Verfahren zur Herstellung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges. Nach Aufschmelzen eines Heissschmelzklebstoffes wird der geschmolzene Heissschmelzklebstoff zu einem Heissschmelzklebstoffstrang geformt, abgekühlt auf dessen Oberflächentemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Heissschmelzklebstoffes, durch ein durch ein Wachsbad mit geschmolzenem Wachs gezogen und auf eine Temperatur, die unter dem Schmelzpunkt des Wachses liegt, abgekühlt. Mittels dieses Verfahrens wird auf einfache Art und Weise ein mit Wachs umhüllter Heissschmelzklebstoffstrang, dessen Wachsumhüllung dicht und von konstanter Qualität ist, hergestellt.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft das Gebiet der Heissschmelzklebstoffe und deren Applikation.

Stand der Technik

[0002] Heissschmelzklebstoffe werden bereits seit langem eingesetzt. Heissschmelzklebstoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei erhöhter Temperatur, typischerweise über 100°C, aufgeschmolzen und geschmolzen auf das zu verklebende Substrat aufgetragen werden. Durch das Aufschmelzen ist die Viskosität bei der Applikation sehr gering und kann einfach verarbeitet werden. Beim Abkühlen wird der Heissschmelzklebstoff fest (amorph und zuweilen auch kristallin). Dieser Verfestigungsprozess erfolgt in sehr kurze Zeit und ist primär massgebend für die Verklebung verantwortlich. Ist der Heissschmelzklebstoff ein sogenannter nicht reaktiver Heissschmelzklebstoff ist die Verklebung durch ein Aufheizen der Verklebung über den Schmelzpunkt des Heissschmelzklebstoffes wieder lösbar. Dies kann je nach Verwendungszweck vorteilig oder auch nachteilig sein. Da üblicherweise eine Verklebung durch Wärmeeinfluss nicht lösbar sein soll, insbesondere wenn der Wärmeeinfluss nicht geplant vorkommt, wurden vermehrt sogenannte reaktive Heissschmelzklebstoff eingesetzt. Bei diesen Klebstoffen erfolgt die Applikation gleich wie bei den nicht reaktiven Heissschmelzklebstoffen. Nach der Applikation wird der Klebstoff jedoch durch eine Härtungsreaktion, insbesondere mittels Luftfeuchtigkeit, vernetzt, so dass sich der vernetzte Heissschmelzklebstoff bei einer Wärmeexposition nicht mehr schmilzt und der Haftverbund auch bei Hitze erhalten bleibt.

[0003] Es zeigte sich jedoch, dass sowohl reaktive als auch nicht reaktive Heissschmelzklebstoffe vor der Anwendung, insbesondere nicht reaktive Heissschmelzklebstoffe auch nach der Anwendung, bei Raumtemperatur klebrig sind. Dies ist insbesondere bei der Lagerung des Klebstoffs nachteilig, da der Klebstoff verklebt und fliesst. Aus diesem Grunde wird Heissschmelzklebstoff meistens ein Blöcken, meist in einem Plastikbeutel oder silikonisierten Karton verschlossen, gelagert und transportiert. Das Aufschmelzen von derartigen Heissschmelzklebstoffblöcken weist jedoch einige Nachteile auf. Beispielsweise dauert der Prozess des Aufschmelzens sehr lange und andererseits kann durch die Hitzeeinwirkung im äussern Bereiches des Blockes die auf den Block lang einwirkende Hitze den Klebstoff schädigen, bis gar zerstören.

[0004] Es wurde auch versucht, Heissschmelzklebstoff als Granulat zu verwenden. Aber auch hier besteht die Tendenz, dass die einzelnen Granulate miteinander verkleben und zu über längere Lagerzeit zu Blöcken zusammenfliessen.

[0005] Dieses Problem wurde schon länger erkannt und mit diversen Ansatzpunkten angegangen.

[0006] So wurde beispielsweise in US 6,155,029 vorgeschlagen, Heissschmelzklebstoff zu einem Strang zu formen und diesen mit einer Kunststofffolie zu umwickeln. Die hierfür benötigte Anlage zur Folienumwicklung und ―Verschweissung ist jedoch sehr kostenintensiv.

[0007] In EP 1 330 391 B1 wird vorgeschlagen, geschmolzenen Heissschmelzklebstoff in einen Schlauch aus thermoplastischen Materials zu giessen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, dass die Gefahr besteht, dass im Klebstoff eingeschlossen Luftblasen oder Luftzwischenräume vorhanden sind, welche bei einer maschinellen Förderung zu Problemen führen kann.

[0008] EP 0 115 307 A2 schliesslich offenbart ein Kontaktieren eines geschmolzenen Heissschmelzklebstoffes mit einer wässrigen Dispersion eines Polyolefins oder Wachses. Dieses Verfahren hat jedoch den grossen Nachteil, dass hierfür nur mikrofeine Dispersionen verwendet werden können. Die Herstellung derartig feiner fester Polyolefin- oder Wachspartikel ist jedoch sehr aufwändig und sind kommerziell schlecht erhältlich, so dass in der Praxis die Auswahl an möglichen Umhüllungen stark limitiert ist. Schliesslich besteht die grosse Gefahr, dass die Menge des in den geschmolzenen Klebstoff eindringenden Umhüllungsmaterials beträchtlich sein kann. Dieses Eindringen ist sehr schwierig zu kontrollieren und kann die Eigenschaften des Klebstoffes im Klebverbund stark verschlechtern.

[0009] Zudem ist mit diesem Verfahren schwierig zu kontrollieren, dass die Umhüllung eine konstante Dicke bzw. dicht ausgebildet wird.

[0010] Weitere Aspekte der Erfindung sind Gegenstand weiterer unabhängiger Ansprüche. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Darstellung der Erfindung

[0011] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffsträngen zur Verfügung zu stellen, welches möglichst einfach ist und welches gewährleistet, dass die Wachsumhüllung in möglichst gleichmässiger Dicke und dicht ausgestaltet wird.

[0012] Überraschenderweise wurde gefunden, dass ein Verfahren gemäss Anspruch 1 in der Lage ist, diese Aufgabe lösen.

[0013] Infolge der Tatsache, dass ein bereits abgekühlter Heissschmelzklebstoffstrang durch ein Bad mit geschmolzenen Wachs gezogen wird, ist die Gefahr ―im Gegensatz zum Stand der Technik―, dass der Strang nur teilweise beschichtet würde, oder dass zuviel Umhüllungsmaterial in den Klebstoff ausgeschlossen.

[0014] Das Verfahren ist sehr einfach zu realisieren und bietet eine einfache Methode qualitativ hochwertige Wachsumhüllungen herzustellen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0015] Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges.

[0016] Dieses Verfahren umfasst die Schritte:

i) Aufschmelzen eines Heissschmelzklebstoffes

ii) Formen des geschmolzenen Heissschmelzklebstoffes zu einem Heissschmelzklebstoffstrang

iii) Abkühlen des Heissschmelzklebstoffstranges auf eine Oberflächentemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Heissschmelzklebstoffes

iv) Durchlaufen des Heissschmelzklebstoffstranges durch ein Wachsbad mit geschmolzenem Wachs

v) Verlassen des Heissschmelzklebstoffstranges, an dessen Oberfläche Wachs haftet, aus dem Wachsbad unter Bildung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges

vi)Abkühlen des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges auf eine Temperatur, die unter dem Schmelzpunkt des Wachses liegt.

[0017] Als Heissschmelzklebstoff ist grundsätzlich jeglicher gebräuchliche Heissschmelzklebstoff geeignet. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn der Heissschmelzklebstoff bei Raumtemperatur eine klebrige Oberfläche aufweist oder die Klebrigkeit über eine gewisse Zeit bestehen bleibt.

[0018] In einer Ausführungsform ist der Heissschmelzklebstoff ein reaktiver Heissschmelzklebstoff. Als reaktiver Heissschmelzklebstoff wird in diesem vorliegenden Dokument Heissschmelzklebstoffe bezeichnet, welche reaktive Gruppen, d.h. Isocyanatgruppen und/oder Alkoxysilangruppen und/oder Acyloxysilangruppen, enthält, welche unter dem Einfluss von Wasser, insbesondere in Form von Luftfeuchtigkeit, Anlass zu Vernetzungen geben. Als Alkoxysilangruppen werden Gruppen der Formel (la) und als Acyloxysilangruppen werden Gruppen der Formel (1b) verstanden.

[0019] Hierbei steht R¹ für einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, insbesondere für eine Methyl- oder Ethylgruppe, bevorzugt für eine Methylgruppe. Weiterhin steht R² für einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, insbesondere für eine Methylgruppe. Zudem steht a für einen Wert von 0 oder 1, insbesondere für 0.

[0020] Die gestrichelten Linien in den Formeln in diesem Dokument stellen jeweils die Bindung zwischen einem Substituenten und dem zugehörigen Molekülrest dar.

[0021] Bevorzugt ist der reaktive Heissschmelzklebstoff ein reaktiver Heissschmelzklebstoff auf Basis von Polyurethanen oder von Polyolefinen.

[0022] Einerseits bevorzugt ist der Heissschmelzklebstoff ein reaktiver Heissschmelzklebstoff, welcher Isocyanatgruppen aufweisende Polyurethanprepolymere enthält.

[0023] Andererseits bevorzugt ist der Heissschmelzklebstoff ein reaktiver Heissschmelzklebstoff, welcher Alkoxysilangruppen aufweisende Polyurethanprepolymere oder Alkoxysilangruppen aufweisende Polyolefine, insbesondere Alkoxysilangruppen aufweisende ataktische Poly-α-Olefine (APAO), bevorzugt mit Silan gepfropfte ataktische Poly-α-Olefine (APAO).

[0024] In einer anderen Ausführungsform ist der Heissschmelzklebstoff ein nichtreaktiver Heissschmelzklebstoff. Derartige Heissschmelzklebstoffe weisen keine reaktiven Gruppen, d.h. keine Isocyanatgruppen und/oder Alkoxysilangruppen und/oder Acyloxysilangruppen, enthält. Als nichtreaktiver Heissschmelzklebstoff dienen insbesondere Heissklebstoffe, welche insbesondere Homo- oder Copolymere von ungesättigten Monomeren, insbesondere aus der Gruppe umfassend Ethylen, Propylen, Butylen, Isobutylen, Isopren, Vinylacetat und Alkyl(meth)acrylate, insbesondere Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polyisobutylene, Ethylenvinylacetat-Copolymere (EVA), Styrol-Isopren-Styrol-Copolymere (SIS), Styrol-Butadien-Styrol-Copolymere (SBS) und ataktische Poly-α-Olefine (APAO) enthalten oder daraus im Wesentlichen bestehen.

[0025] Besonders bevorzugt ist der Heissschmelzklebstoff ein nicht reaktiver Heissschmelzklebstoff und meist bevorzugt ist es ein nicht reaktiver Heissschmelzklebstoff, welcher Ethylenvinylacetat-Copolymere (EVA) und/oder Styrol-Isopren-Styrol-Copolymere (SIS) und/oder Styrol-Butadien-Styrol-Copolymere (SBS) und/oder ataktische Poly-α-Olefine (APAO) enthält.

[0026] Es ist vorteilhaft, wenn der Heissschmelzklebstoff bei Raumtemperatur nicht spröde ist und insbesondere flexibel ist. Vorteilhaft ist eine Bruchdehnung bei Raumtemperatur von 0.5 % bis 2000 %, insbesondere von 50 % bis 1000 %, gemessen vor einer allfälligen Feuchtigkeitsaushärtung des Heissschmelzklebstoffs nach DIN EN 53504.

[0027] Die Heissschmelzklebstoffe weisen typischerweise einen Schmelzpunkt zwischen 50 und 170 °C, insbesondere zwischen 80 und 160°C, auf. Da es sich bei Heissschmelzklebstoffen um Polymeren handelt, wird im vorliegenden Dokument als Schmelzpunkt die Erweichungstemperatur verstanden, die typischerweise durch die Ring & Kugel- Methode gemäss DIN ISO 4625 bestimmt wird, verstanden.

[0028] In Schritt i) wird der Heissschmelzklebstoff aufgeschmolzen. Hierbei beträgt die Klebstofftemperatur insbesondere nicht mehr als 50°C, insbesondere nicht mehr als 30°C, über dem Schmelzpunkt des Heissschmelzklebstoffes. Für das Aufschmelzen werden konventionelle Schmelzanlagen angewendet. Der hierfür nötige Heissschmelzklebstoff wird der Schmelzanlage in Form von Granulaten oder Blöcken zugeführt. Vielfach kann auch eine Fassschmelzvorrichtung für das Aufschmelzen eingesetzt werden, wie sie im Stand der Technik bekannt sind.

[0029] In diesem Dokument wird der Term "Aufschmelzen eines Heissschmelzklebstoffes" in Schritt i) dahingehend definiert, dass auch ein in der Schmelze hergestellter Heissschmelzklebstoff in geschmolzenem Zustand mitbeinhaltet wird. Mit anderen Worten, muss ein frisch hergestellter Heissschmelzklebstoff nach der Herstellung nicht zuerst unter den Schmelzpunkt abgekühlt werden und anschliessend wieder aufgeschmolzen werden, sondern er kann direkt als Schmelze verwendet werden.

[0030] Anschliessend wird in Schritt ii) der geschmolzene Heissschmelzklebstoff zu einem Heissschmelzklebstoffstrang geformt. Dies erfolgt typischerweise durch Passieren einer Düse, insbesondere durch eine Extrusion des Heissschmelzklebstoffes durch eine Extrusionsöffnung. Die Form und der Durchmesser des Heissschmelzklebstoffstranges kann massgeblich durch die Form und Art der Düse beeinflusst werden. Für das Formen des Heissschmelzklebstoffes zu einem Heissschmelzklebstoffstrang ist es vorteilhaft, wenn die Klebstofftemperatur die Schmelztemperatur aufweist oder im Bereich der Schmelztemperatur, d.h. Schmelztemperatur ± 20°C, insbesondere ± 10°C, liegt. Erfolgt die Formung des Heissschmelzklebstoffstrangs unter Druckaufbringung auf den Klebstoff, sind Klebstofftemperaturen unterhalb der Klebstoffschmelztemperatur durchaus möglich und zuweilen sogar bevorzugt. Es ist nämlich bevorzugt, dass der Heissschmelzklebstoffstrang eine gewisse Formbeständigkeit besitzt.

[0031] Diese Formbeständigkeit wird auch durch Abkühlen des Heissschmelzklebstoffstranges auf eine Oberflächentemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Heissschmelzklebstoffes in Schritt iii) erreicht. Diese Abkühlung kann durch Luft oder durch Passieren eines flüssigen Mediums erfolgen.

[0032] Die Abkühlung in Schritt iii) erfolgt vorzugsweise in einem Kühlbad, insbesondere einem Wasserbad.

[0033] Es ist bei diesem Abkühlen jedoch vorteilhaft darauf zu achten, dass die Abkühlung nicht zu stark ist, insbesondere dass die Klebstoffinnentemperatur nicht zu tief absinkt. Es ist nämlich von Vorteil, wenn der Heissschmelzklebstoffstrang nach Schritt iii) noch flexibel ist, insbesondere derart flexibel, dass er über Umlenkrollen umgelenkt werden kann ohne dass er bricht.

[0034] In Schritt iv) durchläuft der Heissschmelzklebstoffstranges ein Wachsbad mit geschmolzenem Wachs. Als Wachs sind einerseits pflanzliche oder tierische Wachse, wie beispielsweise Bienenwachs oder Lanolin, und anderseits petrochemische Wachse, wie beispielsweise Parafin oder Kohlenwasserstoffwachse, oder synthetische Wachse, wie beispielsweise Polyalklyenwachse oder Polyethylenglycolwachse, besonderes geeignet.

[0035] Es ist wesentlich, dass der Wachs im Wachsbad geschmolzen vorliegt.

[0036] Besonders geeignete Wachse weisen einen Schmelzpunkt von 50 ― 90 °C, insbesondere von 60 ― 80 °C, auf. Oberhalb des Schmelzpunktes ist die Viskosität des Wachses sehr gering, typischerweise unter 1 Pas, vorzugsweise unter 50 mPas.

[0037] Das Wachsbad kann wesentlich vollständig aus geschmolzenem Wachs sein.

[0038] Andererseits ist es möglich, dass das Wachsbad auch Wasser enthält. Ein derartiges Wasser enthaltendes Wachsbad ist insoweit vorteilhaft, als dass die Temperaturstabilität aufgrund der grossen Wärmekapazität von Wasser einfacher gewährleistet werden kann. Weiterhin kann in diesem Fall mit bedeutend weniger Wachs gearbeitet werden, als dies in einem Rein-Wachsbad der Fall wäre. Aufgrund der Nichtmischbarkeit von Wasser und geschmolzenem Wachs schwimmt das Wachs an der Oberfläche des Wachsbades oder aber es kann unter Einsatz eines Dispergierrührers eine Wachs-in-Wasser- oder Wassser-in-Wachs-Emulsion hergestellt werden. In letzterem Fall enthält das Wachsbad weiterhin bevorzugt Emulgatoren und/oder Tenside. Es ist vorteilhaft, dass derartige Wachs/Wasser-Emulsionen möglichst homogen ausgebildet sind. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz von Rühren unterstützt werden.

[0039] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Wachsbad genügend Wachs speichern kann, dass für einen gewissen Zeitraum, zumindest während zwei bis drei Stunden, kein Wachs zugeführt werden muss, um den durch die Wachsummantelung des Heissschmelzklebstoffstrangs aus dem Wachsbad entfernten Wachs ersetzen zu müssen. In grosstechnischen Anlagen kann es jedoch durchaus angebracht sein, dem Wachsbad die jeweilige Menge des durch die Wachsummantelung verbrauchten Wachses kontinuierlich zuzuführen.

[0040] Die Temperatur des Wachsbades ist derart gewählt, dass zwar der Wachs geschmolzen ist, aber nicht so hoch ist, dass sie in die Nähe des Schmelzpunktes des Heissschmelzklebstoffs kommt. Es gilt nämlich zu verhindern, dass der Heissschmelzklebstoffstrang zu stark in seiner Form durch Anschmelzen verändert wird, bzw. dass sich Heissschmelzklebstoff im ins Wachsbad abwandern oder im Wachs in grösseren Mengen löst. Es ist deshalb bevorzugt, dass die Temperatur maximal 10 °C höher als die Schmelztemperatur des Wachses beträgt.

[0041] Es ist besonders bevorzugt, dass der Behälter des Wachsbades nach oben offen ausgebildet ist.

[0042] Der Heissschmelzklebstoffstrang wird dem Wachsbad zugeführt. Dies kann durch Zuführen durch eine seitliche Öffnung erfolgen. Dies führt aber zu erheblichen Abdichtungsproblemen beim Wachsbad. Es ist deshalb besonders bevorzugt, wenn der Heissschmelzklebstoffstrang dem Wachsbad von oben durch aus einer Luftumgebung in das Wachsbad eintaucht, das Wachsbad durchläuft und das Wachsbad wieder verlässt.

[0043] Der Heissschmelzklebstoffstrang ist vorzugsweise zwischen 5 mm und 5 cm, insbesondere zwischen 8 mm und 3 cm, dick.

[0044] In Schritt v) verlässt der Heissschmelzklebstoffstrang, an dessen Oberfläche Wachs haftet, das Wachsbad. Hierbei wird ein mit Wachs umhüllter Heissschmelzklebstoffstranges gebildet.

[0045] Besteht das Wachsbad wesentlich aus flüssigem Wachs oder aus einer Wachs/Wasser-Emulsion, kann der Heissschmelzklebstoffstrang, der durch den Kontakt mit dem Wachs oberflächlich beschichtet wird, an irgendeiner Stelle das Wachsbad verlassen.

[0046] Dies kann beispielsweise durch eine seitliche Austrittsöffnung, welche vorzugsweise auf der der Eintrittsöffnung gegenüber liegenden Seite des Wachsbades, bzw. des Wachsbadbehälters angeordnet ist. Es gilt hierbei jedoch wie bereits oben für eine seitliche Zuführöffnung beschrieben die Abdichtungsprobleme zu beachten und zu lösen.

[0047] Es ist vorteilhaft, wenn der Heissschmelzklebstoffstrang das Wachsbad unter Durchdringen einer Phasengrenze Wachs/Luft verlässt. Diese Ausführungsform ist insbesondere für den Fall, dass im Wachsbad das geschmolzene Wachs auf Wasser schwimmt. Bei Durchdringen der Phasengrenze Wachs/Luft haftet der den der Heissschmelzklebstoffstrang umgebenden Wachs an der Oberfläche des Heissschmelzklebstoffstranges und führt so zur Ausbildung einer Wachsummantelung des Heissschmelzklebstoffstranges.

[0048] Die Schichtdicke des Wachses des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges kann sehr unterschiedlich gestaltet werden und ist beispielsweise stark von der Wachsbad-Temperatur, vom verwendeten Wachs, von der Heissschmelzklebstoffzusammensetzung und der Geschwindigkeit, mit der der Heissschmelzklebstoffstrang durch das Wachsbad gezogen wird, abhängig. Die Schichtdicke des Wachses des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges beträgt vorteilhaft zwischen 1 und 100 µm. Ist die Schichtdicke wesentlich kleiner, können Probleme mit der Restklebrigkeit der Oberfläche auftreten. Ist die Schichtdicke wesentlich dicker, kann ―insbesondere mit den bevorzugten Heissschmelzklebstoffstrangdurchmessern― der Wachsanteil zu gross werden, wodurch die mechanischen und Hafteigenschaften des Heissschmelzklebstoffzusammensetzung unter Umständen ungünstig beeinflusst werden.

[0049] Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Anteil der Wachsumhüllung am Gewicht des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges maximal 1 Gew.-%, insbesondere zwischen 0.05 und 0.8 Gew.-%, beträgt.

[0050] In Schritt vi) wird der Heissschmelzklebstoffstrang abgekühlt. Dieses Abkühlen erfolgt auf eine Temperatur, die unter dem Schmelzpunkt des Wachses liegt. Diese Temperatur ist vorteilhaft Raumtemperatur. Die Abkühlung kann durch Luft oder insbesondere durch ein Kühlbad erfolgen. Als Kühlbad bevorzugt ist ein auf die Abkühltemperatur temperiertes Wasserbad.

[0051] Für ein besonders effizientes Verfahren zur Herstellung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges wird das Verfahren so ausgelegt, dass der nach Schritt ii) gebildete Heissschmelzklebstoffstrang ungetrennt durch die einzelnen Stationen der Verfahrensschritte iii), iv), v) und vi) durchläuft. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der nach Schritt vi) abgekühlte Strang gezogen wird. Als besonders geeignet hat sich erwiesen, wenn die Zugkraft auf den Heissschmelzklebstoffstrang durch das Drehen einer Rolle, auf die der Strang aufgewickelt wird, ausgeübt wird.

[0052] Es ist deshalb besonders vorteilhaft, wenn sich an Schritt vi) ein Schritt vii) anschliesst:

vii) Aufrollen des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrangs zu einer Rolle.

[0053] Ein auf einen Rolle aufgerollter mit Wachs umhüllter Heissschmelzklebstoffstrang ist ideal für die Lagerung und den Transport eines Heissschmelzklebstoffstranges.

[0054] Um eine möglichst Platz sparende Rolle zu bilden, ist es vorteilhaft, wenn der Heissschmelzklebstoffstrang nach Schritt v) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.

[0055] Eine Umformung des Heissschmelzklebstoffstranges kann insbesondere durch Umlenkrollen erfolgen. Durch entsprechende Anordnung der Umlenkrollen kann durch auf den Heissschmelzklebstoffstrang wirkende Zugkraft genutzt werden um das gewollte Querschnittsprofil zu erzeugen. Dies ist insbesondere dann einfach der Fall, wenn die Temperatur des Heissschmelzklebstoffstranges noch nicht allzu weit unter dem Schmelzpunkt des Heissschmelzklebstoffes liegt, d.h. solange der Heissschmelzklebstoff noch weich und demzufolge noch plastisch verformbar ist.

[0056] Ist der Heissschmelzklebstoff ein reaktiver Heissschmelzklebstoff ist Wasser als Bestandteil von Kühlbad in Schritt iii), vom Wachsbad in Schritt iv) und/oder vom Kühlbad in Schritt vi) nicht geeignet, da der reaktive Heissschmelzklebstoff mit dem Wasser reagieren würde und der Heissschmelzklebstoff in unerwünschter Art und Weise chemisch modifiziert würde.

[0057] Anstelle dem vorgängig beschriebenen Aufrollen des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges kann dieser auch in einen Behälter, beispielsweise in ein Fass, gegeben werden. Es ist hierbei vorteilhaft, wenn der Heissschmelzklebstoffstrang möglichst platzsparend, zum Beispiel in Form von übereinander liegenden Spiralformen, in diesem Behältnis gelagert werden. Hierbei ist es ebenfallsvorteilhaft, wenn dieses Lagern in Form eines möglichst langen Stranges erfolgt. Mit anderen Worten, es ist erwünscht, dass in einem Behältnis ein möglichst langer einzelner Strang gelagert wird (ein sogenannter "Endlosstrang"). Der mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang kann ohne Beeinträchtigung seiner Eigenschaften über längere Zeit problemlos gelagert werden. Infolge der hydrophoben Eigenschaften der Wachsumhüllung ist der Heissschmelzklebstoffstrang besonders gut und effizient gegen den Einfluss von Feuchtigkeit, insbesondere auch in Form von Wasser in gasförmigen Zustand, geschützt. Besonders effizient geschützt vor dem Einfluss von Wasser sind Stränge von reaktiven Heissschmelzklebstoffen, welche ja funktionelle Gruppen aufweisen, welche unter dem Einfluss von Wasser vernetzen. Der mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang kann bei Bedarf problemlos für Verklebungen verwendet werden. Dabei wurde gefunden, dass der mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang auch nach längere Lagerzeit, zum Beispiel in Form einer Rolle, nicht verklebt.

[0058] Somit bildet ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Packung bestehend aus einem Behälter als Packung und einem mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrang hergestellt nach einem Verfahren, wie es vorgängig im Detail beschrieben wurde, als Packgut.

[0059] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die Verwendung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges, wie er vorgängig beschrieben wurde, für das Verkleben von Substraten dar.

[0060] Für eine Verklebung muss der mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Heissschmelzklebstoffes aufgeheizt werden. Es ist hierbei insbesondere nicht nötig, dass die Wachsumhüllung vorgängig entfernt werden müsste. Aufgrund der Tatsache, dass der Heissschmelzklebstoffstranges in der Lage ist im geschmolzenen Zustand problemlos eine gewisse Menge an Wachs aufzunehmen, ohne dass die mechanischen Eigenschaften und Hafteigenschaften stark negativ beeinflusst würden, wird der Wachs der Wachsumhüllung vom Klebstoff ohne weitere Massnahmen aufgenommen. Bei steigendem Verhältnis von Wachs zu Heissschmelzklebstoff kann es angebracht sein, einen Mischer, beispielsweise einen Statikmischer, einzusetzen, um eine möglichst homogene Einarbeitung des Wachses in den Klebstoff zu gewährleisten. Der so aufgeschmolzene Heissschmelzklebstoff kann in für Heissschmelzklebstoffe üblicher Art und Weise appliziert und damit Substrate miteinander verklebt werden.

[0061] Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Applizieren eines Heissschmelzklebstoffes, bei welchem ein vorgängig beschriebener mit Wachs umhüllter Heissschmelzklebstoffstrang direkt einer Schmelzvorrichtung einer Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtung zugeführt wird. Diese Zuführung erfolgt insbesondere von einer Rolle oder einer Packung, wie sie vorgängig beschrieben wurde. Ein derartiges Verfahren ist vorteilhaft, weil es sehr einfach und effizient ist. Somit kann mit einer derartigen Rolle oder einer Packung, insbesondere eines Endlosstrang-Fasses über eine längere Zeit kontinuierlich Heissschmelzklebstoff verwendet werden. Neigt der Klebstoff zur Neige kann bequem eine neue Rolle oder eine neue Packung bereitgestellt werden und nahtlos ein Wechsel eingeleitet werden. Im Gegensatz zu einer konventioneller Heissschmelzklebstoffanlage ist hier kein grossvolumiges Aufschmelzen des Klebstoffs erforderlich, was die Wärmebelastung des Klebstoffs bei bzw. vor der der Applikation stark reduziert und somit die durch hohe Temperaturen bedingte Schädigungen stark reduziert und damit die Qualität des mit diesem Klebstoff gefertigten Verbunde stark erhöht. Durch die Tatsache, dass jeweils gerade nur die Menge des gerade applizierten Heissschmelzklebstoff aufgeschmolzen werden muss, ist die vorliegende Erfindung neben der reduzierten Wärmeschädigung des Klebstoffs insbesondere auch aus Gründen der Energieeinsparung besonders vorteilhaft. Schliesslich sind aufgrund der geringeren Menge an aufzuschmelzendem Klebstoff die im Rahmen dieser Erfindung einsetzbaren Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtungen bedeuten platzsparender als diejenigen Vorrichtungen, welche für die Applikationen von konventionellen Heissschmelzklebstoffen benötigt werden. Die Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtung kann beispielsweise eine Heissschmelzklebstoffapplikationspistole oder aber eine Heissschmelzklebstoffapplikationswalze oder Heissschmelzklebstoffapplikationsrakel sein. Die Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtung weist neben einer Schmelzvorrichtung typischerweise weiterhin eine Düse, Rakel oder Auftragsschlitzdüse, zuweilen einen Mischer, insbesondere einen Statikmischer mit aufgesetzter oder integrierter Düse, auf.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0062] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, dass nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt sind. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den hier gezeigten Figuren um schematische Darstellungen ohne Grössenbezüge handelt.

[0063] Es zeigen:

Fig. 1

einen schematischen Querschnitt durch eine Anlage zur Herstellung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges 1;

Fig. 2a

einen schematischen Querschnitt durch einen mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrang mit rundem Querschnitt

Fig. 2b

einen schematischen Querschnitt durch einen mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrang mit rechteckigem Querschnitt

Fig. 2c

einen schematischen Teil-Querschnitt durch einen Rolle mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrang mit rundem Querschnitt

Fig. 2d

einen schematischen Teil-Querschnitt durch einen Rolle mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrang mit rechteckigem Querschnitt

Fig. 3a

einen schematischen Längsschnitt durch eine Packung 7

Fig. 3b

einen schematischen Querschnitt durch eine Packung 7 entlang der Linie A-A in Fig. 2a;

Fig. 4

einen schematischen Querschnitt durch eine Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtung 10.

[0064] Die Zeichnungen sind schematisch. Es sind nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.

[0065] Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Anlage 11 zur Herstellung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges 1.

[0066] Der Heissschmelzklebstoff 2 wird in Schritt i) aufgeschmolzen. Dies erfolgt in einer für den ersten Schritt geeigneten Schmelzanlage 12. In Schritt ii) erfolgt das Formen des geschmolzenen Heissschmelzklebstoffes zu einem Heissschmelzklebstoffstrang 3. Hierfür wird eine Düse 13 eingesetzt. In der hier gezeigten Ausführungsform ist der Heissschmelzklebstoff ein nicht reaktiver Heissschmelzklebstoff auf Basis eines ataktischen Poly-α-Olefins (APAO) mit einem Schmelzpunkt von 140°C.

[0067] Der so geformte Heissschmelzklebstoffstrang 3 wird in Schritt iii) auf eine Oberflächentemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Heissschmelzklebstoffes abgekühlt. Hierfür wird der die Düse 13 verlassende Heissschmelzklebstoffstrang 3 über Umlenkrollen 14 einem Abkühlbad 15 zugeführt. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Abkühlbad ein auf 80 °C temperiertes Wasserbad.

[0068] Nach dem Abkühlen des Heissschmelzklebstoffstranges 3 wird er über Umlenkrollen 14 in ein Wachsbad 4 mit geschmolzenem Wachs 5 eingeführt und durchläuft dieses. In der hier gezeigten Ausführungsform besteht das Wachsbad 4 aus Wasser und aus geschmolzenem Wachs, welches an der Oberfläche des Wassers schwimmt; der Wachs ist hier ein Parafinwachs mit einem mit einem Schmelzpunkt von 65 °C und das Wachsbad ist auf Wasser ist auf 70°C temperiert; der Heissschmelzklebstoffstrang wird hier durch Umlenkrollen 14 dem Wachsbad 4 von oben zugeführt und nach oben abgeführt; und hierbei wird jeweils die Wachsbad 4 unter die Phasengrenze 19 Wachs/Luft durchdrungen.

[0069] In Schritt v) verlässt der Heissschmelzklebstoffstrang, an dessen Oberfläche Wachs 5 haftet, aus dem Wachsbad 4 unter Bildung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges 1. In der hier gezeigten Ausführungsform beträgt die Schichtdicke der der Wachsumhüllung 60 Mikrometer.

[0070] In Schritt vi) wird der mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang 1 auf eine Temperatur, die unter dem Schmelzpunkt des Wachses 5 liegt, abgekühlt. In der hier gezeigten Ausführungsform wird hierfür ein zweites Abkühlbad 15', welches ein auf 30 °C temperiertes Wasserbad darstellt, verwendet; und der mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang 1 wird über Umlenkrollen 14 in dieses umgeleitet.

[0071] Weiterhin wird in der hier gezeigten Ausführungsform nach dem Durchlaufen des Abkühlbades 15' der mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang 1, welcher nun eine rechteckige Form aufweist, in Schritt vii) zu einer Rolle 6 aufgerollt. Durch die Aufwickelbewegung, bzw. Drehgeschwindigkeit der Rolle, welche per Computer so gesteuert ist, dass die auf den Heissschmelzklebstoffstrang, welcher wie oben beschrieben nach dessen Bildung in Schritt ii) ungetrennt durch die einzelnen Stationen der Verfahrensschritte iii), iv), v) und vi) durchläuft, wirkende Kraft so eingestellt, wird, dass der Heissschmelzklebstoffstrang 3, bzw. der mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang, in gewollter Art und Weise, insbesondere in Bezug auf gleichbleibender Dicke (sowohl Strangdicke als auch Wachsumhüllungsdicke) und Geometrie, hergestellt wird. Es muss hierbei auch daraufgeachtet werden, dass vor allem der Heissschmelzklebstoffstrang in Schritt ii) nicht abreisst. Die Aufwickelgeschwindigkeit ist insbesondere abhängig von den im gesamten Prozess gewählten Temperaturen und Materialien.

[0072] Der so aufgerollte mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang ist problemlos über längere Zeit lagerbar. Die Rolle kann einfach an den Ort der Verwendung transportiert werden, wo der Heissschmelzklebstoffstrang 1 dann problemlos, insbesondere ohne Verkleben der Rolle (sogenanntes Blocken) abgerollt werde kann und einer Verklebungsstation zugeführt werden kann.

[0073] Figur 2a und 2b zeigen je einen schematischen Querschnitt durch einen mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrang. In Figur 2a ist eine Ausführungsform mit rundem Querschnitt aufgeführt und in Figur 2b ist eine Ausführungsform mit rechteckigem Querschnitt aufgeführt. Der Heissschmelzklebstoffstrang 3 wird im Wachsbad 4 wie in Fig.1 beschrieben mit Wachs 5 umhüllt. Die Dicke der Wachsumhüllung beträgt vorteilhaft zwischen 1 und 100 µm und der Anteil der Wachsumhüllung am Gewicht des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges maximal 1 Gew.-%. Die Dicke der Wachsumhüllung ist in der hier gezeigten Ausführungsformen nicht massstabsgerecht dargestellt. Der rechteckige Strang-Querschnitt kann einerseits durch eine im Wesentliche rechteckige Düse 13 bereits in Schritt ii) geformt werden. Andererseits kann der Strang kann zum Beispiel nach Schritt ii) zuerst einen runden Querschnitt haben, was vorteilhaft in Hinblick auf Reinigungsunterhalt ist, und kann anschliessend durch Umformen, insbesondere Umformen über Umlenkrollen 14, je nach Weichheit, bzw. Formbarkeit des Stranges 3, bzw. 1, in den Schritten iii), iv), v) und unter Umständen vi), erfolgen. Hierbei kann beispielsweise der Strang nacheinander über orthogonal zueinanderstehenden Rollen umgelenkt werden und aufgrund der auf den Strang wirkenden Zugdruck, bzw. Anpressdruck auf die Umlenkrollen, sich plastisch verformen so dass ein im Wesentlichen rechteckiger Querschnitt entsteht.

[0074] Figur 2c und 2d einen schematischen Teil-Querschnitt durch einen Rolle mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrang. In Figur 2c ist ein Strang mit rundem Querschnitt, wie in Fig. 2a beschrieben, und in Figur 2c ist ein Strang mit rechteckigem Querschnitt, wie in Fig. 2b beschrieben, gezeigt. Es zeigt sich, dass ein Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang viel platzsparender aufgerollt werden kann, da beim Rollen von Strängen mit rechteckigem Querschnitt, weitgehend keine Luftzwischenräume 18 mehr vorhanden sind.

[0075] Figur 3a und 3b zeigen eine weitere bevorzugte Art der Aufbewahrung eines mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstranges 1. Die Umhüllung aus Wachs 4 ist aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung nicht dargestellt. Eine Packung 7 besteht aus einem Behälter 8 als Packung und einem mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrang 1 als Packgut, welcher nach einem vorgängig beschriebenen Verfahren, insbesondere wie in Figur 1 beschrieben wurde, hergestellt wurde. In der hier gezeigten Ausführungsform, wird der mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstrang 1 spiralförmig in ein Fass 8, als Beispiel eines Behälters 8, gelegt. Um eine möglichst effiziente Platzausnutzung zu gewährleisten, sind die Stapel von einzelnen mit einander verbundenen Spiralen so gefertigt, dass die Spiralen abwechslungsweise "von innen nach aussen" und "von aussen nach innen" gewickelt, d.h. bei den Spiralen liegt abwechslungsweise der Anfangspunkt der einen Spirale in der Peripherie der Spirallage, während der Anfangspunkt der jeweils nächsten Spirale in der Mitte der Spirale liegt. Diese Art der Fassfüllung ist im schematischen Längsschnitt durch eine Packung 7 in Figur 3a schematisch dargestellt.

[0076] Figur 3b zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Packung 7 entlang der Linie A-A in Figur 3a. In dieser Darstellung ist die spiralförmige Gestalt der Schichtung des mit Wachs umhüllte Heissschmelzklebstoffstranges 1 innerhalb des Fasses 8, besonders gut ersichtlich.

[0077] Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtung 10. Diese Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtung 10, weist eine Schmelzvorrichtung 9. auf In der hier gezeigten Ausführungsform wird der mit Wachs umhüllter Heissschmelzklebstoffstrang 1 von einer Rolle 6 abgerollt und direkt der Schmelzvorrichtung 9 der Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtung 10 zugeführt. In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtung 10 eine Heissschmelzklebstoffapplikationspistole. Aus der Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtung 10 wird der aufgeschmolzene Heissschmelzklebstoff auf ein Substrat 16 aufgetragen. Der Auftrag des Klebstoffs erfolgt hier in Form einer Klebstoffraupe 17. Anschliessend (nicht gezeigt in Fig. 4) erfolgt die Kontaktierung mit einem weiteren Substrat unter Herstellung eines Klebverbundes.

Bezugszeichenliste

[0078] 

1

mit Wachs umhüllter Heiss-schmelzklebstoffstrang

2

Heissschmelzklebstoff

3

Heissschmelzklebstoffstrang

4

Wachsbad

5

Wachs

6

Rolle

7

Packung

8

Behälter

9

Schmelzvorrichtung

10

Applikationsvorrichtung

11

Anlage zur Herstellung eines Wachs um-hüllten Heissschmelzklebstoffstranges

12

für Schritt i) geeignete Schmelzanlage

13

Düse

14

Umlenkrolle

15,15'

Abkühlbad

16

Substrat

17

Klebstoffraupe

18

Luftzwischenräume

19

Phasengrenze Wachs/Luft

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges (1) umfassend die Schritte

i) Aufschmelzen eines Heissschmelzklebstoffes (2)

ii) Formen des geschmolzenen Heissschmelzklebstoffes zu einem Heissschmelzklebstoffstrang (3)

iii) Abkühlen des Heissschmelzklebstoffstranges auf eine Oberflächentemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Heissschmelzklebstoffes

iv) Durchlaufen des Heissschmelzklebstoffstranges durch ein Wachsbad (4) mit geschmolzenem Wachs (5)

v) Verlassen des Heissschmelzklebstoffstranges, an dessen Oberfläche Wachs (5) haftet, aus dem Wachsbad (4) unter Bildung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges (1)

vi)Abkühlen des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges (1) auf eine Temperatur, die unter dem Schmelzpunkt des Wachses (5) liegt.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung in Schritt ii) in einem Kühlbad, insbesondere einem Wasserbad, erfolgt.

3. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs (5) des Wachsbades (4) einen Schmelzpunkt von 50 ― 90 °C, insbesondere von 60 ― 80 °C, aufweist.

4. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heissschmelzklebstoffstrang nach Schritt v) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.

5. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nach Schritt ii) gebildete Heissschmelzklebstoffstrang ungetrennt durch die einzelnen Stationen der Verfahrensschritte iii), iv), v) und vi) durchläuft.

6. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an Schritt vi) ein Schritt vii) anschliesst:

vii) Aufrollen des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrangs (1) zu einer Rolle (6).

7. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heissschmelzklebstoff ein nicht reaktiver Heissklebstoff ist.

8. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachsbad (4) Wasser enthält.

9. Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Heissschmelzklebstoffstrang das Wachsbad (4) unter Durchdringen einer Phasengrenze Wachs/Luft verlässt.

10. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des Wachses des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges (1) zwischen 1 und 100 µm beträgt.

11. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Wachsumhüllung am Gewicht des mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges (1) maximal 1 Gew.-%, insbesondere zwischen 0.05 und 0.8 Gew.-%, beträgt.

12. Mit Wachs umhüllter Heissschmelzklebstoffstrang (1) hergestellt nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11.

13. Packung (7) bestehend aus einem Behälter (8) als Packung und einem mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstrang (1) hergestellt nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11, als Packgut.

14. Verwendung eines mit Wachs umhüllten Heissschmelzklebstoffstranges (1), wie er in einem der Ansprüche 1 bis 11 beschreiben ist, für das Verkleben von Substraten.

15. Verfahren zum Applizieren eines Heissschmelzklebstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Wachs umhüllter Heissschmelzklebstoffstrang (1), wie er in einem der Ansprüche 1 bis 11 beschreiben ist, einer direkt einer Schmelzvorrichtung (9) einer Heissschmelzklebstoffapplikationsvorrichtung (10) zugeführt wird.

Zeichnung