DE102022107953A1

DE102022107953A1 - Doppelseitiges Klebeband mit planarer Gasdurchlässigkeit

Info

Publication number: DE102022107953A1
Application number: DE102022107953.8A
Authority: DE
Inventors: Hannes Dag; Marc Husemann; Klaus Keite-Telgenbüscher; Yeliz Tepe
Original assignee: Tesa SE
Current assignee: Tesa SE
Priority date: 2022-04-04
Filing date: 2022-04-04
Publication date: 2023-10-05
Also published as: CN116891693A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein doppelseitiges Klebeband (10), umfassend: a) eine Trägerschicht (12), b) eine in Z-Richtung oberhalb der Trägerschicht (12) angeordnete erste Klebeschicht (14) umfassend eine erste Klebemasse, und c) eine in Z-Richtung unterhalb der Trägerschicht (12) angeordnete zweite Klebeschicht (16) umfassend eine zweite Klebemasse, wobei die Trägerschicht (12) zumindest eine Entlüftungslage umfasst, wobei die Entlüftungslage aus einem porösen Kunststoffmaterial mit offenen Poren ausgebildet ist, wobei die Entlüftungslage dazu eingerichtet ist, in der orthogonal zur Z-Richtung stehenden XY-Ebene einen Gastransport durch die Trägerschicht (12) zu ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein doppelseitiges Klebeband mit hoher planarer Gasdurchlässigkeit. Offenbart wird zudem die Verwendung entsprechender doppelseitiger Klebebänder zur Verklebung von zwei oder mehr Komponenten, insbesondere Komponenten von elektronischen Geräten, mit einer gasdurchlässigen, Klebefuge sowie ein elektronisches Gerät, umfassend eine Klebverbindung mit einem entsprechenden doppelseitigen Klebeband.
Das Fügen separater Elemente ist eines der zentralen Verfahren der Fertigungstechnik. Neben anderen Methoden, wie beispielsweise dem Schweißen und dem Löten, kommt dabei heutzutage insbesondere dem Kleben, d.h. dem Fügen unter Verwendung eines Klebstoffes, eine wichtige Bedeutung zu. Eine Alternative zur Verwendung formloser Klebstoffe, die beispielsweise aus einer Tube appliziert werden, stellen hierbei sogenannte Klebebänder dar, deren Klebewirkung auf den eingesetzten Klebemassen beruht.
Der Einsatz von Klebemassen und Klebebändern ist mit vielen Vorteilen verbunden, die diese Technologie insbesondere für den Einsatz in der Elektronikindustrie prädestinieren, wobei sie auch für den Einsatz in anderen Bereichen, beispielsweise der Elektroautoindustrie vorteilhaft ist. Hierbei werden einzelne Komponenten von elektronischen Geräten, beispielsweise von portablen Mobiltelefonen, aber auch von sogenannten Infotainment-Systemen, wie sie in Fahrzeugen verbaut werden, mittels Klebebändern miteinander verbunden. Beispielsweise können Displays oder Displayelemente auf diese Weise in den dafür vorgesehenen Rahmenelementen fixiert werden. Darüber hinaus werden jedoch häufig auch weitere Komponenten elektronischer Geräte wie beispielsweise Batterien, Kameras, Mikrofone, Lautsprecher, Steuergeräte oder Prozessoren mit Klebebändern schnell und effizient befestigt.
Die zumeist sensible Natur der elektronischen Komponenten erfordert insbesondere bei der Verbindung von solchen Elementen, welche später die Außenfläche der elektronischen Geräte bilden, beispielsweise bei der Verbindung von Gehäusekomponenten und Displays, dass die erzeugte Verbindung nicht nur eine hohe mechanische Beständigkeit aufweist, sondern auch flüssigkeitsdicht, insbesondere wasserdicht, ist. Dies ist insbesondere erforderlich, um die im Inneren der elektronischen Geräte angeordnete Elektronik im Alltag zuverlässig vor Witterungseinflüssen zu schützen.
Eine haltbare und fluiddichte Verbindung zu erzeugen, ist mit den aus dem Stand der Technik bekannten Klebebändern zumeist problemlos möglich. Beispielsweise können sogenannte doppelseitige Klebebänder mit einer der Klebeschichten an einem Rahmenelement befestigt und ein Displayelement auf die zweite Klebeschicht aufgesetzt werden. Die zwei derart verklebten Elemente sind dann durch die zwei Klebeschichten sowie den zwischen den zwei Klebeschichten angeordneten Träger des doppelseitigen Klebebands voneinander getrennt, die jeweils im Wesentlichen fluidundurchlässig ausgebildet sind.
Ausgehend von diesem Aufbau, welcher eine vorteilhafte Verbundfestigkeit und die notwendige Wasserfestigkeit gewährleistet, besteht jedoch regelmäßig das Problem, dass die Leistungsfähigkeit der eingesetzten doppelseitigen Klebebänder mit Blick auf eine andere wichtige Eigenschaft in vielen Fällen als nachteilig bewertet wird. Die aus dem Stand der Technik bekannten doppelseitigen Klebebänder gewährleisten nämlich regelmäßig nicht nur einen zuverlässig feuchtigkeitsdichten Verschluss, sondern resultieren häufig auch in einer im Wesentlichen gasundurchlässigen Verbindung. Durch den Einsatz von aus dem Stand der Technik bekannten doppelseitigen Klebebändern wird somit beispielsweise beim Einsetzen eines Displays, einer Kamera oder eines Mikrofons in ein ansonsten abgeschlossenes Gehäuse potenziell ein weitgehend gasdicht abgeschlossener Innenraum erzeugt.
Dieser gasdichte Verschluss wird jedoch regelmäßig als nachteilig empfunden, da in diesem Fall für die Belüftung beziehungsweise Entlüftung des Innenraums aufwändige zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind, da die Möglichkeit zur Be- und Entlüftung regelmäßig wünschenswert ist. Diese ermöglicht einen Druckausgleich bei verschiedenen Außendrücken oder bei in Folge von Temperaturunterschieden auftretenden Druckdifferenzen, die andernfalls Verformungen und/oder irreversible Schäden an Gehäuse und Elektronikkomponenten im Inneren verursachen können, durch die es aus zu Undichtigkeiten und einem ungewollten Eindringen von Wasser kommen kann. Zudem ist eine entsprechende Be- und Entlüftungsfähigkeit bereits im Fertigungsverfahren wünschenswert, um auftretende Reaktionsprodukte, wie sie beispielsweise bei der Aushärtung von Reaktivklebstoffen im Inneren der elektronischen Geräte auftreten können, aus dem elektronischen Gerät hinausführen zu können. Zudem erfordern die elektronischen Komponenten im Inneren von modernen elektronischen Geräten regelmäßig eine ausreichende Belüftung und ein darauf aufbauendes effizientes Hitzemanagement.
Die an sich große Leistungsfähigkeit moderner doppelseitiger Klebebänder erschwert beim Einsatz in elektronischen Geräten somit die Be- und Entlüftung der Geräte, insbesondere in solchen Fällen, in denen durch Verklebung ein im Wesentlichen abgeschlossener Innenraum geschaffen wird. Bei Einsatz der aus dem Stand der Technik bekannten doppelseitigen Klebebänder in der Elektronikindustrie ergeben sich somit regelmäßig Nachteile hinsichtlich der Zeit- und Kosteneffizienz der Fertigung und/oder bezüglich der konstruktiven Auslegung der zu verklebenden Komponenten, da zusätzliche Maßnahmen für die Be- und Entlüftung, beispielsweise Druckausgleichsventile, vorgesehen werden müssen, die häufig vergleichsweise komplex sind, da sie gleichzeitig die notwendige Wasserdichtigkeit nicht nachteilig beeinflussen dürfen.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen oder zumindest zu verringern.
Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu identifizieren, wie die Einstellung der benötigten Be- und Entlüftung bei elektronischen Geräten auch ohne aufwändige zusätzliche Maßnahmen gewährleistet werden kann.
Insoweit war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein doppelseitiges Klebeband anzugeben, welches beim Einsatz in der Verklebung von Komponenten, insbesondere von Komponenten für elektronische Geräte, einen vorteilhaften Beitrag zur Be- und Entlüftung der durch Verklebung erzeugten Einschlüsse ermöglicht.
Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein doppelseitiges Klebeband anzugeben, durch dessen Einsatz in der Fertigung von elektronischen Geräten die Zeit- und Kosteneffizienz gesteigert werden kann, wobei insbesondere die Notwendigkeit von separaten konstruktiven Be- und Entlüftungsmaßnahmen verringert werden sollte.
Insoweit war es wünschenswert, dass die anzugebenden doppelseitigen Klebebänder selbst idealerweise besonders leicht und zuverlässig sowie zumindest teilweise unter Verwendung solcher Klebemassen und Vorrichtungen herstellbar sein sollten, die bereits heute im Bereich der Klebtechnik zum Einsatz kommen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr erkannt, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben überraschenderweise lösen lassen, wenn ein doppelseitiges Klebeband durch den Einsatz einer spezifischen Entlüftungslage in der Trägerschicht so konzipiert wird, dass diese in der parallel zu den Klebschichten verlaufenden XY-Ebene gasdurchlässig ausgebildet wird, wie es in den Ansprüchen definiert ist. Hierdurch sind die mit diesen doppelseitigen Klebebändern erzeugten Klebefugen, bedingt durch die zwischen den zwei Klebeschichten angeordnete Trägerschicht bzw. die von dieser umfassten Entlüftungslage, in vorteilhafter Weise dazu geeignet, die Be- und Entlüftung in den so verklebten elektronischen Geräten zu gewährleisten, in den meisten Fällen sogar ohne dass zusätzliche konstruktive Maßnahmen erforderlich sind. Hierdurch wird die Zeit- und Kosteneffizienz der Fertigung von elektronischen Geräten signifikant gesteigert. Zudem ist durch den Einsatz entsprechender doppelseitiger Klebebänder eine Verbesserung des Temperaturmanagements in elektronischen Geräten möglich, wodurch die Langlebigkeit entsprechender Geräte gesteigert werden kann. Die Erfinder haben insoweit gefunden, dass trotz der vorteilhaften Gasdurchlässigkeit, in entsprechenden doppelseitigen Klebebändern vorteilhafterweise auch in der XY-Ebene die notwendige Wasserdichtigkeit durch eine gezielte Materialauswahl für die Entlüftungslage sichergestellt werden kann, sodass sich in synergistischer Weise ein besonders leistungsstarkes doppelseitiges Klebeband erhalten lässt.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden entsprechend durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.
Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Verfahren, Verwendungen und elektronischer Geräte ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter doppelseitiger Klebebänder.
Die Erfindung betrifft ein doppelseitiges Klebeband, umfassend:

a) eine Trägerschicht,
b) eine in Z-Richtung oberhalb der Trägerschicht angeordnete erste Klebeschicht umfassend eine erste Klebemasse, und
c) eine in Z-Richtung unterhalb der Trägerschicht angeordnete zweite Klebeschicht umfassend eine zweite Klebemasse,

Doppelseitige Klebebänder sind dem Fachmann im Bereich der Klebtechnik grundsätzlich bekannt und umfassen regelmäßig eine Trägerschicht, welche beidseitig mit einer aus Klebmasse ausgebildeten Klebeschicht belegt ist. Die erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebänder sind insbesondere für den Einsatz in der Elektronikindustrie, d.h. für die Verklebung von Elementen von elektronischen Geräten, insbesondere von Displays und Gehäusen, aber auch für den Einsatz in der Automobilindustrie, insbesondere der Elektroautomobilindustrie, geeignet.
Der grundsätzliche Aufbau erfindungsgemäßer doppelseitiger Klebebänder entspricht insoweit dem aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau. Das erfindungsgemäße doppelseitige Klebeband umfasst eine Trägerschicht sowie eine erste und eine zweite Klebeschicht. Zur Definition des Aufbaus wird dabei die Z-Richtung definiert, die in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis im Wesentlichen orthogonal auf den drei Schichten steht, beziehungsweise durch diese verläuft. Die jeweils auf unterschiedlichen Seiten der Trägerschicht angeordneten Klebeschichten liegen im Lichte dieser Definition in Z-Richtung oberhalb beziehungsweise unterhalb der Trägerschicht. Im Falle eines auf einer Rolle aufgerollten doppelseitigen Klebebandes entspricht die Z-Richtung somit im Wesentlichen der radialen Richtung.
Die erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebänder zeichnen sich dadurch aus, dass die Trägerschicht zumindest eine Entlüftungslage umfasst. Diese Entlüftungslage wird erfindungsgemäß aus einem porösen Kunststoffmaterial ausgebildet, welches über offene Poren, d.h. Hohlräume im Kunststoffmaterial, verfügt, welche nicht durch andere Substanzen gefüllt sind. Diese Entlüftungslage ist dazu eingerichtet, insbesondere durch eine gasdurchlässige Verbindung zwischen den offenen Poren, in der XY-Ebene einen Gastransport durch die Trägerschicht zu ermöglichen. Diese XY-Ebene verläuft dabei in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis orthogonal zu der Z-Richtung und erstreckt sich entsprechend im Wesentlichen parallel zu den Klebeschichten von einer Seite des doppelseitigen Klebebandes zur anderen Seite. Somit bedingt die Entlüftungslage die Gasdurchlässigkeit der Trägerschicht, wobei diese dadurch ermöglicht wird, dass Gasmoleküle durch die offenen Poren der Entlüftungslage von einer Seite des doppelseitigen Klebebandes zur anderen gelangen können. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis und einer fachmännischen Auslegung ist die Entlüftungslage dabei dazu eingerichtet, einen in der Praxis relevanten Gastransport durch die Trägerschicht zu ermöglichen, so dass der Fachmann beispielsweise eine Diffusion von Gasmolekülen durch eine solide Trägerschicht, die bei Raumtemperatur beispielsweise auf einer Zeitskala von Tagen, Monaten oder Jahren verlaufen mag, nicht als Gastransport im Sinne der vorliegenden Erfindung versteht. Bevorzugt ist die Entlüftungslage dazu eingerichtet, in der orthogonal zur Z-Richtung stehenden XY-Ebene einen Gastransport zu ermöglichen, durch den bei 23 °C eine Druckdifferenz von 40 KPa zwischen zwei nur über die XY-Ebene der Entlüftungslage eines 1 cm x 1 cm messenden Klebebandes verbundenen und ansonsten gasdichten Testkammern in 1 h oder weniger, besonders bevorzugt 1 min oder weniger, ganz besonders bevorzugt 15 s oder weniger, ausgeglichen wird.
In Übereinstimmung mit dem Wissen des Fachmannes, dass sich die meisten Gase hinsichtlich ihrer thermodynamischen Eigenschaften nur unwesentlich unterscheiden, ist auch die Gasdurchlässigkeit eine Eigenschaft, die im Wesentlichen für alle Gase in gleicher Weise gilt. Im Zweifel wird die Gasdurchlässigkeit einer Entlüftungslage mit Luft, Wasserdampf, Sauerstoff, Stickstoff oder einem Edelgas bewertet, bevorzugt einem Edelgas.
Durch diese Gasdurchlässigkeit der Entlüftungslage und damit der Trägerschicht, die teilweise auch als Permeabilität oder - vor allem in der Bekleidungsindustrie - als Atmungsaktivität bezeichnet wird, wird ein vorteilhaftes doppelseitiges Klebeband erhalten, welches sich insoweit fundamental von Klebebändern aus dem Stand der Technik unterscheidet.
Zwar wurden nach Wissen der Erfinder im Stand der Technik vereinzelt poröse Kunststoffmaterialien in Trägerschichten eingesetzt, bei diesen zumeist aus dem Bereich der Kleidungsindustrie stammenden Anwendungen stand jedoch nicht die Wanderungsfähigkeit von Gasmolekülen in der flächigen Entlüftungslage im Fokus, sondern die Sicherung der Atmungsaktivität von überklebten Geweben und dadurch vielmehr die hohe Gasdurchlässigkeit in Z-Richtung, die wegen der notwendigen Orientierung der entsprechenden Materialien einer Gasdurchlässigkeit in XY-Ebene zumeist im Wege steht und für die vorliegende Erfindung weder notwendig noch wünschenswert ist. Zudem werden im Stand der Technik poröse Trägermaterialien in vielen Fällen eingesetzt, um zumindest teilweise eine Aufnahme von Polymer- oder Klebemasse in den Poren des Trägers zu ermöglichen, wobei derart mit Klebemasse gefüllte Poren zumeist keine Gasdurchlässigkeit ermöglichen. Beispielhafte Offenbarungen zu aus dem Stand der Technik bekannten Systemen finden sich unter anderem in der US 8790432 B2 , der EP 786505 A2 , der US5512360 A , der US 5162149 A , der WO 1991007278 A1 , der WO2015123007 A1 oder der US 20150225614 A1 .
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Trägerschicht in Z-Richtung keine Gasdurchlässigkeit aufweist bzw. gasdicht ist.
Es kann als Vorteil der erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebänder gesehen werden, dass die vorteilhaften Eigenschaften im Wesentlichen unabhängig von den Eigenschaften der verwendeten Klebemassen erreicht werden können, sodass die Lehre der vorliegenden Erfindung auf eine breite Vielzahl von üblicherweise im Bereich der Klebtechnik eingesetzten Klebemassen angewandt werden kann, die der Fachmann ausgehend von seinem allgemeinen Fachwissen kennt. Die Trägerschicht kann prinzipiell in einer Vielzahl von Ausgestaltungen ausgeführt werden, wie sie beispielsweise nachfolgend offenbart werden. In der einfachsten Ausführungsform besteht die Trägerschicht jedoch vollständig aus der Entlüftungslage, d.h. ist selbst aus einem porösen Kunststoffmaterial mit offenen Poren ausgebildet.
Zur Realisierung erfindungsgemäßer doppelseitiger Klebebänder können prinzipiell verschiedene Entlüftungslagen eingesetzt werden, deren Eignung zur Gewährleistung eines Gastransports in der XY-Ebene der Fachmann dabei durch Routineexperimente prüfen kann, sodass beispielsweise auch sogenannte Ultra- oder Mikrofiltrationsmembranen, sowie zumindest anteilig offenzellige Kunststoffschäume auf Basis von z.B. Polyurethan (PU) oder Silikon (Si) infrage kommen, sofern deren Zellstruktur mindestens anteilig derart offenzellig ist, dass es in der XY-Ebene eine hinreichende Anzahl von Kanälen gibt, die eine barrierefreie Gasdurchlässigkeit innerhalb der Entlüftungslage erlauben. Nach Einschätzung der Erfinder sind jedoch vor allem solche Entlüftungslagen besonders geeignet, die aus einem mono- oder biaxial verstreckten Kunststoffmaterial ausgebildet sind, d.h. einem Kunststoffmaterial, in dem die poröse Struktur bei der Herstellung der Kunststoffmaterialien über ein Verstrecken entlang einer beziehungsweise entlang zweier Achsen erreicht wird. Dieser Prozess ergibt eine poröse Materialstruktur, die sich signifikant von typischen Schaumstrukturen unterscheidet. Die resultierende fibrillierte Struktur umfasst eine Vielzahl von Knotenpunkten aus dem Kunststoffmaterial, welche untereinander mit Kunststofffäden, sogenannten Fibrillen, verbunden sind. In diesen ergeben sich besonders offene Poren, die durch die Freiräume zwischen den Fibrillen und den Knotenpunkten gebildet werden, wobei sich regelmäßig eine besonders große mittlere freie Weglänge ergibt. Mit diesen für alle Ausführungsformen besonders bevorzugten Materialien kann eine besonders große Gasdurchlässigkeit in der XY-Ebene realisiert werden, die so ausgeprägt ist, dass die Dicke der Entlüftungslage und damit mittelbar auch die Dicke der gesamten Trägerschicht besonders klein gewählt werden kann, sodass besonders schmale Klebefugen realisiert werden können, was als großer Vorteil der erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebänder gesehen werden kann. Bevorzugt ist deshalb ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Entlüftungslage aus einem monoaxial oder biaxial verstreckten porösen Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Bevorzugt ist deshalb auch ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei das poröse Kunststoffmaterial bevorzugt zumindest teilweise, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, eine fibrillierte Struktur aufweist und eine Vielzahl von mit Kunststofffäden verbundenen Knotenpunkten aufweist. Entsprechende poröse Kunststoffmaterialien sind prinzipiell kommerziell erhältlich und ihre Herstellung bekannt, beispielsweise für Polytetrafluorethylen oder Polyethlyen. Entsprechende Offenbarungen finden sich beispielsweise in Sen, A.K., Coated Textiles: Principles and Applications, Second Edition, p145-148, Scott, R.A., Coated and laminated fabrics, in Chemistry of the Textile Industry, Carr, C.M., Ed., Blackie Academic, London, 1995. P239 oder Mayer, W., Mohr, U. and Schuirer, M., Intnl. Text. Bull., no. 2, 35, 16, 1989 sowie in der US 8795565 B2 , der US 2007/0196638 A1 , der US 6057061 , der US 8790432 B2 , der EP 786505 A2 , der US5512360 A , der US 5162149 A und der WO 1991007278 A1 .
Mikroporöses PTFE wird beispielsweise ausgehend von einem extrudierten PTFE-Film erzeugt. Eine Paste aus PTFE-Dispersion und Ölen wird dabei über eine Flachdüse beschichtet. Nach dem Auswaschen der Öle folgt ein mono- oder biaxiales Verstrecken des Films. Wie auch beim gut bekannten, monoaxial verstreckten Polyproyplen (MOPP), findet das Verstrecken bei erhöhter Temperatur unterhalb des Polymerschmelzpunktes und hohen Reckraten statt. Der Prozessschritt verursacht Mikrorisse bzw. Fibrillen und schafft so Poren mit einem Durchmesser von etwa 20 nm bis 3 µm. Gebräuchlich ist für das Verstrecken auch der Begriff Expandieren. Gerade mono- oder biaxial orientiertes PTFE wird oftmals auch als expandiertes PTFE (ePTFE) bezeichnet. Entsprechende poröse Kunststoffe sind zudem von vielen Herstellern kommerziell verfügbar, beispielsweise unter den Handelsnamen bzw. Produktbezeichnungen Accurel (3M), MicroPES & DuraPES (3M), Hipore (Asahi Kasei), Celgard (Polypore), Nomex (DuPont), Purity (Dyneema), Micropore (Limburg), Porelle (PIL Membranes Limited), Miraim (Teijin), Teflon (Toray), SETELA (Toray), LiBSF (SEMCORP) oder ePTFE (W.L. Gore & Associates Inc.).
Die Erfinder konnten in eigenen Experimenten für die bevorzugten fibrillierten Strukturen optimale Abmessungen für die Fibrillen beziehungsweise die Knotenpunkte identifizieren, bei deren Einstellung im porösen Kunststoffmaterial ein ausgezeichnetes Verhältnis zwischen struktureller Stabilität und hoher Gasdurchlässigkeit in der XY-Ebene erreicht werden kann, was der Fachmann durch die Auswahl geeigneter Materialien oder die Anpassung des Herstellungsverfahrens, insbesondere der Verstreckung, erreicht. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Kunststofffäden einen Durchmesser im Bereich von 1 nm bis 10 µm, bevorzugt im Bereich von 10 nm bis 1 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 nm bis 500 nm, aufweisen, und/oder wobei die Kunststofffäden einen mittleren Durchmesser von weniger als 500 nm, bevorzugt weniger als 200 nm, besonders bevorzugt weniger als 100 nm, aufweisen. Bevorzugt ist nämlich auch ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Knotenpunkte einen Durchmesser im Bereich von 100 nm bis 20 µm, bevorzugt im Bereich von 150 nm bis 10 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 200 nm bis 1 µm, aufweisen, und/oder wobei die Knotenpunkte einen mittleren Durchmesser im Bereich von 150 bis 400 nm, bevorzugt im Bereich von 200 bis 300 nm, aufweisen.
Auch wenn sich für viele Anwendungen bereits mit vergleichsweise geringen Gasdurchlässigkeiten in der XY-Ebene gute Ergebnisse erzielen lassen, beispielsweise weil so ein zumindest langsamer Druckausgleich beziehungsweise eine langsame Be- und Entlüftung möglich ist, ist es nach Einschätzung der Erfinder überaus bevorzugt, die Vorteile des erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebandes möglichst umfassend auszunutzen und dafür auch eine ausgeprägte Gasdurchlässigkeit einzustellen, welche beispielsweise mit dem sogenannten Hamron-Test bestimmt werden kann, in dem der relative Druckverlust in einer luftgefüllten Druckkammer bewertet wird, die abgesehen von der Verklebung luftdicht ist. Beispielhaft ist dabei ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Trägerschicht so ausgebildet ist, dass sie in der XY-Ebene eine Gasdurchlässigkeit gemäß Hamron-Test im Bereich von 10 bis 100 %, bevorzugt im Bereich von 30 bis 100 %, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 100 %, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 58 bis 98 %, aufweist. Eine qualitative Bewertung der Gasdurchlässigkeit ist aber prinzipiell auch mit ähnlichen Testaufbauten leicht möglich, d.h. mit Testaufbauten, in denen eine Druckkammer durch Verklebung mit dem erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebeband verschlossen wird. In dieser Druckkammer kann ausgehend von gleichen Aufbauparametern, insbesondere Verklebungsfläche, Ausgangsdruck und Temperatur, der relative Druckverlust bestimmt werden, der sich nach einer bestimmten Zeit einstellt.
Nach Einschätzung der Erfinder sind die meisten industriell relevanten Klebemassen, welche in entsprechenden doppelseitigen Klebebändern eingesetzt werden können, und die die notwendigen Verbundfestigkeiten realisieren können, in der Praxis selbst in der XY-Ebene im Wesentlichen gasundurchlässig. Zumindest theoretisch wäre es jedoch denkbar, dass auch eine oder beide dieser Klebeschichten in der XY-Ebene einen Gastransport erlauben. In diesem Fall wäre die erfindungsgemäße Lösung jedoch vor allem dann vorteilhaft, wenn besonders hohe Gasdurchlässigkeiten im gesamten doppelseitigen Klebeband realisiert werden sollen, was angesichts der bereits ausgezeichneten Leistungsfähigkeit der vorliegend eingesetzten Entlüftungslage mit eher wenig Vorteilen verbunden zu sein scheint. Entsprechend ist es vorteilhaft, die mit Blick auf die Verbundfestigkeit regelmäßig bevorzugten Klebemassen einzusetzen, welche selbst in der XY-Ebene keine Gasdurchlässigkeit zeigen, da die Vorteile erfindungsgemäßer doppelseitiger Klebebänder in diesen Fällen besonders ausgeprägt zum Tragen kommen. Bevorzugt ist demgemäß ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die erste Klebeschicht und/oder die zweite Klebeschicht, bevorzugt beide Klebeschichten, in der XY-Ebene im Wesentlichen keinen Gastransport durch das doppelseitige Klebeband ermöglichen.
Als ganz besonders vorteilhaft hat es sich insoweit erwiesen, wenn das poröse Kunststoffmaterial mikroporös, mesoporös oder makroporös ausgebildet wird, wobei insbesondere mesoporöse Materialien wegen des effizienten Ausschlusses von Flüssigkeit bei gleichzeitig ausreichender Gasdurchlässigkeit und guten mechanischen Eigenschaften eine besonders hohe Leistungsfähigkeit zeigen. Die Begriffe Mikroporen, Mesoporen und Makroporen sind dabei für den Fachmann klar. Mikroporöse Poren haben einen Porendurchmesser von weniger als 2 nm, wohingegen makroporöse Poren einen Durchmesser von mehr als 50 nm aufweisen und die mesoporösen Poren zwischen diesen Durchmessern liegen. Bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die offenen Poren im porösen Kunststoffmaterial zu mehr als 50 %, bevorzugt zu mehr als 70 %, Mikroporen oder Mesoporen oder Makroporen, bevorzugt Mesoporen oder Makroporen, besonders bevorzugt Mesoporen, sind, bezogen auf die Zahl der Poren. Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die offenen Poren im porösen Kunststoffmaterial einen mittleren Durchmesser im Bereich von 20 nm bis 3 µm, bevorzugt im Bereich von 20 nm bis 3 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 nm bis 3 µm, aufweisen.
Ausgehend von den vorstehenden Überlegungen schlagen die Erfinder vor, in dem eingesetzten porösen Kunststoffmaterial eine gewisse Porendichte beziehungsweise Porosität einzustellen. Diese beiden Größen werden jeweils im Anschnitt durch das poröse Kunststoffmaterial bestimmt, beispielsweise unter Einsatz einer typischen Bildverarbeitungssoftware, wobei die Porendichte die Zahl der Poren pro cm² bezeichnet und die Porosität den relativen Flächenanteil der Poren im Anschnitt. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei das poröse Kunststoffmaterial eine Porendichte im Bereich von 10⁸ Poren/cm² oder mehr, bevorzugt im Bereich von 10⁹ Poren/cm² oder mehr, besonders bevorzugt im Bereich von 10¹⁰ Poren/cm² oder mehr, aufweisen.
Wie vorstehend erläutert, ist der Einsatz von porösen Materialien in Trägerschichten für Klebebänder grundsätzlich bekannt, insbesondere bei einseitigen Klebebändern. Entsprechende poröse Materialien haben häufig hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften und/oder bezüglich des Gewichts Vorteile gegenüber massiven Trägerschichten. Wie vorstehend erläutert, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Einrichtung des porösen Kunststoffmaterials zur Ermöglichung eines Gastransports in der XY-Ebene, die die Entlüftungslage fundamental von anderen in Klebebändern eingesetzten porösen Kunststoffmaterialien unterscheidet. Die hohe Gasdurchlässigkeit der Entlüftungslage einer Verbindung der Poren im porösen Kunststoffmaterial, wie sie beispielsweise durch die bevorzugte fibrillierte Struktur ermöglicht wird. Der Fachmann versteht, dass es die Gasdurchlässigkeit abgesehen von der Grundstruktur des porösen Kunststoffmaterials auch erfordert, dass die Poren des Kunststoffmaterials nicht gefüllt sind, insbesondere nicht mit Klebemasse, da hierdurch die Gasdurchlässigkeit in der XY-Ebene selbst bei grundsätzlich geeigneten Kunststoffmaterialien verringert oder völlig unterbunden wird. Die Poren des Trägermaterials nicht mit Klebemasse zu füllen ist dabei für den Fachmann eigentlich unintuitiv, da es im Stand der Technik als vorteilhaft beschrieben wird und zumindest eine verbesserte Adhäsion der Klebemasse am Träger zu erwarten wäre, wenn die Klebemasse in die Poren, hineinsickern kann, um so eine gute Verbindung der Trägerschicht mit der aufgebrachten Klebemasse sowie eine große Kontaktfläche und damit eine hohe Adhäsion zwischen der Trägerschicht und der Klebeschicht zu gewährleisten. Nach Einschätzung der Erfinder ist es jedoch ganz besonders bevorzugt, wenn die offenen Poren der Entlüftungslage gerade nicht mit anderen Materialien gefüllt sind. Entsprechend wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Anteil der offenen Poren im Vergleich zu gefüllten Poren möglichst groß gewählt wird. Bevorzugt ist deshalb ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei in der Entlüftungslage das Verhältnis von gefüllten Poren, insbesondere von mit der ersten oder der zweiten Klebemasse gefüllten Poren, zu den ungefüllten offenen Poren, 1:2 oder weniger, bevorzugt 1:4 oder weniger, besonders bevorzugt 1:9 oder weniger, ganz besonders bevorzugt 1:19 oder weniger beträgt, bezogen auf das Volumen der Poren.
Nach Einschätzung der Erfinder ist es in erster Linie die Struktur des porösen Kunststoffmaterials und weniger die chemische Natur der eingesetzten Kunststoffe, die die vorteilhaften Eigenschaften erfindungsgemäßer doppelseitiger Klebebänder bedingen. Insoweit kann es als Vorteil gesehen werden, dass die erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebänder hinsichtlich der im porösen Kunststoffmaterial verarbeiteten Materialien sehr flexibel sind. Trotzdem ist es den Erfindern gelungen, grundsätzlich besonders geeignete Materialien zu identifizieren. Bevorzugt ist nämlich ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei das poröse Kunststoffmaterial ein oder mehrere Materialien umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyhalogenolefinen und Polyolefinen, bevorzugt Polytetrafluorethylen und Polyethylen, besonders bevorzugt Polytetrafluorethylen und UHMW-Polyethylen, wobei das poröse Kunststoffmaterial bevorzugt zu 80 % oder mehr, besonders bevorzugt zu 90 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt zu 99 % oder mehr, aus diesen Materialien besteht. Insbesondere der Einsatz von Polytetrafluorethylen mit einer fibrillierten Struktur hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen.
Nach Einschätzung der Erfinder ermöglich es der Einsatz der wie vorstehend ausgeführten Entlüftungslagen in vorteilhafter Weise, sofern erforderlich, eine ausreichende Undurchlässigkeit der Trägerschicht für Flüssigkeiten, insbesondere Wasser einzustellen. Dennoch besteht, insbesondere bei Kunststoffmaterialien mit besonders großen Poren, die Gefahr, dass eine vorteilhaft hohe Gasdurchlässigkeit mit einer verringerten Wasserfestigkeit einhergehen kann. Zur Lösung dieses Problems schlagen die Erfinder vor, die im porösen Kunststoffmaterial verarbeiteten Materialien möglichst hydrophob auszubilden, d.h. Materialien zu wählen, auf denen Wasser einen großen Kontaktwinkel zeigt. Bei der Wahl entsprechender Materialien ist es für Wasser in synergistischer Weise nicht beziehungsweise nur schwer möglich, das Material ausreichend zu benetzen, um in die Poren des Kunststoffmaterials einzudringen. Bei Einsatz entsprechender Kunststoffmaterialien kann somit auch bei vergleichsweise großen Poren und einer besonders guten Gasdurchlässigkeit in der XY-Ebene eine hinreichende Wasserdichtigkeit in der XY-Ebene gewährleistet werden. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei das poröse Kunststoffmaterial ein oder mehrere Materialien umfasst, die für Wasser einen Kontaktwinkel von 90° oder mehr, bevorzugt 100° oder mehr, besonders bevorzugt 110° oder mehr, aufweisen, wobei das poröse Kunststoffmaterial bevorzugt zu 80 % oder mehr, besonders bevorzugt zu 90 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt zu 99 % oder mehr, aus diesen Materialien besteht. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Trägerschicht in der orthogonal zur Z-Richtung stehenden XY-Ebene im Wesentlichen undurchlässig für Flüssigkeiten, bevorzugt undurchlässig für flüssiges Wasser, ist. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband für die Herstellung von Verklebungen bei Gehäusen geeignet, die einen Schutz gegen Wasser von IPX7 oder höher, bevorzugt IPX6 und zudem IPX7 oder höher, gemäß DIN EN 60529:2014-09 ermöglichen.
Wie vorstehend erläutert kann es als großer Vorteil erfindungsgemäßer doppelseitiger Klebebänder gesehen werden, dass diese insbesondere beim Einsatz von porösen Kunststoffmaterialien mit fibrillierter Struktur mit besonders dünnen Trägerschichten ausgeführt werden können und dabei trotzdem eine hinreichende Gasdurchlässigkeit in der XY-Ebene gewährleisten. Da der Einsatz von dünnen doppelseitigen Klebebändern inhärent bevorzugt ist, insbesondere mit Blick auf das Gesamtgewicht der erzeugten Klebeverbünde sowie hinsichtlich der Ästhetik der erzeugten Verbindungen, ist es nach Einschätzung der Erfinder besonders anstrebenswert, die mit dem erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebeband realisierbaren Dickenvorteile auch auszunutzen, wobei insbesondere die Kombination von besonders dünnen Trägerschichten mit besonders dünnen Klebeschichten besonders anstrebenswert ist. Bevorzugt ist folglich ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Trägerschicht und/oder die Entlüftungslage, bevorzugt die Trägerschicht, entlang der Z-Richtung eine mittlere Dicke im Bereich von 5 µm bis 9 mm, bevorzugt im Bereich von 5 µm bis 3000 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 µm bis 1000 µm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 10 µm bis 250 µm, darüber hinaus bevorzugt im Bereich von 20 µm bis 80 µm, aufweist, und/oder wobei die Trägerschicht und/oder die Entlüftungslage, bevorzugt die Trägerschicht, entlang der Z-Richtung eine mittlere Dicke von 200 µm oder weniger, bevorzugt 150 µm oder weniger, besonders bevorzugt 100 µm oder weniger, ganz besonders bevorzugt 50 µm oder weniger, aufweist. Bevorzugt ist zudem ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die erste Klebeschicht und/oder die zweite Klebeschicht, bevorzugt beide Klebeschichten, eine mittlere Dicke im Bereich von 5 bis 100 µm, bevorzugt im Bereich von 10 bis 80 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 60 µm, aufweist. Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei das doppelseitige Klebeband eine mittlere Gesamtdicke von 100 µm oder weniger, bevorzugt 70 µm oder weniger, besonders bevorzugt 50 µm oder weniger, ganz besonders bevorzugt 40 µm oder weniger, aufweist. Besonders bevorzugt ist insbesondere ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Trägerschicht, entlang der Z-Richtung eine mittlere Dicke im Bereich von 20 µm bis 80 µm aufweist und wobei die erste Klebeschicht und die zweite Klebeschicht eine mittlere Dicke im Bereich von 20 bis 60 µm, aufweisen, wobei das doppelseitige Klebeband bevorzugt eine mittlere Gesamtdicke von 50 µm oder weniger aufweist, insbesondere beim Einsatz von porösen Kunststoffmaterialien mit fibrillierter Struktur, bevorzugt aus PTFE. Insbesondere bei geschäumten bzw. porösen Materialien mit unebenen Abmessungen sowie Folien erfolgt die Bestimmung der Dicke dabei im Zweifel gemäß DIN EN ISO 1923:1995-06.
In einem insbesondere mit Blick auf die einfache Fertigung besonders vorteilhaften Aufbau besteht die Trägerschicht im Wesentlichen vollständig aus der Entlüftungslage. Nach Einschätzung der Erfinder ist es jedoch für die meisten spezialisierten Anwendungen vorteilhaft, wenn die Trägerschicht selbst als Schichtverbund ausgeführt wird und somit neben der Entlüftungslage weitere Lagen umfasst, mit denen beispielsweise die physikalischchemischen oder die mechanischen Eigenschaften der Trägerschicht spezifisch an die Anforderungen des späteren Einsatzzwecks angepasst werden können. Als besonders vorteilhaft hat es sich hierbei erwiesen, beispielsweise oberhalb und unterhalb der Entlüftungslage kaschierende Lagen aus einem im Wesentlichen unporösen Material vorzusehen, was angesichts der nicht benötigten Gasdurchlässigkeit in Z-Richtung problemlos möglich ist. Der Einsatz solcher kaschierenden Lagen ermöglicht nämlich die Applikation der Klebemassen und die Ausformung der Klebeschicht, ohne dass diese in das poröse Kunststoffmaterial der Entlüftungslage einsickern können. Dadurch wird insbesondere bei relativ großporigen Kunststoffmaterialien besonders leicht und effizient sichergestellt, dass die jeweiligen Klebemassen nicht zu tief in das poröse Kunststoffmaterial eindringen, wo sie gegebenenfalls die Gasdurchlässigkeit in der XY-Ebene nachteilig beeinflussen könnten. Hierdurch wird beispielsweise hinsichtlich der Herstellungsmethoden der doppelseitigen Klebebänder und der Viskosität der aufgebrachten Klebemassen eine größere Flexibilität erreicht. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Trägerschicht eine oder mehrere weitere Lagen umfasst, bevorzugt wasserabweisende oder kaschierende Lagen, die in Z-Richtung oberhalb oder unterhalb, bevorzugt oberhalb und unterhalb, der Entlüftungslage angeordnet sind, wobei die Entlüftungslage besonders bevorzugt stoffschlüssig mit der einen oder den mehreren weiteren Lagen verbunden ist.
Wie vorstehend erläutert, kann es als Vorteil des erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebandes gesehen werden, dass dieses hinsichtlich der eingesetzten Klebemassen sehr flexibel ist, wobei insbesondere auch unterschiedliche Klebemassen eingesetzt werden können, ohne die vorteilhafte Gasdurchlässigkeit in der XY-Ebene nachteilig zu beeinflussen. Insoweit ist es den Erfindern jedoch gelungen, besonders geeignete Klebemassen zu identifizieren. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die erste Klebemasse und/oder die zweite Klebemasse, bevorzugt beide Klebemassen, ein oder mehrere Polymere umfassen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Poly(meth)acrylaten, Polyurethanen und Kautschuken, insbesondere Styrol-Butatien-Kautschuken, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke, Polysiloxane, Poylepoxide und Isoprenkautschuken, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Poly(meth)acrylaten, besonders bevorzugt in einem Massenanteil von 70 % oder mehr, besonders bevorzugt 80 % oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 90 % oder mehr, bezogen auf die Masse der Klebemasse, und/oder wobei die erste Klebemasse und/oder die zweite Klebemasse, bevorzugt beide Klebemassen, ein oder mehrere Klebharze umfassen. Bevorzugt ist zudem ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die erste Klebemasse und/oder die zweite Klebemasse, bevorzugt beide Klebemassen, geschäumte Klebemassen sind, bevorzugt syntaktisch geschäumte Klebemassen und/oder wobei die erste Klebemasse und/oder die zweite Klebemasse eine Haftklebemasse ist.
Eine Haftklebemasse ist in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis eine Klebemasse, die über haftklebrige Eigenschaften verfügt, d.h. über die Eigenschaft bereits unter relativ schwachem Andruck eine dauerhafte Verbindung zu einem Haftgrund einzugehen. Entsprechende Haftklebebänder sind üblicherweise nach Gebrauch im Wesentlichen rückstandsfrei vom Haftgrund wieder ablösbar und in der Regel schon bei Raumtemperatur permanent eigenklebrig, was bedeutet, dass sie eine gewisse Viskosität und Anfassklebrigkeit aufweisen, sodass sie die Oberfläche eines Untergrunds bereits bei geringem Andruck benetzen. Die Haftklebrigkeit eines Haftklebebandes ergibt sich daraus, dass als Klebemasse eine Haftklebemasse verwendet wird. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen, wird häufig davon ausgegangen, dass eine Haftklebemasse als extrem hochviskose Flüssigkeit mit einem elastischen Anteil betrachtet werden kann, die demzufolge charakteristische viskoelastische Eigenschaften aufweist, die zu der vorstehend beschriebenen dauerhaften Eigenklebrigkeit und Haftklebefähigkeit führen. Man geht davon aus, dass es bei entsprechenden Haftklebemassen bei mechanischer Deformation sowohl zu viskosen Fließprozessen als auch zum Aufbau elastischer Rückstellkräfte kommt. Der anteilige viskose Fluss dient dabei zur Erzielung von Adhäsion, während die anteiligen elastischen Rückstellkräfte insbesondere zur Erzielung von Kohäsion notwendig sind. Die Zusammenhänge zwischen der Rheologie und der Haftklebrigkeit sind im Stand der Technik bekannt und beispielsweise in „Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesives Technology“, Third Edition, (1999), Seiten 153 bis 203, beschrieben. Zur Charakterisierung des Maßes an elastischem und viskosem Anteil werden üblicherweise der Speichermodul (G`) und der Verlustmodul (G'') herangezogen, die mittels dynamisch mechanischer Analyse (DMA), beispielsweise unter Verwendung eines Rheometers, ermittelt werden können, wie es beispielsweise in der WO 2015/189323 offenbart wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Klebemasse vorzugsweise dann als haftklebrig und somit als Haftklebemasse verstanden, wenn bei einer Temperatur von 23 °C im Deformationsfrequenzbereich von 10° bis 10¹ rad/sec G' und G'' jeweils zumindest zum Teil im Bereich von 10³ bis 10⁷ Pa liegen.
Bevorzugt ist vor allem ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die erste Klebemasse und/oder die zweite Klebemasse, bevorzugt beide Klebemassen, ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Poly(meth)acrylat-basierten Haftklebemassen.
Auch bei Einsatz von reaktiven Klebemassen, beispielsweise strahlungshärtenden und/oder thermisch härtenden Klebemassen, wie sie dem Fachmann aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt sind, zeigen sich die Vorteile erfindungsgemäßer doppelseitiger Klebebänder, da etwaige bei der Aushärtung entstehende gasförmige Reaktionsprodukte durch die Entlüftungslage abgeführt werden können, sodass Fertigungsfehler, welche aus einer unzureichenden Entfernung dieser gasförmigen Reaktionsprodukte und/oder entstehender Überdrücke resultieren könnten, zuverlässig verhindert werden können. Für bestimmte Anwendungen bevorzugt ist dabei vor allem ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die erste Klebemasse und/oder die zweite Klebemasse, bevorzugt beide Klebemassen, ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus reaktiv härtenden Klebemassen, beispielsweise thermisch härtenden Klebemassen. Die Vorteile erfindungsgemäße doppelseitiger Klebebänder zeigen sich aus den vorstehenden Gründen unabhängig von der eigenen Klebemasse auch dann besonders stark, wenn im Inneren von entsprechend verklebten Bauteilen reaktive Klebemassen eingesetzt werden, beispielsweise Klebmassen auf der Basis von Polyurethanen, Epoxiden, Phenolen oder Silikonen, beispielsweise Silikonharze.
In erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebändern kann zudem ein Releaseliner vorgesehen werden, mit welchem die Handhabungseigenschaften der doppelseitigen Klebebänder verbessert werden können und der die Klebemasse vor dem Einsatz schützt. Bevorzugt ist deshalb ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei das doppelseitige Klebeband zusätzlich zumindest einen Releaseliner umfasst, der auf der ersten Klebeschicht und/oder der zweiten Klebeschicht angeordnet ist, wobei der Releaseliner vorzugsweise aus einem oder mehreren Materialien bestehen, die ausgewählt sind aus der Liste bestehend aus Dünnglas, Papier, Kunststoff, Metall und Laminaten dieser Materialien, bevorzugt ausgewählt sind aus der Liste bestehend aus Polyethylenvinylalkohol, Polyethylennaphthalat, Polyethylen, Polypropylen, Cycloolefin-Copolymere, Polyvinylidenchlorid und mit diesen Kunststoffen beschichteten Papieren oder Metallfolien.
Die Erfinder haben gefunden, dass insbesondere dann, wenn ein Einsickern der Klebemassen in das poröse Kunststoffmaterial der Entlüftungslage verhindert wird oder inhärent nur in geringem Maße erfolgt, die Gewährleistung einer hinreichenden Adhäsion der Klebemassen an der Trägerschicht beziehungsweise der Entlüftungslage in einigen Fällen herausfordernder sein kann als bei herkömmlichen doppelseitigen Klebebändern. Zudem weisen die porösen Kunststoffmaterialien in vielen Fällen eine unzureichende Bruchzähigkeit auf. Es bestand somit ein Bedürfnis danach, in den an sich vorteilhaften erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebändern die Verbundfestigkeit zwischen den Klebeschichten und der Trägerschicht zu erhöhen und zudem die Bruchzähigkeit der Trägerschicht zu erhöhen. Die Erfinder haben nunmehr erkannt, dass sich diese Aufgabe überraschenderweise lösen lässt, wenn in der Trägerschicht eine Vielzahl von durchgehenden Perforationen, d.h. von durchgehenden Ausnehmungen, vorgesehen wird, welche makroskopische Abmessungen aufweisen und beispielsweise mittels üblicher Trennverfahren, beispielsweise Stanzen, Fräsen oder Schneiden, insbesondere mittels Nadelperforation, Elektronenstrahl-Perforation, Laser-Perforation oder Stanzperforation, erzeugt werden können. Ein beispielhaftes Verfahren zum Prägen und Perforieren von thermoplastischen Kunststofffolien ist z.B. in der EP 0 000 387 A1 offenbart. Die Klebemassen der ersten Klebeschicht und der zweiten Klebeschicht können in diese durchgehenden Perforationen einfließen, wodurch sich eine bessere mechanische Verzahnung mit der Trägerschicht und eine Steigerung der Kontaktfläche ergibt. Besonders leistungsfähige erfindungsgemäße doppelseitige Klebebänder werden dabei dann erhalten, wenn die Klebemassen sich im Bereich der Perforation berühren, sodass es neben den Kontaktflächen zwischen Klebemasse und Trägerschicht auch Kontaktflächen zwischen den Klebemassen gibt. Die Adhäsion zwischen entsprechenden Klebemassen ist in vielen Fällen höher als die Adhäsion zu der Trägerschicht, sodass sich insgesamt eine verbesserte Verbundfestigkeit ergibt. Insbesondere beim Einsatz von gleichartigen Klebemassen als erste und zweite Klebeschicht wird die Verbundfestigkeit beim Kontakt der Klebemassen durch die Kohäsion der Klebemasse bestimmt, wodurch ein Aufbrechen des Verbundes bei Auflösung der Verklebung häufig effizient verhindert werden kann. Zudem wurde gefunden, dass die so gebildeten Klebstoffbrücken in Z-Richtung die Bruchzähigkeit des porösen Kunststoffmaterials in einer Mode I Schälbelastung (d.h. in Z-Richtung) signifikant steigern konnten. Der Fachmann versteht insoweit, dass je nach Herstellungsverfahren auch lediglich eine der Klebemassen vollständig durch die Perforationen reichen kann, sodass sich auf der abgewandten Seite der Trägerschicht eine Oberfläche ergibt, die zumindest teilweise durch die erste Klebemasse gebildet wird, sodass die zweite Klebemasse der zweiten Klebeschicht auf dieser aufsetzen kann und sich die vorstehend beschriebenen Vorteile durch den Kontakt der Klebemassen ergeben. Besonders bevorzugt ist vor diesem Hintergrund ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Trägerschicht in Z-Richtung eine Vielzahl von durchgehenden Perforationen aufweist, wobei die erste Klebeschicht und/oder die zweite Klebeschicht, bevorzugt beide Klebeschichten, zumindest teilweise in die Perforationen hineinreichen, wobei sich die erste Klebeschicht und die zweite Klebeschicht vorzugsweise im Bereich der Perforationen, bevorzugt im Inneren der Perforationen, kontaktieren.
Die Erfinder haben erkannt, dass die Platzierung der makroskopischen Perforationen, deren mittlerer Durchmesser beispielsweise im Bereich 100 µm bis 20 mm, bevorzugt im Bereich von 250 µm bis 10 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 500 µm bis 5 mm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1000 µm bis 2 mm, liegen kann, vorteilhafterweise spezifisch darauf abgestimmt werden sollte, dass die hohe Gasdurchlässigkeit in der XY-Ebene durch die mit Klebemasse gefüllten Ausnehmungen nicht allzu nachteilig beeinflusst wird. Hierfür schlagen die Erfinder vor, dass die Perforationen derart versetzt angeordnet werden, dass sich in der XY-Ebene durchgehende Materialstränge ergeben, durch die die Gasmoleküle hindurchtreten können, ohne auf die mit Klebemasse gefüllten Perforationen zu stoßen. Bevorzugt ist deshalb ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband, wobei die Perforationen gleichmäßig über die Trägerschicht verteilt sind, wobei die Perforationen bevorzugt so in der Trägerschicht angeordnet sind, dass in der XY-Ebene durchgehende Geraden angeordnet werden können, die von einer Seite des doppelseitigen Klebebandes zur anderen Seite verlaufen, ohne eine Perforation zu schneiden.
Für den Fachmann ist klar, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit einem Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer doppelseitiger Klebebänder in Verbindung steht, wobei in diesem Verfahren eine wie vorstehend ausgeführte Trägerschicht zur Ausbildung der ersten Klebeschicht und der zweiten Klebeschicht beidseitig mit Klebemassen beschichtet wird, aus denen die entsprechenden Klebeschichten ausgebildet werden, wobei die Aufbringung der Klebeschichten und die Ausformung der Klebeschichten mit üblichen Methoden erfolgen kann.
Für den Fachmann ist verständlich, dass angesichts der vorstehend beschriebenen Vorteile erfindungsgemäßer doppelseitiger Klebebänder auch die Verwendung dieser doppelseitigen Klebebänder zur Verklebung von Komponenten sowie elektronischer Geräte, die unter Verwendung entsprechender doppelseitiger Klebebänder hergestellt wurden, vorteilhaft sind.
Offenbart wird deshalb auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebandes, zur Verklebung von zwei oder mehr Komponenten, insbesondere Komponenten von elektronischen Geräten, mit einer gasdurchlässigen, vorzugsweise gasdurchlässig und flüssigkeitsundurchlässigen, Klebefuge. Offenbart wird zudem ein elektronisches Gerät, umfassend eine Klebverbindung mit einem erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebeband. Hierbei sind die miteinander verbundenen Komponenten bevorzugt Abdeckungen, beispielsweise Displays oder Deckel, und die entsprechenden Gehäuse, insbesondere für Mobiltelefone, Tablets, Mobilfunkbasisstationen, Batteriepacks, DCDC Wandler und ähnliche elektronische Geräte.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebandes in einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebandes in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
3 eine schematische Darstellung der Oberfläche einer Trägerschicht für erfindungsgemäße doppelseitige Klebebänder in einer ersten Ausführungsform;
4 eine schematische Darstellung der Oberfläche einer Trägerschicht für erfindungsgemäße doppelseitige Klebebänder in einer zweiten Ausführungsform; und
5 eine exemplarische Mikroskopaufnahme eines porösen Kunststoffmaterials.

1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein erfindungsgemäßes doppelseitiges Klebeband 10 in einer ersten bevorzugten Ausführungsform. Hierbei sind die verschiedenen Schichten und Komponenten des dargestellten Schichtlaminats zur besseren visuellen Trennung der Schichten in der Horizontalen unterschiedlich lang ausgeführt. Der Fachmann versteht jedoch zwanglos, dass sich die Schichten im beispielhaften doppelseitigen Klebeband 10 der 1 und 2 jeweils im Wesentlichen über die volle Fläche erstrecken, d.h. in der XY-Ebene im Wesentlichen die gleichen Abmessungen haben. Das doppelseitige Klebeband 10 umfasst eine Trägerschicht 12 sowie eine erste Klebeschicht 14 und eine zweite Klebeschicht 16, die bezogen auf die eingezeichnete Z-Richtung oberhalb und unterhalb der Trägerschicht 12 angeordnet sind. In dem gezeigten Beispiel besteht die Trägerschicht 12 im Wesentlichen vollständig aus einer Entlüftungslage, welche aus einem porösen Kunststoffmaterial mit offenen Poren ausgebildet ist und welches in der orthogonal zur Z-Richtung stehenden XY-Ebene einen Gastransport durch die Trägerschicht 12 ermöglicht.
In dem gezeigten Beispiel ist die Entlüftungslage aus einem biaxial verstreckten Polytetrafluorethylen (Porelle, PIL Membranes Ltd.) ausgebildet, welches eine mittlere Dicke von 20 µm aufweist. Die fibrillierte Struktur des porösen Kunststoffmaterials ist in der Mikroskopaufnahme der 5 zu erkennen, die mit einem Mikroskop vom Typ Leo Gemini 1530 der Firma Zeiss aufgenommen wurde. Aus 5 ist insoweit ersichtlich, dass die Knotenpunkte einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 200 bis 300 nm aufweisen, wohingegen der mittlere Durchmesser der Kunststofffäden weniger als 100 nm beträgt. Das poröse Kunststoffmaterial umfasst vor allem Mesoporen.
Die Dicke der Klebeschichten beträgt im gezeigten Beispiel jeweils 50 µm, wobei die erste Klebeschicht 14 und die zweite Klebeschicht 16 aus der gleichen Klebemasse ausgebildet sind, bei der es sich um eine Haftklebemasse handelt, welche als aushärtbare Klebemasse ausgebildet ist, die Poly(meth)acrylate und Styrolbutadienkautschuk umfasst, wobei die Klebemasse jeweils mit einem Auftrag von etwa 50 g/m² aufgetragen wurde. In 1 ist zudem zu erkennen, dass auf der ersten Klebeschicht 14 ein Releaseliner 18 angeordnet ist.
Für vier Testproben des beispielhaften doppelseitigen Klebebandes 10 wurden trotz der im Wesentlichen gasundurchlässigen Klebeschichten in XY-Richtung in einem an den Hamron-Test angelehnten Luftdurchlässigkeitstest ein Druckverlust von innen nach außen von 58,7 %, 86,8 %, 91,1 % bzw. 97,0 % erreicht, wodurch bestätigt wird, dass ein Gasaustauch innen/außen bzw. außen/innen stattfindet. In eigenen Versuchen waren diese beispielhaften doppelseitigen Klebebänder 10 für die Herstellung von Verklebungen bei Gehäusen geeignet, die einen Schutz gegen Wasser gemäß DIN EN 60529:2014 von IPX7 erreichen, sodass die doppelseitigen Klebebänder den entsprechenden Test bestanden haben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des in 1 gezeigten Beispiels könnten in der Trägerschicht 12 nach Einschätzung der Erfinder zudem weitere Lagen vorgesehen werden, wobei insbesondere die Anbringung einer aus einem nicht porösen Material ausgebildeten kaschierenden Lage oberhalb und unterhalb der Entlüftungslage das Infiltrieren der Klebemasse in die Poren weiter unterbinden könnte, sodass besonders hohe Gasdurchlässigkeiten erreicht werden können.
Ausgehend von dem in 1 gezeigten Aufbau zeigt 2 eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen doppelseitigen Klebebänder 10, bei denen in der Trägerschicht 12 eine Vielzahl von Perforationen 20 vorgesehen ist, deren Flächenanteil bezogen auf die gesamte Trägerschicht 12 beispielsweise bei etwa 50 % liegen kann und in die die erste Klebeschicht 14 und die zweite Klebeschicht 16 hineinreichen, sodass sich diese im Inneren der Perforation 20 kontaktieren, wobei die Kontaktfläche durch eine gestrichelte Linie angedeutet wird. Geeignete Muster für die Anordnung der Perforationen 20 in der Trägerschicht 12 sind schematisch in den 3 und 4 gezeigt. Hierbei ermöglicht die Anordnung gemäß 3 eine besonders gute Gasdurchlässigkeit in der XY-Ebene, da sich ununterbrochene Pfade des porösen Materials gerade von einer Seite der Trägerschicht 12 bis zur anderen Seite der Trägerschicht 12 erstrecken. Die dichtere Anordnung der 4 zeigt zwar eine leicht verringerte Gasdurchlässigkeit, weist jedoch hinsichtlich der sonstigen klebtechnischen Eigenschaften vorteilhafterweise eine reduzierte Richtungsabhängigkeit auf.
Mit der Ausführungsform der 2 konnte in einfachen Versuchen zur Spaltfestigkeit die mittlere Peelkraft gegenüber einer nicht perforierten Trägerschicht um den Faktor 8 bis 20 gesteigert werden. Der hierfür verwendete Testaufbau zur Ermittlung der mittleren Peelkraft in N/cm orientierte sich am sogenannten T-Peel Test nach DIN EN 1859 (Prüfgeschwindigkeit: 300 mm/min, Probenbreite: 13 mm, Prüflänge: 100 mm). Ein perforiertes Trägermaterial wurde hierfür beidseitig mit Acrylat Prüfband (tesaband 7475) laminiert. Diese beidseitige Lamination stellte zum einen eine doppelseitige Klebstoffbeschichtung des perforierten Trägermaterials nach und lieferte zum anderen zugfeste Peelarme aus PET-Folie für den T-Peel Test.
Bezugszeichenliste

10: Doppelseitiges Klebeband
12: Trägerschicht
14: Erste Klebeschicht
16: Zweite Klebeschicht
18: Releaseliner
20: Perforation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8790432 B2 [0023, 0026]
EP 786505 A2 [0023, 0026]
US 5512360 A [0023, 0026]
US 5162149 A [0023, 0026]
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US 20150225614 A1 [0023]
US 8795565 B2 [0026]
US 20070196638 A1 [0026]
US 6057061 [0026]
WO 2015189323 [0039]
EP 0000387 A1 [0043]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 1923:1995-06 [0036]
DIN EN 60529:2014 [0052]

Claims

Doppelseitiges Klebeband (10), umfassend: a) eine Trägerschicht (12), b) eine in Z-Richtung oberhalb der Trägerschicht (12) angeordnete erste Klebeschicht (14) umfassend eine erste Klebemasse, und c) eine in Z-Richtung unterhalb der Trägerschicht (12) angeordnete zweite Klebeschicht (16) umfassend eine zweite Klebemasse, wobei die Trägerschicht (12) zumindest eine Entlüftungslage umfasst, wobei die Entlüftungslage aus einem porösen Kunststoffmaterial mit offenen Poren ausgebildet ist, wobei die Entlüftungslage dazu eingerichtet ist, in der orthogonal zur Z-Richtung stehenden XY-Ebene einen Gastransport durch die Trägerschicht (12) zu ermöglichen.
Doppelseitiges Klebeband (10) nach Anspruch 1, wobei das poröse Kunststoffmaterial zumindest teilweise, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, eine fibrillierte Struktur aufweist und eine Vielzahl von mit Kunststofffäden verbundenen Knotenpunkten aufweist.
Doppelseitiges Klebeband (10) nach Anspruch 2, wobei die Kunststofffäden einen Durchmesser im Bereich von 1 nm bis 10 µm, bevorzugt im Bereich von 10 nm bis 500 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 nm bis 200 nm, aufweisen.
Doppelseitiges Klebeband (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Knotenpunkte einen Durchmesser im Bereich von 100 nm bis 20 µm, bevorzugt im Bereich von 150 nm bis 10 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 200 nm bis 1 µm, aufweisen.
Doppelseitiges Klebeband (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das poröse Kunststoffmaterial ein oder mehrere Materialien umfasst, die für Wasser einen Kontaktwinkel von 90° oder mehr, bevorzugt 100° oder mehr, besonders bevorzugt 110° oder mehr, aufweisen.
Doppelseitiges Klebeband (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Trägerschicht (12) entlang der Z-Richtung eine mittlere Dicke im Bereich von 5 µm bis 9 mm, bevorzugt im Bereich von 5 µm bis 3000 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 µm bis 1000 µm, aufweist.
Doppelseitiges Klebeband (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in der Entlüftungslage das Verhältnis von gefüllten Poren, insbesondere von mit der ersten oder der zweiten Klebemasse gefüllten Poren, zu den ungefüllten offenen Poren, 1:2 oder weniger, bevorzugt 1:4 oder weniger, besonders bevorzugt 1:9 oder weniger, ganz besonders bevorzugt 1:19 oder weniger beträgt, bezogen auf das Volumen der Poren.
Doppelseitiges Klebeband (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die offenen Poren im porösen Kunststoffmaterial zu mehr als 50 %, bevorzugt zu mehr als 70 %, Mikroporen oder Mesoporen oder Makroporen, bevorzugt Mesoporen oder Makroporen, besonders bevorzugt Mesoporen, sind, bezogen auf die Zahl der Poren.
Doppelseitiges Klebeband (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das doppelseitige Klebeband zusätzlich zumindest einen Releaseliner (18) umfasst, der auf der ersten Klebeschicht (14) und/oder der zweiten Klebeschicht (16) angeordnet ist.
Doppelseitiges Klebeband (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Trägerschicht (12) in Z-Richtung eine Vielzahl von durchgehenden Perforationen (20) aufweist, wobei die erste Klebeschicht (14) und/oder die zweite Klebeschicht (16) zumindest teilweise in die Perforationen (20) hineinreichen, wobei sich die erste Klebeschicht und die zweite Klebeschicht vorzugsweise im Bereich der Perforationen, bevorzugt im Inneren der Perforationen, kontaktieren.