine Wasser-in-Öl-Emulsion
erzeugt wurde, bis die Emulsion in die erwünschte Öl-in-Wasser-Emulsion
invertierte. Das klebrig machende Harz wurde zuerst in dem Emulgiergefäß
geschmolzen, die vorstehend hergestellten oberflächenaktiven Mittel wurden
geschmolzen (falls notwendig) und zusammen mit Triethanolamin (TEA) zu dem Harz
zugegeben und die Mischung wurde gründlich gerührt. Die klebrig machenden
Harze wurden bei Temperaturen von etwa 95°C in einem Wasserbad emulgiert, indem
mit einem Labormischer (maximal 2000 U/min) gerührt wurde, wobei entweder zweiblättrige
oder sechsblättrige Blattrührer mit einem Durchmesser von 4 cm (Umfangsgeschwindigkeit:
max. 4,2 m/s) eingesetzt wurden. Nach der Inversion nahm die Viskosität der
Emulsion plötzlich ab und das Rühren wurde verringert, z.B. auf eine Umfangsgeschwindigkeit
von etwa 0,6 m/s. Die Tabelle 1 gibt die allgemeine Formulierung an, welche in allen
Beispielen verwendet wurde.
Tabelle 1
(iii) PrüfverfahrenTeilchengrößenanalyse
Die Größe der Emulsionsteilchen der Harzzusammensetzung
wurden unter Verwendung eines Malvern Xetasizer 4 gemessen. Polydispersivität
wurde instrumentell berechnet. Die Teilchengröße wurde bei einem pH von
6,6 +/– 0,2 gemessen.
pH der Emulsion
Der pH der Harzzusammensetzung wurde unter Verwendung eines WTW pH
537 Messgeräts gemessen.
Prüfung der Schaumbildung
Eine 5 g Probe der Harzzusammensetzung wurde in einem 250 ml Messzylinder
mit 100 ml destilliertem Wasser verdünnt. Der Zylinder wurde dann 20 mal auf
den Kopf gestellt und die Stabilität/Fortdauer des Schaums wurde als Funktion
der Zeit bestimmt (gemessen als Schaumkopf in cm).
Viskosität
Die Viskosität der Harzzusammensetzung wurde mit einem Brookfield
LVT (Spindel 2) gemessen.
Scherstabilität (mechanische Stabilität)
Die Harzzusammensetzung wurde mit einer käuflichen Acryldispersion
vermengt, welche typischerweise bei der Herstellung von druckempfindlichen Formulierungen
eingesetzt wird. Diese Mischungen wurden für 1 Stunde bei 2000 U/min mit einem
scheibenförmigen Löser mit einem Durchmesser von 4,5 cm geschert. Die
Scherstabilität wurde abgeschätzt, indem die Teilchengröße der
vereinigten acrylischen Zusammensetzung und Harzzusammensetzung vor und nach Ausübung
der Scherkräfte gemessen wurde.
Beispiel 1
Das eingesetzte klebrig machende Harz war ein stabilisierter Terpentinharzester.
Die Tabellen 2 und 3 geben die Daten der Teilchengröße bzw. die Daten
der Schaumbildung der resultierenden Emulsionen an.
Tabelle 2
Tabelle 3
Beispiel 2
Das verwendete klebrig machende Harz war ein Terpentinharzester mit
einem Säurewert von 9 mg KOH/g und einem Erweichungspunkt von etwa 65°C.
Die Teilchengröße der erhaltenen Emulsionen ist in Tabelle 4 angegeben.
Tabelle 4
Beispiel 3
Die vorstehend hergestellten klebrig machenden Harze wurden mit einer
Acryldispersion vermischt, und die durchschnittliche Teilchengröße der
Mischung wurde vor und nach Durchführung einer Scherung bestimmt. Je kleiner
die beobachtete Veränderung der Teilchengröße war, umso besser war
die Scherstabilität des gemischten Systems. Die Ergebnisse für die Teilchengröße
(in nm) und die Veränderungen in % sind in Tabelle 5 angegeben.
Tabelle 5
Die vorstehenden Beispiele veranschaulichen die verbesserten Eigenschaften
einer Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Anspruch[de]
Harzzusammensetzung, die ein klebrig machendes Harz und wenigstens ein
phosphorhaltiges oberflächenaktives Mittel umfasst, wobei das oberflächenaktive
Mittel eine Polyoxyalkylengruppe umfasst, die in einer verzweigten Alkyl- und/oder
Alkenylgruppe endet.Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine phosphorhaltige
oberflächenaktive Mittel wenigstens ein Phosphatester ist.Harzzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die verzweigte Gruppe
eine Alkylgruppe ist, die 8 bis 20 Kohlenstoffatome umfasst.Harzzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die längste lineare Kette der verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylgruppe 7 bis
12 Kohlenstoffatome umfasst.Harzzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die verzweigte Alkyl- und/oder Alkenylgruppe im numerischen Mittel 1,5 bis 6 seitliche
Verzweigungen umfasst.Harzzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei wenigstens eine seitliche
Verzweigung 1 bis 3 Kohlenstoffatome umfasst.Harzzusammensetzung nach Anspruch 5 oder 6, wobei mehr als 50% der Anzahl
an seitlichen Verzweigungen Methylgruppen sind.Harzzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Polyoxyalkylengruppe die Formel (CmH2mO)n hat,
wobei m 2, 3 oder 4 ist und n im Bereich von 5 bis 15 liegt.Harzzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das klebrig machende Harz Kolophonium und/oder Derivate davon und/oder ein Kohlenwasserstoffharz
ist.Druckempfindlicher Klebstoff, der ein klebrig machendes Harz und wenigstens
ein phosphorhaltiges oberflächenaktives Mittel umfasst, welches eine Polyoxyalkylengruppe
umfasst, die in einer verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylgruppe
endet.