DK150687B - Skumstoflignende trykfoelsomt klaebebaand med glasmikrobobler - Google Patents

Description

150687 Bånd med trykfølsomme klæbelag med en tykkelse på over 0,1-0,2 mm er vanskelige og dyre at fremstille og har ret lav forskydningstyrke. Til anvendelser, hvor der kræves større tykkelse, anvendes der ofte trykfølsomme klæbebånd med skumstofbagside, 5 således som det er beskrevet i canadisk patentskrift nr.

747.341. Skumstoffets porøse karakter giver imidlertid en række problemer, såsom en tendens til væskeopsugning. Nogle skumstoffers elastiske eftervirkning er tilbøjelige til at få dem til at hæve sig fra lave punkter på ru eller ujævne ^g overflader. Det er vanskeligt og derfor temmelig dyrt at fremstille skumstoflag med en tykkelse på under ca. 1,0 mm.

Opfindelsen angår et trykfølsomt klæbebånd, hvis klæbestoflag indeholder glasmikrobobler jævnt fordelt i en isooctylacrylat-^2 acrylsyre-copolymer, har en tykkelse på over 0,2 mm og er fri for hulrum bortset fra de enkelte mikroboblers hulrum, og som er ejendommelig ved, at glasmikrobobler er dispergeret i klæbestoflaget, mikroboblernes massefylde ikke overstiger 1, mikroboblernes middeldiameter er 10-200 mikrometer, mikro-2Q boblerne udgør 20-60 volumenprocent af klæbestoflaget og tykkelsen af klæbestoflaget overstiger tre gange middeldiameteren af mikroboblerne og to gange diameteren af enhver mikroboble.

I US-patentskrift nr. 3.314.838 beskrives en trykfølsom klæbe-2g båndskonstruktion indeholdende glaskugler eller mikrobobler, hvor en stor procentdel af disse er tykkere end den membran af trykfølsomt klæbestof (PSA-membran), som forbinder mikroboblerne. Produktet giver først stærke bindinger efter at mikroboblerne er gået i stykker. Den kraft, som slår disse 3Q mikrobobler i stykker, presser glasfragmenterne ind i PSA-mem-branen, hvorved kun de bobler, som var væsentligt mindre end membrantykkelsen, ville forblive intakte. Eftersom en smal valse eller en tapetseringsvalse (kolonne 3, linie 1) øjeblikkeligt ville sammentrykke PSA ved kontaktlinien, antages 22 det, at der ville gå nogle mikrobobler i stykker, som kun er lidt mindre end PSA-membrantykkelsen. Derved ville dette trykfølsomme klæbestof have få, hvis overhovedet nogen, mikro- 2 150687 bobler og ville være ligesom,ethvert andet PSA, der har et væsentligt indhold af fast glas eller andre uelastiske partik ler.

i- US-patentskrift nr. 3.565.247 løser delvis problemet med økonomisk fremstilling af trykfølsomme klæbestoflag med en tykkelse på over 0,1 mm og angiver et mikrocellulært klæbestoflag, som er både et skumstof og et trykfølsomt klæbestof. Ved sammenpresning til halvdelen af dets oprindelige tykkelse, udviser det mikrocellulære klæbestoflag typisk en retablering på under 5%. Overfladerne på de modsatte sider af hver celle klæber tilsyneladende til hinanden og hindrer retablering.

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer, hvad der antages at være det første virkeligt økonomiske bånd med et trykfølsomt klæbelag med en tykkelse på 0,2-1,0 mm. Det hidtil ukendte bånd kan imidlertid økonomisk fremstilles med en tykkelse helt op på 2,5 mm eller mere.

2q Det hidtil ukendte bånds trykfølsomme klæbestoflag giver god modstandsdygtighed overfor både afrivnings- og forskydningskræfter og har også en ekstraordinær kombination af egenskaber, idet det f.eks. er temmelig elastisk under kortvarige påvirkninger, men har meget lav elasticitet, efter at det er blevet 2g belastet vedvarende i tidsrum. Når det presses mod en ru overflade, strømmer klæbestoffet ind i og forbliver i inderlig kontakt med ganske små kurver, efter at trykket er fjernet. Klæbestoffets maksimale blødhed tillader f.eks. anvendelse af det hidtil ukendte bånd til montering af en dekorativ metal-3Q plade til at dække rundhovede skruer på grund af, at klæbestoffet kan fordele sig omkring skruehovederne og opnå permanent kontakt med den underliggende overflade. Derimod ville elasticiteten af et typisk trykfølsomt klæbebånd med skumstof-bagside være tilbøjelig til at give et slip i forhold til den 35 underliggende overflade.

3 150687

Det er overraskende, at på trods af tilstedeværelsen af mikro-bobler strømmer det trykfølsomme klæbestof rundt om sådanne uregelmæssigheder uden at ødelægge mikroboblerne. Under sådanne omstændigheder ville et klæbebånd af den i US-patentskrift g nr. 3.565.247 viste type kun være i stand til at blive tilpasset under indflydelse af trykkræfter ved at sammenklæbe de modsatte sider af hver individuel celle, dvs. ved en ødelæggelse af mikroboblerne.

Klæbestoflaget på et trykfølsomt klæbebånd ifølge den foreliggende opfindelse har typisk, når det afprøves ved en tykkelse på 3 mm, en shore 00-hårdhed på mindst 50 ved et sekund og på højst 30 ved 30 minutter.

Selv om det hidtil ukendte bånd har det normale udseende for et trykfølsomt klæbebånd med skumstofbagside, er dets polymere grundmasse fri for hulrum, bortset fra de enkelte mikro-boblers hulrum. Ved afprøvninger af et rækkebånd ifølge opfindelsen, udviste det trykfølsomme klæbestoflag ikke nogen vand-2Q absorption.

Det hidtil ukendte bånd kan fremstilles på tilsvarende måde som båndet, der er beskrevet i belgisk patentskrift nr. 675.420, bortset fra, at glasmikrobobler dispergeres i den polymiser-25 bare blanding, før denne påføres. Polymerisationen initieres ideelt ved hjælp af ultraviolet lys, i hvilket tilfælde både den polymeriserbare blanding og mikroboblerne i rimelig grad skal kunne overføre ultraviolet lys. Den ultraviolette transparens forøges, hvis mikroboblernes vægge er tynde. Glasmikro-30 bobler med tyndere vægge er desuden oftest billigere på volumenbasis. Deres massefylde er derfor fortrinsvis under 0,2, ideelt under 0,1.

35 4 150687 I stedet for at anvende ultraviolet lys kan grundmassen indeholde en varmeaktiverbar polymerisationsinitiator og således blive poly= meriseret ved hjælp af varme. Dette muliggør anvendelsen af mikrobob-ler, der er uigennemskinnelige for ultraviolet lys, men processen kan være langsommere og således dyrere end polymerisation ved hjælp 5 af ultraviolet lys.

Grundmassen kan blive påført og polymeriseret mod en bagbeklædning, som har en overflade med ringe klæbeevne, hvorfra klæbestoflaget let fjernes eller påføres på en bagbeklædning, til hvilket det forbliver 10 fastklæbet, f.eks. aluminium- eller stålfolie, crepepapir eller en plastfilm, såsom celluloseacetat eller biaksialt orienteret polyethy= lenterephthalatfilm.

Glasmikroboblernes middeldiameter bør være 10-200 mikrometer. Mikro-15 bobler med ringere middeldiameter er urimeligt dyre, medens det vil være vanskeligt at anvende en polymeriser-bar blanding, som indeholder mikrobobler med en større middeldiame ter. Mikroboblernes middeldiameter ligger fortrinsvis i intervallet fra 20 til 80 mikrometer. Glasmikroboblerne udgør 20-60 volumen% 20 af det trykfølsomme klæbestoflag. Tykkelsen af det trykfølsomme klæbestoflag bør overstige tre gange middeldiameteren af mikroboblerne og to gange diameteren af i alt væsentlig en hvilken som helst mikroboble.

Dette gør det muligt, at mikroboblerne vandrer i klæbestoffet under

éO

påvirkning af tryk i stedet for at gå i stykker, og klæbestoffet kan blive bragt i inderlig kontakt med ru eller ujævne overflader under bibeholdelse af dets skumstoflignende karakter. De bedste resultater i denne henseende opnås, hvis det trykfølsomme klæbestoflags tykkel-se overstiger syv gange mikroboblernes middeldiameter.

Når den polymeriserbare blanding har en viskositet på under 1000 centipoise før tilsætning af mikroboblerne, er det hensigtsmæssigt at anvende et thixotropisk middel, såsom silicastøv til at holde mikroboblerne jævnt fordelt. Selv i nærværelse af et thixotropisk mid-3 5 del er det ønskeligt efter lagring at omrøre blandingen umiddelbart før anvendelsen for at sikre ensartet fordeling af mikroboblerne.

5 150687 På grund af at glasmikroboblerne er fordelt ensartet i den polymeriser-bare blanding, før denne påføres, og at mikroboblerne er små i forhold til tykkelsen af det påførte lag, har den eksponerede overflade af det resulterende trykfølsomme klæbebånd en tilbøjelighed til at være glat og kan forventes at have en effektiv overflade-ruhed· (root-mean-square surface roughness), som ikke overstiger 5 8 mikrometer. Når klæbestoflagets eksponerede overflade dækkes med et midlertidigt beskyttelsesvæv med ringe adhæsion, vil det med tiden tage form efter det beskyttende væv. Hvis vævoverfladen er ru, vil klæbestoflaget have en ru overflade efter fjernelse af det beskyttende væv, men vil hurtigt under tryk ændre form efter substraterne, 10 hvorpå de anbringes til dannelse af kraftige sammenklæbninger.

Hvor det ønskes at klæbe det hidtil ukendte bånd til en overflade, hvortil dets trykfølsomme klæbestoflag ikke ville danne en kraftig binding, kan det være ønskeligt til en af eller begge overfladerne 15 af dets mikroboblefyldte klæbestoflag at tilføre et ikke-fyldstof-· holdigt trykfølsomt klæbestof, som er valgt specielt under hensyntagen til dets adhæsion til den omhandlede overflade. Kraftige bindinger til visse automobilmalingsoverflader kan f.eks. kun opnås ved hjælp af trykfølsomme klæbestoffer, som ikke kan polymeriseres ved 2 0 * hjælp af ultraviolet lys. Den effektive overfladeruhed af den eksponerede overflade af de ikke fyldstofholdige lag, er typisk under 5 mikrometer.

Tegningen.

25

Tegningens figur er en kurve i halvlogoritmisk målestok, som viser hårdheden af de trykfølsomme klæbestoflag for to bånd ifølge opfindelsen som en funktion af tiden.

I de følgende eksempler er alle dele vægtdele, medmindre andet er 30 anført.

Eksempel 1.

I et 1000 ml rustfrit stålbæger blev 294 g isooctylacrylat og 6 g 35 acrylsyre blandet med et 3-bladet propelblandeapparat ved 500 omdrejninger pr. minut. Til denne blanding blev sat 0,75 g benzoin= ethylether under omrøring, indtil opløsning. 9 g silicastøv blev i-blandet, indtil der var opnået en ensartet dispersion, hvilket tog 6 150687 ca. 10 minutter. Omrøringshastigheden blev forøget til 1500 omdrejninger pr. minut, og der blev tilsat 33,3 g glasmikrobobler. Mikro-boblerne havde en massefylde på 0,07 (målt som rumvægt - virkelig værdi 0,11) og havde en diameter på 20-150 mikrometer (gennemsnitlig 55 mikrometer).

5

Dette materiale blev med kniv påstrøget i en tykkelse på 0,75 mm på et papirlag med en siliconeoverflade med ringe adhæsion. Belægningen blev anbragt under en ultraviolet lampe (Sylvania FR 40BL-235) i en afstand på 15 cm i en nitrogenatmosfære indeholdende højst 150 ppm 10 oxygen. Efter fem minutters forløb var belægningen fuldstændigt poly= meriseret uden noget svind af betydning. Dets overflade var glat og rynkefri. Det resulterende trykfølsomme klæbebånd havde udseende og "greb som et trykfølsomt klæbebånd med skumstofbagside.

15 Eksemplerne 2-3.

Yderligere bånd ifølge den foreliggende opfindelse blev fremstillet på samme måde som beskrevet i eksempel 1 under anvendelse af følgende materialer til dannelse af det mikroboblefyldte trykfølsomme klæ-20 bestoflag, bortset fra, at den ultravioletpolymeriserbare blanding fra eksempel 3 blev påført i en tykkelse på 1,0 mm.

Eksempel Vægtdele 2 3 25

Isooctylacrylat ............................ 67,09 80

Acrylsyre .................................. 11,84 20

Benzoinethylether .......................... 0,19 0,25

Polyvinylethylether ........................ 2,24 3 30 Middel til at gøre klæbrig af hydrocarbontypen 7,45

Befugtningsmiddel .......................... 3,73 15

Silicastøv................ ................ 1,5 7

Glasmikrobobler fra eksempel 1 ............. 5,96 5 35 På hver side af det mikroboblefyldte trykfølsomme klæbestoflag fra eksempel 3 blev der anbragt et lag af et ikke fyldstofholdigt trykfølsomt acrylatcopolymerklæbestof af den type, der er beskrevet i U.S. patentskrift nr. Re. 24.906 med en tykkelse på 0,075 mm og båret af et papirlag med en overflade med ringe klæbeevne. Et ikke fyldstof- 150687 7 holdigt lag og det mikroboblefyldte lag fra eksempel 3 blev flade mod flade ledt mellem en gummi og en stålvalse, som var opvarmet til 120°C. Valserne udøvede et tryk på 275 kPa. Bagbeklædningen på det mikroboblefyldte lag blev revet af, således at dets anden overflade kunne forsynes med et lag bestående af en anden strimmel af det ikke- 5 fyldstofholdige lag. Det resulterende laminerede bånd fra eksempel 3 blev anvendt til den nedenfor beskrevne afprøvning.

Mikroboblerne udgjorde følgende volumenprocenter af de trykfølsomme klæbestoflag, eksklusiv de ikke fyldstofholdige overfladelag på båndet fra eksempel 3:

Klæbestoflag fra eksempel 1 2 3

Volumen% mikrobobler 47 35 27 15

Afprøvning Bånd fra eksempel 1 2 3 t-afrivning (peel) i g/cm af bredden (ASTM D-1876-72) 3200 4450 5320 20 Forskydningsstyrke ved 21°C aluminiumbagklædning til rustfrit stål,2,54x1,27 cm 500 g 1000 g 1000 g tid indtil brud 20 min. >10,000 >10,000 min.

min.

Strimler af 2,5 cm brede bånd blev strakt 300% (12,5 cm til 50 cm), 25 medens de blev understøttet i vand og udløst efter 24 timers forløb. Den følgende tabel angiver strækningsgraden 5 sekunder efter belastningens fjernelse og 24 timer senere.

Bånd fra eksempel 1 2 3 30 % strækning efter 5 sekunder 260% 258% 285% 24 timer 217% 230% 260%

Et andet sæt strimler med en bredde på 2,5 cm blev strakt 100% (fra 35 12,5 cm til 25 cm) i luft og udløst efter 10 sekunders forløb. Den følgende tabel angiver længderne 30 sekunder efter påvirkningens ophør.

β 150687 Bånd fra eksempel 1 2 3

Genvundet som 14 cm 16 cm 13 cm

Det laminerede bånd fra eksempel 3 var specielt nyttig til at klæbe 5 metalplader til presset vinylstof af den type, der anvendes til biltage. Dets trykfølsomme klæbestoffer strømmede under tryk ind i stoffets konturer og viste ikke nogen tendens til at gå løs.

For at tilvejebringe emner med tilstrækkelig tykkelse til afprøvning 10 af hårdheden af klæbestoflaget, blev to strimler af båndet anbragt flade mod flade og lamineret sammen under anvendelse af en hård gummivalse under manuelt tryk. Derpå blev én bagbeklædning afrevet for at påføre et lag af en tredje strimmel, og dennes bagbeklædning blev afrevet for at påføre en fjerde strimmel. Den samlede tykkelse på 3 mm 15 sikrede, at de bestemte hårdheder ikke ville blive unødvendigt påvirket af hårdhedsprøveapparatets underlag.

Under anvendelse af et Shore-hårdhedsprøveapparat på 0O-skalaen, blev der foretaget aflæsninger på forskellige tidspunkter efter, at prøven 20 først kom i kontakt med klæbestoffet. Aflæsningerne var:

Forløbet tid Shore 00-hårdhed f. raipttttggl— Eksempel 1 Eksempel 2 0,017 56 0,05 49 56 25 0,083 43 0,1 - 50 0,17 38 °'2 - 46 0,25 35 30 0,5 28 42 1'° 20 39 2'0 13 36 3.0 9 34 6.0 4 35 9/° 2 10,0 _ 30 20,0 0 28,0 „ 26 45.0 - 25 90.0 _ 23 9 150687 regningen viser disse aflæsninger i en halvlogoritmisk skala, kurve 1 for eksempel 2 og kurve 2 for eksempel 2. Klæbestofferne fra både eksemplerne 1 og 2 var rimeligt elastiske under korte trykpåvirkninger, men meget blødere under længere tids tryk. Klæbestoffet fra eksempel 5 1 reagerede på langvarig påvirkning som om, det i virkeligheden var meget blødt. I hvert tilfælde, hvis prøven kun blev påvirket nogle få sekunder og fjernet, ville mærket af prøven hurtigt forsvinde. Ved hver afprøvnings afslutning forblev mærket af prøven i alt væsentligt uændret i 24 timer, hvilket angiver, at klæbestoffet i alt væsentlig 10 er blevet permanent deformeret.

Eksempel 4.

De følgende bestanddele blev blandet, og et lag heraf anbragt på 15 en bagbeklædning med lav adhæsionsevne, i alt væsentlig ved hjælp af fremgangsmåden fra eksempel 1: 100 g 90/10 isooctylacrylat/acrylsyre partielt omsat til en viskositet på 1000-1200 centipoise og indeholdende 0,25 g benzoinethylether 20 og 0,1 g af et tværbindingsmiddel, 10 g af en uomsat blanding af 90 dele isooctylacrylat og 10 dele acrylsyre, 7 g glasmikrobobler fra eksempel 1.

b O

Belægningerne blev overført til en biaksialt orienteret polyethylen= terephthalatbagbeklædning med en tykkelse på 0,075 mm og opskåret til en bredde på 1,27 cm til afprøvning med følgende resultater: 30

Forskydnings- 180° Peel Failure styrke ved fra glas ved 30

500 g og ved cm/min. og 21°C

Klæbestof— 65°C fra rust— (g/cm bredde)_ tykkelse frit stål (min.) 35 0,125 mm 910 1280 0,5 mm 1088 2624

Claims (2)

150687 ‘ ίο I hvert forsøg blev der anvendt en hård gummivalse med en masse på 6,8 kg til frembringelse af bindingerne til testoverfladerne. I afrivningstesten forblev båndet i kontakt med giasoverfladen i 24 timer ved almindelig stuetemperatur før afprøvningen. 5 Eksemplerne 5-6. To trykfølsomme klæbebånd blev fremstillet som beskrevet i eksempel 1 bortset fra, at middeldiameteren af mikroboblerne var 63 mikrometer, forholdet af isooctylacrylat til acrylsyre er 87,5:12,5 og 1° tykkelsen af det polymeriserede klæbestoflag var 1,0 mm. Et af bandene (eksempel 5) var umodificeret. Til den eksponerede overflade af det andet (eksempel 6) blev der lamineret et ikke fyldstofholdigt trykfølsomt klæbestoflag af den copolymere af 90 dele isooctylacry= lat og 10 dele acrylsyre, idet lagtykkelsen var 50 mikrometer. 15 Under anvendelse af en proficorder var den effektive ruhed af de eksponerede overflader af båndene: Eksempel 5 (umodificeret) 3,8 mikrometer 20 Eksempel 6 (lamineret) 1,8 mikrometer. Hver af bandene havde i alt væsentlig ingen fugtoptagelse efter ned— dypning i vand i 24 timer ved almindelig stuetemperatur. 25 Patentkrav.

1. Trykfølsomt klæbebånd, hvis klæbestoflag indeholder glasmikro-30 bobler jævnt fordelt i en isooctylacrylatacrylsyre-copolymer, har en tykkelse på over 0,2 mm og er fri for hulrum bortset fra de enkelte mikroboblers hulrum, kendetegnet ved, at giasmikrobobler er dispergeret i klæbestoflaget, mikroboblernes massefylde ikke overstiger 1, mikroboblernes middeldiameter er 10-200 mikrometer, mikro-35 boblerne udgør 20-60 volumenprocent af klæbestoflaget og tykkelsen af klæbestoflaget overstiger tre gange middeldiameteren af mikroboblerne og to gange diameteren af enhver mikroboble.