DE102014222726A1

DE102014222726A1 - Elektrostatische Behandlung von Release-Schichten

Info

Publication number: DE102014222726A1
Application number: DE102014222726.7A
Authority: DE
Inventors: Dennis Perlbach; Hermann Neuhaus-Steinmetz; Tobias Winkler; Nikolay Belov
Original assignee: Tesa SE
Current assignee: Tesa SE
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-05-12
Also published as: WO2016071387A1; EP3215580A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Behandlung einer Release-Schicht, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Substrates mit einer Release-Schicht zwischen wenigstens einer Aufladungselektrode und einer Gegenelektrode; und Aufbringen von Ladungen auf die Release-Schicht durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode, wobei die wenigstens eine Aufladungselektrode von einem ionisierbaren Umgebungsgas umgeben ist. Beschrieben werden ferner Substrate mit einer Release-Schicht, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind; sowie Klebebänder, umfassend solch ein Substrat mit der Release-Schicht sowie wenigstens eine Klebmasse.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Release-Schicht, umfassend die Schritte (i) Bereitstellen eines Substrates mit einer Release-Schicht zwischen wenigstens einer Aufladungselektrode und einer Gegenelektrode; und (ii) Aufbringen von Ladungen auf die Release-Schicht durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode, wobei die wenigstens eine Aufladungselektrode von einem ionisierbaren Umgebungsgas umgeben ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Substrate mit einer Release-Schicht, die nach dem hierin beschriebenen Verfahren erhältlich sind, sowie Klebebänder, umfassend das hierin beschriebene Substrat mit Release-Schicht und eine Klebmasse.
Allgemeiner Stand der Technik
Klebebänder werden am Ende des Herstellungsprozesses häufig zu einer Rolle in Form einer archimedischen Spirale aufgewickelt. Hierzu wird die Klebmasse vor dem Wickeln des Klebebandes mit einem Release-Liner (auch als Trenn- oder Abdeckmaterial bezeichnet) eingedeckt. Release-Liner kommen ferner zur Eindeckung von flacher Ware wie Etiketten zum Einsatz. Im Falle doppelseitiger Klebebänder können Release-Liner so eingestellt werden, dass beim Abrollen des Bandes gezielt zunächst eine Seite des Klebebands freigelegt wird. Dies ist möglich, wenn sich die Trennwerte zwischen der jeweiligen Release-Schicht und der Klebmasse auf den einzelnen Seiten des doppelseitigen Klebebandes voneinander unterscheiden.
Als Release-Liner werden Papier- oder Folienträger verwendet, die mit einer Release-Schicht ausgerüstet sind, um die Adhäsionsneigung von adhärierenden Produkten gegenüber diesen Oberflächen zu verringern (trennwirksame Funktion). Als Trennmittel kommen verschiedene Stoffe zum Einsatz wie Silikone, fluorierte Silikone, fluorierte Alkane und Polyolefine, Silikon-Copolymere, Carbamate, Wachse oder Mischungen hiervon. Silikone haben sich hierbei aufgrund ihrer guten Prozessierbarkeit und ihrer vorteilhaften Trenneigenschaften über die letzten Jahre weitgehend durchgesetzt. Aufgrund der Vielzahl unterschiedlicher Zusammensetzungen können mit Silikonen auch die Trennwerte von Release-Linern gezielt eingestellt werden. Das Niveau der jeweiligen Abzugskraft einer Haftklebemasse von einem silikonbasierten Release-Liner wird üblicherweise durch Silikonharze und insbesondere durch sogenannte MQ-Harze eingestellt. Eine gute Übersicht über Silikonharze und insbesondere MQ-Harze bietet D. Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 3rd Edition, S. 664. Die unterschiedlichen Abzugskräfte der einzelnen Release-Schichten gegenüber einer Klebmasse sind das Resultat verschiedener MQ-Harzanteile in der jeweiligen Release-Zusammensetzung.
Obwohl mit den MQ-Harzen die Möglichkeit besteht, die Abzugskräfte eines Release-Liners und insbesondere die Abzugskräfte des Release-Liners von den einzelnen Seiten eines doppelseitigen Klebebandes gezielt einzustellen, muss für jede gewünschte Abzugskraft eine ganz bestimmte Silikon-Zusammensetzung ausgewählt werden, die anschließend auf einen Träger beschichtet und gehärtet wird. Dies macht es erforderlich, mehrere Release-Liner mit verschiedenen MQ-Harzgehalten zu verwenden und diese auch zu bevorraten, wenn ein Bedarf an unterschiedlichen Trenneigenschaften besteht. Aufgrund der großen Vielfalt unterschiedlicher Klebmassezusammensetzungen ist eine solche Bevorratung kaum realisierbar. Ferner kann es durch den Einsatz vieler verschiedener Beschichtungszusammensetzungen vermehrt zu Abfallmaterial kommen, da sich die einzelnen Beschichtungszusammensetzungen nicht dauerhaft lagern lassen. Stattdessen muss die jeweilige Beschichtungszusammensetzung direkt vor dem Auftragen hergestellt werden.
Darüber hinaus ist bekannt, dass der Einsatz von MQ-Harzen das Trennkraftprofil Silikonbeschichteter Release-Liner verändern kann. Als Trennkraftprofil wird die Abhängigkeit der Trennkraft von der Abzugsgeschwindigkeit des Release-Liners von der Klebmasse bezeichnet. Typischerweise steigt oder sinkt die zum Abziehen eines Release-Liners von einer Klebmasse benötigte Kraft (Trennkraft) im Bereich niedriger Abzugsgeschwindigkeiten (von 0 bis beispielsweise 20 m/min) mit steigender Abzugsgeschwindigkeit, bevor sich eine Trennkraft einstellt, die nur noch gering von der Abzugskraft abhängt. Ob die Trennkraft im Bereich geringer Abzugsgeschwindigkeiten steigt (ansteigendes Profil) oder sinkt (abfallendes Profil), hängt vom Gehalt an MQ-Harz in der Formulierung ab. Für hohe Harzgehalte werden häufig abfallende Profile beobachtet und für niedrige Harzgehalte häufig ansteigende Profile.
Wird nun der Anteil der MQ-Harze in der Silikon-Zusammensetzung der Release-Beschichtung erhöht, um die Trennkräfte des Release-Liners gegenüber einer bestimmten Klebmasse zu erhöhen, kann es im Trennkraftprofil zu einer Umkehr des Trennkraftverlaufs kommen. Damit wird der Verlauf des Trennkraftprofils bei silikonharzhaltigen Formulierungen gerade im Bereich niedriger Abzugsgeschwindigkeiten schwer vorhersagbar. So wurde beobachtet, dass im Bereich niedriger Abzugsgeschwindigkeiten von 0–20 m/min die Trennwerte im Falle einer hohen MQ-Harzkonzentration hoch sind und mit steigender Abzugsgeschwindigkeit abfallen, obwohl die Trennwerte im Falle niedriger MQ-Harzkonzentrationen oder harzfreier Formulierungen bei geringen Abzugsgeschwindigkeiten niedrig sind und mit steigender Abzugsgeschwindigkeit gewöhnlich leicht zunehmen.
Der Einsatz von MQ-Harzen in silikon-basierten Release-Schichten ist für die gezielte Einstellung bestimmter Trennkräfte also nicht immer ideal.
Aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt ist das elektrostatische Aufladen von Klebmassen, um ein blasenfreies Auftragen der Klebmassen auf Trägermaterialien zu gewährleisten. Ferner wird im Stand der Technik die Korona-Behandlung silikonbeschichteter Träger beschrieben. Bei den Korona-behandelten Materialien des Standes der Technik handelt es sich allerdings nicht um Release-Liner, die für stark haftklebrige Acrylatklebmassen mit hohen Klebkräften auf Stahl eingesetzt werden könnten. Denn der durch eine Korona-Behandlung erzielte Effekt führt zu einer derart starken Wechselwirkung zwischen den genannten stark haftklebrigen Klebmassen und der Korona-behandelten Oberfläche, dass sich ein derart behandeltes Substrat nicht mehr als Release-Material eignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt insofern die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu adressieren und ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, mit dem die Trennwerte von Release-Linern auch für stark haftklebrige Produkte auf einfache Art und Weise gezielt eingestellt werden können, ohne dass es zu einer signifikanten Veränderung des Verlaufes des Trennkraftprofils gegenüber einem unbehandelten Liner (Referenzliner) oder einer zu starken Wechselwirkung zwischen der behandelten Oberfläche und der Klebmasse durch Überbehandlung kommt.
Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung adressiert diese Aufgabe und die Probleme des Standes der Technik, indem ein Verfahren zur Behandlung einer Release-Schicht bereitgestellt wird, umfassend die Schritte:

– Bereitstellen eines Substrates mit einer Release-Schicht zwischen wenigstens einer Aufladungselektrode und einer Gegenelektrode; und
– Aufbringen von Ladungen auf die Release-Schicht durch Anlegen einer positiven oder negativen Gleichspannung zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode, wobei die wenigstens eine Aufladungselektrode von einem ionisierbaren Umgebungsgas umgeben ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Gleichspannung derart angelegt, dass elektrische Ladungen aus der wenigstens einen Aufladungselektrode austreten und zu einer Ionisierung von Atomen oder Molekülen innerhalb eines ionisierbaren Umgebungsgases führen, das die wenigstens eine Aufladungselektrode umgibt. Es wird vermutet, dass die ionisierten Atome oder Moleküle nach der Ionisierung eine Beschleunigung in Richtung der Gegenelektrode erfahren. Es wird ferner vermutet, dass es beim Auftreffen derart beschleunigter Atome oder Moleküle auf die Release-Schicht zu einer chemischen Veränderung der Oberfläche und einer Erhöhung der Oberflächenpolarität der Release-Schicht kommt. Diese Veränderung der Polarität wird als Ursache für die besondere Eignung erfindungsgemäß behandelter Release-Schichten in Release-Linern von Klebebändern betrachtet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Release-Schicht einer Ladungsdichte von 50 bis 10000 µA·min/m² ausgesetzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Substrate mit einer Release-Schicht, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind; sowie ein Klebeband umfassend das Substrat mit der Release-Schicht und eine mit der Release-Schicht in Kontakt stehende Klebmasse.
Bei dem hierin beschriebenen Verfahren zur Behandlung einer Release-Schicht werden Ladungen auf die Release-Schicht aufgebracht. Hierzu wird zunächst eine elektrische Gleichspannung zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode angelegt, so dass es zu einem Elektronenfluß zwischen der Aufladungselektrode und der Gegenelektrode, die bevorzugt als eine Walze oder eine Platte ausgebildet ist, kommt. Bevorzugt treten die Ladungen hierbei aus der Aufladungselektrode aus. Die Erfinder gehen davon aus, dass es hierbei zu einer Ionisierung von Atomen oder Moleküle innerhalb des Umgebungsgases in der direkten Nähe der wenigstens einen Aufladungselektrode kommt. Diese ionisierten Atome oder Moleküle erfahren aufgrund ihrer Ladung eine Beschleunigung in Richtung der Gegenelektrode, so dass sie zu dem Substrat mit der Release-Schicht transportiert werden. Es wird vermutet, dass es bei dem Auftreffen der ionisierten Atome oder Moleküle auf die Release-Schicht zu einer Veränderung der Oberflächenpolarität der Release-Schicht kommt. Kommen als wenigstens eine Aufladungselektrode mehrere Aufladungselektroden zum Einsatz, spricht die vorliegende Erfindung auch von „Elektrodensystem“. Da die wenigstens eine Aufladungselektrode / das Elektrodensystem grundsätzlich auch zur Erzeugung elektrostatischer Entladungen geeignet ist, spricht die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit dem hierin beschriebenen Verfahren auch von „elektrostatischer Behandlung“, und das Aufbringen von Ladungen auf die Release-Schicht kann für die Zwecke der vorliegenden Erfindung synonym mit „Aufbringen elektrostatischer Ladungen auf die Release-Schicht“ verwendet werden, obwohl es sich formal nicht um elektrostatische Ladungen handelt.
Das Aufbringen der Ladungen auf die Release-Schicht geschieht bevorzugt, während das Substrat auf einer Transportvorrichtung bewegt wird. Handelt es sich bei der Transportvorrichtung um eine Walze, so kann diese Walze als Gegenelektrode ausgebildet sein. Auf diese Weise können die Ladungen, beispielsweise ionisierte Atome oder Moleküle aus dem Umgebungsgas der wenigstens einen Aufladungselektrode in Richtung Walze beschleunigt werden, und Elektronen können über diese Walze abgeführt werden, so dass ein elektrischer Behandlungsstrom zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Transportvorrichtung entsteht.
Die benötigte Hochspannung zur Erzeugung des elektrischen Behandlungsstromes wird mit einem Hochspannungsgenerator erzeugt und beträgt bevorzugt 5–50 kV. Die Stromstärke beträgt bevorzugt 0,1–10 mA.
Durch Erzeugung des elektrischen Behandlungsstromes unter Einsatz einer Hochspannung von 5–50 kV führt ein Teil der aus der wenigstens einen Aufladungselektrode oder aus dem Elektrodensystem austretenden Ladungen zu einer Ionisierung von Atomen und Molekülen innerhalb des Umgebungsgases. Derart ionisierte Atome und Moleküle erfahren in dem elektrischen Feld zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode / dem Elektrodensystem und der als Transportvorrichtung ausgestalteten Gegenelektrode eine hohe Beschleunigung. Es wird vermutet, dass es zu einer Ionisierung von Atomen und Molekülen kommt, weil das elektrische Feld in der direkten Umgebung der scharfen Elektrodenspitzen oder Kanten die Ionisationsfeldstärke des Umgebungsgases übersteigt. Diese Ionisation ist auch durch Leuchterscheinungen in der direkten Nähe der Spitzen sichtbar. Im Falle von Luft als Umgebungsgas werden hauptsächlich Sauerstoff- und Stickstoff-Ionen erzeugt.
Für eine effiziente Verfahrensführung wird die Release-Schicht bevorzugt derart zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode ausgerichtet, dass die Release-Schicht in Richtung Aufladungselektrode orientiert ist. Der Abstand zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Release-Schicht auf dem Substrat beträgt hierbei bevorzugt von 1 und 30 mm, besonders bevorzugt 3–10 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die wenigstens eine Aufladungselektrode mehrere nebeneinander angeordnete spitze Nadeln, die den gewünschten Bereich über die Breite der zu behandelnden Release-Schicht abdecken. Die Behandlungsbreite kann durch Abdecken der Elektrodenspitzen in den Seitenbereichen nach Bedarf eingestellt werden. Ebenso lässt sich durch das gezielte Abdecken bestimmter Bereiche eine streifenförmige Behandlung erreichen.
Je nach Abstand zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Release-Schicht auf dem Substrat und auch nach der an die Aufladungselektrode angelegten positiven oder negativen Hochspannung kann die Intensität des Behandlungseffektes variiert werden.
Es sich gezeigt, dass der Behandlungseffekt für ein bestimmtes Produkt angenähert von dem von einer Elektrode auf eine Flächeneinheit einer Releaseschicht geflossenen elektrischen Ladungen abhängt. Formal ist dieses die erzeugte Ladungsdichte auf der Releaseschicht.
Bei einer nicht bewegten Releaseschicht ergibt sich die Ladungsdichte D aus dem Produkt aus dem Strom I und der Behandlungszeit t dividiert durch die Behandlungsfläche A, wenn man eine gleichmäßige Ladungsverteilung über die Behandlungsfläche voraussetzt.
Für eine mit eine bestimmten Geschwindigkeit v bewegten Bahn lässt sich die Formel (1) umwandeln in:

Dstr:: Ladungsdichte in µA·min/m²
I:: Stromstärke in µA
v:: Maschinengeschwindigkeit m/min
b:: Effektive Breite Aufladungsstab in m

Im Folgenden wird für die Ladungsdichte zum Teil auch der Begriff Behandlungsdosis verwendet.
Durch Einstellen der Ladungsdichte zwischen 50 und 10000 µA·min/m² lässt sich das Trennverhalten der hierin beschriebenen Release-Schichten gezielt einstellen, ohne dass es zu einer Umkehr des Verlaufs des Trennkraftprofils im Bereich geringer Abzugsgeschwindigkeiten kommt. Dabei nimmt die Trennkraft der behandelten Release-Schicht gegenüber einer bestimmten adhäsiven Oberfläche mit steigender Behandlungsdosis zu. Ferner erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Behandlung von Release-Schichten derart, dass sich die behandelten Release-Schichten auch als Trennmaterialien gegenüber stark adhäsiven Oberflächen wie Acrylatbasierten Haftklebmassen eignen. Insbesondere erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Bereitstellung von Release-Schichten, deren Trennkräfte gegenüber stark haftklebrigen Klebmassen in einem Bereich von 2 bis 100 cN/cm liegen.
Zur Behandlung kann die beispielsweise auf einen Träger aufgebrachte Release-Schicht über eine Walze geführt werden, sodass die der wenigstens einen Aufladungselektrode zugewandte Seite der Release-Schicht behandelt wird.
Durch Luft zwischen der Walze und dem Träger kann auch ein Behandlungseffekt auf der Trägerrückseite auftreten. Um eine unerwünschte Behandlung der Rückseite des Trägers zu unterdrücken, ist es sinnvoll, durch die Bahnbewegung und Walzenrotation eingeführte Schleppluft zwischen dem zu behandelnden Material und der Walze zu vermeiden. Hierzu kann die Luft vor der Walze, beispielsweise mit Hilfe einer Andruckwalze, einer Luftdüse, oder einer anderen Maßnahme herausgepresst werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Träger also über eine Walze geführt und auf diese Walze gedrückt.
Überraschender Weise wurde gefunden, dass das hierin beschriebene Aufbringen elektrostatischer Ladungen auf die Release-Schicht eine besonders schonende und dennoch gleichmäßige Behandlung der Release-Schicht ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Release-Schicht auf einen Träger aufgetragen. Bevorzugt wird der Träger vollflächig, d.h. deckend und nicht lediglich punktuell von der Release-Schicht bedeckt, so dass die Dicke der Release-Schicht bevorzugt in einem Bereich von 0,05–5 µm liegt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Release-Schicht wenigstens ein Silikon, wenigstens ein fluoriertes Silikon, wenigstens ein fluoriertes oder teilfluoriertes Alkan oder Polyolefin, wenigstens ein Silikon-Copolymer, wenigstens ein Carbamat, wenigstens ein Wachs oder Mischungen von zwei oder mehr der genannten Stoffe. Besonders bevorzugt ist die Release-Schicht silikon-basiert. „Silikon-basiert“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Release-Schicht wenigstens ein Polymer auf Silikonbasis (im Folgenden auch „Basispolymer“) enthält. Als Basispolymere werden Polysiloxane, bevorzugt funktionalisierte und unfunktionalisierte Polydimethylsiloxane verwendet.
Bevorzugt enthält die der Release-Schicht zugrundeliegende Zusammensetzung bis zu 80 Gewichtsteile, besonders bevorzugt bis zu 40 Gewichtsteile eines Silikonharzes, bezogen auf 100 Gewichtsteile Silikonharz und Basispolymer. Als Silikonharz kommen bekannte Harze, bevorzugt MQ-Harze in Frage. Geeignete Harze beschreibt D. Statas in: Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 3rd Edition, Seite 664. Kommerziell erhältliche Beispiele besonders bevorzugter Harze sind RCA 395 von Bluestar Silicones, Syl-Off^® SL 40 von Dow Corning, sowie CRA^® 17 von Wacker Silicones. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die der Release-Schicht zugrundeliegende Zusammensetzung frei von Silikonharzen.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnde Release-Schicht kann auf lösungsmittelhaltigen und/oder lösungsmittelfreien Systemen beruhen. Ein „lösungsmittelhaltiges System“ bedeutet, dass das betreffende System als tatsächlich lösungsmittelhaltiges System aufgetragen wird, nach der in der Regel thermisch initiierten Trocknung und Vernetzung jedoch nur noch maximal Spuren des Lösemittels in der Release-Schicht vorliegen. Der Fachmann spricht dennoch von einem „lösungsmittelhaltigen System“ und kennzeichnet damit die speziellen Eigenschaften einer solchen Lösungsmittel-basiert erhaltenen Release-Schicht.
Die der Release-Schicht zugrunde liegende Zusammensetzung kann strahlungsvernetzend (UV- oder Elektronenstrahl-), kondensations- oder additionsvernetzend sein. Bevorzugt ist die Zusammensetzung, die die zu behandelnde Release-Schicht bildet, additionsvernetzend.
Die der Release-Schicht zugrunde liegende Zusammensetzung ist bevorzugt ein vernetzbares Silikonsystem. Dazu zählen Mischungen aus Vernetzungskatalysatoren, so genannten thermisch härtbaren kondensations- oder additionsvernetzenden Polysiloxanen und Vernetzerkomponente. Für kondensationsvernetzende Silikonsysteme sind als Vernetzungskatalysatoren häufig Zinnverbindungen wie Dibutylzinndiacetat in der Zusammensetzung enthalten.
Besonders bevorzugt ist die der Release-Schicht zugrunde liegende Zusammensetzung ein additionsvernetzendes Silikonsystem. Silikonbasierende Release-Schichten auf additionsvernetzender Basis lassen sich durch Hydrosilylierung härten. Diese Trennmittel umfassen üblicherweise die folgenden Bestandteile:

• ein alkenyliertes Polydiorganosiloxan (insbesondere lineare und verzweigte Polymere mit endständigen und nichtendständigen Alkenylgruppen),
• ein Polyorganowasserstoffsiloxan-Vernetzungsmittel sowie
• einen Hydrosilylierungskatalysator.

Als Katalysatoren für additionsvernetzende Silikonsysteme (Hydrosilylierungskatalysatoren) haben sich beispielsweise Platin oder Platinverbindungen, wie zum Beispiel der Karstedt-Katalysator (eine Pt(0)-Komplexverbindung) durchgesetzt. Alternativ hierzu können auch Rhodiumverbindungen eingesetzt werden.
Weiterhin können auch photoaktive Katalysatoren, so genannte Photoinitiatoren, in Kombination mit UV-härtbaren kationisch vernetzenden Siloxanen auf Epoxid- und/oder Vinyletherbasis beziehungsweise UV-härtbaren radikalisch vernetzenden Siloxanen wie etwa acrylatmodifizierten Siloxanen verwendet werden. Ebenso ist die Verwendung von elektronenstrahlhärtbaren Silikonen (z.B. Silikonacrylaten) möglich. Entsprechende Systeme können je nach Verwendungszweck auch weitere Zusätze wie Stabilisatoren oder Verlaufshilfsmittel enthalten.
Ebenfalls verwendbar sind Massen, bei denen die Vernetzungsreaktion zwischen Organopolysiloxanen, die mit Mercaptogruppen substituierten Kohlenwasserstoff direkt an den Siliciumatomen gebunden aufweisen, und Organopolysiloxanen mit direkt an die Siliciumatome gebundenen Vinylgruppen in Gegenwart eines Photosensibilisators erfolgt. Solche Massen werden beispielsweise in der US 4,725,630 A1 beschrieben.
Beim Einsatz der zum Beispiel in der DE 33 16 166 C1 beschriebenen Organopolysiloxanmassen, die mit Epoxygruppen substituierte, direkt an die Siliciumatome gebundene Kohlenwasserstoffreste aufweisen, wird die Vernetzungsreaktion durch Freisetzung einer katalytischen Säuremenge induziert, die durch Photozersetzung zugesetzter Oniumsalzkatalysatoren erhalten wird. Andere durch einen kationischen Mechanismus härtbare Organopolysiloxanmassen sind Materialien, welche zum Beispiel Propenyloxysiloxanendgruppen aufweisen.
Zusätzlich zu dem Basispolymer und einem möglichen Silikonharz können in der Zusammensetzung, die der erfindungsgemäß zu behandelnden Release-Schicht zugrunde liegt, weitere Bestandteile wie Verankerungshilfen; organische und/oder anorganische Pigmente; Füllstoffe wie Ruß und organische und/oder anorganische Partikel (z.B. Polymethylmethacrylat (PMMA), Bariumsulfat oder Titanoxid (TiO₂)); sowie organische und/oder anorganische Antistatika wie ionische Polyelektrolyte, organische Salze, ionische Flüssigkeiten, Metallpulver (z.B. Silberpulver), Graphit und Carbon-Nanotubes enthalten sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Zusammensetzung, die der erfindungsgemäß zu behandelnden Release-Schicht zugrunde liegt, jeweils unabhängig voneinander 0 bis 5 Gewichtsteile einer oder mehrerer Verankerungshilfen, eines oder mehrerer Pigmente, eines oder mehrerer Füllstoffe, sowie eines oder mehrerer Antistatika, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Basispolymer und Silikonharz.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur gezielten Einstellung der Trennkräfte von Release-Linern. Dabei ermöglicht das Aufbringen elektrostatischer Ladungen wie hierin beschrieben eine Erhöhung der Trennkräfte, ohne dass sich das Trennkraftprofil, d.h. der Verlauf der Trennkraft in Abhängigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit, der (unbehandelten) Release-Schicht signifikant verändert. Insofern erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Bereitstellung von Release-Linern, bei denen sich die absoluten Trennkraftwerte ohne wesentliche Änderung des Trennkraftprofils in Abhängigkeit der Dosis einstellen lassen. Mit dem Ausdruck „Einstellen der absoluten Trennkraftwerte ohne wesentliche Änderung des Trennkraftprofils“ ist gemeint, dass sich die Form des Diagramms beim Auftragen der Trennkräfte (Y-Achse) gegen die Abzugsgeschwindigkeit (X-Achse) nicht wesentlich ändert. Stattdessen verschiebt sich das Profil lediglich in seinen absoluten Werten (Y-Achse) in Abhängigkeit von der Behandlungsdosis. Die Form des Trennkraftprofils, d.h. die Form des Kurvenverlaufes selbst, bleibt jedoch im Wesentlichen unverändert. Der Erhalt des Trennkraftprofils über unterschiedliche Behandlungsdosen ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens. Denn hierdurch können ausgehend von einer zu behandelnden Oberfläche auf einfache Art Release-Schichten mit unterschiedlich starkem Trennverhalten gegenüber ein und derselben Klebmasse hergestellt werden. Die Trennkraftprofile der unterschiedlichen Release-Schichten bleiben dennoch erhalten. Ein Überlappen der Trennkräfte verschiedener Release-Schichten kann somit sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten vermieden werden. Dies hat den Vorteil, dass im Falle doppelseitiger Klebebänder auch bei lediglich geringem Unterschied der Trennwerte ein selektives Abziehen genau des Release-Liners mit der geringeren Trennkraft von der Klebmasse möglich ist, ohne auf unterschiedliche Silikonzusammensetzungen angewiesen zu sein. Gerade im Bereich hochautomatisierter Prozesse werden so Fehler vermieden, da ein identisches oder zumindest ähnliches Trennkraftprofil einen sicheren und gleichmäßigen Unterschied der Trennkräfte zwischen den beiden Release-Schichten und der Klebmasse über sämtliche Abzugsgeschwindigkeiten gewährleistet. Darüber hinaus liegt ein weiterer Vorteil des Erhalts bekannter Trennkraftprofile darin, dass Klebmassen beispielsweise von einem Liner auf ein Substrat übertragen werden können, ohne bei Änderung der Prozessgeschwindigkeit Prozessparameter, wie z.B. Andruckkräfte, nachregeln zu müssen.
Vor diesem Hintergrund betrifft die vorliegende Erfindung auch Release-Schichten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind, sowie Release-Liner, umfassend einen Träger und eine Release-Schicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dieser Träger ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylen, Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) Polyvinylchlorid (PVC) und Papier. Besonders bevorzugte Träger sind Glassine-Papiere, Clay-Coated Papiere, Kraftpapiere, maschinenglatte Papiere und Polyolefin-beschichtete Papiere sowie biaxial verstrecktes PET, mono- und biaxial verstrecktes PP, Cast PP (extrudiertes PP), HDPE und LDPE. Beispiele geeigneter Träger, die mit einer Release-Schicht versehen sind und sich für eine Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders eignen sind silikonisierte Glassine-Papiere der Firma Mondi (G-Liner), silikonisierte Polyolefin-beschichtete Papiere der Firma Loparex (Polyslik^TM), silikonisierte PET-Filme der Firma Siliconature (SILPHAN S), silikonisierte mono- und biaxial verstreckte PP-Folien sowie Cast-PP-Folien der Firma Siliconature (SILPROP S, SILPROP M, SILPROP K) und silikonisierte HDPE- und LDPE-Folien der Firma Mondi.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Klebebänder, umfassend einen Release-Liner, dessen Release-Schicht mithilfe des hierin beschriebenen Verfahrens behandelt wurde. Bei diesen Klebebändern steht wenigstens eine Seite der Klebmasse des Klebebandes in Kontakt mit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Release-Schicht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung Klebebänder, bei denen die mit dem erfindungsgemäßen Release-Liner in Kontakt stehende Klebmasse eine Acrylat-basierte Klebmasse, bevorzugt eine Acrylat-basierte Klebmasse mit einer Klebkraft auf Stahl von 1–20, besonders bevorzugt von 5–15 N/cm ist. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt das Auftragsgewicht der Klebmasse 50 g/m2. Die hierin genannten Klebkräfte auf Stahl werden hierzu wie folgt bestimmt: Ein 2 cm breiter und 25 cm länger Streifen des Klebbandes, wird auf der Prüfplatte durch fünfmaliges doppeltes Überrollen mit der Aufrollgeschwindigkeit von 10 m/min mittels einer 4 kg Rolle verklebt. Die Prüfplatte wird in die untere Klemmbacke der Zugprüfmaschine (BZ2.5/TN1S Zwick) eingespannt und der Klebstreifen über sein freies Ende mittels einer Zugprüfmaschine (BZ2.5/TN1S Zwick) unter einem Schälwinkel von 180° mit einer Geschwindigkeit von 300 mm/min abgezogen. Die dafür notwendige Kraft wird ermittelt. Die Messergebnisse werden über drei Messungen gemittelt und normiert auf die Breite des Streifens in N/cm angegeben. Bei den Prüfplatten handelt es sich um polierte Stahlplatten (Werkstoff Nr. 1.4301, DIN EN 10088-2, Oberfläche 2R) mit der Oberflächenrauhigkeit Ra = 80–130 nm).
In einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die mit der Release-Schicht des Release-Liners des hierin beschriebenen Klebebandes in Kontakt stehende Klebmasse einen maximalen Acrylsäure- und Methacrylsäure-Anteil (im Folgenden auch „(Meth)Acrylsäure-Anteil“) von 5, bevorzugt 3, besonders bevorzugt 1 Gewichtsprozent auf, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Klebmasse. Hiermit ist gemeint, dass der Anteil an Acrylsäure- und Methacrylsäure-Einheiten in der Klebmassezusammensetzung die genannten Werte gemeinsam nicht übersteigt. Der Begriff „Acrylsäure- und Methacrylsäure-Einheiten“ umfasst sowohl einpolymerisierte Acrylsäure und Methacrylsäure innerhalb möglicher (haft)klebriger Polymere der Klebmasse als auch einen möglichen (Rest-)Monomergehalt von Acrylsäure- und Methacrylsäure in der Zusammensetzung. Mit anderen Worten übersteigt der Anteil einpolymerisierter Acrylsäure- und Methacrylsäure-Einheiten und möglicher Restmonomere in seiner Summe nicht die genannten maximalen Anteile.
Experimenteller Teil
Die folgenden beispielhaften Experimente sollen die Erfindung näher erläutern, ohne durch die Wahl der angegeben Beispiele die Erfindung unnötig zu beschränken.
Beispiele 1–4
Ein doppelseitig silikonisiertes PE-Coated Trennpapier Poly Slik 603/80 gloss/gloss sf von Loparex B.V. in der 330 mm Breite wurde an einer Beschichtungsanlage mit einem elektrostatischem Aufladungsstab R130 von der Fa. Eltex, der quer zur Bahnrichtung über einer verchromten Walze angeordnet war, bei Bahngeschwindigkeiten von 12 m/min bis 50 m/min auf einer verchromten Walze behandelt. Die benötigte Hochspannung zur Erzeugung eines elektrischen Behandlungsstromes von den Aufladungselektroden (im Folgenden auch „Spitzen des Aufladungsstabes“) auf das über die Walze gefahrene Trennpapier wurde mit einem Hochspannungsgenerator KNH35 der Fa. Eltex erzeugt. Die Spannung wurde auf 12 kV festgelegt und die Stromstärke betrug abhängig von der Bahngeschwindigkeit 0,7–1,6 mA. Der Spalt zwischen dem Aufladungsstab und dem Trennpapier wurde auf 5 mm eingestellt und die effektive Breite des Aufladungsstabes betrug 356 mm. Die Behandlung des Trennpapiers ist in einer Luft-Atmosphäre durchgeführt worden. Als ein mögliches Maß für die zu erwartende Stärke des Behandlungseffektes hat sich die elektrische Ladungsdichte, die der elektrischen Ladungsmenge pro Flächeneinheit auf dem Trennpapier entspricht, gezeigt.
Die Berechnung der Ladungsdichte wird entsprechend der Formel (1) durchgeführt.

Dstr:: Ladungsdichte in µA min/m²
I:: Stromstärke in µA
v:: Maschinengeschwindigkeit m/min
b:: Effektive Breite Aufladungsstab in m

Die Trennkraft der vorbehandelten Trennpapiere wird über Verklebungen mit drei jeweils 20 mm breiten Teststreifen bestimmt. Als Teststreifen werden Testklebebänder mit den Produktnummern tesa 7475 und tesa 7476 verwendet. Bei tesa 7475 handelt es sich um ein Klebeband mit einer PET-Folie als Träger, auf der eine Acrylatmasse aufgebracht ist (Klebkraft auf Stahl 12,5 N/cm). Bei tesa 7476 handelt es sich um ein Klebeband mit einem Gewebeband als Träger, auf dem eine Synthese-Kautschuk aufgebracht ist (Klebkraft auf Stahl 8 N/cm). Die Proben werden vor der Messung für 24 Stunden bei 70°C für tesa 7475 und bei 40°C für tesa 7476 unter einer Gewichtsbelastung der Verklebung von 2 N/cm2 gelagert. Nach der Lagerung werden die Teststreifen auf eine Länge von 220 mm zugeschnitten und für zwei Stunden bei Prüfklima gelagert. Für die Messung wird der obere Teststreifen der Verklebung in die obere Klemmbacke einer Zugprüfmaschine, wie sie in AFERA 4001 verwendet wird, eingespannt. Der untere Teststreifen wird in der unteren Klemmbacke eingespannt. Der Klemmbackenabstand beträgt dabei 50 mm. Die Messung erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 300 mm/min, mit der die Klemmbacken auseinander gefahren werden. Der über eine Strecke von 100 mm ermittelte Mittelwert der für die Trennung der Verklebung benötigten Kraft entspricht der Trennkraft. Die Messungen werden bei einem Prüfklima von 23 ± 1°C und 50 ± 5% rel. Luftfeuchte durchgeführt. Die an dem behandelten Trennpapier gemessenen Trennkräfte sind in der Tabelle 1. dargestellt. Tabelle 1: Trennkraft von unbehandeltem und behandeltem Trennpapier gegen Acrylatklebeband tesa 7475 und Synthesekautschuklebeband tesa 7476

Beispiel No.	Bahngeschwindigkeit [m/min]	Strom [µA]	[Ladungsdichte µA min/m²]	Trennkraft tesa 7475 [cN/cm]	Trennkraft tesa 7476 [cN/cm]
0	-	-	0	3	14
1	100	1600	441	7	15
2	50	1200	663	8	16
3	25	900	989	11	16
4	12	700	1545	13	17

Vergleichsweise höhere Trennkräfte sind leicht durch erhöhte Ladungsdichten erreichbar.

Beispiele 5–7

Ein doppelseitig silikonisiertes Glassine Trennpapier KS 800 68H004/63H von B. Laufenberg GmbH in der 330 mm Breite wurde an einer Beschichtungsanlage mit einem elektrostatischem Aufladungsstab R130 von der Fa. Eltex, der quer zur Bahnrichtung über einer verchromten Walze angeordnet war, bei Bahngeschwindigkeiten von 12 m/min bis 50 m/min auf einer verchromten Walze elektrostatisch behandelt. Die benötigte Hochspannung zur Erzeugung eines elektrischen Behandlungsstromes von den Spitzen des Aufladungsstabes auf das über die Walze gefahrene Trennpapier wurde mit einem Hochspannungsgenerator KNH35 von Fa. Eltex erzeugt. Die Spannung wurde auf 12 kV festgelegt und die Stromstärke betrug unabhängig von der Bahngeschwindigkeit 2,6 mA. Der Spalt zwischen dem Aufladungsstab und dem Trennpapier wurde auf 5 mm eingestellt und die effektive Breite des Aufladungsstabes betrug 356 mm. Die Behandlung des Trennpapiers ist in einer Luft-Atmosphäre durchgeführt worden. Die Berechnung der Stromdichte wird entsprechend der Formel (1) durchgeführt. Die Messungen der Trennkraft wurden wie in den oben genannten Beispielen durchgeführt. Die an dem elektrostatisch behandelten Trennpapier gemessenen Trennkräfte sind in der Tabelle 2. aufgelistet. Tabelle 2: Trennkraft von unbehandeltem und behandeltem Trennpapier gegen Acrylatklebeband tesa 7475 und Synthesekautschuklebeband tesa 7476

Beispiel No.	Bahngeschwindigkeit [m/min]	Strom [µA]	Ladungsdichte [µA min/m²]	Trennkraft tesa 7475 [cN/cm]	Trennkraft tesa 7476 [cN/cm]
0	-	-	0	3	7
5	50	2600	1438	27	10
6	25	2600	2899	67	14
7	12	2600	6086	134	21

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 4725630 A1 [0038]
DE 3316166 C1 [0039]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

D. Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 3rd Edition, S. 664 [0003]
D. Statas in: Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 3rd Edition, Seite 664 [0031]
DIN EN 10088-2 [0046]

Claims

Verfahren zur Behandlung einer Release-Schicht, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Substrates mit einer Release-Schicht zwischen wenigstens einer Aufladungselektrode und einer Gegenelektrode; und – Aufbringen von Ladungen auf die Release-Schicht durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode, wobei die wenigstens eine Aufladungselektrode von einem ionisierbaren Umgebungsgas umgeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus der wenigstens einen Aufladungselektrode austretende Ladungen zu einer Ionisierung von Atomen oder Molekülen innerhalb des Umgebungsgases führen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Release-Schicht zu der wenigstens einen Aufladungselektrode hin orientiert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Release-Schicht einer Ladungsdichte von 50 bis 10000 µA·min/m2 ausgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Aufladungselektrode wenigstens eine Nadelelektrode ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Release-Schicht das Substrat auf einer seiner Seiten vollflächig bedeckt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat ein bahnförmiger Träger ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Träger ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus biaxial verstrecktem Polyethylenterephthalat, Polybutylen, Polypropylen, Polyethylen, monoaxial verstrecktem Polypropylen, biaxial verstrecktem Polypropylen, PVC, Cast PP und Papier.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Release-Schicht wenigstens ein Silikon, wenigstens ein fluoriertes Silikon, wenigstens ein Silikon-Copolymer, wenigstens ein Carbamat, wenigstens ein fluoriertes, teilfluoriertes oder unfluoriertes Alkan oder Polyolefin, wenigstens ein Wachs oder Mischungen von zwei oder mehr der genannten Stoffe enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die der Release-Schicht zugrunde liegende Zusammensetzung wenigsten ein Polymer auf Silikonbasis enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die der Release-Schicht zugrunde liegende Zusammensetzung bis zu 80 Gewichtsteile eines Silikonharzes enthält, bezogen auf 100 Gewichtsteile Silikonharz und Polymer auf Silikonbasis.
Substrat mit einer Release-Schicht, erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–11.
Substrat mit einer Release-Schicht gemäß Anspruch 12, wobei das Substrat mit der Release-Schicht ein Release-Liner für ein Klebeband ist.
Klebeband, umfassend ein Substrat mit einer Release-Schicht gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13 sowie wenigstens eine Klebmasse.
Klebeband nach Anspruch 14, wobei die wenigstens eine Klebmasse mit der Release-Schicht und/oder mit einer der Release-Schicht abgewandten Seite des Substrates in Kontakt steht.
Klebeband nach Anspruch 15, wobei die wenigstens eine Klebmasse mit der Release-Schicht in Kontakt steht und einen maximalen (Meth)Acrylsäure-Anteil von 5, bevorzugt 3, besonders bevorzugt 1 Gewichtsprozent nicht übersteigt, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der wenigstens einen Klebmasse, die mit der Release-Schicht in Kontakt steht.