DE60115691T2

DE60115691T2 - Verfahren zur verwendung von latenten, über-tackifizierten klebstoffen

Info

Publication number: DE60115691T2
Application number: DE60115691T
Authority: DE
Inventors: I. Albert EVERAERTS; A. Audrey SHERMAN; Jingjing Ma; N. Lang NGUYEN
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: US20050061435A1; DE60115691D1; EP1328599A1; WO2002034853A1; JP2004512417A; EP1328599B1; AU2001245341A1; ATE312147T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von über-tackifizierten Klebstoffen mit latenten Haftklebeeigenschaften, die durch einen Weichmacher aktiviert werden können. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verkleben von zwei Substraten unter Verwendung des Klebstoffs.
Haftklebstoffe haben in verschiedensten Formen und Anwendungsbereichen breite Verwendung gefunden. Haftklebstoffe (PSAs) sind jedoch aufgrund der ihnen innewohnenden Klebrigkeit schwierig zu verarbeiten und auszubringen. Das Ausbringen eines PSA-beschichteten Bands auf ein Substrat erfordert beispielsweise den Schutz der klebrigen PSA-Oberfläche durch einen Releaseliner, wenn das Band in Segmenten verwendet wird, oder einen Releaseliner oder eine Rückseitenbeschichtung mit geringer Haftung, wenn das Band in Rollenform verwendet wird.
Eine Technik zur Herstellung eines Haftklebstoffs aus einer nichtklebrigen Klebstoffbeschichtung besteht in der Verwendung von Wärme, um den Klebstoff zu aktivieren. Der aufgetragene Klebstoff wird bei Zufuhr von Wärme klebrig, so dass eine Verbindung hergestellt werden kann, und kehrt beim Abkühlen der Oberfläche in seinen nichtklebrigen Zustand zurück.
Die Wärmeaktivierung von PSAs ist jedoch mit einigen Einschränkungen behaftet. Diese Technik eignet sich nicht zur Herstellung eines permanent klebrigen Materials, da die PSA-Eigenschaften kurzlebig sind. Das heißt, dass ein derartiger Klebstoff nur klebrig ist, wenn er erhitzt wird. Außerdem ist es schwierig, eine Fläche mit aufgetragenem Klebstoff durch Wärmezufuhr selektiv klebrig zu machen. Wenn der Klebstoff vor dem Aufbringen auf das Substrat vom Verbraucher zu aktivieren ist, ist das Erwärmen der Klebstoffbeschichtung vor dem Aufbringen möglicherweise nicht zweckmäßig oder sogar unmöglich. Des Weiteren kann die Wärmeaktivierung unerwünscht sein, wenn der Klebstoff auf ein wärmeempfindliches Substrat, wie elektronische Vorrichtungen oder Folien aus niedrigschmelzendem Polymer, aufzubringen ist.
Die US-A-5,252,393 betrifft eine thermische Klebstoffzusammensetzung mit verzögerter Klebrigkeit, die eine bestimmte wässrige Harzdispersion umfasst. In der JP-A-60/17018 wird eine Klebstoffzusammensetzung beschrieben, die 100 Gewichtsteile eines speziellen Polymers, 10 bis 200 Gewichtsteile eines speziellen Klebrigmachers und 50 bis 500 Gewichtsteile eines speziellen kristallinen Weichmachers enthält.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Verfahren zur Verwendung von latenten, über-tackifizierten Klebstoffen, die nach Bedarf mit einem Weichmacher aktiviert werden können, um einen Haftklebstoff zu bilden.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Aufbringen eines Haftklebstoffs auf ein Substrat bereitgestellt, welches umfasst: Bereitstellen eines Substrats; Aufbringen eines latenten, übertackifizierten Klebstoffs auf das Substrat; und Aufbringen eines mit dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff kompatiblen weichmachenden Mittels zur Aktivierung des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs, um einen Haftklebstoff zu bilden. Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen des weichmachenden Mittels nach dem Aufbringen des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs auf das Substrat. Gegebenenfalls wird das weichmachende Mittel in ausgewählten Bereichen auf den auf dem Substrat angeordneten latenten, übertackifizierten Klebstoff aufgebracht.
In anderen Ausführungsformen werden der latente, übertackifizierte Klebstoff und das weichmachende Mittel gleichzeitig auf das Substrat aufgebracht. In dieser Ausführungsform ist das weichmachende Mittel vorzugsweise ein Feststoff. Vorzugsweise wird dem weichmachenden Mittel Wärme zugeführt, um es zu schmelzen und es zur Aktivierung des latenten, übertackifizierten Klebstoffs zu veranlassen, um einen Haftklebstoff zu bilden. Gewünschtenfalls kann dem weichmachenden Mittel und dem auf dem Substrat angeordneten latenten, über-tackifizierten Klebstoff in ausgewählten Bereichen Wärme zugeführt werden.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, um Substrate miteinander zu verkleben, welches umfasst: Bereitstellen eines ersten Substrats; Aufbringen eines latenten, über-tackifizierten Klebstoffs auf das erste Substrat; und Aufbringen eines mit dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff kompatiblen weichmachenden Mittels zur Aktivierung des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs, um einen Haftklebstoff zu bilden; und Aufbringen eines zweiten Substrats, um in Kontakt mit dem auf dem ersten Substrat angeordneten Haftklebstoff zu sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung:
bezieht sich „Klebstoff" auf die Klebstoffzusammensetzung und kann sich auch auf die Klebstoffschicht eines klebenden Gegenstands beziehen.
bezieht sich „latenter, über-tackifizierter Klebstoff" auf einen Klebstoff, der aufgrund einer verhältnismäßig großen Menge von Klebrigmacher keine Klebeeigenschaften aufweist (z.B. nicht klebrig ist), aber nach Aktivierung durch Aufbringen eines weichmachenden Mittels Klebeeigenschaften erwirbt.
bezieht sich „Haftklebstoff" oder „PSA" auf ein viskoelastisches Material, das die folgenden Eigenschaften besitzt: (1) aggressive und permanente Klebrigkeit, (2) Haftung mit nicht mehr als Fingerdruck, (3) ausreichende Haltefähigkeit auf einem Substrat und (4) ausreichende Kohäsionsfestigkeit, um sauber von dem Substrat entfernt zu werden.
bezieht sich „kompatibel" auf weichmachende Mittel, die: (1) keine große Phasentrennung von dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff zeigen, wenn in den vorgeschriebenen Mengen kombiniert; (2) nach Mischen mit dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff bei der Alterung keine erhebliche Phasentrennung davon aufweisen und (3) als rheologiemodifizierendes Mittel für den latenten, über-tackifizierten Klebstoff fungieren, so dass die weich gemachte Zusammensetzung Haftklebeeigenschaften gemäß obiger Definition aufweist.
bezieht sich „nichtflüchtig" auf weichmachende Mittel, die bei Kombination mit den erfindungsgemäßen latenten, über-tackifizierten Klebstoffen weniger als 3% VOC (volative organic content, Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen) erzeugen. Der VOC-Gehalt kann in Analogie zu ASTM D 5403-93 durch Exponieren der aufgetragenen Zusammensetzung gegenüber 100 ± 5°C in einem Umluftofen über einen Zeitraum von 1 Stunde bestimmt werden. Wenn weniger als 3% weichmachendes Mittel aus der latenten, über-tackifizierten Klebstoffzusammensetzung verloren gehen, wird das weichmachende Mittel als „nichtflüchtig" erachtet.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Aufbringen von latenten, über-tackifizierten Klebstoffen und Aktivieren der Klebstoffe, beispielsweise um Substrate miteinander zu verkleben. Bei den erfindungsgemäßen Verfahren wird ein latenter, übertackifizierter Klebstoff auf ein Substrat aufgebracht, um eine Beschichtung zu bilden, die kontinuierlich oder diskontinuierlich sein kann, und unter Verwendung eines Weichmachers (der hier als Aktivierungshilfsmittel bezeichnet wird) aktiviert, um Klebeeigenschaften, vorzugsweise Haftklebeeigenschaften, bereitzustellen.
Vorteile der Verwendung der hier beschriebenen latenten, über-tackifizierten Klebstoffe sind u.a.: keine Notwendigkeit für einen Liner, um den Klebstoff vor der Verwendung zu schützen; die Fähigkeit, den Klebstoff bei Bedarf zu aktivieren; und die Fähigkeit, den Klebstoff bildmäßig selektiv zu aktivieren.
Der bei der vorliegenden Erfindung verwendbare latente, über-tackifizierte Klebstoff wird in der Regel in einer Dicke von mindestens etwa 10 Mikron (d.h. Mikrometer) und vorzugsweise mindestens etwa 20 Mikron aufgebracht. Mehrere Schichten von latentem, über-tackifiziertem Klebstoff können auf ein Substrat aufgebracht werden, wobei die gleichen oder verschiedene latente, übertackifizierte Klebstoffe verwendet werden. Gewünschtenfalls können diese Schichten gegebenenfalls durch nichtklebrige Schichten getrennt sein.
Nach dem Auftragen eines weichmachenden Mittels wird der gesamte latente, über-tackifizierte Klebstoff oder ein Teil davon zu einem Material mit Haftklebeeigenschaften aktiviert. Das weichmachende Mittel kann gegebenenfalls durch Ausübung von Druck ergänzt werden, beispielsweise um zwei Substrate miteinander zu verkleben. Es kann auf verschiedene Arten aufgebracht werden. Beispielsweise kann ein Weichmacher in fester oder flüssiger Form aufgebracht werden. Er kann gewünschtenfalls verkapselt werden. Er kann auf den latenten Klebstoff gesprüht werden, oder der latente Klebstoff kann anderweitig mit Weichmacher (z.B. in Pulver- oder Filmform) belegt werden. Er kann gewünschtenfalls bildmäßig aufgebracht werden. Er kann vor, gleichzeitig mit oder nach dem Aufbringen des latenten Klebstoffs auf ein Substrat aufgetragen werden. Beispielsweise kann ein latenter, übertackifizierter Klebstoff mit einem festen Weichmacher in Form von Pulver, Film, Teilchen oder dergleichen kombiniert (vermischt, überschichtet oder unterschichtet) und auf eine ausreichende Temperatur erhitzt werden, um den Weichmacher zu schmelzen und den Klebstoff zu aktivieren, um Haftklebeeigenschaften der Kombination von latentem, über-tackifiziertem Klebstoff und Weichmacher zu bilden. Alternativ dazu kann ein flüssiges weichmachendes Mittel mittels Spritz-, Flut- oder anderen Flüssigkeitsaufbringtechniken (wie Tintenstrahl) auf die Bereiche des latenten, übertackifizierten Klebstoffs aufgebracht werden.
Latente, über-tackifizierte Klebstoffe
Ein latenter, über-tackifizierter Klebstoff ist ein Klebstoff, der ein Elastomer und eine große Menge von klebrigmachendem Harz enthält, wobei letzteres in einer ausreichenden Menge enthalten ist, um die Glasübergangstemperatur (Tg) der resultierenden Klebstoffe auf ein zur bequemen und effektiven Handhabung von mit dem Klebstoff beschichteten Flächengebilden bei Raumtemperatur erforderliches Niveau anzuheben, wobei der Klebstoff aber das Vermögen für starke weichmacheraktivierbare Verbindungen behält. Derartige Klebstoffe werden hier als „über-tackifizierte" Klebstoffe beschrieben. Beispiele werden in der US-PS 4,248,748 (McGrath et al.) offenbart.
In derartigen „über-tackifizierten" Klebstoffen sind die klebrigmachenden Harze im Allgemeinen gut bekannte Harze, die in der Regel thermoplastische, harzartige, bei Raumtemperatur feste Stoffe sind, die durch ihre Fähigkeit gekennzeichnet sind, die Glasübergangstemperatur (Tg) und die Klebrigkeit eines Elastomers zu erhöhen. Die Klebrigkeit kann durch verschiedene Tests gemessen werden, wie den „inclined-trough"- oder „rolling-ball"-Test, bei dem eine Edelstahlkugel eine geneigte Wanne herunterrollen gelassen wird, an deren unteren Ende ein mit der zu prüfenden Mischung beschichtetes Band geträgert ist. Brauchbare klebrig machende Harze erhöhen in der Regel die Klebrigkeit von herkömmlichen Haftklebstoffpolymeren, wenn sie in typischen Mengen von etwa 20 bis 100 Teilen pro 100 Teile Klebstoffpolymer zugegeben werden. Über-tackifizierte Klebstoffe ergeben sich in der Regel, wenn klebrigmachende Harze in höheren Mengen als zur Herstellung eines Haftklebstoffs benötigt zugegeben werden.
Eine gängige Form von klebrigmachendem Harz sind natürlich vorkommende Materialien, die in der Regel komplexe Mischungen von hochmolekularen organischen Säuren und verwandten neutralen Materialien sind. Wurzelharze oder andere Kolophoniumharze oder modifizierte Formen derartiger natürlich vorkommender Kolophoniumharze, z.B. hydrierte oder veresterte Kolophoniumharze, sind besonders gut geeignet. Polymere von Terpen, phenol- oder styrolmodifizierte Terpene und niedermolekulare Styrolharze sind ebenfalls geeignet. Beispiele für andere geeignete klebrigmachende Harze sind nachstehend aufgeführt.
Die über-tackifizierten Klebstoffe können sich von einem Elastomer ableiten, das in der Regel in Haftklebstoffen verwendet wird. Derartige über-tackifizierte Klebstoffe sind bei Raumtemperatur (d.h. etwa 20°C bis etwa 25°C) klebarm oder gänzlich klebfrei. Sie gewinnen ihre Klebarmuts- oder Klebfreiheitseigenschaften bei Raumtemperatur aus ihren hohen Glasübergangstemperaturen (in der Regel mindestens etwa 10°C) und/oder hohen Scherspeichermodulen (in der Regel mindestens 5 × 10⁵ Pascal bei 23°C und 1 Hz). Zur Umwandlung des übertackifizierten Klebstoffs in ein Material, das Haftklebeeigenschaften aufweist, wird ein weichmachendes Mittel verwendet. Geeignete weichmachende Mittel sind diejenigen, die die Tg des latenten, übertackifizierten Klebstoffs auf unter etwa 10°C, vorzugsweise unter 0°C, senken können, und sein Scherspeichermodul muß unter dem Dahlquist-Kriterium liegen, das im Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Donatas Satas (Hrsg.), 2. Auflage, S. 172–173, Van Nostrand Reinhold, New York, NY, 1989, definiert wird.
Beispiele für latente, über-tackifizierte Klebstoffe, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Naturkautschuke, Synthesekautschuke, Styrol-Blockcopolymere, (Meth)acrylate, Poly(alphaolefine) und Silikone.
Zu den latenten, über-tackifizierten Naturkautschukklebstoffen gehört Naturkautschuk, der in der Qualität von einer leicht blassen Kreppqualität bis zu einer dunkleren ribbed-smoked-sheet-Qualität reichen kann und Beispiele wie CV-60, eine Kautschukqualität mit kontrollierter Viskosität, und SMR-5, eine ribbed-smoked-sheet-Kautschukqualität, enthält. Zum Übertackifizieren von Naturkautschuken verwendete klebrigmachende Harze umfassen im Allgemeinen u.a. Wurzelharz und dessen hydrierte Derivate, Terpenharze mit verschiedenen Erweichungspunkten und auf Erdöl basierende Harze.
Zu den latenten, über-tackifizierten Synthesekautschukklebstoffen gehören Synthesekautschuke, die im Allgemeinen gummiartige Elastomere sind, wie Butylkautschuk, ein Copolymer von Isobutylen mit weniger als 3 Prozent Isopren, Polyisobutylen, ein Homopolymer von Isopren, Polybutadien, Styrol/Butadien-Kautschuk, Polybutadien oder Styrol/Butadien-Kautschuk. Ein Beispiel für einen Synthesekautschuk ist der von B.F. Goodrich unter der Handelsbezeichnung AMERIPOL 101 IA erhältliche Synthesekautschuk, ein Styrol/Butadien-Kautschuk. Klebrigmacher, die verwendbar sind, um Synthesekautschuke zu über-tackifizieren, sind u.a. Derivate von Kolophoniumharzen, Polyterpene, von aliphatischen C5-Olefinen abgeleitete Harze und von aromatischen C9- und aliphatischen C5-Olefinen abgeleitete Harze.
Latente, über-tackifizierte Styrol-Blockcopolymerklebstoffe umfassen im Allgemeinen Elastomere vom A-B- oder A-B-A-Typ, wobei A für einen thermoplastischen Polystyrolblock steht und B für einen gummiartigen Block von Polyisopren, Polybutadien oder Poly(Ethylen/Butylen) steht, und Harze. Beispiele für die verschiedenen Blockcopolymere, die in den Klebstoffen verwendet werden können, sind lineare, radiale, sternförmige und „tapered" Styrol-Isopren-Blockcopolymere, wie die im Handel von Shell Chemical Co. unter den Handelsbezeichnungen KRATON D1107, KRATON G1657, KRATON G1750 und KRATON D1118 erhältlichen. Die Polystyrolblöcke neigen dazu, Domänen in Form von Sphäroiden, Zylindern oder Lamellen zu bilden, die dazu führen, dass die Blockcopolymerklebstoffe Zweiphasenstrukturen aufweisen. Harze, die mit der Kautschukphase assoziiert sind, entwickeln im Allgemeinen Klebrigkeit im Haftklebstoff. Beispiele für Harze, die mit der Kautschukphase assoziieren, sind von aliphatischen Olefinen abgeleitete Harze, wie die im Handel von Goodyear unter den Handelsbezeichnungen ESCOREZ 1300 und WINGTACK erhältlichen; Kolophoniumester, wie die im Handel von Hercules, Inc. unter den Handelsbezeichnungen FORAL und STAYBELITE Ester 10 erhältlichen; hydrierte Kohlenwasserstoffe, wie der im Handel von Exxon unter der Handelsbezeichnung ESCOREZ 5000 erhältliche; Polyterpene, wie das im Handel von Hercules Inc. unter der Handelsbezeichnung PICCOLYTE A erhältliche; und Terpenphenolharze, die sich von Erdöl- oder Terpentinquellen ableiten, wie etwa das im Handel unter der Handelsbezeichnung PICCOFYN A100 erhältliche. Harze, die mit der thermoplastischen Phase assoziieren, neigen dazu, den Haftklebstoff steif zu machen.
Latente, über-tackifizierte (Meth)acrylatklebstoffe enthalten im Allgemeinen 100 bis 80 Gew.-% einer C4-C12-Alkylesterkomponente, wie beispielsweise Isooctyl acrylat, 2-Ethylhexylacrylat und n-Butylacrylat, und 0 bis 20 Gew.-% einer polaren Komponente oder kohäsiv verstärkenden Komponente, wie beispielsweise Acrylsäure, (Meth)acrylsäure, Vinylacetat, N-Vinylpyrrolidon und Styrolmacromer. Vorzugsweise enthalten die (Meth)acrylat-Haftklebstoffe 0 bis 20 Gew.-% Acrylsäure und 100 bis 80 Gew.-% Isooctylacrylat, Butylacrylat oder Ethylhexylacrylat. Brauchbare Klebrigmacher, die verwendet werden können, um diese Materialien zu übertackifizieren, sind Kolophoniumester, wie der im Handel von Hercules, Inc. unter der Handelsbezeichnung FORAL 85 erhältliche, aromatische Harze, wie das im Handel von Hercules, Inc. unter der Handelsbezeichnung PICCOTEX LC-55WK erhältliche, und Terpenharze, wie die im Handel von Arizona Chemical Co. unter den Handelsbezeichnungen SYLVAREZ 2019 und ZONAREZ B-100 erhältlichen.
Latente, über-tackifizierte Poly(alpha-olefin)klebstoffe, die auch als Poly(1-alken)klebstoffe bezeichnet werden, enthalten im Allgemeinen entweder ein weitgehend unvernetztes Polymer oder ein unvernetztes Polymer, das darauf aufgepfropfte strahlungsaktivierbare funktionelle Gruppen aufweisen kann, wie in der US-PS 5,112,882 (Babu et al.) beschrieben. Klebrigmachende Materialien, die verwendet werden können, um derartige Klebstoffe zu über-tackifizieren, sind in der Regel Harze, die in das Poly(alpha-olefin)-Polymer mischbar sind. Brauchbare klebrigmachende Harze sind u.a. Harze, die durch Polymerisation von ungesättigten C5- bis C9-Kohlenwasserstoffmonomeren gewonnen werden, Polyterpene, phenol- oder styrolmodifizierte Polyterpene und dergleichen. Beispiele für derartige Harze auf Basis einer C5-Olefinfraktion dieser Art sind die im Handel von Goodyear unter der Handelsbezeichnung WINGTACK erhältlichen.
Latente, über-tackifizierte Silikonklebstoffe enthalten zwei Hauptkomponenten, ein Polymer oder Gummi und ein klebrigmachendes Harz. Das Polymer ist typischerweise ein hochmolekulares Polydimethylsiloxan oder Polydimethyldiphenylsiloxan, das an den Enden der Polymerkette Restsilanolfunktionalität (SiOH) enthält, oder ein Blockcopolymer, das Polydiorganosiloxan-Weichsegmente und harnstoffterminierte Harzsegmente aufweist. Das klebrigmachende Harz, das verwendet werden kann, um diese Klebstoffe zu über-tackifizieren, enthält eine dreidimensionale Silicatstruktur, die mit Trimethylsiloxygruppen (OSiMe₃) endverkappt ist und auch etwas Restsilanolfunktionalität enthält. Beispiele für klebrigmachende Harze sind die im Handel von General Electric Co., Silicone Resins Division, Waterford, NY, unter der Handelsbezeichnung SR 545 und von Shin-Etsu Silicones of America, Inc., Torrance, CA, unter der Handelsbezeichnung MQD-32-2 erhältlichen. Um ein Silikonharz zu über-tackifizieren, liegt der Klebrigmacher in der Regel in einer Menge von mindestens etwa 50 Gew.-% vor. Die Herstellung typischer Silikonhaftklebstoffe wird in der US-PS 2,736,721 (Dexter) beschrieben. Die Herstellung von Silikon-Harnstoff-Blockcopolymerhaftklebstoff wird in der US-PS 5,214,119 (Leir et al.) beschrieben.
Der erfindungsgemäße über-tackifizierte Klebstoff ist bei Raumtemperatur (d.h. etwa 20°C bis etwa 25°C) klebarm oder völlig klebfrei. Er gewinnt seine Klebarmuts- oder Klebfreiheitseigenschaften bei Raumtemperatur aus seiner hohen Tg und/oder seinem hohen Scherspeichermodul. Im Allgemeinen haben die über-tackifizierten Klebstoffe mit hoher Tg und/oder hohem Modul signifikanten glasartigen Charakter und sind nicht elastomer. Neben einer Tg von mindestens etwa 10°C weisen die klebarmen oder nichtklebrigen latenten, über-tackifizierten Klebstoffe auch einen Scherspeichermodul von mindestens 5 × 10⁵ Pascal bei 23°C und 1 Hz auf. Zur Umwandlung dieses übertackifizierten Klebstoffs in ein Material, das Haftklebeeigenschaften aufweist, sollte das weichmachende Mittel so gewählt sein, dass die Tg des latenten Klebstoffs auf unter etwa 10°C, vorzugsweise unter 0°C, und sein Scherspeichermodul auf einen Wert unterhalb des Dahlquist-Kriteriums gesenkt wird.
Polymerisationsverfahren
Die Elastomere der weichmacheraktivierbaren latenten, über-tackifizierten Klebstoffe, die bei der Erfindung verwendet werden können, können durch Techniken einschließlich u.a. der herkömmlichen Techniken der Lösungsmittelpolymerisation, Dispersionspolymerisation, Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation, lösungsmittelfreien Massepolymerisation und Strahlungspolymerisation einschließlich Verfahren unter Verwendung von Ultraviolettlicht, Elektronenstrahlen und Gammastrahlung polymerisiert werden. Diese Verfahren sind dem Fachmann gut bekannt.
Verfahren zum Aufbringen von latenten, über-tackifizierten Klebstoffen
Lösungsmittelbeschichtung:
Jede beliebige herkömmliche Beschichtungstechnik kann verwendet werden, um die latenten, über-tackifizierten Klebstoffzusammensetzungen auf Zielsubstrate aus Lösungsmittellösungen, die Wasser und/oder organische Lösungsmittel enthalten können, aufzubringen. Brauchbare Beschichtungstechniken sind u.a. Streich-, Walzen-, Spritz-, Verteilungs-, Draht-, Gravur-, Transferwalzen-, Luftrakel-, Vorhang- oder Rakelmesserbeschichtung.
Die latente, über-tackifizierte Klebstoffzusammensetzung kann auf jedes beliebige geeignete Substrat aufgetragen werden, das ein Flächengebilde, eine Faser oder ein geformter Gegenstand sein kann. Die bevorzugten Substrate sind jedoch diejenigen, die für Haftklebeprodukte verwendet werden. Die latente, übertackifizierte Haftklebstoffzusammensetzung kann auf mindestens eine Hauptoberfläche geeigneter flexibler oder unflexibler Trägermaterialien aufgebracht werden. Brauchbare flexible Trägermaterialien sind beispielsweise Papier, Kunststofffolien, wie Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyethylenterephthalat, Celluloseacetat, Ethylcellulose und dergleichen.
Träger können auch Konstruktionen mit unregelmäßigen Oberflächen sein, wie Gewebe, Vliesstoff, Papier oder andere Materialien mit rauhen Oberflächen. Derartige Gewebe können aus Fäden von synthetischen oder natürlichen Materialien (z.B. Baumwolle, Polyamid, Reyon, Glas oder Keramikmaterial) gebildet werden. Derartige Vliesstoffe umfassen trocken abgelegte Bahnen von natürlichen oder synthetischen Fasern oder Mischungen davon, wenn die Bahnen nicht zu porös sind, um eine wesentliche Migration des Beschichtungsmaterials in das Trägermaterial zu verhindern. Aufgrund seiner hohen Porosität ist Papier selbst in der Regel nicht geeignet, wenn nicht schwerere Beschichtungen von größer als ein Mikrometer aufgebracht werden in dem Bestreben, das Einsinken von Beschichtungsmaterial in das Papier wettzumachen. Allerdings ist jedes Pergaminpapier, kunststoffbeschichtete Papier oder imprägnierte Papier geeignet. Viele dieser Träger werden weithin für Bodenmarkierungsbänder verwendet. Zudem können geeignete Träger aus Metall, metallisierter polymerer Folie, Natur- oder Synthesekautschuk oder keramischem Flächenmaterial gebildet werden. Grundierungen können verwendet werden, sind jedoch nicht notwendig.
Die Beschichtungsdicke variiert in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise der jeweiligen Anwendung, der Beschichtungsformulierung und der Beschaffenheit des Substrats (z.B. seines Absorptionsvermögens, seiner Porosität, seiner Oberflächenrauhigkeit, seiner Kräuselung, seiner chemischen Zusammensetzung usw.). In der Regel erfordert ein poröses Substrat oder eine raube Oberfläche eine dickere Beschichtung als weniger poröse Substrate oder glattere Oberflächen. Beschichtungen von übertackifiziertem Klebstoff haben in der Regel eine Dicke von etwa 25 Mikron (d.h. Mikrometer) bis etwa 250 Mikron.
Heißschmelzbeschichten:
Latente, über-tackifizierte Klebstoffzusammensetzungen können zur Herstellung eines beschichtungsfähigen thermoplastischen Schmelzklebstoffs nach dem Fachmann bekannten Techniken verwendet werden. Derartige beschichtungsfähige Schmelzklebstoffe können zur Bildung eines Flächengebildes aus latentem, übertackifiziertem Klebstoff durch Auftragen des geschmolzenen Klebstoffs auf ein Flächenmaterial oder ein anderes geeignetes Substrat verwendet werden. Das Flächenmaterial wird vorzugsweise aus einem Bandträger, einem Folienträger oder einem Releaseliner ausgewählt.
Der latente, über-tackifizierte thermoplastische Schmelzklebstoff kann aus einer Filmdüse ausgebracht und danach durch Inkontaktbringen des gezogenen Klebstoffs mit einer sich bewegenden Kunststoffbahn oder einem anderen geeigneten Substrat aufgetragen werden. Ein verwandtes Beschichtungsverfahren umfasst das Extrudieren des beschichtungsfähigen thermoplastischen latenten, über-tackifizierten Schmelzklebstoffs und eines coextrudierten Trägermaterials aus einer Filmdüse und das Abkühlen des Schichtprodukts, um ein latentes Klebeband zu bilden. Andere Formungsverfahren umfassen das direkte Inkontaktbringen des beschichtungsfähigen thermoplastischen latenten, über-tackifizierten Schmelzklebstoffs auf eine sich schnell bewegende Kunststoffbahn oder ein anderes geeignetes vorgeformtes Substrat. Unter Anwendung dieses Verfahrens wird der latente, über-tackifizierte Klebstoff unter Verwendung einer Düse mit flexiblen Düsenlippen, wie einer Drehstabdüse, auf die sich bewegende vorgeformte Bahn aufgetragen. Nach dem Formen nach einem dieser kontinuierlichen Verfahren können die Filme oder Schichten aus latentem, über-tackifiziertem Klebstoff durch Abschrecken unter Verwendung von sowohl direkten Verfahren (z.B. Kühlwalzen oder Wasserbädern) als auch indirekten Verfahren (z.B. Luft- oder Gasaufprall) verfestigt werden.
Pulverbeschichtung
Ein Vorteil der Verwendung der latenten, übertackifizierten Klebstoffzusammensetzungen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ist die Fähigkeit, sie als feste, pulverförmige Materialien unter Verwendung von Pulverbeschichtungstechniken auszubringen. Neben direkten Polymerisationsmethoden (z.B. sprühgetrockneter Emulsions-, Suspensions- oder Dispersionspolymerisation), die dem Fachmann bekannt sind, kann das Material in Pulverform auch durch Herstellung von Lösungsmittel- oder schmelzbeschichteten Folien und anschließende Anwendung von mechanischen Techniken, wie Tieftemperaturmahlen oder Hammermahlen, um diese Materialien zu zerkleinern, hergestellt werden. Feste, pulverförmige weichmachende Mittel können nach ähnlichen mechanischen Verfahren hergestellt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Mischung von einem pulverförmigen latenten, übertackifizierten Klebstoff und einem pulverförmigen weichmachenden Mittel mittels Pulverbeschichtung auf ein gesamtes Substrat oder einen Teil davon aufgebracht. Die Pulverbeschichtung wird dann ausreichend Wärme ausgesetzt, um das weichmachende Mittel zu schmelzen, wodurch es in den latenten, übertackifizierten Klebstoff absorbiert werden und dessen Tg und Scherspeichermodul modifizieren kann, um ein Haftklebstoffmaterial zu bilden. Die Wärmequelle kann diffus sein, um breite Bereiche der Beschichtung aus pulverförmigem latentem, über-tackifiziertem Klebstoff zu aktivieren, oder fokussiert sein, um diskrete, vorbestimmte Teile der pulverförmigen Beschichtung zu aktivieren. Die Wärme kann die Beschichtung zu einer glatten Haftklebstoffbeschichtung schmelzen, oder es kann der gesamte Teilchencharakter des latenten, übertackifizierten Klebstoffs oder ein Teil davon beibehalten werden.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung umfasst das anfängliche Auftragen eines pulverförmigen latenten, über-tackifizierten Klebstoffs auf ein gesamtes Substrat oder einen Teil davon. Dann kann die gesamte Beschichtung aus pulverförmigem latentem, übertackifiziertem Klebstoff durch Eintragen eines flüssigen weichmachenden Mittels mittels Spritz-, Flut- oder anderen Flüssigkeitsausbringtechniken (wie Tintenstrahl) auf die Bereiche der Beschichtung aus pulverförmigem, latentem, über-tackifiziertem Klebstoff zu einem Material mit Haftklebeeigenschaften aktiviert werden. So können durch Spritzen des flüssigen weichmachenden Mittels über den pulverförmigen latenten, über-tackifizierten Klebstoff strukturierte Schichten erzeugt werden.
Alternativ dazu können strukturierte Schichten durch Erwärmen des pulverförmigen latenten, übertackifizierten Klebstoffs, der mit festem Weichmacher (Pulver oder Film) bedeckt ist, mit einer fokussierten Wärmequelle, wie einem IR-Laser, oder einer diffusen Wärmequelle unter Verwendung einer strukturierten Maske oder Abdeckung erzeugt werden. Der pulverförmige latente, über-tackifizierte Klebstoff kann vor dem Aufbringen des weichmachenden Mittels teilweise oder vollständig zu einer glatten Beschichtung geschmolzen werden.
Ein zusätzlicher Vorteil, der mit diesen Pulverbeschichtungsverfahren verbunden ist, bei denen nur ein Teil der Pulverbeschichtung aus latentem, über tackifiziertem Klebstoff weich gemacht wird, ist die Fähigkeit, die nicht weich gemachten Teilchen leicht von dem Substrat entfernen zu können. Nach der Entfernung von dem Substrat bleibt das weich gemachte Haftklebematerial zurück, und die nicht aktivierten Teilchen aus latentem, über-tackifiziertem Klebstoff können zur zukünftigen Verwendung recycliert werden. Andere Verfahren, die herkömmlicherweise zum Ausbringen oder Erzeugen von strukturierten haftklebstoffbeschichteten Gegenständen verwendet werden, wie Heißschmelzspritzen oder Siebdruck, können zu Klebematerialien führen, die nicht wiederverwendet werden können.
Ähnlich wie unter Verwendung dieser Pulverbeschichtungstechniken hergestellte Beschichtungen können nach dem Heißschmelzverfahren oder aus Lösungsmittel aufgetragene Filme aus latentem, über-tackifiziertem Klebstoff unter Verwendung der Wärmeaktivierung von festem Weichmacher oder flüssigem weichmachendem Mittel durch nachstehend beschriebene Aktivierungsverfahren selektiv aktiviert werden, um Haftklebeeigenschaften aufzuweisen.
Des Weiteren können Teilchen oder Filme aus nicht weich gemachtem latentem, über-tackifiziertem Klebstoff mit einem festen Weichmacher in Form von Pulver, Film, Teilchen und dergleichen aufgetragen werden, auf eine ausreichende Temperatur, um den Weichmacher zu schmelzen und die Haftklebeeigenschaften der Kombination aus latentem, über-tackifiziertem Klebstoff und dem Weichmacher zu aktivieren, erhitzt werden.
Noch ein anderer Vorteil des Pulverformats des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs ist die Leichtigkeit des Mischens eines oder mehrerer der latenten, über-tackifizierten Klebstoffe mit anderen pulverförmigen Komponenten. Alternativ dazu können die pulverförmigen Komponenten andere Polymere oder anorganische Materialien sein, die beim Weichmachen Verbundmate rialien ergeben, die durch die weich gemachte Polymerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung miteinander verbunden sind.
Brauchbare Techniken zur Pulverbeschichtung des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs sind u.a. Wirbelschichtbeschichten, elektrostatische Spritzverfahren, Streubeschichtung, Aufschlämmungsbeschichten einer Dispersion und die Verwendung eines Siebs zum Ausbringen des Pulvers auf ähnliche Art und Weise wie beim Siebdruck. Bei dem Wirbelschichtbeschichtungsverfahren wird das pulverförmige Material in einen Behälter mit einer porösen Platte als Grundfläche gegeben. Luft wird durch die Platte geführt, was bewirkt, dass das Pulver volumenmäßig expandiert und fluidisiert. In diesem Zustand besitzt das Pulver einige der Eigenschaften eines Fluids. Das Substrat wird in einem Ofen auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Pulvers erwärmt und in die Wirbelschicht getaucht, wo die Teilchen auf der Oberfläche schmelzen, um eine Beschichtung zu bilden. Alternativ dazu kann das kalte Substrat über eine Schicht von fluidisierten Teilchen, die tribogeladen sind und an der Bahn haften, geführt werden. Das pulverbeschichtete Substrat kann dann durch eine erwärmte Zone oder einen erwärmten Spalt geführt werden, um die Teilchen zu schmelzen. Beim elektrostatischen Spritzverfahren wird das pulverförmige Material in einem Luftstrom dispergiert und durch ein Koronaentladungsfeld geführt, in dem die Teilchen eine elektrostatische Ladung annehmen. Die geladenen Teilchen werden von dem geerdeten Substrat angezogen und darauf abgeschieden. Das Substrat, das üblicherweise bei Raumtemperatur elektrostatisch beschichtet wird, wird dann in einen Ofen eingebracht, in dem das Pulver schmilzt und eine Beschichtung bildet. Siehe beispielsweise Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4. Auflage, Wiley: 1993, Bd. 6, Seiten 635–636.
Verfahren zur bildmäßigen Bildung von latenten, übertackifizierten Klebstoffen werden in der US-P5 6,509,128 mit dem Titel „Imagewise Printing of Adhesives and Limited Coalescence Polymerization Method" beschrieben.
Neben einer Beschichtung aus latentem, übertackifiziertem Klebstoff auf einem Substrat, wie oben beschrieben, können andere herkömmliche Beschichtungen, wie eine Rückseitenbeschichtung mit geringer Haftung, eine Grundierungsbeschichtung und dergleichen, auf das Substrat aufgetragen werden. Derartige Beschichtungen sind dem Fachmann bekannt und für die vorgesehene Verwendung der beschichteten Flächenmaterialien bezeichnend. Ferner können Substrate vor der Verwendung vorbehandelt werden. Mit latentem, über-tackifiziertem Klebstoff beschichtete Flächenmaterialien können die Form eines beliebigen Gegenstands, der herkömmlicherweise mit bekannten PSA-Zusammensetzungen verwendet wird, wie Etiketten, Bänder, Transferbänder (einschließlich eines Films aus dem PSA auf mindestens einem Releaseliner), Schilder, Abdeckungen, Markierungen und dergleichen, annehmen.
Aktivierungshilfsmittel und Aktivierungsverfahren
Die hier beschriebenen Verfahren umfassen die Verwendung eines Aktivierungshilfsmittels, um den latenten, über-tackifizierten Klebstoff zu aktivieren. Das Aktivierungshilfsmittel wird verwendet, um den Klebstoff zu aktivieren, um beispielsweise zwei Substrate miteinander zu verkleben. Das Aktivierungshilfsmittel ist ein Weichmacher (d.h. weichmachendes Mittel). Im Allgemeinen können die weichmachenden Mittel flüssig oder fest sein, weisen eine Palette von Molekulargewichten und Architekturen auf und sind mit dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff kompatibel. Sie können monomer oder polymer, flüchtig oder nichtflüchtig, reaktiv oder nichtreaktiv sein. Des Weiteren können bei der vorliegenden Erfindung auch Mischungen von weichmachenden Mitteln verwendet werden.
Flüssige weichmachende Mittel sind im Allgemeinen leicht mit dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff kombinierbar. Feste weichmachende Mittel können trotz ihrer etwas schwierigeren Verwendung vorteilhafterweise bei Anwendungen, Verfahren oder Gegenständen verwendet werden, bei denen die kontrollierte Weichmachung des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs gewünscht ist. Nach Erhitzen auf die Schmelz- oder Glasübergangstemperatur des festen weichmachenden Mittels wird der latente, über-tackifizierte Klebstoff weich gemacht, und die Mischung weist Haftklebeeigenschaften auf.
Überdies können die weichmachenden Mittel eine Palette von Molekulargewichten und Architekturen aufweisen. Das heißt, dass die weichmachenden Mittel entweder polymer oder monomer sein können. Monomere weichmachende Mittel leiten sich in der Regel von niedermolekularen Säuren oder Alkoholen ab, welche dann mit einem monofunktionellen Alkohol bzw. einer monofunktionellen Säure verestert werden. Brauchbare polymere weichmachende Mittel leiten sich in der Regel von kationisch oder radikalisch polymerisierbaren, polykondensierbaren oder ringöffnend polymerisierbaren Monomeren ab, um niedermolekulare Polymere zu bilden.
Brauchbare weichmachende Mittel sind mit dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff kompatibel, so dass das weichmachende Mittel nach Eindiffundieren in den latenten, über-tackifizierten Klebstoff keine Phasentrennung von dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff durchmacht. „Phasentrennung" oder „eine Phasentrennung durchmachen" bedeutet, dass für das reine weichmachende Mittel in weich gemachten Klebstoffzusammensetzungen durch Differentialkalorimetrie (DSC) kein nachweisbarer Wärmeübergang, wie eine Schmelz- oder Glasübergangstemperatur, zu finden ist. Etwas Migration des weichmachenden Mittels aus dem weich gemachten Haftklebstoff oder durch den weich gemachten Haftklebstoff kann toleriert werden, wie eine geringe Trennung aufgrund von Zusammensetzungsgleichgewichts- oder Temperatureinflüssen, jedoch wandert das weichmachende Mittel nicht in dem Ausmaß, dass zwischen dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff und dem weichmachenden Mittel Phasentrennung auftritt. Wenn polymere weichmachende Mittel verwendet werden, neigen sie dazu, in ihren Anwendungen ein wenig beschränkter zu sein als monomere weichmachende Mittel, und im Allgemeinen gilt, dass das polymere weichmachende Mittel umso besser mit dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff kompatibel ist und umso besser in den latenten, über-tackifizierten Klebstoff eindiffundiert, je niedriger sein Molekulargewicht ist. Die Kompatibilität des weichmachenden Mittels mit dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff kann auch von der chemischen Beschaffenheit des weichmachenden Mittels und dem Monomerengehalt des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs abhängen. Beispielsweise wird beobachtet, dass polymere weichmachende Mittel auf Basis von Polyetherhauptketten (wie Polyethylenglykole) kompatibler sind als Polyesterweichmacher, insbesondere bei Verwendung von höheren Gehalten an saurem Comonomer.
Geeignete weichmachende Mittel sind vorzugsweise nichtflüchtig, so dass sie in dem weich gemachten Klebstoff verbleiben und stabil bleiben. Die Gegenwart des weichmachenden Mittels in den Klebstoffzusammensetzungen dient dazu, die Hafteigenschaften der Klebstoffzusammensetzungen aufrechtzuerhalten. Wenn jedoch eine vorübergehende Haftung gewünscht ist, kann ein flüchtiger Weichmacher verwendet werden.
Außerdem können brauchbare Weichmacher reaktiv oder nichtreaktiv sein. Vorzugsweise sind sie nichtreaktiv. Weichmacher mit Acrylatfunktionalität, Methacrylatfunktionalität, Styrolfunktionalität oder anderen ethylenisch ungesättigten, radikalisch reaktiven funktionellen Gruppen sind im Allgemeinen in Gegenwart des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs reaktiv. Derartige Weichmacher sind u.a. acrylierte Polyester und acrylierte Urethane.
Beispiele für bevorzugte weichmachende Mittel sind Polyalkylenoxide mit gewichtsmittleren Molekulargewichten von etwa 150 bis etwa 5000, vorzugsweise etwa 150 bis etwa 1500, wie Polyethylenoxide, Polypropylenoxide, Polyethylenglykole; alkyl- oder arylfunktionalisierte Polyalkylenoxide, wie das im Handel von ICI Chemicals unter der Handelsbezeichnung „PYCAL 94" erhältliche (ein Phenylether von Polyethylenoxid); benzoylfunktionalisierte Polyether, wie das im Handel von Velsicol Chemicals unter der Handelsbezeichnung „BENZOFLEX 400" erhältliche (Polypropylenglykoldibenzoat); Monomethylether von Polyethylenoxiden; monomere Adipate, wie Dioctyladipat, Dibutyladipat, Dibutoxyethoxyethyladipat und Dibutoxypropoxypropyladipat; polymere Adipate, wie Polyesteradipate; Citrate, wie Acetyltri-n-butylcitrat; Phthalate, wie Butylbenzylphthalate, Dibutylphthalat, Diisoctylphthalat; Trimellitate; Sebacate, wie Dibutylsebacat; Myristate, wie Isopropylmyristat; Polyester, wie die im Handel von C.P. Hall Co. unter der Handelsbezeichnung „PARAPLEX" erhältlichen; Phosphatester, wie die im Handel von Monsanto unter der Handelsbezeichnung „SANTICIZER" erhältlichen (z.B. 2-Ethylhexyldiphenylphosphat und t-Butylphenyldiphenylphosphat); Glutarate, wie das im Handel von C.P. Hall Co. unter der Handelsbezeichnung „PLASTHALL 7050" erhältliche (ein Dialkyldietherglutarat); Öle, wie Mineralöl; andere polymere weichmachende Mittel wie Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyvinylether, Polyether, Polyacrylate; und Gemische davon.
Die Menge an weichmachendem Mittel hängt von dem gewünschten Klebrigkeitsniveau in dem resultierenden aktivierten Klebstoff (d.h. dem weich gemachten Haftklebstoff), dem gewünschten Schäl- und Scherfestigkeitsniveau, dem gewünschten Permanenzniveau und dem Tackifizierungsgrad des latenten, übertackifizierten Klebstoffs ab. So sind beispielsweise mit steigendem Modul eines latenten, übertackifizierten Klebstoffs höhere Niveaus an weichmachendem Mittel notwendig, um den Klebstoffmodul auf den für die Herstellung von Haftklebeverbindungen brauchbaren Bereich zu senken (d.h. der Scherspeichermodul liegt unter dem Dahlquist-Kriterium). Mit zunehmender Menge an weichmachendem Mittel in dem Haftklebstoff wird die Aufrechterhaltung von Kohäsionsfestigkeit immer schwieriger, was der Menge an weichmachendem Mittel, die im fertigen Haftklebstoff toleriert werden kann, eine praktische Obergrenze auferlegt. Hohe Niveaus an weichmachendem Mittel können vorteilhaft sein, wenn Eigenschaften, wie aggressive Klebrigkeit, Tieftemperaturleistungsfähigkeit oder glattes Abschälen gefordert sind. Unter Berücksichtigung praktischer Beschränkungen für Haftklebstoffformulierungen sollte es klar sein, dass es auch eine Obergrenze für den Schermodul des latenten, übertackifizierten Klebstoffs gibt, mit der man beginnen kann und die auch noch mit Weichmacherbeladungen von 100 pph oder weniger Haftklebeverhalten ermöglicht. Tatsächliche Modulwerte sind schwierig zu definieren, da dies stark von der Art des weichmachenden Mittels, der Weichmacheffizienz und der Kompatibilität des Weichmachers mit dem latenten, über-tackifizierten Klebstoff abhängt.
Zum Aufbringen des Weichmachers auf den latenten, übertackifizierten Klebstoff, sei es vor, während oder nach dem Aufbringen des latenten Klebstoffs auf ein Substrat, kann eine beliebige herkömmliche Technik verwendet werden. Beispielsweise kann man einen Weichmacher in fester oder flüssiger Form aufbringen. Er kann gegebenenfalls verkapselt sein. Er kann unter Anwendung der gleichen oder ähnlicher Techniken wie zum bildmäßigen Drucken eines latenten Klebstofftoners gemäß der US-PS Nr. 6,509,128 mit dem Titel „Imagewise Printing of Adhesives and Limited Coalescence Polymerization Method" bildmäßig aufgebracht werden. Wird ein flüssiges weichmachendes Mittel verwendet, so kann es mit Hilfe von Spritz-, Flut-, Streich-, Walzen-, Ausbreitungs-, Draht-, Tiefdruck-, Transferwalzen-, Luftrakel-, Vorhang-, Rakelmesserbeschichtung oder anderen Flüssigkeitsausbringtechniken (wie Tintenstrahl) auf die Bereiche des latenten, übertackifizierten Klebstoffs aufgebracht werden. Wird ein festes, pulverförmiges weichmachendes Mittel verwendet, so kann es mit Hilfe von herkömmlichen Pulverbeschichtungstechniken aufgebracht werden. Feste, pulverförmige weichmachende Mittel können unter Verwendung von mechanischen Techniken, wie Tieftemperaturzerkleinern oder Hammermahlen, hergestellt werden. Die Pulverbeschichtung wird dann in der Regel ausreichender Wärme ausgesetzt, um das weichmachende Mittel zu schmelzen, so dass es in den latenten, über-tackifizierten Klebstoff absorbiert werden und dessen Tg und Scherspeichermodul modifizieren kann, um ein Haftklebematerial zu bilden. Die Wärmequelle kann diffus sein, um breite Bereiche des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs zu aktivieren, oder fokussiert sein, um diskrete, vorbestimmte Teile davon zu aktivieren.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele, die den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränken sollen, näher erläutert. Diese Beispiele dienen lediglich illustrativen Zwecken und sollen den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht einschränken. Alle Teile, Prozente, Verhältnisse usw. in den Beispielen und dem Rest der Beschreibung beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anders vermerkt.
Tabelle von Abkürzungen
Prüfmethoden
180°-Schälhaftung
Diese Schälhaftungsprüfung ähnelt der in ASTM D 3330-90 beschriebenen Prüfmethode, wobei das in der Prüfung beschriebene Edelstahlsubstrat durch ein Glassubstrat ersetzt wird.
Klebstoffbeschichtungen auf Polyesterfolie wurden in Streifen mit einer Größe von 1,27 cm × 15 cm geschnitten. Jeder Streifen wurde dann auf eine 10 cm × 20 cm große saubere, mit Lösungsmittel gewaschene Glasscheibe geklebt, wobei eine 2-Kilogramm-Rolle einmal über den Streifen gerollt wurde. Die verbundene Anordnung wurde etwa eine Minute bei Raumtemperatur stehen gelassen und unter Verwendung eines Gleit/Schälprüfgeräts IMASS (Modell 3M90, im Handel erhältlich von Instrumentors Inc., Strongsville, OH) bei einer Rate von 30 cm/Minute (12 Inch/Minute) bzw. 2,3 Meter/Minute (90 Inch/Minute) über einen Datenerfassungszeitraum von fünf Sekunden auf 180°-Schälhaftung geprüft. Es wurden zwei Proben geprüft; der angegebene Schälhaftungswert ist ein Durchschnittswert des Schälhaftungswerts jeder der beiden Proben.
Fingerklebrigkeitsprüfung
Die Klebrigkeit der aufgetragenen Klebstoffschicht wurde durch Berühren des Klebstoffs mit einem Finger und Einstufung der Klebrigkeit auf einer Skala von 0–3 abgeschätzt; 0 = nicht klebrig, 3 = extrem klebrig.
Beispiel 1
Eine Acrylhaftklebstofflösung in Essigsäureethylester mit 100 Gewichtsteilen eines aus einer Monomerenzusammensetzung aus IOA/MA/AA im Verhältnis 70/23/7 hergestellten Polymers mit einer inhärenten Viskosität von etwa 0,50 Deziliter pro Gramm (dl/g) (gemessen bei einer Konzentration von 0,2 g/dl in Essigsäureethylester und einer Temperatur von 27°C) wurde mit 150 Teilen SYLVAREZ 2019 vermischt. Unmittelbar vor dem Auftragen wurden 2 Teile (bezogen auf die 100 Teile Klebstoffpolymer) einer Lösung von Aziridin-Vernetzer in Toluol mit einem Feststoffgehalt von 5% zugegeben. Unter Verwendung eines Rakelgeräts wurde die Lösung auf eine PET-Folie gegossen und 15 Minuten bei 70°C im Ofen getrocknet. Die resultierende klebfreie Beschichtung war etwa 25 Mikron dick. Zur Prüfung der Fähigkeit der klebfreien Beschichtung, bei Zusatz von Weichmacher klebrig zu werden, wurde eine Probe der klebfreien Beschichtung flach auf eine Oberfläche gelegt. Ein Baumwolltupfer wurde in den Weichmacher getaucht, und der Überschuss wurde entfernt, so dass die Baumwolle gesättigt war. Der Weichmacher wurde mit dem Baumwolltupfer auf die Beschichtung aufgebracht und bei Raumtemperatur eindringen gelassen. Die zum Auftreten von Klebrigkeit in der Probe benötigte Zeit ist in Tabelle 1 aufgeführt. Wenn die Probenoberfläche fettig blieb, wurde keine Aktivierungszeit aufgeführt. Außerdem wurden die Proben nicht aufgeführt, wenn sie nicht 24 Stunden klebrig blieben.
Beispiel 2
Ein Blockcopolymerklebstoff wurde mit einer berechneten Tg von 278 K formuliert, 100 Teile KRATON 1107 und 140 Teile REGALREZ 1126 wurden als Toluollösung mit einem Feststoffgehalt von 30% vermischt. Die Lösung wurde mit einem Rakelgerät auf eine PET-Folie gegossen und 15 Minuten bei 70°C im Ofen getrocknet. Die resultierende klebfreie Beschichtung war etwa 25 Mikron dick. Zum Prüfen der Fähigkeit der klebfreien Beschichtung, bei Zugabe von Weichmacher klebrig zu werden, wurde Weichmacher wie in Beispiel 1 beschrieben mit Hilfe eines Baumwolltupfers aufgebracht. Die zum Auftreten von Klebrigkeit in der Probe benötigte Zeit ist in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 3
Ein Blockcopolymerklebstoff wurde mit einer berechneten Tg von 278 K formuliert, 100 Teile KRATON G1650 und 115 Teile REGALREZ 1126 wurden als Toluollösung mit einem Feststoffgehalt von 30% vermischt. Die Lösung wurde mit einem Rakelgerät auf eine PET-Folie gegossen und 15 Minuten bei 70°C im Ofen getrocknet. Die resultierende klebfreie Beschichtung war etwa 25 Mikron dick. Zum Prüfen der Fähigkeit der klebfreien Beschichtung, bei Zugabe von Weichmacher klebrig zu werden, wurde Weichmacher wie in Beispiel 1 beschrieben mit Hilfe eines Baumwolltupfers aufgebracht. Die zum Auftreten von Klebrigkeit in der Probe benötigte Zeit ist in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 4
In einem Reaktionsbehälter wurden 11,77 Teile PDMS-Diamin 33 000 und 30,00 Teile einer 60%igen Lösung von SR-545 in Toluol und 0 , 04 Teile Dytek A vorgelegt . Der Feststoffgehalt wurde durch Zugabe von Toluol (37,00 Teile) und 2-Propanol (21,00 Teile) auf 30% eingestellt. Die Lösung wurde bei Raumtemperatur gerührt und mit 0,19 Teilen H-MDI versetzt, wonach die erhaltene Mischung zwei Stunden gerührt wurde, was eine PSA-Lösung mit einem Gewichtsverhältnis von Elastomer zu SR-545 (Klebrigmacherharz) von 40:60 ergab. Die resultierende Lösung wurde mittels Lösungsmittelbeschichtung auf einen Releaseliner aufgetragen und 10 Minuten bei 70°C getrocknet. Die resultierende PSA-Beschichtung wurde auf eine PET-Folie laminiert, was eine klebfreie Beschichtung ergab. Zur Prüfung der Fähigkeit der klebfreien Beschichtung, bei Zugabe von Weichmacher klebrig zu werden, wurde Weichmacher wie in Beispiel 1 beschrieben mit Hilfe eines Baumwolltupfers aufgebracht. Die zum Auftreten von Klebrigkeit in der Probe benötigte Zeit ist in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1
Beispiel 5
Streifen von klebfreien Klebstoffbeschichtungen aus den Beispielen 1 und 4 mit einer Oberfläche von 413 cm² wurden mit einem Tintenstrahldruckkopf mit einer Auflösung von 300 Punkten pro 2,5 cm mit Weichmacher bedruckt. Der Druckkopf wurde entweder mit SANTICIZER 141 oder IPM gefüllt. Das tatsächliche Gewicht des auf die klebfreien Klebstoffbeschichtungen aufgedruckten Weichmachers wurde durch Bestimmung des Gewichts des für eine gegebene Druckbedingung aus dem Kopf ausgestoßenen Weichmachers bestimmt. Nach dem Drucken wurde der Klebstoff 24 Stunden bei 21°C und 50% relativer Feuchtigkeit äquilibrieren gelassen. Die 180°-Schälkraftprüfung wurde wie oben beschrieben durchgeführt. Die Daten sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2
Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel V1
Eine Lösung von 8,58 Teilen PERKADOX PD-50S-ps-a, 528,7 Teilen Toluol und 0,343 Teilen UVITEX OB wurde mit 2905 Teilen Siliconklebstoff PSA6573A SILGRIP versetzt und gut gemischt, um eine homogene Klebstofflösung zu erhalten. Diese katalysatorhaltige Klebstofflösung wurde in einer Dicke auf einen Releaseliner aufgerakelt, um etwa 80 Mikrometer dicken trockenen Klebstoff zu liefern, und bei einer Liniengeschwindigkeit von 3,7 Metern/Minute in einem Dreizonenofen, in dem die Zonen 1, 2 und 3 3, 3 bzw. 6 Meter lang waren und auf Temperaturen von 38, 70 bzw. 150°C eingestellt waren, getrocknet. Die resultierende PSA-Beschichtung wurde auf eine PET-Folie auflaminiert. Die Fingerklebrigkeit und die 180°-Schälhaftung wurden geprüft; die Daten sind in Tabelle 3 angegeben. Zur Prüfung der Fähigkeit der klebfreien Beschichtung, bei Zugabe von Weichmacher klebrig zu werden, wurde Weichmacher wie in Beispiel 1 beschrieben mit Hilfe eines Baumwolltupfers aufgebracht. Die resultierenden Fingerklebrigkeits- und 180°-Schälhaftungsdaten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3
Beispiel 7 und Vergleichsbeispiel V2
In einem Reaktionsbehälter wurden 15,37 Teile PDMS-Diamin 10 000 vorgelegt. Der Feststoffgehalt wurde durch Zugabe von Toluol (27,50 Teile) und 2-Propanol (27,50 Teile) auf 45% eingestellt. Die Lösung wurde bei Raumtemperatur gerührt und mit 0,38 Teilen m-TMXDI versetzt, wonach die erhaltene Mischung sechs Stunden gerührt wurde, was eine Elastomerlösung ergab. Diese Lösung wurde mit 29,25 Teilen SR-1000 versetzt. Die erhaltene PSA-Lösung besaß ein Gewichtsverhältnis von Elastomer zu SR-1000 (Klebrigmacherharz) von 35:65. Die resultierende Lösung wurde mittels Lösungsmittelbeschichtung auf eine PET-Folie aufgebracht und 10 Minuten bei 70°C getrocknet, was eine klebfreie Beschichtung ergab. Zur Prüfung der Fähigkeit der klebfreien Beschichtung, bei Zugabe von Weichmacher klebrig zu werden, wurde Weichmacher wie in Beispiel 1 beschrieben mit einem Baumwolltupfer aufgebracht. Die Daten für die Zeit zur Entwicklung von Klebrigkeit, die 180°-Schälhaftung und die Fingerklebrigkeitsprüfung sind nachstehend in Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 4

* ruckiges Abschälen

Für den Fachmann sind verschiedene Modifikationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung leicht ersichtlich, ohne dass er dabei vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abweichen müsste. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung durch die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nicht eingeschränkt werden soll.

Claims

Verfahren zum Aufbringen eines Haftklebstoffs auf ein Substrat, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Substrats; Aufbringen eines latenten, über-tackifizierten Klebstoffs auf das Substrat; und Aufbringen eines mit dem latenten, übertackifizierten Klebstoff kompatiblen weichmachenden Mittels zur Aktivierung des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs, um einen Haftklebstoff zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aufbringen des weichmachenden Mittels nach dem Aufbringen des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das weichmachende Mittel in ausgewählten Bereichen auf den auf dem Substrat angeordneten latenten, übertackifizierten Klebstoff aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der latente, über-tackifizierte Klebstoff und das weichmachende Mittel gleichzeitig auf das Substrat aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das weichmachende Mittel ein Feststoff ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei dem weichmachenden Mittel Wärme zugeführt wird, um es zur Aktivierung des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs zu veranlassen, um einen Haftklebstoff zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei dem weichmachenden Mittel und dem auf dem Substrat angeordneten latenten, über-tackifizierten Klebstoff in ausgewählten Bereichen Wärme zugeführt wird.
Verfahren um Substrate miteinander zu verkleben, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines ersten Substrats; Aufbringen eines latenten, über-tackifizierten Klebstoffs auf das erste Substrat; Aufbringen eines mit dem latenten, übertackifizierten Klebstoff kompatiblen weichmachenden Mittels zur Aktivierung des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs, um einen Haftklebstoff zu bilden; und Aufbringen eines zweiten Substrats, um in Kontakt mit dem auf dem ersten Substrat angeordneten Haftklebstoff zu sein.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Aufbringen des weichmachenden Mittels nach dem Aufbringen des latenten, über-tackifizierten Klebstoffs erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das weichmachende Mittel in ausgewählten Bereichen auf den auf dem Substrat angeordneten latenten, übertackifizierten Klebstoff aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, wobei das weichmachende Mittel nichtflüchtig ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, wobei das weichmachende Mittel nichtreaktiv ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, wobei der latente, über-tackifizierte Klebstoff einen Naturkautschuk, einen Synthesekautschuk, ein Styrol-Blockcopolymer, ein (Meth)acrylat, ein Poly(alphaolefin) oder ein Silikon umfasst.