DE10009856A1 - Verfahren zur Herstellung von antiadhäsiven Beschichtungen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung an antiadhäsiven Schichten auf einem bahnförmigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß die antiadhäsiven Schichten mittels Niederdruckplasmapolymerisation auf das bahnförmige Material aufgebracht werden, indem das bahnförmige Material kontinuierlich durch eine Plasmazone geführt wird, in der ein Niederdruckplasma vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von antiadhäsiven Beschichtungen auf einem bahnförmigen Material und die Verwendung der antiadhäsiven Beschichtun­ gen, insbesondere bei Klebebändern.

Gegenüber Haftklebmassen antiadhäsive Schichten werden auf bahnförmigen Materia­ lien, beispielsweise auf Klebebändern oder Trennmaterialien, eingesetzt, um eine aus­ reichende Reversibilität einer Verklebung zu erzielen.

Bei Klebebändern ist dies häufig besonders problematisch, da im allgemeinen spezielle Trennkräfte und rückstandsfreies Ablösen zwischen Klebmasse und Trägerrückseite beziehungsweise Trennmaterial gefordert werden. Zudem soll in vielen Fällen kein Materialübertrag, insbesondere kein Silikonübertrag, von der gegenüber Haftkleb­ massen antiadhäsiven Beschichtung auf die Klebmasse stattfinden.

Zur Herstellung von gegenüber Haftklebmassen antiadhäsiven Schichten auf bahnför­ migen Materialien, insbesondere auf Rückseiten von Klebebändern, werden unter­ schiedliche Verfahren eingesetzt.

Gegenüber Haftklebmassen antiadhäsive Schichten können zum Beispiel als naß­ chemische Beschichtung aus Lösung (Lösungsmittel oder Wasser) aufgebracht werden, wobei eine anschließende Trocknung und/oder Vernetzung notwendig ist. Diese Vernet­ zung kann beispielsweise thermisch oder durch Strahlung erfolgen.

Die Nachteile der herkömmlichen Verfahren zum Aufbringen von gegenüber Haftkleb­ massen antiadhäsiven Schichten liegen vor allem darin, daß in vielen Fällen Lösemittel verwendet werden.

Die Verwendung von gegenüber Haftklebmassen antiadhäsiven Schichten, die naß­ chemisch aufgebracht werden, bringt in der Regel hohe Kosten mit sich, da die Aus­ rüstung des bahnförmigen Materials mit einem Primer einen kompletten zusätzlichen Beschichtungsvorgang bedeutet. Außerdem sind einige gegenüber Haftklebmassen antiadhäsive Schichten unter Umwelt- und Gesundheitsaspekten als bedenklich einzu­ stufen, insbesondere weil zur naßchemischen Beschichtung Lösungsmittel notwendig sind.

Ein weiteres Problem besteht dann, wenn eine bestimmte Trennkraft, zum Beispiel eines Klebefilms auf seiner eigenen Rückseite mit keinem der bekannten Verfahren wirtschaftlich erzielt werden kann.

Zudem zeigen die derart hergestellten gegenüber Haftklebmassen antiadhäsiven Schichten im allgemeinen einen Materialübertrag auf die Klebemasse, die mit ihnen in Kontakt kommt.

Die Niederdruckplasmapolymerisation wird nicht zur Herstellung von gegenüber Haft­ klebmassen antiadhäsiven Schichten auf bahnförmigen Materialien angewendet, obwohl bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen für ähnliche Niederdruckplasma- Prozesse existieren. Beispiele sind die Beschichtung von Kunststoffflaschen mit Per­ meationssperrschichten beziehungsweise die Kratzfestbeschichtung von Kunststoff­ oberflächen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, zumindest zu vermindern. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, auf der Ober­ fläche von bahnförmigen Materialien, die zur Herstellung von Klebebändern oder Trennmaterialien bestimmt sind, eine deutliche Haftungsverminderung von Klebmassen zu erreichen, wobei die Haftungsverminderung langzeitstabil sein muß, keine Lösungs­ mittel eingesetzt werden sollen und das Verfahren und die gegenüber Haftklebmassen antiadhäsiven Schichten gesundheitlich und unter Umweltaspekten unbedenklich sein sowie keinen Materialtransfer auf die mit ihnen in Kontakt gebrachten Klebmassen auf­ weisen sollen.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von antiadhäsiven Schich­ ten auf einem bahnförmigen Material, wie es näher im Hauptanspruch gekennzeichnet ist. Gegenstand der Unteransprüche sind besonders vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens. Des weiteren umfaßt die Erfindung die Verwendung der antiadhäsiven Schichten.

Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von antiadhäsiven Schichten auf einem bahnförmigen Material, die mittels Niederdruckplasmapolymerisa­ tion auf das bahnförmige Material aufgebracht werden, indem das bahnförmige Material kontinuierlich durch eine Plasmazone geführt wird, in der ein Niederdruckplasma vor­ handen ist.

Wichtige Prozeßparameter, die den Prozeß der Abscheidung der gegenüber Haftkleb­ massen antiadhäsiven Schichten und damit die Schichteigenschaften steuern, sind die eingesetzten Verbindungen zur Bildung des Niederdruckplasmas beziehungsweise der Träger oder die Zusatzgase, der Gas- beziehungsweise Gasgemischdruck während der Beschichtung und die eingesetzte elektrische Entladung zur Plasmaanregung. Die Vari­ ation der Prozeßparameter dient zur Optimierung und zur Anpassung der gegenüber Haftklebmassen antiadhäsiven Schichten an die technischen Randbedingungen im jeweiligen Anwendungsfall.

Vorzugsweise wird bei einem Gasdruck oder Gasgemischdruck von 10^-3 bis 20 mbar beschichtet.

Vorteilhaft ist, wenn sich die Abwickelstation des bahnförmigen Materials, die Aufwickel­ station und die Plasmazone in einer Vakuumkammer befinden (batch-Betrieb) oder das bahnförmige Material mittels Vakuumschleusen durch die Plasmazone geführt wird, was als sogenannter Air-to-Air Betrieb bezeichnet wird.

Zur Bildung des Niederdruckplasmas werden insbesondere siliziumorganische Verbin­ dungen wie Hexamethyldisiloxan, Hexamethyldisilazan und/oder Tetraethylorthosilikat oder perfluorierte Kohlenwasserstoffe wie Perfluornonan und/oder Perfluorpropen oder Gemische wie Hexamethyldisiloxan mit Trifluormethan und/oder Tetrafluormethan ein­ gesetzt.

Als Träger- oder Zusatzgase werden vorzugsweise nicht-polymerisierbare Gase wie Edelgase und/oder Stickstoff eingesetzt.

Zusatz- und Trägergase werden eingesetzt, um die Schichtabscheidung zu steuern und insbesondere die Gleichmäßigkeit und die Stabilität des Plasmas zu steigern.

Als bahnförmige Materialien werden vorzugsweise Kunststoffolien, Schaumträger, Gewebeträger, Vliesträger oder Papierträger eingesetzt.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten gegenüber Haftklebmassen antiadhäsiven Schichten bei ein­ seitigen Klebebändern zur Haftungsverminderung als Rückseitenbeschichtung des Trä­ gers herausgestellt. Ebenfalls besonders geeignet sind diese auf dem Trennmaterial, das zur Abdeckung der Klebebeschichtung eingesetzt wird.

Zur Plasmaanregung können verschiedene Formen der elektrischen Entladung genutzt werden. Vorzugsweise geschieht dies durch kHz-, MHz- oder GHz-Entladung. Entschei­ dend für die Auswahl der Anregungsform sind die verfahrenstechnischen Randbedin­ gungen, zum Beispiel notwendige Beschichtungsgeschwindigkeit oder Gasgemisch­ druck, während der Beschichtung.

Ein besonderer Vorteil des Verfahrens im Vergleich zum Stand der Technik ist die Mög­ lichkeit, den Prozeß der Schichtabscheidung und damit die gegenüber Haftklebmassen antiadhäsive Wirkung der Beschichtungen durch Variation der Prozeßparameter steuern zu können. Dies ermöglicht eine optimale Anpassung der Schichteigenschaften an den jeweiligen Anwendungsfall.

Ein weiterer Vorteil des neuartigen Verfahrens ist der Verzicht auf Lösungsmittel und die Möglichkeit, den Einsatz von Stoffen, die unter Gesundheits- oder Umweltaspekten bedenklich sind, zu vermeiden.

Ein wesentlicher Vorteil der mit dem Verfahren hergestellten gegenüber Haftklebmassen antiadhäsiven Schichten ist die Tatsache, daß kein Materialtransfer von der gegenüber Haftklebmassen antiadhäsiven Schicht auf die damit in Kontakt gebrachte Klebmasse stattfindet.

Außerdem ist die thermische Belastung der bahnförmigen Materialien aufgrund des ein­ gesetzten Niederdruckplasmas gering, so daß insbesondere temperaturempfindliche Materialien wie Polyethylen, Polypropylen oder Schäume ohne Schädigung beschichtet werden können.

Ein weiterer Vorteil ist die hohe Langzeitstabilität der neuartigen gegenüber Haftkleb­ massen antiadhäsiven Schichten, da diese aufgrund des neuartigen Verfahrens hoch­ vernetzt und thermisch stabil sind.

Die mittels Plasmapolymerisation geformten antiadhäsiven Beschichtungen insbeson­ dere für Klebebandrückseiten und Trennmaterialien sind demgemäß lösemittelfrei her­ gestellt, zeigen gegenüber Haftklebmassen keinen Übergang von Material.

Im folgenden sollen besonders vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt werden, ohne diese damit unnötig einschränken zu wollen.

Es zeigen die

Fig. 1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vakuumbeschichtungsanlage und

Fig. 2 eine alternative Anordnung der Elektroden aus Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 wird das bahnförmige Material 1 von einer Abwickelstation 2 durch die Plasmabeschichtungszone 3 bewegt. In der Plasmabeschichtungszone 3, die durch Begrenzungen 8 vom Rest der Vakuumkammer 7 getrennt ist, werden die zur Bildung des Niederdruckplasmas erforderlichen Verbindungen über eine Zufuhr 4 eingeleitet. Die Plasmaanregung und damit die Fragmentierung der Verbindungen erfolgt über ein hochfrequentes Wechselfeld, das zwischen den Elektroden 5 und 6 angelegt ist. Elek­ trode 5 ist als geerdete Kühlwalze ausgeführt und dient damit zugleich dem Transport des bahnförmigen Materials 1. Schließlich wird das bahnförmige Material 1 nach der Beschichtung einer Aufwickelstation 9 zugeführt.

Eine alternative Anordnung der Elektroden 10, 11 zeigt Fig. 2. In dieser sind beide Elektroden 10, 11 flächig ausgeformt, und das bahnförmige Material 1 wird berührungs­ frei durch den Elektrodenspalt geführt.

Die Auswahl der jeweiligen Elektrodenanordnung hängt vom speziellen Anwendungsfall ab. Bei einer Plasmaanregung mittels GHz-Entladung sind die Elektroden durch ent­ sprechende GHz-Einkopplungen zu ersetzen.

Schließlich wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläutert, ohne dieses aber auch hiermit unnötig einschränken zu wollen.

Beispiel

Auf eine Polyesterfolie, transparent, 500 mm breit und mit einer Dicke von 25 µm, wird eine gegenüber Haftklebmassen antiadhäsive Schicht mittels Niederdruckplasma­ polymerisation aufgebracht. Die Beschichtung erfolgt in einer Anlage entsprechend Fig. 1 mit einem Hexamethyldisiloxan-Fluß von 10 g/h bei einem Prozeßdruck von 1 mbar. Die Folie wird mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min durch die Plasmazone (Länge 200 mm) geführt, so daß sich eine Beschichtungszeit von 1,2 s ergibt. Die Plas­ maanregung erfolgt mittels kHz-Entladung.

Die Güte der gegenüber Haftklebmassen antiadhäsiven Schicht wird in einer Trenn­ kraftprüfung untersucht. Zu diesem Zweck wird ein doppelseitiges Testklebeband, wel­ ches aus einem geschäumten Träger besteht und mit einer Acrylat-Haftklebmasse aus­ gestattet ist, in einer Breite von 2 cm auf die mit der erfindungsgemäß hergestellten gegenüber Haftklebmassen antiadhäsiven Schicht versehenen Folie geklebt, auf der Rückseite mit einer PVC-Folie verstärkt und angerollt (80 mm Durchmesser, 2 kg Gewicht, wird mit ca. 10 m/min fünf mal über den Klebstreifen hin- und hergerollt).

Die Prüfung der Trennkraft zwischen Testklebeband und der gegenüber Haftkleb­ massen antiadhäsiven Schicht erfolgt mittels einer Zugkraftmaschine bei einer Geschwindigkeit von 300 mm/min im Winkel von 180°. Die Trennkraft zwischen dem Testklebeband und der erfindungsgemäß mit einer gegenüber Haftklebmassen anti­ adhäsiven Schicht versehenen Folie beträgt 0,52 N/cm. Die gegenüber Haftklebmassen antiadhäsive Wirkung liegt in diesem Beispiel damit unter dem Bereich, der mit her­ kömmlichen Carbamat-Lacken erreicht wird und wie sie auf Klebebandrückseiten gefor­ dert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von antiadhäsiven Schichten auf einem bahnförmigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß die antiadhäsiven Schichten mittels Nieder­ druckplasmapolymerisation auf das bahnförmige Material aufgebracht werden, indem das bahnförmige Material kontinuierlich durch eine Plasmazone geführt wird, in der ein Niederdruckplasma vorhanden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gasdruck oder Gasgemischdruck von 10^-3 bis 20 mbar beschichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Niederdruckplasma durch elektrische Entladung, insbesondere kHz-, MHz- oder GHz-Entladung, erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abwickelstation des bahnförmigen Materials, die Aufwickelstation und die Plasmazone in einer Vakuumkammer befinden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bahnförmige Material mittels Vakuumschleusen durch die Plasmazone geführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Niederdruckplasmas siliziumorganische Verbindungen wie Hexa­ methyldisiloxan, Hexamethyldisilazan und/oder Tetraethylorthosilikat oder perfluo­ rierte Kohlenwasserstoffe wie Perfluornonan und/oder Perfluorpropen oder Gemische von siliziumorganischen Verbindungen mit perfluorierten Kohlenwasserstoffen wie Hexamethyldisiloxan mit Trifluormethan und/oder Tetrafluormethan eingesetzt wer­ den.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß als Träger- oder Zusatzgase nicht-polymerisierbare Gase wie Edelgase und/oder Stickstoff eingesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als bahnförmige Materialien Kunststoffolien, Schaumträger, Gewebeträger, Vlies­ träger oder Papierträger eingesetzt werden.

9. Verwendung der mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 herge­ stellten antiadhäsiven Schichten bei einseitigen Klebebändern als Rückseiten­ beschichtung des Trägers oder des zur Abdeckung der Klebebeschichtung einge­ setzten Trennmaterials.

10. Antiadhäsive Schichten auf einem bahnförmigen Material, erhalten nach einem Ver­ fahren gemäß der Ansprüche 1 bis 9.