EP1276615A1 - Verfahren und vorrichtung zum auftragen hochviskoser flüssigkeiten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum auftragen hochviskoser flüssigkeiten

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Publication number
EP1276615A1
EP1276615A1 EP01938087A EP01938087A EP1276615A1 EP 1276615 A1 EP1276615 A1 EP 1276615A1 EP 01938087 A EP01938087 A EP 01938087A EP 01938087 A EP01938087 A EP 01938087A EP 1276615 A1 EP1276615 A1 EP 1276615A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
screen
sieve
liquid
nozzle
lip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01938087A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beiersdorf AG filed Critical Beiersdorf AG
Publication of EP1276615A1 publication Critical patent/EP1276615A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B05C1/10—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 liquid or other fluent material being supplied from inside the roller
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/08—Machines
    • B41F15/0831—Machines for printing webs
    • B41F15/0836—Machines for printing webs by means of cylindrical screens or screens in the form of endless belts
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B11/00—Treatment of selected parts of textile materials, e.g. partial dyeing
    • D06B11/0056—Treatment of selected parts of textile materials, e.g. partial dyeing of fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2215/00—Screen printing machines
    • B41P2215/10—Screen printing machines characterised by their constructional features
    • B41P2215/13—Devices for increasing ink penetration

Definitions

  • the invention relates to a method for the partial application of highly viscous liquids to a carrier material, the liquid being applied to the carrier material by means of a nozzle, which opens into an outlet gap, which is located on a pressure-resistant base.
  • Substrates which are coated with highly viscous materials are known in the medical field. From certain points of view, it makes sense that these coatings do not have closed surfaces but are applied in a punctiform manner, which, for example, allows the skin under bandages not to macerate due to the possibility of sweat and other exudates from the skin.
  • An adequate process to achieve this punctiform coating is rotary screen printing.
  • the materials must be compatible with the skin, generally permeable to air and / or water vapor, as well as easy to mold and conform. Because of these requirements, the thinnest or softest carrier is often preferred. Sufficient strength and, if necessary, limited elasticity are also required for handling and use of the carrier materials. Furthermore, the carrier material should have sufficient strength and low elasticity even after it has been soaked.
  • EP 0 675 183 A1 describes a method which transfers hot-melt adhesive geometries to a specially cross-linked substrate.
  • EP 0 356 777 A1 also mentions an intermediate carrier equipped with a adhesive.
  • the use of a coated counter-pressure roller as an auxiliary carrier for the transfer is also described (CH 648 497 A5), although self-adhesive products are not discussed here.
  • the method requires that the fluid be pressurized to such a high pressure that it can pass through the screen holes. Pressures in the order of 5 to 30 bar are necessary for this, depending on the hole size of the sieve, the viscosity of the fluid and the processing speed. In the previous processes, this pressure is generated by appropriate devices in the feed system. The consequence of this is that this high pressure is also present in the entire nozzle area and thus also in the area of the lateral sealing zones seen in the direction of rotation. Flexible sealing lips (so doctor blades in CH 648 497 A5) or nozzle lips adapted to the rounding of the screen template (EP 0 565 133; US 5,122,219) are used for sealing.
  • thermoplastic materials such as thermoplastic materials
  • transfer of high-viscosity fluids, such as thermoplastic materials, from the counter-pressure roller to an advanced carrier material, as described above, is only possible to a very limited extent in the current state of the art in thermal screen printing, since the plastic-coated, flexible counter-pressure rollers whose coating thickness is in the range from 10 to 20 mm is difficult due to the insulating effect of cooling the thermoplastic on the circumference of the roller.
  • the cohesion of the domes necessary to overcome the adhesion on the roller is therefore only achieved at very low process speeds.
  • the object of the invention is to provide a method which is excellently suitable for applying highly viscous liquids to a carrier material and which avoids the disadvantages known from the prior art.
  • the invention describes a method for the partial application of highly viscous liquids to a carrier material, the liquid being applied to the carrier material by means of a nozzle, which ends in an outlet gap, which is located on a pressure-resistant base.
  • the geometry of the nozzle is designed in such a way that an increase in pressure in the liquid is carried out at the mouth of the outlet gap of the nozzle which supplies the liquid to the sieve, so that the pressure in the liquid at the mouth of the outlet gap of the nozzle is higher than that Pressure in the liquid in the outlet gap.
  • the liquid at the mouth of the outlet gap is preferably accelerated essentially perpendicular to the sieve.
  • the screen is designed in the form of a cylindrical drum, so that the method is a rotary screen printing method.
  • the nozzle feeding the liquid to the sieve is advantageously designed as follows:
  • the front boundary in the direction of rotation of the sieve is formed by a lip, which consists of a cuboidal workpiece, for example, which corresponds in the longitudinal direction to the length of the nozzle and is designed in the transverse direction as a flat surface which merges into a curve with a radius of curvature to the sieve and after the corresponding length of the curve can continue to go into a curve that corresponds to that of the sieve.
  • this lip forms an angle with the tangent to the screen at the point of contact between screen and lip, which runs in the direction of rotation of the screen.
  • Such a lip surprisingly enables the pressure in the passage zone of the fluid through the sieve and the speed of the liquid to pass through the sieve holes to be increased without the pressure in the feed system of the nozzle or in the nozzle itself having to be increased.
  • the increase in the throughput speed is reflected in a possible increase in the production speed without a decrease in the weight of the order.
  • the flat surface forms an angle with the sieve tangent that is between 0.5 ° and 25 °, especially between 1 ° and 10 °, • the flat surface has a length of 2 to 30 mm, preferably 3 to 10 mm .
  • the length of the path which characterizes the flat surface and the length of the curve has a ratio of 1: 1 to 20: 1, preferably 3: 1 to 10: 1,
  • the curve has a radius between 1 mm and 100 mm, preferably 20 - 60 mm.
  • the surface of the lip at the screen-lip contact zone merges in the direction of rotation into a curve which is adapted to the radius of the screen and forms a circular arc of 2-10 mm in length, preferably 2-5 mm.
  • the (rear) lip lying against the direction of rotation of the screen is also designed as a separate workpiece and provided with a plane. Their inclination corresponds to the angle that the Tagente forms with the horizontal at the sieve section opposite the lip. In an advantageous embodiment, it has an extent in the direction of rotation of 1-10 mm, preferably 2-5 mm.
  • the described geometry of the front or rear lip or both lips can also not be designed as a separate workpiece, but rather can be integrated in the coating head.
  • the sieve is heated exclusively or in addition to a further heater in the circular arc segment in which the liquid passes through the sieve and which is at an angle of up to 180 °, preferably from 5 ° to 90 °, based on the Center of the screen and which is arranged in the direction of rotation of the screen before, after or on both sides of the passage of the liquid.
  • This can be done for example by one or more heating plates.
  • fluids with a dynamic zero viscosity of 0.1 to 1000 Pas can advantageously be coated, preferably with a dynamic zero viscosity of 1 to 500 Pas.
  • dispersions, emulsions, solutions and melts are also suitable as fluids.
  • Adhesives, particularly preferably self-adhesives, are preferably used for the coating of carrier materials with a later medical, cosmetic or technical use. These preferably belong to the material classes of the solutions, the dispersions, the prepolymers and the thermoplastic polymers.
  • Thermoplastic hotmelt adhesives based on natural and synthetic rubbers and other synthetic polymers such as, for example, acrylates, methacrylates, polyurethanes, polyolefins, polyvinyl derivatives, polyesters or silicones with appropriate additives, such as adhesive resins, plasticizers, stabilizers and other auxiliaries, are advantageously used where necessary.
  • Their softening point should be higher than 50 ° C, since the application temperature is usually at least 90 ° C, preferably between 100 ° C and 180 ° C, or 180 ° C and 220 ° C for silicones. If necessary, post-crosslinking by UV or electron beam irradiation can be appropriate in order to set particularly advantageous properties of the hotmelt adhesives.
  • hot melt adhesives based on block copolymers are characterized by their wide range of variations, because the targeted lowering of the glass transition temperature of the self-adhesive composition due to the selection of tackifiers, plasticizers as well as the polymer molecule size and the molecular weight distribution of the insert components also make the necessary functional adhesion to the skin to critical Guaranteed placement of the human musculoskeletal system.
  • the hot-melt adhesive is preferably based on block copolymers, in particular AB, ABA block copolymers or mixtures thereof.
  • Hard phase A is primarily polystyrene or its derivatives
  • soft phase B contains ethylene, propylene, butylene, butadiene, Isoprene or mixtures thereof, particularly preferably ethylene and butylene or mixtures thereof.
  • Polystyrene blocks can, however, also be contained in the soft phase B, namely up to 20% by weight. However, the total styrene content should always be less than 35% by weight. Styrene fractions between 5 wt.% And 30 wt.% Are preferred, since a lower styrene fraction makes the adhesive more conformable
  • the targeted blending of di-block and tri-block copolymers is advantageous, a proportion of di-block copolymers of less than 80% by weight being preferred.
  • the hot-melt adhesive has the following composition:
  • tackifiers such as oils, waxes, resins and / or mixtures thereof, preferably mixtures of resins and oils, less than 60% by weight of plasticizer, less than 15% by weight of additives, less than 5% by weight of stabilizers.
  • the aliphatic or aromatic oils, waxes and resins used as tackifiers are preferably hydrocarbon oils, waxes and resins, the oils, such as paraffinic hydrocarbon oils, or the waxes, such as paraffinic hydrocarbon waxes, having a favorable effect on the skin adhesion due to their consistency.
  • the oils, such as paraffinic hydrocarbon oils, or the waxes, such as paraffinic hydrocarbon waxes having a favorable effect on the skin adhesion due to their consistency.
  • Medium or long chain fatty acids and / or their esters are used as plasticizers. These additives serve to adjust the adhesive properties and the stability. If necessary, further stabilizers and other auxiliary substances are used.
  • the hot melt adhesive should have a high tack.
  • the functionally adapted adhesive strength on the skin and on the back of the carrier should be present.
  • a high shear strength of the hot-melt adhesive is necessary.
  • the high shear strength of the adhesive is achieved through the high cohesiveness of the block copolymer. The good grip is due to the range of tackifiers and plasticizers used.
  • the product properties such as tack, 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 vibrated between two plane-parallel plates with variable frequencies and low deformation (linear visco-elastic range).
  • a high frequency is chosen for the subjective sensation of tack (tack) and a low frequency for the shear strength.
  • a high numerical value means better grip and worse
  • 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 Thie e 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 hotmelt adhesives are preferably set so that they have a dynamic-complex glass transition temperature of less than 15 ° C., preferably from 5 ° C. to -30 ° C., very particularly preferably from -3 ° C., at a frequency of 0.1 rad / s down to -15 ° C.
  • Hot melt adhesives in which the ratio of the viscous portion to the elastic portion at a frequency of 100 rad / s at 25 ° C. is greater than 0.7, in particular between 1.0 and 5.0, or hot melt adhesives in which that is preferred
  • 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 can have different shapes. Flattened hemispheres are preferred. Furthermore, it is also possible to print other shapes and patterns on the carrier material, for example a printed image in the form of alphanumeric character combinations or patterns such as grids, stripes, and cumulative spheres and zigzag lines.
  • the adhesive can be evenly distributed on the backing material, but it can also be applied to the product in a different thickness or density over the surface, which is also favored by the possibility of varying the angle between surface and sieve according to the invention.
  • Carrier materials are preferred which, according to the application cation of the adhesive can be used in such a way that they meet technical requirements or the properties of a functional dressing.
  • Textiles such as woven fabrics, knitted fabrics, scrims, nonwovens, laminates, nets, foils, foams and papers are listed as examples. These materials can also be pre- or post-treated. Common pretreatments are corona and hydrophobizing; Common post-treatments are calendering, tempering, laminating, punching and mounting.
  • the carrier material Especially when directly coating the carrier material, it must have a certain strength and density in order to prevent the domes from penetrating too far into the carrier material or even penetrating during the coating process.
  • the domes and / or polygeometric body shapes are transferred to a second carrier material after the coating.
  • the second carrier material represents the actual carrier
  • the first carrier material serves as an auxiliary carrier.
  • Such an auxiliary carrier can also be designed in the form of an abhesively coated roller or webbing.
  • a preferred embodiment of the auxiliary carrier is the roller with an adhesive surface, wherein the adhesive 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 .
  • the temperature of the abhesive surface of the roller can be set between 0 ° C. and 200 ° C., preferably below 60 ° C., particularly preferably below 25 ° C. It is particularly advantageous if the abhesive properties of the surface of the roller are matched so that the applied self-adhesive also adheres to a cooled roller ( ⁇ 25 ° C).
  • Subsequent calendering of the coated product and / or pretreatment of the carrier, such as corona radiation, for better anchoring of the adhesive layer can also be advantageous. Furthermore, treatment of the hotmelt adhesive with electron beam postcrosslinking or UV radiation can lead to an improvement in the desired properties.
  • the carrier material is preferably coated at a speed of greater than 2 m / min, preferably 20 to 200 m / min.
  • the percentage of the surface coated with the hot-melt adhesive should be at least 1% and can range up to approximately 99%, for special products preferably 15% to 95%, particularly preferably 50% to 95%. This can optionally be achieved by multiple application, it also being possible to use hotmelt adhesives with different properties.
  • the partial application enables the transepidermal loss of water to be removed through controlled channels and improves the evaporation of the skin when sweating, especially when using air and water vapor permeable carrier materials. This prevents skin irritation caused by congestion of the body fluids.
  • the created drainage channels enable drainage even when using a multi-layer bandage.
  • 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 support material coated in this way on steel has an adhesive strength on the back of the support of at least 0.5 N / cm, in particular an adhesive strength between 2 N / cm and 20 N / cm.
  • the depilation of the corresponding body regions and the mass transfer to the skin are negligible due to the high cohesiveness of the adhesive, because the adhesive is not anchored to the skin and hair, rather the anchoring of the adhesive to the carrier material is up to 20 N / cm (sample width) good for medical applications. Due to the formed predetermined breaking points in the coating, skin layers are no longer shifted with or against each other when detached. The non-shifting of the skin layers and the reduced epilation lead to an unprecedented degree of freedom from pain with such strongly adhesive systems.
  • the individual biomechanical adhesive force control which has a demonstrable reduction in the adhesive force of these plasters, also supports detachability.
  • the applied carrier material shows good proprioreceptive effects.
  • the self-adhesive compositions are foamed before they are applied to the backing material.
  • the self-adhesive compositions are preferably foamed with inert gases such as nitrogen, carbon dioxide, noble gases, hydrocarbons or air or mixtures thereof.
  • inert gases such as nitrogen, carbon dioxide, noble gases, hydrocarbons or air or mixtures thereof.
  • foaming by thermal decomposition of gas-evolving substances such as azo, carbonate and hydrazide compounds has also proven to be suitable.
  • the degree of foaming i.e. the gas content should be at least about 5% by volume and can range up to about 85% by volume. In practice, values from 10% by volume to 75% by volume, preferably 50% by volume, have proven successful. If you work at relatively high temperatures of around 100 ° C and a comparatively high internal pressure, very open-pored layers of adhesive foam are created that are particularly well permeable to air and water vapor.
  • the advantageous properties of the foamed self-adhesive coatings such as low adhesive consumption, high tack and good suppleness even on uneven surfaces due to the elasticity and plasticity as well as the initial tack can be used optimally 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, such as nitrogen, air or carbon dioxide, in different volumes (about 10% by volume to 80% by volume) in a stator / rotor system ,
  • 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 products coated with the adhesive are well permeable to water vapor and air when using a porous carrier.
  • the amount of adhesive required is considerably reduced without affecting the properties of the adhesive.
  • the adhesives have a surprisingly high tack, since per gram of mass there is more volume and thus the adhesive surface available for wetting the substrate to be adhered to, and the plasticity of the adhesives is increased by the foam structure. This also improves anchorage on the carrier material.
  • the foamed adhesive coating gives the products a soft and smooth feel.
  • Foaming also generally lowers the viscosity of the adhesive. As a result, the melting energy is reduced and thermally unstable carrier materials can also be coated directly.
  • the outstanding properties of the self-adhesive carrier material according to the invention suggest the use for medical products, in particular plasters, medical fixations, wound coverings, doped systems, in particular for those which release substances, orthopedic or phlebological bandages and bandages.
  • the carrier material can be covered with an adhesive-repellent carrier material, such as siliconized paper, or provided with a wound dressing or padding. It is particularly advantageous if the carrier material can be sterilized, preferably gamma-sterilized.
  • an adhesive-repellent carrier material such as siliconized paper
  • the carrier material can be sterilized, preferably gamma-sterilized.
  • hot melt adhesives based on block copolymers which do not contain double bonds are particularly suitable for subsequent sterilization. This applies in particular to styrene-butylene-ethylene-styrene block copolymers or styrene-butylene-styrene block copolymers. There are no significant changes in the adhesive properties for the application.
  • FIG. 1 shows a section of a screen printing coating unit that works according to the method according to the invention
  • FIG. 2 shows the nozzle lip lying in the direction of rotation of the screen as a combination of a flat surface and a curve
  • Figure 3 shows the nozzle lip lying in the direction of rotation of the screen as a combination of a flat surface and curve with representation of the angle formed by the flat surface and screen and
  • FIG. 4 shows the nozzle lip lying in the direction of rotation of the screen as a combination of a flat surface and a curve, in addition the area of the lip at the screen-lip contact zone merging into a curve that is adapted to the radius of the screen.
  • Figure 1 shows a section of a screen printing coating unit, which works according to the inventive method.
  • the carrier material 9 is guided into a gap between the screen 3 (direction of rotation 11) and the counter-pressure roller 4 (direction of rotation 10).
  • the carrier material 9 is coated with a fluid through the sieve 3.
  • the fluid flows out of the gap (flow direction 12) between the (front) nozzle lip 1 lying in the direction of rotation and the rear nozzle lip 2. Due to the special geometry of the front nozzle lip 1, the pressure increase according to the invention and the change in direction in the flow direction of the fluid are carried out.
  • FIG. 2 shows the nozzle lip 1 lying in the direction of rotation of the screen, formed as a combination of flat surface 5 and curve 6.
  • FIG. 3 shows the nozzle lip 1 lying in the direction of rotation of the sieve, designed as a combination of a flat surface 5 and a curve 6 with a representation of the angle 8 formed by the flat surface and sieve.
  • FIG. 4 shows the nozzle lip 1 lying in the direction of rotation of the sieve, designed as a combination of a flat surface 5 and a curve 7, the surface of the lip at the sieve-lip contact zone also merging into a curve 7 adapted to the radius of the sieve.
  • a fluid is coated on a fabric. Viscosity of the fluid 100 Pas
  • the lip of the nozzle used in the direction of rotation is designed as follows:
  • an application weight of 40 g / m2 could be achieved and the production speed increased from 25 m / min to 100 m / min.
  • the pressure required in the feed system to achieve this weight was 0.6 bar.
  • a pressure indicator built into the lip described above showed a pressure in this range of 6 bar. No lateral leakage was found over a production period of 8 hours.

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Abstract

Verfahren zum partiellen Auftragen hochviskoser Flüssigkeiten auf ein Trägermaterial (9), wobei die Flüssigkeit mittels einer Düse, die in einem Austrittsspalt mündet, durch ein Sieb (3) auf das Trägermaterial aufgebracht wird, das sich auf einer druckfesten Unterlage befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Düse so gestaltet ist, dass an der Mündung des Austrittsspalts der Düse, der die Flüssigkeit dem Sieb zuführt, eine Druckerhöhung in der Flüssigkeit vorgenommen wird, so dass der Druck in der Flüssigkeit an der Mündung des Austrittsspalts der Düse höher ist als der Druck in der Flüssigkeit im Austrittsspalt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen hochviskoser Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum partiellen Auftragen hochviskoser Flüssigkeiten auf ein Trägermaterial, wobei die Flüssigkeit mittels einer Düse, die in einem Austrittsspalt mündet, durch ein Sieb auf das Trägermaterial aufgebracht wird, das sich auf einer druckfesten Unterlage befindet.
Bekannt sind im medizinischen Bereich Substrate, die mit hochviskosen Materialien beschichtet werden. Unter bestimmten Gesichtspunkten ist es sinnvoll, dass diese Beschichtungen keine geschlossenen Oberflächen aufweisen sondern punktförmig auf- getragen 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.
In diesem Verfahren 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 Fiuids wird von der auf dem Träger bereits haftenden Basis der Kalotten der in den Löchern begrenzte Vorrat an Heißschmelzklebemasse konturenscharf abgezogen beziehungsweise durch den bestehenden Druck auf den Träger gefördert. Nach Beendigung dieses Transportes formt sich, abhängig von der Rheologie des Fiuids, 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 (Fließ- verhalten, Oberflächenspannung und Benetzungswinkel auf dem Trägermaterial) des Fiuids ab.
Als Substratmaterialien sind bereits zahlreiche Materialien auf Folien-, Gewebe-, Gewirke-, Vlies-, Gel- oder Schaumstoffbasis vorbeschrieben und werden auch in der Praxis eingesetzt. Auf dem medikalen Sektor stellen sich besondere Anforderungen an die Trägermaterialien. Die Materialien müssen hautverträglich, in der Regel luft- und/oder wasserdampfdurchlässig sowie gut anmodellierbar und anschmiegsam sein. Aufgrund dieser Anforderungen wird häufig ein möglichst dünner oder weicher Träger bevorzugt. Zur Handhabung und beim Gebrauch ist bei den Trägermaterialien aber auch eine aus- reichende Festigkeit und gegebenenfalls begrenzte Dehnbarkeit gefordert. Weiterhin sollte das Trägermaterial auch nach dem Durchnässen eine ausreichende Festigkeit und geringe Dehnbarkeit aufweisen.
Es ist in der Textilindustrie auch bekannt, dass partielle Beschichtungen transferiert wer- den können. EP 0 675 183 A1 beschreibt ein Verfahren, welches Schmelzklebergeometrien auf einen speziell vernetzten Untergrund transferiert. In EP 0 356 777 A1 wird ebenfalls ein dehäsiv ausgerüsteter Zwischenträger erwähnt. Auch der Einsatz einer beschichteten Gegendruckwalze als Hilfsträger für den Transfer wird beschrieben (CH 648 497 A5), wobei hier nicht auf selbstklebende Produkte eingegangen wird.
Der Transfer insbesondere von hochviskosen Fluiden wie thermoplastischen Kunststoffen von der Gegendruckwalze auf ein herangeführtes Trägermaterial ist nach dem gegenwärtigen Stand der Technik beim Thermosiebdruck nur sehr eingeschränkt möglich, da die eingesetzten kunststoffbeschichteten, flexiblen Gegendruckwalzen, deren Beschichtungsdicke im Bereich von 10 bis 20 mm liegt, durch die Isolationswirkung eine Abkühlung des Thermoplasten auf dem Walzenumfang erschweren. Somit wird die zum Überwinden der Haftung auf der Walze notwendige Kohäsion der Kalotten nur bei sehr geringen Prozessgeschwindigkeiten erreicht. Die Ausführung von Düse und Sieb wird in CH 648 497 A5 grundlegend beschrieben, Verbesserungen des Verfahrens werden in EP 0 288 541 A1 , EP 0 565 33 A1 , EP 0 384 278 A1 und DE 42 31 743 A1 beschrieben.
Das Verfahren verlangt, dass das Fluid mit solch hohem Druck beaufschlagt wird, dass es durch die Sieblöcher durchtreten kann. Drücke in der Größenordnung zwischen 5 und 30 bar sind hierzu notwendig, je nach Lochgröße des Siebs, der Viskosität des Fiuids und der Verarbeitungsgeschwindigkeit. Dieser Druck wird in den bisherigen Verfahren durch entsprechende Vorrichtungen im Zuführsystem erzeugt. Die Folge davon ist, dass im gesamten Düsenraum und somit auch im Bereich der in Rotationsrichtung gesehenen seitlichen Abdichtungszonen ebenfalls dieser hohe Druck anliegt. Zur Abdichtung werden flexible Dichtlippen (so Rakelblätter in CH 648 497 A5) oder an die Rundung der Siebschablone angepasste Düsenlippen (EP 0 565 133; US 5,122,219) verwendet.
Es werden weiterhin ausschließlich kunststoffbeschichtete, flexible Gegendruckwalzen eingesetzt (CH 648 497 A5, EP 0 565 133 A1).
Der oben beschriebene Transfer insbesondere von hochviskosen Fluiden wie thermoplastischen Kunststoffen von der Gegendruckwalze auf ein herangeführtes Trägermate- rial ist nach dem gegenwärtigen Stand der Technik beim Thermosiebdruck nur sehr eingeschränkt möglich, da die eingesetzten kunststoffbeschichteten, flexiblen Gegendruckwalzen, deren Beschichtungsdicke im Bereich von 10 bis 20 mm liegt, durch die Isolationswirkung eine Abkühlung des Thermoplasten auf dem Walzenumfang erschweren. Somit wird die zum Überwinden der Haftung auf der Walze notwendige Kohäsion der Kalotten nur bei sehr geringen Prozessgeschwindigkeiten erreicht.
Als besonders vorteilhafte Verfahrensausführung wird es bisher angesehen, den Abstand zwischen Sieb und Gegendruckwalze geringer als die Summe der Radien zu halten (EP 0 565 133 A1, DE 42 31 743 A1), so dass eine Pressung entsteht.
Da das rotierende Sieb ohne die Gefahr einer mechanischen Beschädigung oder übermäßigen Verschleißes nicht beliebig fest durch eine Gegendruckwalze gegen die Abdichtungszonen der Düse gepresst werden kann, führt dies bei den zur Beschichtung notwendigen Fluiddrücken dann zu den bekannten Problemen der Leckage des Systems Düse/Sieb. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, dass hervorragend geeignet ist, hochviskose Flüssigkeiten auf ein Trägermaterial aufzubringen und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, wie es im Hauptanspruch beschrieben ist. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Fortbildungen des Erfindungsgegenstands.
Demgemäß beschreibt die Erfindung ein Verfahren zum partiellen Auftragen hochviskoser Flüssigkeiten auf ein Trägermaterial, wobei die Flüssigkeit mittels einer Düse, die in einem Austrittsspalt mündet, durch ein Sieb auf das Trägermaterial aufgebracht wird, das sich auf einer druckfesten Unterlage befindet. Die Geometrie der Düse ist so gestaltet, dass an der Mündung des Austrittspalts der Düse, der die Flüssigkeit dem Sieb zuführt, eine Druckerhöhung in der Flüssigkeit vorgenommen wird, so dass der Druck in der Flüssigkeit an der Mündung des Austrittspalts der Düse höher ist als der Druck in der Flüssigkeit im Austrittsspalt.
Weiterhin wird vorzugsweise die Flüssigkeit an der Mündung des Austrittsspalts im wesentlichen senkrecht zum Sieb beschleunigt.
Kern des Verfahrens ist somit, dass an der Mündung des Austrittspalts der Düse, die die Flüssigkeit dem Sieb zuführt, eine Druckerhöhung sowie eine Richtungsänderung und Erhöhung der Fließgeschwindigkeit des Fiuids im Vergleich zu Druck und Fließgeschwindigkeit sowie -richtung der Flüssigkeit im Raum davor, vorgenommen wird.
Weiter vorzugsweise ist das Sieb in Form einer zylindrischen Trommel ausgeführt, so dass das Verfahren ein Rotationssiebdruckverfahren ist .
Die die Flüssigkeit dem Sieb zuführende Düse ist vorteilhafterweise wie folgt ausgeführt: Die vordere, in Rotationsrichtung des Siebes liegende Begrenzung wird durch eine Lippe gebildet, die aus einem zum Beispiel quaderförmigen Werkstück besteht, das in Längsrichtung der Länge der Düse entspricht und in Querrichtung als ebene Fläche ausgeführt ist, die in eine Kurve mit Krümmungsradius zum Sieb übergeht und nach entsprechender Länge des Kurvenzugs weiterhin in eine Rundung übergehen kann, die der des Siebs entspricht. Diese Lippe bildet im Bereich der ebenen Fläche einen Winkel mit der Tangente am Sieb am Punkt der Berührung Sieb/Lippe, der in Drehrichtung des Siebes zuläuft.
Eine solchermaßen ausgeführte Lippe ermöglicht in überraschender Weise die Erhöhung des Drucks in der Durchtrittszone des Fiuids durch das Sieb sowie der Durchtrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Sieblöcher, ohne dass der Druck im Zuführsystem der Düse oder in der Düse selbst erhöht werden muss. Die Erhöhung der Durchtrittsgeschwindigkeit zeigt sich in einer möglichen Erhöhung der Produktionsgeschwin- digkeit ohne Abnahme des Auftragsgewichts.
Vorteilhaft erweist sich eine Ausführung der Lippe, bei der
• die ebene Fläche einen Winkel mit der Siebtangente bildet, der zwischen 0,5° und 25° liegt, besonders zwischen 1° und 10°, • die ebene Fläche eine Länge von 2 bis 30 mm, bevorzug von 3 bis 10 mm, aufweist,
• die Länge der Strecke, die die ebene Fläche kennzeichnet, zur Länge des Kurvenzugs ein Verhältnis von 1 :1 bis 20:1 aufweist, vorzugsweise 3:1 bis 10:1 ,
• und der Kurvenzug einen Radius zwischen 1 mm und 100 mm besitzt, vorzugsweise 20 - 60 mm.
Besonders vorteilhaft ist weiterhin eine Ausführung, bei der die Fläche der Lippe an der Berührungszone Sieb-Lippe in Rotationsrichtung in eine dem Radius des Siebs ange- passte Rundung übergeht, die einen Kreisbogen von 2 - 10 mm Länge bildet, bevorzugt 2 - 5 mm.
Vorteile bietet auch eine Ausführung, bei der das Verhältnis der Länge der Strecke, die die ebene Fläche kennzeichnet, zur Länge des Kurvenzugs unendlich groß wird. Ein über der Substratbreite variierender Mengenauftrag des Fiuids bei konstanten Sieb- parametem kann in einer weiterhin vorteilhaften Ausführung dadurch erreicht werden, dass die Fläche über die Länge der Düse quer zur Rotationsrichtung unterschiedliche Winkel mit dem Sieb bilden kann, wobei die Übergänge zwischen den Zonen unter- schiedlicher Winkel sprunghaft oder kontinuierlich gestaltet sein können.
Die gegen die Rotationsrichtung des Siebes liegende (hintere) Lippe ist ebenfalls als separates Werkstück ausgeführt und mit einer Ebene versehen. Ihre Neigung entspricht dem Winkel, den die Tagente an dem der Lippe gegenüberliegenden Siebabschnitt mit der Horizontalen bildet. In vorteilhafter Ausführung weist sie eine Ausdehnung in Rotationsrichtung von 1 - 10 mm auf, vorzugsweise von 2 - 5 mm.
In einer besonderen Ausführungsform der Beschichtungsdüse kann die beschriebene Geometrie der vorderen oder hinteren Lippe oder beider Lippen auch nicht als separates Werkstück ausgeführt, sondern im Beschichtungskopf integriert sein.
Weiterhin vorteilhaft ist es, den Durchtritt der Flüssigkeit durch das Sieb durch eine thermisch oder rheologisch bedingte Viskositätserniedrigung zu unterstützen, zum Beispiel durch Temperaturerhöhung oder Einbringen von Scherenergie. Um weitere Nachteile zu vermeiden, ist es besonders vorteilhaft, dies nur im Bereich des Durchtritts der Flüssigkeit durch das Sieb zu tun.
In einer besonderen Ausführungsform wird dazu das Sieb ausschließlich oder zusätzlich zu einer weiteren Heizung in dem Kreisbogensegment beheizt, in dem der Durchtritt der Flüssigkeit durch das Sieb erfolgt und welches einen Winkel von bis zu 180°, bevorzugt von 5° bis 90° bezogen auf den Siebmittelpunkt abdeckt und welcher in Drehrichtung des Siebes vor, nach oder beiderseits des Durchtritts der Flüssigkeit angeordnet ist. Dies kann zum Beispiel durch eine oder mehrere Heizplatten erfolgen.
Mit dem beschriebenen Verfahren können vorteilhaft Fluide mit einer dynamischen Nullviskosität von 0,1 bis zu 1000 Pas beschichtet werden, bevorzugt mit einer dynamischen Nullviskosität von 1 bis 500 Pas. Als Fluide eignen sich neben flüssigen anorganischen und organischen Verbindungen 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 Klebharzen, Weichmachern, Stabilisatoren und anderen Hilfsstoffen soweit erforderlich.
Ihr Erweichungspunkt sollte höher als 50 °C liegen, da die Applikationstemperatur in der Regel mindestens 90 °C beträgt, bevorzugt zwischen 100 °C und 180 °C, beziehungsweise 180 °C und 220 °C bei Silikonen. Gegebenenfalls kann eine Nachvernetzung 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 Mischun- gen. 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 Gew.-% und 30 Gew.-%, da ein niedrigerer Styrolanteil die Klebemasse anschmiegsamer macht
Insbesondere die gezielte Abmischung von Di-Block- und Tri-Blockcopolymeren ist vor- teilhaft, 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 not- wendig. 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 Klebrigmachern und Weichmachern.
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 visko- elastischer 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'VG'
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 Thie e Verlag Stuttgart - New York, 1990). Er entspricht dem Maxi- mum der Temperaturfunktion bei vorgegebener Frequenz.
Besonders für medizinische Anwendungen ist ein relativ niedriger Glasübergangspunkt notwendig.
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.
Die Kalotten beziehungsweise polygeometrischen Körperformen können 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, was auch durch die erfindungsgemäße Variationsmöglichkeit des Winkels zwischen Fläche und Sieb begünstigt wird.
Als Trägermaterialien eignen sich alle starren und elastischen Flächengebilde aus synthetischen und natürlichen Rohstoffen. Bevorzugt sind Trägermaterialien, die nach Appli- kation 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 nachbehan- delt 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 Eigenschaften führen.
Das Trägermaterial wird bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von größer 2 m/min, bevorzugt 20 bis 200 m/min, beschichtet.
Der prozentuale Anteil, der mit der Heißschmelzklebemasse beschichteten Fläche sollte mindestens 1 % betragen und kann bis zu ungefähr 99 % reichen, für spezielle Produkte bevorzugt 15 % bis 95 %, besonders bevorzugt 50 % bis 95 %. Dieses kann gegebenenfalls durch Mehrfachapplikation erreicht werden, wobei gegebenenfalls auch Heiß- schmelzklebemassen mit unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt werden können.
Der partielle Auftrag ermöglicht durch geregelte Kanäle die Abführung des transepider- malen 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 hervor- gerufen werden, vermieden. Die angelegten Abführungskanäle ermöglichen ein Ableiten auch unter Verwendung eines mehrlagigen Verbandes.
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.
Die Epilation entsprechender Körperregionen und der Massetransfer auf die Haut sind aufgrund der hohen Kohäsivität des Klebers vernachlässigbär, weil der Kleber nicht an Haut und Haar verankert, vielmehr ist die Verankerung der Klebemasse auf dem Träger- material mit bis zu 20 N/cm (Probenbreite) für medizinische Anwendungen gut. Durch die ausgeformten Sollbruchstellen in der Beschichtung werden Hautlagen beim Ablösen nicht mehr mit- oder gegeneinander verschoben. Das Nichtverschieben der Hautlagen und die geringere Epilation führen zu einem bisher nicht gekannten Grad der Schmerzfreiheit bei solchen stark klebenden Systemen. Weiter unterstützt die individuelle biomechanische Klebkraftsteuerung, welche eine nachweisliche Absenkung der Klebkraft dieser Pflaster aufweist, die Ablösbarkeit. Das applizierte Trägermaterial zeigt gute propriorezeptive Wirkungen.
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, Koh- lendioxid, 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 wasserdampfdurch- lässig 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 ganz besonders sich auf dem Gebiet der medizinischen Produkte optimal nutzen.
Durch den Einsatz von atmungsaktiven Beschichtungen in Verbindung mit elastischen ebenfalls atmungsaktiven Trägermaterialien ergibt sich ein vom Anwender subjektiv angenehmer empfundener Tragekomfort. 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 Volumenanteüen (etwa 10 Vol.-% bis 80 Vo).-%) 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 Klebeeigen- schatten. 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, wenn das Trägermaterial sterilisierbar, bevorzugt gamma-steri- lisierbar, ist. So sind besonders geeignet für eine nachträgliche Sterilisation Heißschmelzklebemassen auf Blockcopolymerbasis, welche keine Doppelbindungen enthal- ten. 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 mehrerer Figuren sollen vorteilhafte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt werden, ohne damit die Erfindung unnötig beschränken zu wollen.
Es zeigen
Figur 1 einen Ausschnitt aus einer Siebdruckbeschichtungseinheit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet,
Figur 2 die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe ausgebildet als Kombination von ebener Fläche und Kurvenzug,
Figur 3 die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe ausgebildet als Kombination von ebener Fläche und Kurvenzug mit Darstellung des von ebener Fläche und Sieb gebildeten Winkels und
Figur 4 die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe ausgebildet als Kombination von ebener Fläche und Kurvenzug wobei zusätzlich die Fläche der Lippe an der Berührungszone Sieb - Lippe in eine dem Radius des Siebs angepasste Rundung übergeht. Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Siebdruckbeschichtungseinheit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Das Trägermaterial 9 wird in einen Spalt zwi- sehen dem Sieb 3 (Drehrichtung 11) und der Gegendruckwalze 4 (Drehrichtung 10) geführt. Durch das Sieb 3 wird das Trägermaterial 9 mit einem Fluid beschichtet. Dabei strömt das Fluid aus dem Spalt (Strömungsrichtung 12) zwischen der in Drehrichtung liegenden (vorderen) Düsenlippe 1 und der hinteren Düsenlippe 2. Durch die besondere Geometrie der vorderen Düsenlippe 1 wird die erfindungsgemäße Druckerhöhung sowie Richtungsänderung in der Fliessrichtung des Fiuids vorgenommen.
Figur 2 zeigt die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe 1 ausgebildet als Kombination von ebener Fläche 5 und Kurvenzug 6.
Figur 3 zeigt die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe 1 ausgebildet als Kombination von ebener Fläche 5 und Kurvenzug 6 mit Darstellung des von ebener Fläche und Sieb gebildeten Winkels 8.
Figur 4 zeigt die in Drehrichtung des Siebes liegende Düsenlippe 1 ausgebildet als Kom- bination von ebener Fläche 5 und Kurvenzug 7 wobei zusätzlich die Fläche der Lippe an der Berührungszone Sieb - Lippe in eine dem Radius des Siebs angepasste Rundung 7 übergeht.
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 Beschich- tungseinheit aus einem rotierenden Rundsieb, einer darin befindlichen Düse und einer Gegendruckwalze, mit der das Sieb an die Beschichtungsdüse angedrückt wird, besteht, wird ein Fluid auf eine Stoffbahn beschichtet. Viskosität des Fiuids 100 Pas
Verarbeitungsgeschwindigkeit 100 m/min.
Flächengewicht der Stoffbahn 130 g/qm
Sieb 40 mesh, Lochgröße 0,3 mm.
Die in Rotationsrichtung liegende Lippe der zum Einsatz kommenden Düse ist wie folgt ausgeführt:
Winkel der Fläche mit der Siebtangente: 4 Grad Länge der Fläche: 6 mm
Länge des Kurvenzugs: 3 mm
Radius des Kurvenzugs: 50 mm
Geometrie quer zur Rotationsrichtung: an allen Stellen gleichbleibend
Mit dieser Vorrichtung und den oben genannten Verfahrensparametern ließ sich ein Auftragsgewicht von 40 g/qm erzielen und die Produktionsgeschwindigkeit von 25 m/min auf 100 m/min erhöhen. Der im Zuführsystem notwendige Druck, um dieses Gewicht zu erzielen betrug 0,6 bar. Eine in die oben beschriebene Lippe eingebaute Druckanzeige ergab einen Druck in diesem Bereich von 6 bar. Über einen Produktionszeitraum von 8 Stunden konnte keinerlei seitliche Leckage festgestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum partiellen Auftragen hochviskoser Flüssigkeiten auf ein Trägermaterial, wobei die Flüssigkeit mittels einer Düse, die in einem Austrittsspalt mündet, durch ein Sieb auf das Trägermaterial aufgebracht wird, das sich auf einer druckfesten
Unterlage befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Düse so gestaltet ist, dass an der Mündung des Austrittspalts der Düse, der die Flüssigkeit dem Sieb zuführt, eine Druckerhöhung in der Flüssigkeit vorgenommen wird, so dass der Druck in der Flüssigkeit an der Mündung des Aus- trittspalts der Düse höher ist als der Druck in der Flüssigkeit im Austrittsspalt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit an der Mündung des Austrittsspalts im wesentlichen senkrecht zum Sieb beschleunigt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb in Form einer zylindrischen Trommel ausgeführt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Austrittsspalt der Düse mindestens eine in Drehrichtung des Siebes gelegene seitliche Begrenzungs- lippe vorhanden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Sieb weisende Fläche der Lippe als ebene Fläche ausgebildet ist, wobei die ebene Fläche einen Winkel mit dem Sieb bildet, dessen Scheitelpunkt in Rotationsrichtung liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Sieb weisende Fläche der Lippe als Kombination von ebener Fläche und Kurvenzug ausgebildet ist, wobei die ebene Fläche einen Winkel mit dem Sieb bildet, dessen Scheitelpunkt in Rotationsrichtung liegt und die Fläche der Lippe in Rotationsrichtung nach der ebe- nen Fläche in eine zum Sieb gekrümmte Rundung übergeht.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, den die Fläche mit der Tangente am Sieb am Punkt der Berührung Sieb/Lippe bildet, zwischen 0,5° und 25°, vorzugsweise zwischen 0,5° und 10° liegt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge ebene Fläche zu Kurvenzug ein Verhältnis von 1 :1 bis 20:1 aufweist, vorzugsweise 3:1 bis 10:1.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Lippe an der Berührungszone Sieb - Lippe in eine dem Radius des Siebs ange- passte Rundung übergeht.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb in dem Kreisbogensegment beheizt wird, welches einen Winkel bis zu 180°, bevorzugt von 5° bis 90° bezogen auf den Siebmittelpunkt abdeckt und welches in Drehrichtung des Siebes beiderseits des Durchtritts der Flüssigkeit angeordnet ist.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssig- keit bei der Verarbeitungstemperatur eine dynamische Nullviskosität von 0,1 Pas bis
1000 Pas, bevorzugt von 1 Pas bis 500 Pas aufweist.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit eine Lösung, eine Dispersion, ein Präpolymer oder ein thermoplastisches Poly- mer ist, bevorzugt ein Schmelzkleber ist, besonders bevorzugt ein Schmelzhaftkleber ist.
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