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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Trennlage für Haftgegenstände.
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Hintergrund der Erfindung
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Derzeit
haben viele Haftklebebänder
und andere mit Haftklebstoff beschichtete Gegenstände eine Trennlage,
die während
oder nach der Herstellung aufgebracht wird. Die Trennlage kann beispielsweise
als Träger
für ein
Haftklebe-Transferband oder ein doppelseitig beschichtetes Band
dienen, die beide jeweils auf beiden Seiten des Bandes klebend sind.
Das Klebeband auf einer Trennlage wird gewöhnlich auf eine spiralig gewundene
Rolle aufgebracht, und dann abgewickelt und auf einen Gegenstand
oder ein Substrat laminiert. Die Trennlage wird gewöhnlich an
Ort und Stelle belassen, während
der Gegenstand umgeformt, verpackt und zum Endverbraucher versandt
wird, und sie wird in vielen Fällen
an Ort und Stelle belassen, bis der Gegenstand mit dem Haftklebstoff
an ein weiteres Substrat gebunden und geklebt wird. Trennlagen werden
für einen oder
mehrere Zwecke einer Reihe von Zwecken verwendet, wie beispielsweise
zur Verhinderung von Verunreinigung der Klebeschicht, zur Erleichterung
der Handhabung des klebstoffbeschichteten Gegenstandes (beispielsweise
durch Schaffen eines Haltes sowie zum Bedecken des Klebstoffs),
zum Identifizieren von Gegenständen,
auf die sie aufgebracht werden, usw.
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Die
Art des Klebstoffs wird gewöhnlich
an die Art der Trennlage angepasst. Beispielsweise sind Trennlagen
des Standes der Technik für
Acrylhaftklebebänder
Polyethylen- oder Polypropylenfolien. Diese Folien wurden viele
Jahre erfolgreich für
Acrylhaftklebstoffe verwendet, weil sie keine gesonderte Beschichtung
(beispielsweise Silikone) zur Bereitstellung einer Trennoberfläche benötigen. Silikonbeschichtete
Polyester-Trennlagen sind ebenfalls im Fachgebiet bekannt.
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Herkömmliche
Trennlagen auf Polyolefin- oder Polyester-Basis, die gut bei Umgebungstemperaturen arbeiten,
sind jedoch oft ungeeignet zur Verwendung bei Herstellungsverfahren,
die das Erwärmen
und Kühlen eines
Substrates nach dem Aufbringen eines Klebebandes aber vor der Entfernung
der Trennlage beinhalten. Während
des Streichverfahrens werden gestrichene Thermoplast-Autoteile gewöhnlich für längere Zeitspannen
einer Temperatur von etwa 250°F
(120°C)
oder mehr ausgesetzt, damit der Anstrich härtet, und dann gekühlt. Man
möchte
oft ein Klebeband mit einer Trennlage auf ein ungestrichenes Substrat
aufbringen, das Substrat streichen, den Anstrich bei hoher Temperatur
härten,
und dann die Trennlage nach dem Kühlen entfernen. Polyethylentrennlagen
können
jedoch hohen Temperaturen, die in Anstrich-Härteöfen verwendet werden, nicht standhalten
und können
während
der Verfahren, die ein Erwärmen
und Kühlen
beinhalten, schmelzen, schrumpfen oder sich wölben. Silikonbeschichtete Polyesterlagen
können
hohen Temperaturen standhalten, eignen sich aber nicht für Anwendungen,
die Wärmezyklen
beinhalten, weil sie sich nicht mit der gleichen Rate ausdehnen
und zusammenziehen wie die thermoplastischen Polyolefinsubstrate,
wenn sie erhitzt und gekühlt werden,
und die Polyester-Lagen neigen dazu, sich beim Erhitzen von den
Enden des Klebebandes abzulösen,
oder beim anschließenden
Kühlen,
sich zu wölben.
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In
der Industrie wird eine Trennlage für Haftklebstoffe benötigt, insbesondere
für Acrylschaumbänder, die
sich zur Verwendung bei Herstellungsanwendungen eignet, welche das
Erwärmen
und Kühlen
eines Substrates beinhalten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Trennlage für Haftklebegegenstände, wie
einseitige oder doppelseitige Bänder,
Folien, Etiketten und dergleichen. Die erfindungsgemäße Trennlage
umfasst ein thermoplastisches elastomeres Olefin (TEO). TEO verleiht
der Lage Wärmestabilität, so dass
sie sich wahrscheinlich nicht signifikant zersetzt oder schmilzt,
wenn sie bei der Herstellung und der Verarbeitung eines üblichen
Substrates, auf das sie aufgetragen wird, erhöhten Temperaturen ausgesetzt
wird. Die Verwendung von TEO in der Trennlage senkt auch die Wahrscheinlichkeit,
dass die Lage merklich von dem Klebstoff beim Erhitzen weg schrumpft
oder sich merklich beim Kühlen
wölbt.
Die erfindungsgemäße Trennlage
eignet sich somit insbesondere zur Verwendung bei Herstellungsverfahren,
die bei erhöhten
Temperaturen durchgeführt
werden, insbesondere solchen, die die Erwärmung auf Temperaturen beinhalten,
wie das Aussetzen gegenüber
Temperaturen von etwa 90°C
bis etwa 150°C
für Zeitspannen
von bis zu einer halben Std. oder einer Std. oder mehr, gefolgt
von Kühlen
auf Raumtemperatur (d.h. etwa 20 bis 25°C), ist aber nicht darauf beschränkt.
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Die
Trennlage ist vorzugsweise eine Folie, d.h. ein Bahnenmaterial mit
mindestens einer Trennoberfläche,
die ein Trennmaterial, wie Silikon, Polyethylen, Fluorkohlenstoff,
Polypropylen oder eine Kombination davon (beispielsweise ein Gemisch)
umfasst. Die Trennoberfläche
wird in Form einer gesonderten Trennschicht oder -beschichtung bereitgestellt.
Die Trennoberfläche
verleiht der Trennlage Oberflächenhaftung
und Trenneigenschaften, die angesichts des Klebstoffs gewünscht sind,
auf dem die Lage aufgebracht wird. Sie erzeugt aber auch eine kohärente Oberfläche, auf
die der Haftklebstoff laminiert werden kann.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Trennlage umfasst (i) einen TEO-Kern und (ii) eine Trennschicht
oder -beschichtung, die ein Trennmaterial aufweist, welches ein
Polyethylen, Polypropylen, Fluorkohlenstoff, Silikon oder eine Kombination
davon (beispielsweise ein Gemisch) umfasst. Die Trennschicht oder -beschichtung
schafft die Trennoberfläche,
die mit dem Klebstoff zusammenkommt. Der TEO-Kern kann ausschließlich aus
einem TEO bestehen oder kann ein Gemisch aus TEO und einem oder
mehreren anderen Materialien, wie Polyethylen, sein.
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Die
erfindungsgemäße Trennlage
ist vorzugsweise reißfest.
Sie hat vorzugsweise einen niedrigen Trennwert von Klebstoffen auf
Acrylatbasis, wie vorstehend beschrieben, und hat eine hohe Festigkeit
quer zum Gewebe. Ein Knick oder ein Riss in der erfindungsgemäßen Trennlage
erweitert sich gewöhnlich
nicht wie ein Riss in einer Polyethylen- oder Polypropylenlage.
Die Trennbeschichtung reduziert, sofern vorhanden, weiterhin die
Spannung auf die Trennlage während
der Entfernung von dem Klebstoff.
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Ebenfalls
wird ein Verfahren zur Herstellung einer Trennlage zur Verwendung
mit einem Klebstoff, der während
eines Heiz- und Kühlzyklus
auf ein Substrat aufgebracht wird, bereitgestellt. Das Verfahren
beinhaltet das Ausgestalten einer Trennlage aus einem Material,
das ähnliche
Wärmeausdehnungs-
und Kontraktionseigenschaften aufweist, wie das geplante Substrat.
Die Wärmeausdehnung-
und Kontraktionskoeffizienten des Substrates können gemessen werden, und ein
extrudierbares Material, das ähnliche
Wärmekoeffizienten
aufweist, kann ausgewählt
oder hergestellt werden. Eine Folie, die das ausgewählte Material
umfasst, wird extrudiert, und mindestens eine Trennoberfläche wird
auf der Folie zur Trennen der Folie von dem Klebstoff bereitgestellt.
Die extudierte Folie ist unter den Herstellungs- oder Verarbeitungsbedingungen
wärmestabil
(beispielsweise bei einem Wärmezyklus,
der das Aussetzen gegenüber
einer erhöhten
Temperatur für
einen definierten Zeitraum beinhaltet), denen das geplante Substrat
(nach dem Aufbringen der Lage auf den Klebstoff) ausgesetzt wird.
Das geplante Substrat umfasst vorzugsweise ein TEO, und die Trennlage
wird ebenfalls aus einem TEO, vorzugsweise einer Extrusionsqualität des gleichen
TEO, formuliert. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist das geplante Substrat ein Autoteil, das TEO umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst zudem ein Verfahren zur Verwendung
einer Trennlage, während des
Erhitzens und Kühlens
eines geplanten Substrates. Eine Trennlage wird an einem Haftklebstoff
befestigt und dann auf ein Substrat aufgebracht. Das Substrat wird
eine Zeit lang erhöhten
Temperaturen ausgesetzt, dann wieder auf Raumtemperatur gebracht.
Die Trennlage wölbt
sich nicht merklich oder schrumpft merklich von dem Haftklebstoff
während
der Erwärmungs-
oder Kühlverfahren
ab, und bleibt vorzugsweise mit dem Haftklebstoff nach der Rückkehr auf
Raumtemperatur koextensiv.
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Eingehende
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Bevorzugte
erfindungsgemäße Trennlagen
haben die Form einer Folie (d.h. eines Bahnmaterials), die ein thermoplastisches
elastomeres Olefin (TEO) umfasst. Die Begriffe Trennlage, Lage,
Trennfolie und Trennbahn, wie sie hier verwendet werden, sind untereinander
austauschbar. Thermoplastische elastomere Olefine (TEOs), die im
Fachgebiet auch als thermoplastische Polyolefine (TPOs) bezeichnet
werden, sind eine Klasse von Materialien, die sowohl thermoplastischer
als auch elastischer Natur sind. TEO ist gewöhnlich eine Mischung aus einem
Kautschukmaterial, wie beispielsweise aus einem Ethylenpropylenkautschuk
(wie Ethylenpropylenmonomer [EPM] oder Ethylenpropylendienmonomer
[EPDM]), einem Nitrilkautschuk oder einem Styrolbutadienkautschuk,
und einem Thermoplast (wie Polypropylen, Polyethylen oder Polyvinylchlorid)
und wird oft mit einer Reihe von Additiven und Füllstoffen, wie Ruß, Weichmachern,
Anti-Zersetzungsmitteln, Füllstoffen und
dergleichen kompoundiert. TEO ist gewöhnlich als Gemisch aus Polypropylen
und EPDM kommerziell erhältlich.
Alternativ kann das TEO durch Copolymerisation eines Thermoplasts,
beispielsweise Polypropylen, mit einem Kautschukmaterial, wie Ethylenpropylenkautschuk,
hergestellt werden. Das Kautschukmaterial kann entweder vulkanisert
werden oder nicht.
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Der
relative Anteil von Thermoplast, vorzugsweise Polypropylen, zu einem
Kautschukmaterial in einem TEO reicht von etwa 15 Gew.% Thermoplast
bis etwa 85% Thermoplast, bzw. etwa 85% Kautschukmaterial bis etwa
15% Kautschukmaterial. Je höher
die Menge an Thermoplast, desto spröder und desto mehr verhält sich
das TEO wie ein Thermoplast. Eine höhere Menge Kautschukmaterial
gleicht die Eigenschaften des TEO näher an die des Kautschuks an.
TEOs werden so formuliert, dass die gewünschten Endgebrauchseigenschaften
erzeugt werden. Folglich werden die verschiedenen TEOs, die sich
für die
Lagen in der erfindungsgemäßen Praxis
eignen, so ausgewählt,
dass sie die Trennlage mit Dehnungs- und Kontraktionseigenschaften
versehen, die mit denjenigen des Substrates, vorzugsweise eines
TEO-Substrates, an dem sie haftet, übereinstimmen oder nahezu übereinstimmen.
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Das
in der Trennlage verwendete TEO umfasst vorzugsweise etwa 30% bis
etwa 70 Gew.% Thermoplast, und etwa 70 bis 30% Kautschukmaterial.
Das TEO umfasst stärker
bevorzugt etwa 40 bis etwa 60 Gew.% Thermoplast und etwa 60 bis
etwa 40 Gew.% Kautschukmaterial. Besonders bevorzugt aufgrund seiner
kommerziellen Verfügbarkeit
ist ein TEO, das Polypropylen- und Ethylenpropylenkautschuk umfasst.
Die bevorzugten Bereiche von Thermoplast zu Kautschukmaterial eignen
sich besonders für
Lagen, die zum Schutz von Haftklebebändern auf TEO-Substraten verwendet
werden, wie solchen, die in vielen derzeitigen Autoteil-Seitenformen verwendet
werden.
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Die
Trennlage wird mit einer erhöhten
Stabilität
bei erhöhten
Temperaturen und weiterhin mit einer verbesserten Fähigkeit
zur Ausdehnung und Kontraktion beim Erwärmen und Kontraktion zusammen
mit seinem geplanten Substrat versehen, so dass TEO als Komponente
der Lage ebenfalls Reißfestigkeit
verleihen kann, ohne dass eine Gewebe- (Faser) oder Vlies-Verstärkungsschicht
verwendet wird. Dies ist insofern vorteilhaft, als die Verwendung
anderer Schichten das Ausmaß an
Elastizität
und Flexibilität
der Lage einschränken
kann, und dadurch die Verwendungen des Haftklebegegenstandes einschränken kann.
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TEOs,
die sich in der erfindungsgemäßen Praxis
eignen, umfassen kommerziell erhältliche
TEOs, wie diejenigen, die unter dem Handelsnamen DEXFLEX von D & S Plastics Intl.
(Auburn Hills, MI), diejenigen, die unter dem Handelsnamen ALCRYN
von DuPont Co. (Wilmington, DE), diejnigen, die unter dem Handelsnamen
MULT-FLEX von Multibase (Copley, OH) und diejenigen, die unter dem
Handelsnamen POLYTROPE TPP von A. Schulman (Akron, OH) erhältlich sind.
Die TEO-Qualität
wird für
die Art der Verarbeitung ausgewählt,
die zur Herstellung der Trennlage verwendet wird, und ist vorzugsweise
eine Extrusions-Qualität,
wie Dexflex SB-814,
das von D & S
Plastics Intl. erhältlich
ist. Kommerziell erhältliche
TEOs können
andere Additive, wie Füllstoffe,
Verarbeitungshilfsstoffe, Weichmacher und dergleichen umfassen.
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Die
erfindungsgemäße Trennlage
lässt sich
durch Verfahren herstellen, die kommerziell bekannt und verfügbar sind.
Diese Verfahren umfassen Blasfolienextrusion oder -coextrusion für Folien
mit mehreren Schichten und Bahnextrusion oder -coextrusion. Die
Folien lassen sich in Dicken von etwa 0,013 mm (0,0005 Zoll) bis
etwa 0,254 mm (0,010 Zoll) und vorzugsweise in Dicken von etwa 0,0254
mm (0,001 Zoll) bis etwa 0,203 mm (0,008 Zoll) herstellen. Gewöhnlich werden
aus Kostenüberlegungen
dünnere
Folien gewünscht, aber
es kann notwendig sein, dickere Folien zu verwenden, damit bestimmte
Eigenschaften erhalten werden, wie Reißfestigkeit, Zugfestigkeit
und dergleichen.
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Verschiedene
Additive können
vor der Extrusion in das TEO-Harz eingemischt werden, oder sie lassen sich
direkt in den Extruder geben. Die Additive werden in üblichen
Mengen für
den Zweck, für
den sie vorgesehen sind, eingebracht, und sie umfassen Füllstoffe,
Färbemittel
(beispielsweise Farbstoffe oder Pigmente), Gleitmittel, Antiblockierungsmittel,
Verarbeitungshilfsstoffe und dergleichen.
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Antiblockierungsmittel
eignen sich insbesondere für
Außenschichten
aus Polyethylen zur Verhinderung des Aneinanderhaftens oder der
Blockierung zwischen Poylethylenschichten, wenn die extrudierte
Folie auf eine Rolle gewickelt wird. Geeignete Materialien umfassen
Diatomeenerde selbst oder vorzugsweise in einem Bindemittel aus
Polyethylen mit niedriger Dichte. Antiblockierungsmittel sind gewöhnlich in
Mengen von etwa 1% bis etwa 20 Gew.% des Polyethylenharzes, und
vorzugsweise in Mengen von etwa 3% bis etwa 8% zugegen.
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Polyethylene
eigene sich als Verarbeitungshilfen zur Steigerung der Extrusion
und der Flachheit der Folie von TEO-Harzen. Sie können wahlweise
mit dem TEO gemischt werden, damit die Trenneigenschaften der Folie
beeinflusst werden. Jeder Typ Polyethylen kann verwendet werden,
und niedrigdichtes Polyethylen und lineares niedrigdichtes Polyethylen
sind bevorzugt. Die Polyethylene können in Mengen von etwa 1 bis
99 Gew.% verwendet werden, und werden vorzugsweise in Mengen von
etwa 15% oder mehr verwendet.
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Färbemittel
(beispielsweise Farbstoffe oder Pigmente) eignen sich als Additive
und werden gewöhnlich
in Mengen von etwa 0, 1 bis etwa 5 Gew.% der Folien-Zusammensetzung,
und vorzugsweise etwa 0,3 bis etwa 3%, verwendet.
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Entsprechend
der erfindungsgemäßen Trennlage
wird das TEO in einem Folienkern (nachstehend als TEO-Folienkern oder einfach
als TEO-Kern bezeichnet) bereitgestellt, auf den eine Trennbeschichtung
oder -schicht aufgebracht wird oder aufgebracht werden kann. Der
TEO-Kern kann ausschließlich
TEO (gegebenenfalls mit Additiven, Füllstoffen und dergleichen)
sein oder kann als Alternative ein Gemisch aus TEO und einem oder
mehreren Polymeren, wie Polyethylen, sein. In dieser Ausführungsform
ist es nicht notwendig, dass das Polymer, mit dem das TEO zur Bildung
des TEO-Kerns gemischt wird, effizient die gewünschten Trenneigenschaften
auf die Folie überträgt (obwohl
dies zutreffen könnte),
weil die Trennoberfläche
durch die Trennbeschichtung oder -schicht bereitgestellt wird. Der
TEO-Kern umfasst vorzugsweise etwa 5 bis etwa 100 Gew.% TEO, und
stärker
bevorzugt etwa 10 bis 100 TEO. Die Auswahl der relativen Mengen
von TEO und dem anderen Polymer wird durch die Endeigenschaften
bestimmt, die für
die Trennlage benötigt
werden, beispielsweise Zugfestigkeit, Reißfestigkeit usw. Die Trennbeschichtung
(die eingehender nachstehend beschrieben ist) wird auf eine oder
beide Seiten des TEO-Folienkerns aufgebracht oder kann darauf aufgebracht
werden, und zwar je nach der beabsichtigten Verwendung und den gewünschten
Trenneigenschaften. Die Trennbeschichtung für diese Ausführungsform
ist gewöhnlich
in Form einer Schicht, die etwa 7 bis etwa 15% der Gesamtdicke der
Trennlage ausmacht. Ist der Klebstoff auf einem Substrat zugegen,
sind der TEO-Kern und die Trennbeschichtung im Wesentlichen über mindestens
den Teil des Lage koextensiv, der mit dem klebstoffbeschichteten
Abschnitt des Substrates zusammenkommt.
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Geeignete
Polyethylene umfassen hochdichte Polyethylene mit einer üblichen
Dichte von etwa 0,96 g/cm3 (Gramm pro Kubikzentimeter),
mitteldichte Polyethylene mit einer üblichen Dichte von etwa 0,93
g/cm3 bis etwa 0,94 g/cm3,
niedrigdichte Polyethylene mit Dichten von etwa 0,90 g/cm3 bis etwa 0,92 g/cm3 lineare niedrigdichte
Polyethylene und sehr niedrigdichte Polyethylene mit Dichten unter
etwa 0,90 g/cm3. Je höher die Dichte, desto höher ist
gewöhnlich
die Trennkraft, die zum Abtrennen der Lage von einem Haftklebstoff
erforderlich ist. Niedrigdichte Polyethylene stellen niedrigere
Trennwerte bereit. Die Auswahl des Materials hängt von den gewünschten
Trenneigenschaften ab. Polyethylene mit verschiedenen Dichten können zusammen gemischt
werden, oder sie können
mit Ethylencopolymeren zur Bereitstellung der gewünschten
Eigenschaften gemischt werden. Ein Gemisch aus einem hochdichten
Polyethylen mit einem niedrigdichten Polyethylen kann zur Herstellung
eines mitteldichten Polyethylens mit mittleren Trennwerten zwischen
hoch- und niedrigdichten Polyethylenen verwendet werden.
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Ein
weiteres geeignetes Polyethylen zur Verwendung in den TEO-Gemischen
ist ein sehr niedrigdichtes Polyethylen, das als Copolymer von Ethylen
und einem alpha-Olefin mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen
gebildet wird, wobei ein Metallocen-Polymerisationskatalysator verwendet
wird. Geeignete alpha-Olefine beinhalten Buten-1, Hexen-1, Octen-1,
und Kombinationen davon. Die Copolymere haben eine Dichte von weniger
als etwa 0,90 g/cm3, vorzugsweise weniger
als etwa 0,89 g/cm3 und stärker bevorzugt
weniger als etwa 0,88 g/cm3. Die Copolymere
haben ebenfalls eine schmale Molekulargewichtsverteilung, gemäß der Definition,
dass sie eine Polydispersität
von etwa 1 bis etwa 4 und vorzugsweise etwa 1,5 bis etwa 3,5 haben.
Die Polydispersität
wird als Verhältnis
des gewichtsgemittelten Molekulargewichts zum zahlengemittelten
Molekulargewicht definiert. Die Copolymere können zudem durch einen Zusammensetzungs-Verteilungs-Breitenindex
(nachstehend als "CDBI" bezeichnet) charakterisiert
werden. Der CDBI ist definiert als der Gewichtsprozentsatz des Copolymermoleküls mit einem
Comonomergehalt innerhalb von 50% (d.h. ±50%) des mittleren molaren
Gesamt-Comonomergehaltes.
Der CDBI und das Verfahren zu seiner Bestimmung ist in US-Patent Nr.
5 206 075 beschrieben, das hiermit durch Bezugnahme aufgenommen
ist. Der CDBI von geeigneten Copolymeren ist vorzugsweise größer als
70% und stärker
bevorzugt größer als
80%. Geeignete Copolymere sind von Exxon Chemical Co. unter dem
Handelsnamen EXACT und von Dow Chemical Co. unter dem Handelsnamen
ENGAGE kommerziell erhältlich.
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Trennbeschichtungen
oder -schichten, die auf den TEO-Folienkern aufgebracht werden,
umfassen vorzugsweise ein Trennmaterial, das ein Polyolefin umfasst,
stärker
bevorzugt Polyethylen oder Polypropylen, welches der Lage die gewünschten
Trenneigenschaften verleiht. Andere Trennmaterialien, die sich als
Beschichtungen oder Außenschichten
der Trennlage verwenden lassen, umfassen Silikone, beispielsweise
Polysiloxane, Epoxysilikone, sowie Perfluorether, Fluorkohlenstoffe,
Polyurethane und dergleichen. Trennmaterialien sind bekannt und
in verschiedenen Quellen einschließlich in der Patenliteratur
beschrieben. Epoxysilikone sind beispielsweise in den US-Patenten
Nr. 4 822 687 (Kessel et al.), 5 217 805 (Kessel et al.), 5 576
356 (Kessel et al.), 5 332 797 (Kessel et al.) offenbart; Perfluorpolyether
sind In den US-Patenten Nr. 4 830 910 (Larson) offenbart, Fluorkohlenstoffe
in einer Polymermatrix sind in US-Patent Nr. 5 110 667 (Galick et
al.) offenbart, und verschiedene Typen Silikone sind in den US-Patenten
Nr. 2 588 367 (Dennett), 3 960 810 (Chandra et al.), 4 162 356 (Grenoble),
4 306 050 (Koerner et al.), im Britischen Patent Nr. 1 375 792 (Colquhoun
et al.) und im deutschen Patent Nr. 2 736 499 (Hockemeyer) beschrieben,
die jeweils hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind. Kommerziell
erhältliche
Trennmaterialien sind von verschiedenen Zulieferern, wie General Electric
Co. (Albany, NY), Dow Corning unter dem Handelsnamen SYL-OFF, (Midland,
MI), Wacher Chemie (Deutschland) und Th. Goldschmidt AC (Deutschland)
erhältlich.
Beschichtungen sind von Akrosil (Menasha, WI) und Daubert (Willowbrook,
IL) kommerziell erhältlich.
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Trennmaterialien
können
auf den TEO-Kern als Beschichtungen auf Lösungsmittel- oder Wasserbasis,
Lösungsmittel-freie
Beschichtungen, Heißschmelz beschichtungen
aufgebracht werden, oder sie können mit
dem TEO-Kern mittels herkömmlicher
Verfahren coextrudiert werden. Beschichtungen auf Lösungsmittel- und Wasserbasis
werden gewöhnlich
auf den TEO-Kern durch Verfahren, wie Walzbeschichtung, Rakelbeschichtung,
Lackgießen,
Tiefdruck, Wickelstab-Beschichtung,
und dergleichen aufgebracht. Das Lösungsmittel oder Wasser wird
dann durch Trocknen in einem Ofen entfernt, und die Beschichtung
wird gegebenenfalls in dem Ofen gehärtet. Lösungsmittelfreie Beschichtungen
beinhalten 100 Feststoff-Zusammensetzungen,
wie Silikone oder Epoxysilikone, die auf das TEO durch die gleichen
Verfahrens-Typen aufgebracht werden, die für die Lösungsmittel-Beschichtung verwendet werden, und dann
durch Aussetzen gegenüber
Ultraviolett-Licht gehärtet.
Wahlfreie Schritte umfassend das Grundieren des TEO vor der Beschichtungs-
oder Oberflächenmodifikation
des TEO wie bei der Corona-Behandlung. Heißschmelzbeschichtungen, wie
Polyethylene oder Perfluorether, sind 100 Feststoffbeschichtungen,
die erwärmt
werden und dann durch eine Düse
oder mit einem erwärmten
Rakel aufgebracht werden. Heißschmelzbeschichtungen
werden vorzugsweise durch Coextrudieren des Trennmaterials mit dem
TEO-Kern in einem Blasfolien- oder Bahnextruder aufgebracht, und
zwar zur leichteren Beschichtung und für Verfahrenseffizienz.
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Der
TEO-Kern kann auf einer oder beiden Seiten beschichtet werden, so
dass eine Trennlage der ersten Ausführungsform bereitgestellt wird.
Das Ausmaß der
Trennkraft, beispielsweise die Kraft, die zur Entfernung der Lage
von dem Klebstoff erforderlich ist, kann von fast Null bis etwa
1668 cN/25,4 mm (60 Unzen pro Zoll Breite (Un./Zoll)) reichen. Befindet
sich die Trennkraft am oberen Ende des Bereichs, d.h. über 1390 cN/25,4
mm (50 Un./Zoll), ist es schwierig, die Entfernung der Lage zu beginnen,
sowie die Entfernung der Lage fortzusetzen, sobald ein Teil der
Lage von dem Klebstoff entfernt wurde. Bei hohen Trennkräften kann die
Lage reißen,
oder der Klebstoff kann von dem geplanten Substrat weggezogen werden,
so dass eine Verformung oder ein Runzelbildung des Klebstoffs und
eine nachteilige Beeinflussung der Klebstoffhalteleistung verursacht
wird. Das untere Ende des Trennkraftbereichs, beispielsweise weniger
als etwa 139 cN/25,4 mm (5 Un./Zoll), ist gewöhnlich als "Premium-Trennung" bekannt, und diese Werte werden gewöhnlich mit
Silikon-Beschichtungen erhalten. Die Premium-Trennung kann gelegentlich
nicht gewünscht
sein, wenn sich die Lage zu leicht ablöst und der Klebstoff abplatzt,
so dass der Klebstoff Schmutz und anderen Verunreinigungen ausgesetzt
ist. Trennwerte von etwa 417 (15) bis etwa 1251 cN/25,4 mm (45 Un./Zoll)
sind für
die meisten Anwendungen geeignet, so dass die Lage gut genug an
dem Klebstoff haftet, damit ein Abplatzen vermieden wird, sie sich
aber leicht ablösen
lässt.
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Die
Trennoberfläche
der erfindungsgemäßen Trennlage
weist somit vorzugsweise einen Trennwert von weniger als etwa 1668
cN/25,4 mm (60 Un./Zoll), stärker
bevorzugt weniger als etwas 1251 cN/25,4 mm (45 Un./Zoll), am stärksten bevorzugt
weniger als etwa 834 cN/25,4 mm (30 Un./Zoll) auf, wie es nach dem nachstehend
beschriebenen Trennkraft-Testverfahren gemessen wurde. Wenn das
Trennmaterial ein Silikon umfasst, ist der Trennwert für die Trennoberfläche der
Lage vorzugsweise kleiner als etwa 278 cN/25,4 mm (10 Un./Zoll),
stärker
bevorzugt kleiner als etwa 139 cN/25,4 mm (5 Un./Zoll).
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Werden
beide Seiten beschichtet, können
die Beschichtungen auf beiden Seiten gleich sein, oder sie können verschieden
sein, damit eine unterschiedliche Trennung bereitgestellt wird.
Für eine
unterschiedliche Trennung hat die Trennlage auf einer Seite eine
höhere
Trennkraft als auf der anderen. Eine Seite der Trennlage kann beispielsweise
mit einem Silikon-Trennmaterial
beschichtet sein, das eine Trennkraft von einem Haftklebstoff von
278 cN/25,4 mm (10 Un./Zoll) hat, und die andere Seite kann ein
Silikontrennmaterial mit einer Trennkraft von 417 cN/25,4 mm (20
Un./Zoll) aufweisen. Dies gewährleistet,
dass der Klebstoff an einer Seite der Lage fester haftet als an
der anderen, so dass beim Abwickeln einer Bandrolle der Klebstoff
ständig auf
der gleichen Seite der Trennlage bleibt.
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Die
erfindungsgemäße Lage
eignet sich für
einen beliebigen Typ Haftklebstoff, der in der Industrie verwendet
wird. Dies umfasst Haftklebstoffe auf der Basis von Acrylat oder
Acrylen, Polyestern, Silikonen, Block-Copolymeren, Ethylenvinylacetat,
und dergleichen. Die Auswahl der Trennfläche hängt von der Art des Haftklebstoffs
ab, an dem sie haftet. Trennoberflächen aus Polyethylen, Polypropylen,
Perfluorethern und Silikon eignen sich beispielsweise mit Acrylat-Haftklebstoffen,
und Perfluorether eignen sich für
Silikon-Haftklebstoffe.
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Geeignete
Haftklebstoffe in der erfindungsgemäßen Praxis umfassen Acrylklebstoffe,
Naturkautschuk-Klebstoffe,
kleben gemachte Block-Copolymer-Klebstoffe, Polyvinylacetat-Klebstoffe,
Ethylenvinylacetat-Klebstoffe,
Silikon-Klebstoffe, Polyurethan-Klebstoffe, wärmehärtende Haftklebstoffe, wie
Epoxyacrylat oder Epoxypolyester-Haftklebstoffe und dergleichen.
Diese Arten Haftklebstoffe sind im Fachgebiet bekannt und beschrieben
in Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Satas (Donatas),
1989, 2. Auflage, Van Nostrand Reinhold, sowie in der Patentliteratur.
Die Haftklebstoffe können
ebenfalls Additive, wie Vernetzungsmittel, Füllstoffe, Gase, Blasmittel,
Glas- oder polymere
Mikrosphären,
Siliciumdioxid, Caciumcarbonatfasern, oberflächenaktive Mittel und dergleichen
beinhalten. Die Additive sind in Mengen enthalten, die zur Ausübung der
gewünschten
Eigenschaften ausreichen.
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Die
erfindungsgemäße Trennlage
wird vorzugsweise mit einem wärmestabilen
Haftklebstoff verwendet. Wärmestabile
Haftklebstoffe umfassen Acrylat-Haftklebstoffe,
wie beispielsweise diejenigen, die in Re24906 (Ulrich), 4 181 752
(Martens et al.), 4 818 610 (Zimmerman et al.) beschrieben sind,
und Silikon-Haftklebstoffe.
Die Klebstoffe können
nach einem der bekannten Verfahren hergestellt werden, einschließlich Emulsions-Polymerisation,
Lösungsmittel-Polymerisation,
Elektronenstrahl-Polymerisation, Ultraviolettlicht-Polymerisation und
dergleichen. Acrylatklebstoffe sind Homopolymere und Copolymere
monofunktioneller ungesättigter
Acryl- oder Methacrylsäureestermonomere
nicht-tertiärer
Alkohole mit etwa 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise
etwa 4 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen. Ein Comonomer kann gegebenenfalls
enthalten sein, damit die Kohäsionsfestigkeit
des Klebstoffs verbessert wird. Diese verstärkenden Comonomere, die sich
zur Herstellung der Copolymere eignen, haben gewöhnlich eine höhere Homopolymer-Glasübergangstemperatur
als die Glasübergangstemperatur
des Acrylsäureester-Homopolymers.
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Geeignete
Acrylsäureester-Monomere
beinhalten 2-Ethylhexylacrylat,
Isooctylacrylat, Isononylacrylat, n-Butylacrylat, Decylacrylat, Dodecylacrylat,
Octadecylacrylat und deren Gemische. Bevorzugte Monomere beinhalten
Isooctylacrylat, n-Butylacrylat und deren Gemische.
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Geeignete
verstärkende
Comonomere beinhalten Acrylsäure,
Methacrylsaäure,
Itakonsäure,
Acrylamid, substituierte Acrylamide, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolactam,
Isobornylacrylat und Cyclohexylacrylat. Bevorzugte Comonomere beinhalten
Acrylsäure,
N-Vinylcaprolactam und Isobornylacrylat.
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Bei
einem üblichen
Verfahren zur Herstellung von Haftklebe-Transferbändern wird
eine Klebezusammensetzung auf eine Trennlage aufgebracht. Der Haftklebstoff
wird dann gehärtet,
so dass er eine gelierte Folie auf der Lage bildet, und die Trennlage
mit dem Klebstoff wird auf eine große Rolle aufgewickelt. Alternativ kann
der Klebstoff auf eine Lage aufgebracht und gehärtet werden, und dann vor dem
Umformen auf eine andere Lage übertragen
werden. Die klebebeschichtete Bahn wird dann in schmale Rollen umgeformt,
indem die große
Rolle geschnitten wird, und dann das Band mit der schmalen Breite
zum Kundengebrauch auf Kerne gewickelt wird. Die erfindungsgemäßen Lagen
können
ebenfalls mit Schaumbändern,
wie 5605 und 5344 Acrylschaumbändern,
die von der Minnesota Mining & Manufacturing
Co. (St. Paul, MN) erhältlich
sind, sowie mit doppelseitig beschichteten Bändern verwendet werden.
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Die
erfindungsgemäße Trennlage
ist vorzugsweise thermisch stabil (d.h. wärmestabil), d.h. sie behält ihre
strukturelle Integrität
insofern, als sie bei den erhöhten
Temperaturen, die bei der Herstellung oder beim Verarbeiten eines
geplanten Substrates verwendeten verwendet werden, nicht merklich
schmilzt oder sich zersetzt. Eine bevorzugte Trennlage behält ihre
strukturelle Integrität,
wenn sie Temperaturen von etwa 90°C, stärker bevorzugt
etwa 120°C
und am stärksten
bevorzugt etwa 150°C
für eine
Zeitspanne von etwa 20 min, stärker
bevorzugt für
eine Zeitspanne von etwa einer halben Std. und am stärksten bevorzugt
für eine
Zeitspanne von etwa einer Std. ausgesetzt ist.
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Die
erfindungsgemäße Trennlage
weist vorzugsweise im Wesentlichen kein Schrumpfen oder Aufwölben auf,
wenn sie nach dem Aussetzen gegenüber einer erhöhten Temperatur
für eine
längere
Zeitspanne auf Raumtemperatur gebracht wird. Eine bevorzugte Lage
weist im Wesentlichen kein Schrumpfen oder Aufwölben auf, wenn sie nach dem
Aussetzen gegenüber
einer Temperatur von etwa 90°C,
stärker
bevorzugt etwa 120°C,
am stärksten
bevorzugt etwa 150°C,
für eine
Zeitspanne von etwa einer halben Std., stärker bevorzugt etwa einer Std.,
auf Raumtemperatur (d.h. etwa 20-25°C) gebracht wird. Schrumpfen
und Aufwölben
lassen sich vermeiden, indem eine Trennlage mit Wärmeausdehnungs- und -kontraktionskoeffizienten
ausgewählt wird,
die denen des geplanten Substrates im Wesentlichen ähneln. Die
Wärmeausdehnungs-
und -kontraktionskoeffizienten der Trennlage sind vorzugsweise innerhalb
von mindestens etwa 10% der Wärmeausdehnungs-
und -kontraktionskoeffizienten des geplanten Substrates oder Gegenstandes,
auf den die Klebefolie mit der Lage aufgebracht wird.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Trennlage
sind zwar wärmestabil,
reißfest und/oder
weisen im Wesentlichen kein Schrumpfen oder Aufwölben auf, wenn sie nach dem
Aussetzen gegenüber
einer erhöhten
Temperatur für
eine längere
Zeitspanne auf Raumtemperatur gebracht werden, jedoch versteht es
sich,. dass die vorliegende Erfindung nicht unnötigerweise eingeschränkt wird.
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Die
folgenden nicht-einschränkenden
Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung weiter. Wenn
nicht anders angegeben wurden die folgenden Testverfahren in den
Beispielen verwendet. Die in diesen Beispielen angegebenen Materialien
und ihre Mengen sind jeweils so aufzufassen, dass sie im Fachgebiet
allgemein angewendet werden können,
und sie sollen die Erfindung auf keinen Fall unnötig einschränken oder beschränken.
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TESTVERFAHREN
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Trennkraft
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Proben
werden hergestellt durch Laminieren der Trennseite oder -oberfläche der
Lage an die Klebeseite des Haftklebebandes (5344 Acrylic Foam Tape
Minnesota Mining & Manufacturing
Co., St. Paul, MN), wobei eine Handwalze zum Beseitigen von Luftblasen
verwendet wird. Die andere Seite den Bandes wird mit einer Standard-Polyethylen-Trennlage
geschützt.
Streifen mit 2,54 cm Breite und 17,8 cm Länge werden geschnitten, und
dann 3 Tage bei Raumtemperatur (etwa 20 bis 25°C) gealtert und untersucht,
oder für
7 Tage bei 70°C
gealtert und getestet. Für
den Test wird die Standard-Polyethylenlage
entfernt und das Klebeband wird auf das Bett eines IMASS-Adhäsionstestgerätes (Imass
Inc. Hingham, MA) laminiert. Die Lage wird dann von dem Klebstoff
in einem Winkel von 180 Grad und einer Geschwindigkeit von 30 cm/min
abgezogen. Die zur Entfernung der Lage erforderliche Kraft wird
in centiNewton/25,4 mm (cN/25,4 mm) (Unzen/Zoll (Un./Zoll)) angegeben.
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Reißfestigkeit
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Eine
5,08 cm × 15,24
cm Probe der Lage wird geschnitten, wobei die 5,08 cm-Abmessung
die kleinere Achse und die 15,24 cm-Abmessung die größere Achse
ist. Die größere Achse
ist die Testrichtung (mit dem Gewebe oder quer dazu). Ein 1,9 cm
Schlitz wird von einem Rand in der Mitte der kleinen Achse und parallel zur
großen
Achse der Probe geschnitten. Die Probe wird in einem INSTRON-Zugtestgerät (Instron
Corp, Canton, MA) mit einem 2,54 cm Klemmbackenabstand untergebracht,
so dass der Schlitz mit den Klemmbacken in einer Linie ausgerichtet
ist. Die Klemmbacken werden mit einer Geschwindigkeit von 19,7 cm/min
getrennt und die durchschnittliche Kraft, die zum Zerreißen der
Probe erforderlich ist, wird aufgezeichnet. Die Proben werden in
Richtung mit dem Gewebe und in Richtung quer dazu untersucht. Die
Testergebnisse sind in Pfund angegeben.
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Ausdehnung
und Kontraktion auf einem TEO-Substrat Das in diesem Beispiel verwendete
Substrat ist eine von Lexamar (Boyne City, MI) erhaltene Körperseitenform
aus einem spritzgeformten thermoplastischen Polyolefin (DEXFLEX
777, D & S Plastics
Intl., Auburn Hills, MI). Die Form ist etwa 122 cm (4 Fuß) lang.
Die Trennlage wird auf ein Klebeband (5344 Acrylschaum-Band) laminiert,
und ein 81,3 cm (32 Zoll) langer Streifen Klebeband mit der Trennlage
wird auf die Form aufgebracht. Die Form wird dann für 30 min
auf 149°C
erwärmt und
dann auf Raumtemperatur gekühlt.
Die Lage wird dann auf Runzeln und Aufwölbung untersucht, und ob die
Lage geschrumpft ist oder nicht, und dann an den Enden des Bandes
kleben gelassen.
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BEISPIEL 1
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Eine
Folie wurde hergestellt, indem ein Gemisch aus 85 Teilen TEO (thermoplastischem
elastomerem Olefin) und 15 Teilen LLDPE (linearem niedrigdichtem
Polyethylen) und etwa 1 Teil rotem Pigment (PM4532, erhältlich von
Techmer, Clinton, TN) auf eine Dicke von 0,153 mm mit einem Blasfolienextruder
extrudiert wurde. Das TEO war ein thermoplatisches Polyolefin mit
Füllstoffen,
welches ein 50/50-Gemisch von Polypropylen und EPDM (Ethylenpropylendien-Monomer)
ausmachte. Es wurde als DEXFLEX SB-814 von D & S Plastics Intl. (jetzt Solway Engineered
Plastics, Auburn Hills, MI) erhalten. Das LLDPE war ein lineares
niedrigdichtes Polyethylen, das als ESCORENE LD17.85 von Exxon Chemical
Co. (Houston, TX) erhalten wurde. Der Blasfolienextruder wurde so
betrieben, dass hinreichend hohe Schmelzflusstemperaturen erzielt
wurden, dass eine gleichförmige
flache Folie erhalten wurde. Die Extrudertemperaturen reichten von
etwa 177°C
bis etwa 205°C. Die
Folie wurde dann auf jeder Seite mit Ultraviolettlicht-gehärteten Silikon-Zusammensetzungen
beschichtet, die von Akrosil erhältlich
sind, so dass man eine Trennlage erhielt. Insbesondere wurde eine
Seite des Verbundstoffs mit H2C (Akrosil), das einen niedrigen Trennwert
hat, beschichtet, und die andere Seite wurde mit H3B (Akrosil),
das einen höheren
Trennwert hat, beschichtet. Die Trennlage wurde auf der H3B-Seite
auf Trennkraft untersucht. Die Trennkraft nach 3 Tagen bei Raumtemperatur
(ca. 20 bis 25°C)
betrug 26,7 cN/25,4 mm (0,96 Un./Zoll), und nach 7 Tagen bei 70°C betrug
die Trennkraft 63,9 cN/25,4 mm (2,3 Un./Zoll). Die Lage wurde, wie
in den vorstehenden Testverfahren beschrieben, auf Ausdehnung und
Kontraktion auf einem TEO-Substrat untersucht. Sie wies kein sichtbares
Schrumpfen oder Runzelbildung auf.
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BEISPIEL 2
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Ein
0,153 mm dicker Folien-Verbundstoff wurde hergestellt durch Coextrudieren
von 0,127 mm TEO (DEXFLEX SB-814) mit etwa 1% rotem Pigment (PM4532)
als Kern, 0,013 mm LDPE (niedrigdichtem Polyethylen) auf eine Oberfläche des
TEO, und 0,013 mm MDPE (mitteldichtem Polyethylen) auf die andere
Oberfläche
des TEO, auf einem Blasfolienextruder. Das niedrigdichte Polyethylen
hatte eine Dichte von 0,92 g/cm3 und wurden
unter dem Handelsnamen PETROTHENE NA353 von Quantum Chemical Corp
(Cincinnati, OH) erhalten. Das mitteldichte Polyethylen hatte eine
Dichte von etwa 0,93 g/cm3 und war ein Gemisch
aus 33 Gewichtsteilen LDPE (PETROTHENE NA353) und 67 Gewichtsteilen
Polyethylen mit einer Dichte von 0,96 g/cm3.
Es wurde unter dem Handelsnamen PETROTHENE LT6180 von Quantum Chemical
Corp. erhalten. Die mitteldichten und niedrigdichten Polyethylene
stellten unterschiedliche Trennoberflächen für einen Acrylat-Haftklebstoff bereit.
Die Trennlage wurde auf Reißfestigkeit
untersucht. Die Lage hatte eine Reißfestigkeit in Maschinenrichtung
von 0,227 kg (0,5 Pfund) und eine Reißfestigkeit in Querrichtung
von 2,223 kg (4,9 Pfund). Die Lage wurde, wie in den vorstehenden
Testverfahren beschrieben, auf Ausdehnung und Kontraktion auf einem
TEO-Substrat untersucht. Sie wies kein sichtbares Schrumpfen oder
Runzelbildung auf.
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(VERGLEICHS)BEISPIELE
3-6
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Eine
Trennlage wurde hergestellt durch Mischen von TEO (DEXFLEX SB-814),
mit verschiedenen Mengen eines niedrigdichten Polyethylens, wie
in Tabelle 1 gezeigt, und es wurde eine 0,153 mm dicke Folie mit
einem Blasfolienextruder hergestellt. Das TEO wurde mit einem Rußpigment
gefärbt.
Das Polyethylen war DOWLEX 2045, ein lineares niedrigdichtes Polyethylen
mit einer Dichte von 0,92 g/cm3 und einer
schmalen Molekulargewichtsverteilung. Die Lagen wurden wie vorstehend
beschrieben auf Trennkraft untersucht, ausgenommen, dass die Proben
vor dem Test für
30 min in einem Ofen bei 121°C
gealtert wurden und auf Raumtemperatur abgekühlt wurden. Die Trennwerte
sind in der Tabelle 1 gezeigt. Die Daten zeigen, dass in den bevorzugten
Bereichen von TEO und Polyethylen (Beispiele 5 und 6) annehmbare
Trennwerte (d.h. unter etwa 1112 cN/25,4 mm (40 Un./Zoll)) erhalten
wurden. Sämtliche
Lagen wurden mit dem vorstehend beschrieben Testverfahren auf Ausdehnung
und Kontraktion auf einem TEO-Substrat untersucht. Keine wies ein
sichtbares Schrumpfen oder Runzelbildung auf.
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Die
vollständige
Offenbarung sämtlicher
hier zitierter Patente, Patentdokumente und Veröffentlichungen ist hiermit
durch Bezugnahme aufgenommen. Die voranstehende Beschreibung und
die Beispiele wurden lediglich zur besseren Verständnis gegeben.
Es sollen keine unnötigen
Einschränkungen
daraus verstanden werden. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten
und beschriebenen genauen Einzelheiten eingeschränkt, weil Abwandlungen, die
für den
Fachmann offensichtlich sind, in der durch die Ansprüche definierten
Erfindung enthalten sind.