JP7064519B2 - 接着テープの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、接着テープ、特に自動車のケーブルを被覆するための巻付テープの製造方法であって、帯状支持体にUV架橋性接着コーティングを設け、更に上記接着コーティングが、光開始剤を組み込んだアクリレート系感圧接着剤の他に少なくとも1種の添加剤を含み、上記光開始剤を、その活性化波長の領域内で発光するUV光源での照射によって活性化して架橋する、製造方法に関する。この場合に光開始剤は、接着コーティング中に重合導入されるか、混ぜ込まれる、またはそれ以外の方法で導入し得る。
冒頭に記載された作製方法は、例えば欧州登録特許第1548080号(特許文献1)に記載されている。ここでは全体として、土木建築で使用するのに適しているとされる技術的な接着テープを取り扱っている。このために、接着コーティングは少なくとも100g/mの高い単位面積重量で行われる。パラメーターの調整によって、粗い下地にも特に良好な付着性を与えるべきである。
UV架橋性接着コーティングは、典型的に、光開始剤を組み込んだアクリレート系感圧接着剤の他に、更に一般的に支持体上での付着性を高めるべきである添加剤をなおも有する。それは特に非極性の支持体表面について当てはまる。しかしながら、そのような添加剤は、状況によっては後続の架橋を妨げる場合がある。事実、帯状支持体には、典型的にまず接着コーティングが設けられ、引き続き帯状支持体がUV光源で照射される。
この場合に、主としてUV光源により、光開始剤はその活性化波長の領域内で必要なUV線量で照射され、したがってその結果として接着コーティングの所望の架橋が起こる。この場合に、例えばUV光源の発光極大が光開始剤の活性化波長と一致することは必ずしも重要ではない。むしろUV光源が、任意選択でより長い時間尺度でも光開始剤の活性化波長の領域内で必要なUV線量を提供することが重要である。事実、アクリレート系感圧接着剤中に組み込まれた光開始剤により、アクリレートポリマー全体が結合されて比較的幅広い網目構造となる。
架橋、したがって光開始剤の活性化を脅かさないために、従来技術において刊行日2001年5月22日の表題「PSA用のUV硬化性アクリル系ホットメルト(UV-Curable acrylic hotmelts for PSAs)」に関するBASF社の刊行物(非特許文献1)の範囲内で、上記理由から感圧接着剤への添加剤が、光開始剤の関連の活性化波長の領域内で吸収を示してはならない、または実質的に吸収を示してはならないことが強調されている。そうでなければ、実例では十分なUV-C光が接着コーティングにまで浸透することができず、上記の架橋が全面にわたって保証されないこととなる。
この関連において、UV-C光は一般的に通常200nmから280nmの間の波長領域に相当し、これは遠紫外線とも呼ばれ、以下でそのようなものとして踏まえることとする。それに対して、中紫外線またはUV-B放射は280nm~315nmの波長領域を表す。近紫外線またはブラックライトは、UV-A線として315nm~380nmの波長領域に相当する。いずれにしても上記の基準値の結果として、光開始剤を組み込んだアクリレート系感圧接着剤の他には、活性化波長の領域内で実用上吸収を示さない添加剤のみが実際に認められている。
この関連での市場の製品は、Foral 85またはForal 105という商品名で販売されている。どちらの場合も、アビエチン酸エステルベースの樹脂混合物であるが、但し、これらは水素化されているため、活性化波長の領域内で必要な透過性を示す。上記の樹脂混合物の欠点は、光開始剤を組み込んだ本来のアクリレート系感圧接着剤の価格を一部では超えることさえあるその価格である。
国際公開第2016/186877号パンフレット(特許文献2)においては、例えば織物支持体を有する接着テープの製造のためにも使用される感圧性接着剤コーティングが記載されている。接着コーティングには、光開始剤を組み込んだアクリレートが用いられ、それはUVランプにより架橋される。更に、既に上記で言及された製品Foral 85が適切な添加剤として第16頁に挙げられている。
欧州登録特許第1548080号 国際公開第2016/186877号パンフレット 独国特許第69515310号
刊行日2001年5月22日の表題「PSA用のUV硬化性アクリル系ホットメルト(UV-Curable acrylic hotmelts for PSAs)」に関するBASF社の刊行物
本発明は、接着テープ、特に巻付テープのそのような製造方法を、製造費用が大幅に削減されるように更に発展させるという技術的問題に基づいている。
この技術的問題を解決するために、請求項1に記載の巻付テープの製造方法が提供される。
したがって、本発明の範囲において、主に250nm~260nmの領域内で吸収を示すBASF社の感圧接着剤acResin等の市販製品で一般的に使用されるものとは活性化波長が明らかに異なる光開始剤が意識的に選択される。事実、今までに従来技術では、大抵はUV-C範囲で吸収を示すため、その活性化のために、少なくとも問題のUV-C領域内でも発光するUV光源を必要とする光開始剤を用いて行われた。この要件および設計は、本質的にその認識に基づいて得られ、それによってのみ実用上制御されない、例えば太陽光による架橋を回避し得ることが実際に達成された。すなわち自然の太陽光は、事実、典型的にまず短波端でUV-A領域から始まるスペクトル分布を有する。したがって、太陽光によるUV-C領域における無制御の架橋は、実用上見込まれない。
この理由から、今までに水銀蒸気放射体による架橋のために、例えば従来技術において欧州登録特許第1548080号(特許文献1)により言及されるように行われる。そのような水銀蒸気放射体は、UV-C領域において大幅な発光ピークを有するため、今までに使用された光開始剤の架橋に適している。しかし、そのような水銀蒸気放射体はしばしば追加の冷却を必要とするため、その取り扱いが面倒であり、比較的高い価格でのみ入手可能である。
それに対して、本発明は、活性化波長が280nm超に位置する光開始剤を用いて意識的に行う。そのような光開始剤は、基本的に例えば、独国特許第69515310号(特許文献3)に記載されている。特に、それどころか315nm超で活性化される光開始剤が使用される。つまり、この状況において使用されるUV光源は、主としてUV-A領域、すなわち315nmから380nmの間の波長領域で発光するUV光源であることができる。そのようなUV-A光源は、安価で数多く入手可能である。
これは特に、LEDベースのUV光源を、UV光源として使用する場合に当てはまる。上記の設計によれば、LEDベースのUV光源は、UV-A-LED光源として構成されていてよい。そのようなUV-A-LED光源は、数多くかつ安価に入手可能であるため、以前の方法と比較して製造費用を大幅に削減することができる。更に、UV光源は典型的に追加の冷却を必要としないため、費用が削減される。
該UV光源は、一般に少なくとも15mJ/cm、とりわけ少なくとも30mJ/cmのUV線量で接着コーティングを照射する。特に最低でも50mJ/cmのUV線量が遵守される。一般に、150mJ/cm~500mJ/cmのUV線量で行われる。とりわけ、200mJ/cmから400mJ/cmの間の範囲内のUV線量が遵守される。この場合に、約250nm~260nmの波長領域で60mJ/cm~80mJ/cmの線量が特に好ましいことが判明した。そのようなUV線量は、LEDベースのUV光源で特に簡単にかつ問題なく実現することができる。それというのも、UV-LED光源は、広い発光スペクトルを有し、水銀ランプとは対照的に顕著な発光ピークを示さないからである。すなわち、UV-LED光源の均一な発光スペクトルを当てにすることができる。
特に重要な更なる有利な実施形態によれば、接着コーティングを受容する帯状支持体は、更に不透明に、すなわち特に、入射する日光光線を吸収するように設計されている。この設計に基づき、本発明によれば、太陽光による無制御の架橋は見込まれない。こうして、接着コーティングが設けられた帯状支持体は、UV架橋後にまず一度個々のロールに巻かれる。
これらのロールは、このようにして作製されたスパイラルの内側にそれぞれ接着コーティングが配置されており、他方で不透明に設計された帯状支持体は外側を向いていることを特徴とする。それにより、あり得る日光光線は、実用上接着コーティング内に侵入することはできない。そうであれば、光開始剤を組み込んだアクリレート系感圧接着剤の追加の僅かな架橋がせいぜい起こるにすぎず、それは基本的に望ましい、または望ましい場合がある。
接着テープの使用のためには、これは典型的には自動車のケーブルを被覆するための巻付テープとして利用される。首尾一貫して、当該接着テープまたは当該巻付テープは、一般的に、ケーブルセットのそれぞれ被覆するべきまたはまとめるべきケーブルの周りにらせん状に巻付けられる。このようにケーブルセットのケーブルがらせん状に巻付けられる場合に、不透明に設計された支持体はそれぞれ再び外側を向くため、内側に設けられた接着コーティングには、日光は実質的に到達しない、またはせいぜい制御されて到達するにすぎない。それにより、製造方法でUV光源を用いることで、光開始剤を組み込んだアクリレート系感圧接着剤の所望の架橋度、したがって大抵は接着力が調整されるが、この調整において後続の使用中の変化は見込まれない。
光開始剤は、一般的に少なくとも0.05重量%の割合(Grammatur)で接着コーティングへと導入される。一般に0.2重量%~5重量%の割合で行われる。この場合に光開始剤は、一般的にアクリレート系感圧接着剤の網目構造内に結合され、すなわち、それは組み込まれた光開始剤である。通常のように、架橋密度、それによる接着コーティングの接着特性は、UV線量を介してある特定の範囲内で調整し得る。ここで、UV線量が高いと、接着コーティングのせん断強度がより高くなる傾向がある一方で、UV線量がより低いと、せん断強度がより低いと同時に接着性はより高くなる。とにかく、これらの製造技術的に調整されたパラメーター、したがって架橋密度は、自動車のケーブルを被覆するための巻付テープとしての接着テープの後続の使用中に影響されない、または実用的には影響されない。つまり、あり得る太陽光は、使用されている状態で外側を向いている不透明な帯状支持体によって申し分なくほぼ完全に吸収される。
接着コーティングは、一般的に15g/cm超の、特に20g/cm超の塗布重量で、とりわけ50g/cm超の塗布重量で支持体上に塗布される。本発明では、上限として200g/cmの塗布重量、とりわけ90g/cmの上限が推奨される。添加剤は、典型的には支持体への付着性を高めるための樹脂混合物である。支持体自体は、一般的に、テクスタイル製平坦形成物として構成されている。これは、不織布、織物、またはFluorであってもよい。テクスタイル製平坦形成物の目付け量は、50g/mから250g/mの間である。とりわけ、70g/mから200g/mの間の目付け量が遵守される。
既に上記の支持体の不透明な特性を実現するために、テクスタイル製平坦形成物は一般的に着色される。本明細書では、例えば、黒色染料での着色が有利であることが判明した。基本的にとにかく、消費された状態で外側を向いているテクスタイル製支持体が、あり得る入射太陽光が接着コーティングにまで貫通しないもしくは実用的には貫通しない、または貫通することができない範囲内で不透明に設計されていることで十分である。
結果として、従来技術における以前の方法と比較して、その製造費用の点で大幅に削減された接着テープを製造する方法が記載されている。それは、基本的に2つの態様に由来し得る。まず280nmを上回る活性化波長を有する光開始剤を使用することで、特に費用的に有利に入手可能であり、簡単に問題なく取り扱うことができるUV-A光源に立ち戻ることが可能となる。これは特にこの状況においてUV-A-LED光源が接着コーティングの架橋のために使用される場合に当てはまる。
他方で更なる本質的な効果として、本発明による接着コーティングに、感圧接着剤に対する、同様に費用的に好ましく入手可能な添加剤を設けるか、または設け得ることを考慮するべきである。この場合に添加剤は、接着コーティング中に少なくとも5重量%または少なくとも10重量%の割合で存在する。更に、添加剤については30重量%~40重量%の上限が少なくとも遵守される。こうして、この添加剤では、これが例えば樹脂混合物として支持体上での接着コーティングの付着性の向上をもたらすことだけが実用上重要である。別のより広範囲に及ぶ要求は存在しない、または実用的には存在しない。特に、従来技術で、いわば不可欠とみなされた水素化されたアビエチン酸エステルベースの樹脂混合物は明らかに不要である。それというのも、本発明によればこれらの添加剤によって提供される250nmから260nmの間の波長領域での透過性は全く重要ではないからである。
むしろ、光開始剤を組み込んだアクリレート系感圧接着剤に対する当該樹脂混合物が、光開始剤の活性化波長の領域内、すなわち280nm超で、特に315nm超で吸収を示さないか、または殆ど吸収を示さなければ十分である。これは、本発明によれば、当該樹脂混合物の吸収または吸光度Eが、光開始剤の活性化波長の領域内で、すなわち280nm超、特に315nm超で典型的に5倍、特に10倍減少するものと解釈するべきである。当該減少は、活性化波長を下回る領域、すなわち本発明では280nm未満、特に315nm未満の領域と比較して生ずる。この基準は殆ど全ての市販の樹脂混合物または付着付与剤によって満たされるので、その結果として、本発明による方法によって製造される接着テープの製造費用は、従来技術に対して大幅に削減することができる。そこに根本的な利点を認識することができる。
以下で、本発明を図面に基づきより詳細に説明するが、図面は1つの実用例を表しているにすぎない。
本発明による方法を実施するための装置を図示している。 光開始剤を組み込んだアクリレート系感圧接着剤および異なる添加剤を含む2つの変形形態の吸収スペクトルを示す。 本発明により使用される光開始剤の吸収スペクトルを示す。
図1には、接着テープ1を製造し得る装置が表されている。このために、支持体2はホットメルト接着剤用のコーティング装置3に供給される。ホットメルト接着剤用のコーティング装置3において、ホットメルト接着剤は、約100℃~150℃の温度にあり、コーティング装置3の出口側ノズル4を介してノズル4の側を移動する支持体2上に塗布され、支持体2をコーティングし得る。
支持体2はテクスタイル製平坦形成物として構成され、50g/mから250g/mの間の目付け量を有する帯状支持体2である。このようにして実現された接着コーティング5で帯状支持体2をコーティングした後に、その接着コーティング5を、連続的にコーティングされた支持体2の上方に配置されたUV光源6を用いて架橋する。この過程の間に接着コーティング5がUV光源6と向かい合っていることは当然である。光源6は、LEDをベースとして設計されている光源である。事実、この状況において多数のLEDが実現されている。しかしながら、基本的にUV光源6には、例えば水銀蒸気ランプを用いることもできる。しかしながら、それは示されていない。
接着コーティング5が設けられた支持体2は、UV光源6の下方を10m/分~100m/分以上の速度で移動する。この場合に、接着コーティング5は、UV光源6により最低でも15mJ/cmのUV線量で照射される。実用例によれば、150mJ/cm~500mJ/cmの範囲のUV線量が使用される。この場合に、UV光源6は、とりわけ、接着コーティング5中に組み込まれた光開始剤のための活性化波長の領域で、すなわち本発明では主として280nmを上回る領域で発光する。
接着コーティング5は、光開始剤を組み込んだアクリレート系感圧接着剤の他に少なくとも1種の添加剤を含む接着コーティングである。添加剤として本発明には、部分的にのみ水素化されたアビエチン酸エステルベースの樹脂混合物が用いられる。支持体2に接着コーティング5を設けた後に、そのように製造された接着テープ1は、この状況において支持体2としての、例えば織物ウェブがコーティング装置3に供給されるときに巻取り得る、または例えば長手方向に切断し得る。それは詳細に知られている。
図2においては、吸収または吸光度Eが波長に対して表されている。無次元の吸光度Eは、周知のように対応する試料を通過する場合の光度計で測定される光の強度の減少の尺度である。本発明の範囲において例として使用されるアクリレート系感圧接着剤、すなわちacResin A203UVについての、波長に対する吸光度または吸収の推移が実線で示されている。その他の曲線は、一方では添加剤1を含む当該アクリレート系感圧接着剤に該当する(破線)。この場合に、添加剤1は、部分水素化されているアビエチン酸エステルベースの樹脂混合物に相当する。添加剤2を含む鎖線の変形形態は、同様にアビエチン酸エステルベースの樹脂混合物に該当するが、そのアビエチン酸エステルは僅かだけしか部分水素化されていない、または実用的には殆ど部分水素化されていない。添加剤1として、Yser社の製品YT311を使用した。添加剤2は、同様にYser社のYT321である。
このようにして実現された接着コーティング5は、アビエチン酸エステルベースの樹脂混合物の水素化の減少に伴いより長いUV波長の方向で一層吸収を示すことが分かる。本発明によれば光開始剤の活性化波長が280nm超に、特に315nm超に位置するので、そのような樹脂混合物をそれにもかかわらず使用することができる。それというのも、この樹脂混合物にかかわらず、UV光源6の光は接着コーティング5へと十分に侵入して、組み込まれた光開始剤を十分に活性化させるからである。図2はそれを大まかに示しており、そこでは、280nmの活性化波長の最小値だけでなく、315nmを上回る有利な領域も示されている。
図3においては、最後に、本発明により使用される光開始剤の吸収スペクトルが更に表されている。実際にこの場合にも、波長に対して吸光度Eが描かれている。使用される光開始剤の吸収極大は約280nmから300nmの間の領域内に位置しているため、UV光源6の相応して設計される活性化波長により、光開始剤を申し分なく架橋し得ることが分かる。
最後に、帯状支持体2が不透明に設計されていることを更に考慮するべきである。このために、支持体2は、例えば着色されたテクスタイル製平坦形成物、例えば黒色に着色された織物、黒色に着色された不織布等である。このように、入射する自然のUV光または日光は支持体2により吸収される。それというのも支持体2は貯蔵状態と使用状態の両方でそれぞれ外側を向いているからである。事実、図1に示される装置に基づいて、支持体2が外側を向いた当該接着テープ1がロールに巻かれるので、貯蔵時に不透明に設計された支持体2によって、UV線は内側の接着コーティング5まで貫通し得ないことが分かる。このようにして製造された接着テープ1が、意図されるように自動車のケーブルを被覆するための巻付テープとして使用される場合に同じことが当てはまる。
つまり、このために当該接着テープ1は、それぞれまとまっているケーブルの周りにらせん状に巻かれる。この場合にも支持体2は外側を向いており、その不透明な特性により、あり得る日光、したがって日光中に存在するUV成分は、内側にある接着コーティング5に到達しない、または実用的には到達しない。それにより、製造側で調整された架橋度は、影響を受けない、または実用的には影響を受けない。
特に、図2と図3の図を組み合わせると、本発明の範囲において、使用される光開始剤の波長またはそれらの吸収スペクトルがUV光源6に適合している、または適合し得ることが明らかである。事実、光開始剤は、例えばベンゾイン-メチルエーテル等のベンゾインエーテルを含む光開始剤であり、とりわけ「IRGACURE 651」という商品名で入手可能である。補足的に、そのような光開始剤を記載する導入部で既に言及された国際公開第2016/186877号を参照されたい。いずれにせよ、これによって、光開始剤の活性化波長の領域内で吸収を示さないまたは殆ど吸収を示さない、全体として製造技術的に好ましい樹脂混合物を、支持体への付着性を高めるための添加剤として考慮に入れることができる。図2に基づき、例として添加剤2では、その吸光度Eは光開始剤の活性化波長の280nmを上回る領域内で1.0の値まで低下するが、それに対して活性化波長を下回ると2以上の吸光度が観察されることが分かる。
この状況は、315nmの活性化波長と仮定した場合に一層明らかになる。本明細書では、添加剤2の吸光度Eは0.1未満であるが、それに対してその吸光度はそれより下の領域内で、典型的には10倍以上の値をとる。すなわち、実施例における樹脂混合物または添加剤2は、光開始剤の活性化波長以上の領域内で吸収を示さない、または殆ど吸収を示さないが、これは、その吸光度Eが活性化波長を下回る樹脂混合物(添加剤2)の吸光度Eと比較して少なくとも5倍、典型的には10倍以上減少することを意味する。
本願は特許請求の範囲に記載の発明に係るものであるが、本願の開示は以下も包含する:
1.
自動車のケーブルを被覆するための巻付テープの製造方法であって、
- 不透明に設計された帯状支持体(2)にUV架橋性接着コーティング(5)を設け、更に
- 前記接着コーティング(5)が、光開始剤を組み込んだアクリレート系感圧接着剤の他に、前記支持体(2)上での付着性を高めるための樹脂混合物として構成される少なくとも1種の添加剤を含み、
- 前記樹脂混合物が、前記光開始剤の活性化波長の領域内で吸収を示さず、または殆ど吸収を示さず、更に
- 前記光開始剤を、280nmを上回るその活性化波長の領域内で発光するUV光源(6)で照射することにより活性化して架橋し、かつ
- 前記巻付テープを、ケーブルセットのそれぞれ被覆するべきケーブルの周りに、支持体(2)を外側に向けてらせん状に巻付ける、製造方法。
2.
前記UV光源(6)が、前記接着コーティング(5)を、最低でも15mJ/cm 、好ましくは30mJ/cm 、特に最低でも50mJ/cm のUV線量で、とりわけ、150mJ/cm ~500mJ/cm 、特に好ましくは200mJ/cm ~400mJ/cm の間のUV線量で照射することを特徴とする、前記1.に記載の方法。
3.
UV光源(6)として、LEDベースのUV光源を使用することを特徴とする、前記1.または2.に記載の方法。
4.
前記LEDベースのUV光源(6)が、UVA-LED光源(6)として構成されていることを特徴とする、前記3.に記載の方法。
5.
前記光開始剤を、少なくとも0.05重量%の割合、好ましくは0.2重量%~5重量%の割合で前記接着コーティング(5)中に導入することを特徴とする、前記1.から4.のいずれか一項に記載の方法。
6.
前記接着コーティング(5)を、15g/cm 超の塗布重量で前記支持体(2)上に塗布することを特徴とする、前記1.から5.のいずれか一項に記載の方法。
7.
添加剤として、支持体上での付着性を高めるための樹脂混合物を供することを特徴とする、前記1.から6.のいずれか一項に記載の方法。
8.
支持体として、50g/m から250g/m の間、好ましくは70g/m ~200g/m の目付け量を有するテクスタイル製平坦形成物を使用することを特徴とする、前記1.から7.のいずれか一項に記載の方法。
9.
前記テクスタイル製平坦形成物が着色されることを特徴とする、前記8.に記載の方法。

Claims (9)

  1. 自動車のケーブルを被覆するための巻付テープの製造方法であって、
    - 不透明に設計された帯状支持体(2)にUV架橋性接着コーティング(5)を設け、更に
    - 前記接着コーティング(5)が、光開始剤を組み込んだアクリレート系感圧接着剤の他に、前記支持体(2)上での付着性を高めるための樹脂混合物として構成される少なくとも1種の添加剤を含み、
    - 前記樹脂混合物が、前記光開始剤の活性化波長の領域内で吸収を示さず、更
    - 前記光開始剤を、280nmを上回るその活性化波長の領域内で発光するUV光源(6)で照射することにより活性化して架橋し、かつ
    - 前記巻付テープを、ケーブルセットのそれぞれ被覆するべきケーブルの周りに、支持体(2)を外側に向けてらせん状に巻付ける、製造方法。
  2. 前記UV光源(6)が、前記接着コーティング(5)を、最低でも15mJ/cm UV線量で照射することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. UV光源(6)として、LEDベースのUV光源を使用することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記LEDベースのUV光源(6)が、UVA-LED光源(6)として構成されていることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  5. 前記光開始剤を、少なくとも0.05重量%の割合で前記接着コーティング(5)中に導入することを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記接着コーティング(5)を、15g/cm超の塗布重量で前記支持体(2)上に塗布することを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 添加剤として、支持体上での付着性を高めるための樹脂混合物を供することを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 支持体として、50g/mから250g/m間の目付け量を有するテクスタイル製平坦形成物を使用することを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記テクスタイル製平坦形成物が着色されることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
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