Kiedy na początku XXI wieku pojawiły się kleje termotopliwe na bazie katalizowanej metalocenem poliolefiny (mPO), takie jak BÜHNEN avenia, tradycyjne kleje na bazie EVA zaczęto uważać za przestarzałe. Przepowiadano ich szybkie zniknięcie z rynku opakowań.

Tymczasem minęło 15 lat, a kleje EVA nadal dostępne są rynku i mają swoje stałe miejsce obok klejów termotopliwych na bazie mPO, znajdując zastosowanie przy klejeniu opakowań.

Jak powstały te dwa rodzaje klejów i jakie są ich zalety?

Historia powstania klejów termotopliwych odpornych na utlenianie

Rozwój przemysłowych klejów termotopliwych jest ściśle związany z rozwojem tworzywa sztucznego o nazwie polipropylen. Po II wojnie światowej rozpoczęły się intensywne badania z zakresu obróbki ropy naftowej. W 1950 roku dwóch amerykańskich chemików (Hogan i Banks) odkryło polimer propylenu.

W 1954 r. włoski inżynier chemik, Giulio Natta, opracował wraz z niemieckim chemikiem Karlem Zieglerem przemysłowy proces produkcji nowego tworzywa, polipropylenu (PP). Obaj naukowcy zostali w 1963 r. nagrodzeni za swoje przełomowe odkrycie nagrodą Nobla w dziedzinie chemii.

Przykład APAO – amorficzny, lepki i miękki

Polipropylen to termoplastyczne tworzywo z grupy poliolefin. Jego produkcja nie wiąże się z dużymi kosztami i należy on do najczęściej używanych tworzyw sztucznych na świecie. Podczas polimeryzacji polipropylenu w procesie Zieglera-Natty uzyskano związki o niskiej masie cząsteczkowej.

Te ataktyczne polialfaolefiny (APAO) są w dużej mierze amorficzne, lepkie i miękkie. Ten niedrogi produkt uboczny, APAO, ma dobre właściwości klejące na niepolarnych powierzchniach, jest odporny na wysokie i niskie temperatury. APAO stosowano jako składnik klejów termotopliwych.

Rosnące wymagania – nadejście katalizy metalocenowej

Jednocześnie proces produkcji PP był stale ulepszany dzięki postępującym badaniom – zawartość produktów ubocznych o niskich masach cząstkowych była coraz niższa.

Od tego czasu zaczęto przeprowadzać polimeryzację APAO specjalnie do produkcji surowców klejących. Opracowano kleje termotopliwe na bazie poliolefin, które szybko zdobyły pozycję na rynku w różnych dziedzinach, ale w przemyśle opakowań znajdywały się jeszcze na uboczu.

Dopiero odkrycie, że metaloceny posiadają wyjątkową aktywność jako systemy katalityczne stało się punktem wyjścia dla rozwoju nowoczesnej katalizy metalocenowej.

Rozwój ten z pewnym opóźnieniem przeniesiono także na kleje termotopliwe: dzięki dalszemu rozwojowi katalizy możliwe stało się projektowanie struktury przestrzennej polimerów o bardzo niewielkiej masie molekularnej.

Dopiero na początku XXI wieku na rynku pojawili się dostawcy surowców klejących na bazie mPO.

Porównanie:

Dawniej: APAO – miękki, amorficzny, lepki = powolna krystalizacja, długi czas wiązania, długi czas otwarty, bardzo dobre spektrum adhezji na niepolarnych powierzchniach

Teraz: mPO – twardy, krystaliczny = krótki czas otwarty, krótki czas wiązania, niewielkie deficyty w spektrum adhezji.

Możliwe stało się opracowanie klejów termotopliwych dla przemysłu opakowań. W ciągu jednej dekady bardzo szybko rozwinął się rynek produktów doskonale dopasowanych do różnych zastosowań.

Przykład sypkiego kleju termotopliwego avenia – twardy i krystaliczny

Właściwości klejów termotopliwych na bazie mPO można było dowolnie dopasowywać w konkretnym celu. Powstały produkty o wysokiej jakości, między innymi odporne na utlenianie kleje BÜHNEN avenia. Surowce klejowe na bazie mPO nadają się do formuł klejów termotopliwych dla najróżniejszych zastosowań w przemyśle opakowań.

EVA – klasyk pośród klejów termotopliwych

W latach 60. XX wieku na rynku pojawiły się pierwsze termoplastyczne kleje termotopliwe. Coraz szybsze procesy produkcyjne wymagały rozwoju klejów termotopliwych i równocześnie go wspierały – w szczególności sprawdziły się tutaj kopolimery etylenu z octanem winylu jako surowiec kleju termotopliwego EVA.

Formuła polimeru bazowego z kopolimeru etylenu z octanem winylu została tak opracowana, że koszt jego produkcji jest niewielki. Stałe udoskonalanie składów klejów pozwoliło na zwiększenie zdolności adhezji i kohezji.

Kleje EVA stały się klasycznym klejem termotopliwym w obrębie całego przemysłu opakowań.

Niespodziewanie długie życie

Kiedy pojawiły się kleje na bazie mPO, przepowiadano wyparcie klejów EVA z rynku. Jednak 15 lat później kleje EVA nadal są w użyciu, a kleje termotopliwe na bazie mPO zastąpiły je tylko częściowo.

Zalety klejów termotopliwych EVA

• Korzystny stosunek cena-jakość
• Krótkie czasy otwarcia i wiązania
• Sprawdzona technologia
• Doskonała adhezja, również w przypadku trudnych powierzchni
• Bardzo szerokie możliwości formułowania

Kleje EVA używane są podczas zautomatyzowanych procesów standardowego pakowania w instalacjach o wysokim przerobie. W przypadku urządzeń zbiornikowych o dużej wydajności odporność na utlenianie nie ma decydującego znaczenia. Płynny klej nie znajduje się w urządzeniu na tyle długo, by mogło dojść do skrakowania czy znacznej zmiany lepkości.

Tam, gdzie zalety klejów termotopliwych na bazie mPO, takich jak avenia, nie przynoszą znaczących korzyści, kleje EVA punktują poprzez niższe koszty.

Zalety kleju avenia / klejów na bazie mPO:

• trwałość białej barwy, nie żółknie
• wysoka odporność na utlenianie i krakowanie: niższe koszty utrzymania urządzeń do aplikacji i zwiększenie wydajności linii produkcyjnych
• wysokie bezpieczeństwo procesów dzięki stabilnej lepkości – a dzięki temu stabilnej jakości aplikacji
• odporność na wysokie temperatury, dzięki temu odpowiedni także do pakowania na ciepło
• przyjazna dla użytkownika obróbka – brak silnego zapachu

Który klej termotopliwy jest odpowiedni dla Państwa? Chętnie doradzimy.