Mit Aufkommen der metallocen katalysierten Polyolefin-Schmelzklebstoffe (mPO), z.B. BÜHNEN avenia, in den 2000er Jahren galten die herkömmlichen EVA basierten Schmelzklebstoffe als veraltet. Ihr schnelles Verschwinden vom Verpackungsmarkt wurde prophezeit.
Rund 15 Jahre später sind EVA Klebstoffe immer noch am Markt und haben einen festen Platz neben den mPO-basierten Schmelzklebstoffen bei der Verklebung von Verpackungen.
Wie sind diese Klebstoffe entstanden und was sind die jeweiligen Vorteile?
Historische Entwicklung der oxidationsstabilen Schmelzklebstoffe
Die Entwicklung der industriellen Schmelzklebstoffe hängt eng mit der Entwicklung des Kunststoffes Polypropylen zusammen. Nach dem Ende des 2. Weltkrieges setzten umfangreiche Forschungen zur Erdölverarbeitung ein. 1950 entdeckten zwei US-Chemiker (Hogan & Banks) das Polymer des Propylens.
1954 erforschte der italienische Ingenieurchemiker Giulio Natta zusammen mit dem deutschen Chemiker Karl Ziegler ein Industrieverfahren zur Herstellung des neuen Kunststoffes Polypropylen (PP). Beide Forscher wurden 1963 für ihre bahnbrechende Entdeckung mit dem Chemie-Nobelpreis geehrt.
Beispiel für APAO - amorph, klebrig und weich
Polypropylen ist ein thermoplastischer Kunststoff aus der Gruppe der Polyolefine. Er ist kostengünstig herzustellen und gehört weltweit zu den am häufigsten eingesetzten Kunststoffen. Im Zuge der Aufbereitung von Polypropylen-Polymerisation mit dem Ziegler-Natta-Verfahren wurden niedermolekulare Anteile abgetrennt.
Diese ataktischen Polyalphaolefine (APAO) sind weitgehend amorph, klebrig und weich. Das preiswerte Nebenprodukt APAO hat gute Klebeeigenschaften auf unpolaren Oberflächen und ist resistent gegenüber hohen und tiefen Temperaturen. Die APAOs wurden in Rezepturen für Schmelzklebstoff verwendet.
Die Ansprüche wuchsen – die Metallocen-Katalyse für Klebstoffe kam
Zeitgleich wurde das Herstellungsverfahren für PP durch fortschreitende Forschung immer weiter verbessert und die Anteile an niedermolekularen Nebenprodukten immer geringer.
Ab diesem Zeitpunkt wurden die ersten APAO’s speziell als Klebrohstoff polymerisiert und Polyolefin-Schmelzklebstoffe wurden formuliert und etablierten sich rasch in verschiedenen Anwendungsfeldern abseits von Verpackungsanwendungen am Markt.
Erst die Entdeckung, dass Metallocene als Katalysatorsysteme von herausragender Aktivität sind, wurde zum Ausgangspunkt für die Entwicklung der (modernen) Metallocen-Katalyse.
Diese Entwicklung wurde zeitverzögert auf Schmelzklebstoffe übertragen: Durch die Weiterentwicklung der Katalyse konnten jetzt Polymere in ihrem sterischen Aufbau und mit sehr engen molekularen Gewichtsverteilungen designt werden.
Erst in den Anfängen der 2000er Jahre kamen Anbieter für mPO basierte Klebrohstoffe auf den Markt.
Im Vergleich:
Früher: APAO – weich, amorph, klebrig = langsam kristallisierend, lange Abbindezeiten, lange Offenzeiten, sehr gutes Adhäsionspekturm auf unpolaren Oberflächen
Jetzt: mPO – hart, kristallin, = kurze Offenzeit, schnelle Abbindezeit, leichte Defizite im Adhäsionsspektrum
Jetzt war es möglich, Schmelzklebstoffe für die Verpackungsindustrie zu designen. Innerhalb von einem Jahrzehnt entwickelte sich der Markt für diese maßgeschneiderten Produkte rasant.
Beispiel rieselfähiger avenia Schmelzklebstoff – hart und kristallin
Die Eigenschaften der mPO-Schmelzklebstoffe konnten gezielt beeinflusst werden. Es entstanden hochwertig formulierte Produkte, unter anderem die oxidationsstabilen BÜHNEN avenia Schmelzklebstoffe. Die mPO-Klebrohstoffe sind prädestiniert für Formulierungen der Heißklebstoffe in unterschiedlichsten Verpackungsanwendungen.
EVA – Schmelzklebstoff – Der Klassiker
In den 1960er Jahren kamen die ersten thermoplastischen Schmelzklebstoffe im Markt auf. Die immer schnelleren Produktionsprozesse förderten und forderten die Entwicklung der Schmelzklebstoffe, besonders die Ethylen-Vinylacetat-Copolymere als Rohstoff für EVA-Schmelzklebstoff bewährten sich hier.
Das Basispolymer aus dem Copolymerisat von Ethylen und Vinylacetat wurde so formuliert, dass es sich kostengünstig herstellen ließ. Die stetige Verbesserung der Klebstoff-Rezepturen führte zu einer Zunahme des Adhäsions- und Kohäsionsvermögens.
Die EVA-Klebstoffe wurden zum klassischen Schmelzklebstoff in der gesamten Verpackungsindustrie.
Totgesagte leben länger
Mit Aufkommen der mPO- basierten Klebstoffe wurde eine Verdrängung der EVA-Klebstoffe prophezeit. Doch 15 Jahre später sind EVAs noch immer im Einsatz, die mPO-basierten Schmelzklebstoffe konnte diese nur teilweise ablösen.
Vorzüge EVA Schmelzklebstoffe
- Attraktives Preis-Leistung-Verhältnis
- Kurze Offen- und Abbindezeiten
- Bewährte Technologie
- Ausgezeichnete Adhäsion, auch bei schwierigen Oberflächen
- Sehr breite Formulierungsmöglichkeiten
EVA Klebstoffe werden verwendet bei automatisierten Standardverpackungsprozessen mit hohen Durchlaufmengen in der Anlage. Bei hohen Durchsatzmengen in den Tankanlagen ist die Oxidationsstabilität nicht so entscheidend. Der flüssige Klebstoff befindet sich nicht lange genug im Tank, so dass es zu keiner Vercrackung oder signifikanten Viskositätsänderung kommen kann.
Wo die Vorteile der mPO basierten Schmelzklebstoffe, wie avenia, nicht zum Tragen kommen, punkten die EVA Klebstoffe mit ihren niedrigeren Kosten.
Vorzüge avenia / mPO basierte Schmelzklebstoffe
- hohe Stabilität der Farbe Weiß, kein Vergilben
- hohe Oxidationsstabilität, kein Vercracken: Senkung der Instandhaltungskosten in der Auftragstechnik und Erhöhung der Produktionslinieneffizienz
- Hohe Prozesssicherheit aufgrund anhaltender Viskositätsstabilität und somit gleichbleibende Auftragsqualität
- Hohe Wärmestandfestigkeit, somit geeignet für die Warmabfüllung
- Anwenderfreundliche Verarbeitung durch geringe Geruchsentwicklung
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