DE4303183C1

DE4303183C1 - Verfahren zur Herstellung von dicken Haftklebeschichten, insbesondere für die Herstellung von selbstklebenden Hochleistungsklebstoffartikeln

Info

Publication number: DE4303183C1
Application number: DE4303183A
Authority: DE
Inventors: Zbigniew Dipl Chem Dr Czech
Original assignee: Lohmann GmbH and Co KG
Current assignee: Lohmann GmbH and Co KG
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2013-02-05
Also published as: WO1994018280A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Haftklebeschichten, insbesondere für die Herstellung von selbstklebenden Hoch leistungsklebstoffartikeln.

Es ist bekannt, daß konventionelle Beschichtungsmethoden zur Herstellung von druckempfindlichen Haftklebeschichten mit einer Dicke oberhalb 0,2 mm, besonders aber oberhalb 0,6 mm, auf verschiedene Schwierigkeiten stoßen. Bei spielsweise bilden sich bei der Trocknung von lösemittel haltigen, dicken Haftklebemassen Lösemittelblasen, wodurch die Eigenschaften der fertigen Haftklebeschicht stark beeinträchtigt werden. Deshalb mußte mit Erhöhung der aufzutragenden Klebstoffmenge die Beschichtungsgeschwindig keit reduziert werden, was die so hergestellten Produkte unrentabel macht.

Die DE-OS 40 16 808 und DE-OS 40 18 248 beschreiben Ver fahren zur Herstellung von mehrschichtigen Haftklebefilmen bzw. doppelseitigen Haftklebebändern, wobei dicke Haft klebeschichten durch mehrfaches Auftragen einzelner Schich ten hergestellt werden. So erhaltene Produkte sind aber entweder infolge unwirtschaftlicher Beschichtungsgeschwin digkeit zu teuer, oder sie weisen zu geringe Scherfestig keit und unakzeptable Spaltfestigkeit auf.

Die CA-PS 7 47 341 beschreibt druckempfindliche Klebestrei fen, bei welchen eine dicke Haftklebeschicht durch Beschichtung eines Schaumstoffträgers erhalten wird. Dabei ergeben sich eine Reihe von Problemen wie beispielsweise ungenügende Weichmacherbeständigkeit oder Anpassungsschwie rigkeiten bei der Verklebung von Materialien mit unebenen Oberflächen.

Die US-PS 33 14 838 beschreibt die Verwendung von Glasmi krohohlkugeln zur Einstellung der Dicke einer Haftklebe schicht. Derartige Haftklebebänder sind aber gegen Druck empfindlich, weil die Glasmikrohohlkugeln z. B. schon bei geringer Krafteinwirkung platzen. Das entsprechende Her stellungsverfahren ist zudem kostenträchtig und ergibt auch keine befriedigenden mechanischen Eigenschaften.

Aus der DE-PS 28 21 606 sind druckempfindliche Klebestrei fen mit dicken Haftklebeschichten bekannt, die UV-durch lässige druckresistente Glasmikrohohlkugeln enthalten. Diese Haftklebeschichten weisen ebenfalls den Nachteil der mangelhaften inneren Festigkeit auf und sind zu teuer in der Herstellung.

Aus Patentanmeldungen der Fa. 3M ist bekannt, den Herstel lungsprozeß von dicken Haftklebeschichten durch eine UV-Polymerisation auf einem Träger durchzuführen. Bei der Durchführung des Verfahrens wird ein Monomerengemisch mittels UV-Strahlen teilweise vorpolymerisiert und dadurch viskos eingestellt. Die Mischung aus dem so erhaltenen Polymerisat und den nicht reagierenden Ausgangsmonomeren wird sodann in einer definierten Schichtstärke auf eine dehäsive Folie aufgetragen und mittels UV-Strahlen zum fertigen Produkt durchpolymerisiert. Nachteile dieses Ver fahrens liegen darin, daß das mittels UV-Strahlen herge stellte, als Verdicker fungierende Vorpolymerisat während der weiter durchgeführten UV-Polymerisation nicht in die Polymerkette inkorporiert wird. Dieser Nachteil führt dazu, daß die auf diesem Wege hergestellte trägerlose Haftklebeschicht Anteile von Material enthält, welche ihre Kohäsion sowie die chemische Resistenz negativ beeinflus sen.

Die DE-PS 39 35 097 beschreibt ein Verfahren zur Herstel lung von dicken Haftklebeschichten, bei dem das zur UV-Polymerisation gebrachte Monomerengemisch mit einem lösemittelfreien carboxylgruppenhaltigen Polymerisat ver dickt wird. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß das eingesetzte carboxylgruppenhaltige Polymerisat UV-inaktiv ist und ebenfalls in die Polymerkette nicht inkorporiert wird. Es fungiert als interner Weichmacher, welcher die Eigenschaften der fertigen Haftklebeschicht negativ beeinflußt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von dicken Haftklebeschichten anzugeben, welche die erwähnten Nachteile nicht mehr auf weisen und sich durch gute mechanische Eigenschaften, thermische Belastbarkeit und Lösemittelresistenz auszeich nen sowie mit wirtschaftlichen Mitteln herstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren entsprechend den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Durch die Verdickung des mittels UV-Strahlen zu polymerisierenden Ausgangsmonomerengemisches mit einem lösemittelfreien, gesättigten photopolymerisationsfähigen Polymerisat, wonach das verdickte Ausgangsmonomerengemisch auf einen dehäsiven Träger aufgebracht und schließlich den UV-Strahlen ausge setzt wird, bildet das gesättigte UV-reaktive Polymerisat mit großem Vorteil auf Grund der gleichzeitig verlaufenden Polymerisations- und Vernetzungsreaktion einen in die Poly merkette inkorporierten Bestandteil der Haftklebeschicht. Die nach dem Verfahren hergestellten Haftklebeschichten zeichnen sich durch eine überraschend gute statische, dy namische, thermische und chemische Belastbarkeit, erhöhte innere Festigkeit und weitgehende Resistenz gegen Weichma cher aus. Als Ausgangsmonomere versteht man olefinisch ungesättigte, polymerisationsfähige Derivate, die aufgrund ihrer Eigenschaften dem synthetischen Polymerisat in Form einer dicken Klebeschicht die Haftklebeeigenschaften ver leihen. Besonders bewährt haben sich Acrylsäurederivate und Acrylsäure.

Unter dem lösemittelfreien, gesättigten, photopolymerisa tionsfähigen Polymerisat verbirgt sich ein Polymer mit in die Polymerkette eingebauten, photoaktiven Bestandteilen. Ein so konstruiertes Polymer enthält keine Doppelbindungen mehr, ist aber aufgrund der vorhandenen, photoaktiven Seitenketten in der Lage, bei der UV-Bestrahlung Radikale zu bilden, die gleichzeitig in einem Polymerisations- und Vernetzungsprozeß bei der Herstellung von dicken Haftklebe schichten teilnehmen.

Zur Unterstützung der Wirkung der UV-Strahlung kann dem Ausgangsmonomerengemisch ein Fotoinitiator zugesetzt wer den.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel erläutert:

Ein Monomerengemisch aus 170 g 2-Ethylhexylacrylat und 30 g Acrylsäure wird mit 4 g Fotoinitiator Phenyl-(1-hydroxy)- cyclohexylketon (Irgacure 184) und 60 g eines lösemittel freien gesättigten UV-reaktiven Polyacrylat Acronal DS 3429 M_w ≈ 200 000) mit einer Viskosität von 4400 Pas·s bei Raum temperatur gemischt und als eine streichfähige Masse auf eine siliconisierte 80 µm dicke Polyesterfolie aufgetragen und mit einer UV-Lampe (Typ UVRC 500, Leistung 500 W) bestrahlt.

Folgende Parameter werden eingehalten:
Kleberauftrag (Klebstoffschichtdicke): 800 g/m² (0,75 mm)
Bestrahlungszeit: 40 s
Abstand UV-Lampe/Klebeschicht: 100 mm

Erhalten wird nach der Bestrahlung eine 0,75 mm dicke permanent haftende Haftklebeschicht.

Als Vergleichsbeispiel wurde das gleiche Ausgangsmonomeren gemisch aus 170 g 2-Ethylhexylacrylat und 30 g Acrylsäure, gemischt mit 4 g Fotoinitiator Irgacure 184, in einem spe ziellen Reaktor aus Quarzglas mit gleicher UV-Lampe (Be strahlungszeit 30 s) teilweise polymerisiert. Das mit dem Polymerisat verdickte Monomerengemisch mit einer Viskosität von 2,1 Pas·s (bei Raumtemperatur) wurde mit einem Kleber auftrag von 800 g/m² auf eine siliconisierte Polyesterfolie aufgetragen und UV-Strahlen unterworfen. Die Bestrah lungszeit betrug 40 s.

Erhalten wurde ebenfalls eine klebende Haftklebeschicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.

Danach enthält das Monomerengemisch vorzugsweise Ethylhex ylacrylat und Acrylsäure. Der Photoinitiator enthält vor zugsweise Phenyl-(1-hydroxy)-cyclohexylketon.

Dabei sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß das Monomerengemisch mit dem photopolymerisationsfähigen Poly merisat mit einer Viscosität von 4400 Pas·s bei Raumtempera tur gemischt, als streichfähige Masse auf eine siliconi sierte Folie aufgetragen und mit einer UV-Lampe bestrahlt wird.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Kleberauf trag zwischen 200 g/m² und 3000 g/m² bei einer Klebstoff schichtdicke zwischen 0,18 mm und 2,8 mm aufgebracht. Die Photopolymerisation durch UV-Bestrahlung wird vorteil haft mit einer Bestrahlungszeit von 15 s bis 120 s vor genommen.

Eine Prüfung der Haftklebeschichten umfaßte folgende Prü fungen: Klebkraft auf Stahl (nach AFERA 4001), Dehnung (nach DIN 53455), Reißfestigkeit (nach DIN 53455), Löse mittelbeständigkeit gegen Aceton und die Weichmacherbestän digkeit auf einer weichmacherhaltigen PVC-Leiste. Die Prüfwerte wurden tabellarisch zusammengefaßt.

Tabelle 1

Als Ergebnis ist festzustellen:

Durch das Verfahren nach der Erfindung, wonach das zur UV-Polymerisation gebrachte Monomerengemisch mit einem lösemittelfreien gesättigten UV-reaktiven Polymerisat ver dickt wird, ließ sich die nachfolgende UV-Polymerisation problemlos durchführen. Die resultierenden dicken Haft klebeschichten zeichnen sich vorteilhaft durch ausgezeich nete mechanische Eigenschaften, thermische Belastbarkeit, Lösemittelresistenz und weitgehende Beständigkeit gegen Weichmacher aus. Das Verfahren ist zudem mit wirtschaftlich günstigen Kosten durchführbar.

Insofern wird mit der Erfindung eine optimale Lösung der eingangs gestellten Aufgabe erzielt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von dicken Haftkleberschichten, insbesondere für die Herstellung von selbstklebenden Hochleistungsklebstoff artikeln, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittels UV-Strahlen zu polymerisierenden Gemisch von Ausgangsmonomeren mit einem lösungsmittelfreien, gesät tigten photopolymerisationsfähigen Polymerisat ver mischt und dabei verdickt wird, worauf das Ausgangs monomer und photopolymerisationsfähiges Polymerisat enthaltende verdickte Gemisch auf einen dehäsiv ausge rüsteten Träger aufgebracht und mit UV-Strahlen be strahlt wird, wodurch das gesättigte UV-reaktive Polymerisat aufgrund der gleichzeitig verlaufenden Polymerisations- und Vernetzungsreaktion einen in die Poly merkette inkorporierten Bestandteil der Haftklebeschicht bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomerengemisch Acrylsäure und/oder Acrylsäurede rivate enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomerengemisch Ethylhexylacrylat enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangsmonomerengemisch ein Photoinitiator zugesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Photoinitiator Phenyl-(1-hydroxy)-cyclohexylketon eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß als lösungsmittelfreies gesättigtes photopolymerisierbares Polymerisat ein Polyacrylat eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomerengemisch mit dem photopolymerisierbaren Polymerisat als streichfähige Masse auf eine Folie aufgetragen und mit einer UV-Lampe bestrahlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kleberauftrag zwischen 200 g/m² und 3000 g/m² bei einer Klebstoffschichtdicke zwischen 0,18 mm und 2,8 mm aufgebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photopolymerisation durch UV-Bestrahlung mit einer Bestrahlungszeit von 15 s bis 120 s vorgenommen wird.