EP1453614A2 - Beschichtungsverfahren - Google Patents

Beschichtungsverfahren

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Publication number
EP1453614A2
EP1453614A2 EP02787793A EP02787793A EP1453614A2 EP 1453614 A2 EP1453614 A2 EP 1453614A2 EP 02787793 A EP02787793 A EP 02787793A EP 02787793 A EP02787793 A EP 02787793A EP 1453614 A2 EP1453614 A2 EP 1453614A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
roller
transport device
lay
adhesive
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.)
Granted
Application number
EP02787793A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1453614B1 (de
Inventor
Ralf Hirsch
Sven KÖNIG
Dieter Müller
Hermann Neuhaus-Steinmetz
Horst Wickborn
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.)
Tesa SE
Original Assignee
Tesa SE
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 Tesa SE filed Critical Tesa SE
Publication of EP1453614A2 publication Critical patent/EP1453614A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1453614B1 publication Critical patent/EP1453614B1/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • B05D7/04—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber to surfaces of films or sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/007—Processes for applying liquids or other fluent materials using an electrostatic field
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/26—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by applying the liquid or other fluent material from an outlet device in contact with, or almost in contact with, the surface
    • B05D1/265—Extrusion coatings

Definitions

  • the invention relates to a method for producing web-shaped, at least two-layer products, in particular adhesive tapes with a carrier material, to which an adhesive is applied.
  • solvent-free adhesives based on acrylate have also been available, which can be further processed as hot-melt adhesives for adhesive tapes.
  • An important reason for this is that the viscosity of the masses must not become too high during processing, since otherwise the melting and coating onto a carrier is too expensive from an economic point of view.
  • the viscosity is largely determined by the molecular length.
  • shorter chain molecules result in poorer shear strengths. Even with a crosslinking of the adhesive after coating, only a limited improvement is possible.
  • melting can be avoided by removing the solvent or water inline with the coating in solvent or water-polymerized compositions.
  • Solvents or water can be removed, for example, using vacuum zones in a suitable extruder.
  • Wide slit nozzles are suitable for coating highly viscous materials. It turns out that they are also suitable for highly viscous adhesive compositions as described above. However, from a relatively low web speed, air bubbles are trapped between the adhesive and the substrate to be coated, which is typically coated on a platen roller.
  • blowing nozzles, suction nozzles and so-called vacuum boxes are recommended and offered on the market. With their help, the pressure force of the mass against the substrate is to be increased.
  • Wire, knife and needle electrodes which are arranged transversely to the web, are known from film production (for example EP 0 920 973 A2), by means of which electrical charges are applied to the mass to be applied. As a result, the mass is pressed against a metal roller by electrostatic forces. Combinations of electrostatic forces and forces caused by air movement are also used (EP 0 707 940 A2).
  • DE 199 05 935 A1 discloses a method for producing a coating of solvent-free PSA systems, in particular on release-coated substrates, with
  • the pressure-sensitive adhesive system is applied to a rotating roller in one or more layers by means of an adhesive applicator,
  • the pressure-sensitive adhesive system located on the roller is cross-linked in an irradiation device by high-energy radiation, with the aid of electron beams (ES), UV or IR rays, and
  • the substrate is brought up to the roller, so that the pressure-sensitive adhesive system is transferred from the roller to the substrate and is optionally rolled up.
  • Typical radiation devices which are used in the embodiment of the method shown there are linear cathode systems, scanner systems or multi-longitudinal cathode systems, provided that the accelerator is an electron beam.
  • the acceleration voltages are in the range between 40 kV and 350 kV, preferably 80 kV to 300 kV.
  • the dose rates range between 5 to 150 kGy, in particular 20 to 90 kGy.
  • two medium pressure mercury lamps each with a power of 120 W / cm or one medium pressure mercury lamp with a power of 240 W / cm can be used as UV crosslinking systems. 10 to 300 mJ / cm 2 are preferably set as doses.
  • DE 199 05 935 A1 describes a method for producing a coating of solvent-free PSA systems on, in particular, release-coated substrates, wherein
  • a fluid film is applied to a rotating roller by means of a fluid applicator
  • the pressure-sensitive adhesive system is applied to the fluid film in one or more layers by means of an adhesive application unit, so that the fluid film is located between the roller and the pressure-sensitive adhesive system, and
  • the substrate is brought up to the roller so that the pressure-sensitive adhesive system is transferred from the roller to the substrate (release-coated and non-release-coated).
  • the substrate is brought in in particular via a second roller.
  • Papers, foils, nonwovens and release-coated materials such as release papers, foils and the like are used as substrates.
  • the second roller also referred to as the contact roller, can be provided with a rubber coating and is preferably pressed against the roller with a line pressure of 50 to 500 N / mm, in particular with 100 to 200 N / mm.
  • the contact roller preferably has a Shore hardness (A) of 40 to 100, in particular a Shore hardness of 60 to 80 shore (A).
  • the substrate is preferably fed to the roller in such a way that the speed of the roller surface matches that of the substrate.
  • the substrate can also have a higher speed.
  • the roller is a steel roller, a chrome-plated steel roller, a rubber roller or a silicone rubber roller and / or the roller is made of elastic material.
  • the roller can be smooth or have a slightly structured surface.
  • the smooth roller can preferably have a chrome layer.
  • the chrome-plated steel roller can optionally have a highly polished surface with a roughness depth R z ⁇ 0.02 ⁇ m.
  • the coating roller can also be rubberized, preferably with a rubber hardness of 40 to 100 shore (A), in particular with a hardness of 60 to 80 shore (A).
  • roller cover can consist of EPDM, Viton or silicone rubber or other elastic materials.
  • the roller can be tempered, preferably in a range from -10 ° C. to 200 ° C., in particular from 2 ° C. to 50 ° C.
  • the object of the invention is to enable the coating of in particular highly viscous compositions, such as are used for the production of adhesive tapes or similar products, with the preferred use of a slot die at sufficiently high web speeds on a substrate. Thereby • no bubbles should be enclosed between the ground layer and the substrate,
  • the invention relates to a process for the production of web-shaped, at least two-layer products, in which a mass emerging from an application device is applied as a layer with the application of electrostatic charges to a web-shaped substrate which is guided on a transport device, and in which the substrate coated with the mass is electrostatically neutralized before leaving the transport device, the transport device being provided with an electrically insulating coating to reduce damage.
  • the application device is designed as a nozzle, in particular a wide slot nozzle, two- or multi-channel nozzle or adapter nozzle.
  • the transport device is preferably coated without contact with the mass emerging from the nozzle.
  • the distance from the nozzle to the transport device can preferably be 0.01 to 60 mm, in particular 1 to 30 mm.
  • the transport device is designed as a lay-on roller, which is further designed, in particular, to be grounded and / or tempered, preferably in a range from -10 ° C. to 200 ° C., very particularly preferably in a range from 0 ° C. to 180 ° C. , in particular from 2 ° C to 50 ° C.
  • the mass can be electrostatically charged by means of at least one charging electrode, hereinafter referred to as the lay-on electrode, which is located above the transport device, preferably the lay-on roller, in the region of the support line of the mass layer , The layer is pressed onto the substrate with the aid of the charges.
  • the lay-on electrode which is located above the transport device, preferably the lay-on roller, in the region of the support line of the mass layer , The layer is pressed onto the substrate with the aid of the charges.
  • the application electrode is used to apply charges, for example electrons, to the mass on one side. Counter-charges appear immediately on the surface of the transport device, preferably a lay-on roller. From the resulting field, a force acts on the mass plus substrate, which presses both layers onto the transport device, preferably a lay-on roller.
  • the substrate coated with the composition is electrostatically neutralized by means of at least one counter charge electrode before leaving the transport device, preferably a lay-on roller, the counter-charge electrode being in particular above the transport device, preferably a lay-on roller, in the area between the support line of the ground layer and the peel line of the coated substrate.
  • the counter-charge electrode being in particular above the transport device, preferably a lay-on roller, in the area between the support line of the ground layer and the peel line of the coated substrate.
  • an active discharge device above the line of detachment of the coated substrate from the preferred lay-on roller in order to compensate for fluctuations in the process over time and the width of the web.
  • the counter-charge electrode is preferably in the form of a “wire”, “knife” and / or “needle electrode” which is arranged transversely to the web.
  • the corona discharge transports charges with the opposite polarity as on the coating side to the underside of the web. If one then neutralizes such a path with conventional active or passive discharge devices, the measurable electric field is eliminated, but there are always very strong, equally high charges with opposite polarity on both sides. If the electrical conductivity of the layers between the charges is low, uncontrollable discharges in wound bales can occur.
  • the substrate should be placed on the transport device, preferably lay-on roll, with a pressure roller and / or removed from the transport device, preferably lay-on roll with a removal roll. It is also advantageous to choose a conductive elastic coating for the preferred pressure roller with which the substrate is placed on the preferably selected lay-on roller. If a conductive coating cannot be used for reasons of process technology, it is advantageous to electrostatically discharge the roll shell in an area in which it is not covered by the substrate. Otherwise, the roller surface can take up more electrical charges with each revolution until uncontrolled discharge phenomena occur.
  • a screen made of electrically insulating material in the web running direction in front of the lay-on electrode, as a result of which the space enriched with ions in the area of the lay-on electrode is limited to the nozzle side. It is also advantageous to attach an earthed, electrically conductive sheet on the side of the screen facing away from the placement electrode. With the aperture, a corona discharge can be significantly reduced before the lay-up line through the mass layer on the substrate.
  • the substrate is neutralized electrostatically before coating.
  • the mass on the substrate is crosslinked or polymerized before leaving the transport device, preferably lay-on roller, in particular by means of electron beams, UV rays, visible light or thermally or also a combination of the methods mentioned.
  • the thickness of the coating is thinner than 300 ⁇ m, in particular between 20 and 200 ⁇ m, very particularly between 20 and 120 ⁇ m, and / or preferably does not deviate from the entire substrate-contacting surface of the transport device by more than ⁇ 20% Mean value, especially not more than ⁇ 5%.
  • the coating has a low roughness and / or anti-adhesive properties. It is particularly advantageous to electrostatically neutralize the coating in an area in which it is not covered by the substrate before it is covered by the substrate. Otherwise, it can take up more electrical charges with each revolution until uncontrolled discharge phenomena occur. Even small uncontrolled charges, especially if they are uneven, have a negative influence on the blistering between the coating and the substrate.
  • the coating consists of polyester, Teflon, Kapton, silicone rubber, polypropylene, casting resin or other materials with sufficient high voltage strength with a low layer thickness.
  • a shrink tube that is pulled and shrunk over the transport device in particular a lay-on roller, can be used as a covering.
  • the coating is applied in excess, is hardened if necessary, furthermore it is removed in the following to a desired, very constant layer thickness and the surface is then polished for a low roughness.
  • Examples of possible embodiments of the coating are PET films of different thicknesses, furthermore cast resin applications preferably with thicknesses between 20 ⁇ m and 300 ⁇ m and in particular with thicknesses between 20 ⁇ m and 120 ⁇ m.
  • Another preferred variant is an electrically conductive conveyor belt coated with an electrical insulator, on which the substrate for coating is guided over a lay-on roller, the coating preferably having thicknesses between 20 ⁇ m and 300 ⁇ m and in particular thicknesses between 20 ⁇ m and 120 ⁇ m ,
  • a thin conveyor belt made of an electrical insulator, preferably with thicknesses between 20 ⁇ m and 300 ⁇ m and in particular with thicknesses between 20 ⁇ m and The preferred variant is 120 ⁇ m, on which the substrate for coating is guided over a lay-on roller.
  • Another preferred variant is a modification in which an auxiliary film, which is brought between the electrically conductive transport device and the substrate after the unwinding of a bale, is wound again into a bale after the coated substrate has been pulled off the auxiliary film.
  • the method can be used excellently in applications in which the substrate is a release liner for an adhesive tape and / or the composition is an adhesive.
  • acrylic, natural rubber, synthetic rubber or EVA adhesive compositions can also be used as the composition.
  • the method can also be used excellently in applications when the substrate is a preliminary product, consisting of release liner, adhesive and carrier, for a double-sided adhesive tape and the compound is an adhesive
  • discharge devices are always attached to the side on which charges arise as a result of separation processes.
  • it can be advantageous in extreme cases to install suitable discharge devices behind each deflecting roller on the contact side and already in the winding nip during processing.
  • it is advantageous to drive the delivered bale with the substrate in an electrostatically controlled manner in the pre-process, or to choose a sufficient storage time due to sufficient residual electrical conductivities to allow double charges to flow together. The time required can also be reduced by storing at elevated temperatures.
  • the coating can also consist of one or more views and / or the substrate can consist of one or more layers, it being advantageous to produce multi-layer coatings with multi-channel or adapter nozzles
  • a coating consisting of a first adhesive, a carrier and a second adhesive is applied with the aid of adapters in a single-channel nozzle or with a three-channel nozzle and the substrate is a release liner.
  • the inventive method offers a solution for the tasks set. Coating with a slot die on a substrate at sufficiently high web speeds is made possible without the formation of bubbles between the mass layer and the substrate, without impairing the quality of the product to be manufactured, in particular the release properties of release linem, and without there are special dangers for the operating personnel.
  • bubbles are formed between the mass layer and the substrate especially when there is air between the substrate and the lay-on roller.
  • the substrate was placed on the lay-on roller free of bubbles, it was possible to coat at a higher web speed without the formation of bubbles.
  • the coating pattern is much more uniform than with one Coating in which the substrate was not placed on the lay-on roller free of bubbles during the manufacturing process.
  • the substrate located on the transport device can be crosslinked between the application electrode and the discharge electrode by means of irradiation device by means of high-energy radiation, with the aid of electron beams (ES), UV or IR rays.
  • ES electron beams
  • UV or IR rays This is particularly advantageous if the substrate is an adhesive.
  • Typical radiation devices that are used in the embodiment of the method according to the invention are linear cathode systems, scanner systems or multi-longitudinal cathode systems, provided they are electron beam accelerators.
  • the acceleration voltages are preferably in the range between 40 kV and 500 kV, in particular between 80 kV and 300 kV.
  • the dose rates range between 5 to 150 kGy, in particular 15 to 90 kGy.
  • one or more medium pressure mercury lamps with a power of up to 240 W / cm per lamp can be used as UV crosslinking systems. 10 to 300 mJ / cm 2 are preferably set as doses.
  • Halogen lamps in particular, can be used for crosslinking or polymerization with visible light.
  • Release liners with anti-adhesive coatings can also be used as substrates.
  • the carrier materials of release liners typically consist of paper or plastics, such as PET, PP or PE.
  • the plastics used generally have good electrical insulation properties and high electrical breakdown field strengths.
  • the electrical properties are largely determined by the thin anti-adhesive coating, but also by the impregnation and the moisture content.
  • the electrical properties of the applied mass are of greater importance.
  • electrical insulators are mostly used as masses, they often have such a high residual conductivity at typical coating temperatures of 100 ° C and more that part of the applied charges flow through the mass and the paper used as a release liner into the lay-on roller before will leave the roller. Since practically all charges are still on the ground layer on the lay-on line when the electrical conductivity is not too high, sufficiently high pressure forces can still be achieved for a bubble-free coating.
  • release liners that are as thin as possible are used for release liners. So-called “undercoating coatings” are often also used. This means that the carrier is not 100% covered by the release coating. It has been shown that with such release liners, the coated substrate must be neutralized much more precisely than for example with PET or PP films with completely covering silicone coatings of 1.5 g / m 2 and more.
  • the open and the covered side of the release liner With double-sided adhesive tapes, a distinction is made between the open and the covered side of the release liner. After unwinding from the roll, the covered side of the release liner is covered with the composite of first adhesive layer, carrier and second adhesive layer.
  • the separating forces from the adhesive on the open should be less than or equal to, or at least not significantly greater than, the separating forces be on the covered side, otherwise the release liner may be reoriented to the other side.
  • Graded release liners are also available. They can be used to ensure that the covered side has significantly higher separating forces.
  • the substrate can also consist of the preliminary product from the first operation, namely a release liner, an adhesive layer and the carrier.
  • nonwoven is to be understood as meaning at least textile fabrics according to EN 29092 (1988), as well as stitchbonded fabrics and similar systems.
  • Spacer fabrics and knitted fabrics with lamination can also be used. Spacer fabrics of this type are disclosed in EP 0 071 212 B1. Spacer fabrics are mat-shaped layered bodies with a cover layer made of a fiber or filament nonwoven, an underlay layer and individual or tufts of holding fibers present between these layers, which are needled over the surface of the layer body and are needled through the particle layer and connect the cover layer and the underlay layer to one another. According to EP 0 071 212 B1, particles of inert rock particles, such as sand, gravel or the like, are present in the holding fibers as an additional but not necessary feature.
  • the holding fibers needled through the particle layer keep the cover layer and the underlay layer at a distance from one another and they are connected to the cover layer and the underlay layer.
  • Spacer fabrics or knits are u. a. described in two articles, namely an article from the specialist journal "ketten Wirk-praxis 3/93", 1993, pages 59 to 63
  • Knitted fabrics are textile fabrics made from one or more threads or thread systems by stitch formation (thread grinding), in contrast to woven goods (fabrics), in which the surface is made by crossing two thread systems (warp and weft threads) and the nonwovens (fiber composites), where a loose fibrous web is consolidated by heat, needling, sewing or by water jets.
  • Knitwear can be divided into knitted fabrics, in which the threads run through the textile in the transverse direction, and into knitted fabrics, in which the threads run lengthwise through the textile. Because of their knitted structure, knitted fabrics are in principle compliant, supple textiles because the stitches can stretch in length and width and strive to return to their original position. They are very durable with high quality material.
  • nonwovens are staple fiber nonwovens, but also filament, meltblown and spunbonded nonwovens, which usually have to be additionally consolidated.
  • Mechanical, thermal and chemical bonding are known as possible bonding methods for nonwovens. If the fibers are mostly held together mechanically by mechanical entanglement by intermingling the individual fibers, by meshing fiber bundles or by sewing in additional threads, then adhesive (with binder) or cohesive (binder-free) fiber-fiber can be used by thermal as well as chemical processes. Achieve bonds. With suitable formulation and process control, these can be limited exclusively or at least predominantly to fiber nodes, so that a stable, three-dimensional network is nevertheless formed in the fleece while maintaining the loose, open structure.
  • Nonwovens have proven to be particularly advantageous, in particular they are consolidated by sewing on with separate threads or by stitching.
  • Such consolidated nonwovens are used, for example, on sewing machines of the type
  • Malivlies manufactured by Karl Meyer, formerly Malimo, can be obtained from Naue Fasertechnik and Techtex GmbH, among others. This makes Malivlies characterized in that a cross-fiber fleece is consolidated by the formation of stitches from fibers of the fleece.
  • a fleece of the type Kunitvlies or Multiknitvlies can also be used as a carrier.
  • a synthetic fleece is characterized in that it results from the processing of a longitudinally oriented nonwoven fabric to form a flat structure which has loops on one side and mesh webs or poly fiber folds on the other, but has neither threads nor prefabricated flat structures.
  • Such a fleece has also been produced for a long time, for example, on sewing-knitting machines of the "Kunit fleece” type from Karl Mayer.
  • Another characteristic feature of this fleece is that it can absorb high tensile forces in the longitudinal direction as a longitudinal fiber fleece characterized by the fact that the fleece is strengthened on both the top and the bottom by piercing with needles on both sides.
  • sewing fleeces are also suitable as a preliminary product for forming an adhesive tape.
  • a sewing fleece is made of a fleece material with a large number of parallel layers Seams formed. These seams result from the sewing in or stitching of continuous textile threads. Sewing-knitting machines of the "Maliwatt" type from Karl Mayer, formerly Malimo, are known for this type of fleece.
  • a staple fiber fleece that is pre-consolidated by mechanical processing in the first step or that is a wet fleece that has been laid hydrodynamically, wherein between 2% and 50% of the fibers of the fleece are melt fibers, in particular between 5% and 40% of the fibers of the fleece.
  • a fleece is characterized in that the fibers are laid wet or, for example, a staple fiber fleece is pre-consolidated by forming stitches from fibers of the fleece or by needling, sewing or air and / or water jet processing.
  • the heat setting takes place, the strength of the fleece being increased again by melting or melting on the melt fibers.
  • the nonwoven backing can also be solidified without a binder, for example by hot stamping with structured rollers, properties such as strength, thickness, density, flexibility and the like being able to be controlled via pressure, temperature, residence time and the stamping geometry.
  • the adhesive consolidation of mechanically pre-consolidated or wet-laid nonwovens is of particular interest, this being possible by adding binders in solid, liquid, foamed or pasty form.
  • binders in solid, liquid, foamed or pasty form.
  • There are many possible forms of administration for example solid binders as powder for trickling in, as a film or as a grid or in the form of binding fibers.
  • Liquid binders can be applied dissolved in water or organic solvents or as a dispersion. Binding dispersions are predominantly chosen for adhesive bonding: thermosets in the form of phenol or melamine resin dispersions, elastomers as dispersions of natural or synthetic rubbers or mostly dispersions of thermoplastics such as acrylates, vinyl acetates, polyurethanes, styrene-butadiene systems, PVC and others and their copolymers. Normally these are anionic or non-ionically stabilized dispersions, but in special cases cationic dispersions can also be advantageous.
  • binder application can be carried out according to the state of the art and can be found, for example, in standard coating or nonwoven technology works such as "nonwovens” (Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1982) or "textile technology nonwovens production” (employers' group aromatictextil, Eschborn, 1996).
  • one-sided spray application of a binding agent is recommended in order to specifically change surface properties.
  • the energy required for drying is also significantly reduced in this way. Since no squeeze rollers are required and the dispersions predominantly remain in the upper area of the nonwoven, undesirable hardening and stiffening of the nonwoven can be largely prevented.
  • binders of the order of 1% to 50%, in particular 3% to 20%, based on the weight of the nonwoven, are generally to be added.
  • the addition of the binder can already during the manufacture of the nonwoven, in the mechanical
  • Pre-consolidation or in a separate process step which can be carried out in-line or off-line.
  • a temporary state must be created for the binder in which it becomes sticky and adhesive connecting the fibers - this can be achieved during the drying of dispersions, for example, but also by heating, whereby further variations are possible via flat or partial application of pressure.
  • the activation of the binder can be carried out in known drying tunnels, but with suitable binder selection also by means of infrared radiation, UV radiation, ultrasound, high-frequency radiation or the like.
  • Another special form of adhesive bonding is that the binder is activated by dissolving or swelling.
  • the fibers themselves or mixed special fibers can also take over the function of the binder.
  • solvents are questionable or problematic in their handling for most polymeric fibers from an environmental point of view, this method is rarely used.
  • polyester, polypropylene, viscose or cotton fibers are provided as starting materials for the textile backing.
  • the selection is not limited to the materials mentioned; instead, a number of other fibers can be used to produce the nonwoven, which is recognizable to the person skilled in the art without having to be inventive.
  • Laminates and nets, but also films are furthermore used as carrier materials (For example polypropylene homopolymers, polypropylene random copolymers or polypropylene block copolymers), mono- or biaxially oriented polypropylene, polyester, PVC, PET, polystyrene, polyamide or polyimide), foams, foams, for example made of polyethylene and Polyurethane, foamed foils and creped and uncreped papers.
  • carrier materials for example polypropylene homopolymers, polypropylene random copolymers or polypropylene block copolymers), mono- or biaxially oriented polypropylene, polyester, PVC, PET, polystyrene, polyamide or polyimide), foams, foams, for example made of polyethylene and Polyurethane, foamed foils and creped and uncreped papers.
  • Common pre-treatments gen are corona radiation, impregnation, coating, painting and waterproofing; Common post-treatments are calendering
  • Flame retardancy of the backing material and of the entire adhesive tape can be achieved by adding flame retardants to the backing and / or the adhesive.
  • flame retardants can be organic bromine compounds, if necessary with synergists such as antimony trioxide, but in view of the halogen-free nature of the adhesive tape red phosphorus, organophosphorus, mineral or intumescent compounds such as ammonium polyphosphate are used alone or in combination with synergists.
  • the adhesive of the adhesive tape can consist of an adhesive based on solvent-containing natural rubber and acrylate adhesives. Adhesives based on acrylate dispersions are preferred; adhesives based on styrene-isoprene-styrene block copolymers are particularly preferred. These adhesive technologies are known and are used in the adhesive tape industry.
  • the amount of adhesive applied to the backing material is preferably 15 to 60 g / m 2.
  • the layer application is set from 20 to 30 g / m2.
  • the adhesive tapes can be produced by known processes. An overview of conventional manufacturing processes can be found, for example, in "Coating Equipment”, Donatas Satas in the Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, second edition, edited by Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York pp. 767-808. The known processes for drying and cutting the adhesive tapes can also be found in the Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, page 809-874.
  • An adhesive based on an acrylate hotmelt is suitable which has a K value of at least 20, in particular greater than 30 (measured in each case in 1% by weight solution in toluene, 25 ° C.), obtainable by concentrating a solution of such Mass to a system that can be processed as a hot melt. Concentration can take place in suitably equipped kettles or extruders, particularly in the case of the associated degassing, a degassing extruder is preferred.
  • the K value is determined in particular in analogy to DIN 53 726.
  • the solution of the composition can contain 5 to 80% by weight, in particular 30 to 70% by weight, of solvent.
  • solvents are preferably used, in particular low-boiling hydrocarbons, ketones, alcohols and / or esters.
  • single-screw, twin-screw or multi-screw extruders with one or in particular two or more degassing units are used.
  • Benzoin derivatives for example benzoin acrylate or benzoin methacrylate, acrylic acid or methacrylic acid esters, can be polymerized into the adhesive composition based on hot-melt acrylate.
  • benzoin derivatives are described in EP 0 578 151 A.
  • the acrylic hot melt adhesive can be UV crosslinked. However, other types of crosslinking are also possible, for example electron beam crosslinking.
  • the residual solvent content should be less than 1% by weight.
  • an adhesive which consists of the group of natural rubbers or synthetic rubbers or of any blend of natural rubbers and / or synthetic rubbers, the natural rubber or natural rubbers in principle being of all available qualities such as crepe, RSS, , ADS, TSR or CV types, depending on the required level of purity and viscosity, and the synthetic rubber or synthetic rubbers from the group of randomly copolymerized styrene-butadiene rubbers (SBR), butadiene rubbers (BR), synthetic Polyisoprene (IR), the butyl rubber (IIR), the halogenated butyl rubber (XIIR), the acrylate rubber (ACM), the ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA) and the polyurethanes and / or their blends can be selected ,
  • thermoplastic elastomers can preferably be added to the rubbers in a weight fraction of 10 to 50% by weight, based on the total elastomer fraction.
  • SIS styrene-isoprene-styrene
  • SBS styrene-butadiene-styrene
  • Hydrocarbon resin is a collective name for thermoplastic, colorless to intensely brown colored polymers with a molecular weight of generally ⁇ 2000.
  • coal tar resins are the coumarone indene resins.
  • hydrocarbon resins are obtained by polymerizing the unsaturated compounds that can be isolated from the raw materials.
  • the hydrocarbon resins also include polymers with a correspondingly low molar mass which are accessible by polymerizing monomers such as styrene or by polycondensation (certain formaldehyde resins).
  • Hydrocarbon resins are products with a softening range that varies within a wide range from ⁇ 0 ° C (liquid hydrocarbon resins at 20 ° C) to> 200 ° C and a density of approx. 0.9 to 1.2 g / cm 3 .
  • Rosin is a natural resin that is obtained from the raw resin of conifers. A distinction is made between three types of rosin: balsam resin as a distillation residue from turpentine oil, root resin as an extract from coniferous rhizomes and tall resin, the distillation residue from tall oil. Balsam resin is of greatest importance in terms of quantity.
  • Rosin is a brittle, transparent product from red to brown in color. It is insoluble in water, but soluble in many organic solvents such as (chlorinated) aliphatic and aromatic hydrocarbons, esters, ethers and ketones as well as in vegetable and mineral oils.
  • the softening point of rosin is in the range of approx. 70 to 80 ° C.
  • Rosin is a mixture of approx. 90% resin acids and 10% neutral substances (fatty acid esters, terpene alcohols and hydrocarbons).
  • the most important rosin resin acids are unsaturated carboxylic acids of the gross formula C20H30O2, abietin, neoabie tinic acid, levopimaric acid, pimaric acid, isopimaric acid and palustric acid, in addition to hydrogenated and dehydrated
  • plasticizing substances known from adhesive tape technology can be used as plasticizers. These include paraffinic and naphthenic oils, (functionalized) oligomers such as oligobutadienes, isoprene, liquid nitrile rubbers, liquid terpene resins, vegetable and animal oils and fats, phthalates, functionalized acrylates.
  • paraffinic and naphthenic oils such as oligobutadienes, isoprene, liquid nitrile rubbers, liquid terpene resins, vegetable and animal oils and fats, phthalates, functionalized acrylates.
  • thermally activatable chemical crosslinkers such as accelerated sulfur or sulfur donor systems, isocyanate systems, reactive melamine, formaldehyde and (optionally halogenated) phenol-formaldehyde resins or reactive phenolic resin or diisocyanate crosslinking systems with the corresponding activators, epoxidized polyester and acrylate resins and their combinations can be used.
  • the crosslinking agents are preferably activated at temperatures above 50 ° C., in particular at temperatures from 100 ° C. to 160 ° C., very particularly preferably at temperatures from 110 ° C. to 140 ° C.
  • the crosslinkers can also be thermally excited by IR rays or other high-energy electromagnetic alternating fields.
  • Figure 1 shows the inventive method in a particularly advantageous
  • Figure 2 shows the inventive method in a second particularly advantageous embodiment.
  • 1 shows a device in which an adhesive 8 is placed on a substrate 7. It therefore shows a process for the production of adhesive tapes.
  • the device has a lay-on roller 6 with a thin electrically insulating coating 10.
  • the substrate 7 is a release liner, consisting of a monoaxially stretched polypropylene film which has been equipped on both sides with anti-adhesive silicone layers.
  • the coating 10 is intended to reduce damage to the anti-adhesive silicone layers caused by the electrostatic application.
  • the substrate 7 is placed on the lay-on roll 6 with an electrically insulating coating 10 via a pressure roller 4, which removes the air between the substrate 7 and lay-on roll 6.
  • the lay-on roller 6 is provided with an insulating coating 10, in this case a
  • the discharge electrode 11 is intended to prevent charging of the insulator layer 10.
  • FIG. 2 shows a device in which an adhesive 8 is placed on a substrate 7. It therefore shows a process for the production of adhesive tapes.
  • the device has a lay-on roller 6, over which an electrically conductive conveyor belt 10 with a thin, electrically insulating coating runs. An earthed chill roll is used.
  • the substrate 7 is a release liner consisting of a release paper that has been coated on both sides with anti-adhesive silicone layers.
  • the conveyor belt 10 with an electrically insulating coating is intended to reduce damage to the anti-adhesive silicone layers caused by the electrostatic application.
  • the substrate 7 is placed over a pressure roller 4 on the lay-on roller 6, with the conveyor belt 10 in between.
  • the mass 8, here an adhesive, is finally applied via the coating nozzle 5 and is carried out under the placement electrode 1.
  • Ions are applied to the mass 8 on one side with the application electrode 1. Counter-charges appear immediately under the electrically insulating coating of the conveyor belt 10, which is grounded via the lay-on roller. A force acts on the mass plus substrate from the resulting field, which presses both layers onto the conveyor belt 10.
  • the substrate 7 coated with the mass 8 is removed from the lay-on roller 6.
  • the counter-charge electrode 2 applies opposite charges to the mass 8, so that the charges largely neutralize themselves.
  • the area enriched with ions is delimited with the aperture 9 in front of the placement electrode 1.
  • the discharge electrode 11 is intended to prevent charging of the insulator layer of the conveyor belt 10.
  • the discharge electrode 12 prevents damage to the silicone layers when the coated substrate is peeled off.
  • An acrylate adhesive was polymerized in solvents and concentrated in an extruder.
  • resins were used to protect against aging and other additives mixed.
  • the mass was coated by means of a melt pump through a slot die (from Extrusion Dies Inc./USA), with a coating width of 35 cm, on a 70 ⁇ m thick polypropylene separating film, which was placed on a tempering lay-on roller with a pressure roller.
  • a 50 ⁇ m thick BOPP film was laminated to the coated side of this film, which was coated on both sides with 0.5 g / m 2 strong anti-adhesive silicone layers. The laminate was then wound up.
  • a needle electrode was used as the lay-on electrode (type: R130A from Eltex), which was supplied by a high-voltage generator (type KNH34 / N from Eltex).
  • a high-voltage generator type KNH34 / N from Eltex
  • an identical second needle electrode counter-charge electrode was attached in the area between the ground support line and the withdrawal line of the coated substrate from the lay-on roller and was supplied with high voltage of the opposite polarity by another high-voltage generator (type KNH34 / P from Eltex).
  • the application electrode was subjected to a negative high voltage of -15.8 kV at a web speed of 75 m / min.
  • the distance of the needle tips from the roller surface, the position of the electrode in the direction of web travel and the angle of inclination of the electrode to the tangent of the lay-on roller were optimized until no more bubbles could be observed between the mass and the substrate.
  • the needle distance was approx. 5 mm from the roller surface, the position of the electrode was approx. 8 mm in the web running direction behind the lay-on point and the angle of inclination to the tangent of the lay-on roll was 90 °.
  • the counter charge electrode was charged with an opposite, ie positive, high voltage of +13.7 kV, so that the absolute value of the electrode current was equal to that of the application electrode and the coated substrate was thus electrostatically neutralized before leaving the roller.
  • the distance between the needle tips of the counter charge electrode and the roller surface was approximately 12 mm.
  • an additional active discharge electrode (type R51A from Eltex) was fed over the line of the web from the lay-on roller, which was fed with 8 kV alternating current at a frequency of 50 Hz from a power supply unit (from Eltex type: ES52).
  • the aim of the test was, at a coating speed of 85 m / min and a mass application of 85 g / m 2, to find a damage found in the above test setup. reduce the anti-adhesive properties of the release film without blowing bubbles between the material and the substrate.
  • the bubble formation was determined on the one hand inline with a camcorder, a strong light source and a monitor with the help of still images at exposure times between 100 and 1000 microseconds and on the other hand by looking at patterns after the web had stopped.
  • the lay-on roller was wrapped with a layer of polyester film of different thicknesses.
  • the beginning and the end of the film overlap at the seam.
  • the beginning was fixed with an adhesive film on the roller jacket and the end accordingly on the beginning of the film.
  • bubbles formed between the mass and the substrate at significantly lower web speeds than in the rest of the area.
  • An active discharge electrode (type R51A from Eltex) was therefore attached in the area not covered by the substrate between the withdrawal line of the coated substrate from the lay-on roller and the pressure roller.
  • the following web speeds could be achieved with various thick film wraps without bubbles:
  • the damage to the anti-adhesive properties of the release film was determined in the test setting with the 50 ⁇ m PET film and 85 m / min, and at the same speed without the film covering the lay-on roller. Care was taken to ensure that the seams were not included in the measurement results.
  • the damage was determined using the following measurement method.
  • a double-sided test tape is applied bubble-free on the side of the release liner to be measured and pressed with a 2 kg steel roller by rolling it over five times. This is followed by storage for one week in a heat chamber at 70 ° C.
  • the pull-off force (separating force)
  • the side of the test tape facing away from the release liner is fixed on a steel rail.
  • the release liner stuck to the test tape is then peeled off at an angle of 180 ° at a speed of 300 mm / min.
  • the required tensile force (in cN / cm) is measured on a tensile testing machine under standardized conditions (23 ° C, 50% humidity).
  • Example 2 the same structure as in Example 1 was chosen. However, the substrate was guided over the lay-on roller on a conveyor belt. An additional active discharge electrode was placed over the withdrawal line of the coated substrate from the conveyor belt, and the discharge electrode for the roll wrapping was shifted so that it faced the side of the conveyor belt facing the substrate.
  • test results with regard to the achievable bubble-free web speed and the damage to the separating film are identical within the measuring accuracy.
  • Example 2 the same structure as in Example 1 was chosen. Instead of wrapping the lay-on roll with a film, the lay-on roll was coated with a PET casting resin so as to be bubble-free. The coating was done in excess. In the following operation, the coating was removed to a thickness of 100 ⁇ m with an accuracy of ⁇ 3 ⁇ m and polished. With this relatively high thickness of this roll coating (see Example 1), a web speed of 70 m / min was achieved without bubbles. The damage to the release film could be reduced as with the roll wraps.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von bahnförmigen, zumindest zweischichtigen Produkten, bei welchem eine aus einer Auftragsvorrichtung austretretende Masse als Schicht unter Aufbringung elektrostatischer Ladungen auf ein bahnförmiges Substrat aufgetragen wird, welches auf einer Transportvorrichtung gefürht wird, und bei dem das mit der Masse beschichtete Substrat vor dem Verlassen der Transportvorrichtung elektrostatisch neutralisiert wird, wobei die Transportvorrichtung mit einem elektrisch isolierende Überzug versehen ist.

Description

Beschreibung
Beschichtungsverfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bahnförmigen, zumindest zweischichtigen Produkten, insbesondere Klebebändern mit einem Trägermaterial, auf das eine Klebemasse aufgetragen ist.
Seit langem wird daran gearbeitet, Klebebänder ohne Verwendung von Lösungsmitteln herzustellen oder zumindest den Beschichtungsvorgang und die nachfolgenden Schritte lösungsmittelfrei zu gestalten. Entsprechende Produkte mit Klebeschichten auf Basis von Synthetikkautschuken sind bekannt. Dieses Produkte decken aber nur den unteren Leistungsbereich von Klebebändern ab.
Seit einigen Jahren sind auch lösungsmittelfreie Klebstoffe auf Acrylatbasis erhältlich, die als Heißschmelzklebstoff für Klebebänder weiterverarbeitet werden können. Diese erreichen üblicherweise jedoch nicht die Scherfestigkeiten wie Acrylatmassen, die in Lösungsmittel gelöst beschichtet werden. Ein wesentlicher Grund dafür ist, daß die Viskosität der Massen bei der Verarbeitung nicht zu hoch werden darf, da sonst das Aufschmelzen und das Beschichten auf einen Träger aus ökonomischer Sicht zu aufwendig ist. Die Viskosität wird wesentlich von der Moleküllänge bestimmt. Kürzere Kettenmoleküle bedingen jedoch schlechtere Scherfestigkeiten. Auch mit einer Vernetzung des Klebers nach der Beschichtung ist nur eine begrenzte Verbesserung möglich.
Bei Naturkautschuk-Klebesystemen kann man das Aufschmelzen umgehen, wenn es gelingt, die Komponenten der Masse ohne Lösungsmittel zu mischen, und wenn man die heiße Masse einem Beschichtungssystem direkt zuführt. Als Mischaggregate kommen zum Beispiel Extruder in Frage. Bei der Mischung darf der Kautschuk jedoch nur wenig abgebaut werden, da sonst die Produkteigenschaften beeinträchtigt werden.
Bei Acrylatsystemen kann man das Aufschmelzen umgehen, indem man in Lösungs- mittein oder in Wasser polymerisierte Massen inline zur Beschichtung das Lösungsmittel oder Wasser entzieht. Lösungsmittel oder Wasser kann man zum Beispiel über Vakuumzonen in einem geeignetem Extruder entziehen.
Für die Beschichtung hochviskoser Massen sind Breitschlitzschlitzdüsen geeignet. Es zeigt sich, daß sie auch für hochviskose klebende Massen wie oben beschrieben geeignet sind. Allerdings werden ab einer relativ kleinen Bahngeschwindigkeit Luftblasen zwischen der Klebemasse und dem zu beschichtenden Substrat, das typischerweise auf einer Auflagewalze beschichtet wird, eingeschlossen.
Zur Reduzierung der Blasenbildung für obige Aufgabenstellung werden auf dem Markt Blasdüsen, Saugdüsen und sogenannte Vakuumboxen empfohlen und angeboten. Mit ihrer Hilfe soll die Andruckkraft der Masse gegen das Substrat erhöht werden.
Aus der Folienherstellung (zum Beispiel EP 0 920 973 A2) sind Draht-, Messer- und Nadelelektroden, die quer zur Bahn angeordnet sind, bekannt, mit denen elektrische Ladungen auf die aufzulegende Masse gebracht werden. Hierdurch wird die Masse durch elektrostatische Kräfte gegen eine Metallwalze gepreßt. Weiterhin werden auch Kombinationen von elektrostatischen Kräften und Kräften durch Luftbewegung eingesetzt (EP 0 707 940 A2).
In der Literatur werden für die oben beschriebene Beschichtung von Substraten aufwendige Lösungen angegeben, bei denen das Substrat vor dem Auflegen auf die Kühlwalze in mehrstufigen Vorprozessen aufgeladen, durch Erwärmung teilweise entladen und gekühlt wird, um letztendlich eine gleichmäßige Aufladung des Substrates auf der Auf- legewalze zu erhalten (zum Beispiel EP 0 299 492 A2).
Die maximale Ladungsmenge auf dem Substrat ist hierbei jedoch relativ gering, da sie schon beim Verlassen der Aufladungswalze soweit reduziert wird, bis durch die aus der Ladungsdichte resultierende elektrische Feldstärke keine Ionisation der Luft mehr stattfin- det. In der Folienherstellung (siehe zum Beispiel US 4,997,600 A1) ist eine Walzenisolierung bekannt, bei der vor dem Auflegen der Folie elektrische Ladungen auf die Isolatorschicht aufgetragen werden, um die Andruckkräfte beim Auflegen der Folie auf die Walze zu erhöhen.
Werden keine Ladungen auf die isolierte Walze aufgebracht, so werden elektrostatische Andruckkräfte beim Auflegen mit zunehmender Dicke der Isolatorschicht stark geschwächt. Mit den erforderlichen Isolatordicken, die für die hier angegebenen Keramik- beschichtungen für eine ausreichende Hochspannungsfestigkeit notwendig sind, werden erreichbare blasenfreie Beschichtungsgeschwindigkeiten drastisch gesenkt.
In der DE 199 05 935 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung von lösungsmittelfreien Haftklebesystemen auf insbesondere releasebeschichteten Substra- ten offenbart, wobei
• auf eine rotierende Walze das Haftklebesystem in einer oder mehreren Lagen mittels eines Klebstoffauftragswerks aufgebracht wird,
• das auf der Walze befindliche Haftklebesystem in einer Bestrahlungsvorrichtung durch energiereiche Strahlung, und zwar mit Hilfe von Elektronenstrahlen (ES), UV- oder IR-Strahlen, vernetzt wird und
• an die Walze das Substrat herangeführt wird, so daß das Haftklebesystem von der Walze auf das Substrat transferiert wird und gegebenenfalls aufgerollt wird.
Typische Bestrahlungsvorrichtungen, die bei der dort gezeigten Ausgestaltung des Ver- fahrens zum Einsatz kommen, stellen Linearkathodensysteme, Scannersysteme beziehungsweise Multilängskathodensysteme dar, sofern es sich um Elektronenstrahl- beschleunigem handelt.
Die Beschleunigungsspannungen liegen im Bereich zwischen 40 kV und 350 kV, vorzugsweise 80 kV bis 300 kV. Die Dosisleistungen bewegen sich zwischen 5 bis 150 kGy, insbesondere 20 bis 90 kGy.
Als UV-Vernetzungsanlagen können insbesondere zwei Quecksilbermitteldruckstrahler mit jeweils einer Leistung von 120 W/cm beziehungsweise ein Quecksilbermitteldruckstrahler mit einer Leistung von 240 W/cm zum Einsatz kommen. Als Dosen werden bevorzugt 10 bis 300 mJ/cm2 eingestellt. In der DE 199 05 935 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung von lösungsmittelfreien Haftklebesystemen auf insbesondere releasebeschichteten Substraten beschrieben, wobei
• auf eine rotierende Walze mittels eines Fluidauftragswerk ein Fluidfilm aufgetragen wird,
• auf den Fluidfilm das Haftklebesystem in einer oder mehreren Lagen mittels eines Klebstoffauftragswerks aufgebracht wird, so daß sich der Fluidfilm zwischen Walze und Haftklebesystem befindet, und
• an die Walze das Substrat herangeführt wird, so daß das Haftklebesystem von der Walze auf das Substrat (releasebeschichtete und nicht releasebeschichtete) transferiert wird.
Das Heranführen des Substrats geschieht insbesondere über eine zweite Walze. Als Substrate finden Papiere, Folien, Non-Wovens und releasebeschichtete Materialien wie Trennpapiere, Folien und dergleichen Verwendung.
Die zweite Walze, auch als Anlegewalze bezeichnet, kann mit einem Gummiüberzug versehen sein und wird vorzugsweise mit einem Liniendruck von 50 bis 500 N/mm, insbesondere mit 100 bis 200 N/mm an die Walze angepreßt. Die Anlegewalze hat vorzugsweise eine Shore-Härte (A) von 40 bis 100, insbesondere eine Shore-Härte von 60 bis 80 shore (A).
Das Substrat wird bevorzugt so an die Walze angeführt, daß die Geschwindigkeit der Walzenoberfläche mit der des Substrats übereinstimmt. Sollte jedoch mit der Abnahme des Klebstoffilms eine Dickenverringerung angestrebt werden, kann das Substrat auch eine höhere Geschwindigkeit aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Walze eine Stahlwalze, eine verchromte Stahlwalze, eine Gummiwalze oder eine Silikongummiwalze und/oder ist die Walze aus elastischem Material gefertigt. Des weiteren kann die Walze glatt oder eine gering strukturierte Oberfläche aufweisen. Die Glattwalze kann vorzugsweise eine Chromschicht aufweisen. Optional kann die verchromte Stahlwalze eine hochglanzpolierte Oberfläche besitzen mit einer Rauhtiefe Rz < 0,02 μm.
Die Beschichtungswalze kann aber auch gummiert sein, vorzugsweise mit einer Gummihärte von 40 bis 100 shore (A), insbesondere mit einer Härte von 60 bis 80 shore (A). Der Walzenbezug kann gemäß dem Stand der Technik aus EPDM, Viton oder Silikongummi oder anderen elastischen Materialien bestehen.
Weiterhin als vorteilhaft wird herausgestellt, wenn die Walze temperierbar ist, und zwar bevorzugt in einem Bereich von -10 °C bis 200 °C, insbesondere von 2 °C bis 50 °C.
Beschichtet man zur Herstellung von Klebebändern ein- oder beidseitig mit sehr dünnen Schichten antiadhäsiv ausgerüstete Substrate mit einer Klebemasse, so wird die der Trennwirkung des Substrates insbesondere gegen Acrylatklebemassen beeinträchtigt, wenn das Auflegen der Klebemasse elektrostatisch mit Hochspannungselektroden unterstützt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Beschichtung von insbesondere hochviskosen Massen, wie sie zur Herstellung von Klebebändern oder ähnlichen Produkten verwendet werden, unter der bevorzugten Verwendung einer Breitschlitzdüse bei ausreichend hohen Bahngeschwindigkeiten auf ein Substrat zu ermöglichen. Dabei sollen • keine Blasen zwischen der Masseschicht und dem Substrat eingeschlossen werden,
• keine Eigenschaften des herzustellenden Produktes qualitätsbestimmend beeinträchtigt werden,
• keine Gefährdungen für das Bedienungspersonal entstehen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, wie es im Hauptanspruch niedergelegt ist. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens.
Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von bahnförmigen, zumin- dest zweischichtigen Produkten, bei welchem eine aus einer Auftragsvorrichtung austretende Masse als Schicht unter Aufbringung elektrostatischer Ladungen auf ein bahnför- miges Substrat aufgetragen wird, welches auf einer Transportvorrichtung geführt wird, und bei welchem das mit der Masse beschichtete Substrat vor dem Verlassen der Transportvorrichtung elektrostatisch neutralisiert wird, wobei die Transportvorrichtung zur Reduzierung von Schädigungen mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen ist. In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist die Auftragsvorrichtung als Düse, insbesondere Breitschlitzdüse, Zwei- oder Mehrkanaldüse oder Adapterdüse, ausgestaltet.
Die Transportvorrichtung wird mit der aus der Düse austretenden Masse vorzugsweise berührungsfrei beschichtet. Der Abstand der Düse zur Transportvorrichtung kann vorzugsweise 0,01 bis 60 mm betragen, insbesondere 1 bis 30 mm.
Weiter vorzugsweise ist die Transportvorrichtung als Auflegewalze ausgestaltet, die weiter insbesondere geerdet und/oder temperierbar ausgeführt ist, und zwar bevorzugt in einem Bereich von -10 °C bis 200 °C, ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 0 °C bis 180 °C, insbesondere von 2 °C bis 50 °C.
Um die Masse mit der erfindungsgemäßen Ladung versehen zu können, kann die Masse mittels zumindest einer Aufladungselektrode, im folgenden Auflegeelektrode genannt, elektrostatisch aufgeladen werden, welche sich insbesondere über der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, befindet, und zwar im Bereich der Auflagelinie der Masse- Schicht. Mit Hilfe der Ladungen wird die Schicht auf das Substrat gedrückt.
Mit der Auflegeelektrode werden Ladungen, beispielsweise Elektronen, einseitig auf die Masse aufgebracht. An der Oberfläche der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, stellen sich sofort Gegenladungen ein. Aus dem daraus resultierenden Feld wirkt eine Kraft auf die Masse plus Substrat, die beide Schichten auf die Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, drückt.
Weiterhin stellt es eine hervorragende Ausgestaltung des erfinderischen Gedankens dar, wenn das mit der Masse beschichtete Substrat mittels zumindest einer Gegenladungselektrode vor dem Verlassen der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, elektro- statisch neutralisiert wird, wobei sich die Gegenladungselektrode ganz insbesondere über der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, im Bereich zwischen der Auflagelinie der Masseschicht und der Abzugslinie des beschichteten Substrats befindet. Somit können elektrostatische Entladungen, als Folge des Aufbringens von Ladungen durch die Auflegeelektrode, durch das Aufbringen von Gegenladungen mit umgekehrter Polarität und geeigneter Stärke, noch vor dem Verlassen des beschichteten Substrates von der bevorzugten Auflegewalze, vermieden werden.
Zum Feinausgleich ist es weiterhin vorteilhaft, über der Ablöselinie des beschichteten Substrates von der bevorzugten Auflegewalze eine aktive Entladungsvorrichtung anzubringen, um durch den Prozeß bedingte Schwankungen über die Zeit und die Breite der Bahn auszugleichen.
Vorzugsweise ist die Gegenladungselektrode in Form einer „Draht-", „Messer-" und/oder „Nadelelektrode" ausgeführt, die quer zur Bahn angeordnet ist.
Ohne eine ausreichende Neutralisation der durch die Auflegeelektrode(n) auf die Bahn aufgebrachten elektrischen Ladungen kann es zu einer Coronaentladung zwischen der Auflegewalze und der Unterseite des Substrates kommen, durch die besonders antiadhä- sive Eigenschaften des Substrates beeinträchtigt werden.
Zusätzlich werden durch die Coronaentladung Ladungen, mit entgegengesetzter Polarität wie auf der Beschichtungsseite, auf die Unterseite der Bahn transportiert. Neutralisiert man eine solche Bahn danach mit üblichen aktiven oder passiven Entladevorrichtungen, so wird zwar das meßbare elektrisches Feld eliminiert, aber es befinden sich danach immer sehr starke gleich hohe Ladungen mit entgegengesetzter Polarität auf den beiden Seiten. Wenn die elektrische Leitfähigkeit der Schichten zwischen den Ladungen gering ist, kann es zu unkontrollierbaren Entladungen in aufgewickelten Ballen kommen.
Sodann sollte, um das Substrat möglicht geringfügig zu beanspruchen, das Substrat mit einer Andruckwalze auf die Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, gelegt und/oder mit einer Abnahmewalze von der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, abgenommen werden. Vorteilhaft ist es weiter, für die bevorzugte Andruckwalze, mit der das Substrat auf die bevorzugt gewählte Auflegewalze gelegt wird, eine leitfähige elastische Beschichtung zu wählen. Kann eine leitfähige Beschichtung aus prozeßtechnischen Gründen nicht eingesetzt werden, so ist es vorteilhaft, den Walzenmantel in einem Bereich, in dem er nicht durch das Substrat abgedeckt ist, elektrostatisch zu entladen. Sonst kann die Walzenoberfläche mit jeder Umdrehung mehr elektrische Ladungen aufnehmen, bis unkontrol- lierte Entladungserscheinungen auftreten. Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Blende aus elektrisch isolierendem Material in Bahnlaufrichtung vor der Auflegeelektrode anzuordnen, wodurch der mit Ionen angereicherte Raum im Bereich der Auflegeelektrode zur Düsenseite begrenzt wird. Günstig ist es zusätzlich auf der, der Auflegeelektrode abgewandten Seite der Blende ein geerdetes elektrisch leitendes Blech anzubringen. Mit der Blende kann eine Coronaentladung vor der Auflegelinie durch die Masseschicht auf das Substrat deutlich reduziert werden.
Vorteilhaft ist auch eine Anordnung, bei der nicht nur eine Nadelelektrode als Auflegeelektrode verwendet wird, sondern zwei in Bahnrichtung direkt hintereinander und bei der die beiden Elektroden seitlich um einen halben Nadelabstand versetzt sind, wodurch die Fähigkeit der Nadelelektroden zu hohen Aufladeströmen mit einer relativ gleichmäßigen Ladungsverteilung gepaart wird. Als vorteilhaft hat sich dabei gezeigt, die vordere Elektrode mit einer kleineren Hochspannung zu belegen als die hintere.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Substrat vor dem Beschichten elektrostatisch neutralisiert.
In einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Masse auf dem Substrat vor dem Verlassen der Transporteinrichtung, bevorzugt Auflegewalze, vernetzt oder polymerisiert, insbesondere mittels Elektronenstrahlen, UV- Strahlen, sichtbarem Licht oder thermisch oder auch einer Kombination der genannten Verfahren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Dicke des Überzugs dünner als 300 μm, besonders zwischen 20 und 200 μm ganz besonders zwischen 20 und 120 μm stark und/oder weicht auf der gesamten substratberührenden Oberfläche der Transportvorrichtung vorzugsweise nicht mehr als ± 20 % vom Mittelwert ab, insbesondere nicht mehr als ± 5 %.
Sehr vorteilhaft ist des weiteren, wenn der Überzug eine geringe Rauheit und/oder anti- adhäsive Eigenschaften hat. Besonders vorteilhaft ist es, den Überzug in einem Bereich, in dem er nicht durch das Substrat abgedeckt wird, elektrostatisch zu neutralisieren, bevor er durch das Substrat abgedeckt wird. Sonst kann dieser mit jeder Umdrehung mehr elektrische Ladungen auf- nehmen, bis unkontrollierte Entladungserscheinungen auftreten. Aber auch schon kleinere unkontrollierte Aufladungen, insbesondere, wenn sie ungleichmäßig sind, haben einen negativen Einfluß auf die Blasenbildung zwischen Beschichtung und Substrat.
In einer hervorragenden Ausführungsform besteht der Überzug aus Polyester, Teflon, Kapton, Silikonkautschuk, Polypropylen, Gießharz oder anderen Materialien mit ausreichender Hochspannungsfestigkeit bei geringer Schichtdicke.
Beispielsweise kann als Überzug ein Schrumpfschlauch, der über die Transportvorrichtung, insbesondere eine Auflegewalze gezogen und geschrumpft wird, verwendet wer- den.
Auch eine mit einem Isolator beschichtete, elektrisch leitfähige Sleeve-Hülse, die über die über die Transportvorrichtung, insbesondere Auflegewalze gezogen wird, eignet sich in hervorragender Weise.
Der Überzug wird in einer bevorzugten Variante des Verfahrens im Überschuß aufgetragen, wird gegebenenfalls ausgehärtet, des weiteren wird dieser im folgenden bis auf eine gewünschte sehr konstante Schichtstärke abgetragen und die abschließend für eine geringe Rauheit poliert.
Beispielhaft seien als mögliche Ausführungsformen des Überzugs unterschiedlich dicke PET-Folien genannt, des weiteren Gießharzaufträge vorzugsweise mit Dicken zwischen 20 μm und 300 μm und insbesondere mit Dicken zwischen 20 μm und 120 μm.
Eine weitere bevorzugte Variante stellt ein mit einem elektrischen Isolator überzogenes elektrisch leitfähiges Transportband dar, auf dem das Substrat zur Beschichtung über eine Auflegewalze geführt wird, wobei der Überzug vorzugsweise Dicken zwischen 20 μm und 300 μm und insbesondere Dicken zwischen 20 μm und 120 μm haben kann.
Auch ein dünnes Transportband aus einem elektrischen Isolator, vorzugsweise mit Dicken zwischen 20 μm und 300 μm und insbesondere mit Dicken zwischen 20 μm und 120 μm, auf dem das Substrat zur Beschichtung über eine Auflegewalze geführt wird, stellt bevorzugte Variante dar.
Eine weitere bevorzugte Variante stellt eine Abwandlung dar, bei der eine Hilfsfolie, die nach dem Abwickeln von einem Ballen zwischen die elektrische leitfähige Transportvorrichtung und das Substrat gebracht wird, nach dem Abziehen des beschichteten Substrates von der Hilfsfolie wieder zu einem Ballen gewickelt wird.
Hervorragend verwenden läßt sich das Verfahren in den Anwendungsfällen, in denen das Substrat ein Release-Liner für ein Klebeband und/oder die Masse eine Klebemasse ist. In diesem Falle können auch als Masse eingesetzt werden Acrylat-, Naturkautschuk-, Synthesekautschuk- oder EVA-Klebemassen.
Ebenso hervorragend verwenden läßt sich das Verfahren in den Anwendungsfällen, wenn das Substrat ein Vorprodukt, bestehend aus Release-Liner, Klebemasse und Träger, für ein doppelseitiges Klebeband und die Masse eine Klebemasse ist
Weiterhin zeigt sich, daß die Neigung zur Blasenbildung zwischen der Masse und dem Substrat zunimmt, wenn das Substrat sich vor dem Auflegen auf die Auflegewalze unkontrolliert aufgeladen hat. Problematisch ist es auch, wenn elektrostatische Entladungsvorrichtungen nicht auf der Seite der Bahn angebracht werden, auf der Aufladungen durch Trennungsvorgänge stattfinden können. Auch in diesem Fall wird zwar von außen kein elektrisches Feld mehr gemessen, aber trotzdem befinden auf beiden Seiten der Bahn gleich starke elektrische Ladungen mit entgegengesetzter Polarität. Die Höhe dieser Doppelladungen schwankt typischer Weise in Bahnrichtung und auch quer zur Bahn. Diese nicht definierten Doppelladungen reduzieren die effektiv in einem Produktionsprozeß sicher zu fahrende maximale Bahngeschwindigkeit.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden Entladungsvorrichtungen immer auf der Seite angebracht, auf der Ladungen durch Trennvorgänge entstehen. Bei elektrostatisch schwierigen Substraten kann es im Extremfall vorteilhaft sein, hinter jeder Umlenkwalze auf der Berührungsseite und schon im Wickelspalt bei der Abwicklung geeignete Ent- ladungsvorrichtungen anzubringen. Weiterhin ist es vorteilhaft, den angelieferte Ballen mit dem Substrat schon im Vorprozeß elektrostatisch kontrolliert zu fahren, oder die Zwischenlagerzeit aufgrund ausreichender elektrischer Restleitfähigkeiten groß genug zum Zusammenfließen von Doppelladungen zu wählen. Die benötigte Zeit kann auch durch Lagerung bei erhöhten Temperaturen ver- kürzt werden.
Besonders vorteilhaft ist, in Bahnlaufrichtung zwischen der Auftragsvorrichtung und der Auflegeelektrode eine Blende aus elektrisch isolierendem Material anzubringen, wodurch der mit Ionen gefüllte Raum im Bereich der Auflegeelektrode von der Auftragsvorrichtung, insbesondere Düse, der Transportvorrichtung, insbesondere Auflegewalze, und der Blende begrenzt wird.
Auch kann die Beschichtung aus einer oder mehreren Sichten und/oder das Substrat aus einer oder mehreren Schichten bestehen, wobei es vorteilhaft ist mehrschichtige Beschichtungen mit Mehrkanal- oder Adapterdüsen herzustellen
Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn mit Hilfe von Adaptern bei einer Einkanaldüse oder mit einer Dreikanaldüse eine Beschichtung, bestehend aus einer ersten Klebemasse, einem Träger und einer zweiten Klebemasse, ausgetragen wird und das Substrat ein Release- liner ist.
Für den Fachmann unerwartet bietet das erfinderische Verfahren eine Lösung für die gestellten Aufgaben. So wird eine Beschichtung mit einer Breitschlitzdüse auf ein Sub- strat bei ausreichend hohen Bahngeschwindigkeiten ermöglicht, ohne daß Blasen zwischen der Masseschicht und dem Substrat entstehen, ohne daß weitere Eigenschaften des herzustellenden Produktes, insbesondere Trenneigenschaften von Release-Linem, qualitätsbestimmend beeinträchtigt werden und ohne daß besondere Gefährdungen für das Bedienungspersonal entstehen.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß Blasen zwischen der Masseschicht und dem Substrat besonders dann gebildet werden, wenn sich Luft zwischen dem Substrat und der Auflegewalze befindet. Bei blasenfreiem Auflegen des Substrats auf die Auflegewalze konnte mit einer höheren Bahngeschwindigkeit beschichtet werden, ohne daß es zur Bla- senbildung kam. Das Beschichtungsbild ist deutlich gleichmäßiger als bei einer Beschichtung, bei der während des Herstellungsprozesses das Substrat auf der Auflegewalze nicht blasenfrei aufgelegt war.
Weiterhin kann unerwartet festgestellt werden, daß eine Blasenbildung zwischen der Masseschicht und dem Substrat stark vermindert wird, wenn eine elektrostatische Neutralisation des Substrates im Bahnbereich vor der Auflegewalze erfolgt, und zwar sehr bevorzugt auf der Seite, auf der es infolge von Ladungstrennungsvorgängen zu einer Ladungsanhäufung kommt.
Weiter vorzugsweise kann zwischen der Auflegeelektrode und Entladungselektrode das auf der Transportvorrichtung befindliche Substrat mittels Bestrahlungsvorrichtung durch energiereiche Strahlung, und zwar mit Hilfe von Elektronenstrahlen (ES), UV- oder IR- Strahlen, vernetzt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem Substrat um eine Klebemasse handelt.
Typische Bestrahlungsvorrichtungen, die bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens zum Einsatz kommen, stellen Linearkathodensysteme, Scannersysteme beziehungsweise Multilängskathodensysteme dar, sofern es sich um Elektronenstrahl- beschleuniger handelt.
Die Beschleunigungsspannungen liegen vorzugsweise im Bereich zwischen 40 kV und 500 kV, insbesondere zwischen 80 kV und 300 kV. Die Dosisleistungen bewegen zwischen 5 bis 150 kGy, insbesondere 15 bis 90 kGy. Als UV-Vernetzungsanlagen können insbesondere ein oder mehrere Quecksilbermittel- druckstrahier mit einer Leistung von jeweils bis zu 240 W/cm je Strahler zum Einsatz kommen. Als Dosen werden bevorzugt 10 bis 300 mJ/cm2 eingestellt.
Zur Vernetzung oder Polymerisation mit sichtbarem Licht können insbesondere Halogenstrahler zum Einsatz kommen.
Als Substrate können auch Release-Liner mit antiadhäsiven Beschichtungen, auf denen Klebemassen nur wenig haften, eingesetzt werden. Die Trägermaterialien von Release- Linern bestehen typischer Weise aus Papier oder Kunststoffen, wie zum Beispiel PET, PP oder auch PE. Die verwendeten Kunststoffe haben im allgemeinen gute elektrische Isolationseigenschaften und hohe elektrische Durchschlagsfeldstärken.
Bei Papieren werden die elektrischen Eigenschaften dagegen wesentlich durch die dünne antiadhäsive Beschichtung, aber auch durch die Imprägnierung und den Feuchtegehalt, bestimmt. Beim Auftragen der Masse mit Unterstützung durch elektrostatische Aufladung kommt den elektrischen Eigenschaften der aufgebrachten Masse eine stärkere Bedeutung zu. Obwohl meistens elektrische Isolatoren als Massen eingesetzt werden, haben sie bei typischen Beschichtungstemperaturen von 100 °C und mehr oft schon eine so hohe Restleitfähigkeit, daß ein Teil der aufgebrachten Ladungen durch die Masse und das als Release-Liner eingesetzte Papier in die Auflegewalze abfließen, bevor die Walze verlassen wird. Da sich an der Auflegelinie bei nicht zu hoher elektrischer Leitfähigkeit praktisch noch alle Ladungen auf der Masseschicht befinden, sind trotzdem ausreichend hohe Andruckkräfte für eine blasenfreie Beschichtung erreichbar. Bei der anschließenden elektrischen Neutralisation durch das Aufbringen von Gegenladungen muß man allerdings beachten, daß bereits ein Teil der Ladungen abgeflossen ist. Bei kleinen Bahngeschwindigkeiten wird die zur Verfügung stehende Zeit zum Abfließen der Ladungen größer, und es fließen anteilig mehr Ladungen vor dem Erreichen der Ablöselinie ab. Der optimale Höhe der Gegenladungen ist also abhängig von der Bahngeschwindigkeit.
Aus ökonomischen Gründen, aber auch aus Verfahrensgründen, werden für Release- Liner möglichst dünne Releasebeschichtungen verwendet. Oft werden auch sogenannte „Unterdeckende Beschichtungen" eingesetzt. Hiermit ist gemeint, daß der Träger nicht 100 %ig von der Releasebeschichtung abgedeckt wird. Es hat sich gezeigt, daß bei der- artigen Release-Linern eine Neutralisation des beschichteten Substrates wesentlich exakter durchgeführt werden muß, als beispielsweise bei PET- oder PP-Folien mit vollständig abdeckenden Silikonbeschichtungen von 1 ,5 g/m2 und mehr.
Bei doppelseitigen Klebebändern unterscheidet man zwischen der offenen und der abge- deckten Seite des Release-Liners. Die abgedeckte Seite des Release-Liners ist nach dem Abwickeln von der Rolle mit dem Verbund aus erster Klebeschicht, Träger und zweiter Klebschicht bedeckt. Zu einer störungsfreien Weiterverarbeitung nach der Beschichtung bis zur Applikation sollten die Trennkräfte von der Klebemasse auf der offenen kleiner oder gleich, zumindest aber nicht wesentlich größer als die Trennkräfte auf der abgedeckten Seite sein, da es sonst zur Umorientierung des Release-Liners zur anderen Seite kommen kann.
Es werden auch abgestufte Release-Liner angeboten. Mit ihnen kann man sicherstellen, daß die abgedeckte Seite deutlich höhere Trennkräfte hat.
Insbesondere darf bei nicht abgestuften Release-Linern eine Schädigung der offenen Seite bei der Herstellung eines doppelseitigen Klebbandes nur relativ gering sein, wenn man einen Austausch gegen einen ungeschädigten Releaseliners vermeiden möchte.
Zur Herstellung von doppelseitigen Klebbändern kann das Substrat auch aus dem Vorprodukt aus dem ersten Arbeitsgang, nämlich aus einem Release-Liner, einer Klebeschicht und dem Träger bestehen.
Als Substrat beziehungsweise Trägermaterial können weiterhin alle bekannten textilen Träger wie Gewebe, Gewirke, Gelege oder Vliese verwendet werden, wobei unter „Vlies" zumindest textile Flächengebilde gemäß EN 29092 (1988) sowie Nähwirkvliese und ähnliche Systeme zu verstehen sind.
Ebenfalls können Abstandsgewebe und -gewirke mit Kaschierung verwendet werden. Derartige Abstandsgewebe werden in der EP 0 071 212 B1 offenbart. Abstandsgewebe sind mattenformige Schichtkörper mit einer Deckschicht aus einem Faser- oder Filament- vlies, einer Unterlagsschicht und zwischen diesen Schichten vorhandene einzelne oder Büschel von Haltefasern, die über die Fläche des Schichtkörpers verteilt durch die Partikelschicht hindurchgenadelt sind und die Deckschicht und die Unterlagsschicht untereinander verbinden. Als zusätzliches, aber nicht erforderliches Merkmal sind gemäß EP 0 071 212 B1 in den Haltefasern Partikel aus inerten Gesteinspartikeln, wie zum Beispiel Sand, Kies oder dergleichen, vorhanden.
Die durch die Partikelschicht hindurchgenadelten Haltefasern halten die Deckschicht und die Unterlagsschicht in einem Abstand voneinander und sie sind mit der Deckschicht und der Unterlagsschicht verbunden. Abstandsgewebe oder -gewirke sind u. a. in zwei Artikeln beschrieben, und zwar einem Artikel aus der Fachzeitschrift "kettenwirk-praxis 3/93", 1993, Seiten 59 bis 63
"Raschelgewirkte Abstandsgewirke" und einem Artikel aus der Fachzeitschrift "kettenwirk-praxis 1/94", 1994, Seiten 73 bis 76 "Raschelgewirkte Abstandsgewirke" auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird und deren Inhalt Teil dieser Offenbarung und Erfindung wird.
Maschenwaren sind textile Flächengebilde hergestellt aus einem oder mehreren Fäden oder Fadensystemen durch Maschenbildung (Fadenschleifen), im Unterschied zu Webwaren (Geweben), bei der die Fläche durch Verkreuzen von zwei Fadensystemen (Kett- und Schußfäden) hergestellt wird und den Vliesen (Faserverbundstoffen), bei denen ein loser Faserflor durch Wärme, Nadelung, Nähen oder durch Wasserstrahlen verfestigt wird.
Maschenwaren lassen sich in Gestricke, bei denen die Fäden in Querrichtung durch das Textil laufen, und in Gewirke einteilen, bei denen die Fäden längs durch das Textil laufen. Maschenwaren sind durch ihre Maschenstruktur prinzipiell nachgiebige, anschmiegsame Textilien, weil sich die Maschen in Länge und Breite dehnen können und das Bestreben haben, in ihre Ausgangslage zurückzukehren. Sie sind bei hochwertigem Material sehr strapazierfähig.
Als Vliesstoffe kommen besonders verfestigte Stapelfaservliese, jedoch auch Filament-, Meltblown- sowie Spinnvliese in Frage, die meist zusätzlich zu verfestigen sind. Als mög- liehe Verfestigungsmethoden sind für Vliese die mechanische, die thermische sowie die chemische Verfestigung bekannt. Werden bei mechanischen Verfestigungen die Fasern meist durch Verwirbelung der Einzelfasern, durch Vermaschung von Faserbündeln oder durch Einnähen von zusätzlichen Fäden rein mechanisch zusammengehalten, so lassen sich durch thermische als auch durch chemische Verfahren adhäsive (mit Bindemittel) oder kohasive (bindemittelfrei) Faser-Faser-Bindungen erzielen. Diese lassen sich bei geeigneter Rezeptierung und Prozeßführung ausschließlich oder zumindest überwiegend auf Faserknotenpunkte beschränken, so daß unter Erhalt der lockeren, offenen Struktur im Vlies trotzdem ein stabiles, dreidimensionales Netzwerk gebildet wird.
Besonders vorteilhaft haben sich Vliese erwiesen, die insbesondere durch ein Übernähen mit separaten Fäden oder durch ein Vermaschen verfestigt sind.
Derartige verfestigte Vliese werden beispielsweise auf Nähwirkmaschinen des Typs
„Malivlies" der Firma Karl Meyer, ehemals Malimo, hergestellt und sind unter anderem bei den Firmen Naue Fasertechnik und Techtex GmbH beziehbar. Ein Malivlies ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Querfaservlies durch die Bildung von Maschen aus Fasern des Vlieses verfestigt wird.
Als Träger kann weiterhin ein Vlies vom Typ Kunitvlies oder Multiknitvlies verwendet werden. Ein Kunitvlies ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus der Verarbeitung eines längs- orientierten Faservlieses zu einem Flächengebilde hervorgeht, das auf einer Seite Maschen und auf der anderen Maschenstege oder Polfaser-Falten aufweist, aber weder Fäden noch vorgefertigte Flächengebilde besitzt. Auch ein derartiges Vlies wird beispielsweise auf Nähwirkmaschinen des Typs „Kunitvlies" der Firma Karl Mayer schon seit längerer Zeit hergestellt. Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal dieses Vlieses besteht darin, daß es als Längsfaservlies in Längsrichtung hohe Zugkräfte aufnehmen kann. Ein Multiknitvlies ist gegenüber dem Kunitvlies dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies durch das beidseitige Durchstechen mit Nadeln sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite eine Verfestigung erfährt. Schließlich sind auch Nähvliese als Vorprodukt geeignet, ein Klebeband zu bilden. Ein Nähvlies wird aus einem Vliesmaterial mit einer Vielzahl parallel zueinander verlaufender Nähte gebildet. Diese Nähte entstehen durch das Einnähen oder Nähwirken von durchgehenden textilen Fäden. Für diesen Typ Vlies sind Nähwirkmaschinen des Typs „Maliwatt" der Firma Karl Mayer, ehemals Malimo, bekannt.
Weiterhin besonders vorteilhaft ist ein Stapelfaservlies, das im ersten Schritt durch mechanische Bearbeitung vorverfestigt wird oder das ein Naßvlies ist, das hydrodynamisch gelegt wurde, wobei zwischen 2 % und 50 % der Fasern des Vlieses Schmelzfasern sind, insbesondere zwischen 5 % und 40 % der Fasern des Vlieses. Ein derartiges Vlies ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern naß gelegt werden oder zum Beispiel ein Stapelfaservlies durch die Bildung von Maschen aus Fasern des Vlieses oder durch Nadelung, Vernähung beziehungsweise Luft- und/oder Wasserstrahlbearbeitung vorverfestigt wird.
In einem zweiten Schritt erfolgt die Thermofixierung, wobei die Festigkeit des Vlieses durch das Auf- oder Anschmelzen der Schmelzfasern nochmals erhöht wird. Die Verfestigung des Vliesträgers läßt sich auch ohne Bindemittel beispielsweise durch Heißprägen mit strukturierten Walzen erreichen, wobei über Druck, Temperatur, Verweilzeit und die Prägegeometrie Eigenschaften wie Festigkeit, Dicke, Dichte, Flexibilität u.a. gesteuert werden können. Für die Nutzung von Vliesen ist besonders die adhäsive Verfestigung von mechanisch vorverfestigten oder naßgelegten Vliesen von Interesse, wobei diese über Zugabe von Bindemittel in fester, flüssiger, geschäumter oder pastöser Form erfolgen kann. Prinzipielle Darreichungsformen sind vielfältig möglich, zum Beispiel feste Bindemittel als Pul- ver zum Einrieseln, als Folie oder als Gitternetz oder in Form von Bindefasern. Flüssige Bindemittel sind gelöst in Wasser oder organischen Lösemittel oder als Dispersion appli- zierbar. Überwiegend werden zur adhäsiven Verfestigung Bindedispersionen gewählt: Duroplasten in Form von Phenol- oder Melaminharzdispersionen, Elastomere als Dispersionen natürlicher oder synthetischer Kautschuke oder meist Dispersionen von Thermo- plasten wie Acrylate, Vinylacetate, Polyurethane, Styrol-Butadien-Systeme, PVC u.a. sowie deren Copolymere. Im Normalfall handelt es dabei um anionische oder nicht-iono- gen stabilisierte Dispersionen, in besonderen Fällen können aber auch kationische Dispersionen von Vorteil sein.
Die Art des Bindemittelauftrages kann gemäß dem Stand der Technik erfolgen und ist beispielsweise in Standardwerken der Beschichtung oder der Vliestechnik wie „Vliesstoffe" (Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1982) oder „Textiltechnik-Vliesstofferzeugung" (Arbeitgeberkreis Gesamttextil, Eschborn, 1996) nachzulesen.
Für mechanisch vorverfestigte Vliese, die bereits eine ausreichende Verbundfestigkeit aufweisen, bietet sich der einseitige Sprühauftrag eines Bindemittels an, um Oberflächeneigenschaften gezielt zu verändern.
Neben dem sparsamen Umgang mit dem Bindemittel wird bei derartiger Arbeitsweise auch der Energiebedarf zur Trocknung deutlich reduziert. Da keine Abquetschwalzen benötigt werden und die Dispersionen vorwiegend in dem oberen Bereich des Vliesstoffes verbleibt, kann eine unerwünschte Verhärtung und Versteifung des Vlieses weitgehend verhindert werden.
Für eine ausreichende adhäsive Verfestigung des Vliesträgers ist im allgemeinen Bindemittel in der Größenordnung von 1 % bis 50 %, insbesondere 3 % bis 20 %, bezogen auf das Gewicht des Faservlieses, zuzugeben.
Die Zugabe des Bindemittels kann bereits bei der Vliesherstellung, bei der mechanischen
Vorverfestigung oder aber in einem gesonderten Prozeßschritt erfolgen, wobei dieser in- line oder off-line durchgeführt werden kann. Nach der Bindemittelzugabe muß temporär für das Bindemittel ein Zustand erzeugt werden, in dem dieses klebend wird und adhäsiv die Fasern verbindet - dies kann während der Trocknung zum Beispiel von Dispersionen, aber auch durch Erwärmung erreicht werden, wobei über flächige oder partielle Druckanwendung weitere Variationsmöglichkeiten gegeben sind. Die Aktivierung des Bindemittels kann in bekannten Trockenkanälen, bei geeigneter Bindemittelauswahl aber auch mittels Infrarotstrahlung, UV-Strahlung, Ultraschall, Hochfrequenzstrahlung oder dergleichen erfolgen. Für die spätere Endanwendung ist es sinnvoll, aber nicht zwingend notwendig, daß das Bindemittel nach Ende des Vlies-Herstellprozesses seine Klebrigkeit verloren hat. Vorteilhaft ist, daß durch thermische Behandlung flüchtige Komponenten wie Faserhilfsstoffe entfernt werden und somit ein Vlies mit günstigen Foggingwerten entsteht, so daß bei Einsatz einer foggingarmen Klebemasse ein Klebeband mit besonders günstigen Foggingwerten produziert werden kann.
Eine weitere Sonderform der adhäsiven Verfestigung besteht darin, daß die Aktivierung des Bindemittels durch Anlösen oder Anquellen erfolgt. Prinzipiell können hierbei auch die Fasern selbst oder zugemischte Spezialfasern die Funktion des Bindemittels übernehmen. Da für die meisten polymeren Fasern derartige Lösemittel jedoch aus Umweltgesichtspunkten bedenklich beziehungsweise problematisch in ihrer Handhabung sind, wird dieses Verfahren eher selten angewandt.
Als Ausgangsmaterialien für den textilen Träger sind insbesondere Polyester-, Polypropylen-, Viskose- oder Baumwollfasern vorgesehen. Die Auswahl ist aber nicht auf die genannten Materialien beschränkt, sondern es können, für den Fachmann erkenntlich ohne erfinderisch tätig werden zu müssen, eine Vielzahl weiterer Fasern zur Herstellung des Vlieses eingesetzt werden.
Als Trägermaterialien finden weiterhin insbesondere Verwendung Laminate und Netze, aber auch Folien (zum Beispiel ein Polyolefin aus der Gruppe der Polyethylene (zum Beispiel HDPE, LDPE, MDPE, LLDPE, VLLDPE, Copolymere des Ethylens mit polaren Comonomeren) und/oder der Gruppe der Polypropylene (zum Beispiel Polypropylen- Homopolymere, Polypropylen-Random-Copolymere oder Polypropylen-Block-Copoly- mere), mono- oder biaxial orientiertes Polypropylen, Polyester, PVC, PET, Polystyrol, Polyamid oder Polyimid), Schäume, Schaumstoff, beispielsweise aus Polyethylen und Polyurethan, geschäumte Folien und gekreppte und ungekreppte Papiere. Weiter können diese Materialien vor- beziehungsweise nachbehandelt werden. Gängige Vorbehandlun- gen sind Corona-Bestrahlung, Imprägnieren, Beschichten, Lackieren und Hydrophobieren; geläufige Nachbehandlungen sind Kalandern, Tempern, Kaschieren, Stanzen und Eindecken.
Eine Schwerentflammbarkeit des Trägermaterials und des gesamten Klebebands läßt sich erzielen, indem dem Träger und/oder der Klebemasse Flammschutzmittel zugesetzt werden. Diese können bromorganische Verbindungen sein, bei Bedarf mit Synergisten wie Antimontrioxid, wobei jedoch in Hinblick auf die Halogenfreiheit des Klebebandes roter Phosphor, phosphororganische, mineralische oder intumeszierende Verbindungen wie Ammoniumpolyphosphat allein oder in Verbindung mit Synergisten bevorzugt Verwendung finden.
Als Klebemassen können im wesentlichen alle bekannten Klebemassen mit ausreichend hoher Klebkraft auf dem zu verpackenden Haftgrund eingesetzt werden. Die Klebemasse des Klebebandes kann aus einer Klebemasse auf Basis von lösemittel- haltigen Naturkautschuk- und Acrylatklebemassen bestehen. Bevorzugt sind Klebemassen auf Basis von Acrylatdispersionen, besonders bevorzugt sind Klebemassen auf Basis von Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymeren. Diese Klebemassentechnologien sind bekannt und werden in der Klebebandindustrie eingesetzt.
Die Auftragsmenge der Klebemasse auf das Trägermaterial beträgt bevorzugt 15 bis 60 g/qm. In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird der Schichtauftrag von 20 bis 30 g/qm eingestellt.
Die Herstellung der Klebebänder kann nach bekannten Verfahren erfolgen. Eine Übersicht über übliche Herstellungsverfahren findet sich beispielsweise in „Coating Equip- ment", Donatas Satas in Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, second edition, edited by Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York pp. 767-808. Die bekannten Verfahren zum Trocknen und Schneiden der Klebebänder sind ebenfalls im Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Seite 809-874 zu finden. Als Klebemasse ist eine solche auf Acrylathotmelt-Basis geeignet, die einen K-Wert von mindestens 20 aufweist, insbesondere größer 30 (gemessen jeweils in 1 Gew.-%iger Lösung in Toluol, 25 °C), erhältlich durch Aufkonzentrieren einer Lösung einer solchen Masse zu einem als Hotmelt verarbeitbaren System. Das Aufkonzentrieren kann in entsprechend ausgerüsteten Kesseln oder Extrudern stattfinden, insbesondere beim damit einhergehenden Entgasen ist ein Entgasungs-Extruder bevorzugt.
Eine derartige Klebemasse ist in der DE 43 13 008 C2 dargelegt. Diesen auf diesem Wege hergestellten Acrylatmassen wird in einem Zwischenschritt das Lösungsmittel voll- ständig entzogen.
Der K-Wert wird dabei insbesondere bestimmt in Analogie zu DIN 53 726.
Zusätzlich werden dabei weitere leichtflüchtige Bestanteile entfernt. Nach der Beschich- tung aus der Schmelze weisen diese Massen nur noch geringe Anteile an flüchtigen Bestandteilen auf. Somit können alle im oben angeführten Patent beanspruchten Mono- mere/Rezepturen übernommen werden. Ein weiterer Vorteil der im Patent beschriebenen Massen ist darin zu sehen, daß diese einen hohen K-Wert und damit ein hohes Molekulargewicht aufweisen. Dem Fachmann ist bekannt, daß sich Systeme mit höheren Mole- kulargewichten effizienter vernetzen lassen. Damit sinkt entsprechend der Anteil an flüchtigen Bestandteilen.
Die Lösung der Masse kann 5 bis 80 Gew.-%, insbesondere 30 bis 70 Gew.-% Lösungsmittel enthalten.
Vorzugsweise werden handelsübliche Lösungsmittel eingesetzt, insbesondere niedrig siedende Kohlenwasserstoffe, Ketone, Alkohole und/oder Ester.
Weiter vorzugsweise werden Einschnecken-, Zweischnecken- oder Mehrschneckenex- truder mit einer oder insbesondere zwei oder mehreren Entgasungseinheiten eingesetzt.
In der Klebemasse auf Acrylathotmelt-Basis können Benzoinderivate einpolymerisiert sein, so beispielsweise Benzoinacrylat oder Benzoinmethacrylat, Acrylsäure- oder Meth- acrylsäureester. Derartige Benzoinderivate sind in der EP 0 578 151 A beschrieben. Die Klebemasse auf Acrylathotmelt-Basis kann UV-vemetzt werden. Andere Vernetzungsarten sind aber auch möglich, zum Beispiel die Elektronenstrahlenvernetzung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als Selbstklebemassen Copo- lymerisate aus (Meth)acrylsäure und deren Estern mit 1 bis 25 C-Atomen, Malein-, Fumar- und/oder Itaconsäure und/oder deren Estern, substituierten (Meth)acrylamiden, Maleinsäureanhydrid und anderen Vinylverbindungen, wie Vinylestern, insbesondere Vinylacetat, Vinylalkoholen und/oder Vinylethem eingesetzt.
Der Restlösungsmittel-Gehalt sollte unter 1 Gew.-% betragen.
Weiterhin kann eine Klebemasse verwendet werden, die aus der Gruppe der Naturkautschuke oder der Synthesekautschuke oder aus einem beliebigen Blend aus Natur- kautschuken und/oder Synthesekautschuken besteht, wobei der Naturkautschuk oder die Naturkautschuke grundsätzlich aus allen erhältlichen Qualitäten wie zum Beispiel Crepe-, RSS-, ADS-, TSR- oder CV-Typen, je nach benötigtem Reinheits- und Viskositätsniveau, und der Synthesekautschuk oder die Synthesekautschuke aus der Gruppe der statistisch copolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuke (SBR), der Butadien-Kautschuke (BR), der synthetischen Polyisoprene (IR), der Butyl-Kautschuke (IIR), der halogenierten Butyl-Kau- tschuke (XIIR), der Acrylatkautschuke (ACM), der Etylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA) und der Polyurethane und/oder deren Blends gewählt werden können.
Weiterhin vorzugsweise können den Kautschuken zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit thermoplastische Elastomere mit einem Gewichtsanteil von 10 bis 50 Gew.-% zugesetzt werden, und zwar bezogen auf den Gesamtelastomeranteil.
Stellvertretend genannt seien an dieser Stelle vor allem die besonders verträglichen Styrol-Isopren-Styrol- (SIS) und Styrol-Butadien-Styrol (SBS) -Typen.
Als klebrigmachende Harze sind ausnahmslos alle vorbekannten und in der Literatur beschriebenen Klebharze einsetzbar. Genannt seien stellvertretend die Kolophoniumharze, deren disproportionierte, hydrierte, polymerisierte, veresterte Derivate und Salze, die aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffharze, Terpenharze und Terpen- phenolharze. Beliebige Kombinationen dieser und weiterer Harze können eingesetzt wer- den, um die Eigenschaften der resultierenden Klebmasse wunschgemäß einzustellen. Auf die Darstellung des Wissensstandes im „Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, 1989) sei ausdrücklich hingewiesen.
Kohlenwasserstoffharz ist eine Sammelbezeichnung für thermoplastische, farblose bis intensiv braun gefärbte Polymere mit einer Molmasse von im allgemeinen <2000.
Sie lassen sich nach ihrer Provenienz in drei große Gruppen einteilen: In Petroleum-, Kohlenteer- und Terpenharze. Die wichtigsten Kohlenteerharze sind die Cumaron-Inden- Harze. Die Kohlenwasserstoffharze werden durch Polymerisation der aus den Rohstoffen isolierbaren ungesättigten Verbindungen gewonnen.
Zu den Kohlenwasserstoffharze werden auch durch Polymerisation von Monomeren wie Styrol bzw. durch Polykondensationen (bestimmte Formaldehyd-Harze) zugängliche Polymere mit entsprechend niedriger Molmasse gerechnet. Kohlenwasserstoffharze sind Produkte mit in weiten Grenzen von <0 °C (bei 20 °C flüssige Kohlenwasserstoffharze) bis >200 °C variierendem Erweichungsbereich und einer Dichte von ca. 0,9 bis 1 ,2 g/cm3.
Sie sind löslich in organischen Lösungsmitteln wie Ethern, Estern, Ketonen und chlorierten Kohlenwasserstoffen, unlöslich in Alkoholen und Wasser.
Unter Kolophoniumharz wird ein natürliches Harz verstanden, das aus dem Rohharz von Koniferen gewonnen wird. Man unterscheidet drei Kolophonium-Typen: Balsamharz als Destillationsrückstand von Terpentinöl, Wurzelharz als Extrakt von Koniferen-Wurzelstöcken und Tallharz, der Destillationsrückstand von Tallöl. Die mengenmäßig größte Bedeutung hat Balsamharz.
Kolophonium ist ein sprödes, transparentes Produkt von roter bis brauner Farbe. Es ist wasserunlöslich, löslich dagegen in vielen organischen Lösungsmitteln wie (chlorierten) aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, Estern, Ethern und Ketonen sowie in pflanzlichen und mineralischen Ölen. Der Erweichungspunkt von Kolophonium liegt im Bereich von ca. 70 bis 80 °C.
Kolophonium ist ein Gemisch aus ca. 90 % Harzsäuren und 10 % Neutral-Stoffen (Fettsäureester, Terpenalkohole und Kohlenwasserstoffe). Die wichtigsten Kolophonium-Harz- säuren sind ungesättigte Carbonsäuren der Bruttoformel C20H30O2, Abietin-, Neoabie- tin-, Lävopimar-, Pimar-, Isopimar-, und Palustrinsäure, neben hydrierter und dehydrierter
Abietinsäure.
Die Mengenverhältnisse dieser Säuren variieren in Abhängigkeit von der Provenienz des
Kolophoniums.
Als Weichmacher können alle aus der Klebebandtechnologie bekannten weichmachenden Substanzen eingesetzt werden. Dazu zählen unter anderem die paraffinischen und naphthenischen Öle, (funktionalisierte) Oligomere wie Oligobutadiene, -isoprene, flüssige Nitrilkautschuke, flüssige Terpenharze, pflanzliche und tierische Öle und Fette, Phthalate, funktionalisierte Acrylate.
Zum Zwecke der thermisch induzierten chemischen Vernetzung sind alle vorbekannten thermisch aktivierbaren chemischen Vernetzer wie beschleunigte Schwefel- oder Schwe- felspendersysteme, Isocyanatsysteme, reaktive Melamin-, Formaldehyd- und (optional halogenierter) Phenol-Formaldehydharze beziehungsweise reaktive Phenolharz- oder Diisocyanatvemetzungssysteme mit den entsprechenden Aktivatoren, epoxidierte Polyester- und Acrylat-Harze sowie deren Kombinationen einsetzbar. Die Vernetzer werden vorzugsweise aktiviert bei Temperaturen über 50 °C, insbesondere bei Temperaturen von 100 °C bis 160 °C, ganz besonders bevorzugt bei Temperaturen von 110 °C bis 140 °C.
Die thermische Anregung der Vernetzer kann auch durch IR-Strahlen oder andere hochenergetische elektromagnetische Wechselfelder erfolgen.
Anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren werden besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung näher erläutert, ohne sich durch die Wahl der gezeigten Figuren unnötig beschränken zu wollen.
Es zeigen
Figur 1 das erfindungsgemäße Verfahren in einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform sowie
Figur 2 das erfindungsgemäße Verfahren in einer zweiten besonders vorteilhaften Ausführungsform. So zeigt Figur 1 eine Vorrichtung, in der auf ein Substrat 7 eine Klebemasse 8 aufgelegt wird. Sie zeigt also ein Verfahren zur Herstellung von Klebebändern. Die Vorrichtung weist eine Auflegewalze 6 mit einer dünnen elektrisch isolierenden Beschichtung 10 auf. In diesem Fall wird eine geerdete Kühlwalze eingesetzt. Das Substrat 7 ist ein Release-Liner, bestehend aus einer monoaxial gereckten Polypropylenfolie, die beidseitig mit antiadhäsiven Silikonschichten ausgerüstet wurde. Die Beschichtung 10 soll eine durch das elektrostatische Auflegen bedingte Schädigung der antiadhäsiven Silikonschichten reduzieren. Das Substrat 7 wird über eine Andrückwalze 4 auf die Auflegewalze 6 mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung 10 aufgelegt, was die Luft zwischen Substrat 7 und Auflegewalze 6 entfernt. Über die Beschichtungsdüse 5 wird schließlich die Masse 8, hier eine Klebemasse, aufgebracht, die unter der Auflegelektrode 1 durchgeführt wird. Mit der Auflegeelektrode 1 werden hier Ionen einseitig auf die Masse 8 aufgebracht. Unter der elektrisch isolierenden Beschichtung 10 der Auflegewalze 6 stellen sich sofort Gegenladungen ein. Aus dem daraus resultierenden Feld wirkt eine Kraft auf die Masse plus Substrat, die beide Schichten auf die Auflegewalze 6 drückt. Nach Durchlaufen der Gegenladungselektrode 2 sowie der Entladungselektrode 3 wird das mit der Masse 8 beschichtete Substrat 7 von der Auflegewalze 6 abgenommen. Die Gegenladungselektrode 2 bringt entgegengesetzte Ladungen wie die Aufladeeiekt- rode auf die Masse 8, so daß die Ladungen sich weitgehend neutralisieren.
Bei der Entladungselektrode 3 werden schließlich die letzten Ladungen auf der Masse 8 entfernt. Mit der Blende 9 vor der Auflegeelektrode 1 wird der mit Ionen angereicherte Raum begrenzt.
Die Auflegewalze 6 ist mit einem isolierendem Überzug 10 versehen, in diesem Fall ein
PET-Gießharz.
Mit der Entladungselektrode 11 soll eine Aufladung der Isolatorschicht 10 verhindert wer- den.
Figur 2 zeigt eine Vorrichtung, in der auf ein Substrat 7 eine Klebemasse 8 aufgelegt wird. Sie zeigt also ein Verfahren zur Herstellung von Klebebändern. Die Vorrichtung weist eine Auflegewalze 6, über die ein elektrisch leitfähiges Transportband 10 mit einer dünnen elektrisch isolierenden Beschichtung läuft, auf. Es wird eine geerdete Kühlwalze eingesetzt. Das Substrat 7 ist ein Release-Liner, bestehend aus einem Trennpapier, das beidseitig mit antiadhäsiven Silikonschichten ausgerüstet wurde. Das Transportband 10 mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung soll eine durch das elektrostatische Auflegen bedingte Schädigung der antiadhäsiven Silikonschichten reduzieren.
Das Substrat 7 wird über eine Andrückwalze 4 auf die Auflegewalze 6, mit dem Transportband 10 dazwischen, aufgelegt . Über die Beschichtungsdüse 5 wird schließlich die Masse 8, hier eine Klebemasse, aufgebracht, die unter der Auflegelektrode 1 durchgeführt wird.
Mit der Auflegeelektrode 1 werden hier Ionen einseitig auf die Masse 8 aufgebracht. Unter der elektrisch isolierenden Beschichtung des über die Auflegewalze geerdeten Transportbandes 10 stellen sich sofort Gegenladungen ein. Aus dem daraus resultieren- den Feld wirkt eine Kraft auf die Masse plus Substrat, die beide Schichten auf das Transportband 10 drückt.
Nach Durchlaufen der Gegenladungselektrode 2 sowie der Entladungselektrode 3 wird das mit der Masse 8 beschichtete Substrat 7 von der Auflegewalze 6 abgenommen. Die Gegenladungselektrode 2 bringt entgegengesetzte Ladungen auf die Masse 8, so daß die Ladungen sich weitgehend neutralisieren.
Bei der Entladungselektrode 3 werden schließlich die letzten Ladungen auf der Masse 8 entfernt.
Mit der Blende 9 vor der Auflegeelektrode 1 wird der mit Ionen angereicherte Raum begrenzt. Mit der Entladungselektrode 11 soll eine Aufladung der Isolatorschicht des Transportbandes 10 verhindert werden.
Die Entladungselektrode 12 verhindert eine Schädigung der Silikonschichten beim Abziehen des beschichteten Substrates vom.
Beispiele
Beispiel 1
Eine Acrylatklebemasse wurde in Lösungsmitteln polymerisiert und in einem Extruder aufkonzentriert. In einem weiteren Extruder wurden Harze Alterungsschutzmittel und andere Additive zugemischt. Die Beschichtung der Masse erfolgte über eine Schmelzepumpe durch eine Breitschlitzdüse (Fa. Extrusion Dies Inc./USA), mit 35 cm Beschich- tungsbreite auf eine 70 μm starke Polypropylentrennfolie, die dazu mit einer Andruckwalze auf eine temperierbare Auflegewalze gelegt wurde. Auf die beschichtete Seite die- ser beidseitig mit 0,5 g/m2 starken antiadhäsiven Silikonschichten ausgerüsteten Folie wurde in einer folgenden Laminierstation eine 50 μm starke BOPP-Folie kaschiert. Danach wurde das Laminat aufgewickelt.
Zum Aufladen der Masseschicht wurde eine Nadelelektrode als Auflegeelektrode (Typ: R130A von Fa. Eltex) verwendet, die von einem Hochspannungsgenerator (Typ KNH34/N von Fa. Eltex) versorgt wurde. Zusätzlich wurde eine gleiche zweite Nadelelektrode (Gegenladungselektrode) im Bereich zwischen der Masseauflagelinie und der Abzugslinie des beschichteten Substrates von der Auflegewalze angebracht und von einem weiteren Hochspannungsgenerator (Typ KNH34/P von Fa. Eltex) mit Hochspan- nung der entgegengesetzten Polarität versorgt. Die Auflegeelektrode wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von 75 m/min mit einer negativen Hochspannung von -15,8 kV beaufschlagt. Der Abstand der Nadelspitzen von der Walzenoberfläche, die Position der Elektrode in Bahnlaufrichtung und der Neigungswinkel der Elektrode zur Tangente der Auflegewalze wurden optimiert, bis keine Blasen zwischen Masse und Substrat mehr zu beobachten waren. Dabei betrug der Nadelabstand ca. 5 mm von der Walzenoberfläche, die Position der Elektrode war ca. 8 mm in Bahnlaufrichtung hinter dem Auflegepunkt und der Neigungswinkel zur Tangente der Auflegewalze betrug 90°.
Die Gegenladungselektrode wurde mit einer entgegengesetzten, also positiven, Hoch- Spannung von +13,7 kV belegt, so daß der Absolutwert des Elektrodenstromes gleich dem der Auflegeelektrode war und das beschichtete Substrat damit vor dem Verlassen der Walze elektrostatisch neutralisiert wurde. Der Abstand der Nadelspitzen der Gegenladungselektrode von der Walzenoberfläche betrug ca. 12 mm.
Über der Ablöselinie der Bahn von der Auflegewalze wurde jedoch zusätzlich eine aktive Entladungselektrode (Typ R51A von Fa. Eltex), die mit 8 kV Wechselstrom bei einer Frequenz von 50 Hz aus einem Netzteil (Fa. Eltex Typ: ES52) gespeist wurde.
Ziel des Versuches war es, bei einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 85 m/min und einem Masseauftrag von 85 g/m2 eine beim obigen Versuchsaufbau gefundene Schädi- gung der antiadhäsiven Eigenschaften der Trennfolie zu reduzieren ohne das Blasen zwischen Masse und Substrat zu beobachten sind.
Bestimmt wurde die Blasenbildung zum einen inline mit einem Camcorder, einer starken Lichtquelle und einem Monitor mit Hilfe von Standbildern bei Belichtungszeiten zwischen 100 und 1000 Mikrosekunden und zum anderen durch das Betrachten von Mustern nach dem Anhalten der Bahn.
Im folgenden wurde die Auflegewalze mit jeweils einer Lage Polyesterfolie verschiedener Dicke umwickelt. An der Nahtstelle überlappten sich der Anfang und das Ende der Folie. Der Anfand wurde mit einem Klebefilm auf dem Walzenmantel fixiert und das Ende entsprechend auf dem Anfang der Folie. An den Nahtstellen entstanden bei allen Folien bei deutlich kleineren Bahngeschwindigkeiten Blasen zwischen Masse und Substrat als in dem restlichen Bereich. Die Folienumwicklungen neigten allerdings zum unkontrollierten elektrostatischem Aufladen. Im nicht durch das Substrat abgedeckten Bereich zwischen der Abzugslinie des beschichteten Substrates von der Auflegewalze und der Andrückwalze wurde darum eine aktive Entladungselektrode (Typ R51A von Fa. Eltex) angebracht. Folgende Bahngeschwindigkeiten konnten mit verschiedenen dicken Folien Umwicklun- gen blasenfrei erreicht werden:
190 μm PET-Folie 40 m/min
75 μm PET-Folie 75 m/min
50 μm PET-Folie 85 m/min
25 μm PET-Folie 85 m/min
Im folgenden wurden die Schädigungen der antiadhäsiven Eigenschaften der Trennfolie bei der Versuchseinstellung mit der 50 μm PET-Folie und 85 m/min, sowie bei der gleichen Geschwindigkeit ohne Folienabdeckung der Auflegewalze, bestimmt. Dabei wurde darauf geachtet, daß die Nahtstellen nicht in die Messergebnisse einflössen.
Ermittelt wurden die Schädigungen mit der folgenden Meßmethode.
Messung der Trennkraft Auf die zu messende Seite des Release-Liners wird ein doppelseitiges Prüfklebeband blasenfrei aufgelegt und mit einer 2 kg Stahlrolle durch fünfmaliges Überrollen angepreßt. Anschließend erfolgt eine Lagerung von einer Woche in einer Wärmekammer bei 70 °C. Zur Messung der Abzugskraft (Trennkraft) wird die dem Release-Liner abgewandte Seite des Prüfbands auf einer Stahlschiene fixiert. Anschließend wird der auf dem Prüfklebeband verklebte Release-Liner unter einem Winkel von 180° mit einer Geschwindigkeit von 300 mm/min abgezogen. Die dafür erforderliche Zugkraft (in cN/cm) wird an einer Zugprüfmaschine bei standardisierten Bedingungen (23 °C, 50 % Luftfeuchtigkeit) gemessen.
Angegeben werden das Minimum, das Maximum und der Mittelwert aus fünf Einzelmessungen.
Gemessene Trennkräfte mit der angegebenen Meßmethode
Die Ergebnisse zeigen, daß bei einer Walzenumwicklung mit einem elektrischen Isolator die Trennfolie weniger geschädigt wurde. Bei Umwicklung der Auflegewalze mit dickeren Folien reduziert sich allerdings die erreichbare Bahngeschwindigkeit ohne Blasen.
Beispiel 2
In diesem Versuch wurde der gleiche Aufbau wie in Beispiel 1 gewählt. Das Substrat wurde jedoch auf einem Transportband über die Auflegewalze geführt. Eine zusätzliche aktive Entladungselektrode wurde über der Abzugslinie des beschichteten Substrates vom Transportband angebracht und die Entladeelektrode für die Walzenumwicklung wurde versetzt, so daß sie gegen die dem Substrat zugerichtete Seite das Transportbandes zeigte.
Als erstes wurde ein an der Beschichtungsanlage vorhandenes 3 mm starkes nicht leitfähiges Gurttuch mit einer Gewebeverstärkung verwendet. Es wurde nur eine Bahngeschwindigkeit von 20 m/min ohne Blasen zwischen Beschichtung und Substrat erreicht. Insbesondere zeichnete sich bei höheren Geschwindigkeiten die Gewebestruktur im Gurtband trotz glatter Oberfläche zum Substrat im Bild der Blasen zwischen Beschichtung und Substrat ab.
Im folgenden wurden anstelle des vorhandenen Gurttuches die gleichen PET-Folien, wie in Versuch 1 verwendet. Sie wurden über dieselben Umlenk-, Spannwalzen und die Bahnkantensteuerung geführt wie das Gurtband.
Die Versuchsergebnisse in Bezug auf die erreichbare blasenfreie Bahngeschwindigkeit und der Schädigung der Trennfolie sind im Rahmen der Meßgenauigkeiten identisch.
Beispiel 3
In diesem Versuch wurde der gleiche Aufbau wie in Beispiel 1 gewählt. Anstelle der Umwicklung der Auflegewalze mit einer Folie wurde die Auflegewalze mit einem PET- Gießharz blasenfrei beschichtet. Die Beschichtung erfolgte im Überschuß. Im folgenden Arbeitsgang wurde die Beschichtung auf eine Stärke von 100 μm mit einer Genauigkeit von ±3 μm abgetragen und poliert. Mit dieser relativ hohen Dicke dieser Walzebeschichtung (siehe Beispiel 1) wurde eine Bahngeschwindigkeit von 70 m/min ohne Blasen erreicht. Die Schädigung der Trennfolie konnte wie bei den Walzenumwicklungen gesenkt werden.
Folgende Werte wurden mit der in Beispiel 1 angegebenen Meßmethode erreicht:
Innerhalb der Meßgenauigkeit entsprechen diese Werte denen mit der Umwicklung mit einer 50 μm PET-Folie in Beispiel 1.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von bahnförmigen, zumindest zweischichtigen Produkten, bei welchem eine aus einer Auftragsvorrichtung austretende Masse als Schicht unter Aufbringung elektrostatischer Ladungen auf ein bahnförmiges Substrat aufgetragen wird, welches auf einer Transportvorrichtung geführt wird, und bei dem das mit der Masse beschichtete Substrat vor dem Verlassen der Transportvorrichtung elektrostatisch neutralisiert wird, wobei die Transportvorrichtung mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsvorrichtung als Düse, insbesondere Breitschlitzdüse, Zwei- oder Mehrkanaldüse oder Adapterdüse, ausgestaltet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung als Auflegewalze ausgestaltet ist, die insbesondere geerdet und/oder temperierbar ausgeführt ist.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse mittels zumindest einer Auflegeelektrode elektrostatisch aufgeladen wird, welche sich insbesondere über der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, im Bereich der Auflagelinie der Masseschicht befindet.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Auflegeelektrode zwei in Bahnrichtung direkt hintereinander angeordnete Nadelelektroden verwendet werden, bei der die Nadeln insbesondere seitlich um einen hal- ben Nadelabstand versetzt sind.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Masse beschichtete Substrat mittels zumindest einer Gegenladungselekt- rode vor dem Verlassen der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, elektrostatisch neutralisiert wird, wobei sich die Gegenelektrode insbesondere über der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, im Bereich zwischen der Auflagelinie der Masseschicht und der Abzugslinie des beschichteten Substrats befindet.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß das mit der Masse beschichtete Substrat mittels zumindest einer Entladungselektrode beim Verlassen der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, elektrostatisch neutral gehalten wird, wobei sich die Entladungselektrode insbesondere über der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, im Bereich der Abzugslinie des beschichteten Substrats befindet.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der elektrisch isolierenden Überzug der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflege- walze, mittels zumindest einer Entladungselektrode vor der Auflagelinie des Substrates auf die Transportvorrichtung elektrostatisch neutralisiert wird.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einer Andruckwalze auf die Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, gelegt und/oder mit einer Abnahmewalze von der Transportvorrichtung, bevorzugt Auflegewalze, abgenommen wird.
10. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß in Bahnlaufrichtung zwischen der Auftragsvorrichtung und der Auflegeelektrode eine Blende aus elektrisch isolierendem Material angebracht ist.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Substrat vor dem Beschichten elektrostatisch neutralisiert wird.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse auf dem Substrat vor dem Verlassen der Transporteinrichtung, bevorzugt Auflegewalze, vernetzt wird, insbesondere mittels Elektronenstrahlen, UV-Strahlen, sichtbarem Licht oder thermisch oder einer Kombination aus den genannten Verfahren.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Überzugs dünner als 300 μm ist, besonders zwischen 30 und 200 μm ganz besonders zwischen 40 und 120 μm, und/oder die Dicke auf der gesamten Oberfläche der Transportvorrichtung nicht mehr als ± 20 % vom Mittelwert abweicht, insbesondere nicht mehr als ± 5 %.
14. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug eine geringe Rauheit und/oder antiadhäsive Eigenschaften hat.
15. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus Polyester, Teflon, Kapton, Silikonkautschuk, Polypropylen, Gießharz oder anderen Materialien mit ausreichender Hochspannungsfestigkeit bei geringer Schichtdicke besteht.
16. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Überzug ein Schrumpfschlauch verwendet wird, der über die Transportvorrich- tung, insbesondere eine Auflegewalze gezogen und geschrumpft wird.
17. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitfähige Sleeve-Hülse mit einem isolierenden Überzug über eine insbesondere als Auflegewalze ausgeführte Transportvorrichtung gezogen wird.
18. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat auf einem mit einem elektrischen Isolator überzogenem elektrisch leit- fähigem Transportband über eine Auflegewalze geführt wird.
19. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat auf einem dünnen Transportband aus einem elektrischen Isolator, vor- zugsweise mit Dicken bevorzugt zwischen 20 μm und 300 μm und insbesondere zwischen 20 μm und 120 μm, über eine Auflegewalze geführt wird.
20. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat auf einer dünnen elektrisch isolierenden Hilfsfolie, mit Dicken bevorzugt zwischen 20 μm und 300 μm und insbesondere zwischen 20 μm und 120 μm, die von einem Ballen abgewickelt wird, über eine leitfähige Transportvorrichtung, vorzugsweise Auflegewalze geführt wird und daß die Hilfsfolie im folgenden wieder zu einem Ballen aufgewickelt wird.
21. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Releaseliner für ein Klebeband und/oder die Masse eine Klebemasse ist.
22. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Vorprodukt, bestehend aus Release-Liner, Klebemasse und Träger, für ein doppelseitiges Klebeband und die Masse eine Klebemasse ist.
23. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Release-Liner ist und die Beschichtung, bestehend aus einer erster Klebemasse, Träger und einer zweiten Klebemasse, aus einer Dreikanal- oder Adap- terdüse ausgetragen wird.
24. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Masse eingesetzt werden Acrylat-, Naturkautschuk-, Synthesekautschuk- oder E VA-Klebemassen.
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