EP1181987A2 - Verfahren zum zumindest partiellen Beschichten von Trägermaterialien - Google Patents

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EP1181987A2
EP1181987A2 EP01114444A EP01114444A EP1181987A2 EP 1181987 A2 EP1181987 A2 EP 1181987A2 EP 01114444 A EP01114444 A EP 01114444A EP 01114444 A EP01114444 A EP 01114444A EP 1181987 A2 EP1181987 A2 EP 1181987A2
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EP
European Patent Office
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nozzle
carrier material
substance
adhesive
coating
Prior art date
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EP01114444A
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English (en)
French (fr)
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EP1181987A3 (de
EP1181987B1 (de
Inventor
Klaus Dr. Keite-Telgenbüscher
Peter Jauchen
Michael Zschaeck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beiersdorf AG
Original Assignee
Beiersdorf AG
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Publication date
Application filed by Beiersdorf AG filed Critical Beiersdorf AG
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Publication of EP1181987A3 publication Critical patent/EP1181987A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/08—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line
    • B05C1/0826—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line the work being a web or sheets
    • B05C1/083—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line the work being a web or sheets being passed between the coating roller and one or more backing rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/001—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work incorporating means for heating or cooling the liquid or other fluent material

Definitions

  • the invention relates to a method for applying liquid or pasty substances, in particular thermoplastics, on a carrier material, the substance by means of a nozzle at least partially applied to the carrier material passing under the nozzle becomes.
  • this coating consists of squeegee processes that are open to the environment and that do not use a Apply nozzle. In many cases, this coating is carried out over the entire surface by means of one against a counter-pressure roller around which the web-shaped carrier material to be coated is performed, employed coating nozzle. The one to be coated Substance is transported under pressure from the outlet gap of the nozzle and onto the passing one railway laid.
  • adhesives especially preferably self-adhesive compositions used.
  • These preferably belong to the material classes solutions, dispersions, prepolymers and thermoplastic polymers on.
  • Thermoplastic hot melt adhesives are advantageously used on Based on natural and synthetic rubbers and other synthetic polymers such as examples include acrylates, methacrylates, polyurethanes, polyolefins, polyvinyl derivatives, polyesters or silicones with appropriate additives such as adhesive resins, plasticizers, Stabilizers and other auxiliaries where necessary.
  • Your softening point should be higher than 50 ° C, the application temperature is in usually at least 60 ° C, preferably between 100 ° C and 180 ° C, respectively 180 ° C and 220 ° C for silicones.
  • the aim is to apply the quantity of substance to the web across the web width to keep as constant as possible.
  • Typical geometries are, for example, the hanger distributor or axially extending distribution channels have a significantly larger cross-sectional area than the radially departing, in Direction of the outlet gap further channels.
  • the disadvantage is that the rheological Design only for a limited viscosity range of the substance to be coated is valid. If there is a deviation, irregularities in the order quantity arise over the web width.
  • the outlet gap in its cross section adjustable.
  • a lip is usually the gap by adjusting elements, as already mentioned above, by an elastic deformation forced into the desired position. Again, the adjustment of the equal distribution achieved via a large number of control elements.
  • the gap between the nozzle and Back pressure roller significant.
  • This gap is made by a movable or swiveling Nozzle set.
  • the setting can usually be to the right and left of the lane be done independently.
  • Segmented coating nozzles are also used, with each segment a separate inflow of the substance and a separate adjustment of the Feed quantity of the substance has. The latter is done by individual dosing pumps or valves realized per segment. By setting the outlet quantity in segments is the homogeneity of the applied weight over the coating width reached.
  • the coating weight is determined by, for example, beta emitters at as many measuring points as control elements while the coating is running and, in the event of deviations from the specified target value, a control signal is output to the respective element.
  • Thermobolts and piezo elements are preferably used as control elements.
  • a disadvantage is the enormously high mechanical engineering, measurement and control technology as well as the financial outlay required for such a system.
  • the calotte At the end of this transport, depending on the rheology of the fluid, the more or less strongly curved surface above the given base area the calotte.
  • the ratio of the height to the base of the calotte depends on the ratio of the hole diameter the wall thickness of the sieve drum and the physical properties (flow behavior, Surface tension and wetting angle on the substrate) Fluids.
  • pre-metering nozzles for rotary screen printing are similar to that of coating nozzles for full-surface coatings.
  • the installation space is very limited here, since the nozzle must find space inside the screen cylinder, which usually has a diameter of only a good 20 cm. Designs of the nozzle are also explained in the documents mentioned above.
  • the avoidance of measures for homogenization in sieves with a large open area becomes problematic, since the replenishment function becomes less and less effective here, especially when working with high fluid pressure.
  • the object of the invention is to provide a method that is excellent is suitable, viscous liquids with identical application quantity over the entire Apply width of the carrier material by means of a nozzle, the nozzle body bent and to avoid the disadvantages known from the prior art.
  • the cross section of the nozzle body is shown in two zones with different temperatures, which are arranged along its longitudinal axis, so that there is a simple line of curvature without turning points.
  • the Zones of different tempering in the longitudinal direction of the nozzle in at least three different tempered zones a bending line with at least one turning point generated.
  • the zones can be tempered by heating or cooling.
  • Corresponding can be heat-carrying or cooling fluids that are in channels accordingly the zoning, or electrical heating elements are used. Peltier elements, radiation or convection heaters are also suitable.
  • the fluid to be coated itself is used as the temperature control medium used for at least one zone.
  • the carrier material generates a back pressure Device, in particular a roller, is guided.
  • the gap can preferably both the deflection in the radial direction to the counter-pressure roller as well as the deflection perpendicular to it.
  • it is direct Influence on the size of the gap between nozzle and counter-pressure roller
  • the gap remains constant in its vertical projection, the real gap dimension is influenced, however, by the fact that the nozzle lip is tangent to the counter-pressure roller is moved.
  • the method is also without the use of a device producing back pressure available; Here, the nozzle is bent perpendicular to the direction of the carrier material.
  • the nozzle is movable in its bearings and / or pivotable, ie to the right and left of the web independently of each other move or pivot.
  • the application weight is determined by Example beta emitters or infrared thermometers determined at only a few measuring points and in the event of deviations from the specified target value, an actuating signal to the corresponding one Output temperature control device.
  • liquids with a dynamic Viscosity of 0.1 to 1000 Pas, preferably 1 to 500 Pas, are coated (measured at 175 ° C (DIN 53 018, Brookefield DV II, Sp 21)).
  • inorganic and organic compounds are suitable as substances to be applied, their viscosity by increasing the temperature in the above range can be brought, also dispersions, emulsions, solutions and melts.
  • dispersions for the coating of carrier materials with later medical, cosmetic or Adhesives are preferred for technical use, particularly preferred Self-adhesive compositions used.
  • Self-adhesive compositions used. These preferably belong to the material classes of Solutions, dispersions, prepolymers and thermoplastic polymers.
  • Thermoplastic hot melt adhesives are advantageously used on Based on natural and synthetic rubbers and other synthetic polymers such as examples include acrylates, methacrylates, polyurethanes, polyolefins, polyvinyl derivatives, polyesters or silicones with appropriate additives such as fillers, adhesive resins, Plasticizers, stabilizers and other auxiliaries where necessary.
  • Your softening point should be higher than 50 ° C because the application temperature in the Usually is at least 60 ° C, preferably between 100 ° C and 180 ° C, respectively 180 ° C and 220 ° C for silicones. If necessary, post-cross-linking can be carried out UV or electron beam radiation may be appropriate to be particularly advantageous Adjust the properties of the hot melt adhesive.
  • hot melt adhesives based on block copolymers stand out through their diverse range of variations, because of the targeted lowering the glass transition temperature of the self-adhesive as a result of the selection of the tackifiers, the plasticizer as well as the polymer molecule size and the molecular weight distribution of the insert components becomes the necessary functional gluing with the skin also in critical areas of the human musculoskeletal system guaranteed.
  • the hot-melt adhesive is preferably based for particularly strongly adhesive systems on block copolymers, in particular A-B, A-B-A block copolymers or mixtures thereof.
  • the hard phase A is primarily polystyrene or its derivatives
  • the soft one Phase B contains ethylene, propylene, butylene, butadiene, isoprene or mixtures thereof, ethylene and butylene or mixtures thereof are particularly preferred.
  • Polystyrene blocks can also be contained in the soft phase B, to be precise at 20% by weight. However, the total styrene content should always be less than 35% by weight. Styrene contents between 5% and 30% are preferred, since a lower styrene content makes the adhesive more supple.
  • the targeted blending of di-block and tri-block copolymers is particularly advantageous a proportion of di-block copolymers of less than 80% by weight being preferred.
  • the hot-melt adhesive has the following composition: 10% to 90% by weight block copolymers, 5% by weight to 80% by weight Tackifiers such as oils, waxes, resins and / or mixtures thereof, preferably mixtures of resins and oils, less than 60% by weight plasticizers, less than 15% by weight additives less than 5% by weight Stabilizers.
  • Tackifiers such as oils, waxes, resins and / or mixtures thereof, preferably mixtures of resins and oils, less than 60% by weight plasticizers, less than 15% by weight additives less than 5% by weight Stabilizers.
  • the aliphatic or aromatic oils, waxes and Resins are preferably hydrocarbon oils, waxes and resins, the oils such as Paraffinic hydrocarbon oils, or the waxes, such as paraffinic hydrocarbon waxes, have a beneficial effect on skin adhesion due to their consistency.
  • the oils such as Paraffinic hydrocarbon oils, or the waxes, such as paraffinic hydrocarbon waxes, have a beneficial effect on skin adhesion due to their consistency.
  • the hot melt adhesive should have a high tack.
  • the function-adapted adhesive force the skin and on the back of the carrier should be present. Furthermore, so it is too does not slip, a high shear strength of the hot melt adhesive is necessary.
  • a high shear strength of the hot melt adhesive is necessary.
  • the glass transition temperature of the adhesive due to the selection of tackifiers, plasticizers and polymer molecule size and the molecular distribution of the insert components becomes the necessary functional one Adhesion to the skin and the back of the carrier achieved.
  • the height The shear strength of the adhesive is determined by the high cohesiveness of the block copolymer reached.
  • the good grip is due to the range of resins used, Tackifiers and plasticizers.
  • the product properties such as stickiness, glass transition temperature and shear stability can be easily quantified with the help of dynamic mechanical frequency measurement.
  • a shear stress controlled rheometer is used.
  • the results of this measurement method provide information about the physical properties of a substance by taking the viscoelastic component into account.
  • the hot-melt adhesive is set in motion at a predetermined temperature between two plane-parallel plates with variable frequencies and low deformation (linear viscoelastic range).
  • a high frequency is used for the subjective feeling of tackiness (tack) chosen and a low frequency for the shear strength.
  • tack tackiness
  • a high numerical value means better tack and poor shear stability.
  • the glass transition temperature is the temperature at which amorphous or partially crystalline polymers change from the liquid or rubber-elastic state to the hard-elastic or glassy state or vice versa (Römpp Chemie-Lexikon, 9th edition, volume 2, page 1587, Georg Thieme Verlag Stuttgart - New York , 1990). It corresponds to the maximum of the temperature function at a given frequency. A relatively low glass transition point is particularly necessary for medical applications.
  • the hot melt adhesives are preferably set so that they are at one frequency of 0.1 rad / s a dynamically complex glass transition temperature of less than 15 ° C, preferably from 5 ° C to -30 ° C, very particularly preferably from -3 ° C to -15 ° C, exhibit.
  • Hot melt adhesives in which the ratio is preferred according to the invention the viscous part to the elastic part at a frequency of 100 rad / s at 25 ° C is greater than 0.7, especially between 1.0 and 5.0, or hot melt adhesives which is the ratio of the viscous component to the elastic component at a frequency of 0.1 rad / s at 25 ° C is less than 0.6, preferably between 0.4 and 0.02, very particularly preferably between 0.35 and 0.1.
  • the domes or polygeometric Body shapes have different shapes. Flattened hemispheres are preferred.
  • other shapes and patterns are also printed on the carrier material possible, for example a print image in the form of alphanumeric character combinations or patterns such as grids, stripes, as well as accumulations of the calottes and zigzag lines.
  • the adhesive can be evenly distributed on the backing material, but it can also functionally appropriate for the product over the surface of different thicknesses or densities be applied.
  • All rigid and elastic fabrics made of synthetic are suitable as carrier materials and natural raw materials.
  • Carrier materials are preferred after application the adhesive can be used so that they meet technical requirements or fulfill the characteristics of a functional association.
  • exemplary Textiles such as fabrics, knitted fabrics, scrims, fleeces, laminates, nets, foils, foams and Papers listed. These materials can also be pretreated or post-treated become. Common pretreatments are corona and hydrophobizing; common Post-treatments are calendering, tempering, laminating, punching and mounting.
  • this must have a certain Have strength and density to prevent the Dome penetrate too far into the carrier material or even penetrate.
  • the Calottes and / or polygeometric body shapes after coating on one second carrier material transferred is the second carrier material
  • the second carrier material is the actual carrier
  • the first carrier material serves as an auxiliary carrier.
  • Such an auxiliary can also be carried out in the form of an abhesively coated roller or webbing his.
  • a preferred embodiment of the auxiliary carrier is the roller with an abhesive surface.
  • the abhesive surface of the roller can consist of silicone or fluorine-containing compounds or plasma-coated separation systems. These can be applied in the form of a coating with a basis weight of 0.001 g / m 2 to 3000 g / m 2 , preferably 100 to 2000 g / m 2 .
  • Subsequent calendering of the coated product and / or pretreatment of the carrier, such as corona radiation, for better anchoring of the adhesive layer can be beneficial.
  • Treatment of the hotmelt adhesive with electron beam postcrosslinking can also be used or UV radiation to improve the desired Lead adhesive properties.
  • the carrier material is preferably at a speed of greater than 2 m / min, preferably 20 to 200 m / min, coated.
  • the partial application enables the transepidermal to be removed through regulated channels Water loss and improves the evaporation of the skin when sweating in particular when using air and water vapor permeable carrier materials. This causes skin irritation caused by congestion of the body fluids are avoided.
  • the created drainage channels allow drainage also using a multi-layer dressing.
  • Breathable backing materials Through the use of breathable coatings in connection with elastic, Breathable backing materials also result in a subjective result from the user pleasant perceived comfort.
  • the support material coated in this way has an air permeability of greater than 1 cm 3 / (cm 2 * s), preferably 10 to 150 cm 3 / (cm 2 * s), and / or a water vapor permeability of greater than 200 g / (m 2 * 24h), preferably 500 to 5000 g / (m 2 * 24h).
  • the backing material coated on steel has an adhesive force on the back of the backing of at least 0.5 N / cm, especially an adhesive strength between 2 N / cm and 20 N / cm.
  • the self-adhesive compositions foamed before they are applied to the carrier material.
  • the self-adhesive compositions are preferred with inert gases such as nitrogen, carbon dioxide, Noble gases, hydrocarbons or air or their mixtures foamed.
  • foaming has additionally occurred due to thermal decomposition gas-evolving substances such as azo, carbonate and hydrazide compounds as proven suitable.
  • the degree of foaming ie the gas content
  • the advantageous properties of the foamed self-adhesive coatings such as low adhesive consumption, high tack and good conformability even on uneven surfaces due to the elasticity and plasticity as well as the initial tack can be optimally used particularly in the field of medical products.
  • thermoplastic self-adhesive is reacted under high pressure at a temperature above the softening point with the gases provided, for example nitrogen, air or carbon dioxide, in different volume fractions (approximately 10% by volume to 80% by volume) in a stator / rotor system. While the gas admission pressure is greater than 100 bar, the mixed pressures gas / thermoplastic in the system are 40 to 100 bar, preferably 40 to 70 bar.
  • the PSA foam thus produced can then enter the coating nozzle via a line.
  • the foaming of the self-adhesive and the resulting open Pores in the mass are those with the adhesive when using an inherently porous carrier coated products well permeable to water vapor and air.
  • the needed The amount of adhesive is significantly reduced without impairing the adhesive properties.
  • the adhesives have a surprisingly high tack (tack) there is more volume per gram of mass and therefore the adhesive surface for wetting the adhesive surface is available and the plasticity of the adhesive is increased by the foam structure.
  • the anchoring on the carrier material is also thereby improved.
  • the foamed adhesive coating gives, as already mentioned above, the products have a soft and cuddly feel.
  • Foaming also generally lowers the viscosity of the adhesive. This lowers the melting energy, and thermally unstable carrier materials can also be used be coated directly.
  • Backing materials put the use for medical products, in particular Plasters, medical fixations, wound coverings, doped systems, in particular for those that release substances, orthopedic or phlebological bandages and Tie close.
  • the backing material can be coated with an adhesive repellent after the coating process
  • Backing material such as siliconized paper, covered or with a Wound dressing or padding.
  • the carrier material can be sterilized, preferably gamma sterilized, is.
  • Hot melt adhesives are particularly suitable for subsequent sterilization on a block copolymer basis, which do not contain double bonds. This applies in particular to styrene-butylene-ethylene-styrene block copolymers or Styrene-butylene-styrene block copolymers. There are no applications significant changes in the adhesive properties.
  • Figure 1 shows a section of a coating unit, according to the invention Process works, the nozzle 1 being bent radially to the counter-pressure roller 6 is.
  • the temperature in the heated by the temperature control elements 3 Zone of the nozzle body higher than in the zone heated by the temperature control elements 4.
  • Section A-A shows the position of the exit gap 5.
  • Figure 2 shows a cross section.
  • the carrier material 7 is in a gap between the Nozzle 1 and the counter-pressure roller 6 (direction of rotation 8) out. Through the exit gap 5 the nozzle, the carrier material 7 is coated with a fluid.
  • the fluid flows through a distribution pipe 2 lying axially in the nozzle base body 1 via the outlet gap 5 to the coating point.
  • the nozzle body is heated by temperature control elements 3 and 4, which are used in the manufacture the deflection different temperature levels in the lower and upper Generate nozzle body.
  • Figure 3 shows a section of a coating unit, which according to the invention Process works, the nozzle 1 perpendicular to the radius of the counter-pressure roller is bent.
  • the temperature in the temperature control element 3 is heated zone of the nozzle body higher than in that by the temperature control elements 4th heated zone.
  • Section A-A shows the position of the exit gap 5.
  • Figure 4 shows a section of a coating unit, which according to the invention Process works, the nozzle in several zones along the longitudinal axis of the nozzle is bent radially to the counter-pressure roller. It is in zone 1 and zone 3 the temperature in the lower area of the nozzle body is higher than in the upper area while in zone 2 the temperature in the upper area is higher than in the lower area. The result is a bending line with two turning points.
  • the nozzle is mounted on the side on swivel arms that run against stops by means of which the distance between the nozzle and the counter-pressure roller and screen right and left can be set independently.
  • the outlet gap of the nozzle has a constant width.
  • the counter pressure roller is not actively tempered.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
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  • Catalysts (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Verfahren zum Auftragen von flüssigen oder pastösen Substanzen, insbesondere Thermoplasten, auf ein Trägermaterial (7), wobei die Substanz mittels einer Düse (1) zumindest partiell auf das an der Düse (1) entlanglaufende Trägermaterial (7) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Laufrichtung des Trägermaterials (7) der Düsenkörper durchgebogen wird und die Durchbiegung durch Temperaturdifferenzen im Düsenkörper induziert wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von flüssigen oder pastösen Substanzen, insbesondere Thermoplasten, auf ein Trägermaterial, wobei die Substanz mittels einer Düse zumindest partiell auf das unter der Düse durchlaufende Trägermaterial aufgebracht wird.
Auf dem Markt befinden sich zum Beispiel im medizinischen Bereich Substrate, die mit viskosen Substanzen beschichtet werden. Eine Möglichkeit, diese Beschichtung durchzuführen, besteht in zur Umgebung offenen Rakelverfahren, die ohne Verwendung einer Auftragsdüse auskommen. In vielen Fällen erfolgt diese Beschichtung vollflächig mittels einer gegen eine Gegendruckwalze, um die das zu beschichtende bahnförmige Trägermaterial geführt wird, angestellten Beschichtungsdüse. Dabei wird die zu beschichtende Substanz unter Druck aus dem Austrittsspalt der Düse befördert und auf die vorbeilaufende Bahn gelegt.
Für die Beschichtung von Trägermaterialien mit späterem medizinischen, kosmetischen oder technischen Verwendungszweck werden bevorzugt Klebemassen, besonders bevorzugt Selbstklebemassen eingesetzt. Diese gehören bevorzugt den Materialklassen der Lösungen, der Dispersionen, der Präpolymere und der thermoplastischen Polymere an.
Vorteilhafterweise werden thermoplastische Heißschmelzklebemassen eingesetzt auf Basis natürlicher und synthetischer Kautschuke und anderer synthetischer Polymere wie beispielhaft Acrylate, Methacrylate, Polyurethane, Polyolefine, Polyvinylderivate, Polyester oder Silikone mit entsprechenden Zusatzstoffen wie Klebharzen, Weichmachern, Stabilisatoren und anderen Hilfsstoffen soweit erforderlich.
Ihr Erweichungspunkt sollte höher als 50 °C liegen, die Applikationstemperatur beträgt in der Regel mindestens 60 °C, bevorzugt zwischen 100 °C und 180 °C, beziehungsweise 180 °C und 220 °C bei Silikonen.
Dabei wird angestrebt, die Auftragsmenge der Substanz auf die Bahn über die Bahnbreite möglichst konstant zu halten. Dies wird grundlegend durch die rheologische Auslegung der in der Düse angeordneten Strömungskanäle erreicht. Typische Geometrien sind hier zum Beispiel der Kleiderbügelverteiler oder axial verlaufende Verteilkanäle, die eine deutlich größere Querschnittsfläche aufweisen, als die radial davon abgehenden, in Richtung des Austrittsspalts weiterführenden Kanäle. Nachteilig ist, daß die rheologische Auslegung nur für einen eingeschränkten Viskositätsbereich der zu beschichtenden Substanz gültig ist. Wird davon abgewichen, stellen sich Ungleichmäßigkeiten der Auftragsmenge über der Bahnbreite ein.
Um dies zu vermeiden beziehungsweise den nutzbaren Viskositätsbereich der so ausgelegten Düsen zu erweitern, werden verschiedene zusätzliche Maßnahmen ergriffen. Bekannt ist das Einfügen eines Staubalkens in den Ausströmspalt der Düse, der in seiner Höhe und damit in seiner Stauwirkung einstellbar ist. Die Einstellung erfolgt über eine Vielzahl von Stellelementen, die in regelmäßigen Abständen entlang des Staubalkens angeordnet sind und deren Anzahl nicht selten bis zu 30 pro Meter Beschichtungsbreite beträgt. Als Stellelemente werden im wesentlichen Schrauben, Thermobolzen oder Piezoelemente verwendet.
Alternativ oder in vielen Fällen auch zusätzlich zum Staubalken wird der Austrittsspalt in seinem Querschnitt justierbar ausgeführt. Dazu wird in der Regel eine Lippe das Spalts durch Stellelemente, wie sie bereits oben genannt wurden, durch eine elastische Verformung in die gewünschte Position gezwungen. Auch hier wird die Anpassung der Gleichverteilung über sehr viele Stellelemente erreicht.
Weiterhin ist für die Gleichförmigkeit des Substanzauftrags der Spalt zwischen Düse und Gegendruckwalze bedeutend. Dieser Spalt wird durch eine verfahrbare oder anschwenkbare Düse eingestellt. Die Einstellung kann üblicherweise rechts und links der Bahn unabhängig voneinander vorgenommen werden.
Ebenfalls bekannt ist die abschnittweise Variation des Spaltes zwischen Düsenkopf und Gegendruckwalze, um Auftragsgewichtsfehler über der Breite auszugleichen. Dazu ist in der Regel die in Drehrichtung der Gegendruckwalze hinter dem Austrittsspalt gelegene Lippe mit einer radial zur Gegendruckwalze verschiebbaren oder verformbaren Leiste versehen. Zu erwähnen ist auch hier die übliche Vielzahl der oben genannten Stellelemente.
Weiterhin bekannt sind mechanische Verformeinrichtungen für den gesamten Düsenkörper (Jeckeinrichtungen). Hierbei nutzt man die Wegänderung im µm-Bereich zwischen der Mitte und den Rändern eines Stahlkörpers. In der Regel wird eine mechanische Verstellung mittels Federkraft, Differenzgewindeposition usw. und einer Gegenplatte umgesetzt. Der daraus resultierende Verformungsweg ist eine Regelgröße, die dem Beschichtungsauftrag bei 100 %igen Polymeren direkt proportional ist.
Weiterhin werden segmentierte Beschichtungsdüsen eingesetzt, wobei jedes Segment einen separaten Zustrom der Substanz sowie eine separate Einstellmöglichkeit der Zuführungsmenge der Substanz aufweist. Letzteres wird durch einzelne Dosierpumpen oder Ventile je Segment realisiert. Durch die segmentweise Einstellung der Austrittsmenge wird über der Beschichtungsbreite die Homogenität des Auftragsgewichts erreicht.
Nachteilig an allen vorbeschriebenen Beeinflussungsmöglichkeiten der Gleichverteilung des Auftragsgewichts über der Bahnbreite ist der vergleichsweise hohe konstruktive und maschinenbauliche Aufwand sowie die durch die Vielzahl der Stellelemente langwierige und wenig reproduzierbare Einstellung der Gleichverteilung.
Bekannt ist auch der Aufbau eines automatischen Regelkreises zum Einstellen und Erhalten einer Gleichverteilung des Auftragsgewichts. Hierbei wird bei laufender Beschichtung das Auftragsgewicht durch zum Beispiel Betastrahler an ebenso vielen Meßstellen wie Stellelementen bestimmt und, bei Abweichungen vom vorgegebenen Sollwert ein Stellsignal an das jeweilige Element ausgegeben. Als Stellelemente werden hier bevorzugt Thermobolzen und Piezoelemente eingesetzt.
Nachteilig ist der enorm hohe maschinenbauliche, meß- und regelungstechnische sowie finanzielle Aufwand, der für ein solches System erforderlich ist.
Eine weitere bekannte Maßnahme zur Vergleichmäßigung des Substanzstromes über der Breite ist die Integration einer sich über die gesamte Düsenlänge erstreckenden Förderpumpe in den Düsenkörper selbst. Als Förderpumpen kommen hier Zahnradpumpen oder Drehschieberpumpen zum Einsatz.
Nachteilig ist auch hier der hohe maschinenbauliche Aufwand.
Unter bestimmten Gesichtspunkten ist es sinnvoll, daß die Beschichtungen keine geschlossenen Oberflächen aufweisen, sondern punktförmig aufgetragen werden, was zum Beispiel erlaubt, daß die Haut unter Bandagen auf Grund der Austrittsmöglichkeit von Schweiß und sonstigen Ausscheidungen der Haut nicht mazeriert. Ein adäquates Verfahren, um diese punktförmige Beschichtung zu erreichen, stellt der Rotationssiebdruck dar. Weitere Verfahren sind der Rasterdruck und das Inkjet-Prinzip.
Beim Rotationssiebdruck befindet sich im Inneren eines rotierenden Siebs eine Düse, über die von außen her das zu beschichtende Fluid in den Siebraum eingebracht und durch die Sieblöcher in Richtung des zu beschichtenden Substrats hindurchgedrückt wird. Entsprechend der Transportgeschwindigkeit des Substrats (Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel) wird das Sieb vom Substrat abgehoben. Bedingt durch die Adhäsion und die innere Kohäsion des Fluids wird von der auf dem Träger bereits haftenden Basis der Kalotten der in den Löchern begrenzte Vorrat an Fluid konturenscharf abgezogen beziehungsweise durch den bestehenden Druck auf den Träger gefördert.
Nach Beendigung dieses Transportes formt sich, abhängig von der Rheologie des Fluids, über der vorgegebenen Basisfläche die mehr oder weniger stark gekrümmte Oberfläche der Kalotte. Das Verhältnis Höhe zur Basis der Kalotte hängt vom Verhältnis Lochdurchmesser zur Wandstärke der Siebtrommel und den physikalischen Eigenschaften (Fließverhalten, Oberflächenspannung und Benetzungswinkel auf dem Trägermaterial) des Fluids ab.
Die Umsetzung des Verfahrens wird in CH 648 497 A5 grundlegend beschrieben, Verbesserungen werden in EP 0 288 541 A1, EP 0 565 133 A1, EP 0 384 278 A1, DE 42 31 743 A1 und US 5,626,673 beschrieben.
Vordosierdüsen für den Rotationssiebdruck ähneln in ihrem prinzipiellen Aufbau den Beschichtungsdüsen für vollflächige Beschichtungen. Im Unterschied zu diesen ist hier der Bauraum allerdings stark beschränkt, da die Düse im Inneren des Siebzylinders Platz finden muß, der in der Regel einen Durchmesser von nur gut 20 cm aufweist. Ausführungen der Düse sind ebenfalls in den oben genannten Dokumenten erläutert. Im Regelfall vorhanden ist die links und rechts voneinander unabhängige Einstellung des Spalts zum Sieb beziehungsweise zur Gegendruckwalze. Da das Sieb eine gewisse Nachdosierfunktion übernimmt und somit zur Homogenisierung des Auftragsgewichts über der Bahnbreite beiträgt, sind weitere Stellelemente zur Homogenisierung in der Regel nicht vorhanden.
Problematisch wird allerdings der Verzicht auf Maßnahmen zur Homogenisierung bei Sieben mit großer offener Fläche (> 30 % Durchlässigkeit), da hier die Nachdosierfunktion immer weniger zur Wirkung kommt, insbesondere wenn mit hohem Fluiddruck gearbeitet wird.
Nur in wenigen Fällen wird der Austrittsspalt in seinem Querschnitt abschnittweise justierbar ausgeführt oder ein Staubalken eingesetzt. Dabei werden bisher lediglich Stellschrauben verwendet, was eine Einstellung während des laufenden Siebdrucksbetriebs unmöglich macht. Beschrieben ist auch die Integration einer sich über die gesamte Düsenlänge erstreckenden Zahnradpumpe (EP 0 288 541 A1).
Ein wesentlicher Aspekt, der bisher bei der Ausführung von Siebdruckdüsen nicht berücksichtigt wurde, ist die Durchbiegung der Düse aufgrund ihres Eigengewichts oder aufgrund von gewollten Maßnahmen.
Grund für die Nichtberücksichtigung des ersteren ist, daß die Düsenlänge bisher kaum mehr als etwa 50 cm betrug. Führt man jedoch Siebdruckdüsen mit einer Länge von mehr als einem Meter aus, die verfahrensbedingt nur an ihren Enden gelagert sind, ist die Durchbiegung aufgrund des geringen Trägheitsmoments dieser Düsenbauform nicht mehr zu vernachlässigen. Bereits eine Differenz im Spalt zur Gegendruckwalze von nur 0,01 mm hat bei Sieben mit hoher offener Fläche (zum Beispiel 50 %) eine Auftragsgewichtsschwankung von etwa 5 g/m2 zur Folge.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, daß hervorragend geeignet ist, viskose Flüssigkeiten mit identischer Auftragsmenge über die gesamte Breite des Trägermaterials mittels einer Düse aufzubringen, deren Düsenkörper durchgebogen wird, und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, wie es im Hauptanspruch beschrieben ist. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Fortbildungen des Erfindungsgegenstands.
Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auftragen von flüssigen oder pastösen Substanzen, insbesondere Thermoplasten, auf ein Trägermaterial, wobei die Substanz mittels einer Düse zumindest partiell auf das an der Düse entlanglaufende Trägermaterial aufgebracht wird, wobei
  • quer zur Durchlaufrichtung des Trägermaterials der Düsenkörper durchgebogen wird und
  • die Durchbiegung durch Temperaturdifferenzen im Düsenkörper induziert wird.
Die erfindungsgemäße Lösung eines Beschichtungsverfahrens und die diesem entsprechende Ausführung einer Düse vermeidet die oben genannten Nachteile und Schwächen. Ein konstanter Auftrag der Substanz über die gesamte Breite des Trägermaterials ist gewährleistet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Düsenkörper in seinem Querschnitt in zwei Zonen unterschiedlich temperiert, die entlang seiner Längsachse angeordnet sind, so daß sich eine einfache Krümmungslinie ohne Wendepunkte ergibt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird durch eine zusätzliche Segmentierung der Zonen unterschiedlicher Temperierung in Längsrichtung der Düse in mindestens drei unterschiedlich temperierte Zonen eine Biegelinie mit mindestens einem Wendepunkt erzeugt.
Die Temperierung der Zonen kann durch Erwärmung oder Kühlung erreicht werden. Entsprechend können wärmetragende oder kühlende Fluide, die in Kanälen entsprechend der Zonenaufteilung geführt werden, oder elektrische Heizelemente verwendet werden. Aber auch Peltierelemente, Strahlungs- oder Konvektionsheizungen sind geeignet.
In einer besonderen Ausführung wird das zu beschichtende Fluid selbst als Temperiermedium für mindestens eine Zone verwendet.
Weiter bevorzugt ist, daß das Trägermaterial entlang einer Gegendruck erzeugenden Vorrichtung, insbesondere einer Walze, geführt wird.
Die Substanz mittels der Düse durch einen perforierten Zylinder auf das Trägermaterial aufzubringen (Rotationssiebdruckverfahren), stellt eine weitere hervorragende Variante des Verfahrens dar.
Besonders vorteilhaft bei dieser Variante ist, daß die Durchbiegung der Düse durch Veränderung der Temperierung auch während eines laufenden Rotationssiebdruckbetriebes eingestellt werden kann, wobei die Düse kompakt gebaut werden kann und der maschinenbauliche Aufwand vergleichsweise gering ist.
Es kann bevorzugt sowohl die Durchbiegung in radialer Richtung zur Gegendruckwalze wie auch die Durchbiegung senkrecht dazu genutzt werden. Im ersten Fall wird direkt Einfluß auf die Größe des Spalts zwischen Düse und Gegendruckwalze genommen, im zweiten Fall bleibt der Spalt in seiner senkrechten Projektion konstant, das reale Spaltmaß wird jedoch dadurch beeinflußt, daß die Düsenlippe tangential zur Gegendruckwalze verschoben wird.
Auch ohne Verwendung einer Gegendruck erzeugenden Vorrichtung ist das Verfahren nutzbar; hierbei wird die Düse senkrecht zur Laufrichtung des Trägermaterials gebogen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Düse in ihren Lagerungen beweglich und/oder verschwenkbar, also rechts und links der Bahn unabhängig voneinander zu verfahren oder anzuschwenken.
Überraschenderweise reichen diese wenigen Stellgrößen aus, um einen gleichmäßigen Masseauftrag über der Breite der Beschichtungsbahn zu erreichen, viele Gleichverteilungsfehler treten symmetrisch auf, wie die Durchbiegung der Düse aufgrund des Eigengewichts, die Balligkeit der Gegendruckwalze aufgrund von Temperaturdehnungen oder auch strömungsbedingte Effekte aufgrund nicht optimaler rheologischer Auslegung der Düse.
Vorteilhaft kann auch der Aufbau eines automatischen Regelkreises zum Einstellen und Erhalten einer Gleichverteilung des Auftragsgewichts bei dem beschriebenen Verfahren gelöst werden. Hierbei wird bei laufender Beschichtung das Auftragsgewicht durch zum Beispiel Betastrahler oder Infrarotthermometer an nur wenigen Meßstellen bestimmt und bei Abweichungen vom vorgegebenen Sollwert ein Stellsignal an die entsprechende Temperiervorrichtung ausgeben.
Mit dem beschriebenen Verfahren können vorteilhaft Flüssigkeiten mit einer dynamischen Viskosität von 0,1 bis zu 1000 Pas, bevorzugt 1 bis 500 Pas, beschichtet werden (gemessen bei 175 °C (DIN 53 018, Brookefield DV II, Sp 21)).
Als aufzutragende Substanzen eignen sich alle anorganischen und organischen Verbindungen, deren Viskosität durch Temperaturerhöhung in den oben genannten Bereich gebracht werden kann, auch Dispersionen, Emulsionen, Lösungen und Schmelzen. Für die Beschichtung von Trägermaterialien mit späterem medizinischen, kosmetischen oder technischen Verwendungszweck werden bevorzugt Klebemassen, besonders bevorzugt Selbstklebemassen eingesetzt. Diese gehören bevorzugt den Materialklassen der Lösungen, der Dispersionen, der Präpolymere und der thermoplastischen Polymere an.
Vorteilhafterweise werden thermoplastische Heißschmelzklebemassen eingesetzt auf Basis natürlicher und synthetischer Kautschuke und anderer synthetischer Polymere wie beispielhaft Acrylate, Methacrylate, Polyurethane, Polyolefine, Polyvinylderivate, Polyester oder Silikone mit entsprechenden Zusatzstoffen wie Füllstoffen, Klebharzen, Weichmachern, Stabilisatoren und anderen Hilfsstoffen soweit erforderlich.
Ihr Erweichungspunkt sollte höher als 50 °C liegen, da die Applikationstemperatur in der Regel mindestens 60 °C beträgt, bevorzugt zwischen 100 °C und 180 °C, beziehungsweise 180 °C und 220 °C bei Silikonen. Gegebenenfalls kann eine Nachvemetzung durch UV- oder Elektronenstrahlen-Bestrahlung angebracht sein, um besonders vorteilhafte Eigenschaften der Heißschmelzklebemassen einzustellen.
Insbesondere Heißschmelzklebemassen auf Basis von Blockcopolymeren zeichnen sich durch ihre vielfältigen Variationsmöglichkeiten aus, denn durch die gezielte Absenkung der Glasübergangstemperatur der Selbstklebemasse infolge der Auswahl der Klebrigmacher, der Weichmacher sowie der Polymermolekülgröße und der Molekulargewichtsverteilung der Einsatzkomponenten wird die notwendige funktionsgerechte Verklebung mit der Haut auch an kritischen Stellen des menschlichen Bewegungsapparates gewährleistet.
Für besonders stark klebende Systeme basiert die Heißschmelzklebemasse bevorzugt auf Blockcopolymeren, insbesondere A-B-, A-B-A-Blockcopolymere oder deren Mischungen. Die harte Phase A ist vornehmlich Polystyrol oder dessen Derivate, und die weiche Phase B enthält Ethylen, Propylen, Butylen, Butadien, Isopren oder deren Mischungen, hierbei besonders bevorzugt Ethylen und Butylen oder deren Mischungen.
Polystyrolblöcke können aber auch in der weichen Phase B enthalten sein, und zwar bis zu 20 Gew.-%. Der gesamte Styrolanteil sollte aber stets niedriger als 35 Gew.-% liegen. Bevorzugt werden Styrolanteile zwischen 5 % und 30 %, da ein niedrigerer Styrolanteil die Klebemasse anschmiegsamer macht.
Insbesondere die gezielte Abmischung von Di-Block- und Tri-Blockcopolymeren ist vorteilhaft, wobei ein Anteil an Di-Blockcopolymeren von kleiner 80 Gew.-% bevorzugt wird.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die Heißschmelzklebemasse die nachfolgend angegebene Zusammensetzung auf:
10 Gew.-% bis 90 Gew.-% Blockcopolymere,
5 Gew.-% bis 80 Gew.-% Klebrigmacher wie Öle, Wachse, Harze und/oder deren Mischungen, bevorzugt Mischungen aus Harzen und Ölen,
weniger als 60 Gew.-% Weichmacher,
weniger als 15 Gew.-% Additive,
weniger als 5 Gew.-% Stabilisatoren.
Die als Klebrigmacher dienenden aliphatischen oder aromatischen Öle, Wachse und Harze sind bevorzugt Kohlenwasserstofföle, -wachse und -harze, wobei sich die Öle, wie Paraffinkohlenwasserstofföle, oder die Wachse, wie Paraffinkohlenwasserstoffwachse, durch ihre Konsistenz günstig auf die Hautverklebung auswirken. Als Weichmacher finden mittel- oder langkettige Fettsäuren und/oder deren Ester Verwendung. Diese Zusätze dienen dabei der Einstellung der Klebeeigenschaften und der Stabilität. Gegebenenfalls kommen weitere Stabilisatoren und andere Hilfsstoffe zum Einsatz.
Ein Füllen der Klebemasse mit mineralischen Füllstoffen, Fasern, Mikrohohl- oder -vollkugeln ist möglich.
Insbesondere an medizinische Trägermaterialien werden hohe Anforderungen bezüglich der Klebeeigenschaften gestellt. Für eine ideale Anwendung sollte die Heißschmelzklebemasse eine hohe Anfaßklebrigkeit besitzen. Die funktionsangepaßte Klebkraft auf der Haut und auf der Trägerrückseite sollte vorhanden sein. Weiterhin ist, damit es zu keinem Verrutschen kommt, eine hohe Scherfestigkeit der Heißschmelzklebemasse notwendig. Durch die gezielte Absenkung der Glasübergangstemperatur der Klebemasse infolge der Auswahl der Klebrigmacher, der Weichmacher sowie der Polymermolekülgröße und der Molekularverteilung der Einsatzkomponenten wird die notwendige funktionsgerechte Verklebung mit der Haut und der Trägerrückseite erreicht. Die hohe Scherfestigkeit der Klebemasse wird durch die hohe Kohäsivität des Blockcopolymeren erreicht. Die gute Anfaßklebrigkeit ergibt sich durch die eingesetzte Palette an Harzen, Klebrigmachern und Weichmachem.
Die Produkteigenschaften wie Anfaßklebrigkeit, Glasübergangstemperatur und Scherstabilität lassen sich mit Hilfe einer dynamisch-mechanischen Frequenzmessung gut quantifizieren. Hierbei wird ein schubspannungsgesteuertes Rheometer verwendet.
Die Ergebnisse dieser Meßmethode geben Auskunft über die physikalischen Eigenschaften eines Stoffes durch die Berücksichtigung des viskoelastischen Anteils. Hierbei wird bei einer vorgegebenen Temperatur die Heißschmelzklebemasse zwischen zwei planparallelen Platten mit variablen Frequenzen und geringer Verformung (linear viskoelastischer Bereich) in Schwingungen versetzt. Über eine Aufnahmesteuerung wird computerunterstützt der Quotient (Q = tan δ) zwischen dem Verlustmodul (G" viskoser Anteil) und dem Speichermodul (G' elastischer Anteil) ermittelt. Q = tan δ = G"/G'
Für das subjektive Empfinden der Anfaßklebrigkeit (Tack) wird eine hohe Frequenz gewählt sowie für die Scherfestigkeit eine niedrige Frequenz. Eine hoher Zahlenwert bedeutet eine bessere Anfaßklebrigkeit und eine schlechtere Scherstabilität.
Die Glasübergangstemperatur ist die Temperatur, bei der amorphe oder teilkristalline Polymere vom flüssigen oder gummielastischen Zustand in den hartelastischen oder glasigen Zustand übergehen oder umgekehrt (Römpp Chemie-Lexikon, 9. Aufl., Band 2, Seite 1587, Georg Thieme Verlag Stuttgart - New York, 1990). Er entspricht dem Maximum der Temperaturfunktion bei vorgegebener Frequenz.
Besonders für medizinische Anwendungen ist ein relativ niedriger Glasübergangspunkt notwendig.
Bezeichnung TG niedrige Frequenz Anschmiegsamkeit niedrige Frequenz/RT Anfaßklebrigkeit hohe Frequenz/RT
Heißschmelzklebemasse A -12 ± 2 °C tan δ = 0,32 ± 0,03 tan δ = 1,84 ± 0,03
Heißschmelzklebemasse B -9 ± 2 °C tan δ = 0,22 ± 0,03 tan δ = 1,00 ± 0,03
Die Heißschmelzklebemassen sind vorzugsweise so eingestellt, daß sie bei einer Frequenz von 0,1 rad/s eine dynamisch-komplexe Glasübergangstemperatur von weniger als 15 °C, bevorzugt von 5 °C bis -30 °C, ganz besonders bevorzugt von -3 °C bis -15 °C, aufweisen.
Bevorzugt werden erfindungsgemäß Heißschmelzklebemassen, bei denen das Verhältnis des viskosen Anteils zum elastischen Anteil bei einer Frequenz von 100 rad/s bei 25 °C größer 0,7, besonders zwischen 1,0 und 5,0, ist, oder Heißschmelzklebemassen, bei denen das Verhältnis des viskosen Anteils zum elastischen Anteil bei einer Frequenz von 0,1 rad/s bei 25 °C kleiner 0,6 ist, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,02, ganz besonders bevorzugt zwischen 0,35 und 0,1.
Bei partieller Beschichtung können die Kalotten beziehungsweise polygeometrischen Körperformen unterschiedliche Formen aufweisen. Bevorzugt sind abgeflachte Halbkugeln. Weiterhin ist auch der Aufdruck anderer Formen und Muster auf dem Trägermaterial möglich, so beispielsweise ein Druckbild in Form alphanumerischer Zeichenkombinationen oder Muster wie Gitter, Streifen, sowie Kumulate der Kalotten und Zickzacklinien.
Die Klebemasse kann gleichmäßig auf dem Trägermaterial verteilt sein, sie kann aber auch funktionsgerecht für das Produkt über die Fläche unterschiedlich stark oder dicht aufgetragen sein.
Als Trägermaterialien eignen sich alle starren und elastischen Flächengebilde aus synthetischen und natürlichen Rohstoffen. Bevorzugt sind Trägermaterialien, die nach Applikation der Klebemasse so eingesetzt werden können, daß sie technische Anforderungen oder die Eigenschaften eines funktionsgerechten Verbandes erfüllen. Beispielhaft sind Textilien wie Gewebe, Gewirke, Gelege, Vliese, Laminate, Netze, Folien, Schäume und Papiere aufgeführt. Weiter können diese Materialien vor- beziehungsweise nachbehandelt werden. Gängige Vorbehandlungen sind Corona und Hydrophobieren; geläufige Nachbehandlungen sind Kalandern, Tempern, Kaschieren, Stanzen und Eindecken.
Insbesondere beim direkten Beschichten des Trägermaterials muß dieses eine gewisse Festigkeit und Dichte aufweisen, um zu verhindern, daß während des Beschichtens die Kalotten in das Trägermaterial zu weit eindringen oder gar durchschlagen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Kalotten und/oder polygeometrischen Körperformen nach der Beschichtung auf ein zweites Trägermaterial übertragen. Das zweite Trägermaterial stellt in diesem Fall den eigentlichen Träger dar, das erste Trägermaterial dient als Hilfsträger. Ein solcher Hilfsträger kann auch in Form einer abhäsiv beschichteten Walze oder Gurtbandes ausgeführt sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Hilfsträgers ist die Walze mit abhäsiver Oberfläche. wobei die abhäsive Oberfläche der Walze aus Silikone oder Fluor enthaltenden Verbindungen oder plasmabeschichteten Trennsystemen bestehen kann. Diese können in Form einer Beschichtung mit einem Flächengewicht von 0,001 g/m2 bis 3000 g/m2 besteht, bevorzugt 100 bis 2000 g/m2 aufgebracht werden.
Für die Durchführung des Verfahrens ist es wünschenswert, daß die abhäsive Oberfläche der Walze in ihrer Temperatur zwischen 0 °C und 200 °C, bevorzugt kleiner 60 °C, besonders bevorzugt kleiner 25 °C einstellbar ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die abhäsiven Eigenschaften der Oberfläche der Walze so abgestimmt sind, daß die aufgetragene Selbstklebemasse auch auf einer gekühlten Walze (<25 °C) haftet.
Auch ein nachträgliches Kalandern des beschichteten Produktes und/oder eine Vorbehandlung des Trägers, wie Coronabestrahlung, zur besseren Verankerung der Klebeschicht kann vorteilhaft sein.
Weiterhin kann eine Behandlung der Heißschmelzklebemasse mit einer Elektronenstrahl-Nachvernetzung oder einer UV-Bestrahlung zu einer Verbesserung der gewünschten Klebeigenschaften führen.
Das Trägermaterial wird bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von größer 2 m/min, bevorzugt 20 bis 200 m/min, beschichtet.
Der partielle Auftrag ermöglicht durch geregelte Kanäle die Abführung des transepidermalen Wasserverlustes und verbessert das Ausdampfen der Haut beim Schwitzen insbesondere bei der Verwendung von luft- und wasserdampfdurchlässigen Trägermaterialien. Hierdurch werden Hautirritationen, die durch Stauungen der Körperflüssigkeiten hervorgerufen werden, vermieden. Die angelegten Abführungskanäle ermöglichen ein Ableiten auch unter Verwendung eines mehrlagigen Verbandes.
Durch den Einsatz von atmungsaktiven Beschichtungen in Verbindung mit elastischen, ebenfalls atmungsaktiven Trägermaterialien ergibt sich ein vom Anwender subjektiv angenehmer empfundener Tragekomfort.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das so beschichtete Trägermaterial eine Luftdurchlässigkeit von größer 1 cm3/(cm2*s) auf, bevorzugt 10 bis 150 cm3/(cm2*s), und/oder eine Wasserdampfdurchlässigkeit von größer 200 g/(m2*24h), bevorzugt 500 bis 5000 g/(m2*24h).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das so beschichtete Trägermaterial auf Stahl eine Klebkraft auf der Trägerrückseite von mindestens 0,5 N/cm auf, besonders eine Klebkraft zwischen 2 N/cm und 20 N/cm.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Selbstklebemassen geschäumt, bevor sie auf das Trägermaterial aufgetragen werden.
Die Selbstklebemassen werden dabei bevorzugt mit inerten Gasen wie Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgasen, Kohlenwasserstoffen oder Luft oder deren Gemischen geschäumt. In manchen Fällen hat sich ein Aufschäumen zusätzlich durch thermische Zersetzung gasentwickelnder Substanzen wie Azo-, Carbonat- und Hydrazid-Verbindungen als geeignet erwiesen.
Der Schäumungsgrad, d.h. der Gasanteil, sollte mindestens etwa 5 Vol.-% betragen und kann bis zu etwa 85 Vol.-% reichen. In der Praxis haben sich Werte von 10 Vol.-% bis 75 Vol.-%, bevorzugt 50 Vol.-%, gut bewährt. Wird bei relativ hohen Temperaturen von ungefähr 100 °C und vergleichsweise hohem Innendruck gearbeitet, entstehen sehr offenporige Klebstoffschaumschichten, die besonders gut luft- und wasserdampfdurchlässig sind.
Die vorteilhaften Eigenschaften der geschäumten Selbstklebebeschichtungen wie geringer Klebstoffverbrauch, hohe Anfaßklebrigkeit und gute Anschmiegsamkeit auch an unebenen Flächen durch die Elastizität und Plastizität sowie der Initialtack lassen sich ganz besonders auf dem Gebiet der medizinischen Produkte optimal nutzen.
Ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung der geschäumten Selbstklebemasse arbeitet nach dem Schaum-Mix-System. Hierbei wird die thermoplastische Selbstklebemasse unter hohem Druck bei einer Temperatur über dem Erweichungspunkt mit den vorgesehenen Gasen wie zum Beispiel Stickstoff, Luft oder Kohlendioxid in unterschiedlichen Volumenanteilen (etwa 10 Vol.-% bis 80 Vol.-%) in einem Stator/Rotorsystem umgesetzt.
Während der Gasvordruck größer 100 bar ist, betragen die Mischdrucke Gas/Thermoplast im System 40 bis 100 bar, bevorzugt 40 bis 70 bar. Der so hergestellte Haftklebeschaum kann anschließend über eine Leitung in die Beschichtungsdüse gelangen.
Durch die Schäumung der Selbstklebemasse und die dadurch entstandenen offenen Poren in der Masse sind bei Verwendung eines an sich porösen Trägers die mit der Klebemasse beschichteten Produkte gut wasserdampf- und luftdurchlässig. Die benötigte Klebemassenmenge wird erheblich reduziert ohne Beeinträchtigung der Klebeeigenschaften. Die Klebemassen weisen eine überraschend hohe Anfaßklebrigkeit (Tack) auf, da pro Gramm Masse mehr Volumen und damit Klebeoberfläche zum Benetzen des zu beklebenden Untergrundes zur Verfügung steht und die Plastizität der Klebemassen durch die Schaumstruktur erhöht ist. Auch die Verankerung auf dem Trägermaterial wird dadurch verbessert. Außerdem verleiht die geschäumte Klebebeschichtung, wie bereits oben erwähnt, den Produkten ein weiches und anschmiegsames Anfühlen.
Durch das Schäumen wird zudem die Viskosität der Klebemassen in der Regel gesenkt. Hierdurch wird die Schmelzenergie erniedrigt, und es können auch thermoinstabile Trägermaterialien direkt beschichtet werden.
Die hervorragenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen, selbstklebend ausgerüsteten Trägermaterials legen die Verwendung für medizinische Produkte, insbesondere Pflaster, medizinische Fixierungen, Wundabdeckungen, dotierte Systeme, insbesondere für solche, welche Stoffe freisetzen, orthopädische oder phlebologische Bandagen und Binden nahe.
Schließlich kann das Trägermaterial nach dem Beschichtungsvorgang mit einem klebstoffabweisenden Trägermaterial, wie silikonisiertes Papier, eingedeckt oder mit einer Wundauflage oder einer Polsterung versehen werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Trägermaterial sterilisierbar, bevorzugt gammasterilisierbar, ist. So sind besonders geeignet für eine nachträgliche Sterilisation Heißschmelzklebemassen auf Blockcopolymerbasis, welche keine Doppelbindungen enthalten. Dieses gilt insbesondere für Styrol-Butylen-Ethylen-Styrol-Blockcopolymerisate oder Styrol-Butylen-Styrol-Blockcopolymerisate. Es treten hierbei keine für die Anwendung signifikanten Änderungen in den Klebeeigenschaften auf.
Es eignet sich auch hervorragend für technische reversible Fixierungen, welche beim Abziehen keine Verletzung oder Beschädigung von diversen Untergründen, wie Papier, Kunststoffe, Glas, Textilien, Holz, Metalle oder Mineralien, zulassen.
Schließlich können technisch permanente Verklebungen hergestellt werden, welche nur unter teilweiser Spaltung des Untergrundes getrennt werden können.
Anhand einiger Figuren sowie eines Beispiels soll eine vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt werden, ohne damit die Erfindung unnötig beschränken zu wollen.
Es zeigen
Figur 1
einen Ausschnitt aus einer Beschichtungseinheit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, wobei die Düse radial zur Gegendruckwalze durchgebogen ist,
Figur 2
einen Querschnitt durch die Düse,
Figur 3
einen Ausschnitt aus einer Beschichtungseinheit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, wobei die Düse senkrecht zum Radius der Gegendruckwalze durchgebogen ist,
Figur 4
einen Ausschnitt aus einer Beschichtungseinheit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, wobei die Düse in mehreren Zonen entlang der Düsenlängsachse radial zur Gegendruckwalze durchgebogen ist, wobei sich eine Biegelinie mit zwei Wendepunkten ergibt.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Beschichtungseinheit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, wobei die Düse 1 radial zur Gegendruckwalze 6 durchgebogen ist. Dabei ist die Temperatur in der durch die Temperierelemente 3 beheizten Zone des Düsenkörpers höher als in der durch die Temperierelemente 4 beheizten Zone. Der Schnitt A-A zeigt die Lage des Austrittsspalts 5.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt. Das Trägermaterial 7 wird in einen Spalt zwischen der Düse 1 und der Gegendruckwalze 6 (Drehrichtung 8) geführt. Durch den Austrittsspalt 5 der Düse wird das Trägermaterial 7 mit einem Fluid beschichtet. Dabei strömt das Fluid durch ein axial im Düsengrundkörper 1 liegendes Verteilrohr 2 über den Austrittsspalt 5 zum Beschichtungspunkt.
Der Düsengrundkörper wird durch Temperierelemente 3 und 4 beheizt, die zur Herstellung der Durchbiegung unterschiedliche Temperaturniveaus im unteren und oberen Düsengrundkörper erzeugen.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Beschichtungseinheit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, wobei die Düse 1 senkrecht zum Radius der Gegendruckwalze durchgebogen ist. Dabei ist die Temperatur in der durch die Temperierelemente 3 beheizten Zone des Düsenkörpers höher als in der durch die Temperierelemente 4 beheizten Zone. Der Schnitt A-A zeigt die Lage des Austrittsspalts 5.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Beschichtungseinheit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, wobei die Düse in mehreren Zonen entlang der Düsenlängsachse radial zur Gegendruckwalze durchgebogen ist. Dabei ist in Zone 1 und Zone 3 die Temperatur im unteren Bereich des Düsenkörpers höher als im oberen Bereich während in Zone 2 die Temperatur im oberen Bereich höher ist als im unteren Bereich. Es ergibt sich so eine Biegelinie mit zwei Wendepunkten.
Beispiel:
In einer Rotationssiebdruckmaschine von 1m Beschichtungsbreite, die mit den üblichen Einrichtungen zum Führen einer Endlosbahn wie Abrollung, Aufrollung, Bahnkantensteuerung und Bahnspannungsmeßsystemen ausgestattet ist und deren Beschichtungsteil aus einem rotierenden Rundsieb, einer in 12 Uhr-Position zum Sieb darin befindlichen
Düse und einer Gegendruckwalze, mit der das Sieb an die Beschichtungsdüse angedrückt wird, besteht, wird ein thermoplastischer Kleber auf eine Papierbahn beschichtet.
  • Verarbeitungstemperatur in Zuführsystem und Düse 120 °C
  • Verarbeitungstemperatur im Bereich Sieblöcher 120 °C
  • Flächengewicht der Papierbahn 65 g/qm
  • Sieb 14 mesh, Lochgröße 0.9 mm
Die Düsenbeheizung ist wie folgt ausgeführt:
  • 2 Elektroheizstäbe im Düsengrundkörper oberhalb des zentralen Verteilrohres Leistung: 12 kW
  • 2 Elektroheizstäbe im Düsengrundkörper unterhalb des zentralen Verteilrohres Leistung: 12 kW
  • Die oberen und unteren Elektroheizstäbe können in ihrer Temperatur unterschiedlich eingestellt werden.
Die seitliche Lagerung der Düse erfolgt auf Schwenkarmen, die an Anschläge gefahren werden, mittels derer der Abstand zwischen Düse und Gegendruckwalze sowie Sieb rechts und links unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Der Austrittsspalt der Düse hat eine konstante Breite.
Die Gegendruckwalze wird nicht aktiv temperiert.
Mit dieser Vorrichtung ließ sich ein Auftragsgewicht von 130 g/qm erzielen. Zur Vergleichmäßigung des Masseauftrags quer zur Bahn wurde die untere Düsenheizung 15 °C höher als die obere Düsenheizung eingestellt. Die Standardabweichung des Masseauftrags quer zur Bahn betrug dann 1,7 g/m2.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Auftragen von flüssigen oder pastösen Substanzen, insbesondere Thermoplasten, auf ein Trägermaterial, wobei die Substanz mittels einer Düse zumindest partiell auf das an der Düse entlanglaufende Trägermaterial aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß
    quer zur Laufrichtung des Trägermaterials der Düsenkörper durchgebogen wird und
    die Durchbiegung durch Temperaturdifferenzen im Düsenkörper induziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse in ihrem Querschnitt und/oder entlang ihrer Längsachse wenigstens zwei unterschiedlich temperierte Zonen aufweist.
  3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperierung des Düsenkörpers ein wärmetragendes oder kühlendes Fluid, elektrische Heizungen, Peltierelemente, Strahlung oder Konvektion verwendet wird.
  4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsflüssigkeit selbst zur Temperierung mindestens einer der Zonen verwendet wird.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse in ihren Lagerungen beweglich und/oder verschwenkbar ist.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegung im wesentlichen senkrecht zum Trägermaterial oder im wesentlichen in oder gegen die Laufrichtung des Trägermaterials erfolgt.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial entlang einer Gegendruck erzeugenden Vorrichtung, insbesondere einer Walze, geführt wird.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz mittels der Düse durch einen perforierten Zylinder auf das Trägermaterial aufgebracht wird.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegung der Düse in Abhängigkeit von der an der laufenden Bahn ermittelten Auftragsmenge der Substanz geregelt wird.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz bei der Verarbeitungstemperatur eine dynamische Nullviskosität von 0,1 Pas bis 1000 Pas, bevorzugt von 1 Pas bis 500 Pas aufweist.
  11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz eine Lösung, eine Dispersion, ein Präpolymer oder ein thermoplastisches Polymer ist, bevorzugt ein Schmelzkleber ist, besonders bevorzugt ein Schmelzhaftkleber ist.
  12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial eine Walze oder ein Gurtband mit abhäsiver Oberfläche ist, wobei die abhäsive Oberfläche insbesondere aus einer Beschichtung aus Silikone oder Fluor enthaltenden Verbindungen oder plasmabeschichteten Trennsystemen besteht, die ganz besonders mit einem Flächengewicht von 0,001 g/m2 bis 3000 g/m2 aufgetragen wird, bevorzugt 100 bis 2000 g/m2.
EP01114444A 2000-08-16 2001-06-15 Verfahren zum zumindest partiellen Beschichten von Trägermaterialien Expired - Lifetime EP1181987B1 (de)

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DE10039884A DE10039884A1 (de) 2000-08-16 2000-08-16 Verfahren zum zumindest partiellen Beschichten von Trägermaterialien
DE10039884 2000-08-16

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1181987A2 true EP1181987A2 (de) 2002-02-27
EP1181987A3 EP1181987A3 (de) 2003-04-16
EP1181987B1 EP1181987B1 (de) 2004-09-08

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