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Die
Erfindung betrifft ganz allgemein als "selbstklebend" bezeichnete Verbundmaterialien, die
insbesondere aus einer Antihaft-Siliconbeschichtung und einer Haftbeschichtung
bestehen.
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Dieser
Typ eines Verbundes ist im Allgemeinen für eine Verwendung vorgesehen,
in welcher die vernetzte oder polymerisierte Siliconmatrix derart
auf einen Träger
aufgebracht wird, dass sie ihn gegenüber dem Klebstoff antihaftfähig macht.
Dieser Typ von Verbundmaterialien findet insbesondere Verwendung
auf dem Gebiet der haftfähigen
Schutzpapiere, Etiketten, Dekorationspapiere und Klebebänder.
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Die
Siliconöle
oder -harze, die vorgeschlagen worden sind, um diesen Typ einer
Beschichtung mit antihaftfähigen
Eigenschaften zu erhalten, leiten sich im Allgemeinen von lichtvernetzbaren
kationischen Systemen ab. Dabei handelt es sich insbesondere um
ein oder mehrere Monomere, Oligomere und/oder Polymere mit Polyorganosiloxan-Charakter,
die funktionelle und reaktive Reste enthalten, die in der Lage sind,
Intra- und Interkettenbrücken zu
bilden. Diese Systeme führen
nach der Polymerisation durch UV- oder Elektronenstrahlung und in
Gegenwart eines Polymerisationsinitiators zu Antihaftbeschichtungen,
die mit den Klebstoffen, die nach der Siliconbildung auf ihrer Oberfläche aufgebracht
werden, "selbstklebende" Verbundmaterialien
bilden.
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Ein
wesentliches Merkmal dieser Silicon/Klebstoff-Verbundmaterialien besteht deshalb darin,
dass sie zu einer leichten Ablösung
der Haftbeschichtung von der Siliconbeschichtung bei ihrer Verwendung
in der Lage sind.
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Je
nach dem Charakter der Verwendung, die für diesen Typ eines Verbundmaterials
vorgesehen ist, ist es wünschenswert,
die Ablösekraft
verändern
zu können,
die für
die Trennung der Siliconbeschichtung von der Haftbeschichtung erforderlich
ist.
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Im
vorliegenden Fall kann diese Ablösekraft
quantifiziert werden. Obwohl diese Werte je nach dem angewendeten
Messverfahren deutlich schwanken können, kann sie im Großen und
Ganzen wie folgt bei einer niedrigen Ablösegeschwindigkeit, d.h. von
etwa 30 cm/min, und gemäß dem Verfahren
FTM3 charakterisiert werden:
- – eine Ablösekraft
von unter 15 g/cm wird als gering betrachtet,
- – eine
Ablösekraft
von über
15 g/cm und unter 70 g/cm wird als mittelmäßig betrachtet und
- – eine
Ablösekraft
von über
70 g/cm und vorzugsweise unter 200 g/cm wird als hoch betrachtet.
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Deshalb
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Silicon/Klebstoff-Verbund
vorzuschlagen, dessen Ablösekraft
je nach Anforderung und vorzugsweise auf einen Wert, der sich innerhalb
des zuvor genannten Bereiches befindet, nämlich zwischen 15 und 200 g/cm,
eingestellt werden kann.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung das Gebiet der Klebstoff/Silicon-Verbundmaterialien,
die kationisch polymerisierbar und/oder vernetzbar sind und deren
Ablösekraft
an der Grenzfläche
Silicon/Klebstoff photochemisch modifizierbar ist.
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In
der Patentanmeldung
DE
19 831 775 A ist bereits ein Silicon/Klebstoff-Verbundmaterial
mit modifizierbarer Ablösekraft
beschrieben worden. Jedoch ist das Vermögen dieses Verbundmaterials,
eine modifizierbare Ablösekraft
aufzuweisen, direkt mit dem chemischen Charakter der Siliconmatrix
verbunden. Diese leitet sich von acrylischen Polyorganosiloxanen
ab und besitzt Acrylatvernetzungsknoten. Je nach dem Vernetzungsgrad
zeigt diese Siliconmatrix eine mehr oder weniger große Haftung
an dem Haftfilm, mit welchem sie verbunden ist. Weiterhin ist in
diesem Stand der Technik das Vorhandensein eines Chromsalzes in
der Siliconmatrix für
das Auftreten dieser Eigenschaft erforderlich.
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Deshalb
ist die Erfindung darauf gerichtet, einen Silicon/Klebstoff-Verbund
vorzuschlagen, dessen Vermögen,
eine modifizierbare Ablösekraft
aufzuweisen, mit dem Vorhandensein eines speziellen Additivs in der
Siliconmatrix verbunden ist.
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Insbesondere
hat die Erfindung zum ersten Gegenstand einen Silicon/Klebstoff-Verbund,
der mindestens eine auf einem ersten Träger aufgebrachte Siliconbeschichtung
und eine auf einem zweiten Träger
aufgebrachte Haftbeschichtung umfasst, und dessen Ablösekraft
an einer Grenzfläche
von Silicon/Klebstoff modifizierbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass sich seine Siliconbeschichtung aus der kationischen Polymerisation und/oder
Vernetzung von monomeren, oligomeren und/oder polymeren Polyorganosiloxanen
ableitet, die als reaktive Gruppen mindestens Epoxy-, Oxetan-, Dioxolan-
und/oder Alkenyletherfunktionen tragen, und dass die Siliconbeschichtung
außerdem
mindestens ein Additiv für
die Einstellung der Ablösekraft
an einer Silicon/Klebstoff-Grenzfläche enthält, dessen Aktivität initiiert
wird und photochemisch veränderbar
ist.
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Dabei
wird die Aktivierung des Additivs vorzugsweise herbeigeführt, indem
anstelle des Verbundes mindestens eine Silicon/Klebstoff-Grenzfläche wenigstens
einer vorzugsweise photochemischen Bestrahlung ausgesetzt wird.
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Die
Verwendung einer erfindungsgemäßen Polyorganosiloxanmatrix,
um die beanspruchten Verbundmaterialien herzustellen, ist, verglichen
mit einer Polyorganosiloxanmatrix mit Acrylfunktionen, in dem Maße besonders
vorteilhaft, in welchem ihre Herstellung kein Inert-Machen erfordert.
Im Gegensatz zu Acrylaten, deren radikalische Vernetzung durch das
zufällige
Vorhandensein von Sauerstoff abgebrochen werden kann, sind die erfindungsgemäß funktionalisierten
Polyorganosiloxane nicht gegenüber
der Umgebungsatmosphäre empfindlich.
Es ist daher nicht unerlässlich,
dass ihre kationische Vernetzung in einer inerten Atmosphäre stattfindet.
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In
einer ersten Abwandlung bestehen die zwei Träger aus zwei unterschiedlichen
Ganzheiten, die derart angeordnet sind, dass die Siliconbeschichtung
des ersten Trägers
sich mit der Haftbeschichtung des zweiten Trägers in Berührung befindet. Diese Ausführungsform
wird insbesondere von als selbstklebende Etiketten bezeichneten
Systemen veranschaulicht. In diesem speziellen Fall wird die Ablösekraft
an der Grenzfläche
Silicon/Klebstoff während
der Trennung der zwei Träger
ausgeübt.
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In
einer zweiten Abwandlung bestehen die zwei Träger aus jeweils einer Seite
der zwei Seiten ein und derselben Ganzheit. Diese zweite Ausführungsform
wird insbesondere von als Klebebänder
bezeichneten Systemen illustriert. Dabei werden die Antihaftbeschichtung,
d.h. diejenige auf der Basis der Siliconmatrix, und die Haftbeschichtung
während
des Aufwickelns des Trägers
um sich selbst miteinander in Berührung gebracht. In diesem Fall
wird die Ablösekraft
an der Silicon/Klebstoff-Grenzfläche
unter dem Einfluss der Abtrennung einer Unterseite mit einer Oberseite
des Materials ausgeübt.
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Entsprechend
einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird das erfindungsgemäße Additiv
zur Einstellung der Ablösekraft
an einer Silicon/Klebstoff-Grenzfläche ausgewählt aus:
- – organischen
Acrylverbindungen,
- – Alkenylethern
und
- – Siliconen,
die acrylisch sind und/oder Alkenyletherfunktionen besitzen.
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Als
organische Acrylverbindungen sind insbesondere Acrylatspezies und
speziell epoxidierte Acrylate, Acrylglyceropolyester, multifunktionelle
Acrylate, Acrylurethane, Acrylpolyether, Acrylpolyester, ungesättigte Polyester
und Acryl-Acrylverbindungen geeignet.
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Trimethylpentandiotriacrylat,
Trimethylolpropantriacrylat und Tripropylenglykoldiacrylat sind
besonders bevorzugt.
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Was
die Alkenylether betrifft, so können
sie aus Cyclohexandimethanoldivinylether, Triethylenglykoldivinylether
(DVE-3), Hydroxybutylvinylether, Dodecylvinylether und den anderen
Vinylethern, die von der Gesellschaft ISP vertrieben werden und
insbesondere in der Patentanmeldung WO 99/19371 beschrieben sind, ausgewählt werden.
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Entsprechend
einer bevorzugten erfindungsgemäßen Abwandlung
wird dieses Additiv aus Siliconen, die acrylisch sind und/oder Alkenyletherfunktionen
tragen, ausgewählt.
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Beispielhaft
für Acryl-
oder Methacrylsiliconverbindungen, die sich erfindungsgemäß besonders
eignen, sind insbesondere Acryl-, Methacryl-, Ether- und Esterverbindungen
zu nennen. Von diesen sind insbesondere Polyorganosiloxane mit Acrylat-
und/oder Methacrylfunktionen, die mit der Polysiloxankette durch eine
Si-C-Bindung verbunden sind, geeignet. Solche Acrylverbindungen
sind insbesondere in den Patenten
EP
281 718 und
FR 2 632
960 beschrieben.
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Was
die Polyorganosiloxane mit Alkenyletherfunktion betrifft, so lassen
sie sich im Allgemeinen aus einer Hydrosilylierungsreaktion von
Si-H-Struktureinheiten enthaltenden Ölen mit Verbindungen, die Alkenyletherfunktionen
tragen, wie Allylvinylether, Allylvinyloxyethoxybenzol und Analoge,
herleiten. Dieser Typ von Verbindungen ist insbesondere im Patent
US 5 340 898 beschrieben.
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Das
Additiv ist in der Siliconbeschichtung und selbstverständlich in
einer Menge enthalten, die ausreicht, um die Einstellung der Ablösekraft
an der Klebstoff/Silicon-Grenzfläche
zu erlauben. Es kann mit bis zu 50 Gew.% der Siliconbeschichtung,
angegeben als Trockensubstanz, vorliegen.
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Jedoch
wird das Additiv vorzugsweise mit einem Anteil von etwa 0,1 bis
20 Gew.% des gesamten Silicongemischs eingesetzt. Selbstverständlich ist
die Additiv-Menge in der Lage, stark variiert zu werden, je nachdem,
ob es Siliconcharakter hat oder nicht.
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Dies
trifft auch auf den speziellen Fall zu, in welchem dieses Additiv
eine organische Acrylverbindung oder ein Alkenylether ist, wobei
seine Menge im Allgemeinen etwa 0,1 bis 10 %, vorzugsweise etwa
0,5 bis 5 %, und besonders bevorzugt 1 bis 3 % beträgt.
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Dafür wird ein
Siliconadditiv vorzugsweise mit bis zu 20 Gew.% und vorzugsweise
15 Gew.% eingesetzt.
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Weiterhin
scheint es, dass die Strahlungsmenge, die im Allgemeinen als Dosis
einer Strahlung vom Typ vorzugsweise UV angegeben wird, ein nützlicher
Parameter ist, um die Aktivität
des weiter oben definierten Additivs zu modifizieren und damit die
von diesem Additiv erzeugte Ablösekraft
einzustellen.
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In
den weiter unten gegebenen Beispielen ist festzustellen, dass die
Stärke
der Haftung zwischen der Siliconbeschichtung und dem mit ihr verbundenen
Klebstoff nach Bestrahlung deutlich größer wird. Vorteilhafterweise
ist daher die Ablösekraft
je nach Anzahl der Durchgänge
unter den UV-Lampen und somit der empfangenen UV-Energie veränderbar.
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Diese
UV-Energie kann von einer beliebigen adäquaten Vorrichtung abgegeben
werden, entweder unter dem Einfluss eines Blitzes oder auch einer
stroboskopischen Beleuchtung. Beispielhaft für UV-Strahlungsquellen, die
verwendet werden können,
um das Additiv zu aktivieren, sind insbesondere UV-Systeme vom Typ Mikrowellenlampen
oder Lichtbogenlampen zu nennen.
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Weiterhin
hat sich die Konzentration des Additivs, das in der Siliconmatrix
verteilt ist, als ein Parameter für die Modifizierung der Ablösekraft
erwiesen. Dieser Einfluss der Konzentration des Additivs auf die
Ablösekraft
wird insbesondere von den in den weiter unten gegebenen Beispielen
mitgeteilten Ergebnissen veranschaulicht.
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Demzufolge
hat die Erfindung den Vorteil, einen Silicon/Klebstoff-Verbund vorzuschlagen,
von welchem es sich gezeigt hat, dass es möglich ist, die Ablösekraft
an der Silicon/Klebstoff-Grenzfläche
einerseits in Abhängigkeit
von der Menge des eingebauten Additivs und andererseits von der
auf diese Grenzfläche
geschickten Strahlungsmenge zu modifizieren.
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Die
Siliconbeschichtung kann durch Polymerisation und/oder Vernetzung
von Polyorganosiloxanen erhalten werden, die aus Grundeinheiten
mit der Formel (II) bestehen und von Grundeinheiten mit der Formel
(I) terminiert werden, oder Cyclen, die aus Grundeinheiten mit der
Formel (II) bestehen, die anschließend wiedergegeben werden:
in welchen
– die Symbole
R
1 und R
2 einander
gleich oder verschieden sind und
• einen geradkettigen oder verzweigten
Alkylrest, der 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthält und gegebenenfalls durch
mindestens ein Halogenatom, vorzugsweise Fluor, substituiert ist,
wobei die Alkylreste vorzugsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Octyl und
3,3,3-Trifluorpropyl bedeuten,
• einen Cycloalkylrest, der
5 bis 8 gegebenenfalls substituierte cyclische Kohlenstoffatome
enthält,
• einen Arylrest,
der 6 bis 12 Kohlenstoffatome, die substituiert sein können, vorzugsweise
Phenyl oder Dichlorphenyl, umfasst, und
• einen Aralkylteil, der einen
5 bis 14 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkylteil und einen 6 bis
12 Kohlenstoffatome enthaltenden Arylteil besitzt, wobei der Arylteil
gegebenenfalls mit Halogen- und 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthaltenden
Alkyl- und/oder Alkoxylresten substituiert ist, bedeuten und
– die Symbole
Z einander gleich oder verschieden sind und
• eine Gruppe
R
1 und/oder R
2,
• einen Wasserstoffrest
und/oder
• eine
vernetzbare organofunktionelle Gruppe, vorzugsweise eine epoxyfunktionelle,
oxetanfunktionelle und/oder dioxolanfunktionelle oder alkenyletherfunktionelle
Gruppe, die an das Silicium des Polyorganosiloxans über einen
zweiwertigen Rest gebunden ist, der 2 bis 20 Kohlenstoffatome enthält und mindestens
ein Heteroatom, vorzugsweise Sauerstoff, enthalten kann, bedeuten
und
• mindestens
eines der Symbole Z eine vernetzbare funktionelle organische Gruppe
bedeutet.
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Entsprechend
einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Abwandlung enthalten die
verwendeten Polyorganosiloxane 1 bis 10 organofunktionelle Gruppen
pro makromolekulare Kette. Bei einer epoxyfunktionellen Gruppe entspricht
dies einem Epoxidanteil, der von 20 bis 2 000 molare mÄq./100 g
Polyorganosiloxan variiert.
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Im
erfindungsgemäßen Fall
sind die Knoten der erhaltenen Siliconmatrix vom Typ Polyether.
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Die
linearen Polyorganosiloxane können Öle mit einer
dynamischen Viskosität
von etwa 10 bis 10 000 mPa·s
bei 25°C,
im Allgemeinen von etwa 20 bis 5 000 mPa·s bei 25°C, und besonders bevorzugt von
20 bis 600 mPa·s
bei 25°C
oder Gummis, die eine Molmasse von etwa 1 000 000 besitzen, sein.
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Wenn
es sich um cyclische Polyorganosiloxane handelt, so bestehen sie
aus Grundeinheiten (II), die beispielsweise vom Typ Dialkylsiloxy
oder Alkylarylsiloxy sein können.
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Diese
cyclischen Polyorganosiloxane haben eine Viskosität von etwa
1 bis 5 000 mPa·s.
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Als
Beispiele für
zweiwertige Reste, die eine organofunktionelle Gruppe vom Typ Epoxy
und/oder Oxetan verbinden, sind diejenigen zu nennen, die unter
folgende Formeln fallen:
in welchen
• n' 0 oder 1 und n'' eine ganze Zahl von 1 bis 5,
• R
3 – einen
gegebenenfalls substituierten linearen, verzweigten oder cyclischen
C
1- bis C
12-Alkylenrest
oder
– einen
C
5- bis C
12-Arylenrest,
vorzugsweise Phenylenrest, der gegebenenfalls, vorzugsweise mit
einer bis drei C
1- bis C
6-Alkylgruppen
substituiert ist, und
• R
4 einen linearen oder verzweigten C
1- bis C
6- Alkylrest
bedeutet.
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Die
linearen Polyorganosiloxane können Öle mit einer
dynamischen Viskosität
von etwa 10 bis 10 000 mPa·s
bei 25°C,
im Allgemeinen von etwa 20 bis 5 000 mPa·s bei 25°C, und besonders bevorzugt von
20 bis 600 mPa·s
bei 25°C
oder Gummis, die eine Molmasse von etwa 1 000 000 besitzen, sein.
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Wenn
es sich um cyclische Polyorganosiloxane handelt, so bestehen sie
aus Grundeinheiten, die beispielsweise vom Typ Dialkylsiloxy oder
Alkylarylsiloxy sein können.
Diese cyclischen Polyorganosiloxane besitzen eine Viskosität von etwa
1 bis 5 000 mPa·s.
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Die
vinyloxyfunktionellen oder Epoxy-Polyorganosiloxane liegen im Allgemeinen
in Form von Fluiden vor, die eine Viskosität von 10 bis 10 000 mm2/s und vorzugsweise 100 bis 600 mm2/s bei 25°C
besitzen.
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Die
dynamische Viskosität
bei 25°C
aller in dieser Beschreibung behandelter Silicone kann mit einem Brookfield-Viskosimeter
gemäß der Norm
AFNOR NFT 76 102 vom Februar 1972 gemessen werden.
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Dieser
Verbindungstyp ist insbesondere in den Patenten DE-A-4 009 889,
EP-A 0 396 130, EP-A-0 355 381, EP-A-0 105 341, FR-A-2 110 115 und
FR-A-2 526 800 beschrieben.
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Die
vinyloxyfunktionellen Polyorganosiloxane können durch Hydrosilylierung
von Ölen
mit Si-H-Grundeinheiten mit vinyloxyfunktionellen Verbindungen wie
Allylvinylether und Allylvinyloxyethoxybenzol hergestellt werden.
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Die
epoxyfunktionellen Polyorganosiloxane können durch Hydrosilylierung
von Ölen
mit Si-H-Grundeinheiten mit epoxy-funktionellen Verbindungen wie
4-Vinylcyclohexenoxid und Allylglycidylether hergestellt werden.
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Die
oxetan-funktionellen Polyorganosiloxane können durch Hydrosilylierung
ungesättigter
Oxetane oder Kondensation von eine Hydroxyfunktion enthaltenden
Oxetanen hergestellt werden.
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Die
dioxolanfunktionellen Polyorganosiloxane können durch Hydrosilylierung
ungesättigter
Dioxolane hergestellt werden.
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Die
Silicone, die dem erfindungsgemäßen Gegenstand
am besten entsprechen, besitzen mindestens eine Epoxid-, Alkenylether-
oder Oxetangruppe und werden anschließend beschrieben.
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In
den nachstehenden Formeln kann X eine Alkyl-, Cyclohexyl-, Trifluorpropyl-,
Perfluoralkyl-, Alkoxy- oder
Hydroxypropylgruppe und R einen C1- bis
C10-Alkyl-, Cyclohexyl-, Trifluorpropyl-
oder C1- bis C10-Perfluoralkylrest
bedeuten, wobei (0 ≤ a ≤ 1 000) und
(1 ≤ b ≤ 1 000).
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Die
Reaktionsbedingungen für
die Polymerisation und/oder Vernetzung durch Photoaktivierung sind die üblichen.
Diese werden im Allgemeinen von einem in die Siliconmatrix eingebauten
Photoinitiator initiiert.
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Als
herkömmliche
Photoinitiatoren sind insbesondere die in dem Patent
EP 0 562 897 beschriebenen geeignet.
Dabei kann es sich auch um Iodonium- oder Sulfoniumsalze handeln,
die Hexafluorphosphat oder Hexafluorantimonat entsprechen.
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Dabei
liegt dieser Initiator selbstverständlich in einer Menge vor,
die ausreichend und wirksam ist, um die Photopolymerisation und/oder
Vernetzung zu aktivieren.
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Unter
einer wirksamen Initiatormenge ist erfindungsgemäß die Menge zu verstehen, die
ausreicht, um die Polymerisation und/oder Vernetzung auszulösen. Diese
Menge beträgt
im Allgemeinen 0,001 bis 1 Gew.-Tl. und meist zwischen 0,005 und
0,5 Gew.-Tl., um 100 Gew.-Tl. Siliconbeschichtung zu polymerisieren und/oder
zu vernetzen.
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Entsprechend
einer bevorzugten erfindungsgemäßen Abwandlung
ist die Siliconbeschichtung eine Matrix auf der Basis eines epoxidierten
Siliconöls.
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Abgesehen
von diesem Initiator können
die Komponenten der Siliconbeschichtung zusammen mit anderen Additiven
vorliegen.
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Dabei
kann es sich beispielsweise um gegebenenfalls anorganische Füllstoffe
und/oder Pigmente wie Synthese- oder
Naturfasern, Calciumcarbonat, Talk, Ton, Titandioxid oder pyrogene
Kieselsäure
handeln. Dadurch können
insbesondere die mechanischen Eigenschaften der fertigen Materialien
verbessert werden.
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Lösliche Farbstoffe,
Oxidationsinhibitoren und/oder beliebige andere Materialien, welche
die katalytische Aktivität
des Platinkomplexes sowie die die Ablösekraft regulierende Aktivität des Additivs
nicht stören, können ebenfalls
als Komponente der Siliconmatrix zugesetzt werden.
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Soweit
es sich um den Klebstoff handelt, kann ein Acrylklebstoff in wässriger
Phase oder in Lösungsmittelphase,
ein Kautschuk in wässriger
Phase oder in Lösungsmittelphase,
ein Klebstoff aus einer Acrylverbindung oder einem heißschmelzbaren
Gummi und aus Latex oder ein anderer geeigneter Klebstoff ausgewählt werden.
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Acrylklebstoffe
in wässriger
Phase oder vorzugsweise in Lösungsmittelphase
sind erfindungsgemäß besonders
geeignet.
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Klebstoffe,
die sehr häufig
verwendet werden, um die Oberfläche
einer großen
Vielfalt von Materialien derart zu beschichten, dass Etiketten,
Bänder
oder beliebige andere selbstklebende Materialien erhalten werden,
sind Emulsionen, die als druckempfindliche Haftemulsionen (PSA)
bezeichnet werden und sich von Acrylpolymeren ableiten. Sie verleihen
dem Material das Vermögen,
auf der Oberfläche
eines Trägers
zu haften, ohne dass eine andere Aktivierung als ein geringer Druck
erforderlich wäre.
Herkömmlicherweise
werden die PSA durch Polymerisation von überwiegend Alkylacrylatmonomeren,
die im Allgemeinen mit einem Anteil von 50 bis etwa 99 Gew.% und
vorzugsweise von 80 bis 99 Gew.% vorliegen, mit copolymerisierbaren
polaren Monomeren, beispielsweise Acrylsäure, mit geringeren Anteilen
erhalten.
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Die
Monomeren, die zur Herstellung dieser PSA verwendet werden, werden
in Abhängigkeit
von ihrer Glasübergangstemperatur,
Tg, ausgewählt, um den sie enthaltenden
Polymeren das Verhalten zu verleihen, das hinsichtlich Haftfähigkeit
und Viskoelastizität
erwartet wird. Dazu besitzen die Monomeren vorteilhafterweise eine
Glasübergangstemperatur,
die ausreichend niedrig ist, im Allgemeinen von –70 bis –10°C und vorzugsweise von unter –30°C.
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Insbesondere
werden diese Monomeren aus der Gruppe ausgewählt, die aus
- – (Meth-)Acrylsäureestern
wie Estern der Acrylsäure
und Methacrylsäure
mit hydrierten oder fluorierten C1- bis
C12- und vorzugsweise C1-
bis C8-Alkanolen, insbesondere Methylacrylat,
Ethylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat,
Isobutyacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, tert.-Buylacrylat, Hexylacrylat,
Heptylacrylat, Octylacrylat, Isooctylacrylat, Decylacrylat, Dodecylacrylat,
Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Butylmethacrylat und Isobutylmethacrylat,
- – Vinylnitrilen,
davon insbesondere diejenigen mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie
speziell Acrylnitril und Methacrylnitril,
- – Carbonsäurevinylestern
wie Vinylacetat, Vinylversatat und Vinylpropionat,
- – ethylenisch
ungesättigten
Mono- und Dicarbonsäuren
wie Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Itaconsäure,
Maleinsäure
und Fumarsäure
und Mono- und Dialkylestern der Mono- und Dicarbonsäuren des genannten Typs mit
Alkanolen mit vorzugsweise 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und deren N-substituierten Derivaten,
- – Amiden
ungesättigter
Carbonsäuren
wie Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylolacrylamid oder Methacrylamid
und N-Alkylacrylamide,
- – ethylenischen
Monomeren, die eine Sulfonsäuregruppe
und deren Alkalimetall- oder Ammoniumsalze enthalten, beispielsweise
Vinylsulfonsäure,
Vinylbenzolsulfonsäure, α-Acrylamidomethylpropansulfonsäure und
2-Sulfoethylenmethacrylat,
- – ethylenisch
ungesättigten
Monomeren, die eine sekundäre,
tertiäre
bzw. quartäre
Aminogruppe oder eine Stickstoff enthaltende heterocyclische Gruppe
umfassen, wie Vinylpyridine, Vinylimidazol, Aminoalkyl(meth)acrylate
und Aminoalkyl(meth)acrylamide wie Dimethylaminoethylacrylat bzw.
Dimethylaminoethylmethacrylat, Di-tert.-butylaminoethylacrylat bzw. Di-tert.-butylaminoethylmethacrylat,
Dimethylaminomethylacrylamid bzw. Dimethylaminomethylmethacrylamid,
- – zwitterionischen
Monomeren wie Sulfopropyl(dimethyl)aminopropylacrylat,
- – ethylenischen
Monomeren, die eine Sulfatgruppe tragen,
- – ethylenischen
Monomeren, die eine oder mehrere Phosphat- und/oder Phosphonatfunktionen
tragen, und
- – ihre
Gemischen
besteht.
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Vorzugsweise
sind die Monomeren, die bei der Emulsionspolymerisation verwendet
werden, überwiegend
Alkyl(meth)acrylatmonomere, die mit einem Anteil von 50 bis etwa
99 Gew.% und vorzugsweise von 80 bis 99 Gew.% des Gewichts der in
der Emulsion vorhandenen Monomeren vorliegen.
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Insbesondere
werden sie aus 2-Ethylhexyl-, Butyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Isooctyl-,
Decyl-, Isobutyl- und Dodecylacrylat oder deren Gemischen, Methacrylaten
wie n-Butylmethacrylat, Methacrylsäure, Acrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und/oder
Acrylamid ausgewählt.
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Die
erfindungsgemäß geeigneten
PSA werden im Allgemeinen durch radikalische Emulsionspolymerisation
bei Atmosphärendruck
und bei einer Temperatur von im Allgemeinen 10 bis 90°C aus den
entsprechenden Monomeren hergestellt. Herkömmlicherweise erfordert dieses
Polymerisationsverfahren außer
dem radikalischen Initiator ein Gemisch aus anionischen und/oder
nichtionischen Emulgatoren, um die Emulsion zu stabilisieren. Es
kann auch in Gegenwart von mindestens einem als Vernetzungsmittel
bezeichneten Monomer durchgeführt
werden.
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Diese
PSA können
selbstverständlich
in einer formulierten Form, d.h. mit herkömmlichen Additiven für Klebstoffe
wie Benetzungsmittel und Tackifier gemischt, verwendet werden.
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Herkömmlicherweise
können
die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien
außerdem
ein oder mehrere Additive enthalten, die in Abhängigkeit von der vorgesehenen
endgültigen
Verwendung ausgewählt
werden.
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Die
Additive können
insbesondere gegebenenfalls in Form von Polymeren vorliegende Verbindungen mit
beweglichen Wasserstoffatomen wie Alkohole, Glykole und Polyole
sein, die zur Verbesserung der Flexibilität insbesondere der Siliconmatrix
nach Polymerisation und/oder Vernetzung nützlich sind; es sind beispielsweise
zu nennen Polycaprolacton-Polyole, speziell das Polymer, das aus
2-Ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propandiol und 2-Oxepanon erhalten
wird, wie das Produkt TONE POLYOL-301, das von der Gesellschaft
Union Carbide vertrieben wird, oder die anderen Polymere TONE POLYOL
201 und TONE POLYOL 12703, die von der Gesellschaft Union Carbide
vertrieben werden. Weiterhin sind als Additive Disäuren mit
langer Alkylkette, Ester von gegebenenfalls epoxidierten ungesättigten
Fettsäuren,
beispielsweise epoxidiertes Sojaöl
bzw. Leinöl,
epoxidierter 2-Ethylhexylester, Epoxy-2-ethylhexylstearat, Epoxyoctylstearat,
epoxidierte Acrylsäureester,
epoxidierte Sojaölacrylate,
epoxidierte Leinölacrylate,
Glykolpolypropylendiglycidylether und langkettige aliphatische Epoxide
zu nennen.
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Weiterhin
kann es sich auch unabhängig
vom Charakter der polymerisierbaren Matrix beispielsweise um Füllstoffe
wie insbesondere zermahlene synthetische (polymere) oder natürliche Fasern,
Calciumcarbonat, Talk, Ton, Titandioxid, pyrogene oder Fällungskieselsäure, lösliche Farbstoffe,
Oxidations- und Korrosionsinhibitoren, gegebenenfalls organosilicierte
Haftkraftmodulatoren, Fungizide, Bakterizide, antimikrobielle Mittel und/oder
um ein beliebiges anderes Material, das die Aktivität des erfindungsgemäßen Additivs
nicht beeinträchtigt,
handeln.
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Die
auf die Träger
aufgebrachte Menge der Beschichtung ist variabel.
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Die
Menge einer Siliconbeschichtung reicht meist von zwischen 0,1 und
5 g/m2 behandelte Oberfläche. Diese Mengen sind vom
Charakter des Trägers
und von den gewünschten
Antihafteigenschaften abhängig.
Sie betragen meist 0,5 bis 1,5 g/m2 für nichtporöse Träger.
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Was
die Mengen an haftfähiger
Beschichtung betrifft, so betragen sie vorzugsweise weniger als
200 g/m2 und besonders bevorzugt als 100
g/m2.
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Die
Träger
können
ein metallisches Material wie blankes Eisen, vorzugsweise ein Cellulosematerial, beispielsweise
vom Typ Papier oder Karton, oder ein polymeres Material vom Typ
Vinyl sein. Thermoplastische Polymerfilme wie aus Polyethylen, Polypropylen
oder Polyester sind besonders vorteilhaft.
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In
der Ausführungsform,
in welcher sich die Haftbeschichtung in Berührung mit einem Träger befindet, der
aus einem zweiten Material besteht, kann dieses zweite Material
aus den Materialien ausgewählt
werden, die für
den ersten Träger
vorgeschlagen sind, und gegebenenfalls von identischem Charakter
wie der erste Träger
sein. Die Haftbeschichtung kann auf verschiedenen Arten und Weisen
aufgebracht werden. Sie kann insbesondere durch Übertragung aufgebracht werden.
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Schließlich kann
der Träger,
auf welchem die Siliconbeschichtung und/oder die Haftbeschichtung
aufgebracht wird, bereits mit einer ursprünglichen Beschichtung versehen
sein, auf welche eine erfindungsgemäße Beschichtung aufgebracht
wird, unter der Bedingung, dass diese zusätzliche Beschichtung UV-transparent ist.
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Die
Erfindung hat weiterhin die Erzeugnisse (beispielsweise Folien und
Bänder)
zum Gegenstand, die ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial umfassen.
Dabei kann es sich insbesondere um Etiketten, Selbstklebefolien
oder Klebebänder
handeln.
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Ein
zweites erfindungsgemäßes Merkmal
betrifft die Verwendung eines wie weiter oben definierten Additivs
in einer erfindungsgemäßen Siliconbeschichtung,
die dazu bestimmt ist, einen wie weiter oben definierten Silicon/Klebstoff-Verbund
zu bilden, zur Stabilisierung der Ablösekräfte an einer Silicon/Klebstoff-Grenzfläche durch
photochemische Aktivierung des Additivs.
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Die
anschließenden
Beispiele und Figuren veranschaulichen die Erfindung, wobei
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1 die
Veränderung
der Haftfähigkeit
einer UV-Formulierung ohne Additiv, Klebstoff Tesa® 4970,
in Abhängigkeit
von der Anzahl der Durchgänge
unter einer UV-Lampe,
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2 die
Veränderung
der Haftfähigkeit
einer UV-Formulierung, die verschiedene Anteile Additive enthält, die
aus Siliconacrylat bestehen, Klebstoff Tesa® 4970,
in Abhängigkeit
von der Anzahl der Durchgänge unter
einer UV-Lampe,
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3 die
Veränderung
der Haftfähigkeit
einer UV-Formulierung mit dem Additiv Siliconacrylat, Klebstoff
Tesa® 4970,
in Abhängigkeit
von der Anzahl der Durchgänge
unter einer UV-Lampe vor und nach einem sechstägigen Alterungszyklus bei 70°C,
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4 die
Veränderung
der Haftfähigkeit
einer UV-Formulierung mit 5 % Acrylatöl, Klebstoff Rhodotak® 315P,
in Abhängigkeit
von der Anzahl der Durchgänge
unter einer UV-Lampe,
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5 die
Veränderung
der Haftfähigkeit
einer UV-Formulierung mit 5 % Acrylatöl, Klebstoff Rhodotak® 338J,
in Abhängigkeit
von der Anzahl der Durchgänge
unter einer UV-Lampe,
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6 die
Veränderung
der Haftfähigkeit
einer UV-Formulierung mit 5 % Acrylatöl, Klebstoff Rhodotak® 300,
in Abhängigkeit
von der Anzahl der Durchgänge
unter einer UV-Lampe,
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7 die
Veränderung
der Haftfähigkeit
einer Formulierung, die als Additiv 0,34 % TMPTA enthielt, Klebstoff
Tesa® 4970,
in Abhängigkeit
von der Anzahl der Durchgänge
unter einer UV-Lampe,
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8 die
Veränderung
der Haftfähigkeit
einer Formulierung, die als Additiv 5 % TMPTA enthielt, Klebstoff
Tesa® 4970,
in Abhängigkeit
von der Anzahl der Durchgänge
unter einer UV-Lampe,
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9 die
Veränderung
der Haftfähigkeit
einer UV-Formulierung mit 5 % TMPTA, Klebstoff Tesa® 4970, in
Abhängigkeit
von der Anzahl der Durchgänge
unter einer UV-Lampe vor und nach einem sechs Tage dauernden Alterungszyklus
bei 70°C
und
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10 die
grafische Darstellung der Intensität der emittierten UV-Strahlungsdosis
in Abhängigkeit
von der Anzahl der Durchgänge
unter der UV-Lampe (Bank IST/Geschwindigkeit 50 m/min/P 160 W/cm)
zeigt.
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Ausrüstungen
und Verfahren
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In
den folgenden Beispielen wurde eine Siliconformulierung verwendet,
die aus einem von Rhodia Chimie entwickelten kationischen UV-System
mit Additiven bestand.
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Das
UV-Antihaftsystem bestand aus
- – einem
epoxidierten Öl
mit der Formel es entspricht der mittleren
Struktur mit einer Zufallsverteilung wie a = 80, b = 7 und
- – einem
kationischen Photoinitiator (PI1 in Isopropanol)
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Die
getesteten erfindungsgemäßen Additive
waren:
- – ein
Siliconöl
mit Acrylatfunktionen der Produktlinie von Rhodia: Silcolease® résine 21621
und
- – ein
organisches Acrylmonomer:
Trimethylpentandioltriacrylat.
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Die
Formulierungen wurden mittels eines Beschichtungsrobotors Rotomec
mit einer Geschwindigkeit von 50 m/min auf einen Polypropylenfilm
aufgebracht. Die entsprechende Siliconbeschichtung wurde mittels Durchgang
unter der Lampe UV Fusion mit 80 W/cm (Röhre H+)
vernetzt. Die Flächengewichte
betrugen etwa 1,2 g/m2, um eine gute Bedeckung
des Trägers
sicherzustellen.
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Die
Beschichtung wurde anschließend
mit einem Acrylklebeband TESA® 4970 haftfähig gemacht.
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Das
so gebildete Verbundmaterial wurde danach einer Bestrahlung mit
einer UV-Lampe (Lampe IST/Quecksilberlichtbogenröhre) mit einer Geschwindigkeit
von 50 m/min ausgesetzt. Diese Bestrahlung erfolgte durch den aus
Polypropylen bestehenden Trägerfilm
und die Siliconschicht hindurch.
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Es
können
mehrere Durchgänge
unter der Lampe durchgeführt
werden. In 10 wird die Dosis berücksichtigt,
die in Abhängigkeit
von der Anzahl der durchgeführten
Durchgänge
unter der UV-Lampe erhalten worden war, diese Messung wurde mittels
eines Power Puck® der Gesellschaft EIT
durchgeführt.
Das Verbundmaterial wurde anschließend in einem Abziehversuch
getrennt. Dieser Abziehversuch wurde mit einem Winkel von 180° und einer
Geschwindigkeit von 300 mm/min, wie in der Norm FINAT3 beschrieben,
durchgeführt.
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Die
Haftfähigkeit
wurde mit derjenigen verglichen, die mit einem nicht bestrahlten
Verbundmaterial erhalten worden war.
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Beispiel 1
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Die
verwendete Siliconformulierung war das in "Ausrüstungen
und Verfahren" genannte
epoxidierte Öl.
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Das
verwendete Additiv war das zuvor genannte Siliconacrylatöl. Es wurde
mit drei verschiedenen Konzentrationen zugegeben: 5, 10 und 20 Gew.%
der Siliconbeschichtung.
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Die
einzelnen Zusammensetzungen sind gewichtsmäßig in der folgenden Tabelle
1 aufgeführt.
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Mit
diesen Gehalten ist das Additiv vollständig mischbar. Die Beschichtung
auf dem Polypropylenträger
sowie die Polymerisation der entsprechenden Gemische bereitete keinerlei
Probleme: kein Auftreten eines öligen
Aussehens, Abperlen oder rub off (fühlbares Abreiben).
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Diese
Schichten wurden anschließend
mit dem Klebeband TESA® 4970 haftfähig gemacht.
Es wurden zwei Typen des Aufbringens des Klebstoffs realisiert:
entweder sofort nach der Polymerisation (entsprechend einem als "in line" bezeichneten Verfahren)
oder 15 Minuten nach der Beschichtung/Polymerisation (entsprechend
einem als "off line" bezeichneten Verfahren).
Sie wurden danach in der Stunde, die auf die Herstellung des Verbundmaterials
folgte, verschiedenen Bestrahlungszyklen unterworfen. Diese Zyklen
bestanden darin, einen oder mehrere aufeinander folgende Durchläufe unter
der UV-Lampe der Bank IST durchzuführen, die auf eine Leistung
von 160 W/cm und eine Durchlaufgeschwindigkeit von 50 m/min geregelt
worden war. Die Haftkraft von TESA® 4970
wurde an dem Tag mittels des weiter oben definierten Abziehversuchs
gemessen. Die Ergebnisse sind in den 1 und 2 dargestellt.
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Es
ist festzustellen, dass die Bestrahlung eine Erhöhung der Ablösekraft
bei den Formulierungen bewirkte, die das erfindungsgemäße Additiv
enthielten. Demgegenüber
hatte die Bestrahlung keinen Effekt auf die Formulierung, die kein
Additiv enthielt. Wie ersichtlich, hat die Additivkonzentration
ebenfalls einen Einfluss auf die Ablösekraft. Die Ablösekraft
variiert in Abhängigkeit
von der Additivkonzentration. Weiterhin erhöht sich die Ablösekraft
praktisch linear mit der Anzahl der Durchgänge unter der UV-Lampe. So
wurden Kräfte
von 100 g/cm (40 cN/Zoll) nach vier Durchläufen erreicht.
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Um
die Stabilität
des erhaltenen modifizierenden Effekts zu messen, wurde die erfindungsgemäße Formulierung
weiterhin nach einem beschleunigten Alterungszyklus getestet. Dieser
Zyklus wird insbesondere durchgeführt, indem das Verbundmaterial
sechs Tage lang einer Temperatur von 70°C ausgesetzt wird. Diese Bedingungen
sind gedacht, eine natürliche
Alterung des Verbundmaterials nach sechs Monaten nachzuahmen.
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Die
Ergebnisse sind in 3 gezeigt.
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Es
wurden drei weitere Klebebänder
der Produktlinie Rhodotak® von Rhodia mit der 5
% Acrylatöl
enthaltenden Formulierung untersucht. Dabei handelte es sich um
- – Rhodotak® 315P:
permanenter Acrylklebstoff, der keinen Tackifier enthielt,
- – Rhodotak® 338J:
permanenter Acrylklebstoff, der einen Tackifier enthielt, und
- – Rhodotak® 300:
ablösbarer
Acrylklebstoff.
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Die
Ergebnisse der Haftfähigkeit
sind in den 4, 5 und 6 dargestellt.
Bei all diesen Additiven ist eine Erhöhung der Ablösekraft
mit der Anzahl der Durchläufe
unter der UV-Lampe festzustellen.
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Beispiel 2
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In
diesem Beispiel war das getestete Additiv Trimethylpentandioltriacrylat
(TMPTA).
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Die
Formulierungen, denen es zugesetzt worden war, waren die in Tabelle
2 aufgeführten
Zusammensetzungen.
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TMPTA
wurde mit zwei Anteilen, 0,34 und 5 Gew.%, zugesetzt.
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Das
Gemisch mit 0,34 % war mischbar, während es das Gemisch mit 5
% nicht war.
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Die
Verwendungsbedingungen waren gleich denen im vorhergehenden Beispiel.
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Die
Beschichtung auf dem Polypropylenträger sowie die Polymerisation
der Gemische verursachten keine Probleme.
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Wie
weiter oben beschrieben, wurden diese Beschichtungen mit dem Klebstoff
TESA® 4970
haftfähig gemacht
und wurde das Verbundmaterial unter verschiedenen Bedingungen bestrahlt.
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Es
wurde die Haftkraft mittels des Abziehversuchs gemessen. Die Ergebnisse
sind in den 7 und 8 dargestellt.
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Es
ist eine Erhöhung
der Ablösekraft
mit der Anzahl der Bestrahlungszyklen sowie ein Einfluss der Konzentration
des Additivs auf diese Kraft festzustellen.
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In 9 ist
die Stabilität
der Haftkräfte
nach einem wie im vorhergehenden Beispiel definierten Alterungszyklus
gezeigt. Diese Stabilität
ist zufriedenstellend.