DE1719335C2

DE1719335C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Trägers mit einem selbstklebenden Klebstoff

Info

Publication number: DE1719335C2
Application number: DE1719335A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dr.rer.nat. Carouge Genf Sambeth
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1967-02-10
Filing date: 1968-12-09
Publication date: 1982-03-11
Also published as: GB1198000A; SE344031B; DE1719335B1; US3580218A; CH473210A; DE1719335A1; JPS5422210B1

Description

Es gibt verschiedene Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Klebstoff, insbesondere von bandartigen Trägern, die nach ihrem Beschichten selbstklebende Streifen bilden, die auch als Haftklebestreifen bezeichnet werden. Diese Verfahren fallen im wesentlichen in zwei Hauptklassen. Bei den zu der ersten Klasse eo gehörenden Verfahren wird der Klebstoff in einem geeigneten Lösungsmittel verdünnt, das Lösungsmittel durch Aufkalandrieren, mittels Verwendung eines Rakels oder mit Hilfe sonstiger Techniken auf dem Träger aufgebracht, worauf das Lösungsmittel ver- h<; dampft wird. Bei den zu der zweiten Klasse gehörenden Verfahren wird der Klebstoff erhitzt, bis er vollständig flüssig ist, worauf das fließfähige Material auf den Träger mit Hilfe von Techniken aufgebracht wird, die den bei den zu der ersten Klasse gehörenden Verfahren zu Hilfe genommenen Techniken ähnlich sind.

Diese bekannten Verfahren haben erhebliche Mangel und Nachteile. So lassen sich die zu der ersten Klasse gehörenden Verfahren nicht verwenden, wenn der eigentliche Träger aus einem Material besteht, welches in dem zum Auflösen des Klebstoffes verwendeten Lösungsmittel löslich ist Die Verdampfung des Lösungsmittels ist ein langsamer Vorgang, wobei zur wirtschaftlichen Gestaltung des Verfahrens das verdampfte Lösungsmittel wiedergewonnen werden muß, so daß aufwendige Zusatzeinrichtungen notwendig sind. Darüber hinaus sind diese Verfahren ungeeignet zum Beschichten von Trägern mit unebener Oberfläche, insbesondere von schwammförmigen oder porösen Trägern, da der in die Poren eindringende aufgelöste Klebstoff völlig verschwendet wird. Ferner ist es schwierig, eine dicke Klebstoffschicht aufzubringen, da dann das Verdampfen des Lösungsmittels, welches unerwünschte Blasen bildet sehr schwierig wird.

Bei den zu der zweiten Klasse gehörenden Verfahren kann das Erhitzen des Klebstoffes zur teilweisen Zersetzung desselben und/oder des Trägers führen. Darüber hinaus besitzt ein Material, welches bei einer nicht zu einer Zersetzung führenden Temperatur ausreichend fließfähig wird, bei Umgebungstemperatur im allgemeinen ein geringes Haftvermögen.

Aus dem Buch von Houwink und Salomon »Adhesion and Adhesives«, 2. Auf!, Bd. 2, 1967. Seite 118, ist außerdem bekannt Klebstoff auf einen Träger mittels eines Fließbettes aufzutragen. Es ist jedoch schwierig, auf diese Weise ausgewählte Bereiche mit selbstklebendem Klebstoff zu versorgen, weil man die mit Klebstoff zu beschichtenden Bereiche von denen, die nicht mit Klebstoff beschichtet werden sollen, nicht durch Erwärmen trennen kann. Deshalb ist nicht ersichtlich, wie man Teilchen eines selbstklebenden Klebstoffes in einem Fließbett tatsächlich auf einen Träger etwa zur Bildung selbstklebender Streifen aufbringen kann, zumal selbstklebende Klebstoffe bei Raumtemperatur weich und klebrig sind und infolge ihrer Neigung, sich miteinander zu verkleben, schwierig zu handhaben sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Behebung der vorerwähnten Mängel und Nachteile.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren gemäß Anspruch 1.

Um das Aufbringen der Teilchen des Fließbettes auf die zu beschichtende Fläche des Trägers zu unterstützen, kann es ratsam sein, den Träger bzw. die betreffende Fläche so zu erwärmen, daß die Teilchen örtlich schmelzflüssig werden und an dem Träger haften. Es können auch andere Aufbringtechniken zu Hilfe genommen werden, indem beispielsweise zwischen dem Fließbett und der zu beschichtenden Fläche ein elektrisches Feld aufgebaut wird, so daß die Teilchen auf die Fläche durch elektrostatische Anziehung aufgebracht werden. Natürlich kann, sofern der Träger noch weitere Oberflächen hat, jede dieser Flächen, beispielsweise aufeinanderfolgend, in gleicher Weise mit Klebstoff beschichtet werden unter der Voraussetzung, daß das Aufbringen der Teilchen auf die Oberfläche des Trägers nicht zu seinem Erhitzen führt.

Auch kann ein poröser Träger, beispielsweise nicht gewebte Stoffe, Gaze und z. B. aus Gummi, Polyvinylchlorid und Polyurethan hergestellter zelliger Polymerschaurnstoff. verwendet werden, der mit Klebstoff tief

imprägniert wird. Sofern dieser Träger aus einem zweiseitigen Streifen aus dünnem Werkstoff besteht, wird nur eine seiner Flächen imprägniert, wobei die Imprägnierung so sein kann, daß der Träger auf beiden Seiten haftfähig wird.

Das verwendete selbstklebende Material kann mit einem nicht klebenden Füllstoff, beispielsweise Zinkoxid oder Ton, vermischt sein. Als Füllstoff kann auch ein Material mit einem über der Umgebungstemperatur liegenden Erweichungspunkt, beispielsweise ein thermoplastisches Material wie Wachs, Polyvinylacetat oder ein Polyamid, verwendet werden. Auch kann anstelle solchen thermoplastischen Materials als Füllstoff ein natürlicher, wasserlöslicher Klebstoff, wie beispielsweise Knochenleim und Stärke oder eine wasserlösliche synthetische polymere Substanz, wie beispielsweise Polyvinylalkohol und Polyacrylsäure, verwendet werden.

Je nach Art des verwendeten Klebstoffes können die Teilchen, die auf den Träger aufgebracht werden, nach ihrem Austreten aus dem Fließbett ausreichend schmelzflüssig gemacht und über die Oberfläche des Trägers ausgebreitet werden, damit die 3eschichtung ihr körniges Gefüge verliert. Obwohl eine körnige Struktur das Haftvermögen verbessern kann, kann es aus anderen Gründen trotzdem vorzuziehen sein, ein homogenes Gefüge herzustellen. Dies kann eine spätere zusätzliche Wärmebehandlung der Teilchenschicht und möglicherweise des Trägers erforderlich machen, um die Teilchen völlig schmelzflüssig zu machen und ein gleichmäßiges Ausbreiten der haftfähigen Schicht herbeizuführen. Eine nachträgliche Wärmebehandlung kann in der Tat wesentlich sein, wenn die Teilchen oes Fließbettes auf andere Weise als durch Erwärmen, etwa durch elektrostatische Anziehung, auf den Träger aufgebracht werden. Ein hervorragendes gleichmäßiges Ausbreiten bzw. Auftragen der Klebstoffschicht läßt sich erreichen, indem der Träger z. B. zwischen druckausübenden Walzen hindurchgeführt wird, die mit einem ein Kleben verhindernden Material, beispielsweise mit Te .rafluoräthylen, verkleidet sind. Dazu muß der Klebstoff selbstverständlich zu diesem Zeitpunkt ausreichend erweicht sein.

Das beschriebene Verfahren vermeidet also das anfängliche Durcherhitzen des Klebstoffs, so daß die mit der Verwendung von Lösungsmitteln in Zusammenhang stehenden Nachteile nicht auftreten. Es eignet sich hervorragend zur fortlaufenden Hochleistungsherstellung von selbstklebenden Gegenständen ganz gleich, ob der Träger aus einem glatten Material, wie beispielsweise Haftklebestreifen, wus Textilmaterial, wie beispielsweise Heftpflaster, aus porösem schwammförmigen Material, wie beispielsweise aus synthetischem Schaumstoff hergestellten Schutzstreifen gegen Zug, oder aus Metall hergestellt ist. Sofern der Träger aus einem zweiseitigen Streifen besteht und auf beiden Seiten mit Klebstoff beschichtet wird, kann es zweckmäßig sein, sofern der entstehende Klebestreifen in Rollenform gelagert werden soll, eine Folie aus nicht haftendem Material, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen oder siliconisiertem Papier, zwischen den aufeinanderfolgenden Schichten des aufgerollten Klebestreifens einzulegen, um ein Festkleben des Klebestreifens auf sich selbst zu verhindern, damit er bei Bedarf abgewickelt werden kann. Sofern der Streifen nur auf einer Seite mit Klebstoff beschichtet wird, genügt es, die andere Seite mit einer ein Zusammenhaften verhindernden Substan,; zu imprägnieren. Su'ern jedoch Träger verwendet werden, die aus Streifen oder Platten bestehen, die auf einer ihrer Seiten mit Klebstoff beschichtet sind, während ihre gegenüberliegende Seite unbeschichtet bleibt, können die Träger zur Herstellung von geschichteten Erzeugnissen aufeinandergeschichtet werden. Solche geschichteten Erzeugnisse können auch durch Aufeinanderschichten von beidseitig mit Klebstoff beschichteten streifen- oder plattenartigen Trägern in abwechselnder Reihenfolge mit Schichten aus einem oder mehreren anderen geeigneten Stoffen oder aus dem glichen Stoff als Träger hergestellt werden. Beispiele solcher geschichteten Erzeugnisse sind Wellpappe und Sperrholz.

Der Klebstoff kann beispielsweise aus einem Gemisch aus Elastomeren und Harzen bestehen, welchem Weichmacher, Füllstoffe und Mittel zur Verhütung von Oxydation zugesetzt werden können. Die Elastomere können beispielsweise aus natürlichem Kautschuk, synthetischem Kautschuk (Butadien-Styrol-Polymeres), Polyisobutylen, Polyvinylether bestehen. Die Harze können aus hydr-rtem Kolophonium, Kolophoniumestern, Polyterper.kohlenwasserstoffen oder aus hydrierter Cumaron-Indenharzen bestehen.

Beispiel 1

Der Klebstoff ist ein Gemisch aus Polyvinylisobutyläther und hydriertem Kolophonium im Verhältnis 65 :35. Die Bestandteile werden gemischt zur Herstellung einer klebrigen viskos-elastischen Mar.i^. Diese Masse wird mit flüssiger Luft (-210⁰C) gekühlt und dabei in eine feste spröde Masse verwandelt, worauf diese spröde Masse in einem ebenfalls mittels flüssiger Luft gekühlten Brecher fein zerkleinert wird. Man erhält auf diese Weise ein Pulver, welches in einem mit Trockeneis gekühlten Luftstrom in solcher Weise schwebend gehalten wird, daß ein Fließbett entsteht. Dieses Fließbett wird in einem mit Trockeneis gekühlten Behälter gebildet. Durch das Fließbett läßt man einen den Träger bildenden Papierstreifen hindurchlaufen. Bei seinem Hindurchlaufen durch das Fließbett wird der Papierstreifen erwärmt, so daß diejenigen Teilchen des Flisßbettes, die mit dem Papierstreifen in Berührung kommen, so weit erweicht werden, daß sie auf der Oberfläche des Papiers festgehalten werden. Folglich wird der Papierstreifen mit einer Pulverschicht bedeckt. Der so beschichtete Streifen wird bei seinem Heraustreten aus dem Fließbett einer weiteren Wärmebehandlung unterworfen, im Verlaufe derer die sich immer noch in Pulverform befindende Klebstoffschicht einer Infrarot-Bestrahlung ausgesetzt wird, während man den Träger als solchen über eine Heizvorrichtung hinwegleitet. Der Klebstoff wird dabei schmelzflüssig und breitet sich zu einer gleichmäßigen Schicht aus.

Die Wirksamkeit dieses Verfahrens vdrd anhand des folgenden Testes veranschaulicht. Nach einer 15stündigen Lagerung wurde der so hergestellte Selbstklebestreifen in Raumluft bei Umgebungstemperatur auf eine Glasplatte gepi ißt, an der er mit Hilfe des Klebstoffes, mit welchem er in vorstehend beschriebener Weise beschichtet worden war, haftete. Darauf wurde der Klebestreifen um 180° gewendet und abgestreift, wobei die dazu erforderliche Kraft mit Hilfe eines Dynamometers gemessen wurde. Dieser Test zeigt, daß bei 25° C und einer Haftflädie von 1 cm² eine Zugkraft von etwa 500 bis 700 g notwendig ist. Dieses Ergebnis ist mit den bei nach den bekannten Verfahren hergestellten

Selbstklebestreifen erzielten Ergebnissen voll und ganz vergleichbar.

Beispiel 2

Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel 1 angewandt, jedoch wurde als Klebstoff ein Gemisch mit nachstehend aufgeführter Zusammensetzung verwendet (die angegebenen Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht):

Naturkautschuk 20%

Polyisobutylen

(mittleres Molekulargew. 130 000) 20%

Polyisobutylen

(mittleres Molekulargew. 15 000) 29%

Hydriertes Kolophonium J0%

2,5-Di-tertiär-Amylhydrochinon |%

Das vorstehend näher bezeichnete Gemisch wurde durch Kneten mit Hilfe eines auf 60"C erwärmten

Beispiel 3

Das Verfahren war das gleiche wie im vorhergehenden Beispiel, jedoch wurde als Klebstoff das nachstehend aufgeführte Gemisch verwendet (die angegebenen Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht):

Polyvinylisobiityläther 40%

Äthylester aus hydriertem Kolophonium 10%

Dihydroabietylphthalat 25⁰O

Paraffinöl 5%

Zinkoxid 20%

Das Kühlen und Brechen der entstehenden visKoselastischen Masse erfolgte diesmal bei -70C (Trockeneis) und nicht bei -210^:C.

Beispiel 4

Polyvinylpyrrolidon 30%

Polyacrylsäure 30%

Glycerin di-(2-hydroxypropyl)äther 20%

Glycerin-tri-(2-hydroxyäthyl)äther 20%

Als Träger wurde entweder Streifenpapier oder ein Zellulosetriacetat-Band verwendet. In beiden Fällen wurde ein Selbstklebestreifen erzielt, der sich leicht ablösen ließ, nachdem er durch Anfeuchten des Klebstoffes aufgebracht war.

Beispiel 5

Natürlicher Gummi	10%
Polyisobutylen
(mittleres Molekulargew. 150 000)	10%
Polyisobutylen
(mittleres Molekulargew. 15 000)	15%
Hydriertes Kolophonium	15%
Stärke	50%

E:> wurde ein Selbstklebestreifen erzielt, der sich ebenfalls durch Anfeuchten des Klebstoffes aufbringen ließ.

Beispiel 6

Das Verfahren war das gleiche wie im vorhergehenden Beispiel mit der Ausnahme, daß zur Herstellung des Klebstoffes anstelle der 50 Gewichtsprozent Stärke 50 ι Gewichtsprozent Knochenleim verwendet wurden. Auch hier wurde ein Selbstklebestreifeii erzielt, der sich ebenfalls durch Anfeuchten anbringen ließ.

Beispiel 7

in Das Verfahren war das gleiche wie im Beispiel 5 mit der Ausnahme, daß anstelle der 50 Gewichtsprozent Stärke 50 Gewichtsprozent Polyvinylacetat verwendet wurden. Es wurde ein Selbstklebestreifen erzielt, dessen Haftvermögen besonders hoch war, wenn er bei seinem

! > Aufbringen erwärmt wurde.

Beispiel 8

Das Verfahren war das gleiche wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß als Klebstoff das nachstehend .11 aufgerührte Gemisch verwendet wurde (die angegebenen Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht):

Thermoplastisches Polyvinyliso-

butyläther 30%

Hydriertes Kolophonium 20%

' Polyamid aus polymerisierten
Fettsäuren 50%

Beispiel 9

,11 Das Verfahren war das gleiche wie im Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß als Träger ein Streifen aus Baumwollgewebe verwendet wurde. Das entstehende Erzeugnis kann als selbstktebendes medizinisches Pflaster verwendet werden.

" Beispiel 10

Das Verfahren war das gleiche wie im Beispiel 1 mit

der Ausnahme, daß als Träger ein Gazestreifen verwendet wurde. Das entstehende Erzeugnis ist auf

Jd beiden Seiten mit die Maschen der Gaze völlig beschichtendem Klebstoff bedeckt.

Beispiel 11

Das Verfahren ist das gleiche wie im Beispiel 1 mit

^ der Ausnahme, daß anstelle des Erwärmens des Papierstreifens bei seinem Durchlauf durch das Fließbett ein Potentialunterschied von 5 kV zwischen dem Papierstreifen und der Innenwand des das Fließbett enthaltenden Behälters angelegt wird.

ι Hier erhält man wieder einen. Se!bstk!ebestreifen, der auch ein gutes Haftvermögen zeigt, wenn er unmittelbar nach dem Aufbringen erwärmt wird.

Erfindungsgegenstand ist ferner eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5.

■λ Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung, die dazu dient, in fortlaufender Weise einer Streifen zu produzieren, der einseitig mit Klebstoff beschichtet ist Die dargestellte Vorrichtung umfaßt einen aus einem doppelwandigen

-4 Gefäß 1 (Dewar-Gefäß) bestehenden Kühler, der zwischen seinen Wänden ein niedertemperaturiges Kühlmittel 2 (flüssige Luft) enthält Dieses Gefäß nimmt den Klebstoff 3 auf, der in ihm zu einer spröden Masse verfestigt wird, und gibt seinen Inhalt in eine Mühle 4 ab, die ebenfalls mit Hilfe eines niedertemperaturigen Kühlmittels 5 (ebenfalls flüssige Luft) gekühlt wird. Der aus der Mühle 4 austretende zerkleinerte Klebstoff wird über eine auf einer niedrigen Temperatur gehaltene

leitung 6 in einen Behälter 7 eingebracht, der mittels einer Trockeneismasse 8 gekühlt wird und außerdem einen Luftstrom 9 erhält, der vorher gekühlt worden ist, indem er durch die Kühlschlange 10 eines mit Hilfe einer Trockeneismasse 12 gekühlten Kühlers 11 hindurchgeleitet wird. In diesem Luftstrom 9 bildet der zerkleinerte Klebstoff ein Fließbett 13. Der aus einem von einer Vorratsspule 15 aus zugeführten durchgehenden Streifen ^xJer Band 14 bestehende Träger gleitet entlang einer Metallführung 16, die mit Hilfe einer in den Leitungen 17 umlaufenden Heizflüssigkeit bis auf etwa 60"C erwärmt ist. Die Form dieser Führung 16 ist so, daß der Träger 14 in das Fließbett 13 eingetaucht wird, derart, daß eine Seite des aus dem Fließbett austretenden Streifens 18 mit einer Schicht aus /verkleinertem Klebstoff vollständig bedeckt ist. Darauf gleitet der Streifen 18 über einen Heizkörper 19, der mit Hilfe einer in den Leitungen 20 umlaufenden Heizflüssigkeit auf etwa 80⁰C erwärmt ist. Auf diese Weise wird die unbeschichtete Seite des Streifens oder Tragers durchwärmt, während seine beschichtete Seite einer Infrarot-Bestrahlung 21 ausgesetzt wird. Diese zweifache Heizwirkung führt dazu, daß die Teilchen schmelzflüssig werden, so daß der Klebstoff sich zu einer gleichmäßigen Schicht ausbreiten kann. Bei seinem Austreten aus dieser zusätzlichen Beheizungszone ist der Haftklebestreifen gebrauchsfertig und wird auf eine Aufnahmespule 22 aufgewickelt.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird der Klebstoff abgekühlt und bei der Temperatur von flüssiger Luft (-21O⁰C) zerkleinert, wird das Fließbett bei der Temperatur von Trockeneis (-7O⁰C) gehalten, während die Führung 16 auf +60⁰C erwärmt wird und der zusätzliche Heizkörper 19 bei einer Temperatur von + 80"C arbeitet.

Die Zeichnung zeigt außerdem als Variante in gestrichelten Linien elektrische Mittel zum Festhalten der Teilchen auf der frei liegenden Seite des Trägers 14. Diese Mittel umfassen eine über die Leitungen 24 und 25 an die Innenwand 26 des das Fließbett 13 enthaltenen Behälters 7 bzw. an die Führung 16 angeschlossene Stromqueiie Ii. in diesem Falle ist die Innenwand 26 des Behälters 7 elektrisch leitend gemacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

230 210/4

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beschichten eines Trägers mit einem selbstklebenden Klebstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) den Klebstoff durch Kühlen verfestigt und bei niedriger Temperatur zerkleinert;

b) aus dem zerkleinerten Klebstoff bei niedriger Temperatur ein Fließbett bildet;

c) die zu beschichtende Oberfläche des Trägers mit dem Fließbett in Berührung bringt und

d) die mit dieser Oberfläche in Berührung kommenden Klebstoffteilchen auf den Träger aufbringt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Aufbringen der Klebstoffteilchen den Träger im Fließbett auf eine Temperatur erwärmt, die der Erweichungstemperatur des Klebstoffes entspricht

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet «laß man die Trägeroberfläche nach ihrem Austritt aus dem Fließbett erwärmt, so daß der Klebstoff schmelzflüssig wird und sich zu einer homogenen Schicht ausbreitet

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Aufbringen der Klebstoffteiichen einen elektrischen Potentialunterschied zwischen der Trägeroberfläche und den Klebstoffteilchen im Fließbett herstellt und nach dem Aufbringen den beschichteten Träger erwärmt

5. Vorrichtung zum Beschichten eines Trägers mit einem seibstklebenden Klebstoff, gekennzeichnet durch

a) eine Kühlvorrichtung(1,2)zum Verfestigendes Klebstoffes und eine

gekühlte Mahlvorrichtung (4, 5) zum Zerkleinern des verfestigten Klebstoffes,

b) einen gekühlten Behälter (7) zur Aufnahme der Teilchen des Klebstoffes mit einer Einrichtung (10, 11, 12) zum Zuführen eines gekühlten Luftstromes in den Behälter (7), um darin ein Fließbett (13) aus den Klebstoffteilchen zu bilden,

c) eine Einrichtung (16) zum Eintauchen der zu beschichtenden Trägeroberfläche in das Fließbett und

d) Heizvorrichtungen (17 bzw. 19, 21) zum Erwärmen des Trägers.

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