Die vorliegende Erfindung betrifft eine transparente Klebstoffzusammensetzung auf Wasserbasis.

Wässrige transparente Flüssigklebstoffe finden überwiegend ihre Anwendung bei Bastelarbeiten sowie bei einfachen und unkomplizierten Reparaturaufgaben. Empfohlen werden in der Regel Verklebungen mit mindestens einem offenporigen bzw. saugfähigen Substrat, wie z.B. Holz, Papier, Pappe, Stoff, Kork, Filz und andere Textilien, damit das darin enthaltende Wasser besser entweichen kann. Dominierend auf dem Gebiet wässriger, transparenter Nassklebstoffe sind nach wie vor Klebstoffe auf petrochemischer Basis, wie z.B. Polyacrylat, Polyurethan, Polyvinylpyrolidon, Polyvinylalkohol. Es werden zunehmend auch wässrige Nassklebstoffe auf Stärkebasis und deren Derivaten beschrieben. Als besondere Herausforderung stellt sich in allen Fällen im Vergleich zu lösemittelbasierten Nassklebstoffen deren Trocknungsverhalten in Bezug auf Schnelligkeit und Papierwellung dar. Darüber hinaus zeigen wasserbasierte Stärkeklebstoffe häufig Lagerstabilitätsprobleme, was sich als deutliche Viskositätsänderung und/oder einer meist bräunlichen Verfärbung des flüssigen Klebstoffs manifestiert. Denn diese können einer enzymatischen bzw. biologischen sowie einer chemischen Degradation unterliegen. Auch Retrogradation kann auftreten. Bei vielen stärkebasierten Klebstoffen und Kleistern werden diese daher erst kurz vor der Anwendung als Klebstoff in Lösung aus einem Pulver und Wasser hergestellt.

In der EP 3 094 678 wird der Versuch beschrieben, eine Langzeitstabilität von Flüssigklebestoffen durch Einstellung des ph-Werts im sauren Bereich zwischen 3,0 und 6,0 durch Zusatz von organischen Carbonsäuren zu erreichen. EP 2 455 436 beschreibt den Einsatz von enzymatisch hoch verzweigten Stärken bei Klebstoffen, um eine Langzeitstabilität zu erreichen.

EP 3 008 095 beschreibt die Kombination hochverzweigter Stärken mit carboxymethyl- ierten Polysaccharidderivaten als Verdickungsmittel in Flüssigklebstoffen.

Eines der Hauptprobleme bei den aus dem Stand der Technik bekannten Klebstoffen besteht darin, einen transparenten Klebstoff zur Verfügung zu stellen, der gleichzeitig eine hohe Lagerstabilität aufweist. Zudem besteht bei wasserbasierten Klebstoffen häufig das Problem, dass diese Klebstoffe nur langsam trocknen und die Klebwirkung daher verzögert einsetzt.

In EP 3 303 410 wird die Aufgabenstellung einer erhöhten Verklebungsgeschwindigkeit durch Zugabe von Tonmineralien gelöst, was jedoch mit einem Verlust der Transparenz sowohl im getrockneten als auch im flüssigen Zustand einhergeht. Im Verlauf des Trocknungsprozesses neigen stärkebasierte Klebstoffe zudem zu einem deutlichen Volumenschwund, was insbesondere bei vielen Materialverklebungen zu Spannungen innerhalb der Verklebung und damit einer Schwächung der Festigkeit führt. Bei Papierverklebungen führt dieser Volumenschwund zudem zu einer besonders unansehnlichen Papierwellung. Durch den Einsatz von Polysacchariden kann dem etwas entgegengewirkt werden, was jedoch in der Regel wieder auf Kosten der Schnelligkeit der Trocknung und damit des Anzugsverhaltens geht.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Klebstoffzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme überwindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Klebstoffzusammensetzung gelöst, welche folgende Komponenten enthält: a) Stärke und/oder mindestens ein Stärkederivat; b) mindestens ein Polyol und/oder Harnstoff als Feuchthaltemittel; c) mindestens eine Polycarbonsäure und/oder ein Salz einer Polycarbonsäure und/oder Xanthan als Verdickungsmittel; d) Wasser.

Es wurde überraschenderweise herausgefunden, dass sich die erfindungsgemäße Klebstoffzusammensetzung besonders durch ihr schnelles Anzugsverhalten (Schnelligkeit), einer sehr guten Klebeperformance (Zugscherfestigkeit) sowie einer vernachlässigbaren Papierwellung bei gleichzeitiger Transparenz und hoher Lagerstabilität auszeichnet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klebstoffzusammensetzung ist die Komponente a) mit einem Anteil von ca. 15 Gew.% bis ca. 45 Gew.%, vorzugsweise ca. 30 Gew.% bis ca. 40 Gew.%, Komponente b) mit einem Anteil von ca. 5 Gew.% bis ca. 20 Gew.%, vorzugsweise ca. 8 Gew.% bis ca. 12 Gew.%, Komponente c) mit einem Anteil von ca. 0,1 Gew.% bis ca. 1,5 Gew.% und Wasser mit einem Anteil von ca. 40 Gew.% bis ca. 60 Gew.% enthalten. Die genannten Anteilsbereiche haben sich als besonders vorteilhaft gerade im Hinblick auf Anzugsverhalten und Klebeperformance erwiesen.

Mit Vorteil handelt es sich bei der Komponente a) um verzweigte Stärke, insbesondere um enzymatisch verzweigte Stärke, vorzugsweise um Maltodextrin und/oder um einen alkalisch aufgeschlossenen Stärkeether und/oder um eine alkalisch aufgeschlossene propoxylierte Stärke. Insbesondere Maltodextrin hat sich als besonders vorteilhaft im Hinblick auf das Anzugsverhalten, Klebeperformance sowie Papierwellung erwiesen.

Mit Vorteil ist als Komponente b) mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe von Glycerin, Zuckeralkohol, wie zum Beispiel Sorbit und/oder Xylit, Polydextrose und 1,2-Propylenglykol enthalten. Diese Feuchthaltemittel haben sich als besonders vorteilhaft im Hinblick auf Anzugsverhalten, Klebeperformance und Papierwellung erwiesen. Besonders vorteilhaft hinsichtlich dieser Eigenschaften hat sich Glycerin erwiesen.

Mit Vorteil handelt es sich bei der Komponente c) um ein Alkalisalz einer Polycabon- säure, insbesondere Natriumalginat und/oder ein Natriumsalz einer wasserlöslichen Polyacrylsäure und/oder um Carboxymethylcellulose und/oder um Pektin. Diese Verdickungsmittel haben sich als besonders vorteilhaft im Hinblick auf Anzugsverhalten, Klebeperformance und Papierwellung erwiesen. Als besonders vorteilhaft hat sich Natriumalginat erwiesen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klebstoffzusammensetzung enthält eine Kombination aus Maltrodextrin, Glycerin, Natriumalginat und Wasser. Wie auch aus den untenstehenden Beispielen hervorgeht, ist eine solche Kombination besonders vorteilhaft im Hinblick auf das Anzugsverhalten, die Klebeperformance sowie eine Papierwellung.

Vorzugsweise beträgt der Anteil an natürlichen, insbesondere nachwachsenden Komponenten mehr als 99 Gew.%.

In der Regel enthält die erfindungsgemäße Klebstoffzusammensetzung weitere Additive, ausgewählt aus der Gruppe von Konservierungsmitteln, Duftstoffen, Pigmenten, Antioxidantien, Bleichmittel und Entschäumer, wo der Anteil an diesen Additiven maximal ca. 2 Gew.% beträgt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Tube oder Flasche mit Applikator, enthaltend eine erfindungsgemäße Klebstoffzusammensetzung.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Klebstoffzusammensetzung zur Verklebung von offenporigen und/oder saugfähigen Substraten, insbesondere zur Verklebung von Substraten aus Papier, Pappe, Holz, Filz, Kork und/oder textilem Material.

Beispiele:

1. Herstellung der Formulierungen

Die festen Komponenten entsprechend Tabelle 1 werden bei Raumtemperatur unter Pegel per Vakuum in Wasser eingesaugt und für 3 h gerührt. Anschließend wird zur Lösung die entsprechende Menge an Glycerin und/oder anderen flüssigen Komponenten gegeben. Anschließend werden zu der Formulierung Hilfsstoffe, z.B. Konservierungsmittel und/oder Bleichmittel gegeben. Die so hergestellten Klebstoffzusammensetzungen werden dann in Applikationsflaschen abgefüllt.

1) HPS: Hydroxypropylierte Kartoffestärke

2) Enzymatisch hyperverzeigte Stärke

3) Carbomer

Tabelle 1 : getestete Formulierungen

2. Anwendungstechnische Prüfungen

Sämtliche anwendungstechnischen Prüfungen wurden unter konstanten Prüfbedingungen durchgeführt. Die Formulierungen und Prüfmaterialien wurden dazu vor Prüfbeginn für 24 h bei 23 °C / 50% r.F. temperiert. Farbe und Transparenz wurden visuell beurteilt. Die pH-Werte wurden mittels eines kalibrierten pH-Meters der Firma Mettler Toldeo bestimmt. Die Viskositäten wurden mittels eines Rotationsvikosimeters der Fa. Brookfield mit Spindel 5 und 20rpm bei 20°C bestimmt.

Papieranzugswerte als Maß für Schnelligkeit:

Bei der Bestimmung der Papieranzugswerte wird die Zeitspanne zwischen Klebemasseauftrag und Papierriss ermittelt. Dazu wurde auf einem definierten Prüfstreifen mittig Ix von links nach rechts die Klebestoffformulierung als Raupe aufgetragen und ein zweiter Prüfstreifen deckungsgleich durch Fingerdruck angepresst. Sofort wurde eine Stoppuhr betätigt. Dann wurden die Prüfstreifen gleichmäßig bis zum Papierriss auseinander gezogen und die Zeit bestimmt. Das Ergebnis ergibt sich als arithmetischer Mittelwert aus fünf Einzelmessungen. Schlaufentest als Maß für Schnelligkeit einer Verklebung unter Spannung:

Dazu wurde eine Raupe an einem Ende eines Prüfkartons (40 mm x 233 mm; 300g/m ² ) aufgetragen und sofort die jeweiligen gegenüberliegenden Enden von Hand zusammengedrückt. Parallel zum Zusammenfügen der Enden wurde die Zeit gemessen, bis der Kleber die Schlaufenspannung von selbst hält. Dazu wurde während des Klebevorgangs in regelmäßigen Abständen von ca. 5 Sekunden durch Öffnen der klemmenden Hand überprüft, ob die Klebung die Eigenspannung der Schlaufe von selbst hält. Das Ergebnis ergibt sich dann als arithmetischer Mittelwert aus fünf Einzelmessungen.

Klebeperformance anhand von Zugscherversuchen nach 24 h:

Zur Ermittlung der Zugscherfestigkeit [N/mm ² ] wurden sowohl Holz/Holz- sowie Holz/ Aluminium- Verklebungen durchgeführt. Verwendet wurden Rotbuchenhölzer, Abmessungen 85 mm x 20 mm x 3 mm sowie Aluminium-Prüfkörper der Fa. Rocholl. Dazu wurde jeweils die zu prüfende Klebstoffformulierung auf je eine Seite von zwei Holzprüfkörpern aufgetragen. Dazu wird der Klebstoff gleichmäßig mit der Zahnspachtel auf einer Länge von mindestens 15 mm jedoch höchstens 20 mm aufgetragen. Danach wurden die Prüfkörper überlappend aufeinander gelegt und für 1 h bei 1 bar verpresst. Die Überlappungsfläche betrug jeweils 20 mm x 15 mm = 300 mm ² . Alle Verklebungen wurden nach 24 h mit einer Zuggeschwindigkeit von 50 mm/min getestet. Verwendet wurde eine Zugprüfmaschine der Fa. Zwick Z010.

Papierwellung:

Es erfolgte ein Raupenauftrag auf einem Papierstreifen (Kopierpapier) der Dimension 297 x 52,5 mm, welcher mit einem zweiten Papiersteifen deckungsgleich verklebt wird. Die so verklebten Papierstreifen wurden 1 Tag getrocknet und anschließend qualitativ ausgewertet. Eigenschaften:

Tabelle 2: Versuchsergebnisse

Wie aus der Tabelle 2 eindrucksvoll hervorgeht, zeigen die erfindungsgemäßen Zusam- mensetzungen gemäß Beispiele 6 bis 9 gegenüber den Vergleichszusammensetzungen aus dem Stand der Technik verbesserte Eigenschaften. So zeichnen sich die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen durch eine hervorragende Klebeperformance und Bildung einer schnellen Klebeverbindung aus. Gleichzeitig zu diesen vorteilhaften Eigenschaften kommt es beim Verkleben von Papier kaum zu einer Papierwellung.