WO2004005416A1 - Verfahren zur herstellung von diskreten mustern klebender beschichtungen auf einem substrat - Google Patents

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WO2004005416A1
WO2004005416A1 PCT/EP2003/007105 EP0307105W WO2004005416A1 WO 2004005416 A1 WO2004005416 A1 WO 2004005416A1 EP 0307105 W EP0307105 W EP 0307105W WO 2004005416 A1 WO2004005416 A1 WO 2004005416A1
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substrate
precursor material
application
acid
viscosity
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PCT/EP2003/007105
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Oskar Stephan
Christian Hubert Weidl
Volker Frenz
Felix Christian GÖRTH
Martin Beck
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Basf Aktiengesellschaft
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F13/00—Bandages or dressings; Absorbent pads
    • A61F13/15—Absorbent pads, e.g. sanitary towels, swabs or tampons for external or internal application to the body; Supporting or fastening means therefor; Tampon applicators
    • A61F13/56—Supporting or fastening means
    • A61F13/66—Garments, holders or supports not integral with absorbent pads
    • A61F13/82—Garments, holders or supports not integral with absorbent pads with means for attaching to the body
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30—Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • C09J7/38—Pressure-sensitive adhesives [PSA]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/20—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the structural features of the adhesive itself
    • C09J2301/204—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the structural features of the adhesive itself the adhesive coating being discontinuous

Definitions

  • the invention relates to a method for producing discrete patterns of adhesive coatings on a substrate.
  • hydrogels In connection with hygiene articles that are attached to the human body, adhesive materials based on so-called hydrogels are often used. These are water-containing gels based on hydrophilic, water-insoluble polymers that form a three-dimensional network.
  • the adhesive layers contain hydrocolloids such as starch, modified starch, cellulose esters, vegetable gums or carboxypolymethylene and / or prepolymers, partially crosslinked polymers, polymer mixtures, branched polymers and graft (co) polymers thereof.
  • Adhesive layers made of hydrogels are obtained by photopolymerizing solutions of suitable precursor compounds, such as solutions of suitable hydrophilic monomers or suitable uncrosslinked hydrophilic polymers or mixtures thereof, in the presence of crosslinking agents.
  • a substrate is coated with a solution of the precursor compounds and the layer is photopolymerized or photocrosslinked by irradiation with high-energy radiation or polymerized or crosslinked by other suitable processes. From the substrate obtained in this way, coated with an adhesive layer, patterns are punched out in the desired shape and used, for example, in the manufacture of the hygiene articles mentioned.
  • the process is cumbersome and has the disadvantage that large amounts of waste are produced which are generated as waste.
  • the object of the invention is to provide a method for producing discrete patterns of an adhesive coating on a substrate which is economical and does not have the disadvantages of the prior art.
  • the object is achieved by a process for producing discrete patterns of an adhesive coating on a substrate with the following process steps:
  • a low-viscosity, polymerizable and / or crosslinkable precursor material of an adhesive material is applied flatly to the substrate through at least one essentially slit-shaped opening of at least one movable application device, a pattern being generated by moving the application device relative to the substrate,
  • the applied precursor material is polymerized and / or crosslinked.
  • the polymerized and / or crosslinked material is aftertreated, refined and / or made up.
  • the low-viscosity precursor material is generally applied to the substrate in a layer thickness of 0.3 to 5 mm, preferably 0.5 to 2 mm.
  • the substrate is moved continuously or discontinuously in a conveying direction.
  • the substrate passes through an application zone and a polymerization and / or Crosslinking zone.
  • the substrate is usually in the form of a substrate tape which is rolled up from a tape roll upstream of the application zone and is rolled up again to form a tape roll downstream of the polymerization and crosslinking zone, if appropriate after being connected to a protective film.
  • the method according to the invention preferably comprises coating the substrate, polymerizing and / or crosslinking the coating, optionally aftertreatment by applying one or more further components, covering with a protective film and rolling up the film composite formed.
  • garlands festooning
  • sheets sheets
  • other suitable methods for storing, transporting and distributing flat (sheet-like) material.
  • the at least one application device is moved in the substrate plane by means of a robot arm, which can move freely at least in the substrate plane, but usually in all three spatial directions, and are moved by the movement of the robot arm relative to the substrate during the application of the low-viscosity precursor material created the pattern.
  • the substrate can be moved further in the conveying direction, since the robot arm can be programmed so that its movement compensates for the movement of the substrate.
  • the at least one application device is moved along a translation device at an angle to the conveying direction of the substrate.
  • the coating patterns are thus generated by the movement of the substrate in the conveying direction and the transverse movement of the application device.
  • the translation device is expediently arranged perpendicular to the conveying direction and the movement of the at least one application device takes place perpendicular to the conveying direction of the substrate, but it is also readily possible to arrange the translation device at an angle other than 90 °.
  • Two application devices are particularly preferably provided on the translation device and can be moved separately along the translation device.
  • closed patterns can be produced, for example by moving the application devices apart and together, such as circular or oval patterns that are closed in a ring. It is also possible to produce ring-shaped closed patterns with only one application device movable along a translation device, by first moving the substrate in the conveying direction during the application process, part of the pattern being generated, and then briefly moving the substrate in order to complete the pattern reverses.
  • the polymerizable and / or crosslinkable low-viscosity precursor material is applied to the substrate over a large area, that is to say that the thickness of the layer is small compared to the width of the layer.
  • the application width can be varied by inclining the slot-shaped opening of the application device.
  • the application width of the layer is preferably 3 to 50 mm.
  • the movable application device used in the method according to the invention can be largely miniaturized. Their dimensions are only limited by the size of the technology available.
  • the polymerizable and / or crosslinkable precursor material applied in the form of a pattern is polymerized and / or crosslinked, and finally a patterned, adhesive coating is thus obtained.
  • the precursor material is preferably photopolymerizable and / or radiation-crosslinkable.
  • the photopolymerization and / or radiation crosslinking can be effected by irradiation with high-energy radiation, for example with electron radiation, preferably with UV radiation, suitable initiators being able to be present in the precursor material.
  • the photopolymerization and / or radiation crosslinking can be carried out in a special crosslinking atmosphere, for example in a simple container with an inlet slot and an outlet slot for the substrate and radiation-permeable windows which are gassed with a suitable gas mixture.
  • gases are, for example, noble gases, nitrogen, carbon dioxide or oxygen-containing gas mixtures which contain less oxygen than air (lean air).
  • the adhesive coating is made from
  • Hydrogel-forming polymers are formed.
  • Hydrogel-forming polymers are in particular polymers of (co) polymerized hydrophilic monomers, graft (co) polymers of one or more hydrophilic monomers on a suitable graft base, Comb polymers and polymer networks, crosslinked cellulose or starch ethers, crosslinked carboxymethyl cellulose, partially crosslinked polyalkylene oxide or natural products that swell in aqueous liquids, such as guar derivatives, alginates and carrageenans.
  • the low-viscosity, polymerizable or crosslinkable precursor material contains corresponding polymerizable and / or crosslinkable monomers and / or polymers and crosslinkers which form crosslinked polymers which form hydrogels when crosslinked, and suitable initiators.
  • the crosslinkable precursor material can include hydrocoids, plasticizers, polyols, carbohydrates, polyethers, polysaccharides, stabilizers, thickeners, rheology modifiers, antioxidants, UV stabilizers, skin care agents, antibacterial or bacteriostatic agents, fillers such as inorganic or organic colloids, pigments, water-soluble solvents , Silicates, titanium dioxide, nanoparticles, surfactants, preservatives, dyes, fragrances and water.
  • Suitable polymers can be of natural or synthetic origin. Examples are starch, cellulose or cellulose derivatives and further polysaccharides and oligosaccharides, polyvinyl alcohol, polyalkylene oxides, in particular polyethylene oxides and polypropylene oxides, polyelectrolytes, polyethers, polyamines, polyamides and hydrophilic polyesters.
  • Suitable polyalkylene oxides have, for example, the formula
  • R 1 and R 2 independently of one another are hydrogen, alkyl, alkenyl or acyl, X is hydrogen or methyl and n is an integer from 1 to 10,000
  • R 1 and R 2 are preferably hydrogen, (C 1 -C 4 ) alkyl, (C 2 -C 6 ) alkenyl or phenyl.
  • Preferred hydrogel-forming polymers are polymers with acid groups, which are present in the form of their salts, generally the alkali, alkaline earth or ammonium salts. Such polymers swell particularly strongly into gels on contact with aqueous liquids.
  • Polymers obtained by crosslinking polymerization or copolymerization of monoethylenically unsaturated monomers bearing acid groups or salts thereof are preferred. It is also possible to (co) polymerize monomers without crosslinking agents and to crosslink them subsequently.
  • Monomers carrying acid group are, for example, monoethylenically unsaturated C 3 to C 25 carboxylic acids or anhydrides such as acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, ⁇ -chloroacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, glutaconic acid, aconitic acid and fumaric acid.
  • monoethylenically unsaturated C 3 to C 25 carboxylic acids or anhydrides such as acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, ⁇ -chloroacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, glutaconic acid, aconitic acid and fumaric acid.
  • monoethylenically unsaturated sulfonic or phosphonic acids and their salts for example vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, sulfoethyl (meth) acrylate, sulfomethacrylate, sulfopropylacrylate, sulfopropyl methacrylate, 2-hydroxy-3-acryloxypropylsulfonic acid, 2-hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonic acid, vinylphosphonic acid , Allylphosphonic acid, styrene sulfonic acid and 2-acrylamido-2-methyl propane sulfonic acid.
  • the monomers can be used alone or as a mixture with one another.
  • Preferred monomers which can be contained in the low-viscosity precursor material are acrylic acid, methacrylic acid, vinylsulfonic acid, acrylamidopropanesulfonic acid and their derivatives and salts. Mixtures of these acids and their salts, e.g. B. mixtures of acrylic acid and methacrylic acid, mixtures of acrylic acid and acrylamidopropanesulfonic acid or mixtures of acrylic acid and vinylsulfonic acid.
  • the crosslinkable, low-viscosity precursor material can contain water-soluble or water-dispersible monomers and additional monoethylenically unsaturated compounds which do not carry acid groups but can be copolymerized with the monomers bearing acid groups.
  • additional monoethylenically unsaturated compounds which do not carry acid groups but can be copolymerized with the monomers bearing acid groups.
  • these include, for example, the amides and nitriles of monoethylenically unsaturated carboxylic acid, e.g. B. acrylamide, methacrylamide and N-vinylformamide, N-vinyl acetamide, N-methyl vinyl acetamide, acrylonitrile and methacrylonitrile.
  • Suitable compounds are, for example, vinyl esters from saturated - to C 4 -carboxylic acids such as vinyl formate, vinyl acetate or vinyl propionate, alkyl vinyl ether with at least 2 carbon atoms in the alkyl group, such as. B. ethyl vinyl ether or butyl vinyl ether, esters of monoethylenically unsaturated C 3 - to C 6 -carboxylic acids, for. B. esters of monohydric - to C 18 alcohols and acrylic acid, methacrylic acid or maleic acid, half-ester of maleic acid, for. B.
  • N-vinyl lactams such as N-vinyl pyrrolidone or N-vinyl caprolactam
  • acrylic acid and methacrylic acid esters of alkoxylated monohydric, saturated alcohols e.g. B. of alcohols with 10 to 25 carbon atoms which have been reacted with 2 to 200 moles of ethylene oxide and / or propylene oxide per mole of alcohol
  • Other suitable monomers are styrene and alkyl-substituted styrenes such as ethylstyrene or tert-butylstyrene.
  • These monomers bearing no acid groups can also be used in a mixture with other monomers, for.
  • Preferred hydrogel-forming, crosslinked polymers are composed of 60-100% by weight of monoethylenically unsaturated monomers bearing acid groups, which have optionally been converted into their alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts, and from 0-40% by weight, based on the total weight of the monomers, composed of monoethylenically unsaturated monomers bearing no acid groups.
  • Crosslinked polymers of monoethylenically unsaturated C 3 to C 1 carboxylic acids and / or their alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts are particularly preferred.
  • crosslinked polyacrylic acids are preferred, the acid groups of which are 10-100% in the form of alkali or ammonium salts.
  • Compounds which have at least two ethylenically unsaturated double bonds can function as crosslinkers.
  • Examples of compounds of this type are N, N'-methylenebisacrylamide, polyethylene glycol diacrylate and polyethylene glycol dimethacrylate, which are each derived from polyethylene glycols with a molecular weight of 106 to 8500, preferably 400 to 2000, trimethylolpropane triacrylate, Trimethylolpropane trimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, propylene glycol diacrylate propylene glycol dimethacrylate, butanediol diacrylate, butanediol dimethacrylate, hexanediol diacrylate, hexanediol dimethacrylate, allyl methacrylate, diacrylates and dimethacrylate of block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, doubly or multiply with acrylic acid or methacrylic
  • water-soluble crosslinking agents are used, e.g. B. N, N'-methylene bisacrylamide, polyethylene glycol diacrylate and polyethylene glycol dimethacrylate, which are derived from addition products of 2 to 400 moles of ethylene oxide to 1 mole of a diol or polyol, vinyl ethers of addition products of 2 to 400 moles of ethylene oxide to 1 mole of a diol or polyol, ethylene glycol diacrylate , Ethylene glycol dimethacrylate or triacrylates and trimethacrylates of addition products of 6 to 20 moles of ethylene oxide with 1 mole of glycerol, pentaerythritol triallyl ether and / or divinyl urea.
  • B. N, N'-methylene bisacrylamide, polyethylene glycol diacrylate and polyethylene glycol dimethacrylate which are derived from addition products of 2 to 400 moles of ethylene oxide to 1 mole of a diol or polyol, vinyl
  • crosslinkers are compounds which contain at least one polymerizable ethylenically unsaturated group and at least one further functional group.
  • the functional group of these crosslinkers must be able to react with the functional groups, essentially the acid groups, of the monomers. Suitable functional groups are, for example, hydroxyl, amino, epoxy and aziridino groups. Can be used for.
  • N-vinylimidazole, l-vinyl-2-methylimidazole and N-vinylimidazolines such as N-vinylimidazoline, l-vinyl-2-methylimidazoline, l-vinyl-2-ethylimidazoline or 1-vinyl-2-propylimidazoline, which are in the form of free bases, in quaternized form or as a salt can be used in the polymerization.
  • Dialkylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate and diethylaminoethyl methacrylate are also suitable.
  • the basic esters are preferably quaternized Form or used as salt.
  • Glycidyl (meth) acrylate can also be used.
  • crosslinkers are compounds which contain at least two functional groups which are capable of reacting with the functional groups, essentially the acid groups of the monomers.
  • the functional groups suitable for this have already been mentioned above, i. H. Hydroxyl, amino, epoxy, isocyanate, ester, amido and aziridino groups.
  • crosslinkers examples include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, polyglycerol, triethanolamine, propylene glycol, polypropylene glycol, block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, ethanolamine, sorbitan fatty acid esters, ethoxylated sorbitan fatty acid, pentanediol fatty acid, penta-adenol fatty acid, penta-adenol fatty acid, penta-adenol fatty acid, penta-adenol fatty acid, penta-ethane-1-propanol, penta-ethylenediol, penta-adenol fatty acid, penta-ethane-1-propanol, penta-ethylenediol, penta-adenol fatty acid, penta-ethane-1-propanol, penta
  • Polyaziridine compounds such as 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris [3- (l-aziridinyl) propionate], 1,6-hexamethylene-diethyleneurea, diphenylmethane-bis-4,4'-N, N'-diethylene urea, haloepoxy compounds such as epichlorohydrin and ⁇ -methylepifluorohydrin , Polyisocyanates such as 2,4-tolylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate, alkylene carbonates such as 1,3-dioxolan-2-one and 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, further bisoxazolines and oxazolidones, polyamidoamines and their reaction products with epichlorohydrin, furthermore polyquaternary amines such as condensation products of dimethylamine with epichlorohydrin, homopolymers and copolymers of diallyldimethylammonium chloride and homo
  • crosslinkers are polyvalent metal ions, which are able to form ionic crosslinks.
  • crosslinkers are magnesium, calcium, barium, aluminum, chromium, titanium and zirconium ions. These crosslinkers are used, for example, as hydroxides, carbonates or hydrogen carbonates.
  • suitable crosslinkers are multifunctional bases which are also able to form ionic crosslinks, for example polyamines or their quaternized salts. Examples of polyamines are ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, Tetraethylene penta in, pentaethylene hexamine and polyethylene imines as well as polyamines with molecular weights of up to 4000000 each.
  • crosslinking agents are usually contained in the polymerizable and / or crosslinkable, low-viscosity precursor material in amounts of 0.001 to 20 and preferably of 0.01 to 5% by weight.
  • the photopolymerization and / or radiation crosslinking of the low-viscosity precursor material applied in a pattern to the substrate to form the adhesive coatings can take place in the presence of a suitable initiator.
  • a suitable initiator All compounds which break down into free radicals when irradiated with UV light or electron radiation can be used as initiators. These can be, for example, so-called ⁇ -splitters, H-abstracting systems or also azides.
  • initiators examples include benzophenone derivatives such as Michlers ketone, phenanthrene derivatives, fluorene derivatives, anthraquinone derivatives, thioxanone derivatives, coumarin derivatives, benzoin ethers and their derivatives, azo compounds such as the radical formers mentioned above, substituted hexaarylbisimidazoles or acylphosphine oxides.
  • azides examples include 2- (N, N-dimethylamino) ethyl 4-azidocinnamate, 2- (N, N-dimethylamino) ethyl 4-azidonaphthyl ketone, 2- (N, N-dimethylamino) ethyl 4-azidobenzoate, 5-azido-1-naphthyl-2 '- (N, N-dimethylamino) ethyl sulfone, N- (4-sulfonyl azidophenyl) maleimide,
  • the photoinitiators are usually used in amounts of 0.001 to 5% by weight, based on the monomers to be polymerized.
  • Suitable UV crosslinkers are generally all molecules which initiate a crosslinking reaction when irradiated with UV light. Further examples are vinyl ether, vinyl caprolactam, Laromer® brands such as Laromer® TMPTA, Laromer®BDDA, Laromer® HDDA, Laromer® TPGDA, Laromer®DPGDA, Laromer® UR8837 and Laromer® TBCH.
  • the polymerizable and / or crosslinkable, low-viscosity precursor material usually also contains one or more plasticizers.
  • Suitable plasticizers are water, alcohols, polyols such as glycerol or sorbitol, glycols and glycol ethers such as polyalkylene glycol mono- or diether, polyalkylene glycol mono- or diesters, glycolates, glycerol and sorbitan esters, tartaric acid or citric acid esters, of imidazolines derived amphoteric surfactants, lactams, amides, polyamides, quaternary ammonium compounds, condensation products of polyethyleneimine and epichlorohydrin, phthalates, adipates, stearates, palmitates, sebacates and myristates as well as natural or synthetic oils such as vegetable oils or mineral oils.
  • Preferred plasticizers are polyols, polyethylene glycol, glycerin, sorbitol, polysaccharides, polyvinyl alcohol, water and mixtures thereof.
  • the plasticizers are usually present in amounts of 5 to 75% by weight, based on the sum of all components contained in the radiation-crosslinkable, low-viscosity precursor material.
  • the low-viscosity precursor material can contain hydrocoids such as starch, modified starch such as dextrin, cellulose esters such as carboxymethyl cellulose, vegetable gum such as pectin karaya, gelatin, guar gum, gum arabic, locust bean gum or carboxypolymethylene.
  • hydrocoids such as starch, modified starch such as dextrin, cellulose esters such as carboxymethyl cellulose, vegetable gum such as pectin karaya, gelatin, guar gum, gum arabic, locust bean gum or carboxypolymethylene.
  • the low-viscosity, polymerizable and / or crosslinkable precursor material usually has a viscosity between 50 and 10000 mPas, preferably between 50 and 1000 mPas.
  • Suitable substrates to which the polymerizable and / or crosslinkable, low-viscosity precursor material is applied are PU foams, nonwoven materials such as polyethylene / polypropylene nonwoven materials, paper, textiles, nonwovens according to ISO 9092 / EN 29092, metal foils or plastic foils.
  • FIG. 1 shows a sketch of a device for applying a low-viscosity, radiation-crosslinkable precursor material to a web-shaped substrate
  • Figure 2 shows a half of an application device with a slot-shaped opening.
  • the device 1 shown in FIG. 1 for applying a low-viscosity, radiation-crosslinkable precursor material to a web-like substrate essentially consists of a translation device 10 on a support 11 with first and second application devices 14 and 15 with funnels 17 and feed lines 16 that move along the translation device Funnels 17 of the application devices 14 and 15 are supplied with the low-viscosity, polymerizable and / or cross-linkable material during the operation of the device through the feed lines 16, the supply being regulated by valves (not shown).
  • a substrate 2 is unwound from a substrate supply roll 4 which is rotatably mounted on an axis 7 below the application devices 14 and 15 and which can be rotated in a first and a second direction of rotation 12 and 13, respectively, and is thereby moved in the conveying direction 5.
  • the substrate 2 with a substrate thickness 6 and a substrate width 9 has an upper side 1 and a lower side 3.
  • a material application 19 of low-viscosity, radiation-crosslinkable precursor material is applied to the top 3 of the substrate 2.
  • the material application takes place in freely selectable, discrete open or closed patterns 8 on the substrate 2.
  • the application device shown in FIG. 2 has an inlet 19, a distribution chamber 20, a feed slot 21 and an outlet opening 22.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von diskreten Mustern einer klebenden Beschichtung auf einem Substrat mit nachfolgenden Verfahrensschritten: (a) das Substrat wird kontinuierlich oder diskontinuierlich in eine Förderrichtung bewegt, (b) in einer Auftragszone wird ein niedrigviskoses, polymerisierbares und/oder vernetzbares Vorläufermaterial eines klebenden Materials durch mindestens eine im wesentlichen schlitzförmig konfigurierte Öffnung mindestens einer beweglichen Auftragseinrichtung flächig auf das Substrat aufgetragen, wobei durch Bewegung der Auftragseinrichtung relativ zum Substrat ein Muster erzeugt wird, (c) stromabwärts der Auftragszone wird das aufgetragene Vorläufermaterial polymerisiert und/oder vernetzt.

Description

Yerfahren zur Herstellung von diskreten Mustern klebender Beschichtungen auf einem Substrat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von diskreten Mustern klebender Beschichtungen auf einem Substrat.
Bei der Herstellung von Hygieneartikeln, die am Körper angebracht werden, wie selbstklebenden Babywindeln und Inkontinenzwindeln, besteht das Problem, eine Schicht aus einem klebenden Material in einem bestimmten, diskreten Muster auf ein Substrat aufzubringen.
In Verbindung mit Hygieneartikeln, die am menschlichen Körper befestigt werden, werden häufig klebende Materialien auf Basis sogenannter Hydrogele eingesetzt. Dabei handelt es sich um Wasser enthaltende Gele auf Basis hydrophiler, wasserunlöslicher Polymere, die ein dreidimensionales Netzwerk ausbilden. Daneben enthalten die Klebeschichten Hydrokolloide wie Stärke, modifizierte Stärke, Celluloseester, Pflanzengummi oder Carboxypolymethylen und/oder Präpolymere, teilvernetzte Polymere, Polymermischungen, verzweigte Polymere sowie Pfropf(co)polymere davon.
Klebeschichten aus Hydrogelen werden durch Photopolymerisation von Lösungen geeigneter Vorläuferverbindungen wie Lösungen geeigneter hydrophiler Monomere oder geeigneter unvernetzter hydrophiler Polymere oder deren Mischungen in Gegenwart von Vernetzern erhalten. Dabei wird ein Substrat mit einer Lösung der Vorläuferverbindungen beschichtet und die Schicht durch Bestrahlung mit energiereicher Strahlung photopolymerisiert bzw. photovernetzt oder durch andere geeignete Verfahren polymerisiert oder vernetzt. Aus dem so erhaltenen, mit einer Klebeschicht beschichteten Substrat werden Muster in der gewünschten Form ausgestanzt und beispielsweise bei der Herstellung der genannten Hygieneartikel eingesetzt.
Das Verfahren ist umständlich und weist den Nachteil auf, dass große Mengen an Verschnitt entstehen, die als Abfall anfallen.
Gießauftragsverfahren der genannten Art werden beispielsweise in F. W. v. Bach, T. Duda, Moderne Beschichtungsverfahren, Wiley-VCH Weinheim, Berlin, New- York, 2000, oder in K. W. Mertz, Praxishandbuch moderne Beschichtungen, Hanser, 2001, beschrieben. Mit den Gießauftragsverfahren des Standes der Technik ist es nicht möglich, niedrigviskose Flüssigkeiten kantensauber in diskreten Formen aufzutragen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von diskreten Mustern einer klebenden Beschichtung auf einem Substrat bereitzustellen, das wirtschaftlich ist und die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von diskreten Mustern einer klebenden Beschichtung auf einem Substrat mit nachfolgenden Verfahrensschritten:
(a) das Substrat wird kontinuierlich oder diskontinuierlich in eine Förderrichtung bewegt,
(b) in einer Auftragszone wird ein niedrigviskoses, polymerisierbares und/oder vernetzbares Vorläufermaterial eines klebenden Materials durch mindestens eine im wesentlichen schlitzförmige Öffnung mindestens einer beweglichen Auftragseinrichtung flächig auf das Substrat aufgetragen, wobei durch Bewegung der Auftragseinrichtung relativ zum Substrat ein Muster erzeugt wird,
(c) stromabwärts der Auftragszone wird das aufgetragene Vorläufermaterial polymerisiert und/oder vernetzt.
Gegebenenfalls wird in einem sich anschließenden Schritt
(d) das polymerisierte und/oder vernetzte Material nachbehandelt, veredelt und/oder konfektioniert.
Das niedrigviskose Vorläufermaterial wird im allgemeinen in einer Schichtdicke von 0,3 bis 5 mm, bevorzugt 0,5 bis 2 mm, auf das Substrat aufgebracht.
Mit den bekannten Gießauftragsverfahren des Standes der Technik konnten nur sehr dünne Schichten aufgetragen werden.
Das Substrat wird kontinuierlich oder diskontinuierlich in eine Förderrichtung bewegt. Dabei passiert das Substrat eine Auftragszone und eine Polymerisations- und/oder Vernetzungszone. Üblicherweise liegt das Substrat als Substrat-Band vor, das stromaufwärts der Auftragzone von einer Bandrolle abgerollt und stromabwärts der Polymerisations- und Vernetzungszone, gegebenenfalls nach Verbinden mit einer Schutzfolie, wieder zu einer Bandrolle aufgerollt wird. Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Beschichten des Substrates, das Polymerisieren und/oder Vernetzen der Beschichtung, gegebenenfalls Nachbehandlung durch Aufbringen einer oder mehrerer weiterer Komponenten, das Abdecken mit einer Schutzfolie sowie das Aufrollen des gebildeten Folienverbundes. An Stelle des Abrollens und erneuten Aufrollens des Materials ist es auch möglich, Girlanden (festooning), Bögen (sheets) oder andere geeignete Methoden zur Lagerung, zum Transport und zum Vertrieb von flächigem (sheet- like) Material zu verwenden.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die mindestens eine Auftragseinrichtung mittels eines Roboterarms, der zumindest in der Substratebene, üblicherweise jedoch in allen drei Raumrichtungen frei beweglichen ist, in der Substratebene bewegt und werden durch die Bewegung des Roboterarms relativ zum Substrat während des Auftragens des niedrigviskosen Vorläufermaterials die Muster erzeugt. Während des Auftragens kann das Substrat weiter in Förderrichtung bewegt werden, da der Roboterarm so programmiert werden kann, dass seine Bewegung die Bewegung des Substrates ausgleicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die mindestens eine Auftragseinrichtung entlang einer Translationseinrichtung in einem Winkel zur Förderrichtung des Substrats bewegt. Die Beschichtungsmuster werden so durch die Bewegung des Substrats in Förderrichtung und die dazu transversale Bewegung der Auftragseinrichtung erzeugt. Zweckmäßigerweise ist die Translationseinrichtung senkrecht zur Förderrichtung angeordnet und erfolgt die Bewegung der mindestens einen Auftragseinrichtung senkrecht zur Förderichtung des Substrats, es ist aber auch ohne weiteres möglich, die Translationseinrichtung in einem von 90° verschiedenen Winkel anzuordnen.
Besonders bevorzugt sind an der Translationseinrichtung zwei Auftragseinrichtungen vorgesehen, die getrennt entlang der Translationseinrichtung bewegt werden können. So können geschlossene Muster erzeugt werden, beispielsweise durch Auseinander- und Zusammenbewegen der Auftragseinrichtungen ringförmig geschlossene, beispielsweise kreisförmige oder ovale Muster. Es ist auch möglich, ringförmig geschlossene Muster mit nur einer entlang einer Translationseinrichtung beweglichen Auftragseinrichtung zu erzeugen, indem man während des Auftragsvorganges das Substrat zunächst in Förderrichtung bewegt, wobei ein Teil des Musters erzeugt wird, und anschließend zur Vervollständigung des Musters die Bewegungsrichtung des Substrats kurzzeitig umkehrt.
Das polymerisierbare und/oder vernetzbare niedrigviskose Vorläufermaterial wird flächig auf das Substrat aufgetragen, das heißt die Auftragsdicke der Schicht ist klein gegenüber der Auftragsbreite der Schicht. Die Auftragsbreite kann durch Schrägstellen der schlitzförmigen Öffnung der Auftragseinrichtung variiert werden.
Bevorzugt beträgt die Auftragsbreite der Schicht 3 bis 50 mm.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte bewegliche Auftragseinrichtung ist weitestgehend miniaturisierbar. Ihre Abmessungen werden nur durch die Größe der verfügbaren Technik limitiert.
Stromabwärts der Auftragszone wird das musterförmig aufgetragene polymerisierbare und/oder vernetzbare Vorläufermaterial polymerisiert und/oder vernetzt, und so schließlich eine musterförmige, klebende Beschichtung erhalten. Bevorzugt ist das Vorläufermaterial photopolymerisierbar und/oder strahlungsvernetzbar. Die Photopolymerisation und/oder Strahlungsvernetzung kann durch Bestrahlung mit energiereicher Strahlung, beispielsweise mit Elektronenstrahlung, vorzugsweise mit UV-Strahlung, bewirkt werden, wobei in dem Vorläufermaterial geeignete Initiatoren enthalten sein können.
Die Photopolymerisation und/oder Strahlungsvernetzung kann in einer speziellen Vernetzungsatmosphäre durchgeführt werden, beispielsweise in einem einfachen Behälter mit einem Eintrittsschlitz und einem Austrittsschlitz für das Substrat und strahlungsdurchlässigen Fenstern, der mit einem geeigneten Gasgemisch begast wird. Geeignete Gase sind beispielsweise Edelgase, Stickstoff, Kohlendioxid oder sauerstoffhaltige Gasgemische, die weniger Sauerstoff als Luft enthalten (Magerluft).
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die klebende Beschichtung aus
Hydrogel bildenden Polymeren gebildet. Hydrogel bildende Polymere sind insbesondere Polymere aus (co)polymerisierten hydrophilen Monomeren, Pfropf(co)polymere von einem oder mehreren hydrophilen Monomeren auf einer geeigneten Pfropfgrundlage, Kammpolymere und Polymernetzwerke, vernetzte Cellulose- oder Stärkeether, vernetzte Carboxymethylcellulose, teilweise vernetztes Polyalkylenoxid oder in wäßrigen Flüssigkeiten quellbare Naturprodukte, wie beispielsweise Guarderivate, Alginate und Carrageenane.
Dementsprechend enthält das niedrigviskose, polymerisierbare oder vernetzbare Vorläufermaterial entsprechende polymerisierbare und/oder vernetzbare Monomere und/oder Polymere und Vernetzer, die bei Vernetzung Hydrogel bildende, vernetzte Polymere bilden, und geeignete Initiatoren. Ferner kann das vernetzbare Vorläufermaterial HydrokoUoide, Weichmacher, Polyole, Kohlenhydrate, Polyether, Polysaccharide, Stabilisatoren, Verdicker, Rheologiemodifizierer, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Hautpflegemittel, antibakterielle oder bakteriostatisch wirkende Agenzien, Füllstoffe wie anorganische oder organische Kolloide, Pigmente, wasserlösliche Salzverbindungen, Bentonite, Silikate, Titandioxid, Nanopartikel, Tenside, Konservierungsmittel, Farbstoffe, Duftstoffe und Wasser enthalten.
Geeignete Polymere können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. Beispiele sind Stärke, Cellulose oder Cellulosederivate sowie weitere Polysaccharide und Oligosaccharide, Polyvinylalkohol, Polyalkylenoxide, insbesondere Polyethylenoxide und Polypropylenoxide, Polyelektrolyte, Polyether, Polyamine, Polyamide sowie hydrophile Polyester. Geeignete Polyalkylenoxide haben beispielsweise die Formel
X
R1 ~ O ~ (CH2~ CH~ O) n ~R2 worin
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl oder Acyl, X Wasserstoff oder Methyl und n eine ganze Zahl von 1 bis 10000
bedeuten.
R1 und R2 bedeuten bevorzugt Wasserstoff, (C1-C4)-Alkyl, (C2-C6)-Alkenyl oder Phenyl. Bevorzugte Hydrogel bildende Polymere sind Polymere mit Säuregruppen, die in Form ihrer Salze, in der Regel der Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze, vorliegen. Derartige Polymere quellen bei Kontakt mit wässrigen Flüssigkeiten besonders stark zu Gelen auf.
Bevorzugt sind Polymere, die durch vernetzende Polymerisation oder Copolymerisation von Säuregruppen tragenden monoethylenisch ungesättigten Monomeren oder deren Salzen erhalten werden. Ferner ist es möglich, Monomere ohne Vernetzer zu (co)polymerisieren und nachträglich zu vernetzen.
Säuregruppe tragenden Monomere sind beispielsweise monoethylenisch ungesättigte C3- bis C25-Carbonsäuren oder Anhydride wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, α- Chloracrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure, Glutaconsäure, Aconitsäure und Fumarsäure. Weiterhin kommen monoethylenisch ungesättigte Sulfon- oder Phosphonsäuren und deren Salze in Betracht, beispielsweise Vinylsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Sulfoethyl(meth)acrylat, Sulfomethacrylat, Sulfopropylacrylat, Sulfopropylmethacrylat, 2-Hydroxy-3- acryloxypropylsulfonsäure, 2-Hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonsäure, Vinyl- phosphonsäure, Allylphosphonsäure, Styrolsulfonsäure und 2-Acrylamido-2-methyl- propansulfonsäure. Die Monomeren können allein oder in Mischung untereinander eingesetzt werden.
Bevorzugte Monomere, die in dem niedrigviskosen Vorläufermaterial enthalten sein können, sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Vinylsulfonsäure, Acrylamidopropansulfonsäure und deren Derivate und Salze. Ebenfalls geeignet sind Mischungen dieser Säuren und deren Salze, z. B. Mischungen aus Acrylsäure und Methacrylsäure, Mischungen aus Acrylsäure und Acrylamidopropansulfonsäure oder Mischungen aus Acrylsäure und Vinylsulfonsäure.
Zur Optimierung von Eigenschaften der klebenden Beschichtung können in dem vernetzbaren, niedrigviskosen Vorläufermaterial wasserlösliche oder wasserdispergierbare Monomere und zusätzliche monoethylenisch ungesättigte Verbindungen enthalten sein, die keine Säuregruppen tragen, aber mit den Säuregruppen tragenden Monomeren copolymerisierbar sind. Hierzu gehören beispielsweise die Amide und Nitrile von monoethylenisch ungesättigten Carbonsäure, z. B. Acrylamid, Methacrylamid und N-Vinylformamid, N-Vinylacetamid, N-Methylvinylacetamid, Acrylnitril und Methacrylnitril. Weitere geeignete Verbindungen sind beispielsweise Vinylester von gesättigten - bis C4-Carbonsäuren wie Vinylformiat, Vinylacetat oder Vinylpropionat, Alkylvinylether mit mindestens 2 C- Atomen in der Alkylgruppe, wie z. B. Ethylvinylether oder Butylvinylether, Ester von monoethylenisch ungesättigten C3- bis C6-Carbonsäuren, z. B. Ester aus einwertigen - bis C18-Alkoholen und Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure, Halbester von Maleinsäure, z. B. Maleinsäuremonomethylester, N- Vinyllactame wie N-Vinylpyrrolidon oder N-Vinylcaprolactam, Acrylsäure- und Methacrylsäureester von alkoxylierten einwertigen, gesättigten Alkoholen, z. B. von Alkoholen mit 10 bis 25 C-Atome, die mit 2 bis 200 Mol Ethylenoxid und/oder Propylenoxid pro Mol Alkohol umgesetzt worden sind, sowie Monoacrylsäureester und Monomethacrylsäureester von Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol, wobei die Molmassen (Mn) der Polyalkylenglykole beispielsweise bis zu 2000 betragen können. Weiterhin geeignete Monomere sind Styrol und alkylsubstituierte Styrole wie Ethylstyrol oder tert.-Butylstyrol.
Diese keine Säuregruppen tragenden Monomere können auch in Mischung mit anderen Monomeren eingesetzt werden, z. B. Mischungen aus Vinylacetat und 2-Hydroxy- ethylacrylat in beliebigem Verhältnis. Diese keine Säuregruppen tragenden Monomere können dem niedrigviskosen Vorläufermaterial in Mengen zwischen 0 und 90 Gew.-%, vorzugsweise kleiner 20 Gew.-% zugesetzt sein.
Bevorzugte Hydrogel bildende, vernetzte Polymere sind aus 60 - 100 Gew.-% Säuregruppen tragenden, monoethylenisch ungesättigten Monomeren, die gegebenenfalls in ihre Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze überführt wurden, und aus 0 - 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, keine Säuregruppen tragenden, monoethylenisch ungesättigten Monomeren zusammengesetzt.
Besonders bevorzugt sind vernetzte Polymere aus monoethylenisch ungesättigten C3- bis C1 -Carbonsäuren und/oder deren Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalzen. Insbesondere werden vernetzte Polyacrylsäuren bevorzugt, deren Säuregruppen zu 10 - 100 % als Alkali- oder Ammoniumsalze vorliegen.
Als Vernetzer können Verbindungen fungieren, die mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen aufweisen. Beispiele für Verbindungen dieses Typs sind N,N'-Methylenbisacrylamid, Polyethylenglykoldiacrylat und Polyethylen- glykoldimethacrylat, die sich jeweils von Polyethylenglykolen eines Molekulargewichts von 106 bis 8500, vorzugsweise 400 bis 2000, ableiten, Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Ethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Propylenglykoldiacrylat Propylenglykoldimethacrylat, Butandioldiacrylat, Butandiol- dimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Hexandioldimethacrylat, Allylmethacrylat, Diacrylate und Dimethacrylat von Blockcopolymerisaten aus Ethylenoxid und Propylenoxid, zweifach bzw. mehrfach mit Acrylsäure oder Methacrylsäure veresterte mehrwertige Alkohole, wie Glycerin oder Pentaerythrit, Triallylamin, Dialkyldiallylammonium- halogenide wie Dimethyldiallylammoniumchlorid und Diethyldiallylammoniumchlorid, Tetraallylethylendiamin, Divinylbenzol, Diallylphthalat, Polyethylenglykoldivinylether von Polyethylenglykolen eines Molekulargewichtes von 106 bis 4000, Trimethylolpropan- diallylether, Butandioldivinylether, Pentaerythrittriallylether, Umsetzungsprodukte von 1 Mol Ethylenglykoldiglycidylether oder Polyethylenglykoldiglycidylether mit 2 Mol Pentaerythritoltriallylether oder Allylalkohol, und/oder Divinylethylenharnstoff. Vorzugsweise setzt man wasserlösliche Vernetzer ein, z. B. N,N'-Methylenbisacrylamid, Polyethylenglykoldiacrylat und Polyethylenglykoldimethacrylat, die sich von Additionsprodukten von 2 bis 400 Mol Ethylenoxid an 1 Mol eines Diols oder Polyols ableiten, Vinylether von Additionsprodukten von 2 bis 400 Mol Ethylenoxid an 1 Mol eines Diols oder Polyols, Ethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat oder Triacrylate und Trimethacrylate von Additionsprodukten von 6 bis 20 Mol Ethylenoxid an 1 Mol Glycerin, Pentaerythrittriallylether und/oder Divinylharnstoff .
Als Vernetzer kommen außerdem Verbindungen in Betracht, die mindestens eine polymerisierbare ethylenisch ungesättigte Gruppe und mindestens eine weitere funktioneile Gruppe enthalten. Die funktioneile Gruppe dieser Vernetzer muß in der Lage sein, mit den funktioneilen Gruppen, im wesentlichen den Säuregruppen, der Monomeren zu reagieren. Geeignete funktionelle Gruppen sind beispielsweise Hydroxyl-, Amino-, Epoxi- und Aziridinogruppen. Verwendung finden können z. B. Hydroxyalkylester der oben genannten monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, z. B. 2-Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropyl- methacrylat und Hydroxybutylmethacrylat, Allylpiperidiniumbromid, N-Vinylimidazole wie z. B. N-Vinylimidazol, l-Vinyl-2-methylimidazol und N-Vinylimidazoline wie N-Vinylimidazolin, l-Vinyl-2-methylimidazolin, l-Vinyl-2-ethylimidazolin oder 1-Vinyl- 2-propylimidazolin, die in Form der freien Basen, in quatemisierter Form oder als Salz bei der Polymerisation eingesetzt werden können. Außerdem eignen sich Dialkyl- aminoethylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylacrylat und Diethylaminoethylmethacrylat. Die basischen Ester werden vorzugsweise in quatemisierter Form oder als Salz eingesetzt. Weiterhin kann z. B. auch Glycidyl(meth)acrylat eingesetzt werden.
Weiterhin kommen als Vemetzer Verbindungen in Betracht, die mindestens zwei funktioneile Gruppen enthalten, die in der Lage sind, mit den funktioneilen Gruppen, im wesentlichen den Säuregruppen der Monomeren zu reagieren. Die hierfür geeigneten funktionellen Gruppen wurden bereits oben genannt, d. h. Hydroxyl-, Amino-, Epoxi-, Isocyanat-, Ester-, Amido- und Aziridinogruppen. Beispiele für solche Vemetzer sind Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Glycerin, Polyglycerin, Triethanolamin, Propylenglykol, Polypropylenglykol, Blockcopolymerisate aus Ethylenoxid und Propylenoxid, Ethanolamin, Sorbitanfettsäureester, ethoxylierte Sorbitanfettsäureester, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, Polyvinylalkohol, Sorbit, Stärke, Polyglycidylether wie Ethylenglykoldiglycidylether, Polyethylenglykoldiglycidylether, Glycerindiglycidylether, Glycerinpolyglycidylether, Diglycerinpolyglycidylether, Polyglycerinpolyglycidylether, Sorbitpolyglycidylether, Pentaerythritpolyglycidylether, Propylenglykoldiglycidylether und Polypropylenglykoldiglycidylether,
Polyaziridinverbindungen wie 2,2-Bishydroxymethylbutanol-tris[3-(l-aziridinyl)- propionat] , 1 ,6-Hexamethylendiethylenharnstoff , Diphenylmethan-bis-4,4 ' -N,N ' - diethylenhamstoff, Halogenepoxyverbindungen wie Epichlorhydrin und α- Methylepifluorhydrin, Polyisocyanate wie 2,4-Toluylendiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat, Alkylencarbonate wie l,3-Dioxolan-2-on und 4-Methyl-l,3- dioxolan-2-on, weiterhin Bisoxazoline und Oxazolidone, Polyamidoamine sowie deren Umsetzungsprodukte mit Epichlorhydrin, femer polyquaternäre Amine wie Kondensationsprodukte von Dimethylamin mit Epichlorhydrin, Homo- und Copolymere von Diallyldimethylammoniumchlorid sowie Homo- und Copolymerisate von Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, die gegebenenfalls mit beispielsweise Methylchlorid quaternisiert sind.
Weitere geeignete Vemetzer sind polyvalente Metallionen, die in der Lage sind, ionische Vernetzungen auszubilden. Beispiele für solche Vemetzer sind Magnesium-, Calcium-, Barium-, Aluminium-, Chrom-, Titan- und Zirkonionen. Diese Vemetzer werden beispielsweise als Hydroxide, Carbonate oder Hydrogencarbonate eingesetzt. Weitere geeignete Vernetzer sind multifunktionelle Basen, die ebenfalls in der Lage sind, ionische Vernetzungen auszubilden, beispielsweise Polyamine oder deren quaternisierte Salze. Beispiele für Polyamine sind Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpenta in, Pentaethylenhexamin und Polyethylenimine sowie Polyamine mit Molmassen von jeweils bis zu 4000000.
Die Vemetzer sind in dem polymerisierbaren und/oder vernetzbaren, niedrigviskosen Vorläufermaterial üblicherweise in Mengen von 0,001 bis 20 und vorzugsweise von 0,01 bis 5 Gew.-% enthalten.
Die Photopolymerisation und/oder Strahlungsvernetzung des musterförmig auf das Substrat aufgebrachten niedrigviskosen Vorläufermaterials zu den klebenden Beschichtungen kann in Gegenwart eines geeigneten Initiators erfolgen. Als Initiatoren können alle bei Bestrahlung mit UV-Licht oder Elektronenstrahlung in Radikale zerfallende Verbindungen eingesetzt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um sogenannte α-Spalter, H-abstrahierende Systeme oder auch um Azide handeln. Beispiele für solche Initiatoren sind Benzophenon-Derivate wie Michlers-Keton, Phenanthren- Derivate, Fluoren-Derivate, Anthrachinon-Derivate, Thioxanton-Derivate, Cumarin- Derivate, Benzoinether und deren Derivate, Azoverbindungen wie die oben genannten Radikalbildner, substituierte Hexaarylbisimidazole oder Acylphosphinoxide. Beispiele für Azide sind 2-(N,N-Dimethylamino)-ethyl-4-azidocinnamat, 2-(N,N-Dimethyl-amino)- ethyl-4-azidonaphthylketon, 2-(N,N-Dimethylamino)-ethyl-4-azidobenzoat, 5-Azido- 1- naphthyl-2 '-(N,N-dimethylamino)ethylsulfon, N-(4-Sulfonylazidophenyl)maleinimid,
N-Acetyl-4-sulfonylazidoanilin, 4-Sulfonylazidoanilin, 4-Azidoanilin, 4-Azidophenacyl- bromid, p-Azidobenzoesäure, 2,6-Bis(p-azidobenzyliden)cyclohexanon und 2,6-Bis-(p- azido-benzyliden)-4-methylcyclohexanon. Die Photoinitiatoren werden üblicherweise in Mengen von 0,001 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomeren, angewendet.
Geeignete UV-vemetzter sind allgemein alle Moleküle, die bei Bestrahlung mit UV-Licht eine Vernetzungsreaktion initiieren. Weitere Beispiele sind Vinylether, Vinylcaprolactam, Laromer®-Marken wie Laromer® TMPTA, Laromer®BDDA, Laromer® HDDA, Laromer® TPGDA, Laromer®DPGDA, Laromer® UR8837 und Laromer® TBCH.
Das polymerisierbare und/oder vemetzbare, niedrigviskose Vorläufermaterial enthält femer üblicherweise einen oder mehrere Weichmacher. Geeignete Weichmacher sind Wasser, Alkohole, Polyole wie Glycerin oder Sorbitol, Glykole und Glykolether wie Polyalkylenglykolmono- oder -diether, Polyalkylenglykolmono- oder -diester, Glykolate, Glycerin- und Sorbitanester, Weinsäure- oder Zitronensäureester, von Imidazolinen abgeleitete amphotere Tenside, Lactame, Amide, Polyamide, quaternäre Ammoniumverbindungen, Kondensationsprodukte von Polyethylenimin und Epichlorhydrin, Phthalate, Adipate, Stearate, Palmitate, Sebacate und Myristate sowie natürliche oder synthetische Öle wie Pflanzenöle oder Mineralöle.
Bevorzugte Weichmacher sind Polyole, Polyethylenglykol, Glycerin, Sorbitol, Polysaccharide, Polyvinylalkohol, Wasser und deren Gemische.
Die Weichmacher sind üblicherweise in Mengen von 5 bis 75 Gew.-%, bezogen auf die Summe aller in dem strahlungsvemetzbaren, niedrigviskosen Vorläufermaterial enthaltenen Komponenten, enthalten.
Weiterhin kann das niedrigviskose Vorläufermaterial HydrokoUoide wie Stärke, modifizierte Stärke wie Dextrin, Celluloseester wie Carboxymethylcellulose, Pflanzengummi wie Pectin Karaya, Gelatine, Guar Gum, Gummiarabicum, Johannisbrot- Gummi oder Carboxypolymethylen enthalten.
Das niedrigviskose, polymerisierbare und/oder vernetzbare Vorläufermaterial weist üblicherweise eine Viskosität zwischen 50 und 10000 mPas , vorzugsweise zwischen 50 und 1000 mPas auf.
Geeignete Substrate, auf die das polymerisierbare und/oder vernetzbare, niedrigviskose Vorläufermaterial aufgetragen wird, sind PU-Schäume, Nonwoven-Materialien wie Polyethylen/Polypropylen-Nonwoven-Materialien, Papier, Textilien, Vliesstoffe nach ISO 9092 / EN 29092, Metallfolien oder Kunststoffolien.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Skizze einer Vorrichtung zum Auftragen eines niedrigviskosen, strahlungsvemetzbaren Vorläufermaterials auf ein bahnförmiges Substrat,
Figur 2 eine Hälfte einer Auftragseinrichtung mit schlitzförmiger Öffnung. Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung 1 zum Auftragen eines niedrigviskosen, strahlungsvemetzbaren Vorläufermaterials auf ein bahnförmiges Substrat besteht im wesentlichen aus einer Translationseinrichtung 10 auf einem Support 11 mit entlang der Translationseinrichtung beweglicher erster und zweiter Auftragseinrichtung 14 bzw. 15 mit Trichtern 17 und Zuleitungen 16. Den Trichtern 17 der Auftragseinrichtungen 14 und 15 wird während des Betriebs der Vorrichtung durch die Zuleitungen 16 das niedrigviskose, polymerisierbare und/oder vernetzbare Material zugeführt, wobei die Zufuhr durch nicht eingezeichnete Ventile reguliert wird. Ein Substrat 2 wird von einer unterhalb der Auftragseinrichtungen 14 und 15 auf einer Achse 7 drehbar gelagerte Substratvorratsrolle 4, welche in eine erste und eine zweite Drehrichtung 12 bzw. 13 drehbar ist, abgerollt und dadurch in Förderrichtung 5 bewegt. Das Substrat 2 mit einer Substratstärke 6 und einer Substratbreite 9 weist eine Oberseite 1 und eine Unterseite 3 auf. Mittels der Auftragseinrichtungen 14 und 15 wird jeweils ein Materialauftrag 19 aus niedrigviskosem, strahlungsvernetzbarem Vorläufermaterial auf die Oberseite 3 des Substrats 2 aufgebracht. Durch Auseinander- und Zusammenbewegen der Auftragseinrichtungen 14 und 15 entlang der Translationseinrichtung 10 während der Bewegung des Substrats 2 in Förderrichtung 5 erfolgt der Materialauftrag in frei wählbaren, diskreten offenen oder geschlossene Mustern 8 auf dem Substrat 2.
Die in Figur 2 dargestellte Auftragseinrichtung weist einen Zulauf 19, eine Verteilkammer 20, einen Zuführschlitz 21 und eine Austrittsöffnung 22 auf.
Teileliste
Oberseite
Substrat
Unterseite
Substratvorratsrolle
Förderrichtung
Substratstärke
Drehachse diskretes Muster
Substratbreite
Translationseinrichtung
Support erste Drehrichtung zweite Drehrichtung erste Auftragseinrichtung zweite Auftragseinrichtung
Zuleitung
Trichter
Materialauftrag
Zulauf
Verteilkammer
Zuführschlitz
Austrittsöffnung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von diskreten Mustern einer klebenden Beschichtung auf einem Substrat mit nachfolgenden Verfahrensschritten:
(a) das Substrat wird kontinuierlich oder diskontinuierlich in eine Förderrichtung bewegt,
(b) in einer Auftragszone wird ein niedrigviskoses, polymerisierbares und/oder vernetzbares Vorläufermaterial eines klebenden Materials durch mindestens eine im wesentlichen schlitzförmig konfigurierte Öffnung mindestens einer beweglichen Auftragseinrichtung flächig auf das Substrat aufgetragen, wobei durch Bewegung der Auftragseinrichtung relativ zum Substrat ein
Muster erzeugt wird,
(c) stromabwärts der Auftragszone wird das aufgetragene Vorläufermaterial polymerisiert und/oder vernetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das niedrigviskose Vorläufermaterial in einer Schichtdicke von 0,3 bis 5 mm auf das Substrat aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das niedrigviskose Vorläufermaterial in einer Auftragsbreite von 3 bis 50 mm auf das Substrat aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das niedrigviskose Vorläufermaterial eine Viskosität zwischen 50 und 10000 mPas aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auftragseinrichtung mittels eines in der Substratebene frei beweglichen Roboterarms bewegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auftragseinrichtung entlang einer Translationseinrichtung in einem Winkel zur Förderrichtung des Substrats bewegt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragseinrichtung senkrecht zur Förderrichtung des Substrats bewegt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit zwei Auftragseinrichtungen geschlossene Muster erzeugt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das niedrigviskose Vorläufermaterial photopolymerisierbar und/oder Strahlungsvernetzbar ist.
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