Druckempfindliches Klebeband
Die vorliegende Erfindung betrifft ein druckempfindliches Klebeband, welches zu Rollen verarbeitet werden kann, und in welchem ein Klebstoff nur mit der Vorderseite einer passiven, polymeren Folienunterlage fest verbunden ist. Das erfindungsgemässe Klebeband ist dadurch gekennzeichnet dass die Unterlage aus perfluorinierten polymeren Verbindungen oder biaxial orientierten, durch Poly- Kondensation erhältlichen Polyester-Polymeren besteht, die sich druckempfindlichen Klebstoffen gegenüber normalerweise passiv und unempfindlich verhalten, dass sowohl die Vorder- sowie auch die Rückseite der Unterlage vorbehandelt sind, um Ihre Affinität dem Klebstoff gegenüber erheblich zu vergrössern, wobei die Affinität der vorbehandelten Vorderseite zum Klebstoff wesentlich grösser ist, als diejenige der vorbehandelten Rückseite, u.
dass das Band, wenn es um sich selbst aufgewickelt und zu Rollen verarbeitet ist, beim Abwickeln keinen Klebstoff überträgt.
Das erfindungsgemässe Klebeband wird insbesondere für elektrische Isolierzwecke verwendet. Diese Verwendung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Band auf solche Weise um elektrische Leiter gewickelt wird, dass eine enge, hohlraumfreie Isolation entsteht, wobei die überlappenden Kanten des Klebebandes selbst bei hohen Temperaturen in festem Kontakt miteinander verbleiben.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Klebebandes wird ausgeführt, indem man eine aus perfluorinierten polymeren Verbindungen oder biaxial orientierten, durch Poly-Kondensation erhältlichen Polyester-Polymeren bestehende passive Unterlage auf solche Weise vorbereitet dass die Vorderseite einen Film aufweist, der einen druckempfindlichen Klebstoff gut festhält, während die Rückseite so vorbehandelt wird, dass eine Beschichtung mit Lacken oder ähnlichen Bezügen oder Klebstoffen einwandfrei möglich ist, ohne dass die Rückseite ihre Passivität gegenüber dem Klebstoff der Vorderseite beim Auf- und Abrollen verliert, und dass man einen druckempfindlichen Klebstoff auf die vorbehandelte Vorderseite aufträgt und die Klebstoffschicht trocknet.
Die Rückseite des erfindungsgemässen Klebebandes besteht aus einem Polymer und klebt an sich nicht. Jedoch werden beide Seiten des Bandes so vorbereitet, dass sie für ein Klebemittel empfänglich werden, und zwar die Rückseite weniger als die Innenfläche. Dadurch vermeidet man vor allem, dass beim Aufrollen Klebstoff an der Rückseite haftet. Man kann das Band schraubenförmig um ein elektrisches Element wickeln, so dass die überlappen den Kanten miteinander in festem Kontakt bleiben, selbst wenn das Element hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Die Rückseite kann durch später aufgebrachte Harze gleichmässig benetzbar gemacht werden.
Die ausgezeichnete Anwendbarkeit gewisser hochpolymerer Beläge auf der Rückseite von Klebebändern ist seit langem bekannt, d.h. sie sind widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit und chemische Einflüsse, sind ausgezeichnete Dielektrika und weisen einen niedrigen Energiefaktor auf. Es gehören dazu beispielsweise Filme aus biaxial orientiertem Polyäthylenterephthalat. Polykarbonaten, Polyäthylen, Polypropylen und fluorierten Polymeren wie Polytetrafluoräthylen und Polychlortrifluoräthylen. Die fluorierten Polymere eignen sich in dieser Hinsicht besonders und behalten ausserdem auch bei hohen Temperaturen ihre guten elektrischen Eigenschaften. Sie haben eine sehr glatte, schlüpfrige Oberfläche, die man als passiv bezeichnet, d.h. sie sind chemisch und mechanisch gegen zahlreiche Klebemittel und Chemikalien resistent.
Aus den angegebenen Gründen eignen sich die genannten Polymere einerseits für Isolierbänder, andererseits sind sie für elektrische Tnstallationszwecke aber ungeeignet, wenn das Band mit einer Schicht überzogen oder schraubenförmig bei Hochtemperaturbedingungen aufgewickelt werden soll. Wenn man z.B. ein elektrisches Element mit einem Band mit rückseitigem Belag aus Polytetrafluor äthylen umgibt und es anschliessend in Lack taucht, um die überlappenden Kanten zu verschliessen so ist es un möglich einen gleichmässigen Überzug zu erzielen, und es kommt leicht zu elektrischen Störungen.
Ähnliche Schwierigkeiten entstehen, wenn man einen Transformator mit dem fraglichen Band isoliert und das Ganze dann in einer Kittmasse z.B. einem Epoxyharz oder einem Styrolpolyester einkapseln will. Verwendet man ein solches Band zur schraubenförmigen Umhüllung elektrischer Leiter von hocherhitzten Flugmotoren, so kriecht es stark und bietet keinen hinreichenden Isolationsschutz. Wahrscheinlich rührt es daher, dass die Rückseite des Bandes sich nicht fest genug mit dem Klebstoff der Vorderseite verbindet.
Die erfindungsgemässe Kombination von Klebeband und rückseitigem Belag zeigt diese Nachteile nicht, weist aber trotzdem alle Vorteile rückseitiger Polymerbeläge auf.
Das erfindungsgemässe Band aus einer passiven Unterlage ist so vorbehandelt, dass die eine Seite einen Film aufweist, der einen druckempfindlichen Klebstoff gut festhält, während die Rückseite so vorbehandelt ist, dass eine Beschichtung mit Lacken oder ähnlichen Bezügen und Klebstoffen einwandfrei möglich ist, ohne dass die Rückseite ihre Passivität gegenüber dem Klebstoff der Vorderseite beim Auf- und Abrollen verliert.
Die nachfolgenden Mengenangaben beziehen sich, falls nicht anders erwähnt, auf Gewichtsteile.
Beispiel I
Man löst Natriummetall bei - 350C in flüssigem Ammoniak zu 2% und behandelt damit die Vorderseite eines 0,05 mm starken Polytetrafluoräthylenfilms. Nach einer halben Stunde wäscht man mit Wasser ab und trocknet den Film unter einem Wärmestrahler.
Die Rückseite des Films behandelt man mit elektrischer Glimmentladung. Die Glimmentladeeinrichtung weist eine geschlossene Platte aus nichtrostendem Stahl auf, die quadratisch ist und eine Kantenlänge von 35 cm, sowie eine perforierte Platte aus gleichem Material und von gleichem Ausmass. Beide Platten werden mit 2· cm Abstand parallel zueinander angeordnet. Die geschlossene Platte wird mit plus 200 Volt, die perforierte mit mi nus 100 Volt aufgeladen. Man benutzt eine 110 V Spannungsquelle und einen Transformator in dem bei einem Druck von 300 bis 500 Mikron Hg im Primärkreis ein steter Strom von etwa 8 Amp. fliesst. Unter diesen Bedingungen passiert der Film über die perforierte Platte in einem Abstand von 1,3 bis 2,5 cm und mit einer Geschwindigkeit von 2,7 m pro Minute, wobei die Vorderseite des Filmes oben liegt.
Zur Prüfung der Hafteigenschaften der behandelten Flächen presst man ein normales druckempfindliches Klebeband an und zieht es unter gleichartigen Bedingungen wieder ab. Auf der natriumbehandelten Fläche ist hierzu eine Kraft von 1445 g pro 1,27 cm Bandbreite nötig, auf die durch Glimmentladung behandelte Fläche dagegen nur 990 g pro 1,27 cm. Auf einem gleichartigen aber unbehandelten Film waren nur 735 g nötig. Man nennt diese Methode den Abstreiftest und bestimmt damit auch die Affinität der Bandrückseite für Lacke etc.
Die natriumbehandelte Vorderseite des Films wird dann mit einer 60%gen Silikonklebstoffiösung beschichtet, das Lösungsmittel soweit entfernt, dass ein druckempfindlicher Klebstoff resultiert und dann das Band aufgerollt. Es eignet sich hervorragend zur spiraligen Umwindung von elektrischen Starkstromleitern bei Temperaturen von 100 bis 1300. Es werden Silikonklebstoffe aus einem Gemisch von etwa 5 bis 70 Gew.-% benzol-löslichen Silikonharzen, die mit Silikonelastomeren verträglich sind, und etwa 95 bis 30 Gew.-% benzol-löslichen, gummiartigen Silikonelastomeren, verwendet.
Die Polymerharzkomponente des Gemisches enthält SiOu und R3SiO0,5 - Einheiten, worin R ein Alkyl mit weniger als 4 Kohlenstoffatomen oder ein Phenyl ist und das Verhältnis von R3SiOo,Ï zu SiO2 wie 0,6 zu 1 bis 0,9 zu 1 ist.
Das Silikon-Elastomer ist ein Diorganosiloxan mit einer Viskosität von wenigstens einer Million Centistokes bei 250 von der allgemeinen Formel R'2 SiO, worin R' Äthyl oder Phenyl ist. Die Gesamtzahl der R- und R'-Gruppen in den Polymeren besteht mindestens zu 90% aus Alkyl.
Zum Beispiel eignet sich eine Zusammensetzung aus 50 Teilen eines Kopolymers aus (CH5) SiO0,5-Einheiten und SiO2-Einheiten, die pro Si-Atom etwa 1,2 Methyleinheiten enthalten, 50 Teilen eines Dimethylsiloxan-Polymers mit einer Viskosität von über 10 Millionen Centistokes bei 250 und etwa 2,5 Teilen Benzoylperoxyd als Härtungsmittel.
Beispiel 2
Die Vorderseite eines 0,5 mm starken Films aus einem 87: 3-Kopolymer aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen ( Teflon 100 ) wurde mit Glimmentladung gemäss Beispiel 1 behandelt.
Die Rückseite behandelt man durch Corona-Entladung. Man führt den Film hierbei um eine rotierbare, elektrisch geerdete Stahltrommel von 40 cm Durchmesser, wobei man die unbehandelte Filmseite der Entladung aussetzt. Eine halbzylindrische Stahlhülle wurde in einem Abstand von 1,3 cm koaxial dazu angeordnet. Die letztere lädt man über einen Wechselstromgenerator von 300 Perioden pro Sek. auf 8000 Volt auf. Die Trommel läuft mit einer Geschwindigkeit von 4,5 m pro Minute. Der Abstreiftesto ergibt auf der glimmentladungsbehandelten Fläche eine Kraft von 1530 g pro 1,27 cm, auf der Coronaentladungsbehandelten Fläche dagegen eine solche von 960 g. Der unbehandelte Film benötigte 735 g.
Man beschichtet die glimmentladungsbehandelte Filmoberfläche mit einem Silikonfidebstoff des Beispiels 1 und erhält ein transparentes, druckempfindliches Klebeband, welches aufgerollt werden kann und für die oben beschriebenen Isolierzwecke ausgezeichnet geeignet ist. Es ist ausserordentlich feuchtigkeitsfest und daher für Isolationszwecke an Wasserfahrzeugen oder Hochspannungsleitungen bestens geeignet.
Beispiel 3
Man behandelt die Vorderseite eines 0,125 mm starken Filmes aus Polyäthylen von niederer Dichte mit Corona Entladung gemäss Beispiel 2 und die Rückseite mit Glimmentladung gemäss Beispiel 1. Im Abstreiftest zeigt die mit Corona-Entladung behandelte Oberfläche 1360 g. die mit Glimmentladungsbehandelte 1300 g und die Oberfläche von unbehandeltem Film 935 g. Die Corona-entladungsbehandelte Filmoberfläche wurde mit einem druckempfindlichen Klebstoff bestrichen. Die Haftung war gut und beim Abrollen kein Kleben auf der Rückseite sichtbar. Die Haftung auf der Rückseite eines bei Raumtemperatur gehärteten Epoxyharzbandes war sehr gut und das Produkt für elektrische Isolierzwecke bei mässigen Temperaturen von etwa 80 bis 1000 geeignet. In diesem Bereich ist eine über der Norm liewende Haftung erwünscht.
Der druckempfindliche Klebstoff setzt sich aus den folgenden Stoffen in Gewichts- teilen zusammen:
50 Naturgummi
50 Synthetischer Gummi
2 Antioxydanz
10 Zinkoxyd
10 Russ
50 Calciumcarbonat-Pulver
90 Terpenharz
12 Phenolharz
6,33 Dioctylphthalat
499,33 Heptan
10 Äthanol
Als Naturgummi diente das rohe geräucherte Gummi in Blättern.
Der synthetische Gummi bestand aus einem mit Persulfat katalysierten Styrol-Kopolymer mit einem Gehalt von 23% Styrol und hergestellt nach einem Emulsionsverfahren (Handelsbezeichnung GRS- 1004). Das Antioxydanz ist unter der Bezeichnung Santovar A , der Russ unter der Bezeichnung < eSpheron Nr. 9 und das Calciumcarbonat unter der Bezeichnung Purecal U , als Terpenharz diente < (Piccolyte S-85X) vom Schmelzpunkt 850, das Phenolharz war ein öliösliches, warmhärtendes Phenolaldehydharz der Handelsbezeichnung BR- 14634 .
Natur- und synthetischer Gummi werden in einem Gummimischer verarbeitet und das Antioxydanz, das Zinkoxyd, der Russ und das Kalziumcarbonat in kleinen Anteilen hinzugefügt, dann vermengt man die Masse intensiv und fügt das Terpenharz zu. Sobald die Temperatur auf 1350 gestiegen ist (nach etwa 1 Stunde) unterbricht man den Mischprozess, fügt das Phenolharz zu und mischt mit Dampf oder bis das Wattmeter auf 11 Kilo Volt gestiegen ist, dann wird die Masse mit Trockeneis auf etwa 450 abgeschreckt und das Dioktylphthalat langsam zugefügt. Nach Beendigung des Mischvorgangs dispergiert man die Masse langsam im Heptan und Äthanol und erhält den fertigen Klebstoff.
Beispiel 4
Ein 0,025 mm starker Film aus Polyäthylenterephthalat (Handelsbezeichnung Mylar wird in einer 5%igen Rohgummilösung in Heptan auf der Maschine beschichtet und das Lösungsmittel bei 650 soweit abgedampft, dass eine Gummischicht von 0,004 mm zurückbleibt. Die beschichtete Fläche wird dann UV-bestrahlt, indem man sie unter einer 3000 Watt-Hochdruck UV-Lampe vorbeilaufen lässt. Die Strahlung der Lampe besteht zu etwa 10% aus Frequenzen unter 3000 A und weist bis etwa 2200 A ein ziemlich kontinuierliches Emmissions spektrum auf; mit Ausnahme der Gegend von 2550 bis 2600 . Der Lampenabstand beträgt 7 cm und die Bandgeschwindigkeit 27 m pro Minute. Die Belastung im Abstreiftest betrug 1020 g, beim unbehandelten Film dagegen 710 g.
Auf die UV-behandelte Fläche bringt man nun einen druckempfindlichen Klebstoff vom Typ des Beispiels 3. Man verdampft das Lösungsmittel in der Wärme und unterwirft die Rückseite des Filmes einer Glimmentladungsbehandlung gemäss Beispiel 1. Sie zeigt im Abstreiftest eine Belastung von 850 g. Es zeigte sich, dass der hydrophobe unbehandelte Film durch die Glimmentladungen eine mit Wasser gleichmässig benetzbare Oberfläche erhält. Man streicht die Rückseite hierauf mit einem Epoxyharz und behandelt sie 2 Stunden bei 1200 nach. Ihre Haftfestigkeit war ausgezeichnet, wogegen diejenige des Harzes auf unbehandeltem Film ausserordentlich schlecht ist. (Das Epoxyharz bestand aus einem Ge misch von 40 Teilen Diglycidyläther von Bisphenol A, 60 Teilen Tetrapropenylbernsteinsäureanhydrid und 0,3 Teilen Trisdimethylaminomethylphenol).
Diese Art von Klebeband eignet sich sehr gut zur Einhüllung von Transformatoren, die mit Epoxyharzen ein gekapselt werden.
BeispielS
Beide Seiten eines 0,05 mm starken Teflonfilmes wur den behandelt, indem man den Film durch eine zweipro zentige Lösung von Natrium in flüssigem Ammoniak bei minus 350 laufen lässt (Verweilzeit 0,5 bis 1 Sek.); dann spült man mit Wasser und trocknet den Film. Hierauf wird eine Seite des Filmes mit Polyvinylkarbamat aus Octadecylisocyanat mit teilhydrolisiertem Polyvinylacetat beschichtet. Die Haftfestigkeit der bestrichenen Fläche war 680 g, wogegen in Beispiel 1 die unbehandelte Fläche
1445 g zeigte.
Eine 60%ige Lösung eines Silikonklebstoffes in Xylol wurde dann bei einer Spaltbreite von 0,25 mm an die unbehandelte Fläche angetragen. Der unter der Bezeichnung Dow Corning C 274 käufliche Klebstoff besteht aus 50 Teilen eines Kopolymers aus (CH3)3 SiO6,3-Einheiten und SiO2-Einheiten mit durchschnittlich 1,2 Methylgruppen pri Si-Atom und 50 Teilen eines Dimethylsiloxanpolymers mit einer Viskosität von über 10 Millionen Centistokes bei 250; katalysiert mit 1,5% Benzoylperoxyd. Man trocknet 15 Minuten bei 650, behandelt den Klebestoff 5 Min.
bei 1500 nach, so dass an trockenem Klebstoff sich etwa
5 mg pro cm Filmfläche befinden. Beim Abrollen des
Bandes zeigte sich keine Übertragung des Klebstoffes.
Seine Haftfestigkeit auf Stahl betrug 710 g pro 2,54 cm
Breite.
Das Band des Beispiels 5 eignet sich besonders für
Schlitzzellen und für die Phasenisolation in kleinen Elektromotoren. Seine elektrische Isolierfähigkeit und Hitzebeständigkeit sind ausgezeichnet. Eine zum Schutze vor Feuchtigkeit aufgebrachte Haftschicht haftet fest und einheitlich auf der Rückseite. So isolierte Motoren können daher mit einer viel kleineren Menge Eisen und Kupfer als gewöhnlich gebaut werden. Obwohl der Motor we sentlich heisser wird als sonst, tritt kein Schaden auf, so dass eine wesentlich ökonomischere Konstruktion möglich ist. Man kann diese Motoren z.B. in Öfen in der Nähe von Düsenmotoren ohne Gefahr der Zerstörung der Isola tion benutzen. Man kann sie weiter unter Wasser benutzen, ohne dass eine Gefahr des Kurzschlusses besteht, d.h.
sie eignen sich für Molkereien und die Getränkefabrika tion. Man kann die ganze Fabrik mit einem Dampfschlauch reinigen ohne danach die Apparaturen 2 bis
3 Tage trocknen lassen zu müssen.
Man nimmt an, dass die Polyvinylkarbamatschicht auf der natriumbehandelten Rückseite des Bandes so hauch dünn ist, dass sie von dem anschliessend aufgebrachten
Lack oder Klebstoff leicht gelöst wird.
Sie erfüllt so durch ihre temporäre Anwesenheit den Zweck, dass die Bandrückseite vor der Beschichtung mit Lack weniger Haftfähigkeit zeigt als die Vorderseite. Es wird somit verhindert, dass eine unerwünschte Übertragung des druckempfindlichen Klebstoffes von der Vorderseite auf die Rückseite stattfindet. Andere, schwachklebende Polymere zur Behandlung der Rückseite, z.B.
die Kopolymere des Octadecylacrylats mit Acrylsäure wirken ähnlich.
Ausser für die Elektro-Industrie eignen sich die erfindungsgemässen Klebebänder auch für Verpackungszwecke, wo ein Einfluss chemischer Dämpfe und Flüs sigkeiten und eine Korrosion möglich ist, Man kann damit unterirdische Leitungen isolieren und sie gegen die Einwirkung von Wasser, Mineralsalzen und Sauerstoff schützen, indem die gute Affinität der Bandvorderseite gegenüber druckempfindlichen Klebstoffen die Möglichkeit von Leckstellen ausschliesst und das Eindringen korrosiver Stoffe verhindert.