DE102019003849A1 - Einseitig haftklebend ausgerüstetes Band insbesondere für Bauanwendungen - Google Patents

Einseitig haftklebend ausgerüstetes Band insbesondere für Bauanwendungen Download PDF

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Abstract

Einseitig haftklebend ausgerüstetes Band auf Basis lösemittelfreier Polymere, geeignet insbesondere für Bauanwendungen.

Description

  • Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein einseitig haftklebend ausgerüstetes Band insbesondere für Bauanwendungen und ein Verfahren zur Herstellung dieses Klebebands.
  • Klebebänder werden an vielen Stellen im Baubereich eingesetzt, z.B. zur Verklebung von Dampfsperrfolien und Dampfbremsfolien oder auch im Bereich des Anschlusses von Aussenfassaden oder teiloffenen Fassaden. Für solche Anwendungszwecke verwendete Klebebänder müssen neben einer sicheren und dauerhaften Verklebung eine Reihe weiterer Anforderungen erfüllen, damit keine Feuchtigkeit in Dämmung oder Fassade eindringen kann, was dort z.B. zu Schimmelbildung und Fäulnis führen würde. Innerhalb der Gebäudehülle entsteht automatisch Wasserdampf. Die Innenseite der Dämmung ist relativ warm. Nach außen hin wird die Dämmung immer kühler. Kalte Luft kann allerdings weniger Feuchtigkeit aufnehmen. Dadurch kann der Wasserdampf nicht oder nur unzureichend entweichen, er beginnt an der kalten Wand oder am Dach zu kondensieren, es bildet sich Tauwasser. Um dies zu verhindern, werden Dampfbremsen/-sperren z.B. in Form von Folien oder Vliesen aus Polyolefin oder Aluminium an der Innenseite des Daches angebracht. Dadurch wird ein Großteil der Feuchtigkeit abgehalten, überhaupt in den kalten Bereich der Dämmung zu gelangen und es bildet sich erst gar kein Tauwasser.
  • Beim Anbringen einer Dampfbremse muss sehr gewissenhaft gearbeitet werden. Jede Lücke, jede kleine Undichtigkeit kann später zu großen Problemen führen. Wenn also nicht sauber gearbeitet wird, kann es sein, dass die komplette Dampfbremse oder Dampfsperre ihre Wirkung verliert und zu diesem notwendigen sauberen Arbeiten gehört insbesondere auch eine zuverlässige, feste und dauerhafte Verklebung: Anschlüsse an Mauerwerk und an Durchdringungen, Sockel-Anschlüsse und Überlappungen der Dampfsperrfolien müssen separat mit einem speziellen Klebeband luftdicht abgeklebt werden. Dieses muss eine ausreichend hohe Luftdichtheit, Flexibilität und Dauerelastizität besitzen, um leichte Veränderungen im Gebäude problemlos abfangen zu können. Die Verklebung sollte sofort nach Applikation belastbar sein, ihre Kohäsion sollte bei erhöhten Temperaturen und erhöhten Ozonkonzentrationen nur möglichst geringfügig ansteigen, da dies negative Auswirkungen auf die Adhäsion hätte. Daneben sollte eine Verklebung möglichst alterungsbeständig sein und der Klebstoff gesundheitsunschädlich, d.h. insbesondere lösemittelfrei, umweltfreundlich und sofort haftend. Temperaturbeständigkeit, Resistenz gegenüber Chemikalien und auch eine gewisse Beständigkeit gegenüber Feuchte bzw. beschränkte Dampfdurchlässigkeit sind weitere Anforderungen an solche Klebeverbindungen.
  • Es gibt eine Reihe von Produkten und Schutzrechten auf diesem Gebiet, so z.B. DE 20 2004 007 842 U1 : Hier wird ein Klebeband zur Verklebung von Folien, insbesondere Polyolefinfolien als Dampfbremsen beschrieben, welches eine Haftkleberbeschichtung aufweist, die Polymere auf Basis von vinylgruppenhaltigen Monomeren mit einem Restmonomergehalt von weniger als 300 ppm umfasst. WO 1997032940 A1 beansprucht ein einseitig klebendes Montageband für Dampfsperrfolien, bei dem das Trägermaterial des Bandes auf der einen Seite mit einem diffusionsfähigen Kunststoff beschichtet ist und auf der anderen Seite mit einem Haftkleber. Selbstklebende flexible Dichtungsbänder umfassend zumindest einen flexiblen, selbstklebenden Kern oder zumindest eine flexible, selbstklebende und mit einer Ummantelung bzw. beidseitigen Beschichtung aus einem zweiten Klebstoffsystem versehene Trägerschicht sind Thema der EP 1697477 B1 . EP 1548080 A1 schließlich beansprucht ein Montageklebeband mit einer homogenen Klebstoffschicht aus UV-vernetztem Polyacrylat. Aufgrund der begrenzten Durchdringung der UV-Strahlung zur Vernetzung der Haftklebeschicht ist ein solches Band aber in seiner Schichtdicke und damit auch in seiner Elastizität und Flexibilität limitiert. Auch die gemäß den anderen der genannten Schutzrechte hergestellten Produkte erfüllen nicht mehr alle o.g. Anforderungen, sei es, weil sie ebenfalls in ihrer Dicke limitiert sind, sei es, weil die Beschaffenheiten des Untergrundes sich verändert haben oder weil die Anforderungen an Dichtigkeit, Umweltfreundlichkeit und auch an Gesundheitsschutz gestiegen sind.
  • Daher ergab sich die Notwendigkeit, eine umfassende neue Lösung in Form eines einseitigen Haftklebebandes für Bauanwendungen und hier speziell für die Verklebung von Dampfsperrfolien und Dampfbremsen zu konzipieren. Die Anwendung sollte darüber hinaus möglichst sowohl im Innenbereich eines Hauses (z.B. bei einer Zwischensparren- oder auch Untersparrendämmung) als auch im Außenbereich (z.B. bei einer Aufsparrendämmung) Anwendung finden.
  • Die vorliegende erfindungsgemäße Konstruktion umfasst ein spezielles Papier- oder Vliesstoffträgermaterial oder eine metallische Folie wie beispielsweise Aluminium, welche(s) einseitig mit einem Haftklebstoffsystem beschichtet ist. Das besondere Merkmal der Haftklebstoffschicht ist, dass sie aus zwei Schichten besteht: Einmal aus einem konventionellen, eventuell aufgeschäumten thermoplastischen Elastomer auf Basis Synthese- oder Naturkautschuk und zum anderen einer funktionellen Schicht aus UV-vernetztem Polyacrylat. Die Elastomerschicht kann ein Auftragsgewicht von ca. 15 g/m2 bis 1.000 g/m2 aufweisen, die Polyacrylatschicht von ca. 15 g/m2 bis 100g/m2. Mit einem solchen Aufbau kann die funktionelle UV-Acrylatschicht aufgrund ihrer Schichtstärke mit bis zu ca. 100 g/m2 Auftragsgewicht relativ homogen vernetzt werden. Der Unterbau in Form einer konventionellen Haftkleberschicht auf Basis eines thermoplastischen Elastomers ist in seiner Schichtdicke variabel und erfüllt damit zwei Aufgaben: Zum Einen ermöglicht er infolge seiner eigenen Dickenvariabilität eine variable Dicke des gesamten Konstrukts (Spacerfunktion) und zum anderen wird die Klebkraft der UV-Acrylatschicht zum Substrat hin nicht negativ beeinträchtigt, was bei einer dickeren UV-Acrylatschicht infolge ihrer weniger homogenen Vernetzung der Fall wäre.
  • Grundsätzliche Herstellmöglichkeiten
  • Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Bandes kann auf einer dem derzeitigen Stand der Technik entsprechenden Beschichtungsanlage für Schmelzhaftklebstoff und Breitschlitzdüsenauftrag, die ergänzend noch mit einer UV-Lichtanlage ausgerüstet ist, erfolgen. Beispielhaft sind dazu nachfolgend zwei Alternativen dargestellt:
    • In einem ersten Arbeitsgang erfolgt die Fertigung einer Halbfertigware bestehend aus dem Träger und dem thermoplastischen Elastomer in einer der allseits bekannten und üblichen Beschichtungsweisen. Die Halbfertigware wird zunächst abgedeckt durch einen silikonisierten Release Liner mit einem Flächengewicht von 40 g/m2 bis 120 g/m2. Dieser Liner wird beim zweiten Arbeitsgang wieder abgezogen und die thermoplastische Elastomerschicht wird nun beschichtet mit der funktionellen UV-Polyacrylatschicht, die mittels Breitschlitzdüse aufgetragen wird. Der abgezogene Liner kann bei der nächsten Produktfertigung wieder verwendet werden, dies trägt zur Vermeidung von Kosten und zur Abfallminderung bei.
  • In einem anderen Verfahrensprozess ist die Beschichtungsanlage mit einem Twincoater ausgestattet, der es ermöglicht über zwei unabhängig voneinander betriebene Stoffzuleitungen mit einem Auftragskopf und zwei parallel verlaufenden Schlitzen zwei unterschiedliche Klebstoffe in einem Arbeitsgang auf eine Trägerbahn aufzutragen. Dabei wird durch zwei unabhängig voneinander arbeitende, in Reihe angeordnete Düsen zunächst auf eine geeignete Trägerbahn eine flexible Grundschicht von ca. 150 g/m2 eines Kautschuk-Schmelzhaftklebstoffes aufgetragen. Unmittelbar danach wird mit der zweiten Düse eine Funktionsschicht mit einem Auftragsgewicht von ca. 40 bis ca. 100 g/m2, bevorzugt von ca. 100 g/m2 eines lösemittelfreien Polyacrylatklebstoffes aufgetragen und anschließend mittels UV-Strahlung vernetzt. Das Auftragen der UV-Funktionsschicht auf den noch heißen Kautschuk-Schmelzhaftklebstoff soll die Haftwirkung an der Grenzschicht zwischen Acrylat und Kautschuk verbessern.
  • Als Trägermaterial für erfindungsgemäße Haftklebebänder kommen alle möglichen bekannten Trägermaterialien in Frage, insbesondere Papier, Folien unterschiedlichster Art, Schäume, textile Träger oder Kombinationen davon. Die wesentliche Anforderung an das Trägermaterial für die vorgesehene Anwendung ist ein definierter Wasserdampfdiffusionswert (Sd-Wert). Dieser steht für die „wasserdampf-diffusionsäquivalente Luftschichtdicke“ und wird in der Dimension „Meter“ angegeben. Er ist damit das Maß für den Widerstand, den eine Bauteilschicht wie die Dampfbremsfolie dem Durchgang von Wasserdampf entgegen setzt. Ein hoher Sd-Wert, z. B. 100 m, bedeutet also, dass weniger Feuchte vom Innenraum in die Konstruktion übergeht. Umgekehrt kann aber auch weniger Feuchte wieder herausgelassen werden, was schnell zu Bauschäden führt, wenn Feuchte durch mögliche Leckagen eingedrungen ist. Dampfbremsen mit geringeren Sd-Werten verkleinern dieses Risiko.
  • Bei den Abdeckmaterialien handelt es sich um handelsübliche silikonisierte Papiere und Folien.
  • Rezepturen und Herstellungsverfahren
  • Es wurden Versuche mit zwei unterschiedlichen Rezepturen durchgeführt:
    • Im ersten Fall (Rezeptur 1 = VM1) wurde ein PE-befilmtes Papier (100 g/2 FCB und 20 g/m2 PE-Befilmung) auf der nicht PE-befilmten Seite mit einem thermoplastischen Kautschuk auf Basis Styrol-Butadien-Styrol/Styrol-Isopren-Styrol („Sikamelt 230“) mit einem Auftragsgewicht von 150 g/m2 beschichtet und durch einen klebstoffabweisenden Prozessliner mit einem Flächengewicht von 40 bis 120 g/m2 abgedeckt. In einem zweiten Arbeitsgang wurde nach Entfernen des Prozessliners ein UV-reaktives, lösungsmittelfreies Acrylsäureester-Copolymer („acResin 260UV“) mit einem Auftragsgewicht von 100 g/m2 auf den thermoplastischen Kautschuk beschichtet und anschließend mit 44 mJ/cm2 UV-C-Licht vernetzt (25 m/min). Abschließend wurde die oberste UV-reaktive Acrylatschicht mittels eines silikonierten Liners abgedeckt.
    • Im zweiten Falle (Rezeptur 2 = VM2) wurde wiederum ein PE-befilmtes Papier (100 g/2 FCB und 20 g/m2 PE-Befilmung) auf der nicht PE-befilmten Seite mit einem thermoplastischen Kautschuk auf Basis Styrol-Butadien-Styrol/Styrol-Isopren-Styrol („Sikamelt 230“) mit einem Auftragsgewicht von 150 g/m2 beschichtet und durch einen klebstoffabweisenden Prozessliner abgedeckt. In einem zweiten Arbeitsgang wurde nach Entfernen des Prozessliners eine UV-reaktives, lösungsmittelfreies Acrylsäureester-Copolymer („acResin A 204UV“), dem ein mit Glyzerin verestertes Kolophoniumharz („Foral 85E“) zugegeben wurde, mit einem Auftragsgewicht von 100 g/m2 auf den thermoplastischen Kautschuk beschichtet und anschließend mit 50 mJ/cm2 UVC-Licht vernetzt (25 m/min). Dieser UV-reaktive Klebstoff besteht zu 85 Gew.% aus dem Acrylsäureester-Copolymer und zu 15 Gew.-% aus Kolophoniumharz. Auch hier wurde wieder die oberste UV-reaktive Acrylatschicht mittels eines silikonisierten Liners abgedeckt.
  • Alternativ zu diesen beiden Herstellweisen ist auch denkbar, die UV-Acrylat-Klebstoffschicht mittels der Siruptechnologie herzustellen. Bei dieser Art der Klebstoffherstellung wird zunächst eine Art Sirup aus den Monomeren der Zusammensetzung hergestellt, der dann nach Zugabe eines Photoinitiators auf der zu beschichtenden Bahn polymerisiert wird.
  • Alternative, im vorliegenden Zusammenhang ebenfalls verwendbare UV-reaktive Klebstoffe und Harze sind beispielsweise UV-funktionelle Oligomere sowie teil- und vollhydrierte Harze.
  • Ebenso können der Acrylathaftklebemasse weitere Zusatzstoffe zugesetzt werden wie Fotoinitiatoren zur Verstärkung der UV-Absorption, Füllstoffe, Flammschutzmittel oder Schäumungsmittel.
  • Die Herstellung eines solchen Haftklebebands auch wie oben bereits beschrieben mit einem Twincoater-Verfahren ist ebenfalls möglich.
  • Detaillierte Beschreibung der durchgeführten Versuche
  • Ermittlung der Klebkraft (Peel) auf Stahl
  • Die in dieser Vorschrift beschriebene Methode dient zur Ermittlung der Klebkraft gemessen in N pro 25 mm in Anlehnung an DIN EN 1939 : 1996, die Klebkraftprüfung erfolgt mit einer Zugprüfmaschine nach DIN EN ISO 7500-1.
    Die Messung der Klebkraft auf nicht rostendem Stahl erfolgt nach 10 Minuten Verbundhaftung unter einem Winkel von 180° und einer Abzugsgeschwindigkeit von 300 mm pro Minute.
  • Alterung/Stahl
  • Die in dieser Vorschrift beschriebene Methode dient zur Ermittlung der Klebkraft gemessen in N pro 25 mm in Anlehnung an DIN EN 1939 : 1996, die Klebkraftprüfung erfolgt mit einer Zugprüfmaschine nach DIN EN ISO 7500-1.
    Bei dieser Prüfung wurde das hybride, einseitig klebende Haftklebeband 7 Tage bei einer Temperatur von 70° C gelagert. Dann erfolgte die Messung der Klebkraft auf nicht rostendem Stahl nach 10 Minuten Verbundhaftung unter einem Winkel von 180° und einer Abzugsgeschwindigkeit von 300 mm pro Minute.
  • Peel/Vlies
  • Die in dieser Vorschrift beschriebene Methode dient zur Ermittlung der Klebkraft gemessen in N pro 25 mm in Anlehnung an DIN EN 1939 : 1996*, die Klebkraftprüfung erfolgt mit einer Zugprüfmaschine nach DIN EN ISO 7500-1.
    Die Messung der Klebkraft auf einem mehrlagigen Polypropylen-Spinnvlies erfolgt nach 10 Minuten Verbundhaftung unter einem Winkel von 180° und einer Abzugsgeschwindigkeit von 100 mm pro Minute.
  • Kälteprüfung/Spinnvlies
  • Die in dieser Vorschrift beschriebene Methode dient zur Ermittlung der Klebkraft gemessen in N pro 25 mm in Anlehnung an DIN EN 1939 : 1996, die Klebkraftprüfung erfolgt mit einer Zugprüfmaschine nach DIN EN ISO 7500-1.
    Bei dieser Prüfung lagern das hybride, einseitig klebende Haftklebeband, das mehrlagige Polypropylen-Spinnvlies und eine 5 Kilo Metallwalze 24 Stunden bei einer Temperatur von +5 °Celsius in einer Kältekammer. Nach 24 Stunden Lagerung erfolgt die Verklebung auf dem Spinnvlies bei +5°Celsius.
    Die Messung der Klebkraft auf Polypropylen-Spinnvlies erfolgt nach 10 Minuten Verbundhaftung unter einem Winkel von 180° und einer Abzugsgeschwindigkeit von 100 mm pro Minute bei einer Temperatur von +5° C.
  • Feuchtebeständigkeit/Spinnvlies (Hydrolysebeständigkeit)
  • Die in dieser Vorschrift beschriebene Methode dient zur Ermittlung der Klebkraft gemessen in N pro 25 mm in Anlehnung an DIN EN 1939 : 1996, die Klebkraftprüfung erfolgt mit einer Zugprüfmaschine nach DIN EN ISO 7500-1.
  • Die Verklebung des Klebebandes auf einem Polypropylen-Spinnvlies wird bei einem Normklima von 23° C und einer relativen Luftfeuchte von 50 Prozent durchgeführt.
    Die Lagerung des Klebstoffverbundes erfolgt bei einer Temperatur von 38° C und einer relativen Luftfeuchte von 100 Prozent.
    Nach einer Stunde Konditionierung des Verbundes bei einem Normklima von 23° C und einer relativen Luftfeuchte von 50 Prozent erfolgt die Messung der Klebkraft unter einem Winkel von 180° und einer Abzugsgeschwindigkeit von 100 mm pro Minute.
  • Statische Prüfung (Scherfestigkeit/Stahl)
  • Die in dieser Vorschrift beschriebene Methode dient zur Ermittlung der Scherkraft in Anlehnung an DIN EN 1943 : 1996.
    Bei dieser Prüfung wird das einseitige Haftklebeband auf nicht rostendem Stahl aufgebracht und mit der breiten Klingenrückseite einer Schere, ohne großen Druck auszuüben, angedrückt.
    Danach wird der Verbund in eine Hängevorrichtung zum Messen der Scherkraft eingehängt. Dann erfolgt die Messung des Scherwiderstandes unter Belastung innerhalb von 4 Stunden. Die Prüfung erfolgt bei einem Normklima von 23 °C und einer relativen Luftfeuchte von 50 Prozent.
    Hier wird die Last, die ein Versagen innerhalb von 4 Stunden bewirkt, gemessen.
  • Aufsteigender Wärmetest SAFT/Stahl
  • Die in dieser Vorschrift beschriebene Methode dient zur Ermittlung der „Shear Adhesion Failure Temperature“ („SAFT“, in Anlehnung an SAFT PSTC#17) angegeben in Grad Celsius, unter statischer Belastung und kontinuierlich ansteigender Temperatur (0,5 °C/min) bei einem Neigungswinkel von 2° und einer Prüffläche von in der Regel 625mm2.
  • Bei dieser Prüfung wird das einseitige Haftklebeband zunächst auf nicht rostendem Stahl aufgebracht und mit der breiten Klingenrückseite einer Schere, ohne großen Druck auszuüben, angedrückt und dann den sich kontinuierlich verändernden Prüfbedingungen (steigende Temperatur) ausgesetzt.
    Figure DE102019003849A1_0001
    Figure DE102019003849A1_0002
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202004007842 U1 [0004]
    • WO 1997032940 A1 [0004]
    • EP 1697477 B1 [0004]
    • EP 1548080 A1 [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN 1939 [0016, 0017]
    • DIN EN ISO 7500-1 [0016, 0017, 0018, 0019, 0020]
    • DIN EN 1939 : 1996* [0018]
    • DIN EN 1939 : 1996 [0019, 0020]
    • DIN EN 1943 : 1996 [0022]

Claims (7)

  1. Einseitiges trägerbasiertes Haftklebeband bestehend aus zwei unterschiedlichen, unmittelbar aufeinander kaschierten Klebstoffschichten, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht ein thermoplastisches Elastomer in Form eines modifizierten Synthese- oder Naturkautschuks ist und die zweite Schicht ein UV-vernetzbarer lösemittelfreier Polyacrylat-Haftklebstoff, wobei das Auftragsgewicht der beiden Klebstoffschichten zusammen zwischen 30 g/m2 und 1.100 g/m2 betragen kann.
  2. Einseitiges trägerbasiertes Haftklebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsgewicht der beiden Klebstoffschichten zusammen mindestens 105 g/m2 beträgt, wobei die Polyacrylat-Haftklebstoffschicht ein Auftragsgewicht von mindestens 90 g/m2 aufweist.
  3. Einseitiges trägerbasiertes Haftklebeband gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthese- oder Naturkautschuk-Schicht ein Auftragsgewicht zwischen 15 und 1.000 g/m2 aufweist.
  4. Einseitiges trägerbasiertes Haftklebeband gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Klebstoffschichten Zuschlagsstoffe enthalten können, wie Fotoinitiatoren, Füllstoffe, Flammschutz- oder Schäumungsmittel.
  5. Einseitiges trägerbasiertes Haftklebeband gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in zwei getrennten Arbeitsgängen hergestellt wird, indem zunächst die Schicht des thermoplastischen Elastomers hergestellt wird, die dann in einem zweiten, vom ersten getrennten Arbeitsgang zunächst mit dem Polyacrylat-Haftklebstoff beschichtet wird, der anschließend mittels UVC-Licht bestrahlt und vernetzt wird.
  6. Einseitiges trägerbasiertes Haftklebeband gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Twincoater mit anschließender UVC-Vernetzung der Polyacrylatschicht in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt wird.
  7. Einseitiges trägerbasiertes Haftklebeband gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es besonders geeignet ist für Verklebungen im Baubereich, insbesondere zur Verklebung von Dampfsperrfolien und Dampfbremsfolien oder auch im Bereich des Anschlusses von Aussenfassaden oder teiloffenen Fassaden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015017400A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 3M Innovative Properties Company Pressure sensitive adhesive foam

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