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Die
vorliegende Erfindung betrifft Trennbeschichtungen und auftragbare
Rezepturen, die zum Bilden von Trennbeschichtungen verwendet werden.
Noch spezifischer betrifft die vorliegende Erfindung Trennbeschichtungen
und entsprechende auftragbare Rezepturen, in die ein Silicon-Vinyl-Copolymer
und ein zweites Polymer eingearbeitet sind, wobei die Kombination
der Trennbeschichtung Wasserverträglichkeit, Tintenaufnahmefähigkeit,
Beständigkeit und verbesserte Fähigkeit verleiht,
die charakteristischen Eigenschaften (beispielsweise Readhäsionscharakteristiken
im Falle von Klebeband) der Oberflächen, die durch die
Beschichtung und dergleichen geschützt werden, bei- und
aufrechtzuerhalten.
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Viele
verschiedene Arten von Produkten sind mit Oberflächen hinterlegt,
die aus Haftklebemitteln gebildet sind, so dass derartige Produkte
auf Dauer oder abtrennbar an andere Gegenstände angebracht
werden können. Es gibt zahlreiche Ausführungsformen
dieser mit Klebemittelrückschicht versehenen Produkte einschließlich
Binden, Klebebänder (Maskierband, Gaffer-Band, Übertragungsband,
Klebeband der Marke Scotch®, Band
für Leitungen, Band für die Elektrotechnik, Verpackungsband,
Band für den Bau, Band für medizinische Anwendungen,
Textilband und dergleichen), Bodenfliesen, Etikette, Montierträger,
transdermale Arzneimittelabgabevorrichtungen, Elektrodenkissen für
das Befestigen medizinischer Geräte an Patienten, Retroreflektoren,
Markierungen, Weg- und Straßenmarkierungen, Fahrzeugembleme
und dergleichen.
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Vor
der Verwendung müssen die Klebeflächen derartiger
Produkte gegen die Umwelt und versehentliches Ankleben an andere
Gegenstände geschützt werden. Dementsprechend
werden mit einer rückseitigen Klebemittelschicht versehene
Flächen dieser Produkte typischerweise auf einer Trennbeschichtung
aufbewahrt, die, falls erwünscht, leicht von der Klebemitteloberfläche
abgetrennt werden kann. Beispielsweise werden Etikette oft auf einer
bahnförmigen Trennverkleidung aufbewahrt, von der die Etikette
abgezogen werden können, wenn sie zum Verwenden bereit
sind. Gleicherweise wird eine Trennfläche auf dem Träger
von Klebebandrollen gebildet, so dass das Band abgewickelt und,
falls erwünscht, von der Rolle entfernt werden kann.
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Es
wird von Trennbeschichtungen erwartet, dass sie reproduzierbar ein
geeignetes Niveau an Abtrennung vom Klebemittel, das von Interesse
ist, bieten, das Klebemittel nicht negativ beeinflussen und gegen
Alterung widerstandsfähig sind, so dass das Trennniveau
im Laufe der Zeit beständig bleibt. Eine Art und Weise des
Beurteilens der Trennqualitäten einer spezifischen Trennbeschichtung
involviert das Vergleichen der Readhäsionscharakteristiken
im sofortigen und gealterten Zustand der Klebemittelfläche,
die durch die Beschichtung geschützt wird. Wünschenswerterweise
sind die Readhäsionswerte im gealterten Zustand und die Readhäsionswerte
im sofortigen Zustand im Wesentlichen die gleichen. Eine starke Änderung
der Schälfestigkeit auf das Altern hin weist auf eine Trennbeschichtung
schlechter Leistungsfähigkeit hin. Um die Readhäsion
im sofortigen Zustand zu beurteilen, wird eine Probe mit rückseitiger
Klebemittelschicht an der Trennbeschichtung befestigt. Die Probe
wird dann sofort von der Trennbeschichtung abgezogen und auf sauberes
Glas aufgebracht. Die Kraft, die zum Abziehen der Probe vom Glas
erforderlich ist, wird gemessen. Um die Readhäsion im gealterten
Zustand zu beurteilen, wird die Probe für eine längere
Zeitspanne, beispielsweise drei Tage lang, auf der Beschichtung
gelassen, bevor sie von der Beschichtung abgezogen und auf die Schälfestigkeit
vom sauberen Glas hin geprüft wird.
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Eine
andere Art und Weise des Beurteilens der Qualität einer
Trennbeschichtung involviert das Vergleichen der Abschälkraft
im sofortigen Zustand und der Abschälkraft im gealterten
Zustand der geschützten Klebemitteloberfläche.
Um die Abschälkraft im sofortigen Zustand zu beurteilen,
wird eine Testbandprobe auf eine Beschichtung positioniert und sofort
abgezogen. Die Kraft zum Erreichen desselben wird gemessen. Um die
Abschälkraft im gealterten Zustand zu beurteilen, wird
die Testbandprobe auf der Trennbeschichtung für eine längere
Zeitspanne, beispielsweise drei Tage lang, gelassen. Wie im Falle
des Readhäsionstests sind die Abschälkraftmesswerte
im gealterten und sofortigen Zustand wünschenswerterweise
im Wesentlichen die gleichen. Eine starke Änderung der
Abschälkraft auf das Altern hin weist auf eine Trennbeschichtung
mit einer schlechten Leistungsfähigkeit hin.
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Zusätzlich
zum Bereitstellen einer stabilen geeigneten Trennung im Laufe der
Zeit müssen Trennbeschichtungen oft weitere Leistungskriterien
erfüllen. Bei vielen Anwendungen muss die Trennbeschichtung
lösungsmittelbeständig, für das Markieren
mit Bleistift, Tinte und/oder Farbe/Lack aufnahmefähig
und durch ein geeignetes Niveau an Glanz oder sogar geringem Glanz
gekennzeichnet sein. Beispielsweise werden oft Glanzreduziermittel
zum Reduzieren des Glanzes bei Produkten wie beispielsweise Gaffer-Band
verwendet. Jedoch müssen derartige Mittel mit den Rezepturen
verträglich sein, aus denen die Trennbeschichtungen gebildet
sind. Dies ist bei Rezepturen in Form von Lösungen, Dispersionen,
Latexmaterialien und dergleichen auf Wasserbasis eine besondere
Herausforderung. Derartige Mittel sollten auch die Leistungsfähigkeit
der Trennbeschichtung nicht übermäßig
beeinträchtigen.
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Ein
allgemeiner Ansatz für das Bilden von Trennbeschichtungen
involviert das Lösen oder Dispergieren, je nach Fall, von
Polymermaterialien mit guten Trenneigenschaften in einem geeigneten
Lösungsmittel. Die Lösung oder Dispersion wird
dann auf ein geeignetes Substrat aufgetragen und getrocknet. Die
so gebildete Beschichtung kann dann zum trennbaren Lagern des bzw.
der mit rückseitiger Klebemittelschicht versehenen Gegenstände
verwendet werden. Viele Polymermaterialien mit guten inhärenten
Trennungseigenschaften sind zum Bilden derartiger Trennbeschichtungen
verwendet worden. Beispielsweise besitzen Silicon-Vinyl-Copolymere
ausgezeichnete Trenneigenschaften und Trennbeschichtungen, in die
Silicon-Vinyl-Copolymere eingearbeitet sind, sind in den
US-Patentschriften Nr. 5,202,190 ;
5,200,436 ;
5,154,962 ;
5,057,619 ;
5,089,336 und
5,032,460 sowie in Dokumenten, die
in den Abschnitten bezüglich des Hintergrunds dieser Patente
angegeben sind, beschrieben worden. Silicon-Vinyl-Copolymere enthalten
im Allgemeinen mindestens einen Siliconblock und mindestens einen
copolymeren Vinylblock. Diese Copolymere bieten viele Vorteile.
Die Siliconblöcke bilden Oberflächen einer guten
Trennqualität, während die Copolymere Vinylblöcke
dazu beitragen, die Trennbeschichtung an einem darunterliegenden
Substrat zu verankern. Das Trennungsniveau kann ohne weiteres durch
Variieren des Silicongehalts des Copolymers eingestellt werden.
Die Verwendung von teueren 100%-igen Siliconcopolymeren wird vermieden.
Die copolymeren Vinylblöcke können unabhängig
von den Siliconblöcken mit einer umfangreichen Reihe verschiedener
Funktionalitäten gebildet werden, um die Leistungscharakteristiken
zu verbessern, ohne die Trennungsqualität der Siliconblöcke übermäßig
zu beeinflussen.
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Leider
weist die Verwendung von Silicon-Vinyl- Copolymeren in Trennungsbeschichtungen
einige Nachteile auf. Wenn derartige Trennungsbeschichtungen zum
Schützen aggressiver Klebemittel verwendet werden, kann
die Integrität derartiger Klebemittel in manchen Fällen
aufgrund der Übertragung des Silicon-Vinyl-Copolymers auf
das Klebemittel beeinträchtigt werden.
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Die
Herstellung von Trennbeschichtungen aus Rezepturen auf Wasserbasis,
die Silicon-Vinyl-Copolymere enthalten, ist beispielsweise in den
US-Patentschriften Nr. 5,032,460 und
5,089,336 und
WO 99/11683 beschrieben worden. Rezepturen
auf Wasserbasis eliminieren auf vorteilhafte Weise die Umweltbedenken, Entzündlichkeits-,
Handhabungsprobleme und die Kosten, die mit Lösungsmitteln
auf Nichtwasserbasis verbunden sind. Jedoch ist trotz der Aussichten,
die derartige Rezepturen auf Wasserbasis bieten, das Erreichen von
Hochleistungstrennbeschichtungen aus Rezepturen auf Wasserbasis
eine Herausforderung geblieben, insbesondere, wenn die Rezeptur
ein oder mehrere andere Polymere enthält, die mit dem Silicon-Vinyl-Copolymer
gemischt werden. Oft bietet die Mischung eine Trennungsbeschichtungsleistung,
die nicht besser ist als diejenige, die durch Verwenden eines Silicon-Vinyl-Copolymers
als solchem geboten wird. In einigen Ausgestaltungen ist die Trennbeschichtungsleistung
von Mischungen des Silicon-Vinyl-Copolymers mit einem oder mehreren
anderen Polymeren sogar schlechter gewesen.
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Was
daher benötigt wird, ist eine Art und Weise, Silicon-Vinyl-Copolymere
in Trennbeschichtungen auf eine Art und Weise einzuarbeiten, die
zum Beibehalten der Integrität des Haftklebemittels, das
durch die Beschichtung beschützt werden soll, wirksam ist.
Es wäre auch wünschenswert, die Beschichtungen
aus Rezepturen auf Wasserbasis zu bilden.
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Die
vorliegende Erfindung bietet Trennbeschichtungsrezepturen und Trennbeschichtungen, die
daraus abgeleitet sind, in die eine Mischung eines Silicon-Vinyl-Copolymers
und eines zweiten Polymers eingearbeitet ist, bei dem die Trennungsqualitäten
im Laufe der Zeit äußerst beständig sind.
Dies weist darauf hin, dass die Trennungsbeschichtung die Integrität
des Haftklebemittels, das durch die Trennungsbeschichtung geschützt
wird, nicht übermäßig beeinträchtigt.
Beispielsweise bleiben die Readhäsionskraftwerte und die
Abschälkraftwerte, die in Tests erhalten werden, die die
erfindungsgemäßen Trennungsbeschichtungen involvieren,
selbst nach dem Altern im Wesentlichen beständig. Signifikanterweise
sind bevorzugte Ausführungsformen des Silicon-Vinyl-Copolymers
und des zweiten Polymers nicht nur miteinander, sondern auch mit
Wasser sehr verträglich. Dadurch ist es einfach, Beschichtungsrezepturen
auf Wasserbasis aus diesen Materialien herzustellen, aus denen Trennungsbeschichtungen
gebildet werden können. Außerdem bieten erfindungsgemäße
Trennbeschichtungen eine ausgezeichnete Lösungsmittelresistenz
und sind für das Markieren durch Bleistift, Tinte, Farbe/Lack
oder dergleichen sehr aufnahmefähig und mit vielen vorteilhaften
Zusatzmitteln, wie beispielsweise Antiglanzmittel, verträglich.
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Die
vorliegende Erfindung beruht zumindest teilweise auf der Entdeckung,
dass die Eigenschaften einer Trennbeschichtung, in die eine Mischung
eingearbeitet ist, die ein Silicon-Vinyl-Copolymer und ein zweites Polymer
umfasst, dramatisch verbessert werden kann, wenn das zweite Polymer
eine Funktionalität umfasst, die mit der Funktionalität
des Silicon-Vinyl-Copolymers vernetzbar ist. Bei Materialien auf
Wasserbasis liegt eine derartige Funktionalität in Form
von ionisch vernetzbaren Anteilen vor. Diese ionisch vernetzbaren
Anteile umfassen basische Anteile an einem der polymeren Materialien
und komplementäre saure Anteile am anderen. In einigen
Ausführungsformen kann jedes der Silicon- Vinyl-Copolymere
und des zweiten Polymers sowohl saure als auch basische Anteile
einschließen, die vorteilhafte Interpolymervernetzungen
bilden können.
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Die
Leistungsfähigkeit erfindungsgemäßer
Trennbeschichtungen kann sogar noch weiter verbessert werden, wenn
das zweite Polymer groß ist und eine zahlendurchschnittliche
Molmasse von mindestens etwa 50.000, bevorzugt mindestens etwa 100.000
aufweist. Es ist auch entdeckt worden, dass die Leistung erfindungsgemäßer
Trennbeschichtungen verbessert werden kann, wenn die Tg (Glasübergangstemperatur
im Falle amorpher Polymere) oder die Tm (Schmelztemperatur im Falle
kristalliner Polymer) mindestens etwa 45°C beträgt
und/oder das zweite Polymer mit dem Copolymeren Vinylblock bzw.
den copolymeren Vinylblöcken des Silicon-Vinyl-Copolymers
sowohl mischbar als auch verträglich ist.
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In
besonders bevorzugten Ausführungsformen enthalten das Silicon-Vinyl-Copolymer
und das zweite Copolymer ionisch vernetzbare Anteile, die es erlauben,
dass die beiden Polymere miteinander durch eine oder mehrere verschiedene
Arten ionischer Vernetzungen miteinander vernetzt werden, wobei
das zweite Polymer linear ist und eine zahlendurchschnittliche Molmasse
von mindestens etwa 50.000, das zweite Polymer eine Tg oder Tm (je
nach Fall) von mehr als etwa 45°C aufweist und das zweite
Polymer mit den copolymeren Vinylblöcken des Silicon-Vinyl-Copolymers
mischbar und verträglich ist.
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In
einer Ausgestaltung betrifft die vorliegende Erfindung eine Trennbeschichtung,
die aus Bestandteilen erhalten worden ist, die ein Copolymer („Silicon-Vinyl-Copolymer”)
enthalten, das mindestens einen Siliconblock und mindestens einen
copolymeren Vinylblock umfasst. Das Copolymer weist eine erste vernetzbare Funktionalität
auf. Die Zusammensetzung enthält des Weiteren ein zweites
Polymer, das eine zweite vernetzbare Funktionalität umfasst.
Die ersten und zweiten vernetzbaren Funktionalitäten werden
miteinander vernetzt.
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In
einer anderen Ausgestaltung betrifft die vorliegende Erfindung ein
Klebeband, das erste und zweite Hauptoberflächen aufweist.
Das Band enthält eine Haftklebemittelschicht proximal zur
ersten Hauptoberfläche und eine Trennbeschichtung, wie
oben beschrieben, proximal zur zweiten Hauptoberfläche.
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In
einer anderen Ausgestaltung betrifft die vorliegende Erfindung ein
Verfahren zum Herstellen einer Trennbeschichtung. Eine auftragbare
Zusammensetzung wird bereitgestellt, in die das Silicon-Vinyl-Copolymer
und das zweite Polymer eingearbeitet sind. Die auftragbare Zusammensetzung
wird dazu gebracht, eine Trennbeschichtung auf einer Oberfläche
eines Substrats zu bilden.
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Ein
Antiglanzmittel, das Quarzstaub umfasst, kann in den Trennbeschichtungen
und Klebebändern enthalten sein.
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Die
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die unten
beschrieben sind, sollen nicht erschöpfend sein oder die
Erfindung auf die genauen Formen, die in der folgenden genauen Beschreibung
offenbart sind, beschränken. Stattdessen werden die Ausführungsformen
so gewählt und beschrieben, dass andere Fachleute die Prinzipien
und Praktiken der vorliegenden Erfindung zu schätzen wissen
und verstehen.
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In
erfindungsgemäße Trennbeschichtungsrezepturen
sind ein Copolymer, das mindestens einen Siliconblock („B"-Block)
und mindestens einen copolymeren Vinylblock („A"-Block)
umfasst, vorteilhafterweise eingearbeitet.
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Der
Begriff „Siliconblöcke" bezieht sich auf einen
Anteil, der ein Hauptkettensegment der Formel
umfasst,
wobei x im
Durchschnitt derart ausreichend hoch ist, dass die so gebildete
Trennbeschichtung die erwünschten Oberflächentrenncharakteristiken
aufweist. In bevorzugten Siliconblöcken ist x ausreichend
hoch, derart, dass der Siliconblock eine zahlendurchschnittliche
Molmasse im Bereich von etwa 1000 bis 80.000, bevorzugt 2000 bis
20.000, noch bevorzugter 5000 bis 15.000 aufweist.
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Der
Begriff „copolymerer Vinylblock" bezieht sich auf einen
Anteil, der durch radikalisches Polymerisieren eines oder mehrerer
radikalisch polymerisierbarer Monomere gebildet wird. Bevorzugte
copolymere Vinylblöcke eines spezifischen Silicon-Vinyl-Copolymers
weisen zusammengenommen kumulativ eine durchschnittliche Molmasse
im Bereich von etwa 1000 bis 80.000, bevorzugt 2000 bis 20.000,
noch bevorzugter 5000 bis 15.000 auf.
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Copolymere,
die einen oder mehrere A-Blöcke und einen oder mehrere
B-Blöcke umfassen, die hier als „Silicon-Vinyl-Copolymere"
bezeichnet werden, werden vorteilhaft in Trennbeschichtungsrezepturen
aufgrund der kooperativen Eigenschaften der A- und B-Blöcke
eingearbeitet. Einerseits weist bzw. weisen der Silicon-B-Block
bzw. die Silicon-B-Blöcke derartiger Copolymere eine relativ
niedrige Oberflächenenergie auf und neigt/neigen dazu,
auf die Oberfläche hin zu zielen und dadurch die Oberflächenqualitäten
der gebildeten Beschichtungen zu definieren. So werden die relativ
geringen Oberflächentrennwerte, die für Siliconblöcke charakteristisch
sind, den so gebildeten Oberflächen verliehen. Der copolymere
Vinyl-A-Block bzw. die copolymeren Vinyl-A-Blöcke relativ
höherer Energie neigen andererseits dazu, in den unteren
Regionen der gebildeten Beschichtungen zu verbleiben, was zum Verankern
der Trennbeschichtungen an den darunterliegenden Substratflächen
beiträgt. Die A-Blöcke weisen auch bevorzugt die
Funktionalität auf, die sich mit der komplementären
Funktionalität am zweiten Polymer vernetzt.
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Erfindungsgemäße
Silicon-Vinyl-Copolymere können irgendeine einer Reihe
verschiedener Block- oder Pfropfarchitekturen aufweisen. Beispielsweise
können erfindungsgemäße Silicon-Vinyl-Copolymere
eine Architektur aufweisen, bei der mehrere A- und B-Blöcken
willkürlich in einer Polymerhauptkette positioniert sind.
In einer Ausführungsform kann/können ein oder
mehrere Silicon-B-Blöcke auf eine copolymere Vinyl-A-Hauptkette
aufgepfropft werden. Andere Ausführungsformen involvieren
einen oder mehrere copolymere Vinyl-A-Blöcke, die auf eine
Silicon-B-Block-Hauptkette aufgepfropft sind. Die vorliegende Erfindung
involviert auch einfache polymere A-B-, ABA- und BAB-Architekturen.
Silicon-Vinyl-Copolymere und eine Anzahl verschiedener Herstellungsverfahren
für diese Copolymere sind im Einzelnen in den
US-Patentschriften Nr. 5,202,190 ,
5,200,436 ,
5,154,962 ,
5,057,619 ,
5,089,336 und
5,032,460 sowie in den Dokumenten,
die in den Abschnitten bezüglich des Hintergrunds dieser
Patente angegeben sind, beschrieben worden.
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Die
relative Menge der A- und B-Blöcke, die in die Silicon-Vinyl-Copolymere
eingearbeitet sind, kann innerhalb eines breiten Bereichs variieren.
Typischerweise umfasst ein erfindungsgemäßes Silicon- Vinyl-Copolymer
eine ausreichende Menge des Silicon-B-Blocks, derart, dass die so
gebildete Trennbeschichtung den erwünschten Oberflächentrennwert
aufweist. Beispielsweise sind bei Verwendung in Verbindung mit Haftklebemitteln
bevorzugte erfindungsgemäße Trennbeschichtungen
durch Oberflächentrennwerte von etwa 50 N/dm oder weniger
gekennzeichnet. Derartige Oberflächentrennwerte machen
die Trennbeschichtungen zur Verwendung mit relativ aggressiven Haftklebemitteln
geeignet, die Schälhaftungswerte der Größenordnung von
etwa 100 N/dm oder höher aufweisen. Als allgemeine Richtlinien
können derartige Oberflächentrenncharakteristiken
erhalten werden, wenn das Gewichtsverhältnis des copolymeren
Vinyl-A-Blocks bzw. der copolymeren Vinyl-A-Blöcke zum
Silicon-B-Block bzw. den Silicon-B-Blöcken eines Silicon-Vinyl-Copolymers
im Durchschnitt im Bereich von etwa 98:2 bis 40:60 liegt. Bei der
praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung werden
die Oberflächentrennwerte im sofortigen und gealterten
Zustand für eine Trennbeschichtung der modifizierten Standardmethodologie,
die unten in den Beispielen beschrieben ist, gemäß gemessen. Schälhaftungswerte
für ein Klebemittel werden auch der modifizierten Methodologie,
die unten in den Beispielen beschrieben ist, gemäß gemessen.
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Vorteilhafterweise
können die Oberflächentrennwerte der erfindungsgemäßen
Trennbeschichtung ohne weiteres einfach durch Einstellen des Silicongehalts
des Silicon-Vinyl-Copolymers variiert werden. Im Allgemeinen führt
das Erhöhen des Silicongehalts zum Reduzieren des Oberflächentrennwerts,
während das Reduzieren des Silicongehalts im Allgemeinen
zum Erhöhen des Oberflächentrennwerts führt.
Dies ermöglicht das Optimieren des Oberflächentrennwerts
zur Anwendung bei bestimmten Klassen von Klebemitteln. Die Fähigkeit,
die Oberflächentrennwerte über einen derart breiten
Bereich zuzuschneiden, erlaubt die Verwendung dieses Polymers, um
eine umfangreiche Reihe verschiedener Anwendungsbedürfnisse
zu befriedigen.
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Der
copolymere Vinyl-A-Block bzw. die copolymeren Vinyl-A-Blöcke
des Silicon-Vinyl-Copolymers kann bzw. können die Rückgratkettensegmente
(im Falle von Blockcopolymeren) und/oder Seitenkettensegmente (im
Falle von Pfropfcopolymeren, in denen ein oder mehrere A-Blöcke
auf einen B-Block gepfropft sind) bilden, die aus Bestandteilen
gebildet sind, die ein oder mehrere radikalisch polymerisierbare
Monomere, Oligomere und/oder Polymere umfassen. Bei der praktischen
Durchführung der vorliegenden Erfindung betrifft „radikalisch
polymerisierbar" die Funktionalität, die direkt oder indirekt
von einer Monomer-, Oligomer- oder Polymerrückgratkette
(je nach Fall) abhängt, die durch einen Radikalmechanismus
an den Polymerisationsreaktionen teilnimmt. Repräsentative
Beispiele derartiger radikalisch polymerisierbarer Gruppen, die
bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung
geeignet sind, umfassen Epoxygruppen, die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung
von (Meth)acrylatgruppen, olefinische Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen,
die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung von Allyloxygruppen, die
Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung von Alpha-Methylstyrolgruppen,
die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung von (Meth)acrylamidgruppen,
Cyanatestergruppen, die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung von
Vinylethergruppen, Kombinationen derselben und dergleichen. Irgendeine
herkömmliche radikalische Polymerisationstechnik kann zum
Bilden der A-Blöcke verwendet werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen,
bei denen die Trennbeschichtungsrezeptur auf Wasser basiert, wird
die Lösungspolymerisation (in den Beispielen unten beschrieben)
vorgezogen.
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Der
Begriff „Monomer", wie er hier verwendet wird, betrifft
ein einziges aus einer Einheit bestehendes Molekül, das
dazu fähig ist, sich mit sich selbst oder mit anderen Monomeren
unter Bildung von Oligomeren oder Polymeren zu kombinieren. Der
Begriff „Oligomer" betrifft eine Verbindung, die eine Kombination
von 2 bis 20 Monomereinheiten ist. Der Begriff „Polymer"
betrifft eine Verbindung, die eine Kombination von 21 oder mehr
Monomereinheiten ist. Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „(Meth)acryl"
Methacryl und/oder Acryl.
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Bevorzugt
weisen ein oder mehrere A-Blöcke eine Tg und/oder Tm (je
nach Fall) auf, die über etwa 45°C liegt, um dazu
beizutragen, sicherzustellen, dass die so gebildete Trennbeschichtung
nichtklebrig ist und die beste Beschichtungsleistung mit Bezug auf
die Trenncharakteristiken und Dauerhaftigkeit bereitstellt. Bei der
praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung werden Tg und Tm
mit Hilfe von Differentialscanningkalorimetrie-(DSC-)Techniken bestimmt.
Eine geeignete Vorgehensweise für das Bestimmen der Tg
und Tm mit Hilfe der DSC-Techniken involviert das Lösen
von 1 g des Blockcopolymers, das von Interesse ist, in 1,5 Gramm
eines geeigneten Lösungsmittels, wie beispielsweise Methylethylketon.
Die Lösung wird in eine Aluminiumschale eines Durchmessers
von 70 mm gegossen und in einem Umluftofen bei 105°C 30
Minuten lang getrocknet. Eine geringe Menge der so gebildeten Probe
wird in die DSC-Kammer eines DSC-2 Differentialscanningkalorimeters
von Perkin-Elmer unter einer Stickstoffatmosphäre eingegeben.
Die Probe wird von der Raumtemperatur auf –150°C
mit flüssigem Wasserstoff abgekühlt und dann mit
einer Geschwindigkeit von 20°C pro Minute auf 150°C
erhitzt. Bei amorphen Materialien liegt die Tg am mittleren Punkt
der Kurve im Glasübergangsbereich. Bei kristallinen Materialien
zeigt der scharfe Peak am Schmelzpunkt die Tm an.
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Im
Allgemeinen können irgendwelche radikalisch polymerisierbaren
Monomere, Oligomere und/oder Polymere in den copolymeren Vinyl-A-Block
eingearbeitet werden. Die Zusammensetzung und Rezeptur jedes A-Blocks
kann aufgrund der beabsichtigten Anwendungen und Leistungsstandards
ausgewählt werden, die die dabei gebildete Trennbeschichtung
erfüllen soll. Im Allgemeinen kann jeder A-Block ein homopolymerer Block
sein, ist jedoch bevorzugt ein copolymerer Block aus Gründen
des Erhaltens eines guten Ausgleichs zwischen den Leistungsfähigkeitscharakteristiken,
einschließlich der Haftung an der darunterliegende Substratoberfläche,
der Tintenaufnahmefähigkeit, Wasserdispergierbarkeit, Vernetzbarkeit
und dergleichen. Vorteilhafterweise können die Leistungscharakteristiken
des A-Blocks bzw. der A-Blöcke durch entsprechende Wahl
des Gehalts und der Rezeptur wie erwünscht ohne übermäßigen
Einfluss auf die Trenncharakteristiken des Silicon-B-Blocks bzw.
der Silicon-B-Blöcke optimiert werden.
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Dementsprechend
können der Gehalt und die Rezeptur des A-Blocks innerhalb
eines breiten Bereichs variiert werden. Jedoch können die
Leistungscharakteristiken eines Silicon-Vinyl-Copolymers durch Einarbeiten
von radikalisch polymerisierbaren Materialien mit gewissen Arten
von Funktionalität in einen A-Block auf eine Art und Weise,
derart, dass die Funktionalität beibehalten und in dem
so gebildeten Silicon-Vinyl-Copolymer verfügbar ist, zugeschnitten
werden. Beispielsweise kann, wenn ein erwünschter A-Block
eine basische und/oder saure Seitenfunktionalität umfassen
soll, ein radikalisch polymerisierbares Monomer bzw. radikalisch polymerisierbare
Monomere, das bzw. die eine derartige basische und/oder saure Funktionalität
umfasst bzw. umfassen, mit den anderen Bestandteilen copolymerisiert
werden, die zum Bilden des A-Blocks verwendet werden.
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Als
anderes Beispiel ist bei einigen Ausführungsformen das
Silicon-Vinyl-Copolymer bevorzugt wasserlöslich oder in
Wasser dispergierbar, so dass das Silicon-Vinyl-Copolymer in Rezepturen
auf Wasserbasis verwendet werden kann. Zu diesem Zweck kann das
Silicon-Vinyl-Copolymer durch Einarbeiten einer entsprechenden Menge
copolymerisierbarer Materialien mit einer ionischen, basischen und/oder
sauren Funktionalität in einen oder mehrere A-Blöcke
des Silicon-Vinyl-Copolymers wasserlöslich oder in Wasser
dispergierbar gemacht werden.
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Um
ein Silicon-Vinyl-Copolymer bereitzustellen, das wasserlöslich
oder in Wasser dispergierbar ist, ist typischerweise ein gewisser
Mindestgehalt an ionischer, saurer und/oder basischer Funktionalität
erforderlich. Der genaue Gehalt einer derartigen Funktionalität
ist häufig je nach Faktoren wie dem Gehalt und der Rezeptur der
A- und B-Blöcke, der zahlendurchschnittlichen Molmasse
der A- und B-Blöcke und dergleichen unterschiedlich. Jedoch
kann eine derartige Funktionalität die Wasserverträglichkeit
zwar verbessern, eine übermäßige Menge
einer derartigen Funktionalität könnte jedoch
andere Leistungseigenschaften, insbesondere die Beständigkeit
der Oberflächentrenneigenschaften der so gebildeten Trennbeschichtung
unter Bedingungen hoher Feuchte negativ beeinflussen. Dementsprechend
liegt die ionische, saure und/oder basische Funktionalität
in im Wesentlichen der Mindestmenge oder eventuell einem mäßigen Überschuss,
wie er zum Erreichen des erwünschten Niveaus an Wasserverträglichkeit
erforderlich ist, vor.
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Ist
es erwünscht, eine wesentlichere Menge ionischer, saurer
und/oder basischer Funktionalität in ein Silicon-Vinyl-Copolymer
einzuarbeiten, so kann dies durch Verwenden ionischer Gruppen erfolgen,
die ihrer Natur nach nicht permanent sind. Eine nichtpermanente, ionische
Funktionalität kann durch Anwendung einer sauren oder basischen
Funktionalität bereitgestellt werden, bei der die Funktionalität
in wässriger Lösung je nach dem pH-Wert ionisch
gemacht werden kann, jedoch beim Trocknen in ihren ursprünglichen
nichtionischen Zustand zurückkehrt. Amin- und Carbonsäuregruppen
sind Beispiele derartiger Gruppen.
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Eine
bevorzugte ionische Funktionalität umfasst Anteile, die
bei einem pH-Wert im Bereich von 2 bis 10 ionisiert oder ionisierbar
sind. Repräsentative Beispiele geeigneter ionischer Funktionalität
sowie geeigneter saurer und basischer Funktionalität umfassen
eine quartäre Ammoniumfunktionalität (beispielsweise -N
+(CH
3)
3 sowie
Materialien wie Sulfobetaine, beispielsweise -N
+(CH
3)
2(CH
2CH
2CH
2SO
3-);
Amine (beispielsweise -N(CH
3)
2),
den heterocyclischen Anteil von n-Vinylpyrolidon; heterocyclische
Anteile, wie in der
US-Patentschrift
Nr. 5,081,213 beschrieben; Salze oder Säuren auf
der Basis von Sulfat (beispielsweise -OSO
3Na), Salze
oder Säuren auf der Basis von Sulfonat (beispielsweise
-SO
3Na), Salze oder Säuren auf
der Basis von Phosphat (beispielsweise -OPO(OH)
2),
Salze oder Säuren auf der Basis von Phosphonat (beispielsweise -PO(OH)
2), Salze oder Säuren auf der Basis
von Carboxyl (beispielsweise -COOH oder COONa), Mischungen derselben
und dergleichen. Zusätzlich zum Verbessern der Wasserverträglichkeit
sind viele dieser funktionellen Gruppen auch ionisch vernetzbar
und können zum Bilden ionischer Interpolymervernetzungen
mit dem zweiten Polymer, wie unten beschrieben, verwendet werden.
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Ein
A-Block besitzt eine Funktionalität, die es dem A-Block
erlaubt, mit der zweiten Polymerkomponente der Trennbeschichtungsrezeptur
Interpolymervernetzungen zu bilden. Vorteilhafterweise bildet eine
derartige Vernetzung im Allgemeinen Trennbeschichtungen mit verbesserten
Readhädionscharakteristiken im Vergleich mit sonst identischen
Materialien, denen eine derartige Vernetzbarkeit fehlt.
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Für
Rezepturen auf Wasserbasis umfasst der A-Block ionisch vernetzbare
Anteile, die dazu fähig sind, mit entsprechenden ionisch
vernetzbaren Anteilen des zweiten Polymers ionische Vernetzungsreaktionen durchzumachen.
Im Allgemeinen ist zum Zweck des Erreichens eines ionischen Vernetzens
die Säurefunktionalität an einem der Polymere
zur basischen Funktionalität am anderen Polymer komplementär
und umgekehrt. Jedes der beiden Polymere kann auch sowohl eine saure
als auch basische Funktionalität, falls erwünscht,
zum Verbessern der Vernetzungsdichte enthalten.
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Gewisse
Arten von Funktionalität des A-Blocks können auch
die Tintenaufnahmefähigkeit von Trennbeschichtungen verbessern.
Beispielsweise hat es sich gezeigt, dass eine Amin-, heterocyclische
und/oder Nitrilfunktionalität die Tintenaufnahmefähigkeit
verbessern kann. Um einen A-Block bereitzustellen, der Nitrilseitengruppen
umfasst, kann ein oder mehrere nitrilfunktionelle radikalisch polymerisierbare
Monomer bzw. Monomere in den Copolymeren Vinylblock A eingearbeitet
werden. Repräsentative Beispiele derartiger Monomere umfassen
(Meth)acrylnitril, β-Cyanoethyl(meth)acrylat, 2-Cyanoethoxyethyl(meth)acrylat,
p-Cyanostyrol, p-(Cyanomethyl)styrol und dergleichen. Bevorzugt
ist das nitrilfunktionelle, nichthalogenierte radikalisch polymerisierbare
Monomer (Meth)acrylnitril und noch bevorzugter Acrylnitril.
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Die
Hydroxylgruppe, liegt sie vor, des copolymeren Vinylblocks A kann
primär, sekundär oder tertiär sein, obwohl
primäre und sekundäre Hydroxylgruppen bevorzugt
werden. Im Allgemeinen können bevorzugte erfindungsgemäße
copolymere Vinylblöcke ein Hydroxyläquivalenzgewicht
im Bereich von etwa 300 bis etwa 20.000, bevorzugt 700 bis 10.000,
noch bevorzugter 700 bis 6.000 aufweisen. Um Hydroxylgruppen bereitzustellen,
kann bzw. können ein oder mehrere hydroxylfunktionelle(s),
radikalisch polymerisierbare(s) Monomer bzw. Monomere in den A-Block
eingearbeitet werden. Repräsentative Beispiele geeigneter
hydroxylfunktioneller, radikalisch polymerisierbarer Monomere umfassen
einen Ester von alpha, beta-ungesättigter Carbonsäure mit
einem Diol, beispielsweise 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat oder 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat;
1,3-Dihydroxypropyl-2-(meth)acrylat; 2,3-Dihydroxypropyl-1-(meth)acrylat;
ein Addukt einer a, β-ungesättigten Carbonsäure
mit Caprolacton; einen Alkanolvinylether wie beispielsweise 2-Hydroxyethylvinylether;
4-Vinylbenzylalkohol; Allylalkohol; p-Methylolstyrol oder dergleichen.
Bevorzugt wird das hydroxylfunktionelle, radikalisch polymerisierbare
Monomer unter 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat
und Mischungen derselben ausgewählt. Als Alternative können
Vinylcopolymere mit Hydroxylseitengruppen ebenfalls durch Einarbeiten
von Vinylacetat in das Vinylcopolymer und daraufhin teilweises oder
vollständiges Hydrolysieren der Acetatanteile unter Bildung
von Hydroxylgruppen hergestellt werden.
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Die
quartäre Ammoniumfunktionalität und/oder andere
ionische, saure oder basische Funktionalität kann in das
Vinylcopolymer auf eine Reihe verschiedener Arten und Weisen eingeführt
werden. Bei einem Ansatz können die ionischen Initiatoren
zum Initiieren der Copolymerisation verwendet werden. Ionische Initiatoren
initiieren die Copolymerisation von radikalisch polymerisierbaren
Monomeren, um einen A-Block mit endständiger ionischer
Funktionalität bereitzustellen. Beispiele geeigneter ionischer
Initiatoren umfassen 4,4'-Azobis(cyanovaleriansäure), Bernsteinsäureperoxid,
Kaliumpersulfat und Natriumperphosphat. Ein anderer Ansatz zum Einführen
der ionischen Funktionalität in den A-Block besteht darin,
ein funktionelles Kettenübertragungsmittel, wie beispielsweise
Mercaptobernsteinsäure während der Copolymerisation
der radikalisch polymerisierbaren Monomere zu verwenden.
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Die
ionische, saure und/oder basische Funktionalität kann auch
in den A-Block durch Verwendung eines radikalisch polymerisierbaren
Materials eingeführt werden, das die erwünschte
Funktionalität trägt. Repräsentative
Beispiele geeigneter radikalisch polymerisierbarer Monomere, die
einen quartären Ammoniumanteil tragen, umfassen (Meth)acryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid,
(Meth)acrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid, Vinylbenzyltrimethylammoniumchlorid,
2-Hydroxy-3-allyloxypropyltrimethylammoniumchlorid, (Meth)acryloyloxypropyldimethylbenzylammoniumchlorid,
Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Vinylbenzyltrimethylammoniumchlorid,
N-(3-Sulfopropyl)-N-(meth)acryloyloxyethyl-N,N-dimethylammoniumbetain, 2-[(Meth)acryloyloxy]ethyltrimethylammoniummethosulfat,
N-(3-Sulfopropyl)-N-(meth)acrylamidopropyl-N,N-dimethylammoniumbetain,
Kombinationen derselben und dergleichen. Am bevorzugtesten ist ein
derartiges Monomer(Meth)acryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid.
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Repräsentative
Beispiele geeigneter radikalisch polymerisierbarer Monomere, die
andere Arten ionischer, saurer oder basischer Gruppen tragen, umfassen
(Meth)acryloyloxyethylsäurephosphat oder Salze desselben,
(Meth)acrylamidopropylnatriumsulfonat, Natriumstyrolsulfonat, Styrolsulfonsäure,
(Meth)acrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure,
Maleinsäureanhydrid, Vinylsulfonsäure, 2-(Meth)acrylamid-2-methyl-1-propansulfonsäure,
Maleinsäureanhydrid, N-Vinylpyrrolidon(NVP), N-Vinylpyrolidon,
N, N-Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat wie N,N-Diethylaminoethyl(meth)acrylat
oder N,N-Dimethylaminomethyl(meth)acrylat und N-tert.- Butylaminoethyl(meth)acrylat;
Mischungen derselben und dergleichen.
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Eine
ionische, basische und/oder saure Funktionalität kann in
den A-Block durch Anwendung geeigneter Nachpolymerisationsreaktionen
ebenfalls eingeführt werden. Beispiele derartiger Reaktionen
umfassen: (1) Die Reaktion von Bernsteinsäureanhydrid mit
einem Teil der Hydroxylgruppen an einem A-Block, um eine saure Seitenfunktionalität
bereitzustellen, und (2) die Reaktion eines tertiären Amins
mit den Epoxygruppen an einem A-Block, um quartäre Ammoniumseitengruppen
bereitzustellen. Um einen A-Block mit einer Epoxyseitengruppe für
diese Reaktion bereitzustellen, können epoxyfunktionelle,
radikalisch polymerisierbare Monomere in das Vinylcopolymer eingearbeitet
werden. Derartige Monomere umfassen beispielsweise Glycidylether
eines ungesättigten Alkohols, wie beispielsweise Allylglycidylether,
einen Glycidylether wie Glycidyl(meth)acrylat und dergleichen.
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Bevorzugte
erfindungsgemäße Vinylcopolymere können
auch wünschenswerterweise eine oder mehrere Arten von radikalisch
polymerisierbaren Monomeren enthalten. Repräsentative Beispiele
geeigneter anderer Arten copolymerisierbarer, radikalisch polymerisierbarer
Monomere umfassen Styrol: alkylierte Styrole; Alkoxystyrole; Vinylnaphthalin;
alkylierte Vinylnaphthaline; Alkoxyvinylnaphthaline; (Meth)acrylamide;
N-Vinylpyrolidon; lineare, verzweigte oder alicyclische Alkylester
von (Meth)acrylsäure, wobei die Alkylgruppen 1 bis 20,
bevorzugt 1–8, Kohlenstoffatome enthalten, wie beispielsweise
Methyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat,
Ethyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat;
Vinylester von Alkansäuren, wobei der Alkylanteil der Alkansäuren
2 bis 20, bevorzugt 2 bis 4, Kohlenstoffatome enthält und
linear, verzweigt oder alicyclisch sein kann; Isobornyl(meth)acrylat;
Glycidyl(meth)acrylatvinylacetat; Allyl(meth)acrylat und dergleichen.
Bevorzugte radikalisch polymerisierbare Monomere umfassen Styrol,
alkylsubstituierte Styrole, Alkyl(meth)acrylate, wobei die Alkylgruppe
1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, und Mischungen derselben.
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Eine
spezifische bevorzugte Ausführungsform eines A-Blocks wird
durch Copolymerisieren monomerer Bestandteile erhalten, die 30 bis
50 Gewichtsteile eines Alkyl(meth)acrylats pro etwa 50 Gewichtsteilen
eines radikalisch polymerisierbaren basischen Monomers umfassen.
Das bevorzugte Alkyl(meth)acrylat dieser Ausführungsform
ist Methylacrylat und das bevorzugte basische Monomer ist n-Vinylpyrrolidon
(NVP). Dieser spezifische A-Block weist eine ausgezeichnete Haftung
am darunterliegenden Substrat auf, besitzt eine gute Wasserverträglichkeit,
eine gute Tintenaufnahmefähigkeit und ist dazu fähig,
sich ionisch mit einer sauren Funktionalität zu vernetzen,
die in das zweite Polymer eingearbeitet ist, unter Bildung von Trennbeschichtungen
mit ausgezeichneten Trenn- und Readhäsionscharakteristiken.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen enthält
dieser A-Block 2 bis 5 Gewichtsteile eines säurefunktionellen,
radikalisch polymerisierbaren Monomers pro 100 Gewichtsteile des
Silicon-Vinyl-Copolymers, um die Dispergierbarkeit in Wasser des
so gebildeten Silicon-Vinyl-Copolymers noch weiter zu verbessern.
Das hier bevorzugte säurefunktionelle Monomer ist Acrylsäure.
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Die
erfindungsgemäßen Silicon-Vinyl-Copolymere können
auf eine Reihe verschiedener Arten und Weisen hergestellt werden,
um Copolymere einer Reihe verschiedener Architekturen zu bilden.
Mehrere Herstellungsverfahren für diese Copolymere sind
im Einzelnen in den
US-Patentschriften
Nr. 5,202,190 ;
5,200,436 ;
5,154,962 ;
5,057,619 ;
5,089,336 und
5,032,460 sowie in den Dokumenten,
die in den Abschnitten bezüglich des Stands der Technik
in diesen Patenten angegeben sind, beschrieben worden. Obwohl irgendeine
der herkömmlichen Methodologien zum Herstellen geeigneter
erfindungsgemäßer Silicon-Vinyl-Copolymere verwendet
werden kann, ist der bevorzugte Ansatz zum Herstellen von Silicon-Vinyl-Copolymeren,
bei denen ein oder mehrere A-Blöcke an eine B-Rückgratkette
angepfropft sind, in der
US-Patentschrift
Nr. 5,032,460 beschrieben.
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Allgemein
beschreibt die
US-Patentschrift
Nr. 5,032,460 ein Herstellungsverfahren, bei dem ein mercaptofunktionelles
Siliconkettenübertragungsmittel, das dem Block B entspricht,
und die erwünschten Monomere, Oligomere und Polymere, die
zum Bilden des einen oder der mehreren A-Blöcke verwendet
werden, in ein geeignetes Reaktionsgefäß eingegeben
werden. Falls erforderlich, wird ein geeigneter Radikalinitiator ebenfalls
in das Gefäß eingegeben. Die Polymerisationsreaktion
kann in einem geeigneten Lösungsmittel, wie beispielsweise
Methylethylketon, durchgeführt werden. Die Reaktion wird
durchgeführt, indem die Gefäßinhalte
der polymerisierenden Energie, bevorzugt Wärmeenergie,
unterworfen werden. Die Gefäßinhalte werden vorteilhafterweise
gerührt, während die Reaktion vor sich geht. Reaktionszeiten
im Größenmaßstab von 10 bis 40 Stunden
haben sich als zum vollständigen Durchführen der
Reaktion, je nach der Menge und dem Typ des verwendeten Lösungsmittels,
der Reaktanden, des Initiators (falls vorhanden), der Reaktionstemperatur
und dergleichen als typisch erwiesen. Ausbeuten im Größenmaßstab
von 98% oder mehr werden typischerweise erhalten. Nachdem das so
gebildete Silicon-Vinyl-Copolymer gebildet worden ist, kann es durch
Anwendung herkömmlicher Techniken gewonnen und dann gelagert,
noch weiter verarbeitet, in Wasser dispergiert oder gelöst
und/oder mit den anderen Bestandteilen der Trennbeschichtungsrezeptur
kombiniert werden.
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Beispielsweise
wird, um das so gebildete Silicon-Vinyl-Copolymer auf Wasserbasis
herzustellen, die gesamte oder ein Teil der reagierten Lösung
in ein Gefäß eingegeben, das 50 bis 300, bevorzugt
etwa 200 Gewichtsteile Wasser und etwa 1 bis 5, bevorzugt etwa 3,
Gewichtsteile Ammoniumhydroxid pro 100 Gewichtsteile der reagierten
Lösung enthält. Die Mischung wird dann einem Abtreiben
unter Vakuum bei mäßig erhöhter Temperatur,
beispielsweise 50°C, und 100 mmHg unterworfen, um das MEK
zu entfernen. Wünschenswerterweise enthält die
so gebildete wässrige Lösung ungefähr
10 bis 40, typischerweise etwa 30 Gewichtsprozent des Silicon-Vinyl-Copolymers
in Wasser.
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Bei
der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung
wird das Silicon-Vinyl-Copolymer vorteilhafterweise in Kombination
mit einem vernetzbaren zweiten Polymer verwendet, wobei die Kombination
die dabei gebildeten Trennbeschichtungen mit vielen verbesserten
Eigenschaften ausstattet. Erstens bietet die Kombination einen wesentlich
besseren Schutz für Haftklebemittel im Vergleich mit Trennbeschichtungen,
die das Silicon-Vinyl-Copolymer ohne das zweite Polymer enthalten.
Beispielsweise haben erfindungsgemäße Bandproben
im Wesentlichen ihre gesamte Haftungsfestigkeit selbst nach dem
Altern beibehalten, während Bandproben, deren Klebemittelseite
durch eine Trennbeschichtung geschützt ist, der das zweite
Polymer fehlt, mehr als die Hälfte ihrer Haftungsfestigkeit
in nur drei Tagen verloren. Erfindungsgemäße Trennbeschichtungen
weisen auch eine verbesserte Lösungsmittelresistenz auf
und sind für Bleistift-, Tinten- und andere Markierungen
aufnahmefähiger.
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Unter
Inbetrachtziehung der unten aufgeführten Diskussion, die
sich auf die Vernetzbarkeit und die bevorzugten Eigenschaften und
Charakteristiken des zweiten Polymers beziehen, kann das zweite
Polymer im Allgemeinen irgendeine Art von Polymer sein, das kohäsive,
dauerhafte Trennbeschichtungen mit dem Silicon-Vinyl-Copolymer bildet.
Repräsentative Beispiele derartiger Polymere umfassen Acrylpolymer,
Polyurethan, Polyester, Polyamid, Polyimid, Vinylcopolymere, Polycarbonat,
Polyolefin, Kombinationen derselben und dergleichen. Bevorzugt ist
das zweite Polymer ein Acrylpolymer oder Polyurethan, noch bevorzugter
ein Acrylpolymer.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Polymer
eine zahlendurchschnittliche Molmasse von mehr als etwa 50.000,
bevorzugt 100.000 bis etwa 1.000.000 auf. Es ist nun entdeckt worden,
dass die Haftungs- und Readhäsionscharakteristiken des
beschützten Klebemittels und die Lösungsmittelbeständigkeit
der Trennbeschichtung beide mit der Größe des
zweiten Polymers korrelieren. Mit zunehmendem zahlendurchschnittlichen
Gewicht des zweiten Polymers (das heißt seine durchschnittliche
Größe wird erhöht), werden sowohl die
Readhäsionsstärke als auch die Lösungsmittelresistenz,
die mit der so gebildeten Trennbeschichtung verbunden sind, verbessert.
Während man nicht durch die Theorie gebunden sein möchte, glaubt
man, dass die relativ große Größe des
zweiten Polymers dieser Ausführungsform eine sehr geringe
Mobilität besitzt und dazu neigt, sich mit dem Silicon-Vinyl-Copolymer
zu verwirren und dazu beiträgt, dieses an dem darunterliegenden
Substrat zu verankern. Als Folge können Haftklebemittel
das Silicon-Vinyl-Copolymer nicht so leicht von der Trennbeschichtung
wegziehen und die Integrität des Haftklebemittels wird
beibehalten. Die praktische Wirkung ist, dass, wenn das Klebemittel
das Silicon-Vinyl-Copolymer von der Trennbeschichtung wegziehen
würde, das Silicon-Vinyl-Copolymer dazu neigen würde, das
Klebemittel zu verschmutzen und die Klebrigkeit zu reduzieren.
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Bevorzugt
wird in Ausführungsformen, bei denen das zweite Polymer
eine relativ hohe zahlendurchschnittliche Molmasse besitzt, es vorgezogen,
dass die Polymerrückgratkette des zweiten Polymers linear
ist. Diese Bevorzugung ist eine Sache der praktischen Bequemlichkeit,
denn es ist viel leichter, sehr große, lineare Polymere
im Vergleich mit dem Synthetisieren von Polymeren vergleichbarer
Größe, die eine verzweigte Architektur aufweisen,
zu synthetisieren.
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Bei
der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung
umfasst das zweite Polymer und das Silicon-Vinyl-Copolymer eine
komplementäre vernetzbare Funktionalität, die
es den beiden Materialien erlaubt, zusammen vernetzt zu werden.
Dies wird durch eine ionisch vernetzbare Funktionalität
erreicht.
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Jeder
bzw. jedes des A-Blocks und des zweiten Polymers umfasst eine komplementäre
Funktionalität, die es den beiden Materialien erlaubt,
sich miteinander ionisch zu vernetzen. Das ionische Vernetzen ist
das bevorzugteste Vernetzungsschema, das verwendet wird, wenn das
Silicon-Vinyl-Copolymer und das zweite Polymer zu Zusammensetzungen
auf Wasserbasis formuliert werden. Bevorzugt wird eine ionisch vernetzbare Funktionalität
durch Einarbeiten einer sauren Funktionalität in eines
der Materialien und einer basischen Funktionalität in das
andere bereitgestellt. Das ionische Vernetzen kann auch durch Bereitstellen
einer kationischen Funktionalität an einem der Materialien
und einer anionischen Funktionalität am anderen erreicht
werden. Wenn eine Lösung von zwei derartigen Materialien
kombiniert wird, so treten die sauren und basischen Gruppen (oder
die anionischen und kationischen Gruppen, je nach Fall) in ionische
Wechselwirkung und bilden ionische Vernetzungen, während
die Lösung unter Bildung der Trennbeschichtung getrocknet
wird. Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst der A-Block
des Silicon-Vinyl-Copolymers eine basische Funktionalität
wie beispielsweise eine Amingruppe zumindest aus dem Grund des Bereitstellens
einer ionischen Vernetzungsfähigkeit, und das zweite Polymer
umfasst eine komplementäre saure Funktionalität,
wie beispielsweise -COOH. Die ionischen, sauren und/oder basischen
Anteile, die in das zweite Polymer eingearbeitet werden können, sind
im Allgemeinen von derselben Art, wie sie oben im Zusammenhang mit
dem Silicon-Vinyl-Copolymer beschrieben worden sind. Auf analoge
Art und Weise kann eine derartige Funktionalität in das
zweite Polymer durch Bilden des zweiten Polymers aus monomeren,
oligomeren und/oder polymeren Bestandteilen, die die erwünschte
Funktionalität umfassen, eingearbeitet werden. Vorteilhafterweise
verbessern derartige ionische, saure und/oder basische Gruppen auch
die Verträglichkeit des zweiten Polymers mit Wasser.
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In
besonders bevorzugten Ausführungsformen weist das zweite
Polymer sowohl die Charakteristiken großer Größe
und Vernetzbarkeit, wie oben beschrieben, auf. Beispielsweise ist
ein spezifisches Beispiel eines zweiten Polymers, das beide derartige
Charakteristiken aufweist, ein Polyurethanpolymer mit einer sauren
Seitenfunktionalität und einer zahlendurchschnittlichen
Molmasse von etwa 60.000. Dieses Polyurethan kann aus Bestandteilen
erhalten werden, die ein säurefunktionelles Diol und ein
Diisocyanat umfassen. Wenn das säurefunktionelle Diol relativ
klein ist, das heißt es besitzt eine Molmasse von weniger
als etwa 500, so können die Bestandteile, die zum Bilden
des zweiten Polymers verwendet werden, des Weiteren ein größeres
Diol mit einer durchschnittlichen Molmasse im Bereich von etwa 1000
bis 5000 aufweisen. Ein großes Polyurethan wird durch Reagieren
dieser Materialien miteinander in geeigneten Molverhältnissen
zum Aufbauen der großen linearen Polymerketten, die erwünscht
sind, erhalten. Beispielsweise hat es sich erwiesen, dass das Kombinieren
auf relativer Basis von 1 Äquivalent des säurefunktionellen
Diols, 1,2 Äquivalenten des Diisocyanats und 1 Äquivalent
des größeren Diols ein geeigneter Ansatz ist.
Dimethylolpropionsäure („DMPA") ist ein bevorzugtes
säurefunktionelles Diol, Methylendiisocyanat („MDI")
ist ein bevorzugtes Diisocyanat und das TONE 0230 Polycaprolactondiol,
das von Union Carbide Chemicals and Plastics Technology Corp. erhältlich
ist, ist ein bevorzugtes größeres Diol.
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Polyurethanpolymere
können aus Bestandteilen, die die beiden Diole und das
Diisocyanat umfassen, in einer einfachen Einschrittreaktion gebildet
werden. Beispielsweise werden alle diese Reaktanden und eine katalytische
Menge Dibutylzinndilaurat in einem geeigneten Lösungsmittel
wie Methylethylketon gelöst. Die Lösung wird dann
unter Rückfluss erhitzt, bis unreagiertes NCO durch IR-Analyse
nicht mehr erfasst werden kann. Typischerweise kann die Reaktion
bis zum Abschluss etwa 10 Stunden dauern. Um das so gebildete Polyurethan
auf Wasserbasis herzustellen, wird die gesamte oder ein Teil der
reagierten Lösung in ein Gefäß eingegeben,
das 100 bis 300, bevorzugt etwa 200, Gewichtsteile Wasser und etwa
1 bis 5, bevorzugt 3, Gewichtsteile Ammoniumhydroxid pro 100 Gewichtsteile
der reagierten Lösung enthält. Die Mischung wird
dann einer Vakuumabtreibung unter unterworfen, um das MEK zu entfernen.
Wünschenswerterweise enthält die so gebildete
wässrige Lösung ungefähr 10 bis 20, bevorzugt
etwa 15 Gewichtsprozent des säurefunktionellen Polyurethans
in Wasser.
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In
besonders bevorzugten Ausführungsformen ist das zweite
Polymer ein Acrylpolymer, das aus einem oder mehreren monomeren,
oligomeren oder polymeren radikalisch polymerisierbaren Material
bzw. Materialien des Typs erhalten worden ist, der oben mit Bezug
auf die A-Blöcke des Silicon-Vinyl-Copolymers beschrieben
worden ist. Ein spezifisches Beispiel eines Acrylpolymers, das bei
der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung
geeignet ist, ist im Handel in Form eines Latex auf Wasserbasis
von Rohm & Haas Company
unter der Handelsbezeichnung „ASE-60" erhältlich.
Dieses Acrylpolymer besitzt eine -COOH-Seitenfunktionalität.
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Die
Tg des zweiten Polymers korreliert mit der Beständigkeit
der Oberflächentrenncharakteristiken der Trennbeschichtung
im Laufe der Zeit. Im Allgemeinen bieten zweite Polymere, die höhere
Tg-Werte aufweisen, Trennbeschichtungen mit beständigeren
Eigenschaften. Dementsprechend wird bei allen Ausführungsformen des
zweiten Polymers es vorgezogen, dass das zweite Polymer eine Tg
von mehr als etwa 40°C besitzt, um die beste Beständigkeit
zu erreichen. Noch bevorzugter beträgt die Tg mindestens
etwa 60°C, am bevorzugtesten mindestens etwa 100°C.
Als Beispiel weist ein besonders bevorzugtes säurefunktionelles
Polyurethan, das wie oben beschrieben aus, auf relativer Basis,
1 Äquivalent DMPA, 1,2 Äquivalenten MDI und 1 äquivalent des
TONE 0230-Diols hergestellt wird, eine Tg von 120°C auf.
Als anderes Beispiel weist das carbonsäurefunktionelle
Acrylpolymer des „ASE-60"-Latex eine Tg von etwa 55°C
auf.
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Die
Verträglichkeit und/oder Mischbarkeit zwischen dem zweiten
Polymer und dem A-Block bzw. den A-Blöcken des Silicon-Vinyl-Copolymers
korrelieren auch mit besserer Leistungsfähigkeit. Wie hier
verwendet, sind zwei Polymermaterialien miteinander verträglich,
wenn die beiden Materialien sich kombinieren und eine aus einer
einzigen Phase bestehende Mischung bilden. Andererseits sind zwei
Polymermaterialien mischbar, wenn eine Mischung der beiden Materialien
eine einzige Tg oder Tm, je nach Fall, aufweist. Es wird vorgezogen,
dass das zweite Polymer mit dem A-Block bzw. den A-Blöcken
des Silicon-Vinyl-Copolymers mischbar, verträglich oder
beides ist. Weil Acrylpolymere dazu neigen, mit dem A-Block (der
selbst eine Acrylnatur aufweist) mischbar und verträglich
zu sein, ist das zweite Polymer bevorzugt ebenfalls ein Acrylpolymer.
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Die
relativen Mengen des Silicon-Vinyl-Copolymers und des zweiten Polymers,
die in eine Trennbeschichtungsrezeptur eingearbeitet werden, können
innerhalb eines breiten Bereichs, je nach Faktoren wie den Charakteristiken
jedes Polymers, der beabsichtigen Anwendung und dergleichen variieren.
Im Allgemeinen nimmt die Haftung von Haftklebemitteln an der Beschichtung
mit steigendem Niveau an Silicon-Vinyl-Copolymer in der Beschichtung
ab. Dies ist dem höheren Silicongehalt derartiger Beschichtungen
zuzuschreiben. Andererseits wird durch Erhöhen des Niveaus
des zweiten Polymers in der Beschichtung im Allgemeinen die Haftung
der Trennbeschichtung am darunterliegenden Substrat verbessert.
Um diese Bedenken im Gleichgewicht zu halten, und als vorgeschlagene
Richtschnur umfasst die Kombination des Silicon-Vinyl-Copolymers
und des zweiten Polymers wünschenswerterweise ausreichend
Silicon-Vinyl-Copolymer, um die erwünschten Trennungscharakteristiken
bereitzustellen. In der Praxis wären Rezepturen, die ein
Verhältnis von Silicon-Vinyl-Copolymer zum zweiten Polymer
im Bereich von etwa 1:100 bis 100:1, bevorzugt 30:70 bis 70:30,
noch bevorzugter 50:50, auf das Gewicht bezogen, bei der praktischen
Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet.
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Zusätzlich
zu dem Silicon-Vinyl-Copolymer und dem zweiten Polymer kann die
Trennbeschichtungsrezeptur auch zusätzliche Bestandteile
enthalten, um die erwünschten Leistungskriterien zu erreichen.
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Beispielsweise
können Füllstoffe, Pigmente, Farbmittel, Fungizide,
Antistatikmittel, Antiglanzmittel und dergleichen verwendet werden,
um die Ästhetik oder Oberflächentextur zu verbessern,
die Gebrauchsfähigkeitsdauer zu verlängern, die
statische Ladungsansammlung zu reduzieren, den Glanz zu reduzieren,
eine Oberfläche für das Markieren mit Bleistiften,
Tinten und Farben/Lacken aufnahmefähiger zu machen, und
dergleichen. Ein besonders bevorzugtes Antiglanzmittel umfasst eine
glanzreduzierende Menge von Quarzstaub. Vorteilhafterweise streut
Quarzstaub Licht und trägt damit zum Reduzieren des Glanzes
von Trennbeschichtungen bei, in die Quarzstaub eingearbeitet worden
ist. Im Gegensatz zu vielen Antiglanzmitteln lässt sich Quarzstaub
ohne weiteres in Wasser unter Bildung homogener, wässriger
Trennbeschichtungsrezepturen dispergieren.
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Das
Silicon-Vinyl-Copolymer, das zweite Polymer und wahlweise Bestandteile,
falls irgendwelche, werden vorteilhafterweise zum Bilden von Trennbeschichtungen
auf den Oberflächen einer umfangreichen Reihe verschiedener
Substrate verwendet. Beispiele von Substraten umfassen Dinge, die
aus Papier, Holz, Metall (einschließlich Bleche, Folien,
Stangen und dergleichen), Polymermaterial (einschließlich
Polyester, Polyurethane, Vinylcopolymere, Polyolefine, Polycarbonate,
Polyimide, Polyamide, Epoxypolymere, Kombinationen derselben und
dergleichen), Glas und anderen Keramikarten, gewobenen und Vliesstoffen
hergestellt sind, oder irgendeine andere Oberfläche, für
die eine Trennung Klebemitteln gegenüber erforderlich ist.
Falls erwünscht, können Substrate wie beispielsweise
ein Polyolefinsubstrat mit einer Grundierbeschichtung versehen werden,
um die Haftung der Beschichtung an dem Substrat zu verbessern.
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Da
das Trennniveau ohne weiteres über einen breiten Bereich
zugeschnitten werden kann, können erfindungsgemäße
Trennbeschichtungen bei einer entsprechend umfangreichen Reihe verschiedener
Anwendungen benutzt werden. Repräsentative Anwendungen
umfassen Trennbeschichtungen für Haftklebeetikette, Rückseitenklebemittel
für Klebebänder mit gewobenen oder Vliesstoffrückseiten
(einschließlich beispielsweise Maskierband, Gaffer-Band, Übertragungsband,
transparentes Band, Rohrleitungsband, Verpackungsband, Band für
den Baubereich, Band für den medizinischen Bereich, Textilband
und dergleichen).
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Bequemerweise
werden Trennbeschichtungszusammensetzungen als Lösung,
Dispersion oder Latex durch Lösen oder Dispergieren der
Komponenten der Trennbeschichtung in einem geeigneten Lösungsmittel formuliert.
Wenn das Silicon-Vinyl-Copolymer und das zweite Polymer ionisch
sind, so sind beide in Wasser dispergierbar. Das erlaubt es, Wasser
als Lösungsmittel zu verwenden. Typischerweise enthalten
derartige Zusammensetzungen ausreichend Lösungsmittel,
so dass die Zusammensetzungen eine geeignete Beschichtungsviskosität
aufweisen, die je nachdem, wie die Zusammensetzung auf das Substrat
aufgebracht wird, variieren kann. Wässrige Dispersionen,
die 2 bis 10 Gewichtsprozent Feststoffe enthalten, sind bevorzugt.
Wahlweise kann der pH-Wert der Zusammensetzung durch Hinzugeben
geringer Mengen einer Säure oder Base eingestellt werden,
damit die Zusammensetzung die erwünschten ionischen Charakteristiken
für das Durchführen der Beschichtungsarbeit aufweist.
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Die
Trennbeschichtszusammensetzung kann auf das erwünschte
Substrat mit Hilfe herkömmlicher Beschichtungstechniken
wie Pinselauftrag, Spritzen, Schleuderbeschichtung, drahtumwickelte
Stabbeschichtung, Direkttiefdruckbeschichtung, Offsettiefdruckbeschichtung,
Umkehrwalzenbeschichtung, Luftstreichmesserbeschichtung, Schlepprakelbeschichtung,
Heißschmelzbeschichtung, elektrostatische Beschichtung,
Tauchen, Gardinenbeschichtung und dergleichen aufgebracht werden.
Nach dem Aufbringen auf das Substrat wird die Beschichtung getrocknet
und/oder auf andere Weise ausgehärtet. Bei denjenigen Ausführungsformen,
bei denen das Silicon-Vinyl-Copolymer und das zweite Polymer ionisch
vernetzbare Anteile enthalten, neigen derartige Anteile dazu, während
des Trocknens der Beschichtung ionisch miteinander in Wechselwirkung
zu treten und sich zu vernetzen. Bei denjenigen Ausführungsformen,
bei denen das Silicon-Vinyl-Copolymer und das zweite Polymer vernetzbare
OH-Gruppen tragen (im Allgemeinen involvieren diese Ausführungsformen
nichtwässrige Zusammensetzungen), neigen diese dazu, mit
dem Vernetzen zu beginnen, sobald das NCO-funktionelle Vernetzungsmittel
und der Katalysator der Lösung zugegeben worden sind. Dementsprechend
sollte die Zusammensetzung ziemlich schnell verwendet werden, nachdem
diese Mittel der Zusammensetzung zugesetzt worden sind. Jedoch wird
einige Zeit vergehen, bis die OH/NCO-Vernetzungsreaktion ihren Abschluss
erreicht.
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Zu
Zwecken der Veranschaulichung wird die vorliegende Erfindung nun
in Verbindung mit einer Rolle Klebeband beschrieben. Eine typische
Rolle Klebeband umfasst einen Träger mit ersten und zweiten
gegenüberliegenden Hauptoberflächen. Der Träger
kann einschichtig oder aus Materialschichten bestehen, in der tatsächlichen
Praxis kann er jedoch auch eine Laminatstruktur den herkömmlichen
Praktiken gemäß sein. Besteht er aus Tuch, so
kann der Träger gewoben oder ein Vliesstoff sein. Eine
Haftklebemittelschicht wird über die erste Hauptoberfläche
des Trägers positioniert und ein Rückschichtklebemittel
oder eine Trennbeschichtung wird über die zweite Hauptoberfläche
des Trägers positioniert. Als eine Möglichkeit
kann jede der Rückschichtklebemittel- und Haftklebemittelschichten
direkt auf den Träger ohne Zwischenschichten aufgetragen werden.
Jedoch können herkömmlichen Praktiken entsprechend
eine oder mehrere andere Arten von Schichten zwischen den Träger
und eine oder beide der Klebemittelschichten und/oder des rückseitigen
Klebemittels eingebracht werden.
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Das
rückseitige Klebemittel dient als Trennbeschichtung und
enthält ein Silicon-Vinyl-Copolymer und ein zweites Polymer
der vorliegenden Erfindung gemäß. Dadurch wird
das rückseitige Klebemittel stark an der darunterliegenden
Schicht, in diesem Fall dem Träger selbst, verankert, das
Band wird jedoch ohne weiteres von der Rolle mit gleichbleibenden
Trenneigenschaften im Laufe der Zeit abgewickelt. Die vorliegende
Erfindung wird nun noch weiter unter Bezugnahme auf die folgenden
Beispiele beschrieben.
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Polymerprobe A auf Wasserbasis
-
Silicon-Vinyl-Copolymer mit
saurer und basischer Funktionalität
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In
einen Enghalsbecher von einem Liter wurden 49,8 g Methylacrylat
(MA), 75 g n-Vinylpyrrolidon (NVP), 67,2 g KF2001 mercaptofunktionelles
Silicon, das von Shin-Etsu Corp., Japan, erhältlich ist,
8,0 g Acrylsäure (AA), 300 g Methylethylketon (MEK) und
0,4 g 2,2'-Azobisisobutyronitril (VAZO 64, von Dupont erhältlich)
hineingegeben. Die so gebildete Mischung wurde mit Stickstoff in
einer Menge von 1 Liter pro Minute 5 Minuten lang gespült.
Der Becher wurde dicht verschlossen und die Mischung in einem Bad
bei gleichbleibender Temperatur von 55°C 24 h lang polymerisiert.
Nach dem Polymerisieren wurde der Prozentsatz von Feststoffen gemessen
und die Umwandlung als 98,5% betragend errechnet.
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Die
obige Lösung wurde dann in einen Gallonenbecher eingegeben,
der 466 g entionisiertes Wasser und 6,8 g einer 30%-igen (Gew./Gew.)
wässrigen Ammoniumhydroxidlösung enthielt. Die
so gebildete Mischung wurde etwa 30 Minuten lang in einer Labortischrüttelvorrichtung
gehalten, um eine homogene Dispersion zu erhalten, die einer Vakuumabtreibung
bei 50°C und unter einem Druck von 100 mmHg unterworfen wurde,
um das MEK abzutreiben. Nachdem das meiste MEK abgetrieben worden
war, wurde der Prozentsatz an Feststoffen der so gebildeten Dispersion
auf Wasserbasis als etwa 30 Gew.-% betragend gemessen.
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Polymerprobe B
-
Synthese eines carboxylierten
Polyurethans
-
In
einem Reaktionsgefäß von 5 Litern wurden 201,9
g (3,01 Äquivalente) Dimethylolpropionsäure (DMPA),
458,1 g (3,66 Äquivalente) Methylendiisocyanat (MDI), 540,0
g (3,00 Äquivalente) TONE 230 (einem Polyesterpolycaprolactondiol,
das von Union Carbide Chemicals & Plastics
Technology Corp. erhältlich ist) und 3 Tropfen (–90
mg) Dibutylzinndilaurat-(DBTDL-)Katalysator in 1800 g MEK gelöst.
Die Lösung wurde unter Rückfluss 10 Stunden lang
erhitzt, woraufhin kein unreagiertes Isocyanat durch Infrarotanalyse
erfassbar war. Der Säuregehalt dieses Polymers wurde als
1,3 mäq/g betragend errechnet.
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Um
ein Produkt auf Wasserbasis herzustellen, wurden 100 g der obigen
Lösung in einen Becher eingegeben, der 226 g entionisiertes
Wasser und 3 g einer 30%-igen (Gew./Gew.) Ammoniumhydroxidlösung
enthielt. Die so gebildete homogene Lösung wurde einer
Vakuumabtreibung unterworfen, um MEK zu entfernen und 14,6 Gew.-%
carboxyliertes Polyurethan in Wasser zu erhalten.
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Polymerprobe C
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Synthese von Acrylpolymer
ohne Carbonsäure funktionalität
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In
einen Harzkolben von 2 Litern, der mit einer Kühlvorrichtung,
einem Stickstoffeinlass und einer Rührvorrichtung ausgestattet
war, wurden 800 ml entionisiertes Wasser und 4 g Natriumdodecylsulfattensid hineingegeben.
Die so gebildete Mischung wurde mit 250 UpM gerührt. Der
gerührten Lösung wurde eine Vormischung von 240
g Butylmethacrylat (BMA), 160 g Methylmethacrylat (MMA) und 0,80
g Isooctylthioglykolat (Kettenübertragungsmittel), gefolgt
von 0,80 g Ammoniumthiosulfat, 0,4 g Natriumpersulfat und 2 ml 0,15%-ige Lösung
von FeSO4·7H2O
hinzugegeben. Die so gebildete beständige Dispersion wurde
bei 35°C (auf 56°C exothermiert) etwa 4 Stunden
lang polymerisiert, um aus 33,4% Feststoffen bestehenden Latex zu
erhalten, der mit entionisiertem Wasser auf einen Feststoffgehalt
von 30% verdünnt wurde.
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Beispiel 1
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Mischung von 50/50 der Probe A und von
ASE-60-Latex
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„Acryosil
ASE-60" ist eine Handelsbezeichnung für einen Acryllatex
von 30% (Gew./Gew.), der von Rohm & Haas Company erhältlich
ist. In einen Offenhalsbecher von 500 ml wurden 15 g ASE-60-Latex
und 15 g Polymer der Probe A auf Wasserbasis hineingegeben. Die
so gebildete viskose Lösung wurde durch Hinzugeben von
120 g entionisiertem Wasser auf 6% Feststoffe verdünnt.
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Beispiel 2
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Mischung von 40/60 der Probe A und des
ASE-60-Latex
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Die
Vorgehensweise des Beispiels 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme,
dass 8 g Polymer der Probe A auf Wasserbasis und 12 g ASE-60-Latex
kombiniert und dann mit 80 g entionisiertem Wasser verdünnt
wurden.
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Beispiel 3
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Mischung von 30/70 der Probe A und des
ASE-60-Latex
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Die
Vorgehensweise des Beispiels 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme,
dass 6 g Polymer der Probe A auf Wasserbasis und 14 g ASE-60-Latex
kombiniert und dann mit 80 g entionisiertem Wasser verdünnt
wurden.
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Beispiel 4
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Mischung von 50/50 der Probe A und der
Probe B (carboxyliertes Polyurethan)
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10
g des Polymers der Probe A auf Wasserbasis und 20,6 g des Carboxylatpolyurethans
der Probe B auf Wasserbasis (14,6 Gew./Gew.-%) wurden in einen Offenhalsbecher
von 500 ml hineingegeben, gefolgt vom Verdünnen mit 69,4
g entionisiertem Wasser.
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Beispiel 5 (Vergleich)
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Mischung von 50/50 der Probe A und der
Probe C-Copolymerlatex
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5
g des Polymers der Probe A auf Wasserbasis und 5 g der Latexzubereitung
der Probe C wurden in einen Offenhalsbecher von 500 ml hineingegeben,
gefolgt vom Verdünnen mit 50 g entionisiertem Wasser.
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Beispiel 6
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Dispersion von Quarzstaub Syloid 169 (1%)
in der Lösung des Beispiels 1
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In
einen Offenhalsbecher von 200 ml wurden 100 g der Mischung des Beispiels
1 auf Wasserbasis, gefolgt von 1 g Quarzstaub Syloid 169 (von Davison
Chemical, einer Sparte der Firma Grace erhältlich) hineingegeben.
Die so gebildete heterogene Mischung wurde 4 Stunden lang auf eine
Walz bei hoher Geschwindigkeit gestellt, um eine relativ beständige
Dispersion zu erhalten, die eine Nutzungsdauer von etwa 6 Stunden aufwies,
bevor eine geringe Menge Quarzstaub sich abzusetzen begann.
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Beispiel 7
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Dispersion von Quarzstaub Syloid 169 (2%)
in der Lösung des Beispiels 1
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Die
Vorgehensweise des Beispiels 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme,
dass 100 g der Mischung des Beispiels 1 auf Wasserbasis und 2 g
Quarzstaub Syloid 169 verwendet wurden.
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Beispiel 8
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Dispersion von Quarzstaub Syloid 234 (1%)
in der Lösung des Beispiels 1
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Die
Vorgehensweise des Beispiels 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme,
dass 100 g der Mischung des Beispiels 1 auf Wasserbasis und 1 g
Quarzstaub Syloid 234 (von Davison Chemical, einer Sparte der Firma
Grace erhältlich) verwendet wurden.
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Beispiel 9
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Dispersion von Quarzstaub Syloid 234 (2%)
in der Lösung des Beispiels 1
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Das
Verfahren des Beispiels 5 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass
100 g der Mischung des Beispiels 1 auf Wasserbasis und 2 g Quarzstaub
Syloid 234 verwendet wurden.
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Beispiel 10
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Glanzmessung
-
Jeweilige
Proben von mit Polyvinylchlorid (PVC) beschichtetem Druckstoffträger
(von Aurora Textile & Finishing
Co., Aurora, IL, erhältlich) wurden unabhängig
auf der mit PVC beschichteten Seite auf der PVC-Beschichtung mit
der Mischung des Beispiels 1 und den Dispersionen der Proben 6 bis
9 mit Hilfe eines #6 drahtumwundenen Meyerstabs beschichtet. Die
so gebildeten beschichteten Träger wurden in einem Ofen
30 Minuten lang bei 65°C getrocknet und 1 h lang bei 22°C
und einer relativen Feuchte (RF) von 50% konditioniert. Der Glanz
jeder beschichteten Probe wurde bei 60°C mit Hilfe eines
Modularglanzmeters von HunterLab (Modell D48-7; von Hunter Assoc.
Laboratory, Inc., Reston, VA, erhältlich) dem Verfahren
gemäß gemessen, das im Abschnitt 4 des Bedienungshandbuchs
zu finden ist. Man lieft die Maschine sich eine Stunde lang vor Durchführen
der Messungen aufwärmen. Es wurden sechs Ablesungen aus
willkürlichen Bereichen auf jeder Probe durchgeführt
und der Durchschnitt der Ergebnisse bestimmt. Die Ergebnisse sind
in TABELLE 1 aufgeführt. TABELLE 1
| Beispiel | 60° Glanz |
| 1 | 1,9 |
| 6 | 1,55 |
| 7 | 1,3 |
| 8 | 1,5 |
| 9 | 1,05 |
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Beispiel
1, das keinen Quarzstaub enthielt, wies einen Glanzmesswert bei
60°C von 1,9 auf, was anzeigt, dass es im Vergleich mit
den Beispielen 6 bis 9 relativ glänzend war. Die Beispiele
6 bis 9 wiesen die Wirkung der Zugabe von Quarzstaub auf den Glanz
bei 60° auf. Bei Zugabe von 1 bis 2% Quarzstaub (Beispiele
6 bis 9) fand eine wesentliche Abnahme des Glanzes bei 60°C
statt und das am wenigsten glänzende Substrat wurde erhalten,
wenn 2% Syloid 234 in Beispiel 1 dispergiert wurde.
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Beispiel 11
-
Abschäl- und Haftungsleistung
-
Die
zum Beurteilen der trennbeschichteten flexiblen Blattmaterialien
dieser Beispiele verwendete Prüfmethode ist eine Modifikation
des Industriestandard-Abschälhaftungstests, der zum Beurteilen
von mit Haftklebemittel (HK) beschichteten Materialien verwendet
wird. Der Standardtest wird im Einzelnen in verschiedenen Veröffentlichungen
der American Society for Testing and Materials (ASTM), Philadelphia,
PA, und des Pressure Sensitive Tape Council (PSTC), Glenview, IL,
beschrieben. Die modifizierte Standardmethode wird unten im Einzelnen
beschrieben. Die Bezugsquelle der Standardtestmethode ist ASTM D3330-78
PSTC-1 (11/75).
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Abschäl- und Haftungswerte
im sofortigen Zustand
-
Der
Abschälwert im sofortigen Zustand ist ein quantitatives
Maß der Kraft, die zum Entfernen eines flexiblen Klebebands
von einem Substrat, das mit der Testzusammensetzung beschichtet
ist, in einem spezifischen Winkel und mit einer spezifischen Entfernungsrate
erforderlich ist. In den folgenden Beispielen wird diese Kraft in
Gramm pro 2,54 cm (g/2,54 cm) ausgedrückt.
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Jeweilige
Portionen jeder Polymermischungszusammensetzung, die in den Beispielen
1 bis 9 und auch in Probebeispiel A als solche hergestellt wurden,
wurden unabhängig mit einem #6 drahtgewundenen Meyerstab
auf einen coronabehandelten, mit Polyvinylchlorid (PVC) beschichteten
Druckstoffträger (von Aurora Textile & Finishing Co., Aurora, IL, erhältlich)
aufgetragen, 30 Minuten lang in einem Ofen bei 65°C getrocknet
und 1 Stunde lang bei 22°C und 50% relativer Feuchte (RF)
konditioniert.
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Das
Abschälprüfen im sofortigen Zustand wurde durch
Laminieren eines Streifens von 2,54 cm auf 20,32 cm jedes beschichteten
Trägers (beschichtete Seite nach oben) mit beidseitig beschichtetem
Band auf die Plattform einer Gleit-/Abschälprüfvorrichtung
von Instrumentors, Inc. (Modell 3M90) durchgeführt. Ein
Streifen von 2,54 cm auf 15,24 cm eines mit HK beschichteten Prüfbands
wurde auf das so gebildete Laminat mit einer Gummiwalze von 1,82
kg aufgewalzt. Das HK-Band umfasste ein stark klebenden (was bedeutet,
dass das Klebemittel eine Haftung auf Glas im Bereich von 1134 g/2,54
cm bis 2267 g/2,54 cm aufwies) Gummiharz-HK (mit einer Tg von etwa –20°C),
das mit 125 g/m2 auf den oben angegebenen,
mit PVC beschichteten Träger aufgetragen war. Die Kraft,
die zum Entfernen des Bands bei 180°C und mit 228,6 cm/Minute
erforderlich war, wurde dann gemessen. Die Ergebnisse wurden in
Tabelle 2 als Zwischenabschälkraft aufgezeichnet.
-
Das
frisch abgezogene, mit HK beschichtete Prüfband wurde dann
mit Hilfe einer 1,82 kg Walze an einer klaren Glasplatte befestigt
und die Kraft, die zum Entfernen des Bands bei 180°C und
mit 228,6 cm/Minute erforderlich war, wurde gemessen. Die Ergebnisse
wurden in der TABELLE 2 als Haftung im sofortigen Zustand an Glas
aufgezeichnet.
-
Abschäl- und Haftungswerte
im gealterten Zustand
-
Die
Abschälprüfung im gealterten Zustand wurde auf ähnliche
Weise wie die Abschälprüfung im sofortigen Zustand
durchgeführt, mit der Ausnahme, dass man das Prüfband
drei Tage lang bei 65°C vor der Entfernung in Kontakt mit
dem beschichteten Träger lieft. Die Kraft, die zum Entfernen
des Bands innerhalb 1 Minute bei 180°C und mit 228,6 cm/Minute
von dem beschichteten Träger erforderlich war, wurde gemessen
und die Ergebnisse wurden in TABELLE 2 als Abschälkraft
im gealterten Zustand aufgezeichnet.
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Bei
diesen Prüfbändern im gealterten Zustand wurde
die Haftung durch Befestigen des frisch abgezogenen Bands an einer
klaren Glasplatte und Messen der Haftung auf normale Art und Weise
mit Hilfe des gleichen Gleit-/Abziehprüfgeräts
von Instrumentors, wie oben angegeben, gemessen. Die Ergebnisse
wurden in TABELLE 2 als Haftung an Glas im gealterten Zustand aufgezeichnet. TABELLE 2
| Beispiel | Abziehkraft
im sofortigen Zustand (g/2,54 cm) | Abziehkraft
im gealterten Zustand (g/2,54 cm) | Haftung
an Glas im sofortigen Zustand (g/2,54 cm) | Haftung
an Glas im gealterten Zustand (g/2,54 cm) |
| Probe
A | 357,2 | 416,7 | 1312,6 | 595,3 |
| 1 | 601,0 | 601,0 | 1553,6 | 1389,1 |
| 2 | 518,8 | 493,3 | 1695,3 | 1695,3 |
| 3 | 433,7 | 524,5 | 1621,6 | 1474,2 |
| 4 | 714,4 | 708,7 | 1814,4 | 1621,6 |
| 5
(Vergleich) | 425,2 | 652,0 | 1134,0 | 793,8 |
| 6 | 623,7 | 737,1 | 1672,6 | 1360,8 |
| 7 | 708,7 | 708,7 | 1389,1 | 1360,8 |
| 8 | 708,7 | 708,7 | 1360,8 | 1389,1 |
| 9 | 680,4 | 722,9 | 1539,4 | 1360,8 |
-
Ohne
das Vorliegen eines zweiten Polymers irgendwelcher Art (Probe A
als solcher) zeigen die Ergebnisse, dass nach 3 Tagen des Alterns
ein Verlust an Haftung von etwa 55% stattfindet. Im Gegensatz dazu
fällt bei Zusatz von 50% und 60% eines zweiten Polymers
(Beispiele 1 und 2) der Verlust an Haftung auf nur jeweils etwa
10% bzw. 0% ab. während man nicht an die Theorie gebunden
sein möchte, glaubt man, dass die Beispiele 1 und 2 eine
ionische Vernetzung zwischen aufgepropften NVP-Anteilen (die basisch
sind) des Silicon-Vinyl-Copolymers und der Acrylsäureanteile
des säurefunktionellen Acrylpolymers des ASE-60-Latex bereitstellen.
Man glaubt, dass ein derartiges Vernetzen die Übertragung
der Trennbeschichtung auf das Klebemittel verhindert. Die gleiche
Art Phänomen wird in Beispiel 4 beobachtet, wo das zweite
Polymer Polyurethan ist, das eine Carbonsäurefunktionalität
enthält. Im Gegensatz dazu erfolgt ein wesentlicher Verlust
an Haftung, wenn ein zweites Polymer ohne ionische Vernetzungsfunktionalität
verwendet wird (Beispiel 5, Vergleich).
-
Andere
Ausführungsformen dieser Erfindung werden den mit dem Stand
der Technik vertrauten Fachleuten beim Betrachten dieser Beschreibung
oder der praktischen Anwendung der hier offenbarten Verwendung offensichtlich
sein. Verschiedene Auslassungen, Modifikationen und Änderungen
der Prinzipien und Ausführungsformen, die hier beschrieben
sind, können durch einen mit dem Stand der Technik vertrauten
Fachmann durchgeführt werden, ohne vom wirklichen Umfang
und Geiste der Erfindung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen
angegeben ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5202190 [0007, 0024, 0046]
- - US 5200436 [0007, 0024, 0046]
- - US 5154962 [0007, 0024, 0046]
- - US 5057619 [0007, 0024, 0046]
- - US 5089336 [0007, 0009, 0024, 0046]
- - US 5032460 [0007, 0009, 0024, 0046, 0046, 0047]
- - WO 99/11683 [0009]
- - US 5081213 [0035]
