Met het verschijnen van de metalloceen-gekatalyseerde Polyolefine-lijmstoffen (mPO), bv. BÜHNEN avenia, werden in de jaren 2000 de gebruikelijke EVA-gebaseerde hot melts als verouderd aanzien. Het snel verdwijnen ervan uit de verpakkingsmarkt werd voorspeld.
Ongeveer 15 jaar later zijn EVA-lijmen nog steeds op de markt en ze hebben een vaste plaats naast de mPO-gebaseerde hot melts voor het lijmen van verpakkingen.
Hoe zijn deze hot melts ontstaan en wat zijn de respectievelijke voordelen?
Historische ontwikkeling van de oxidatieresistente hot melts
De ontwikkeling van de industriële hot melts hangt nauw samen met de ontwikkeling van de kunststof polypropyleen. Na het einde van de 2de wereldoorlog begon uitgebreid onderzoek naar de verwerking van aardolie. In 1950 ontdekten twee Amerikaanse chemici (Hogan & Banks) het polymeer propyleen.
In 1954 onderzocht de Italiaanse chemisch ingenieur Giulio Natta samen met de Duitse chemicus Karl Ziegler een industrieële procedure voor de productie van de nieuwe kunststof polypropyleen (PP). Beide onderzoekers werden in 1963 geëerd met de nobelprijs voor de chemie voor hun baanbrekende ontdekking.
Voorbeeld voor APAO - amorf, kleverig en zacht
Polypropyleen is een thermoplastische kunststof uit de groep van de polyolefines. Deze kan goedkoop geproduceerd worden en behoort wereldwijd tot de meest gebruikte kunststoffen. In het kader van de voorbereiding van polypropyleenpolymerisatie met de Ziegler-Natta-werkwijze, werden laagmoleculaire fracties afgescheiden.
Deze atactische Poly-alfa-olefines (APAO) zijn grotendeels amorf, kleverig en zacht. Het goedkope nevenproduct APAO heeft goede lijmeigenschappen op apolaire oppervlakken en is resistent tegen hoge en lage temperaturen. De APAO’s werden in formules voor hot melts gebruikt.
De eisen namen toe - de metalloceenkatalyse voor lijmen ontstond
Tegelijkertijd werd het productieproces voor PP door verdergaand onderzoek steeds verder verbeterd en de aandelen aan laagmoleculaire nevenproducten werden steeds minder.
Vanaf dit tijdstip werden de eerste APAO's speciaal als grondstof voor lijm gepolymeriseerd en polyolefine hot melts werden geformuleerd en hebben snel naam gemaakt op verschillende toepassingsgebieden op de markt naast de verpakkingstoepassingen.
Pas de ontdekking dat metallocenen als katalysatorsystemen een uitstekende activiteit hebben, werd het startpunt voor de ontwikkeling van de (moderne) metalloceenkatalyse.
Deze ontwikkeling werd pas later overgebracht op hot melts: Door de verdere ontwikkeling van de katalyse konden nu polymeren in hun sterische structuur en met zeer smalle molecuulgewichtsverdelingen ontworpen worden.
Pas in het begin van de jaren 2000 kwamen de aanbieders van mPO-gebaseerde lijmgrondstoffen op de markt.
Ter vergelijking:
Vroeger: APAO - zacht, amorf, kleverig = langzaam kristalliserend, lange afbindtijden, lange verwerkingstijden, zeer goed adhesiespectrum op apolaire oppervlakken
Nu: mPO - hard, kristallijn = korte verwerkingstijden, snelle afbindtijd, lichte tekortkomingen in het adhesiespectrum
Nu was het mogelijk hot melts voor de verpakkingsindustrie te ontwerpen. Binnen een decennium ontwikkelde zich met grote snelheid de markt voor deze op maat gemaakt producten.
Bijvoorbeeld vrij stromende avenia hot melt - hard en kristallijn
De eigenschappen van de mPO-hot melts konden gericht beïnvloed worden. Er ontstonden hoogwaardig geformuleerde producten, onder andere de oxidatieresistente BÜHNEN avenia hot melts. De mPO-lijmgrondstoffen zijn voorbestemd voor formuleringen van de hot melts in verschillende verpakkingstoepassingen.
EVA – Hot melt – De klassieker
In de jaren 60 kwamen de eerste thermoplastische hot melts op de markt. De steeds snellere productieprocessen bevorderden en vereisten de ontwikkeling van de hot melts en in het bijzonder de Ethyleen-Vinylacetaat-copolymeren als grondstof voor EVA-hot melts bewezen zich hierbij.
Het basispolymeer van het copolymerisaat van ethyleen en vinylacetaat werd zo geformuleerd dat het goedkoop geproduceerd kon worden. De continue verbetering van de lijmrecepten leidde tot een toename van het adhesie- en cohesievermogen.
De EVA-lijmen werden dé klassieke hot melts in de totale verpakkingsindustrie.
Uit het oog maar niet uit het hart
Met de komst van de op mPO-gebaseerde lijmen werd een verdringing van de EVA-lijmen voorspeld. Maar 15 jaar later worden EVA's nog steeds gebruikt, de op mPO-gebaseerde hot melts konden deze slechts deels vervangen.
Voordelen EVA-hot melts
- Aantrekkelijke prijs-kwaliteitsverhouding
- Korte verwerkings- en afbindtijden
- Bewezen technologie
- Uitstekende adhesie, ook bij moeilijke oppervlakken.
- Zeer brede formuleringsmogelijkheden
EVA lijmen worden gebruikt bij geautomatiseerde standaard verpakkingsprocessen met hoge doorloophoeveelheden in de installatie. Bij hoge doorloophoeveelheden in de tankinstallaties is de oxidatieresistentie niet zo bepalend. De vloeibare lijm bevindt zich niet lang genoeg in de tank zodat er geen barsten of significante viscositeitsveranderingen ontstaan.
Op punten waar de voordelen van op mPO gebaseerde hot melts, zoals avenia, niet tot uiting komen, scoren EVA-lijmen met hun lagere kosten.
Voordelen avenia / mPO-gebaseerde hot melts
- hoge stabiliteit van de kleur wit, vergeelt niet
- Hoge oxidatieresistentie, geen barsten: Vermindering van de onderhoudskosten in de applicatietechnologie en verhoging van de efficiëntie van de productielijn
- Hoge procesbetrouwbaarheid dankzij constante viscositeitsstabiliteit en dus consistente applicatiekwaliteit
- Hoge hittebestendigheid, dus geschikt om warm te kunnen vullen
- Gebruiksvriendelijke verwerking door een lage geurontwikkeling
Wat is voor u de juiste hot melt? Wij geven u graag advies!