DE19905935A1 - Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung von lösungsmittelfreien Haftklebesystemen auf insbesondere releasebeschichteten Substraten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung von lösungsmittelfreien Haftklebesystemen auf insbesondere releasebeschichteten SubstratenInfo
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung von lösungsmittelfreien Haftklebesystemen auf insbesondere releasebeschichtete Substrate, wobei auf eine rotierende Walze mittels eines Fluidauftragswerks ein Fluidfilm aufgetragen wird, auf den Fluidfilm das Haftklebesystem in einer oder mehreren Lagen mittels eines Klebstoffauftragswerks aufgebracht wird, an die Walze das Substrat herangeführt wird, so daß das Haftklebesystem von der Walze auf das Substrat transferiert wird.
Description
Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung
von lösungsmittelfreien Haftklebesystemen auf insbesondere releasebeschichteten Sub
straten, wobei der Vorgang der Beschichtung über eine Walze läuft.
Aus der EP 0 622 127 B1 ist bekannt, daß über eine Walze druckempfindliche, lösungs
mittelfreie Klebstoffschichten auf ein Substrat aufgelegt werden. Als Auftragswerk kom
men Ein- oder Mehrkanaldüsen zum Einsatz.
Hervorgerufen durch eine angelegte Differenzgeschwindigkeit zwischen der beschichte
ten Walze oder dem abnehmenden Substrat wird der vordosierte Klebstoffilm in seiner
Dicke reduziert, so daß dünne Haftklebeschichten auf Substrate transferiert werden kön
nen.
Nachteilig ist dem bekannten Verfahren, daß haftklebrige Schichten von unbehandelten
Glattwalzen nur gegen nicht releasebeschichtete Substrate abgenommen werden können
beziehungsweise die mit dem Haftkleber beschichtete Walze einen Releaseeffekt auf
weisen muß, der über eine Fluorcarbon- oder Teflonschicht hergestellt werden kann.
Diese Releaseschicht läßt im Laufe ihrer Lebenszeit nach und ist empfindlich gegen
äußere Einflüsse wie Abnutzung, Schmutz und mechanische Beschädigungen. Des wei
teren sind Releasewalzen, hergestellt mit Fluorcarbon oder Teflonüberzügen, gegenüber
Acrylathaftschmelzklebstoffen im Falle von Maschinenstillständen nicht ausreichend
releasefähig, so daß ein robuster Prozeß ohne langwierige Reinigungsaufwendungen der
beschichteten Walze verbunden mit Stillstandzeiten nicht gegeben ist.
Nach dem Stand der Technik ist ebenfalls das Rasterwalzenbeschichtungsverfahren mit
über einer Düse vordosierten Heißschmelzklebstoffen bekannt.
Der Nachteil des Rasterwalzenverfahrens besteht jedoch darin, daß je nach Schmelz
klebstofftyp beim Übertragen der Klebstoffschicht auf ein Substrat die Struktur der
Rasterwalzenoberfläche auf dem Klebstoffilm abgezeichnet ist. Ein weiterer Nachteil des
Rasterwalzenbeschichtungsverfahrens besteht darin, daß bei höheren Beschichtungs
geschwindigkeiten ein vollständiges Entleeren der Rasterstrukturen nicht möglich ist und
es somit zu einem ungleichmäßigen Klebstoffauftrag kommen kann. Des weiteren ist ein
Abnehmen des Klebstoffilms mit releasebeschichteten Substraten von strukturierten Wal
zenoberflächen ebenfalls nur schwer möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer lösemit
telfreien Haftklebebeschichtung auf insbesondere releasebeschichteten Substraten zur
Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, wie es im Hauptanspruch niedergelegt
ist. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprü
che.
Demgemäß beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung
von lösungsmittelfreien Haftklebesystemen auf insbesondere releasebeschichtete Sub
strate, wobei
auf eine rotierende Walze mittels eines Fluidauftragswerk ein Fluidfilm aufgetragen wird, auf den Fluidfilm das Haftklebesystem in einer oder mehreren Lagen mittels eines Kleb stoffauftragswerks aufgebracht wird, so daß sich der Fluidfilm zwischen Walze und Haft klebesystem befindet, und
an die Walze das Substrat herangeführt wird, so daß das Haftklebesystem von der Walze auf das Substrat (releasebeschichtete und nicht releasebeschichtete) transferiert wird.
auf eine rotierende Walze mittels eines Fluidauftragswerk ein Fluidfilm aufgetragen wird, auf den Fluidfilm das Haftklebesystem in einer oder mehreren Lagen mittels eines Kleb stoffauftragswerks aufgebracht wird, so daß sich der Fluidfilm zwischen Walze und Haft klebesystem befindet, und
an die Walze das Substrat herangeführt wird, so daß das Haftklebesystem von der Walze auf das Substrat (releasebeschichtete und nicht releasebeschichtete) transferiert wird.
Das Heranführen des Substrats geschieht insbesondere über eine zweite Walze. Als
Substrate finden Papiere, Folien, Non-Wovens und releasebeschichtete Materialien wie
Trennpapiere, Folien und dergleichen Verwendung.
Die zweite Walze, auch als Anlegewalze bezeichnet, ist vorzugsweise mit einem Gummi
überzug versehen und wird vorzugsweise mit einem Liniendruck von 50 bis 500 N/mm,
insbesondere mit 100 bis 200 N/mm an die Walze angepreßt. Die Anlegewalze hat vor
zugsweise eine Shore-Härte (A) von 40-100, insbesondere eine Shore-Härte von 60-80
shore (A).
Das Substrat wird bevorzugt so an die Walze angeführt, daß die Geschwindigkeit der
Walzenoberfläche mit der des Substrats übereinstimmt. Sollte jedoch mit der Abnahme
des Klebstoffilms eine Dickenverringerung angestrebt werden, kann das Substrat auch
eine höhere Geschwindigkeit aufweisen.
In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist die Walze eine Stahlwalze, eine ver
chromte Stahlwalze, eine Gummiwalze oder eine Silikongummiwalze und/oder ist die
Walze aus elastischem Material gefertigt. Des weiteren kann die Walze glatt oder eine
gering strukturierte Oberfläche aufweisen.
Die Glattwalze kann vorzugsweise eine Chromschicht aufweisen. Optional kann die ver
chromte Stahlwalze eine hochglanzpolierte Oberfläche besitzen mit einer Rauhtiefe Rz <
+/- 1 µm.
Die Beschichtungswalze kann aber auch gummiert sein, vorzugsweise mit einer Gummi
härte von 40 bis 100 shore (A), insbesondere mit einer Härte von 60-80 shore (A). Der
Walzenbezug kann gemäß dem Stand der Technik aus EPDM, Viton oder Silikongummi
oder anderen elastischen Materialien bestehen.
Weiterhin als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Walze temperierbar ist, und zwar
bevorzugt in einem Bereich von -10°C bis 200°C, ganz besonders bevorzugt von 2°C
bis 50°C.
Das Auflegen des Haftklebesystems auf die Walze erfolgt insbesondere mit Hilfe einer
Mono- oder Mehrkanaldüse oder einer Schlitzdüse.
Die mit Fluid beaufschlagte Walze wird mit dem aus der Düse austretenden Klebstoffilm
vorzugsweise berührungsfrei beschichtet. Der Abstand der Düse zur Walze kann vor
zugsweise 0 bis 60 mm betragen, insbesondere 1 bis 10 mm.
Das Fluidauftragswerk sollte des weiteren noch temperierbar sein, um in der Klebstoff
rezeptur enthaltene, klebstoffrezepturunempfindliche Agenzien auf Temperaturen mit
gewünschten Fluideigenschaften zu bringen.
Das Fluid kann dabei angewischt oder angetragen werden, es ist aber auch möglich, daß
das Fluid berührungslos auf die Walze gebracht wird, zum Beispiel durch Aufsprühen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Haftklebefilm vor
der Transferierung auf das Substrat vernetzt wird, insbesondere mittels Elektronenstrah
len, UV-Strahlen oder einer Kombination der beiden Verfahren.
Typische Bestrahlungsvorrichtungen, die bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des
Verfahrens zum Einsatz kommen, stellen Linearkathodensysteme, Scannersysteme
beziehungsweise Multilängskathodensysteme dar, sofern es sich um Elektronenstrahl
beschleunigern handelt.
Die Beschleunigungsspannungen liegen im Bereich zwischen 40 kV und 350 kV, vor
zugsweise 80 kV bis 300 kV. Die Dosisleistungen bewegen zwischen 5 bis 150 kGy, ins
besondere 20 bis 90 kGy.
Als UV-Vernetzungsanlagen können insbesondere zwei Quecksilbermitteldruckstrahler
mit jeweils einer Leistung von 120 W/cm beziehungsweise ein Quecksilbermitteldruck
strahler mit einer Leistung von 240 W/cm zum Einsatz kommen. Als Dosen werden be
vorzugt 10 bis 300 mJ/cm2 eingestellt.
Die Vernetzung des Haftklebefilms kann thermisch über die Walzentemperatur der
beschichteten Walze erfolgen, wobei die thermische Vernetzung auch ergänzend einge
setzt werden kann.
Der Fluidfilm ist vorzugsweise Wasser und/oder destilliertes Wasser, gegebenenfalls mit
Zusätzen wie Alkohol, Benetzungsmitteln und/oder klebstoffrezepturunempfindliche
Agenzien wie Weichmachern oder flüssigen Alterungsschutzmitteln.
Zur Erreichung einer gleichmäßigen Benetzung sollte die Oberflächenspannung des Flui
des kleiner sein als die Oberflächenspannung der zu benetzenden Walze.
Als Haftklebesystem werden insbesondere eingesetzt Acrylat-, Naturkautschuk-, Synthe
sekautschuk- oder EVA-Kleber.
Beispielsweise kommen als niedermolekulare Acrylathotmelts Copolymerisate aus
(Meth)acrylsäure und deren Estern mit 1 bis 25 C-Atomen, Malein-, Fumar- und/oder
Itaconsäure und/oder deren Estern, substituierten (Meth)acrylamiden, Maleinsäureanhy
drid und anderen Vinylverbindungen, wie Vinylestern, insbesondere Vinylacetat, Vinyl
alkoholen und/oder Vinylethern zum Einsatz.
Die Acrylathotmelts können des weiteren mit einem oder mehreren Additiven wie Alte
rungsschutzmitteln, Vernetzern, Lichtschutzmitteln, Ozonschutzmitteln, Fettsäuren, Har
zen, Weichmachern und Beschleunigern abgemischt sein.
Weiterhin können sie mit einem oder mehreren Füllstoffen wie Fasern, Ruß, Zinkoxid,
Mikrovollkugeln, Kieselsäure, Silikaten und Kreide gefüllt sein, wobei auch der Zusatz
von blockierungsfreien Isocyanaten möglich ist.
Bei Kautschuk/Synthesekautschuk als Ausgangsmaterial für den Kleber sind weite Varia
tionsmöglichkeiten gegeben, sei er aus der Gruppe der Naturkautschuke oder der Syn
thesekautschuke oder sei er aus einem beliebigen Blend aus Naturkautschuken und/oder
Synthesekautschuken, wobei der Naturkautschuk oder die Naturkautschuke grundsätz
lich aus allen erhältlichen Qualitäten wie zum Beispiel Crepe-, RSS-, ADS-, TSR- oder
CV-Typen, je nach benötigtem Reinheits- und Viskositätsniveau, und der Synthesekau
tschuk oder die Synthesekautschuke aus der Gruppe der statistisch copolymerisierten
Styrol-Butadien-Kautschuke (SBR), der Butadien-Kautschuke (BR), der synthetischen
Polyisoprene (IR), der Butyl-Kautschuke (IIR), der halogenierten Butyl-Kautschuke (XIIR),
der Acrylatkautschuke (ACM), der Etylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA) und der Poly
urethane und/oder deren Blends gewählt werden können.
Weiterhin vorzugsweise können Kautschuken zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit
thermoplastische Elastomere mit einem Gewichtsanteil von 10 bis 50 Gew.-% zugesetzt
werden, und zwar bezogen auf den Gesamtelastomeranteil.
Stellvertretend genannt seien an dieser Stelle vor allem die besonders verträglichen Sty
rol-Isopren-Styrol- (SIS) und Styrol-Butadien-Styrol (SBS) -Typen.
Als zuzusetzende klebrigmachende Harze sind ausnahmslos alle vorbekannten und in
der Literatur beschriebenen Klebharze einsetzbar. Genannt seien stellvertretend die
Kolophoniumharze, deren disproportionierte, hydrierte, polymerisierte, veresterte Derivate
und Salze, die aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffharze, Terpenharze
und Terpenphenolharze. Beliebige Kombinationen dieser und weiterer Harze können
eingesetzt werden, um die Eigenschaften der resultierenden Klebmasse wunschgemäß
einzustellen. Auf die Darstellung des Wissensstandes im "Handbook of Pressure Sensi
tive Adhesive Technology" von Donatas Satas (von Nostrand, 1989) sei ausdrücklich
hingewiesen.
Als ebenfalls zuzusetzende Weichmacher können alle aus der Klebebandtechnologie
bekannten weichmachenden Substanzen eingesetzt werden. Dazu zählen unter anderem
die paraffinischen und naphthenischen Öle, (funktionalisierte) Oligomere wie Oligobuta
diene, -isoprene, flüssige Nitrilkautschuke, flüssige Terpenharze, pflanzliche und tierische
Öle und Fette, Phthalate, funktionalisierte Acrylate.
Im folgenden soll anhand einer Figur sowie mehrerer Beispiele die Erfindung näher dar
gelegt, ohne damit diese aber unnötig einschränken zu wollen.
In der Fig. 1 ist eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens gezeigt.
Die Düse (1) beschichtet den Haftschmelzklebstoff (11) auf eine Walze (3), die als Glatt
walze oder eine strukturierte Walze ausgeführt sein kann. Neben dem Einsatz der hier
gezeigten Monodüse (1) können auch Schlitzdüsen oder Mehrkanaldüsen mit zum Bei
spiel drei oder mehreren Einzelschichten eingesetzt werden.
Die Walze (3) ist als verchromte Stahlwalze mit einer hochglanzpolierten Oberfläche aus
geführt, und zwar mit einer Rauhtiefe Rz < +/-1 µm.
Der Fluidfilm (21) wird vorzugsweise über ein gemäß dem Stand der Technik ausgeführ
tes Walzenauftragswerk (2) gleichmäßig über die Beschichtungsbreite an die Walze (3)
vordosiert angetragen. Die mit Fluid (21) beaufschlagte Walze (3) wird mit dem aus der
Düse (1) austretenden Klebstoffilm (11) vorzugsweise berührungsfrei beschichtet. Der
Abstand der Düse (1) zur Walze (3) beträgt 5 mm.
Der auf die Walze (3) schwimmend aufgelegte Klebstoffilm (11) wird anschließend mit
Hilfe einer Anlegewalze (6) von der Walze (3) abgenommen. Die Anlegewalze (6) ist mit
einem Gummiüberzug versehen und wird mit einem Liniendruck von 150 N/mm an die
Walze (3) angepreßt.
Als den Haftklebstoffilm abnehmendes Substrat (7) wird ein releaseaufweisendes Trenn
papiere der Anlegewalze zugeführt und der Klebstoffilm (11) somit auf das Substrat (7)
übertragen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung dienen folgende Beispiele:
Mit Hilfe eines Einschneckenextruders (L/D:27) wurde ein Acrylathaftschmelzklebstoff,
wie in der DE 39 42 232 oder der DE 43 13 008 beschrieben, bei einer Temperatur von
90°C mit Hilfe einer Monodüse (Fabrikat Breyer), Arbeitsbreite 350 mm, auf eine Glatt
walze beschichtet. Das Fluid, welches die Glattwalze benetzte, war Wasser. Die Tempe
ratur der Glattwalze betrug 20°C.
Es wurde ein Klebstoffilm mit einer Dicke von 20 g/m2 auf die Glattwalze gelegt und
anschließend mit einer Corona vorbehandelten PET-Folie (12 µm) von der Walze abge
nommen. Die Beschichtungsgeschwindigkeit betrug 70 m/min. Anschließend wurde die
nicht abgedeckte Klebstoffseite mit einem Trennpapier kaschiert. Die auf der nicht abge
deckten Klebstoffseite vorhandene Fluidmenge war so gering, daß die anschließende
Kaschierung mit Trennpapier keinerlei Beschädigung der freien Klebstoffseite hervorrief.
Der so hergestellte Verbund wurde ein zweites Mal auf die freie Folienseite beschichtet
und aufgerollt.
Der in Beispiel 1 erwähnte Acrylathaftschmelzklebstoff wurde unter den im Beispiel 1
genannten Bedingungen in einer Schichtdicke von 130 g/m2 auf eine Glattwalze
beschichtet. Das abnehmende Substrat war in diesem Fall ein Silikontrennpapier mit
einem Releasewert von 5-25 cN/cm. Das auf der offenen Klebstoffseite vorhandene
Fluid wurde mittels IR-Strahlen kurz vor der Aufrollung getrocknet.
Der in Beispiel 1 erwähnte Acrylathaftschmelzklebstoff wurde unter den in Beispiel 2
genannten Bedingungen in einer Schichtdicke von 50 g/m2 gegen eine beidseitig release
beschichtete PETP-Folie mit einem Releasewert von 5-9 cN/cm abgenommen und auf
gerollt.
Ein Naturkautschukhotmeltklebstoff wurde bei einer Temperatur von 120°C mit Hilfe der
Düse auf die Glattwalze beschichtet. Als Fluid kam ein Wasser/Alkoholgemisch zum Ein
satz. Die Transferierung erfolgte auf ein gekrepptes Papier, welches mit einer Imprägnie
rung, einem Primer und einem Release in einem vorgeschalteten Arbeitsgang ausgerü
stet wurde.
Mit Hilfe einer Mehrkanaldüse wurde ein dreilagiger, beidseitig selbstklebender Produkt
aufbau auf eine Glattwalze extrudiert. Als Haftschmelzklebstoff wurde der in Beispiel 1
beschriebene Typ auf die Ober- und Unterseite eines gummielastischen Mittelschichtträ
gers mit Hilfe der Mehrkanaldüse extrudiert. Dieser selbstklebende Verbund wurde auf
die mit Wasser belegte Glattwalze aufgelegt und gegen ein Trennpapier mit Trennkräften
von 5-30 cN/cm transferiert und aufgerollt.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung von lösungsmittelfreien Haftklebe
systemen auf insbesondere releasebeschichtete Substrate, wobei
auf eine rotierende Walze mittels eines Fluidauftragswerks ein Fluidfilm aufgetragen wird,
auf den Fluidfilm das Haftklebesystem in einer oder mehreren Lagen mittels eines Klebstoffauftragswerks aufgebracht wird,
an die Walze das Substrat herangeführt wird, so daß das Haftklebesystem von der Walze auf das Substrat transferiert wird.
auf eine rotierende Walze mittels eines Fluidauftragswerks ein Fluidfilm aufgetragen wird,
auf den Fluidfilm das Haftklebesystem in einer oder mehreren Lagen mittels eines Klebstoffauftragswerks aufgebracht wird,
an die Walze das Substrat herangeführt wird, so daß das Haftklebesystem von der Walze auf das Substrat transferiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze eine Stahl
walze, eine verchromte Stahlwalze, eine Gummiwalze oder eine Silikongummiwalze
ist und/oder daß die Walze aus elastischem Material gefertigt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze temperierbar ist
bevorzugt in einem Bereich von -10°C bis 200°C, ganz besonders bevorzugt von
2°C bis 50°C.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflegen des Haftkle
besystems auf die Walze mit Hilfe einer Mono- oder Mehrkanaldüse oder einer
Schlitzdüse erfolgt
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidauftragswerk
temperierbar ist
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftklebefilm vor der
Transferierung auf das Substrat vernetzt wird, insbesondere mittels Elektronenstrah
len, UV-Strahlen oder einer Kombination der beiden und/oder thermisch.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Haftklebesystem ein
gesetzt werden Acrylat-, Naturkautschuk-, Synthesekautschuk- oder EVA-Kleber.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidfilm besteht aus
Wasser und/oder destilliertem Wasser, gegebenenfalls mit Zusätzen wie Alkohol,
Benetzungsmitteln und/oder klebstoffrezepturunempfindlichen Agenzien wie Weich
machern oder flüssigen Alterungsschutzmitteln.
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