DE10020102A1

DE10020102A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen hochviskoser Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE10020102A1
Application number: DE10020102A
Authority: DE
Inventors: Michael Zschaeck
Original assignee: Beiersdorf AG
Current assignee: Beiersdorf AG
Priority date: 2000-04-22
Filing date: 2000-04-22
Publication date: 2001-10-25
Also published as: WO2001081085A1; AU6383801A; US20030091744A1; EP1276615A1; US6858249B2; AU773919B2

Abstract

Verfahren zum partiellen Auftragen hochviskoser Flüssigkeiten auf ein Trägermaterial, wobei die Flüssigkeit mittels einer Düse, die in einem Austrittsspalt mündet, durch ein Sieb auf das Trägermaterial aufgebracht wird, das sich auf einer druckfesten Unterlage befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Düse so gestaltet ist, dass an der Mündung des Austrittspalts der Düse, der die Flüssigkeit dem Sieb zuführt, eine Druckerhöhung in der Flüssigkeit vorgenommen wird, so dass der Druck in der Flüssigkeit an der Mündung des Austrittspalts der Düse höher ist als der Druck in der Flüssigkeit im Austrittsspalt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum partiellen Auftragen hochviskoser Flüssigkeiten auf ein Trägermaterial, wobei die Flüssigkeit mittels einer Düse, die in einem Austritts spalt mündet, durch ein Sieb auf das Trägermaterial aufgebracht wird, das sich auf einer druckfesten Unterlage befindet.

Bekannt sind im medizinischen Bereich Substrate, die mit hochviskosen Materialien beschichtet werden. Unter bestimmten Gesichtspunkten ist es sinnvoll, dass diese Beschichtungen keine geschlossenen Oberflächen aufweisen sondern punktförmig auf getragen werden, was zum Beispiel erlaubt, dass die Haut unter Bandagen auf Grund der Austrittsmöglichkeit von Schweiß und sonstigen Ausscheidungen der Haut nicht maze riert. Ein adäquates Verfahren um diese punktförmige Beschichtung zu erreichen, stellt der Rotationssiebdruck dar.

In diesem Verfahren befindet sich im Inneren eines rotierenden Siebs eine Düse über die von außen her das zu beschichtende Fluid in den Siebraum eingebracht und durch die Sieblöcher in Richtung des zu beschichtenden Substrats hindurchgedrückt wird. Entspre chend der Transportgeschwindigkeit des Substrats (Rotationsgeschwindigkeit der Sieb trommel) wird das Sieb vom Substrat abgehoben. Bedingt durch die Adhäsion und die innere Kohäsion des Fluids wird von der auf dem Träger bereits haftenden Basis der Kalotten der in den Löchern begrenzte Vorrat an Heißschmelzklebemasse konturen scharf abgezogen beziehungsweise durch den bestehenden Druck auf den Träger geför dert.

Nach Beendigung dieses Transportes formt sich, abhängig von der Rheologie des Fluids, über der vorgegebenen Basisfläche die mehr oder weniger stark gekrümmte Oberfläche der Kalotte. Das Verhältnis Höhe zur Basis der Kalotte hängt vom Verhältnis Lochdurch messer zur Wandstärke der Siebtrommel und den physikalischen Eigenschaften (Fließ verhalten, Oberflächenspannung und Benetzungswinkel auf dem Trägermaterial) des Fluids ab.

Als Substratmaterialien sind bereits zahlreiche Materialien auf Folien-, Gewebe-, Gewirke-, Vlies-, Gel- oder Schaumstoffbasis vorbeschrieben und werden auch in der Praxis eingesetzt. Auf dem medikalen Sektor stellen sich besondere Anforderungen an die Trägermaterialien. Die Materialien müssen hautverträglich, in der Regel luft- und/oder wasserdampfdurchlässig sowie gut anmodellierbar und anschmiegsam sein. Aufgrund dieser Anforderungen wird häufig ein möglichst dünner oder weicher Träger bevorzugt. Zur Handhabung und beim Gebrauch ist bei den Trägermaterialien aber auch eine aus reichende Festigkeit und gegebenenfalls begrenzte Dehnbarkeit gefordert. Weiterhin sollte das Trägermaterial auch nach dem Durchnässen eine ausreichende Festigkeit und geringe Dehnbarkeit aufweisen.

Es ist in der Textilindustrie auch bekannt, dass partielle Beschichtungen transferiert wer den können. EP 0 675 183 A1 beschreibt ein Verfahren, welches Schmelzklebergeome trien auf einen speziell vernetzten Untergrund transferiert. In EP 0 356 777 A1 wird eben falls ein dehäsiv ausgerüsteter Zwischenträger erwähnt. Auch der Einsatz einer beschich teten Gegendruckwalze als Hilfsträger für den Transfer wird beschrieben (CH 648 497 A5), wobei hier nicht auf selbstklebende Produkte eingegangen wird.

Der Transfer insbesondere von hochviskosen Fluiden wie thermoplastischen Kunst stoffen von der Gegendruckwalze auf ein herangeführtes Trägermaterial ist nach dem gegenwärtigen Stand der Technik beim Thermosiebdruck nur sehr eingeschränkt mög lich, da die eingesetzten kunststoffbeschichteten, flexiblen Gegendruckwalzen, deren Beschichtungsdicke im Bereich von 10 bis 20 mm liegt, durch die Isolationswirkung eine Abkühlung des Thermoplasten auf dem Walzenumfang erschweren. Somit wird die zum Überwinden der Haftung auf der Walze notwendige Kohäsion der Kalotten nur bei sehr geringen Prozessgeschwindigkeiten erreicht.

Die Ausführung von Düse und Sieb wird in CH 648 497 A5 grundlegend beschrieben, Verbesserungen des Verfahrens werden in EP 0 288 541 A1, EP 0 565 133 A1, EP 0 384 278 A1 und DE 42 31 743 A1 beschrieben.

Das Verfahren verlangt, dass das Fluid mit solch hohem Druck beaufschlagt wird, dass es durch die Sieblöcher durchtreten kann. Drücke in der Größenordnung zwischen 5 und 30 bar sind hierzu notwendig, je nach Lochgröße des Siebs, der Viskosität des Fluids und der Verarbeitungsgeschwindigkeit. Dieser Druck wird in den bisherigen Verfahren durch entsprechende Vorrichtungen im Zuführsystem erzeugt. Die Folge davon ist, dass im gesamten Düsenraum und somit auch im Bereich der in Rotationsrichtung gesehenen seitlichen Abdichtungszonen ebenfalls dieser hohe Druck anliegt. Zur Abdichtung werden flexible Dichtlippen (so Rakelblätter in CH 648 497 A5) oder an die Rundung der Sieb schablone angepasste Düsenlippen (EP 0 565 133; US 5,122,219) verwendet.

Es werden weiterhin ausschließlich kunststoffbeschichtete, flexible Gegendruckwalzen eingesetzt (CH 648 497 A5, EP 0 565 133 A1).

Der oben beschriebene Transfer insbesondere von hochviskosen Fluiden wie thermo plastischen Kunststoffen von der Gegendruckwalze auf ein herangeführtes Trägermate rial ist nach dem gegenwärtigen Stand der Technik beim Thermosiebdruck nur sehr ein geschränkt möglich, da die eingesetzten kunststoffbeschichteten, flexiblen Gegendruck walzen, deren Beschichtungsdicke im Bereich von 10 bis 20 mm liegt, durch die Isola tionswirkung eine Abkühlung des Thermoplasten auf dem Walzenumfang erschweren. Somit wird die zum Überwinden der Haftung auf der Walze notwendige Kohäsion der Kalotten nur bei sehr geringen Prozessgeschwindigkeiten erreicht.

Als besonders vorteilhafte Verfahrensausführung wird es bisher angesehen, den Abstand zwischen Sieb und Gegendruckwalze geringer als die Summe der Radien zu halten (EP 0 565 133 A1, DE 42 31 743 A1), so dass eine Pressung entsteht.

Da das rotierende Sieb ohne die Gefahr einer mechanischen Beschädigung oder über mäßigen Verschleißes nicht beliebig fest durch eine Gegendruckwalze gegen die Abdichtungszonen der Düse gepresst werden kann, führt dies bei den zur Beschichtung notwendigen Fluiddrücken dann zu den bekannten Problemen der Leckage des Systems Düse/Sieb.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, dass hervorragend geeignet ist, hochviskose Flüssigkeiten auf ein Trägermaterial aufzubringen und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, wie es im Hauptanspruch beschrieben ist. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Fortbildungen des Erfindungsgegenstands.

Demgemäß beschreibt die Erfindung ein Verfahren zum partiellen Auftragen hochvisko ser Flüssigkeiten auf ein Trägermaterial, wobei die Flüssigkeit mittels einer Düse, die in einem Austrittsspalt mündet, durch ein Sieb auf das Trägermaterial aufgebracht wird, das sich auf einer druckfesten Unterlage befindet. Die Geometrie der Düse ist so gestaltet, dass an der Mündung des Austrittsspalts der Düse, der die Flüssigkeit dem Sieb zuführt, eine Druckerhöhung in der Flüssigkeit vorgenommen wird, so dass der Druck in der Flüs sigkeit an der Mündung des Austrittsspalts der Düse höher ist als der Druck in der Flüssig keit im Austrittsspalt.

Weiterhin wird vorzugsweise die Flüssigkeit an der Mündung des Austrittsspalts im wesentlichen senkrecht zum Sieb beschleunigt.

Kern des Verfahrens ist somit, dass an der Mündung des Austrittsspalts der Düse, die die Flüssigkeit dem Sieb zuführt, eine Druckerhöhung sowie eine Richtungsänderung und Erhöhung der Fließgeschwindigkeit des Fluids im Vergleich zu Druck und Fließgeschwin digkeit sowie -richtung der Flüssigkeit im Raum davor, vorgenommen wird.

Weiter vorzugsweise ist das Sieb in Form einer zylindrischen Trommel ausgeführt, so dass das Verfahren ein Rotationssiebdruckverfahren ist.

Die die Flüssigkeit dem Sieb zuführende Düse ist vorteilhafterweise wie folgt ausgeführt:

Die vordere, in Rotationsrichtung des Siebes liegende Begrenzung wird durch eine Lippe gebildet, die aus einem zum Beispiel quaderförmigen Werkstück besteht, das in Längs richtung der Länge der Düse entspricht und in Querrichtung als ebene Fläche ausgeführt ist, die in eine Kurve mit Krümmungsradius zum Sieb übergeht und nach entsprechender Länge des Kurvenzugs weiterhin in eine Rundung übergehen kann, die der des Siebs entspricht. Diese Lippe bildet im Bereich der ebenen Fläche einen Winkel mit der Tan gente am Sieb am Punkt der Berührung Sieb/Lippe, der in Drehrichtung des Siebes zuläuft.

Eine solchermaßen ausgeführte Lippe ermöglicht in überraschender Weise die Erhöhung des Drucks in der Durchtrittszone des Fluids durch das Sieb sowie der Durchtritts geschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Sieblöcher, ohne dass der Druck im Zuführ system der Düse oder in der Düse selbst erhöht werden muss. Die Erhöhung der Durch trittsgeschwindigkeit zeigt sich in einer möglichen Erhöhung der Produktionsgeschwin digkeit ohne Abnahme des Auftragsgewichts.

Vorteilhaft erweist sich eine Ausführung der Lippe, bei der

- die ebene Fläche einen Winkel mit der Siebtangente bildet, der zwischen 0,5° und 25° liegt, besonders zwischen 1° und 10°,
- die ebene Fläche eine Länge von 2 bis 30 mm, bevorzugt von 3 bis 10 mm, aufweist,
- die Länge der Strecke, die die ebene Fläche kennzeichnet, zur Länge des Kurven zugs ein Verhältnis von 1 : 1 bis 20 : 1 aufweist, vorzugsweise 3 : 1 bis 10 : 1,
- und der Kurvenzug einen Radius zwischen 1 mm und 100 mm besitzt, vorzugsweise 20-60 mm.

Besonders vorteilhaft ist weiterhin eine Ausführung, bei der die Fläche der Lippe an der Berührungszone Sieb-Lippe in Rotationsrichtung in eine dem Radius des Siebs ange passte Rundung übergeht, die einen Kreisbogen von 2-10 mm Länge bildet, bevorzugt 2- 5 mm.

Vorteile bietet auch eine Ausführung, bei der das Verhältnis der Länge der Strecke, die die ebene Fläche kennzeichnet, zur Länge des Kurvenzugs unendlich groß wird.

Ein über der Substratbreite variierender Mengenauftrag des Fluids bei konstanten Sieb parametern kann in einer weiterhin vorteilhaften Ausführung dadurch erreicht werden, dass die Fläche über die Länge der Düse quer zur Rotationsrichtung unterschiedliche Winkel mit dem Sieb bilden kann, wobei die Übergänge zwischen den Zonen unter schiedlicher Winkel sprunghaft oder kontinuierlich gestaltet sein können.

Die gegen die Rotationsrichtung des Siebes liegende (hintere) Lippe ist ebenfalls als separates Werkstück ausgeführt und mit einer Ebene versehen. Ihre Neigung entspricht dem Winkel, den die Tangente an dem der Lippe gegenüberliegenden Siebabschnitt mit der Horizontalen bildet. In vorteilhafter Ausführung weist sie eine Ausdehnung in Rota tionsrichtung von 1-10 mm auf, vorzugsweise von 2-5 mm.

In einer besonderen Ausführungsform der Beschichtungsdüse kann die beschriebene Geometrie der vorderen oder hinteren Lippe oder beider Lippen auch nicht als separates Werkstück ausgeführt, sondern im Beschichtungskopf integriert sein.

Weiterhin vorteilhaft ist es, den Durchtritt der Flüssigkeit durch das Sieb durch eine ther misch oder rheologisch bedingte Viskositätserniedrigung zu unterstützen, zum Beispiel durch Temperaturerhöhung oder Einbringen von Scherenergie. Um weitere Nachteile zu vermeiden, ist es besonders vorteilhaft, dies nur im Bereich des Durchtritts der Flüssig keit durch das Sieb zu tun.

In einer besonderen Ausführungsform wird dazu das Sieb ausschließlich oder zusätzlich zu einer weiteren Heizung in dem Kreisbogensegment beheizt, in dem der Durchtritt der Flüssigkeit durch das Sieb erfolgt und welches einen Winkel von bis zu 180°, bevorzugt von 5° bis 90° bezogen auf den Siebmittelpunkt abdeckt und welcher in Drehrichtung des Siebes vor, nach oder beiderseits des Durchtritts der Flüssigkeit angeordnet ist. Dies kann zum Beispiel durch eine oder mehrere Heizplatten erfolgen.

Mit dem beschriebenen Verfahren können vorteilhaft Fluide mit einer dynamischen Null viskosität von 0,1 bis zu 1000 Pas beschichtet werden, bevorzugt mit einer dynamischen Nullviskosität von 1 bis 500 Pas.

Als Fluide eignen sich neben flüssigen anorganischen und organischen Verbindungen auch Dispersionen, Emulsionen, Lösungen und Schmelzen. Für die Beschichtung von Trägermaterialien mit späterem medizinischen, kosmetischen oder technischen Verwen dungszweck werden bevorzugt Klebemassen, besonders bevorzugt Selbstklebemassen eingesetzt. Diese gehören bevorzugt den Materialklassen der Lösungen, der Dispersio nen, der Präpolymere und der thermoplastischen Polymere an.

Vorteilhafterweise werden thermoplastische Heißschmelzklebemassen eingesetzt auf Basis natürlicher und synthetischer Kautschuke und anderer synthetischer Polymere wie beispielhaft Acrylate, Methacrylate, Polyurethane, Polyolefine, Polyvinylderivate, Poly ester oder Silikone mit entsprechenden Zusatzstoffen wie Klebharzen, Weichmachern, Stabilisatoren und anderen Hilfsstoffen soweit erforderlich.

Ihr Erweichungspunkt sollte höher als 50°C liegen, da die Applikationstemperatur in der Regel mindestens 90°C beträgt, bevorzugt zwischen 100°C und 180°C, beziehungs weise 180°C und 220°C bei Silikonen. Gegebenenfalls kann eine Nachvernetzung durch UV- oder Elektronenstrahlen-Bestrahlung angebracht sein, um besonders vorteil hafte Eigenschaften der Heißschmelzklebemassen einzustellen.

Insbesondere Heißschmelzklebemassen auf Basis von Blockcopolymeren zeichnen sich durch ihre vielfältigen Variationsmöglichkeiten aus, denn durch die gezielte Absenkung der Glasübergangstemperatur der Selbstklebemasse infolge der Auswahl der Klebrig macher, der Weichmacher sowie der Polymermolekülgröße und der Molekulargewichts verteilung der Einsatzkomponenten wird die notwendige funktionsgerechte Verklebung mit der Haut auch an kritischen Stellen des menschlichen Bewegungsapparates gewährleistet.

Für besonders stark klebende Systeme basiert die Heißschmelzklebemasse bevorzugt auf Blockcopolymeren, insbesondere A-B-, A-B-A-Blockcopolymere oder deren Mischun gen. Die harte Phase A ist vornehmlich Polystyrol oder dessen Derivate, und die weiche Phase B enthält Ethylen, Propylen, Butylen, Butadien, Isopren oder deren Mischungen, hierbei besonders bevorzugt Ethylen und Butylen oder deren Mischungen.

Polystyrolblöcke können aber auch in der weichen Phase E3 enthalten sein, und zwar bis zu 20 Gew.-%. Der gesamte Styrolanteil sollte aber stets niedriger als 35 Gew.-% liegen.

Bevorzugt werden Styrolanteile zwischen 5 Gew.-% und 30 Gew.-%, da ein niedrigerer Styrolanteil die Klebemasse anschmiegsamer macht.

Insbesondere die gezielte Abmischung von Di-Block- und Tri-Blockcopolymeren ist vor teilhaft, wobei ein Anteil an Di-Blockcopolymeren von kleiner 80 Gew.-% bevorzugt wird.

In einer vorteilhaften Ausführung weist die Heißschmelzklebemasse die nachfolgend angegebene Zusammensetzung auf:
10 Gew.-% bis 90 Gew.-% Blockcopolymere,
5 Gew.-% bis 80 Gew.-% Klebrigmacher wie Öle, Wachse, Harze und/oder deren Mischungen, bevorzugt Mischungen aus Har zen und Ölen,
weniger als 60 Gew.-% Weichmacher,
weniger als 15 Gew.-% Additive,
weniger als 5 Gew.-% Stabilisatoren.

Die als Klebrigmacher dienenden aliphatischen oder aromatischen Öle, Wachse und Harze sind bevorzugt Kohlenwasserstofföle, -wachse und -harze, wobei sich die Öle, wie Paraffinkohlenwasserstofföle, oder die Wachse, wie Paraffinkohlenwasserstoffwachse, durch ihre Konsistenz günstig auf die Hautverklebung auswirken. Als Weichmacher fin den mittel- oder langkettige Fettsäuren und/oder deren Ester Verwendung. Diese Zusätze dienen dabei der Einstellung der Klebeeigenschaften und der Stabilität. Gegebenenfalls kommen weitere Stabilisatoren und andere Hilfsstoffe zum Einsatz.

Ein Füllen der Klebemasse mit mineralischen Füllstoffen, Fasern, Mikrohohl- oder -vollkugeln ist möglich.

Insbesondere an medizinische Trägermaterialien werden hohe Anforderungen bezüglich der Klebeeigenschaften gestellt. Für eine ideale Anwendung sollte die Heißschmelz klebemasse eine hohe Anfassklebrigkeit besitzen. Die funktionsangepasste Klebkraft auf der Haut und auf der Trägerrückseite sollte vorhanden sein. Weiterhin ist, damit es zu keinem Verrutschen kommt, eine hohe Scherfestigkeit der Heißschmelzklebemasse not wendig. Durch die gezielte Absenkung der Glasübergangstemperatur der Klebemasse infolge der Auswahl der Klebrigmacher, der Weichmacher sowie der Polymermolekül größe und der Molekularverteilung der Einsatzkomponenten wird die notwendige funk tionsgerechte Verklebung mit der Haut und der Trägerrückseite erreicht. Die hohe Scherfestigkeit der Klebemasse wird durch die hohe Kohäsivität des Blockcopolymeren erreicht. Die gute Anfassklebrigkeit ergibt sich durch die eingesetzte Palette an Klebrig machern und Weichmachern.

Die Produkteigenschaften wie Anfassklebrigkeit, Glasübergangstemperatur und Scher stabilität lassen sich mit Hilfe einer dynamisch-mechanischen Frequenzmessung gut quantifizieren. Hierbei wird ein schubspannungsgesteuertes Rheometer verwendet.

Die Ergebnisse dieser Meßmethode geben Auskunft über die physikalischen Eigen schaften eines Stoffes durch die Berücksichtigung des viscoelastischen Anteils. Hierbei wird bei einer vorgegebenen Temperatur die Heißschmelzklebemasse zwischen zwei planparallelen Platten mit variablen Frequenzen und geringer Verformung (linear visko elastischer Bereich) in Schwingungen versetzt. Über eine Aufnahmesteuerung wird com puterunterstützt der Quotient (Q = tan δ) zwischen dem Verlustmodul (G" viskoser Anteil) und dem Speichermodul (G' elastischer Anteil) ermittelt.

Q = tan δ = G"/G'

Für das subjektive Empfinden der Anfassklebrigkeit (Tack) wird eine hohe Frequenz gewählt sowie für die Scherfestigkeit eine niedrige Frequenz.

Eine hoher Zahlenwert bedeutet eine bessere Anfassklebrigkeit und eine schlechtere Scherstabilität.

Die Glasübergangstemperatur ist die Temperatur, bei der amorphe oder teilkristalline Polymere vom flüssigen oder gummielastischen Zustand in den hartelastischen oder gla sigen Zustand übergehen oder umgekehrt (Römpp Chemie-Lexikon, 9. Aufl., Band 2, Seite 1587, Georg Thieme Verlag Stuttgart - New York, 1990). Er entspricht dem Maxi mum der Temperaturfunktion bei vorgegebener Frequenz.

Besonders für medizinische Anwendungen ist ein relativ niedriger Glasübergangspunkt notwendig.

Die Heißschmelzklebemassen sind vorzugsweise so eingestellt, dass sie bei einer Fre quenz von 0,1 rad/s eine dynamisch-komplexe Glasübergangstemperatur von weniger als 15°C, bevorzugt von 5°C bis -30°C, ganz besonders bevorzugt von -3°C bis -15°C, aufweisen.

Bevorzugt werden erfindungsgemäß Heißschmelzklebemassen, bei denen das Verhältnis des viskosen Anteils zum elastischen Anteil bei einer Frequenz von 100 rad/s bei 25°C größer 0,7, besonders zwischen 1,0 und 5,0, ist, oder Heißschmelzklebemassen, bei denen das Verhältnis des viskosen Anteils zum elastischen Anteil bei einer Frequenz von 0,1 rad/s bei 25°C kleiner 0,6 ist, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,02, ganz besonders bevorzugt zwischen 0,35 und 0,1.

Die Kalotten beziehungsweise polygeometrischen Körperformen können unterschiedliche Formen aufweisen. Bevorzugt sind abgeflachte Halbkugeln. Weiterhin ist auch der Auf druck anderer Formen und Muster auf dem Trägermaterial möglich, so beispielsweise ein Druckbild in Form alphanumerischer Zeichenkombinationen oder Muster wie Gitter, Streifen, sowie Kumulate der Kalotten und Zickzacklinien.

Die Klebemasse kann gleichmäßig auf dem Trägermaterial verteilt sein, sie kann aber auch funktionsgerecht für das Produkt über die Fläche unterschiedlich stark oder dicht aufgetragen sein, was auch durch die erfindungsgemäße Variationsmöglichkeit des Win kels zwischen Fläche und Sieb begünstigt wird.

Als Trägermaterialien eignen sich alle starren und elastischen Flächengebilde aus syn thetischen und natürlichen Rohstoffen. Bevorzugt sind Trägermaterialien, die nach Appli kation der Klebemasse so eingesetzt werden können, dass sie technische Anforderungen oder die Eigenschaften eines funktionsgerechten Verbandes erfüllen. Beispielhaft sind Textilien wie Gewebe, Gewirke, Gelege, Vliese, Laminate, Netze, Folien, Schäume und Papiere aufgeführt. Weiter können diese Materialien vor- beziehungsweise nachbehan delt werden. Gängige Vorbehandlungen sind Corona und Hydrophobieren; geläufige Nachbehandlungen sind Kalandern, Tempern, Kaschieren, Stanzen und Eindecken.

Insbesondere beim direkten Beschichten des Trägermaterials muss dieses eine gewisse Festigkeit und Dichte aufweisen, um zu verhindern, dass während des Beschichtens die Kalotten in das Trägermaterial zu weit eindringen oder gar durchschlagen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kalotten und/oder polygeometrischen Körperformen nach der Beschichtung auf ein zweites Trägermaterial übertragen. Das zweite Trägermaterial stellt in diesem Fall den eigentlichen Träger dar, das erste Trägermaterial dient als Hilfsträger. Ein solcher Hilfs träger kann auch in Form einer abhäsiv beschichteten Walze oder Gurtbandes ausge führt sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Hilfsträgers ist die Walze mit abhäsiver Ober fläche, wobei die abhäsive Oberfläche der Walze aus Silikone oder Fluor enthaltenden Verbindungen oder plasmabeschichteten Trennsystemen bestehen kann. Diese können in Form einer Beschichtung mit einem Flächengewicht von 0,001 g/m² bis- 3000 g/m² besteht, bevorzugt 100 bis 2000 g/m² aufgebracht werden.

Für die Durchführung des Verfahrens ist es wünschenswert, dass die abhäsive Ober fläche der Walze in ihrer Temperatur zwischen 0°C und 200°C, bevorzugt kleiner 60°C, besonders bevorzugt kleiner 25°C einstellbar ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die abhäsiven Eigenschaften der Oberfläche der Walze so abgestimmt sind, dass die aufgetragene Selbstklebemasse auch auf einer gekühlten Walze (< 25°C) haftet.

Auch ein nachträgliches Kalandern des beschichteten Produktes und/oder eine Vorbe handlung des Trägers, wie Coronabestrahlung, zur besseren Verankerung der Klebe schicht kann vorteilhaft sein.

Weiterhin kann eine Behandlung der Heißschmelzklebemasse mit einer Elektronenstrahl- Nachvernetzung oder einer UV-Bestrahlung zu einer Verbesserung der gewünschten Eigenschaften führen.

Das Trägermaterial wird bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von größer 2 m/min, bevor zugt 20 bis 200 m/min, beschichtet.

Der prozentuale Anteil, der mit der Heißschmelzklebemasse beschichteten Fläche sollte mindestens 1% betragen und kann bis zu ungefähr 99% reichen, für spezielle Produkte bevorzugt 15% bis 95%, besonders bevorzugt 50% bis 95%. Dieses kann gegebe nenfalls durch Mehrfachapplikation erreicht werden, wobei gegebenenfalls auch Heiß schmelzklebemassen mit unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt werden können.

Der partielle Auftrag ermöglicht durch geregelte Kanäle die Abführung des transepider malen Wasserverlustes und verbessert das Ausdampfen der Haut beim Schwitzen insbe sondere bei der Verwendung von luft- und wasserdampfdurchlässigen Trägermaterialien. Hierdurch werden Hautirritationen, die durch Stauungen der Körperflüssigkeiten hervor gerufen werden, vermieden. Die angelegten Abführungskanäle ermöglichen ein Ableiten auch unter Verwendung eines mehrlagigen Verbandes.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das so beschichtete Trägermaterial eine Luftdurchlässigkeit von größer 1 cm³/(cm²*s) auf, bevorzugt 10 bis 150 cm³/(cm²*s), und/oder eine Wasserdampfdurchlässigkeit von größer 200 g/(m²*24 h), bevorzugt 500 bis 5000 g/(m²*24 h).

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das so beschichtete Trägermaterial auf Stahl eine Klebkraft auf der Trägerrückseite von mindestens 0,5 N/cm auf, besonders eine Klebkraft zwischen 2 N/cm und 20 N/cm.

Die Epilation entsprechender Körperregionen und der Massetransfer auf die Haut sind aufgrund der hohen Kohäsivität des Klebers vernachlässigbar, weil der Kleber nicht an Haut und Haar verankert, vielmehr ist die Verankerung der Klebemasse auf dem Träger material mit bis zu 20 N/cm (Probenbreite) für medizinische Anwendungen gut.

Durch die ausgeformten Sollbruchstellen in der Beschichtung werden Hautlagen beim Ablösen nicht mehr mit- oder gegeneinander verschoben. Das Nichtverschieben der Hautlagen und die geringere Epilation führen zu einem bisher nicht gekannten Grad der Schmerzfreiheit bei solchen stark klebenden Systemen. Weiter unterstützt die individuelle biomechanische Klebkraftsteuerung, welche eine nachweisliche Absenkung der Klebkraft dieser Pflaster aufweist, die Ablösbarkeit. Das applizierte Trägermaterial zeigt gute propriorezeptive Wirkungen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Selbstklebemassen geschäumt, bevor sie auf das Trägermaterial aufgetragen werden.

Die Selbstklebemassen werden dabei bevorzugt mit inerten Gasen wie Stickstoff, Koh lendioxid, Edelgasen, Kohlenwasserstoffen oder Luft oder deren Gemischen geschäumt. In manchen Fällen hat sich ein Aufschäumen zusätzlich durch thermische Zersetzung gasentwickelnder Substanzen wie Azo-, Carbonat- und Hydrazid-Verbindungen als geeignet erwiesen.

Der Schäumungsgrad, d. h. der Gasanteil, sollte mindestens etwa 5 Vol.-% betragen und kann bis zu etwa 85 Vol.-% reichen. In der Praxis haben sich Werte von 10 Vol.-% bis 75 Vol.-%, bevorzugt 50 Vol.-%, gut bewährt. Wird bei relativ hohen Temperaturen von ungefähr 100°C und vergleichsweise hohem Innendruck gearbeitet, entstehen sehr offenporige Klebstoffschaumschichten, die besonders gut luft- und wasserdampfdurch lässig sind.

Die vorteilhaften Eigenschaften der geschäumten Selbstklebebeschichtungen wie gerin ger Klebstoffverbrauch, hohe Anfassklebrigkeit und gute Anschmiegsamkeit auch an unebenen Flächen durch die Elastizität und Plastizität sowie der Initialtack lassen ganz besonders sich auf dem Gebiet der medizinischen Produkte optimal nutzen.

Durch den Einsatz von atmungsaktiven Beschichtungen in Verbindung mit elastischen ebenfalls atmungsaktiven Trägermaterialien ergibt sich ein vom Anwender subjektiv angenehmer empfundener Tragekomfort.

Ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung der geschäumten Selbstklebemasse arbeitet nach dem Schaum-Mix-System. Hierbei wird die thermoplastische Selbstklebe masse unter hohem Druck bei einer Temperatur über dem Erweichungspunkt mit den vorgesehenen Gasen wie zum Beispiel Stickstoff, Luft oder Kohlendioxid in unterschiedli chen Volumenanteilen (etwa 10 Vol.-% bis 80 Vol.-%) in einem Stator/Rotorsystem umgesetzt.

Während der Gasvordruck größer 100 bar ist, betragen die Mischdrucke Gas/Thermo plast im System 40 bis 100 bar, bevorzugt 40 bis 70 bar. Der so hergestellte Haftklebe schaum kann anschließend über eine Leitung in die Beschichtungsdüse gelangen.

Durch die Schäumung der Selbstklebemasse und die dadurch entstandenen offenen Poren in der Masse sind bei Verwendung eines an sich porösen Trägers die mit der Kle bemasse beschichteten Produkte gut wasserdampf- und luftdurchlässig. Die benötigte Klebemassenmenge wird erheblich reduziert ohne Beeinträchtigung der Klebeeigen schaften. Die Klebemassen weisen eine überraschend hohe Anfassklebrigkeit (tack) auf, da pro Gramm Masse mehr Volumen und damit Klebeoberfläche zum Benetzen des zu beklebenden Untergrundes zur Verfügung steht und die Plastizität der Klebemassen durch die Schaumstruktur erhöht ist. Auch die Verankerung auf dem Trägermaterial wird dadurch verbessert. Außerdem verleiht die geschäumte Klebebeschichtung, wie bereits oben erwähnt, den Produkten ein weiches und anschmiegsames Anfühlen.

Durch das Schäumen wird zudem die Viskosität der Klebemassen in der Regel gesenkt. Hierdurch wird die Schmelzenergie erniedrigt, und es können auch thermoinstabile Trä germaterialien direkt beschichtet werden.

Die hervorragenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen, selbstklebend ausgerüste ten Trägermaterials legen die Verwendung für medizinische Produkte, insbesondere Pflaster, medizinische Fixierungen, Wundabdeckungen, dotierte Systeme, insbesondere für solche, welche Stoffe freisetzen, orthopädische oder phlebologische Bandagen und Binden nahe.

Schließlich kann das Trägermaterial nach dem Beschichtungsvorgang mit einem kleb stoffabweisenden Trägermaterial, wie silikonisiertes Papier, eingedeckt oder mit einer Wundauflage oder einer Polsterung versehen werden.

Besonders vorteilhaft ist, wenn das Trägermaterial sterilisierbar, bevorzugt gamma-steri lisierbar, ist. So sind besonders geeignet für eine nachträgliche Sterilisation Heiß schmelzklebemassen auf Blockcopolymerbasis, welche keine Doppelbindungen enthal ten. Dieses gilt insbesondere für Styrol-Butylen-Ethylen-Styrol-Blockcopolymerisate oder Styrol-Butylen-Styrol-Blockcopolymerisate. Es treten hierbei keine für die Anwendung signifikanten Änderungen in den Klebeeigenschaften auf.

Es eignet sich auch hervorragend für technische reversible Fixierungen, welche beim Abziehen keine Verletzung oder Beschädigung von diversen Untergründen, wie Papier, Kunststoffe, Glas, Textilien, Holz, Metalle oder Mineralien, zulassen.

Schließlich können technisch permanente Verklebungen hergestellt werden, welche nur unter teilweiser Spaltung des Untergrundes getrennt werden können.

Anhand mehrerer Figuren sollen vorteilhafte Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes dargestellt werden, ohne damit die Erfindung unnötig beschränken zu wollen.

Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Siebdruckbeschichtungseinheit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet,

Fig. 2 die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe ausgebildet als Kombina tion von ebener Fläche und Kurvenzug,

Fig. 3 die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe ausgebildet als Kombina tion von ebener Fläche und Kurvenzug mit Darstellung des von ebener Fläche und Sieb gebildeten Winkels und

Fig. 4 die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe ausgebildet als Kombina tion von ebener Fläche und Kurvenzug, wobei zusätzlich die Fläche der Lippe an der Berührungszone Sieb - Lippe in eine dem Radius des Siebs angepasste Rundung übergeht.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Siebdruckbeschichtungseinheit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Das Trägermaterial 9 wird in einen Spalt zwi schen dem Sieb 3 (Drehrichtung 11) und der Gegendruckwalze 4 (Drehrichtung 10) geführt. Durch das Sieb 3 wird das Trägermaterial 9 mit einem Fluid beschichtet. Dabei strömt das Fluid aus dem Spalt (Strömungsrichtung 12) zwischen der in Drehrichtung liegenden (vorderen) Düsenlippe 1 und der hinteren Düsenlippe 2. Durch die besondere Geometrie der vorderen Düsenlippe 1 wird die erfindungsgemäße Druckerhöhung sowie Richtungsänderung in der Fliessrichtung des Fluids vorgenommen.

Fig. 2 zeigt die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe 1 ausgebildet als Kom bination von ebener Fläche 5 und Kurvenzug 6.

Fig. 3 zeigt die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe 1 ausgebildet als Kom bination von ebener Fläche 5 und Kurvenzug 6 mit Darstellung des von ebener Fläche und Sieb gebildeten Winkels 8.

Fig. 4 zeigt die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe 1 ausgebildet als Kom bination von ebener Fläche 5 und Kurvenzug 7, wobei zusätzlich die Fläche der Lippe an der Berührungszone Sieb - Lippe in eine dem Radius des Siebs angepasste Rundung 7 übergeht.

Beispiel

In einer Rotationssiebdruckmaschine von 1 m Beschichtungsbreite, die mit den üblichen Einrichtungen zum Führen einer Endlosbahn wie Abrollung, Aufrollung, Bahnkanten steuerung und Bahnspannungsmesssystemen ausgestattet ist, und deren Beschich tungseinheit aus einem rotierenden Rundsieb, einer darin befindlichen Düse und einer Gegendruckwalze, mit der das Sieb an die Beschichtungsdüse angedrückt wird, besteht, wird ein Fluid auf eine Stoffbahn beschichtet.
Viskosität des Fluids 100 Pas
Verarbeitungsgeschwindigkeit 100 m/min.
Flächengewicht der Stoffbahn 130 g/qm
Sieb 40 mesh, Lochgröße 0,3 mm.

Die in Rotationsrichtung liegende Lippe der zum Einsatz kommenden Düse ist wie folgt ausgeführt:
Winkel der Fläche mit der Siebtangente: 4 Grad
Länge der Fläche: 6 mm
Länge des Kurvenzugs: 3 mm
Radius des Kurvenzugs: 50 mm
Geometrie quer zur Rotationsrichtung: an allen Stellen gleichbleibend

Mit dieser Vorrichtung und den oben genannten Verfahrensparametern ließ sich ein Auf tragsgewicht von 40 g/qm erzielen und die Produktionsgeschwindigkeit von 25 m/min auf 100 m/min erhöhen. Der im Zuführsystem notwendige Druck, um dieses Gewicht zu erzielen betrug 0,6 bar. Eine in die oben beschriebene Lippe eingebaute Druckanzeige ergab einen Druck in diesem Bereich von 6 bar.

Über einen Produktionszeitraum von 8 Stunden konnte keinerlei seitliche Leckage fest gestellt werden.

Claims

1. Verfahren zum partiellen Auftragen hochviskoser Flüssigkeiten auf ein Trägermate rial, wobei die Flüssigkeit mittels einer Düse, die in einem Austrittsspalt mündet, durch ein Sieb auf das Trägermaterial aufgebracht wird, das sich auf einer druckfesten Unterlage befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Düse so gestaltet ist, dass an der Mündung des Austrittsspalts der Düse, der die Flüssigkeit dem Sieb zuführt, eine Druckerhöhung in der Flüssigkeit vorgenommen wird, so dass der Druck in der Flüssigkeit an der Mündung des Aus trittsspalts der Düse höher ist als der Druck in der Flüssigkeit im Austrittsspalt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit an der Mündung des Austrittsspalts im wesentlichen senkrecht zum Sieb beschleunigt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb in Form einer zylindrischen Trommel ausgeführt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Austrittsspalt der Düse mindestens eine in Drehrichtung des Siebes gelegene seitliche Begrenzungs lippe vorhanden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Sieb weisende Fläche der Lippe als ebene Fläche ausgebildet ist, wobei die ebene Fläche einen Winkel mit dem Sieb bildet, dessen Scheitelpunkt in Rotationsrichtung liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Sieb weisende Fläche der Lippe als Kombination von ebener Fläche und Kurvenzug ausgebildet ist, wobei die ebene Fläche einen Winkel mit dem Sieb bildet, dessen Scheitelpunkt in Rotationsrichtung liegt und die Fläche der Lippe in Rotationsrichtung nach der ebe nen Fläche in eine zum Sieb gekrümmte Rundung übergeht.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, den die Fläche mit der Tangente am Sieb am Punkt der Berührung Sieb/Lippe bildet, zwischen 0,5° und 25°, vorzugsweise zwischen 0,5° und 10° liegt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhält nis der Länge ebene Fläche zu Kurvenzug ein Verhältnis von 1 : 1 bis 20 : 1 aufweist, vorzugsweise 3 : 1 bis 10 : 1.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Lippe an der Berührungszone Sieb - Lippe in eine dem Radius des Siebs ange passte Rundung übergeht.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb in dem Kreisbogensegment beheizt wird, welches einen Winkel bis zu 180°, bevorzugt von 5° bis 90° bezogen auf den Siebmittelpunkt abdeckt und welches in Drehrichtung des Siebes beiderseits des Durchtritts der Flüssigkeit angeordnet ist.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssig keit bei der Verarbeitungstemperatur eine dynamische Nullviskosität von 0,1 Pas bis 1000 Pas, bevorzugt von 1 Pas bis 500 Pas aufweist.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssig keit eine Lösung, eine Dispersion, ein Präpolymer oder ein thermoplastisches Poly mer ist, bevorzugt ein Schmelzkleber ist, besonders bevorzugt ein Schmelzhaftkleber ist.