Was ist Tack, Peel & Shear?

Die Klebstoffleistung kann durch die Eigenschaften von Klebrigkeit, Ablösen und Scheren charakterisiert werden. Diese Eigenschaften definieren die Art der Verbindung, die zwischen zwei Oberflächen erstellt wird.

Heftzwecke wird als Maß dafür beschrieben, wie schnell eine Klebeverbindung entsteht, wenn zwei Flächen mit leichtem Druck zusammengebracht werden. Je schneller sich zwei Oberflächen verbinden, desto höher ist die Klebrigkeit. Im Gegensatz dazu ermöglicht eine geringere Klebrigkeit die Neupositionierung einer Klebefolie oder eines Klebebandes. Die Klebrigkeit ist empfindlich gegenüber einer Vielzahl von Faktoren, einschließlich Temperatur, Verarbeitung und den Eigenschaften der verklebten Oberfläche, und wird mit einer Reihe von Methoden gemessen. Das Pressure Sensitive Tape Council (PSTC) stellt diese Methoden jedes Jahr in einer Referenzpublikation zusammen, fügt neue Testmethoden hinzu und verfeinert aktuelle Methoden. Drei Tests, die in dieser Ressource behandelt werden, sind der Loop Tack Test, der Probe Tack Test und der Rolling Ball Tack Test. Der üblicherweise verwendete Loop-Tack-Test, PSTC-16, beinhaltet das Bilden einer Filmschlaufe, wobei der beschichtete Klebstoff der Außenseite zugewandt ist. Die Schlaufe wird für einen kurzen Moment auf eine Oberfläche Ihrer Wahl gebracht und dann wieder angehoben. Die gemessene Rückziehkraft wird als Schlingenklemmung bezeichnet.

Schälen ist ein Maß für die Kraft, die erforderlich ist, um die Verbindung zwischen einem Klebstoff und der Oberfläche, auf die er aufgetragen wurde, zu lösen. Dies bestimmt die Stärke der Bindung. Bei der Schälprüfung wird eine mit Klebstoff beschichtete Probe auf eine Prüftafel oder gegen eine andere klebende Probe aufgebracht und vor dem Abziehen ruhen gelassen. Um die Ergebnisse konsistent zu machen, werden die Prüfparameter wie Richtung (im geraden oder rechten Winkel), Druckausübung und Verweilzeit basierend auf der Verklebungsart und der beabsichtigten Leistungsmessung standardisiert. Diese Standards werden sowohl von PSTC (PSTC-101 Peel Adhesion Test) als auch von ASTM International (ASTM D3330 – Standard Test Method for Peel Adhesion, ASTM D6252 – Standard Test Method for Peel Adhesion at 90° Angle, ASTM D903 – Standard Test Method for .) bereitgestellt Schäl- oder Ablösefestigkeit und ASTM D1876 – Standardtestverfahren für Schälwiderstand).

Scheren ist die Fähigkeit eines Materials, seitlichen Kräften zu widerstehen, die dazu führen, dass es gegen sich selbst gleitet, und kann als eine Oberfläche betrachtet werden, die über eine andere gleitet. Bei einem Scherversuch wird ein mit Klebstoff beschichteter Prüfkörper mit einem bestimmten Gewicht senkrecht montiert. Die Scherung wird durch die Zeit gemessen, die das Gewicht benötigt, um zu bewirken, dass sich die Probe löst, was die Dauerhaftigkeit einer Verbindung demonstriert. Schertests werden je nach Substrat und Anwendung durch PSTC-107 Shear Adhesion of Pressure Sensitive Tape sowie durch mehrere Standards von ASTM International standardisiert.

Der Beitrag des Emulsionspolymers

Die Lösungspolymerisation war in der Vergangenheit das wichtigste Polymerisationsverfahren zur Herstellung von Klebstoffen. Es erfordert, dass das (die) Monomer(e) in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, üblicherweise Hexan oder Cyclohexan, gelöst und unter Einführung eines organometallischen Katalysators polymerisiert wird. Leider hat die Verwendung dieser Lösungsmittel Nachteile. Lösungsmittel sind teurer, erfordern einen Rückgewinnungsprozess und in den Endprodukten der Endanwendung können die resultierenden Polymere flüchtige organische Verbindungen (VOCs) freisetzen.

Die Emulsionspolymerisation hingegen ist ein wasserbasierter Prozess: Monomere, Tenside und Initiatoren werden in Wasser, wo die Polymerbildungsschritte stattfinden, in Mizellen eingebracht. Aus diesem Grund dienen Emulsionspolymerisate als Basis für eine Vielzahl von Klebstoffen und haben im Laufe der Zeit an Popularität gewonnen. Da diese Klebstoffe auf Wasserbasis ohne brennbare Lösungsmittel hergestellt werden, gelten sie als sicherer und umweltfreundlicher mit weniger VOCs als Klebstoffe auf Lösungsmittelbasis. Diese Klebstoffe können auf einer beliebigen von verschiedenen Emulsionen basieren, einschließlich Styrol-Butadien-Polymeren, Styrol-Acryl- oder Vollacryl-Polymeren und Vinylacetat-Polymeren.

Bei der Formulierung eines Klebstoffs ist es wichtig zu berücksichtigen, wie sich das gewählte Emulsionspolymer auf die Endeigenschaften des Endprodukts auswirkt. Die Glasübergangstemperatur (Tg), der Gelgehalt und der Carboxylierungsgrad des Polymers haben jeweils einen Einfluss auf die Klebrigkeit, Schäl- und Scherleistung eines Klebstoffs.

• Tg beeinflusst die Biegsamkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, was ein wichtiger Aspekt ist, wenn Sie einen Klebstoff für Etiketten benötigen, die auf gefrorenen Waren verwendet werden. Außerdem haben Polymere mit niedrigerem Tg, wie sie in medizinischen Bändern verwendet werden, ein glatteres Abziehgefühl, während Polymere mit höherer Tg, wie sie in Verpackungsbändern verwendet werden, ein "schockartiges" Gefühl haben.
• Der Gelgehalt misst die Vernetzung innerhalb eines Emulsionspolymers. Eine erhöhte Vernetzung sorgt für eine höhere Scherkraft oder Haltbarkeit, während eine geringere Vernetzung zu einer höheren Klebrigkeit und Adhäsion führt. Diese Eigenschaft ist bei Styrol-Butadien-Emulsionspolymeren vorherrschend.
• Der Modul eines Polymers wird durch die Monomerzusammensetzung und durch die molekulare Architektur des Polymers bestimmt. Beispielsweise neigen kürzerkettige Acrylatmonomere dazu, Polymere mit höherem Modul und damit höherer Scherung zu erzeugen, während längerkettige Acrylatmonomere zu einem niedrigeren Modul und entsprechend höherer Klebrigkeit und Haftung führen. Ein carboxyliertes Polymer neigt dazu, mit der Zeit eine Bindungsstärke aufzubauen. Die Haftfestigkeit ist etwas, nach dem Sie möglicherweise auf einem Versand- oder Paketetikett suchen. Nicht-carboxylierte Polymere neigen dazu, im Laufe der Zeit keine Haftung aufzubauen, was ein wichtiges Attribut bei entfernbaren Klebstoffen ist.

Obwohl es schwierig ist, gleichzeitig Klebrigkeit, Ablösen und Scheren zu maximieren, erfordern nur wenige Anwendungen eine solche Kombination. Insbesondere Klebrigkeit und Abschälen stehen der Scherung normalerweise entgegen. Der Ansatz zur Formulierung einer Latexemulsion für Klebstoffanwendungen dreht sich um das Verständnis der notwendigen Kombination der drei, um eine maximale Leistung zu erzielen.