DE10148077A1 - Soft-abradable glue stick and process for its production - Google Patents
Soft-abradable glue stick and process for its productionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen weich-abreibbaren Klebestift nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a soft-abradable glue stick the preamble of claim 1.
Solche Klebestifte sind seit langer Zeit bekannt und finden insbesondere ihren Einsatz bei der Verklebung von Papier, Pappe und anderen üblichen verklebbaren Materialien. Diese Klebestoffe enhalten wässrige Zubereitungen aus einem synthetischen Polymer, beispielsweise Polyvinylpyrrolidon im Verbund mit gerüstbildenden Bestandteilen, beispielsweise Fettsäuren, die nach Neutralisation in Form eines Seifengels dem Klebestift die notwendige Formstabilität verleihen. Bei der Herstellung solcher Klebestifte werden die synthetischen Polymeren zusammen mit den gerüstbildenden Bestandteilen auf Temperaturen von oberhalb 50°C erwärmt, in entsprechend ausgestaltete Formen eingefüllt und abgekühlt, so dass die Mischung z. B. in einer abdichtbaren Hülse erstarrt und mittels eines in der Hülse drehbar gelagerten Stifts bei Gebrauch aus der Hülse ausgefahren oder wieder eingefahren werden kann. Solche Polyvinylpyrrolidon (PVP) enthaltende Klebestifte sind aus der DE 18 11 466 bekannt. Obwohl die mit diesem synthetischen Polymer hergestellten Klebestifte zu einer guten Dauerhaftung nach der Verklebung führen, besteht der Wunsch, diesen Kleberohstoff durch einen preiswerteren zu ersetzen, da das Polyvinylpyrrolidon vorzugsweise in der Kosmetik Einsatz findet und dadurch sehr teuer ist. Such glue sticks have been known for a long time and can be found especially their use in the bonding of paper and cardboard and other common adhesive materials. This Adhesives contain aqueous preparations from a synthetic Polymer, for example polyvinylpyrrolidone in combination with scaffolding constituents, for example fatty acids, the after neutralization in the form of a soap gel the glue stick Give necessary dimensional stability. In the preparation of such glue sticks are the synthetic polymers together with the scaffolding components at temperatures of heated above 50 ° C, in appropriately designed forms filled and cooled so that the mixture z. B. in one sealable sleeve solidifies and by means of a in the sleeve rotatable pin when in use out of the sleeve can be extended or retracted. Such Glue sticks containing polyvinylpyrrolidone (PVP) are from DE 18 11 466 known. Although with this synthetic polymer manufactured glue sticks to a good permanent adhesion after the Perform gluing, there is a desire to carry out this raw adhesive to replace a cheaper one because the polyvinylpyrrolidone preferably used in cosmetics and therefore very is expensive.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Klebestift zu schaffen, welcher eine wässrige Zubereitung eines synthetischen Polymeren mit Klebestoffcharakter umfasst, wobei dieser Klebestift gleich gute Klebeeigenschaften, wie der bisher bekannte und PVP als Klebemittel enthaltende Klebestift besitzen soll, und deutlich kostengünstiger herzustellen ist. The invention is therefore based on the object To create glue stick, which is an aqueous preparation of a synthetic polymers with adhesive character comprises, wherein this glue stick has the same good adhesive properties as the previously known glue stick containing PVP as an adhesive should own, and is significantly cheaper to manufacture.
Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 beschriebenen Klebestift sowie durch das in Anspruch 10 angegebene Verfahren zur Herstellung dieses Klebestifts gelöst. This object is achieved by the one described in claim 1 Glue stick and by the method specified in claim 10 for Production of this glue stick solved.
Die Unteransprüche 2 bis 9 und 11 geben vorteilhafte Ausgestaltungen des Klebestifts bzw. des eingesetzten Verfahrens wieder. The sub-claims 2 to 9 and 11 give advantageous Refinements of the glue stick or the method used again.
Die Erfindung betrifft demgemäß einen formstabilen weich- abreibbaren Klebestift aus einer wässrigen Zubereitung eines synthetischen Polymeren und einem Seifengel als gerüstbildendem Bestandteil sowie gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zubereitung des synthetischen Polymeren eine zumindest weitgehend lösungsmittelfreie wässrige Polyacrylat-Dispersion oder ein festes alkalisch lösliches Polyacrylat enthält, welche beide freie Säuregruppen aufweisen. The invention accordingly relates to a dimensionally stable soft abradable glue stick from an aqueous preparation of a synthetic polymers and a soap gel as a framework Constituent and optionally other auxiliaries, thereby characterized that the aqueous preparation of the synthetic Polymers an at least largely solvent-free aqueous Polyacrylate dispersion or a solid alkaline soluble Contains polyacrylate, both of which have free acid groups.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solch eines Klebestifts, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Fettsäuren als gerüstbildende Bestandteile und die Polyacrylat-Dispersionen bzw. die oben genannten festen Polyacrylate sowie gegebenenfalls die Hilfsstoffe vermischt und auf Temperaturen von wenigstens 50°C, vorzugsweise auf bis zu 90°C, erhitzt werden, bis eine gleichmäßige, klare Mischung entstanden ist und anschließend zu dieser Mischung die zur Neutralisation der Fettsäuren und der freien Säuregruppen der Polyacrylat-Dispersion bzw. der oben genannten festen Polyacrylate erforderliche Menge Natriumhydroxid zugegeben und homogenisiert wird, wonach die Mischung in Formen gegossen wird, um unter Gelbildung abzukühlen. The invention further relates to a method for Production of such a glue stick, which is characterized is that the fatty acids as scaffolding components and the polyacrylate dispersions or the solid ones mentioned above Polyacrylates and optionally the auxiliaries are mixed and to temperatures of at least 50 ° C, preferably up to 90 ° C, be heated until an even, clear mixture is created and then to this mixture Neutralization of the fatty acids and the free acid groups of the Polyacrylate dispersion or the above-mentioned solid Polyacrylate required amount of sodium hydroxide added and is homogenized, after which the mixture is poured into molds cool with gel formation.
Bei bevorzugten Ausführungsformen werden als freie Säuregruppen Carboxylgruppen und Sulfonsäuregruppen eingesetzt, um die Säurezahl auf einen Bereich von etwa 30 bis 300 mgKOH/g, vorzugsweise > 200 mgKOH/g einzustellen. In preferred embodiments, the free acid groups Carboxyl groups and sulfonic acid groups used to the Acid number in a range from about 30 to 300 mgKOH / g, preferably> 200 mgKOH / g.
Als Fettsäuren werden C12-C22-Fettsäuren eingesetzt, die nach ihrer Neutralisation durch Natriumhydroxid als Seifen zur späteren Ausbildung der Gelstruktur des Klebestifts vorliegen. Die Seifen sind in Mengen von von 2 bis 23 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Zubereitung, enthalten. C 12 -C 22 fatty acids are used as fatty acids, which after their neutralization by sodium hydroxide are present as soaps for later formation of the gel structure of the glue stick. The soaps are contained in amounts of from 2 to 23% by weight, preferably 3 to 12% by weight, based on the total weight of the aqueous preparation.
In den erfindungsgemäßen Klebestiften können die bei Klebestiften üblichen Hilfsstoffe in Mengen von 0 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Klebestifts, eingesetzt werden. Diese Hilfsmittel umfassen Farbstoffe, Farbindikatoren, Duftstoffe, Schmiermittel, Weichmacher, oder auf den Feuchtigkeitshaushalt des Klebestifts einwirkende Stoffe. In the glue sticks according to the invention, the Adhesive sticks customary auxiliaries in amounts of 0 to 25 wt .-%, based on the total weight of the glue stick. This Aids include colorants, color indicators, fragrances, Lubricants, plasticizers, or on the moisture balance substances acting on the glue stick.
Die erfindungsgemäße Klebestifte können neben den erfindungsgemäß eingesetzten Polyacrylaten auch das bisher bekannte PVP enthalten, und zwar in einer Menge von 0 bis 99 Gew.-%. The glue sticks according to the invention can in addition to the Polyacrylates used according to the invention also the previously known PVP included, in an amount of 0 to 99 wt .-%.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der weich- abreibbaren Klebestifte werden die Fettsäuren als gerüstbildende Bestandteile und die oben genannten Polyacrylate sowie gegebenenfalls die Hilfsstoffe vermischt und auf Temperaturen von wenigstens 50°C, vorzugsweise auf bis zu 90°C, erhitzt, bis eine gleichmäßige, klare Mischung entstanden ist, und anschließend wird zu dieser Mischung die zur Neutralisation der Fettsäuren und der freien Säuregruppen der Polyacrylat-Dispersion bzw. der oben genannten festen Polyacrylate erforderliche Menge Natriumhydroxid zugegeben und anschließend homogenisiert, wonach die Mischung in Formen gegossen wird, um unter Gelbildung abzukühlen. In the method according to the invention for producing the soft abradable glue sticks are called the fatty acids framework-forming components and the above-mentioned polyacrylates and optionally the auxiliaries are mixed and at temperatures of at least 50 ° C, preferably up to 90 ° C, heated to a uniform, clear mixture has formed, and then this mixture is used to neutralize the Fatty acids and the free acid groups of the polyacrylate dispersion or the amount of solid polyacrylates mentioned above Added sodium hydroxide and then homogenized, after which the mixture is poured into molds to form a gel cool.
Zur Erhöhung der Säurezahl der verwendeten obigen Polyacrylate können als Monomere Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder Itaconsäure und/oder Maleinsäure und/oder deren Alkylester einpolymerisiert werden. To increase the acid number of the above polyacrylates can be used as monomers acrylic acid and / or methacrylic acid and / or Itaconic acid and / or maleic acid and / or their alkyl esters be polymerized.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert. Dieses Beispiel dient jedoch nicht der Beschränkung der Erfindung. The invention will be explained in more detail below using an example explained. However, this example is not a limitation the invention.
Die Polyacrylate werden als Polyacrylat-Dispersionen mit den
Handelsnamen Neocryl TW 716 A und Neocryl BT 9 der Firma
Avecia, Niederlande, eingesetzt. Diese Polyacrylat-Dispersionen
enthalten freie Säuregruppen und deren technische Daten sind in
folgender Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1
Eingesetzte Polyacrylat-Dispersionen
The polyacrylates are used as polyacrylate dispersions with the trade names Neocryl TW 716 A and Neocryl BT 9 from Avecia, the Netherlands. These polyacrylate dispersions contain free acid groups and their technical data are listed in Table 1 below. Table 1 Polyacrylate dispersions used
Als Weichmacher wurden Glycerin, technisch ca. 86,5%, und Polyethylenglykol 200 (Pluriol E 200, BASF) eingesetzt. Glycerin, technically approx. 86.5%, and Polyethylene glycol 200 (Pluriol E 200, BASF) used.
Als Fettsäuren wurden Myristinsäure (Kortacid 1499), Palmitinsäure (Kortacid 1698) der Firma Akzo Novel Chemicals GmbH sowie Stearinsäure (Safacid 16/18) der Firma Hydro Oleochemicals eingesetzt. Myristic acid (Kortacid 1499), Palmitic acid (Kortacid 1698) from Akzo Novel Chemicals GmbH and stearic acid (Safacid 16/18) from Hydro Oleochemicals used.
Zur Neutralisation wird Natriumhydroxid verwendet, wobei gefunden wurde, dass die Natriumsalze der verwendeten Fettsäuren zu Seifengelen führen, welche die besten Gerüstsubstanzen für die Klebestifte ergeben. Das Natriumhydroxid wird entweder als Festsubstanz oder zweckmäßigerweise in etwa 30%iger Lösung eingesetzt. Sodium hydroxide is used for neutralization was found to increase the sodium salts of the fatty acids used Soap gels, which are the best framework for the Glue sticks result. The sodium hydroxide is used either as Solid substance or expediently in about 30% solution used.
Die in Tabelle 1 angegebenen Polyacrylat-Dispersionen Neocryl TW 716 A und Neocryl BT 9 werden mit den in folgender Tabelle 2 angegebenen Bestandteilen, mit Ausnahme des Neutralisationsmittels Natriumhydroxid, gemischt und bei Temperaturen oberhalb 50°C, vorzugsweise 70 bis 80°C, homogenisiert. Anschließend wird langsam das Neutralisationsmittel zugegeben und die gesamte Masse 1 Stunde bei 70 bis 90C verseift. Danach bildet sich eine meist klare honigartige Masse. Nach Kontrolle der Säurezahl der Masse wird gegebenenfalls nochmals Natriumhydroxid zudosiert, bis eine Säurezahl von eta 0 mg KOH/g erreicht wird. The polyacrylate dispersions listed in Table 1 Neocryl TW 716 A and Neocryl BT 9 are used with the following in Table 2 specified ingredients, except for the Neutralizing agent sodium hydroxide, mixed and at temperatures above 50 ° C, preferably 70 to 80 ° C, homogenized. Subsequently the neutralizing agent is slowly added and the saponified entire mass for 1 hour at 70 to 90C. After that forms a mostly clear honey-like mass. After checking the If necessary, the acid number of the mass is again sodium hydroxide metered in until an acid number of about 0 mg KOH / g is reached.
Die in Tabelle 2 angegebenen Mengen Polyacrylat-Dispersion und der Zusatzstoffe Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Glycerin, PEG 200 und NaOH beziehen sich auf das Gesamtgewicht des Klebestiftes, wobei die Restmenge auf 100 Gew.-% Wasser ist. The amounts of polyacrylate dispersion and the additives myristic acid, palmitic acid, stearic acid, Glycerin, PEG 200 and NaOH are based on the total weight of the glue stick, the remaining amount being 100% by weight of water is.
Neben den Bewertungsdaten für die erfindungsgemäßen Klebestifte
1 und 2 in Tabelle 2 sind auch die Daten für das
Vergleichsbeispiel angegeben, bei welchem festes Polyvinylpyrrolidon (PVP)
als Polymer mit Klebstoffcharakter eingesetzt wurde.
Tabelle 2
Beispielrezepturen
In addition to the evaluation data for the glue sticks 1 and 2 according to the invention in Table 2, the data for the comparative example are also given, in which solid polyvinylpyrrolidone (PVP) was used as a polymer with adhesive character. Table 2 Example formulations
Das Vergleichsbeispiel wurde entsprechend einem Standard- Klebestift ausgeführt, welches PVP in einer Menge von 22 g enthielt. Diese Menge PVP muss mindestens in einem gebrauchsfertigen Klebestift enthalten sein, um eine gute Klebewirkung zu erzielen. The comparative example was made according to a standard Glue stick made, which PVP in an amount of 22 g contained. This amount of PVP must be at least one Ready-to-use glue stick included to get a good adhesive effect achieve.
Bei den erfindungsgemäßen Klebestiften 1 und 2 beträgt der Feststoffanteil an Polyacrylat 15 g bzw. 23,2 g. In the glue sticks 1 and 2 according to the invention, the Solid content of polyacrylate 15 g or 23.2 g.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, werden trotz geringerer oder etwa gleich großer Mengen an Polyacrylaten in den Klebestiften (1) und (2) gleich gute oder bessere Daten für den Abrieb, die Penetration, die Abbindezeit, die Dauerhaftung, das Aussehen und die Applikation wie bei dem wesentlich teureren PVP erhalten, wodurch nachgewiesen wird, dass die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst ist. As can be seen from Table 2, despite being less or approximately equal amounts of polyacrylates in the glue sticks (1) and (2) equally good or better data for abrasion, the Penetration, setting time, permanent adhesion, appearance and the application as with the much more expensive PVP obtained, thereby demonstrating that the invention is based lying task is solved.
Obwohl der Einsatz von Polyacrylaten als Klebemitteln an sich bekannt ist, ergab sich im Stand der Technik bisher das Problem, dass sich die meisten Polyacrylate nicht mit den als Gerüstsubstanz eingesetzten Fettsäuren vertragen und somit keine gebrauchsfertigen Klebestifte ergaben. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass beim Einsatz von Polyacrylaten, welche freie Säuregruppen enthalten, gebrauchsfertige Klebestifte hergestellt werden können, welche hinsichtlich Abrieb, Penetration, Abbindezeit, Dauerhaftung, Aussehen und Applikation gleich gute oder bessere Eigenschaften als das sehr teure PVP aufweisen. Although the use of polyacrylates as adhesives per se is known, has so far been found in the prior art Problem that most polyacrylates are not compatible with the Tolerate the fatty acids used in the framework and therefore none ready-to-use glue sticks. Surprisingly It has been shown that when using polyacrylates, which free Contain acid groups, ready-to-use glue sticks can be produced, which with regard to abrasion, penetration, Setting time, permanent adhesion, appearance and application are equally good or have better properties than the very expensive PVP.
Die eingesetzten Prüfmethoden waren wie folgt: The test methods used were as follows:
Zur Bestimmung des Abriebs wird der Klebestift mit einem definierten Auftragsgewicht von 700 g mit einer Geschwindigkeit von ca. 50 cm/s über eine Strecke von 1 m auf Papier aufgetragen. Aus der Differenz des Klebestiftgewichts vor und nach dem Auftrag kann die Auftragsmenge pro m ermittelt werden. Um einen guten Klebefilm zu ergeben, sollte die Auftragsmenge zwischen 50 und 100 mg/m liegen. To determine the abrasion, use a glue stick defined application weight of 700 g at a speed of approx. 50 cm / s on paper over a distance of 1 m. From the difference in glue stick weight before and after Order, the order quantity per m can be determined. To one to produce good adhesive film, the application amount should be between 50 and 100 mg / m are.
Die Penetration gilt als Maß für die Härte der KLebestiftmasse. Sie wird mit einem SUR-Penetrometer PNR 10 der Fa. Petrotest, Berlin, gemessen. Zur Messung wird der Klebestift komplett aus der Hülse herausgedreht und so unter den Stahlstift (Stiftnadel 8 g) platziert, dass dieser die Masse gerade berührt. Anschließend wird die Nadel für 5 s mit einem Gewicht von 47,5 g belastet und die Eindringtiefe der Nadel bestimmt. Je höher diese Eindringtiefe (in mm) ist, um so weicher ist der Klebestift. The penetration is a measure of the hardness of the KL stick. It is used with a SUR penetrometer PNR 10 from Petrotest, Berlin, measured. The glue stick is completely removed for measurement unscrewed the sleeve and so under the steel pin (pin needle 8 g) placed so that it just touches the mass. Then the needle is weighed 47.5 g for 5 s loaded and determined the depth of penetration of the needle. The higher this Penetration depth (in mm), the softer the glue stick.
Ähnlich wie beim Abrieb wird der Klebestift mit einem definierten Auftragsgewicht und definierter Geschwindigkeit auf einen Papierstreifen aufgetragen. Hierfür wird 3 Mal hintereinander ein 3 cm breiter und 30 cm langer Papierstreifen beschichtet und ein zweiter, 2 cm breiter Papierstreien darübergelegt. Dann werden die Streifen mit einer 3,3 kg-Anpresswalze 2 Mal zusammengepresst und eine Stoppuhr gestartet. Die verklebten Streifen werden langsam auseinander gezogen, bis Papierriss eintritt. Die Zeit, bis zum Papierriss, wird als Abbindezeit festgehalten. Similar to abrasion, the glue stick comes with a defined order weight and defined speed on one Paper strips applied. For this, 3 times in a row a 3 cm wide and 30 cm long paper strip coated and a second, 2 cm wide sheet of paper placed over it. Then the strips with a 3.3 kg pressure roller 2 times pressed together and a stopwatch started. The glued Strips are slowly pulled apart until paper tear entry. The time until the paper breaks is called the setting time recorded.
Bei der Dauerhaftung geht man genauso vor wie bei der Abbindezeit, die verklebten Streifen werden allerdings erst nach 24 Stunden auseinander gezogen. Dabei sollte ein vollflächiger Papierriss entstehen. The same applies to permanent liability as to Setting time, however, the glued strips only become after 24 Hours apart. It should be a full area Paper tear arise.
In einigen Fällen wurde festgestellt, dass die Papierstreifen beim Bestimmen der Abbindezeit zwar zum Papierriss führten, dass aber die Haftung nach 24 Stunden nicht mehr gegeben war und die Streifen sich ohne Papierriss wieder trennen ließen. In some cases it was found that the paper strips led to the paper tear when determining the setting time, that after 24 hours the liability no longer existed and the strips could be separated again without tearing the paper.
Die Gleitfähigkeit wurde durch normales Verwenden des Klebestiftes rein gefühlsmäßig ermittelt. Dabei wurden mehrere Personen in den Test mit einbezogen. The lubricity was determined by using the Glue stick determined purely by feeling. There were several People included in the test.
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