DE102008062127A1

DE102008062127A1 - Flächenelement zur Erzeugung von Röntgenstrahlung

Info

Publication number: DE102008062127A1
Application number: DE102008062127A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Keite-Telgenbüscher
Original assignee: Tesa SE
Current assignee: Tesa SE
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-07-01

Abstract

Es wird ein flexibles Flächenelement vorgestellt, das insbesondere für die Erzeugung von Röntgenstrahlung geeignet ist. Das Flächenelement weist eine Abdeckungsschicht und eine Klebemassenschicht auf, wobei die relativen Permittivitäten der beiden Schichten sich mindestens um einen Wert von zwei unterscheiden. Dank dieser Merkmale werden Flächenelemente erhalten, mittels derer Röntgenstrahlung mit erheblich größerer Strahlungsleistung erzeugt werden kann als dies mit herkömmlichen Produkten möglich ist. Ferner ist die konkrete Verwendung dieses Flächenelements zum Erzeugen von Röntgenstrahlung sowie ein Verfahren zum Erzeugen von Röntgenstrahlung beschrieben, in dessen Verlauf eine Klebemassenschicht von einer Abdeckungsschicht abgelöst wird, wobei sich die relativen Permittivitäten der Schichten voneinander um mehr als einen Wert von zwei unterscheiden.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Polymertechnik und betrifft ein flexibles Flächenelement mit einer Klebemassenschicht und einer Abdeckungsschicht, wobei die Klebemassenschicht eine erste Klebemassenseitenfläche und eine zweite Klebemassenseitenfläche aufweist und die Abdeckungsschicht mit der ersten Klebemassenseitenfläche ruckgleitend-lösbar verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung dieses Flächenelements zum Erzeugen von Röntgenstrahlung sowie das Verfahren zum Erzeugen von Röntgenstrahlung.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie (nature 455 (2008), 1089–1092) haben C. G. Camara, J. V. Escobar, J. R. Hird und S. J. Putterman gezeigt, dass es möglich ist, mittels einer herkömmlichen Klebebandrolle Röntgenstrahlung in Form von 100 mW-Pulsen mit einer Dauer von jeweils einigen Nanosekunden zu erzeugen, wenn die Klebebandrolle in einem gemäßigten Vakuum abgespult wird. Die Effekte, die für das Auftreten der Röntgenstrahlung von Bedeutung sind, sind derzeit noch nicht vollständig verstanden. Es wird jedoch vermutet, dass es sich bei der Strahlung um Bremsstrahlung handelt, die infolge eines Tribolumineszenzprozesses beim Ablösen des Klebebands von der Klebebandrolle auftritt.
Als Tribolumineszenz bezeichnet man phänomenologisch die Emission elektromagnetischer Strahlung, die bei einer mechanischen Einwirkung auf das tribolumineszierende System auftritt. Die Ursachen der Tribolumineszenz sind noch nicht hinreichend bekannt, es existieren jedoch einige Modelle zu ihrer Erklärung. Die meisten Modelle basieren auf der Annahme einer mechanisch induzierten Anregung oder Trennung der Ladungsträger; deren Desaktivierung bzw. Rekombination dann unter Strahlungsemission erfolgt.
Im Zusammenhang mit dem Auftreten von Tribolumineszenz beim Ablösen von Klebebändern wird ferner angenommen, dass das Ablösen eines Klebebands von der Klebebandrolle unter Ruckgleiten erfolgen muss, damit eine Röntgenemission überhaupt erfolgt. Als Ruckgleiten (stick-slip-Effekt) wird eine diskontinuierliche, quasi „stotternde” Bewegung zweier Körper relativ zueinander bezeichnet. Eine derartige Bewegung kann auftreten, wenn sich eine Verklebung nicht gleichmäßig löst, sondern infolge eines gedämpft gekoppelt ablaufenden Lösens der Verklebung eine schnelle Bewegungsabfolge aus Haften, Verspannen, Trennen und Ablösen ausgeführt wird.
In der oben beschriebenen Publikation wird darauf hingewiesen, dass die Tribolumineszenz von Klebebändern die Grundlage für eine neue Klasse kostengünstiger Röntgenquellen darstellen könnte. Als plakativen Beleg für diesen Ansatz ziert das Titelblatt dieser nature-Ausgabe die Röntgenaufnahme (Radiografie, mit Hilfe von Röntgenstrahlung erstellte Fotografie) eines Fingers, die unter Verwendung eines herkömmlichen zahnmedizinischen Röntgenfilms während des Abspulens eines Klebebands erhalten wurde. Diese Röntgenaufnahme ist jedoch relativ kontrastarm und unscharf, so dass bereits hier erkennbar ist, dass die bislang erzeugbare Energiedosis zu gering ist, um eine Radiografie in hinreichend kurzer Zeit zu erhalten. Dies kann unter anderem darauf zurückgeführt werden, dass zur Erzeugung der Röntgenpulse ein herkömmlicher Photoklebefilm verwendet wurde.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein flexibles Flächenelement zur Verfügung zu stellen, das im Vakuum beim Ablösen vom Klebegrund Röntgenstrahlung mit einer höheren Strahlungsleistung (die Gesamtintensität der in einer Zeiteinheit emittierten Röntgenstrahlung) emittiert als herkömmliche Flächenelemente, so dass die für das Anfertigen einer Röntgenaufnahme erforderliche Aufnahmezeit wie auch der Materialverbrauch minimiert werden können. Gleichzeitig sollte dieses Flächenelement die Erzeugung von Röntgenstrahlung mit einer höheren Energie ermöglichen als herkömmliche Klebebänder, insbesondere Röntgenstrahlung, deren Emissionsspektrum oberhalb einer Energie von 15 keV ein Maximum aufweist, wodurch es möglich sein sollte, Objekte oder Körper von einer größeren Schichtdicke zu durchleuchten,.
Gleichermaßen bestand eine zweite Aufgabe darin, auf der Grundlage eines derartigen Flächenelements ein verbessertes Verfahren zum Erzeugen von Röntgenstrahlung zu erhalten, innerhalb dessen Verlauf Röntgenstrahlung mit einer höheren Strahlungsleistung erzeugt wird als nach dem bisher bekannten Verfahren, ohne in der Durchführung aufwändiger zu sein als dieses. Schließlich war es eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen besonderen Einsatz für dieses Flächenelement zu bieten.
Die erste Aufgabe wird durch ein flexibles Flächenelement der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Abdeckungsschicht eine relative Permittivität (Permittivitätszahl, relative Dielektrizitätskonstante; Formelzeichen: ε_r) aufweist, die sich von der relativen Permittivität der Klebemassenschicht um mehr als einen Wert von 2 unterscheidet, gemessen für eine Messfrequenz von 1 kHz bei einer Umgebungstemperatur von 23°C. Für ein derartiges Flächenelement wurde beobachtet, dass beim Ablösen des Flächenelements von der Abdeckungsschicht im Vakuum oberhalb einer bestimmten Abzugsgeschwindigkeit (Lösegeschwindigkeit, Abspulgeschwindigkeit, Abrollgeschwindigkeit, also der Geschwindigkeit, mit der die Klebemasse von der Abdeckungsschicht getrennt wird) Röntgenstrahlung mit einer signifikant höheren Strahlungsleistung emittiert wird als bei herkömmlichen Flächenelementen. Die absolute Größe der relativen Permittivität der Abdeckungsschicht wie der relativen Permittivität der Klebemassenschicht ist hierbei nachrangig, was ebenso für die Frage gilt, ob die Abdeckungsschicht oder die Klebemassenschicht die höhere relative Permittivität aufweist, solange deren Permittivitätsdifferenz insgesamt größer ist als 2.
Günstig ist es hierbei, wenn das Flächenelement als Flächenelement mit einem Träger ausgebildet ist, der eine erste Trägerseitenfläche und eine zweiten Trägerseitenfläche aufweist und an der ersten Trägerseitenfläche mit der zweiten Klebemassenseitenfläche der Klebemassenschicht fest verbunden ist. Auf diese Weise wird ein Flächenelement erhalten, das hinsichtlich seines Aufbaus dem herkömmlicher Klebebänder entspricht, so dass das Flächenelement eine besonders einfache Handhabung bietet, da beim Ablösen der Klebemassenschicht von der Abdeckungsschicht eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Hauptausdehnung des Flächenelements erreicht wird und so der Gefahr entgegengewirkt wird, dass das Flächenelement während des kontinuierlichen Abziehens reißt. Ferner ermöglicht erst die Verwendung eines Trägers die Herstellung eines flexiblen Flächenelements mit bestimmten Funktionsschichten, die als makroskopische Schichten zu starr wären und lediglich als Dünnschichten die erforderliche Flexibilität zeigen, hierbei jedoch besonders anfällig gegenüber mechanischen Einwirkungen sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform liegt das Flächenelement als Rollwickel vor, in dem mindestens ein Abschnitt des Flächenelements unmittelbar unter einem anderen Abschnitt des Flächenelements angeordnet ist, wobei die zweite Trägerseitenfläche des einen Abschnitts des Flächenelements als Abdeckungsschicht des über dem einen Abschnitt angeordneten anderen Abschnitts des Flächenelements innerhalb des Rollwickels ausgebildet ist. Dies entspricht der Ausgestaltung herkömmlicher Klebebandrollen und ermöglicht es, die Zeit, in der das Flächenelement abgespult wird, auf einen langen Zeitraum auszudehnen, wobei gleichzeitig der für das Abspulen erforderliche Platzbedarf minimiert wird. Mit einem solchen Aufbau sind also besonders kompakte Röntgenquellen realisierbar, mit denen sich über einen relativ langen Zeitraum Röntgenstrahlung erzeugen lässt. Die lange Abrollzeit lässt sich durch Verwendung eines Umspulsystems mit zwei Rollenkernen weiter steigern, in dem ein Flächenelement von einem Rollenkern auf den jeweils anderen Rollenkern abgespult wird, um anschließend wieder auf den ersten Rollenkern zurückgespult zu werden (in einem gegenläufigen Spulvorgang).
In einer alternativen Ausgestaltungsform kann das Flächenelement aber auch derart gestaltet sein, dass die Abdeckungsschicht und der Träger separat ausgebildet sind. Auf diese Weise können die Klebemasse und das Trägermaterial weitgehend unabhängig voneinander gewählt werden, wobei ein hoher Unterschied in den relativen Permittivitäten der Klebemassenschicht und der Abdeckungsschicht trotzdem gegeben ist. Außerdem können die Flächenelemente als „Einmalstreifen” ausgebildet sein, deren Länge auf die Erzeugung der für eine einzige Röntgenaufnahme erforderlichen Strahlungsmenge abgestimmt ist. In demselben Sinne lassen sich natürlich auch „Mehrfachstreifen” erhalten, deren Länge entsprechend auf die Erzeugung der für eine bestimmte Anzahl an Röntgenaufnahmen erforderlichen Strahlungsmenge abgestimmt ist.
Der Unterschied in den relativen Permittivitäten der Klebemassenschicht und der Abdeckungsschicht beträgt vorteilhafterweise mehr als 4, bevorzugt sogar mehr als 8. Bei einer derartig großen Differenz wird die emittierte Strahlungsleistung noch größer, so dass die Zeit, die zum Durchführen einer Einzelmessung benötigt wird (beispielsweise für das Anfertigen einer einzigen Röntgenaufnahme), weiter verringert werden kann.
Insgesamt ist es ferner günstig, wenn die Abdeckungsschicht eine relative Permittivität von weniger als 3 aufweist. Hierdurch lassen sich herkömmliche Folienmaterialien als Abdeckungsschicht einsetzen, so dass der erforderliche Unterschied in den relativen Permittivitäten durchaus auch mit einer Klebemasse erreicht werden kann, deren relative Permittivität weniger als 5 beträgt. Von Vorteil ist jedoch auch hier der Einsatz von Klebemassen, die eine relative Permittivität von mehr als 5 aufweisen. Dies lässt sich bereits durch den Einsatz von speziellen Polymeren erreichen, die hinsichtlich ihrer intrinsischen relativen Permittivität an die konkreten Anforderungen angepasst sind.
Alternativ hierzu kann die Abdeckungsschicht eine relative Permittivität von mehr als 5 aufweisen, insbesondere von mehr als 7 oder sogar von mehr als 14. Dies bietet den Vorteil, dass nahezu jede herkömmliche Klebemasse als Klebemassenschicht eingesetzt werden kann, da diese üblicherweise relative Permittivitäten um 3 herum aufweisen. Dadurch können die klebtechnischen Eigenschaften des Flächenelements über einen besonders großen Bereich gesteuert werden, ohne dass dies durch das Erfordernis beschränkt wird, bestimmte Massen auswählen zu müssen, die eine hohe relative Permittivität aufweisen. Entsprechende Materialien für die Abdeckungsschicht, die eine hohe relative Permittivität aber keine signifikante Eigenklebrigkeit besitzen, sind dem Fachmann in großer Anzahl bekannt.
Gemäß einer Weiterbildung dieser letzteren Ausgestaltungsform kann die Abdeckungsschicht an der Seite, die der Klebemasseschicht zugewandt ist, eine Abschlussschicht aufweisen, die zumindest ein High-k-Dielektrikum enthält. Auf diese Weise kann der Unterschied in den relativen Permittivitäten von Abdeckungsschicht und Klebemassenschicht auf besonders einfache Weise sehr groß eingestellt werden, was etwa mit einem Lack realisiert werden kann, der ein High-k-Dielektrikum enthält und auf die Oberseite der Abdeckungsschicht aufgetragen ist.
Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Klebemasseschicht und/oder die Abdeckungsschicht jeweils einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% aufweist bzw. aufweisen, bevorzugt von weniger als 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen Schicht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Klebemassenschicht gleichmäßig von der Abdeckungsschicht abgezogen werden kann, ohne dass es im Vakuum der Röntgenerzeugungskammer zu einem explosiven Verdampfen von in dem Flächenelement gebundenen Wasser und damit zu einem ungleichmäßigen Ablösen kommt. Ferner wird auf diese Weise das Evakuieren der Probenkammer erheblich vereinfacht, da die aus dem Flächenelement im Vakuum freigesetzte Dampfmenge reduziert wird.
Um Röntgenstrahlung von besonders hoher Strahlungsleistung zu erzeugen, ist es außerdem günstig, wenn die Klebemasseschicht und die Abdeckungsschicht spezifische Widerstände von mehr als 10⁶ Ω·m aufweisen, bevorzugt von mehr als 10¹⁰ Ω·m, gemessen bei einer Umgebungstemperatur von 23°C.
Besonders geeignet ist das Flächenelement, wenn die Klebemasseschicht ein Basispolymer enthält, das eine dynamische Glasübergangstemperatur von mehr als –10°C aufweist, bevorzugt von mehr als 0°C oder sogar von mehr als +10°C, jeweils gemessen bei einer Frequenz von 10 rad/s. Hierdurch wird das Auftreten eines Ruckgleitens beim Abspulen des Flächenelements gefördert, so dass diese Bewegung bereits bei niedrigen Lösegeschwindigkeiten auftreten kann. Aus demselben Grund ist es günstig, wenn die Klebemasse eine Ruckgleitklebemasse ist, die auf einem Stahlsubstrat eine Ruckgleitstärke von mehr als 25 aufweist, bevorzugt eine Ruckgleitstärke von mehr als 50, insbesondere von mehr als 75, jeweils gemessen bei einer Messtemperatur von 23°C mit einer Lösegeschwindigkeit von 300 mm/min unter einem Abzugswinkel von 90°.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Klebemasseschicht aus einer Klebemasse besteht, die als hochviskose Haftklebemasse ausgebildet ist. Hierdurch wird die Kraft verringert, die zum Ablösen der Klebemassenschicht von der Abdeckungsschicht aufzubringen ist, und die Handhabbarkeit des Flächenelements insgesamt verbessert. Eine derartige Klebemasse ermöglicht zudem die einfache Herstellung eines Rollwickels und damit auch die Wiederverwendung des Flächenelements, nachdem dieses abgespult wurde, da das abgespulte Ende des Rollwickels als neuer Rollwickel aufgespult werden kann und somit einer Wiederverwendung leicht zugänglich ist.
Vorteilhafterweise weist der Träger an der ersten Trägerseitenfläche eine Verankerungsschicht auf, über die er mit der zweiten Klebemassenseitenfläche der Klebemassenschicht verbunden ist. Hierdurch haftet die Klebemassenschicht hinreichend fest an dem Träger, so dass gewährleistet ist, dass beim Abziehen des Flächenelements stets die Verbindung zwischen Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht getrennt wird und nicht etwa die Verbindung zwischen Klebemassenschicht und erster Trägerseitenfläche. Somit ist durch diese Ausbildung sichergestellt, dass genau der Ablösungsprozess stattfindet, in dem Röntgenstrahlung erzeugt wird.
Entsprechend dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das erfindungsgemäße Flächenelement verwendet, um Röntgenstrahlung zu erzeugen. Aus der Nutzung des erfindungsgemäßen Flächenelements ergeben sich ebenfalls die zuvor erläuterten Vorteile.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird schließlich ein Verfahren zum Erzeugen von Röntgenstrahlung vorgeschlagen, das die Schritte des Bereitstellens eines Verbunds aus einer Klebemassenschicht und einer Abdeckungsschicht, deren relative Permittivitäten sich voneinander um mehr als einen Wert von 2, gemessen für eine Messfrequenz von 1 kHz bei einer Umgebungstemperatur von 23°C, unterscheiden, und des ruckgleitenden Lösens des Verbundes entlang seiner Längenausdehnung im Vakuum durch Auseinanderziehen von Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht. umfasst.
Bei dem im nature-Artikel beschriebenen Verfahren kann lediglich Röntgenstrahlung mit einer geringen Strahlungsleistung erzeugt werden. Dieser Nachteil wird durch Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens überwunden, da bei dem Ablösen einer Klebemassenschicht von einer Abdeckungsschicht, deren relative Permittivitäten sich voneinander um mehr als einen Wert von 2 unterscheiden, in einer ruckgleitenden Bewegung Röntgenstrahlung mit einer signifikant höheren Strahlungsleistung erzeugt wird als in dem Verfahren nach dem Stand der Technik.
In einer günstigen Ausgestaltung dieses Verfahrens kommt als Verbund aus Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Flächenelement zum Einsatz, wobei dieses zudem entlang seiner Längenausdehnung aufgespalten wird. Hierdurch lassen sich die zuvor für das Flächenelement beschriebenen Vorteile verwirklichen, wobei die Erzeugung der Röntgenstrahlung auf den für die jeweilige Geometrie des Flächenelements längstmöglichen Zeitraum ausgedehnt wird. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere von Vorteil, wenn das flexible Flächenelement als Rollwickel bereitgestellt wird und das Aufspalten als Abspulen des Rollwickels durchgeführt wird. Hierdurch ist nicht nur das Verfahren zur Erzeugung von Röntgenstrahlung besonders einfach, überdies wird die Emission der Röntgenstrahlung insgesamt über einen langen Zeitraum möglich. In diesem Fall kann – ähnlich einem Endlos-Tonband – ein Endlos-Flächenelement eingesetzt werden, das kontinuierlich von einem Rollenkern auf einen anderen Rollenkern umgespult wird, um den Zeitraum der Röntgenstrahlungserzeugung zu maximieren.
Eine alternative Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Abdeckungsschicht als ein Walzenkörper mit einer umlaufenden Mantelfläche bereitgestellt wird, und dass die Klebemassenschicht mit zumindest einem Teilabschnitt der Mantelfläche ruckgleitend-lösbar verbunden wird, um temporär den Verbund aus Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht zu erzeugen, bevor die Klebemassenschicht von dem zumindest einen Teilabschnitt der Mantelfläche gelöst wird. Mit anderen Worten wird das Flächenelement zunächst mit der Oberfläche einer Walze temporär in Kontakt gebracht und an dieser intermediär verklebt, um erst beim anschließenden Ablösen von dem Walzenkörper die Röntgenstrahlung freizusetzen. Damit können die Eigenschaften des Flächenelements, das die Klebemasse umfasst, von denen der Abdeckungsschicht, die hierbei Teil des Walzenkörpers ist, entkoppelt werden, so dass für den Walzenkörper auch hochpreisige Materialien eingesetzt werden können, da dieser – anders als das Flächenelement – in einem derartigen Verfahren kein Verbrauchsmaterial darstellt. Ferner kann das Design und die Lagerung des Flächenelements vereinfacht werden, da auch für die Erzeugung von Röntgenstrahlung mit hoher Strahlungsleistung das Flächenelement ein Klebeband mit einem herkömmlichen Aufbau sein kann, dessen Klebemasse lediglich optional angepasst werden kann.
Besonders günstig sind die verschiedenen vorstehenden Verfahren, wenn das Lösen der Klebemassenschicht von der Abdeckungsschicht bei einer mittleren Lösegeschwindigkeit von weniger als 1.500 mm/min durchgeführt wird, vorzugsweise von weniger als 1.000 mm/min oder sogar von weniger als 500 mm/min. Da jedes Flächenelement nur eine begrenzte Längenausdehnung aufweisen kann, ist es bei niedrigeren Lösegeschwindigkeiten möglich, den Zeitraum zu vergrößern, innerhalb dessen Röntgenstrahlung mit einem bestimmten Flächenelement erzeugt werden.
Zur weiteren Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung wird diese in einer allgemeinen Beschreibung einiger wesentlicher Merkmale und Verfahrensschritte näher erläutert.
Die Erfindung stellt ein hinsichtlich der Emission von Röntgenstrahlung verbessertes flexibles Flächenelement zur Verfügung. Als Flächenelement im Sinne dieser Anmeldung gelten insbesondere alle üblichen und geeigneten Gebilde mit im Wesentlichen flächenförmiger Ausdehnung. Die erfindungsgemäßen Flächenelemente sind insgesamt flexibel und können dabei verschieden ausgestaltet sein, insbesondere als Klebefolie, Klebeband, Klebeetikett oder als Formstanzling. Ein Flächenelement kann hierbei einseitig oder beidseitig klebend ausgerüstet sein und einen permanenten Träger aufweisen oder aber trägerfrei ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Flächenelement weist eine Klebemassenschicht und eine Abdeckungsschicht auf. Die Klebemassenschicht hat eine erste Klebemassenseitenfläche und eine zweite Klebemassenseitenfläche, wobei die erste Klebemassenseitenfläche mit der Abdeckungsschicht lösbar verbunden ist.
Als Schicht wird jede räumliche Materieanhäufung bezeichnet, deren Abmessungen in zwei Raumrichtungen (der Hauptausdehnung, in der Regel Länge und Breite) signifikant größer sind als in der dritten Raumrichtung (in der Regel Höhe) und die dabei für eine einheitliche Funktionalität angepasst ist (wobei die für diese Funktionalität verantwortlichen Zentren innerhalb der Materieansammlung durchaus auch inhomogen verteilt sein können).
Die Klebemassenschicht ist eine Schicht, die hinsichtlich ihrer Klebrigkeit definiert ist und daher aus einer Klebemasse besteht. Eine Klebemasse ist ein nichtmetallischer Werkstoff, der dazu angepasst ist, Fügeteile durch Flächenhaftung (Adhäsion) und innere Festigkeit (Kohäsion) zu verbinden. Klebemassen enthalten in der Regel ein Basispolymer und optional weitere Rezeptierungsbestandteile, beispielsweise weitere Polymere und/oder Füllstoffe. Als Basispolymer einer Klebemasse bezeichnet man ein Polymer, dessen grundlegende Eigenschaften die klebtechnischen Eigenschaften der gesamten Klebemasse bestimmen, wobei selbstverständlich nicht ausgeschlossen ist, dass die Gesamteigenschaften der Klebemasse durch Verwendung von modifizierenden Hilfs- oder Zusatzstoffen oder von anderen Polymeren in der Klebemasse zusätzlich beeinflusst werden. Im einfachsten Fall besteht eine Klebemasse nur aus ihrem Basispolymer.
Die Verklebbarkeit von Polymeren bzw. Klebemassen beruht auf ihren adhäsiven Eigenschaften. Als Adhäsion wird üblicherweise der physikalische Effekt bezeichnet, der den Zusammenhalt zweier miteinander in Kontakt gebrachter Phasen an ihrer Grenzfläche aufgrund dort auftretender intermolekularer Wechselwirkungen bewirkt. Die Adhäsion bestimmt somit das Anhaften des Polymers oder einer Klebemasse an der Substratoberfläche und ist als Anfassklebrigkeit (dem so genannten Tack) und als Klebkraft bestimmbar. Während die Adhäsion eines Polymers allein von dessen molekularen Aufbau abhängig ist und somit eine intrinsische Größe des konkreten Polymers darstellt, kann in Klebemassen das Polymer mit weiteren Komponenten abgemischt vorliegen. Um die Adhäsion einer Klebemasse gezielt zu beeinflussen, werden der Klebemasse häufig Weichmacher und/oder klebkraftsteigernde Harze (so genannte Tackifier) zugesetzt.
Als Kohäsion bezeichnet man üblicherweise den physikalischen Effekt, der den inneren Zusammenhalt eines Stoffs oder Stoffgemisches aufgrund intermolekularer und/oder intramolekularer Wechselwirkungen zur Folge hat. Die Kohäsionskräfte bestimmen somit die Zähflüssigkeit und Fließfähigkeit der Klebemasse, die sich etwa als Viskosität und als Scherstandzeit bestimmen lassen. Auch die Kohäsion ist durch den molekularen Aufbau des Polymers festgelegt, wobei es möglich ist, die Kohäsion gezielt zu erhöhen, indem das Polymer oder die Klebemasse einer zusätzlichen Vernetzung unterzogen wird, wofür das Polymer bzw. die Klebemasse reaktive (und somit vernetzbare) Bestandteile aufweisen muss (die sich bei einer Klebemasse auch separat als chemische Vernetzer zusetzen lassen) und/oder die Klebemasse in einer Nachbehandlung aktinischen (energiereichen) Strahlen ausgesetzt wird.
Die klebtechnischen Eigenschaften eines Polymers werden in erster Linie von dem Verhältnis adhäsiver und kohäsiver Eigenschaften bestimmt. So ist es beispielsweise für einige Anwendungen wichtig, dass die eingesetzten Polymere hochkohäsiv sind, also über einen besonders starken inneren Zusammenhalt verfügen, während für andere Anwendungen eine besonders hohe Adhäsion erforderlich ist.
Die Abdeckungsschicht ist eine Schicht, die als ablösbare Abdeckung der ansonsten freiliegenden Seite einer Klebemassenschicht angepasst ist. Zum bestimmungsgemäßen Gebrauch des Flächenelements ist das Ablösen der Abdeckungsschicht von der Klebemasse entscheidend. Die Abdeckungsschicht kann dabei ein temporär verbundener Bestandteil des Flächenelements sein, etwa wenn die Abdeckungsschicht von einem temporären Träger des Flächenelements gebildet wird, der zum Gebrauch von der Klebemasse abgezogen wird. Alternativ kann die Abdeckungsschicht aber auch ein permanent verbundener Bestandteil des Flächenelements sein, etwa in dem Fall, dass in einer rollenförmigen Anordnung des Flächenelements die Rückseite eines permanenten Trägers des Flächenelements die Abdeckungsschicht der darüber in der Rollenanordnung gelegenen Flächenelementlage (Flächenelementwindung) bildet und beim Abspulen der Rolle zwar einseitig von der Klebemassenschicht getrennt wird, über die andere Seitenfläche mit dieser aber verbunden bleibt.
Erfindungsgemäß sind grundsätzlich alle Kombinationen beliebiger Arten von Klebemassenschichten und Abdeckungsschichten untereinander einsetzbar, solange die relative Permittivität der Klebemassenschicht um mehr als 2 von der relativen Permittivität der Abdeckungsschicht abweicht (gemessen für eine Messfrequenz von 1 kHz bei einer Umgebungstemperatur von 23°C). Dies kann bedeuten, dass die relative Permittivität der Klebemassenschicht entweder um mehr als 2 geringer ist als die relative Permittivität der Abdeckungsschicht, oder aber, dass die relative Permittivität der Klebemassenschicht um mehr als 2 größer ist als die relative Permittivität der Abdeckungsschicht. Außerdem muss die temporäre Verbindung zwischen Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht derart ausgebildet sein, dass die beiden Schichten untereinander ruckgleitend-lösbar verbunden sind, oder genauer, dass die erste Seitenfläche der Klebemasseschicht (die erste Klebemassenseitenfläche) mit der Abdeckungsschicht ruckgleitend-lösbar verbunden ist.
Zwei voneinander zu lösende Schichten sind im Sinne der vorliegenden Erfindung dann miteinander ruckgleitend-lösbar verbunden, wenn das Ablösen der einen Schicht von der anderen Schicht unter einem Ablösewinkel von etwa 90° bei einer Temperatur von 23°°C bereits dann unter Ruckgleiten (das heißt in einer ruckgleitenden Bewegung) erfolgt, wenn die Lösegeschwindigkeit geringer als 10.000 mm/min ist, wenn also beim Ablösen bereits bei moderaten Lösegeschwindigkeiten ein Ruckgleiteffekt (Slip-Stick-Effekt) auftritt. Insgesamt ist das Auftreten eines Ruckgleiteffekts unter anderem von der Lösegeschwindigkeit der Verbindung abhängig, unterhalb einer jeweils charakteristischen Mindestlösegeschwindigkeit wird etwa kein Ruckgleiten beobachtet. Aus diesem Grund sind in einer ruckgleitend-lösbaren Verbindung zwei flächig miteinander verbundene Schichten angepasst, bei einer Lösegeschwindigkeit oberhalb der Mindestlösegeschwindigkeit ein diskontinuierliches Ablösen in Form eines Ruckgleitens aufzuweisen.
Die entsprechende Anpassung der Materialien aneinander kann hierbei beliebig erfolgen. So können beispielsweise das Material der Klebemasseschicht und das Material der Abdeckungsschicht derart gewählt werden, dass die intrinsischen klebtechnischen Eigenschaften beider Materialien ein Ruckgleiten erlauben; entsprechende Materialkombinationen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Ebenso ist es aber auch möglich, eine sich diskontinuierlich lösende Verbindung zwischen den beiden Schichten durch gezielte Strukturierung der Oberflächen der Klebemasseschicht und/oder der Abdeckungsschicht zu erreichen, beispielsweise, indem die Oberflächen entsprechend mechanisch texturiert werden (etwa durch Abschaben oder Einprägen), indem die Klebkraft der Haftklebemasse durch gezielte Bestrahlung mit hochenergetischer Strahlung lokal modifiziert wird (etwa mittels Laserablation oder in einer Elektronenstrahlvernetzung) oder indem ein haftvermindernder Lack in dünnen Strichen quer zur Abzugsrichtung auf die Oberfläche der Abdeckungsschicht aufgetragen wird.
Der Ruckgleiteffekt ist in der Literatur vielfach beschrieben und tritt üblicherweise in Abhängigkeit von der Temperatur, der Lösegeschwindigkeit und dem Abzugswinkel auf. Neben diesen extrinsischen Einflussmöglichkeiten können auch materialseitige Einflussparameter von Bedeutung sein, etwa die dynamische Glasübergangstemperatur der an der Klebverbindung beteiligten Polymere. Diese kann in einer dynamischmechanischen Analyse (DMA) bei geringen Frequenzen bestimmt werden. Soll ein Ruckgleiteffekt bereits bei niedrigen Lösegeschwindigkeiten auftreten, so ist es sinnvoll, Basispolymere mit einer dynamischen Glasübergangstemperatur von mehr als –10°C einzusetzen, insbesondere von mehr als 0°C oder sogar von mehr als +10°C, jeweils gemessen bei einer Frequenz von 10 rad/s.
Zur näheren Charakterisierung der Eignung eines Systems für ein Ruckgleiten existieren unterschiedliche Ansätze. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung wurde ein Verfahren eingesetzt, das in US 5,496,635 beschrieben ist. Die Ruckgleitbewegung wird hierbei anhand einer spezifischen Größe quantifiziert, der Ruckgleitstärke (slip-stick index, SSI), die unter statistischen Aspekten die Schwankungen der Messwerte bei der Klebkraftmessung widerspiegelt. Das rollenförmig aufgewickelte Flächenelement wird hierzu in einer Zugtestvorrichtung eingespannt und das freie Ende des Flächenelements mit der vorgegebenen Lösegeschwindigkeit vom Rollwickel abgelöst. Von den für eine Probenrolle erhaltenen Zugkraftdaten werden lediglich diejenigen 80% der Datenpunkte ausgewertet, die in der Mitte der Messung aufgenommen werden, die ersten und letzten 10% bleiben jeweils unberücksichtigt. Zur Auswertung wird an die erhaltenen Datenpunkte ein Polynom 5. Grades angepasst und die mittlere Zugbelastung errechnet. Ferner werden aus den beschnittenen Rohdaten die Standardabweichung (root mean square, RMS) und die mittlere Zugbelastung bestimmt. Die Ruckgleitstärke erhält man, wenn die Standardabweichung der Rohdaten mit 53,3 multipliziert und durch die mittlere Zugbelastung geteilt wird.
Unter Verwendung dieser Kenngröße lässt sich die Eignung einer Klebemasse als Ruckgleitklebemasse, also als Klebemasse, die ruckgleitend-lösbar verklebt werden kann und somit einen Ruckgleiteffekt zeigt, zumindest teilweise spezifizieren. Im Sinne der vorliegenden Erfindung weist ein Flächenelement einen Ruckgleiteffekt auf, wenn dessen Klebemasseschicht auf einem Stahlsubstrat eine Ruckgleitstärke von mehr als 25 besitzt, gemessen bei einer Messtemperatur von 23°C mit einer Lösegeschwindigkeit von 300 mm/min unter einem Abzugswinkel von 90°. Hinsichtlich der Erzeugung von Röntgenstrahlung noch bessere Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Ruckgleitstärke mehr als 50 beträgt, insbesondere mehr als 75.
Die Klebemassenschicht kann grundsätzlich jede bekannte und geeignete Klebemasse enthalten. So kann die Klebemasse zum Beispiel insbesondere eine Haftklebemasse oder Heißschmelzklebemasse sein, insbesondere eine hochviskose Haftklebemasse.
Als Haftklebemasse kommen grundsätzlich alle Polymersysteme mit geeigneten haftklebenden Eigenschaften in Frage, also haftklebrige Systeme. Die zur Herstellung des Basispolymers einer Haftklebemasse eingesetzten Monomere werden insbesondere dermaßen gewählt, dass die resultierenden Polymere bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen haftklebrig sind.
Haftklebrig im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Polymer, wenn es entsprechend dem „Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989) haftklebende Eigenschaften besitzt.
Zur Erzielung einer für haftklebrige Polymere bevorzugten statischen Glasübergangstemperatur TG der Polymere von TG ≤ 15°C werden die Monomere üblicherweise derart ausgesucht und die mengenmäßige Zusammensetzung der Monomermischung derart gewählt, dass diese sich in Analogie zu der von Fox vorgestellten Gleichung (vgl. T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123) so verhalten, dass sich der gewünschte Wert für die statische Glasübergangstemperatur T_G des resultierenden Polymers ergibt nach
Hierin repräsentiert n die Laufzahl über die eingesetzten Monomere, w_n den Massenanteil des jeweiligen Monomers n (Gew.-%) und T_G,n die jeweilige statische Glasübergangstemperatur des Homopolymers aus den jeweiligen Monomeren n in K.
Als haftklebrige Polymere kommen alle haftklebrigen Polymere in Frage, beispielsweise solche auf der Basis von Acrylaten und/oder Methacrylaten, Polyolefinen, Polyurethanen, Silikonen, natürlichen Kautschuken und/oder Synthesekautschuken, sofern diese die Anforderungen hinsichtlich der relativen Permittivität des resultierenden Polymers erfüllen.
Die erfindungsgemäß einzusetzende Klebemasse kann aber auch eine Heißschmelzklebemasse sein. Als Heißschmelzklebemassen kommen grundsätzlich alle Polymersysteme mit geeigneten heißschmelzklebenden Eigenschaften in Frage, also heißschmelzklebrige Systeme. Heißschmelzklebrig im Sinne der vorliegenden Erfindung ist etwa ein Basispolymer, wenn nach der schmelzeförmigen Applikation auf einen Haftgrund (Untergrund, Verklebungssubstrat, Klebegrund) und anschließendem Abkühlen die Klebkraft bei Raumtemperatur nach ASTM D 3330-04 (bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 300 mm/min auf dem zu verklebenden Haftgrund) größer als 1 N/cm ist, insbesondere größer ist als 3 N/cm oder sogar größer als 5 N/cm. Als heißschmelzklebriges Basispolymer können alle üblichen und geeigneten heißschmelzklebrigen Polymere eingesetzt werden, beispielsweise solche auf der Basis von Synthesekautschuken, von thermoplastischen Materialien wie etwa Polyamiden und Polyolefinen und deren Copolymeren, von Elastomeren mit Modifikationsharzen, von Acrylsäurederivaten-Vinyl-Copolymeren und von acrylathaltigen Blockcopolymeren.
Im Hinblick auf die Wahl der Klebemassenschicht und der Abdeckungsschicht schlägt die Erfindung zwei unterschiedliche Realisierungen vor: die Klebemassenschicht kann entweder eine höhere relative Permittivität als die Abdeckungsschicht oder aber eine niedrigere relative Permittivität als die Abdeckungsschicht besitzen, wobei der Unterschied der relativen Permittivitäten mindestens 2 beträgt. Noch bessere Ergebnisse werden erhalten, wenn der Unterschied noch größer ist, wenn dieser also größer als 4 oder sogar größer als 8 ist. Einschlägige Tabellenwerke aus dem Stand der Technik enthalten umfassende Übersichten frequenz- und temperaturabhängiger komplexer relativer Permittivitäten vieler Materialien, so dass der Fachmann entsprechende Kombinationen ohne Schwierigkeiten auffindet.
Wenn die Klebemassenschicht eine höhere relative Permittivität als die Abdeckungsschicht besitzt, so lassen sich für die Abdeckungsschicht nahezu alle üblichen Polymerfolien einsetzen, insbesondere, wenn die relative Permittivität der Abdeckungsschicht weniger als 3 betragen soll. Typische Materialien hierfür sind unter anderem solche Polymerfolien, die für die Herstellung von Klebebändern besonders geeignet sind, also beispielsweise – ohne sich durch diese Aufzählung einzuschränken – Folien aus Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polycarbonat, Polyamid oder Polytetrafluorethylen.
Demzufolge ist dann für die Klebemassenschicht eine Klebemasse zu verwenden, die eine höhere relative Permittivität aufweist, insbesondere eine relative Permittivität von mehr als 5. Hierbei handelt es sich um besondere Klebemassen, die Monomere oder Comonomere mit einer hohen relativen Permittivität enthalten; diese sind dem Fachmann ebenfalls bekannt. Beispiele für derartige (Co-)Monomere sind – ohne sich durch die Aufzählung einzuschränken – 2-Cyanoethyl(meth)acrylat, 2-(2-Cyanoethoxy)ethyl(meth)acrylat, 2-(2-(2-Cyanoethoxy)ethoxy)ethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxy-3-(2-cyanoethoxy)propyl(meth)acrylat, 2-Hydroxy-3-(2-cyanoethoxy)propyl(meth)acrylat, N-N-bis(2-cyanoethyl)(meth)acrylamid, 4-Fluorstyrol, 2-Sulfoethyl(meth)acrylat, Trifluorethyl(meth)acrylat und Acrylnitril, wobei die Schreibweise (Meth)Acrylat zum Ausdruck bringt, dass gleichermaßen Acrylate wie Methacrylate umfasst sind. Des weiteren lassen sich Klebemassen auf der Basis von Chloropren-Kautschuken und deren Derivaten einsetzen, beispielsweise von Polychloropren (erhältlich unter den Handelsnamen Neopren und Baypren).
Für den Fall, dass die Klebemassenschicht eine niedrigere relative Permittivität als die Abdeckungsschicht besitzt, lassen sich für die Klebemassenschicht nahezu alle üblichen Klebemassen einsetzen, insbesondere, wenn die relative Permittivität der Klebemasse weniger als 3 betragen soll.
Demzufolge ist für die Abdeckungsschicht ein Material zu verwenden, das eine höhere relative Permittivität aufweist, insbesondere eine relative Permittivität von mehr als 5 oder sogar von mehr als 7, besonders bevorzugt von mehr als 14. Hierbei handelt es sich um besondere Folienmaterialien, die dem Fachmann hinreichend bekannt sind, wie etwa solche, die Comonomere mit einer hohen relativen Permittivität enthalten. Beispiele für in der Abdeckungsschicht einsetzbare Materialien sind – ohne sich durch die Aufzählung einzuschränken – Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid-hart, Polyvinylalkohol, Polyvinylphenol, Cyanoharze, Cellulosederivate wie etwa Cellophan, Stärke und deren Derivate sowie Metalle, Gläser und Keramiken.
Eine Abdeckungsschicht, die an der Seitenfläche, die der Klebemassenschicht benachbart ist, eine hohe relative Permittivität aufweist, lässt sich ebenfalls erhalten, wenn die Abdeckungsschicht ein Folienmaterial von niedriger relativer Permittivität enthält, das als integraler Teil der Abdeckungsschicht zusätzlich eine Abschlussschicht von besonders hoher relativer Permittivität aufweist. Eine derartige Abschlussschicht ist eine Schicht, die auf eine Seitenfläche einer übergeordneten Schichtstruktur aufgetragen ist und diese Struktur zu der entsprechenden Seite hin somit abschließt. Im vorliegenden Fall ist dies die Seitenfläche, an der sich die Klebeschichtung befindet. Erfindungsgemäß enthält die Abschlussschicht zumindest ein Material mit einer hohen Permittivität. Neben den zuvor beschriebenen Polymeren können dies jedoch auch insbesondere High-k-Dielektrika sein, die direkt oder in Form eines Lackes auf die Seitenfläche aufgetragen wurden. Als High-k-Dielektrikum bezeichnet man solche Materialien, die eine höhere relative Permittivität aufweisen als die in der Halbleiterindustrie üblicherweise eingesetzten Dielektrika Siliziumdioxid (ε_r = 3,9) und Siliziumoxinitrid (ε_r < 6). Typische High-k-Dielektrika sind etwa – ohne sich mit dieser Aufzählung einzuschränken – amorphe Metalloxide (zum Beispiel Aluminiumoxid, Tantaloxid, Hafniumoxid und Zirkonoxid) oder kristalline Seltenerdmetalloxide (zum Beispiel Praseodymoxid, Gadoliniumoxid und Yttriumoxid).
Ferner kann die Klebemasseschicht und die Abdeckungsschicht hinsichtlich ihres spezifischen Widerstands angepasst werden, das Abfließen der beim Ablösen der Klebemasse von der Abdeckungsschicht erzeugten Ladungsträgerpaare zu verhindern und so einer indirekten nichtstrahlenden Rekombination entgegenzuwirken, die mit der Erzeugung von Bremsstrahlung konkurriert. Ein solcher Effekt wird durch den Einsatz von Materialien erreicht, die einen spezifischen Widerstand von mehr als 10⁶ Ω·m aufweisen, bevorzugt von mehr als 10¹⁰ Ω·m (gemessen bei einer Umgebungstemperatur von 23°C). Materialien mit derartigen Isolatoreigenschaften sind aus dem Stand der Technik bekannt und umfassend tabelliert.
Diese hochisolierenden Materialien sind als freitragende Filme üblicherweise jedoch sehr starr und daher in dieser Form nicht für einen Einsatz in einem flexiblen Flächenelement geeignet. Daher ist es auch möglich, diese Materialien in Kombination mit einer herkömmlichen Trägerfolie einzusetzen, etwa, indem diese Materialien als dünne Schicht auf eine Trägerfolie an derjenigen Seitenfläche aufgebracht werden, die später mit der Haftklebemasse in direkten Kontakt gebracht wird. Um eine insgesamt hohe Flexibilität des Flächenelements zu gewährleisten, handelt es sich bei diesen hochisolierenden Schichten um Dünnschichten, die eine Dicke von weniger als 1 μm aufweisen, insbesondere von weniger als 500 nm oder sogar von weniger als 100 nm.
Materialien, die als hochisolierende Schichten eingesetzt werden können, sind dem Fachmann in großer Anzahl bekannt. Vorteilhafterweise werden solche Materialien verwendet, die ebenfalls High-k-Dielektrika darstellen, etwa Metalloxidschichten (zum Beispiel Aluminiumoxid oder Tantaloxid) sowie Metallnitride, Metalltitanate oder Metallcarbide. Derartige Schichten lassen sich mit den üblichen herkömmlichen Beschichtungsverfahren auf die Trägerfolie aufbringen, beispielsweise mittels eines Sol-Gel-Verfahrens, mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung, mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung, mittels reaktivem Sputtern, mittels Ionenimplantation oder mittels ähnlicher Verfahren im Vakuum oder unter Atmosphärendruck, wobei sich hochflexible dünne Schichten erhalten lassen, die fest auf dem Folienträger verankert sind und sich von diesem selbst unter mechanischer Belastung beim Abtrennen der Klebemasse von der Abdeckungsschicht nicht ablösen.
Ferner können die Klebemasseschicht und/oder die Abdeckungsschicht jeweils so gewählt werden, dass sie einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% aufweist bzw. aufweisen, bevorzugt von weniger als 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen Schicht. Dies lässt sich durch den Einsatz von Materialien mit besonders geringer Hygroskopie erreichen, die dem Fachmann bekannt sind. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass viele natürlichen faserartigen oder porösen Materialien mit einer hohen relativen Permittivität nicht verwendet werden können, da sich deren relative Permittivität in erster Linie auf adsorbiertes oder absorbiertes Wasser zurückführen lässt. Das Wasser würde im Vakuum der Kammer zur Erzeugung von Röntgenstrahlung verdampfen, so dass die relative Permittivität dabei stark abnähme und gegebenenfalls sogar zu gering würde, so dass diese Materialien insgesamt nicht geeignet sind. Zudem erschwert das Austreten von Wasserdampf nicht nur die Herstellung und das Beibehalten des Vakuums, sondern das zumeist schlagartig eintretende Verdampfen führt zu einem ungleichmäßigen Ablösen der Klebemasse von der Abdeckungsschicht, ohne dass dabei ein Ruckgleiten beobachtet wird.
Das Flächenelement kann ferner einen Träger umfassen. Dieser Träger weist eine erste Trägerseitenfläche und eine zweite Trägerseitenfläche auf. Als Träger wird jedes zumeist im Wesentlichen flächenförmige Strukturelement bezeichnet, dem die Funktion eines permanenten Trägers zukommt, also ein Gebilde, das ein mechanisch belastbares Material in flächiger Anordnung enthält und so die weiteren Bestandteile des Flächenelements unterstützen kann, was dem Bewahren der strukturellen Integrität des Flächenelements dient. Für einen Träger können alle geeigneten Trägermaterialien verwendet werden, etwa Folien, Kunststoffe, textile Flächenelemente (beispielsweise Gewebe, Gelege, Gewirke, Vliese) oder Kombinationen aus solchen Materialien, wobei ein Trägerelement vollflächig geschlossen oder durchbrochen ausgebildet sein kann. Typische Materialien sind etwa BOPP (biaxial orientiertes Polypropylen), MOPP (monoaxial orientiertes Polypropylen), PET (Polyethylenterephthalat), PVC (Polyvinylchlorid), PUR (Polyurethan), PE (Polyethylen), PVDF (Polyvinylidenfluorid), PE/EVA (Polyethylen-Ethylenvinylacetat-Copolymere) und EPDM (Ethen-Propylen-Dien-Terpolymere), die sich in industriellen Fertigung von Flächenelementen aufgrund ihrer leichten Verarbeitbarkeit durchgesetzt haben.
Um die Stützwirkung zu verwirklichen, ist der Träger an der ersten Trägerseitenfläche mit der zweiten Klebemassenseitenfläche der Klebemassenschicht fest verbunden. Dies bedeutet, dass dort die Verbindung zwischen Klebemassenschicht und Träger belastbarer ist als die Verbindung zwischen Klebemasseschicht und Abdeckungsschicht, so das beim Ablösen der Klebemasseschicht von der Abdeckungsschicht die Verbindung zwischen Klebemassenschicht und Träger bestehen bleibt.
Für den inneren Aufbau gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Realisierungsmöglichkeiten. Grundsätzlich ist von der Erfindung jede dieser Möglichkeiten umfasst, sofern sie geeignet ist, die erfindungsgemäße Lehre zu verwirklichen. So kann das Flächenelement vor dem Auftrennen von Klebemasseschicht und Abdeckungsschicht etwa als Rollwickel vorliegen, also als feste Wicklung des Flächenelements, das in seiner Form einer archimedischen Spirale ähnelt. In einem solchen Rollwickel ist das Flächenelement um sich selbst gewickelt, so dass dessen Teilabschnitte flächig zwischen anderen Teilabschnitten des Flächenelements angeordnet sind, wodurch sich – von der äußeren Umwicklung abgesehen – auf jeder unteren Lage des Flächenelements zumindest eine obere Lage befindet. Derartige Rollwickel können in ihrem Innern einen Wickelhilfskörper in Form eines Wickelkerns aufweisen oder aber kernfrei ausgebildet sein. Aus praktischen Gründen sind Rollwickel in der Regel zylinderförmig oder spindelförmig aufgewickelt.
Demzufolge ist in dem Rollwickel also mindestens ein Abschnitt des Flächenelements unmittelbar (das heißt ohne Zwischenlagen) unter einem anderen Abschnitt des Flächenelements angeordnet, wobei die zweite Trägerseitenfläche des einen Abschnitts des Flächenelements als Abdeckungsschicht des über dem einen Abschnitt angeordneten anderen Abschnitts des Flächenelements innerhalb des Rollwickels ausgebildet ist. Mit anderen Worten dient die im Rollwickel üblicherweise nach außen hin angeordnete Seite des Flächenelements, an der sich die Abdeckungsschicht befindet, als temporärer Träger für eine jeweils darüber angeordnete Lage. Die darüber angeordnete Lage wird Abspulen des Rollwickels zuerst abgelöst. In diesem Fall ist die Abdeckungsschicht ein Teilabschnitt an der Außenseite des Trägers, also dessen Rückseite. An dieser Seitenfläche kann der Träger ferner vollflächig oder in Teilbereichen haftungvermindernd ausgerüstet sein, etwa durch Verwendung einer haftungvermindernden Beschichtung, beispielsweise durch Einsatz silikonisierter oder fluorierter Materialien. Mit dieser Ausführung lässt sich ein besonders einfacher Aufbau des Flächenelements erreichen, durch den das Flächenelement zudem wiederverwertbar wird.
Stattdessen können die Abdeckungsschicht und der Träger aber auch separat ausgebildet sein, also als unterschiedliche separierbare Teileinheiten desselben Flächenelements, so dass der Träger beim Ablösen der Klebemasseschicht von der Abdeckungsschicht an der Klebemasse verbleibt und somit ebenfalls von der Abdeckungsschicht abgetrennt wird. In diesem Fall kommt der separierbaren Abdeckungsschicht also die Funktion eines temporären Trägers zu, die zwar Teil des Flächenelements ist, beim Ablösen jedoch von diesem abgelöst wird. Dies erleichtert die Handhabung des Flächenelements beim Abtrennen und ermöglicht die Herstellung einzelner passend konfektionierter streifenförmiger Flächenelemente, die bei einer festgelegten Lösegeschwindigkeit grade genug Röntgenstrahlung für eine feste Anzahl an Anwendungen freisetzen, beispielsweise für eine einzige Anwendung (Einmaldosis).
Ferner kann der Träger an der ersten Trägerseitenfläche, an der er mit der Klebemassenseitenfläche der Klebemassenschicht verbunden ist und von dieser nicht wieder gelöst werden soll, eine Verankerungsschicht aufweisen, über die er mit der zweiten Klebemassenseitenfläche der Klebemassenschicht verbunden ist. Als Verankerungsschicht wird jede Schicht angesehen, die dazu angepasst ist, einem Ablösen von daran befestigten weiteren Schichten entgegenzuwirken, diese Schichten also fest zu binden und damit quasi zu verankern. Als Verankerungsschichten sind dem Fachmann eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme bekannt. So kann als Verankerungsschicht beispielsweise eine auf die erste Trägerseitenfläche aufgetragene Haftungsvermittlerschicht (Primer, beispielsweise Silane, Polyurethane, Polyacrylate oder Ethylenimine) dienen. Stattdessen kann die Verankerungsschicht aber ein einen Teil des Träger ausmachen, etwa, wenn die erste Trägerseitenfläche in eine Verankerungsschicht umgewandelt wird, beispielsweise im Rahmen einer physikalischen Oberflächenbehandlung wie etwa einer Coronabehandlung dieser Oberfläche.
Das Flächenelement selber kann eine beliebige geometrische Form besitzen. Als in praktischer Hinsicht besonders vorteilhaft haben sich bandförmige Flächenelemente herausgestellt, insbesondere solche in Rollenform. Die mittlere Breite eines derartigen Rollwickels wird hierbei entsprechend der jeweiligen Anwendung gewählt. So ist es etwa möglich, ein Flächenelement mit den Abmessungen herkömmlicher Haushaltsklebebänder einzusetzen (also mit einer Breite von 10 mm bis zu 50 mm, insbesondere von 19 mm), um auf bestehende Fertigungstechnik zurückgreifen zu können. Zur Verbesserung der Abbildungsschärfe bei der Anfertigung von Röntgenaufnahmen sind in der Regel punktförmige Röntgenquellen erforderlich, so dass es auch sinnvoll sein kann, Flächenelemente von möglichst geringer Breite einzusetzen (etwa von weniger als 10 mm oder sogar von weniger als 5 mm). Andere Anwendungen wie etwa in der Strahlentherapie, beim Sterilisieren von Gegenständen oder beim Vernetzen von Polymeren, verlangen hingegen möglichst großflächige Röntgenquellen, die sich beispielsweise mit Flächenelementen realisieren lassen, deren Breite 50 mm übersteigt. Diese lassen sich auf einfache Weise unter Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre erhalten.
Die Verwendung des zuvor beschriebenen Flächenelements zum Erzeugen von Röntgenstrahlung kann erfindungsgemäß erfolgen, indem das nachfolgend beschriebene Verfahren zum Erzeugen von Röntgenstrahlung durchgeführt wird. Gemäß diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt zunächst ein Verbund aus einer Klebemassenschicht und einer Abdeckungsschicht bereit gestellt, deren relative Permittivitäten sich voneinander um mehr als einen Wert von 2 unterscheiden, gemessen für eine Messfrequenz von 1 kHz bei einer Umgebungstemperatur von 23°C.
Als Verbund wird jede Anordnung von miteinander verbundenen Materialien verstanden. Im Zusammenhang mit diesem Verfahren umfasst ein Verbund zumindest eine Klebemassenschicht und eine Abdeckungsschicht. Die Klebemassenschicht und die Abdeckungsschicht können hierbei entsprechend den bereits im Zusammenhang mit dem Flächenelement beschriebenen Schichten ausgebildet sein. Demzufolge kann die Abdeckungsschicht eine Schicht sein, die als ablösbare Abdeckung der ansonsten freiliegenden Seite einer Klebemassenschicht angepasst ist. Abweichend von der für das Flächenelement beschriebenen Ausbildung der Abdeckungsschicht als integrierter Teil des Flächenelements kann zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine Abdeckungsschicht eingesetzt werden, die nicht Bestandteil des Flächenelements selber ist, sondern einen Bestandteil der Abspuleinrichtung bildet.
In einem zweiten Schritt wird dann der Verbund aus Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht in einer ruckgleitenden Bewegung im Vakuum gelöst. Das Lösen des Verbunds erfolgt entlang der Längenausdehnung des Verbunds. Als Längenausdehnung des Verbunds wird die parallel zu den Begrenzungen des Flächenelements liegende Raumrichtung bezeichnet, entlang derer der Verbund seine größte Ausdehnung aufweist (bei einem bandförmigen Flächenelement also parallel zur Bandlänge), wobei sich das Flächenelement in dieser Raumrichtung beim Trennen der Klebemassenschicht und der Abdeckungsschicht insbesondere in einer Linie quer zur Längenausdehnung des Flächenelements ablösen kann, der Abzugslinie, deren Länge vorzugsweise über die gesamte Längenausdehnung des Flächenelements zumindest im Wesentlichen gleichgroß ist. Das Ablösen der Klebemassenschicht von der Abdeckungsschicht erfolgt durch Auseinanderziehen von Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht, indem also der Abschnitt des Flächenelements, an dem die Klebemassenschicht aufgebracht ist, unter Krafteinwirkung von der Abdeckungsschicht abgezogen wird. Dies schließt selbstverständlich auch das Abziehen der Abdeckungsschicht von der Klebemassenschicht mit ein.
Diese Schritte können grundsätzlich auf alle geeigneten Arten durchgeführt werden. So kann beispielsweise der Abschnitt des Flächenelements, auf dem die Klebemassenschicht aufgebracht ist, unter einem beliebigen Winkel von der Abdeckungsschicht weg geführt werden, wobei ein Winkel von etwa 90° bevorzugt ist, um das Auftreten einer ruckgleitenden Bewegung bereits bei geringen Lösegeschwindigkeiten zu ermöglichen.
Wird ein Verbund aus Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht bereitgestellt, der das zuvor beschriebene erfindungsgemäße flexible Flächenelement ist, so kann das Lösen von Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht derart durchgeführt werden, dass das flexible Flächenelement entlang seiner Längenausdehnung aufgespalten wird, das heißt parallel zu seiner Flächenausdehnung getrennt wird, so dass das gelöste Ende der Abdeckungsschicht auf der einen Seite verbleibt und das gelöste Ende der Klebemassenschicht auf der anderen Seite verbleibt. Wird das Flächenelement als Rollwickel bereitgestellt, so kann das Aufspalten dadurch erfolgen, dass der Rollwickel abgespult wird, wobei der freie Endabschnitt des Flächenelements von dem Träger der im Rollwickel darunter befindlichen Lage abgelöst wird und die Klebemassenschicht und die Abdeckungsschicht somit voneinander getrennt werden.
In einer alternativen Durchführung des Verfahrens wird die Abdeckungsschicht als ein Walzenkörper mit einer umlaufenden Mantelfläche bereitgestellt. Die Klebemassenschicht wird dann mit zumindest einem Teilabschnitt der Mantelfläche ruckgleitend-lösbar verbunden, um temporär den Verbund aus Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht zu erzeugen. Anschließend wird die Klebemassenschicht von dem zumindest einen Teilabschnitt der Mantelfläche wieder gelöst, wobei Röntgenstrahlung entsteht.
In dieser Variante ist die Abdeckungsschicht zunächst nicht unmittelbar mit der Klebemasseschicht verbunden, eine derartige Verbindung wird lediglich kurzzeitig erzeugt. Die Abdeckungsschicht bildet hier einen dauerhaften Bestandteil der Abspulvorrichtung in Form eines Walzenkörpers, also beispielsweise einer drehbar gelagerten Umlenkwalze, Antriebsscheibe, Andruckrolle oder dergleichen. Üblicherweise besteht die Oberfläche des Walzenkörpers (und damit die Abdeckungsschicht) aus einem Material mit einer hohen relativen Permittivität, etwa aus Titandioxid oder Aluminiumoxid, letzteres beispielsweise als eloxierte Aluminiumwalze. Da diese im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Abdeckungsschichten nicht zusammen mit dem abgespulten Flächenelement entfernt werden muss (was bei einem wiederverwertbaren Flächenelement gegebenenfalls erst nach mehreren Verfahrensdurchläufen erforderlich wird), ist es möglich, Abdeckungsschichten auch aus nichtflexiblen, teuren oder ökologisch bedenklichen Materialien zu fertigen, sofern diese anderweitig besondere Vorteile wie etwa eine besonders hohe Röntgenausbeute bieten.
Da in dieser Ausführung das Erfordernis des relativen Permittivitätsunterschieds somit in erster Linie durch das Material der Abdeckungsschicht gewährleistet ist, kann in eine derartige Abspulvorrichtung nahezu jedes herkömmliche Klebeband als Flächenelement eingesetzt werden (Klebemassen weisen üblicherweise relativen Permittivitäten um 3 auf).
Innerhalb dieses Verfahrens wird das Flächenelement von dem Rollwickel abgelöst und mit seiner haftklebrigen Seite zu der Oberfläche des Walzenkörpers hin geführt, genauer gesagt an dessen umlaufende Mantelfläche. Dort wird die Bewegung des Flächenelements durch eine Umlenkwalze parallel zur Bewegungsrichtung der umlaufenden Mantelfläche umgelenkt und das Flächenelement einseitig gegen die Mantelfläche gepresst, damit die Haftklebemasse eine Klebeverbindung mit der Mantelfläche ausbildet. Die Mantelfläche dreht sich mit der Bahngeschwindigkeit des Flächenelements, was gleichzeitig auch der Lösegeschwindigkeit entspricht. Das Flächenelement wird an den Walzenkörper anliegend zumindest teilweise um diesen herumgeführt, wobei es hierbei mit der umlaufenden Mantelfläche des drehbaren Walzenkörpers ruckgleitend-lösbar verbunden bleibt. Demzufolge ist die Klebemassenschicht also zumindest mit einem Teilabschnitt der Mantelfläche als Abdeckungsschicht ruckgleitend-lösbar verbunden und bildet so temporär den Verbund aus Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht aus.
Nach diesem Teilumlauf wird die Bewegung des Flächenelements schließlich wieder von der Mantelfläche weggeführt und die Klebemassenschicht somit von der Abdeckungsschicht gelöst, wobei erfindungsgemäß Röntgenstrahlung entsteht. Das abgelöste Flächenelement kann nun wieder auf einen Rollenkern aufgespult werden. Alternativ kann das Flächenelement aber auch zu einem weiteren Walzenkörper geführt werden, der entweder einer zusätzlichen (kaskadierten) Erzeugung von Röntgenstrahlung oder aber als Umlenkwalze dient, mittels derer das Flächenelement wieder zu dem ersten Walzenkörper geleitet wird, so dass dieses mehrere Röntgenemissionszyklen hintereinander durchlaufen kann. Für letztere Variante kann das Flächenelement auch als Endlos-Band ausgebildet sein, wobei die Abspulvorrichtung dann vorzugsweise, einer Endlos-Tonbandanlage gleich, mehrere Umlenksysteme sowie zusätzliche intermediäre Rollenkerne aufweisen kann, um die Gesamtlänge des Flächenelements zu vergrößern.
Das Lösen der Klebemassenschicht von der Abdeckungsschicht wird bei einer festen oder variablen vorgegebenen Abzugsgeschwindigkeit durchgeführt, der Lösegeschwindigkeit. Als mittlere Lösegeschwindigkeit wird diese über die Zeit gemittelt. Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einer mittleren Lösegeschwindigkeit von weniger als 1.500 mm/min durchgeführt wird, vorzugsweise bei weniger als 1.000 mm/min oder sogar bei weniger als 500 mm/min. Die Lösegeschwindigkeit, bei der noch grade ein Ruckgleiten beobachtet wird, ist hier erheblich geringer als die entsprechend für herkömmliche Klebebänder beschriebene Lösegeschwindigkeit. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen würde bei einer derart geringen Lösegeschwindigkeit kein ruckgleitendes Trennen mehr auftreten. Ermöglicht wird die niedrige Geschwindigkeit insbesondere durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Flächenelemente.
Die vorgenannten Merkmale geben die erfindungsgemäße Lehre wieder oder bieten in der Kombination vorteilhafte Ergänzungen der Erfindung. Die entsprechenden Merkmale sind jedoch auch für sich genommen schutzfähig und somit erfinderisch und somit nicht bloß in der spezifischen Kombination mit den weiteren Merkmalen der Erfindung.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten gehen aus den Ausführungsbeispielen hervor, die zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung gewählt wurden, dabei jedoch rein exemplarisch sind.
Es wurden zwei erfindungsgemäße Flächenelemente (Proben B1 und B2) sowie ein nicht erfindungsgemäßes Flächenelement (Probe V) als Vergleichsbeispiel hergestellt. Die beiden erfindungsgemäßen Flächenelemente unterschieden sich im Hinblick auf die relativen Permittivitäten, wobei das erste erfindungsgemäße Beispiel (Probe B1) eine Klebemasseschicht mit einer höheren relativen Permittivität und eine Abdeckungsschicht mit einer niedrigeren relativen Permittivität aufwies und das zweite erfindungsgemäße Beispiel (Probe B2) eine Klebemasseschicht mit einer niedrigeren relativen Permittivität und eine Abdeckungsschicht mit einer höheren relativen Permittivität aufwies.
Die Messung der relativen Permittivität erfolgte in einem Plattenkondensator mit variablem Messspalt, dessen Elektrodenplatten einen Durchmesser von 60 mm aufweisen. Zur Messung wurde eine Probe homogener Dicke als Dielektrikum in den Messspalt eingebracht und mit den beiden Elektrodenplatten vollflächig und zwischenraumfrei in Kontakt gebracht. Der sich hierbei ergebende Abstand der Elektrodenplatten (der im Idealfall mit der Stärke der zu prüfenden Probe identisch sein sollte) wird mittels eines Messschiebers bestimmt. Zusätzlich wurde eine Blindmessung bei identischem Abstand der Elektrodenplatten durchgeführt, wobei das zu prüfende Material zuvor entfernt worden war, so dass bei der Blindmessung Luft als Dielektrikum bekannter Permittivität eingesetzt wurde. Für die Messung wie für die Blindmessung wurde die Kapazität des Messaufbaus mit einem LCR-Messgerät (Typ: GWInstec LCR 821) ermittelt. Die relative Permittivität des Probenmaterials wurde in einem Vergleich der beiden ermittelten Kapazitäten errechnet; die Berechnung erfolgte nach herkömmlichen Bestimmungsmethoden wie sie etwa in der Norm ASTM D150 festgelegt sind.
Für das erste erfindungsgemäße Beispiel (Probe B1) wurde eine Haftklebemasse mit einer hohen relativen Permittivität eingesetzt. Die Haftklebemasse war eine Haftklebemasse auf Acrylat-Basis. Diese Haftklebemasse wurde aus einer Monomermischung enthaltend 50 Gew.-% 2-Cyanoethylacrylat, 45 Gew.-% Methylacrylat und 5 Gew.-% Acrylsäure in einer radikalischen Polymerisation in Ethylacetat erhalten. Die resultierende Haftklebemasse besaß eine relative Permittivität von 4,5 (gemessen für eine Messfrequenz von 1 kHz bei einer Umgebungstemperatur von 23°C).
Die Haftklebemasse wurde in einer letztendlich erhaltenen Haftklebemassenschichtdicke von 50 μm aus der Lösung auf ein Substrat aufgetragen. Das Substrat war eine Folie aus biaxial orientiertem Polypropylen mit einer Stärke von 23 μm und einer relativen Permittivität von 2,1 (gemessen für eine Messfrequenz von 1 kHz bei einer Umgebungstemperatur von 23°C), wobei die Oberfläche der Folie auf der Seite, auf der die Klebemasse aufgetragen wurde, einen Haftungsvermittler (NeoRez^TM R 563 der Firma DSM) aufwies.
Das so erhaltene großflächige Flächenelement wurde in schmale Streifen einer Breite von 19 mm geschnitten, die auf einem Rollenkern zu einem Rollwickel aufgespult wurden. Die Probe wurde in eine Abspuleinrichtung eingelegt, die den in dem nature-Artikel beschriebenen und gezeigten Aufbau besitzt. Beim Abwickeln dieser Rolle wurde das Auftreten einer Ruckgleitbewegung oberhalb einer Lösegeschwindigkeit von 550 mm/min beobachtet.
Für das zweite erfindungsgemäße Beispiel (Probe B2) wurde eine herkömmliche Haftklebemasse eingesetzt. Die Haftklebemasse war eine Haftklebemasse auf der Basis eines Polyisobutylen-Styrol-Blockcopolymers (Typ BASF-IBS), das mit einem hydrierten Kohlenwasserstoffharz (Escorez^TM 5600 der Firma Exxon) und einem Weißöl im Massenverhältnis 14:8:3 (Polymer:Kohlenwasserstoffharz:Weißöl) abgemischt wurde. Diese Haftklebemasse besaß eine relative Permittivität von 2,8 (gemessen für eine Messfrequenz von 1 kHz bei einer Umgebungstemperatur von 23°C).
Die Haftklebemasse wurde aus der Lösung auf ein Substrat in einer letztendlich erhaltenen Haftklebemassenschichtdicke von 50 μm aufgetragen. Das Substrat war eine kommerziell erhältliche Folie aus Polyethylenterephthalat einer Stärke von 23 μm, auf deren Oberseite sich eine dünne Schicht Aluminiumoxid befand (Firma Dai-Nippon-Printing), mittels derer die relative Permittivität dieser Seitenfläche erhöht wurde. Da es aufgrund der geringen Filmdicke der Aluminiumoxidschicht nicht möglich war, die relative Permittivität des so erhaltenen Doppelschichtsubstrats zu bestimmen, wurde hierfür der aus der Literatur bekannte Wert von etwa 8 (für eine Messfrequenz von 1 kHz bei einer Umgebungstemperatur von 23°C) angenommen. Vor der Beschichtung mit der Haftklebemasse wurde die entsprechende Seitenfläche des Doppelschichtsubstrats mittels einer Coronabehandlung bei einer Leistung von 100 W·min/m² aktiviert.
Auch dieses großflächige Flächenelement wurde in schmale Streifen einer Breite von 19 mm geschnitten, die auf einem Rollenkern zu einem Rollwickel aufgespult wurden. Die Probe wurde in die Abspuleinrichtung eingelegt. Beim Abwickeln dieser Rolle wurde das Auftreten einer Ruckgleitbewegung bereits oberhalb einer Lösegeschwindigkeit von 290 mm/min beobachtet.
Als Vergleichsbeispiel (Probe V) wurde ein kommerzielles Haushaltsklebeband vom Typ Scotch Crystal Clear (3 M) mit einer Breite von 19 mm eingesetzt. Die Probe wurde ebenfalls in die Abspuleinrichtung eingelegt. Beim Abwickeln dieser Rolle wurde das Auftreten einer Ruckgleitbewegung erst oberhalb einer Lösegeschwindigkeit von 1.500 mm/min beobachtet.
Die Emission von Röntgenstrahlung wurde in der Abspuleinrichtung untersucht, die den im nature-Artikel beschriebenen und gezeigten Aufbau besitzt. Der Rollwickel mit den Proben wurde hierfür in eine Vakuumkammer überführt und der Kammerdruck auf 0,001 mbar eingestellt. Das freie Ende des Klebebands wurde an einem zweiten Rollenkern befestigt, so dass sich bei der Drehung des zweiten Rollenkerns das jeweilige Klebeband von dem anderen Rollwickel unter einem Abzugswinkel von etwa 90° ablöste. Die Lösegeschwindigkeit konnte frei wählbar vorgegeben werden und wurde automatisch so nachgeregelt, dass der mit der Aufnahme des abgespulten Klebebands ansteigende Umfang des zweiten Rollwickels kompensiert wurde, wodurch die Lösegeschwindigkeit in der Abzugslinie konstant blieb.
Aufgrund der Geometrie der Abspuleinrichtung stellte es sich als schwierig heraus, absolute Werte für die emittierte Röntgenstrahlung zu ermitteln (insbesondere erschweren Elektronenstreuprozesse innerhalb der Abzugsebene, die eine anisotrope Verteilung der erzeugten Bremsstrahlung zur Folge haben können, die Bestimmung des für die Gesamtabstrahlungsmenge relevanten Raumwinkels). Daher erfolgte die Bestimmung der Intensität der insgesamt emittierten Röntgenstrahlung lediglich als relative Dosis, wobei die unterschiedlichen Proben jeweils in identischer Messgeometrie untersucht wurden.
Zur Detektion wurde ein radiochromer Photodosimeterfilm der Firma GEX-Corporation eingesetzt. Der Dosimeterfilm war in einem Abstand von etwa 20 mm von der Abzugslinie befestigt. Die eingestrahlte Dosis wurde als relative Dosis anhand der bei der Röntgenbestrahlung eintretenden Farbänderung des Dosimeterfilms bestimmt. Hierzu wurde für die jeweilige Lösegeschwindigkeit nach einer Bestrahlungsdauer von jeweils 30 s, die somit der Abrollzeit entspricht, die Absorption bei einer Beobachtungswellenlänge von 580 nm spektrophotometrisch ermittelt. Als Referenzwert (100%) für die relative Dosis wurde die Dosimeterfilmverfärbung verwendet, die für das kommerzielle Vergleichsbeispiel bei einer Lösegeschwindigkeit vom 1.800 mm/min (entsprechend der in dem nature-Artikel angegebenen Lösegeschwindigkeit) ermittelt wurde.
Die Ergebnisse der Untersuchungen ist in Tabelle 1 dargestellt.

Probe Lösegeschwindigkeit [mm/min] relative Dosis [%]

B1 600 73

B1 1000 156

B1 1600 234

B2 400 183

B2 800 350

62 1600 435

V 1600 91

V 1800 100

Tabelle 1
Beim Vergleich der für die beiden erfindungsgemäßen Beispiele erhaltenen Dosiswerte mit den für das Vergleichsbeispiel erhaltenen Dosiswerten fällt auf, dass – von einer Ausnahme (Probe B1 bei einer Lösegeschwindigkeit vom 600 mm/min) abgesehen – die erfindungsgemäßen Beispiele bei allen Lösegeschwindigkeiten eine signifikant höhere Strahlungsleistung aufweisen als das Vergleichsbeispiel bei beliebigen Lösegeschwindigkeiten. Demzufolge ist es durch Einsatz der erfindungsgemäßen Lehre also tatsächlich möglich, gegenüber herkömmlichen Systemen die Strahlungsleistung zu erhöhen und gleichzeitig den Materialverbrauch bei der Erzeugung einer bestimmten Menge an Röntgenstrahlung zu verringern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5496635 [0040]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Studie (nature 455 (2008), 1089–1092) haben C. G. Camara, J. V. Escobar, J. R. Hird und S. J. Putterman [0002]
- „Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology” von Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989) [0044]
- T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123 [0045]
- ASTM D 3330-04 [0048]
- ASTM D150 [0080]

Claims

Flexibles Flächenelement mit einer Klebemassenschicht und einer Abdeckungsschicht, wobei die Klebemassenschicht eine erste Klebemassenseitenfläche und eine zweite Klebemassenseitenfläche aufweist und die Abdeckungsschicht mit der ersten Klebemassenseitenfläche ruckgleitendlösbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungsschicht eine relative Permittivität aufweist, die sich von der relativen Permittivität der Klebemassenschicht um mehr als einen Wert von 2 bei einer Messfrequenz von 1 kHz und einer Umgebungstemperatur von 23°C unterscheidet.
Flächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement einen Träger mit einer ersten Trägerseitenfläche und einer zweiten Trägerseitenfläche umfasst, wobei der Träger an der ersten Trägerseitenfläche mit der zweiten Klebemassenseitenfläche der Klebemassenschicht fest verbunden ist.
Flächenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement als Rollwickel vorliegt, in dem mindestens ein Abschnitt des Flächenelements unmittelbar unter einem anderen Abschnitt des Flächenelements angeordnet ist, wobei die zweite Trägerseitenfläche des einen Abschnitts des Flächenelements als Abdeckungsschicht des über dem einen Abschnitt angeordneten anderen Abschnitts des Flächenelements innerhalb des Rollwickels ausgebildet ist.
Flächenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungsschicht und der Träger separat ausgebildet sind.
Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied in den relativen Permittivitäten der Klebemassenschicht und der Abdeckungsschicht mehr als 4 beträgt, bevorzugt mehr als 8.
Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungsschicht eine relative Permittivität von weniger als 3 aufweist.
Flächenelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemassenschicht eine relative Permittivität von mehr als 5 aufweist.
Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungsschicht eine relative Permittivität von mehr als 5 aufweist, insbesondere von mehr als 7 oder sogar von mehr als 14.
Flächenelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungsschicht an der der Klebemasseschicht zugewandten Seite eine Abschlussschicht aufweist, die zumindest ein High-k-Dielektrikum enthält.
Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemasseschicht und/oder die Abdeckungsschicht jeweils einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% aufweist bzw. aufweisen, bevorzugt von weniger als 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen Schicht.
Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemasseschicht und die Abdeckungsschicht spezifische Widerstände von mehr als 10⁶ Ω·m aufweisen, bevorzugt von mehr als 10¹⁰ Ω·m, jeweils bei einer Umgebungstemperatur von 23°C.
Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemasseschicht ein Basispolymer mit einer dynamischen Glasübergangstemperatur von mehr als –10°C enthält, bevorzugt von mehr als 0°C oder sogar von mehr als +10°C, jeweils bei einer Frequenz von 10 rad/s.
Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemasseschicht aus einer Klebemasse besteht, die als hochviskose Haftklebemasse ausgebildet ist.
Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemasse eine Ruckgleitklebemasse ist, die auf einem Stahlsubstrat eine Ruckgleitstärke von mehr als 25 aufweist, bevorzugt eine Ruckgleitstärke von mehr als 50, insbesondere von mehr als 75, jeweils bei einer Messtemperatur von 23°C mit einer Lösegeschwindigkeit von 300 mm/min unter einem Abzugswinkel von 90°.
Flächenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger an der ersten Trägerseitenfläche eine Verankerungsschicht aufweist, über die er mit der zweiten Klebemassenseitenfläche der Klebemassenschicht verbunden ist.
Verwendung eines Flächenelements nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zum Erzeugen von Röntgenstrahlung.
Verfahren zum Erzeugen von Röntgenstrahlung, das Verfahren umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Verbunds aus einer Klebemassenschicht und einer Abdeckungsschicht, deren relative Permittivitäten sich voneinander um mehr als einen Wert von 2 bei einer Messfrequenz von 1 kHz und einer Umgebungstemperatur von 23°C unterscheiden, und ruckgleitendes Lösen des Verbundes entlang der Längenausdehnung des Verbunds im Vakuum durch Auseinanderziehen von Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbund aus Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht ein flexibles Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15 bereitgestellt wird, und dass das flexible Flächenelement entlang seiner Längenausdehnung aufgespalten wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Flächenelement als Rollwickel bereitgestellt wird und dass das Aufspalten als Abspulen des Rollwickels durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungsschicht als ein Walzenkörper mit einer umlaufenden Mantelfläche bereitgestellt wird, und dass die Klebemassenschicht mit zumindest einem Teilabschnitt der Mantelfläche ruckgleitend-lösbar verbunden wird, um temporär den Verbund aus Klebemassenschicht und Abdeckungsschicht zu erzeugen, bevor die Klebemassenschicht von dem zumindest einen Teilabschnitt der Mantelfläche abgelöst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen der Klebemassenschicht von der Abdeckungsschicht bei einer mittleren Lösegeschwindigkeit von weniger als 1.500 mm/min durchgeführt wird, vorzugsweise von weniger als 1.000 mm/min oder sogar von weniger als 500 mm/min.