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Die
Erfindung betrifft einseitige und insbesondere doppelseitige Klebebänder,
umfassend eine Trägerschicht (Zwischenschicht) sowie auf
mindestens einer Seite dieser Trägerschicht angeordnete
Haftklebemassenschicht. Die Klebebänder weisen zumindest
auf der Haftklebemassenseite sehr hohe Klebkräfte auf.
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Für
diverse Anwendungsgebiete, wie beispielsweise im Bausektor, in der
industriellen Fertigung von technischen Produkten oder für
Montagezwecke, werden zunehmend dicke, aber stark klebende Klebebänder (so
genannte „Montageklebebänder”) benötigt.
Da die Verklebungen häufig im Außenbereich stattfinden
bzw. die verklebten Produkte den äußeren Witterungseinflüssen
ausgesetzt sind, sind die Erwartungen an die Eigenschaften derartiger
Klebebänder häufig hoch: so soll die Verklebung
stark, dauerhaft und witterungsbeständig sein; gefordert
wird vielfach eine hohe Feuchtigkeits-, Wärme- und Feuchtwärmebeständigkeit;
vorteilhaft sollten die Klebebänder Unebenheiten in der
Verklebungsfuge bzw. auf den zu verklebenden Untergründen ausgleichen
können, und zunehmend wird auch für dicke Klebebänder
eine hohe Transparenz gewünscht (etwa im Bereich der Verklebung
von transparenten Materialien wie Gläsern oder Transparenz-Kunststoffen).
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Die
Klebebänder, die für derartige Zwecke eingesetzt
werden, sind für gewöhnlich mit Klebemassen ausgerüstet,
bei denen die klebtechnischen Eigenschaften sehr gut abgestimmt
sein müssen. So müssen Kohäsion, Anfassklebrigkeit
(auch als „Tack” bezeichnet), Fließverhalten
und andere Eigenschaften sehr genau justiert werden. Da die technischen
Ausformungen der Haftklebemasse, die diese Eigenschaften beeinflussen, auf
die einzelnen Eigenschaften häufig gegenläufige
Auswirkungen haben, ist die Abstimmung in der Regel schwierig, oder
es müssen Kompromisse im Ergebnis hingenommen werden.
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Insbesondere
für sehr dicke Klebebänder ist es zudem häufig
schwierig, sehr homogene Klebebänder zu realisieren; verarbeitungsbedingt
sind sehr dicke Klebebänder häufig durch die Schicht
hindurch nicht sehr homogen.
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Diese
Eigenschaft ist aber ebenfalls unerwünscht, da man häufig
Klebebänder benötigt, die unabhängig
von ihrer Schichtdicke und von der Herstellung wohldefinierte Eigenschaften
aufweisen.
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Stoffe
mit für Haftklebeanwendungen geeigneten viskoelastischen
Eigenschaften zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei mechanischer
Deformation sowohl viskos fließen als auch elastische Rückstellkräfte aufbauen.
Beide Prozesse stehen hinsichtlich ihres jeweiligen Anteils in einem
bestimmten Verhältnis zueinander, abhängig sowohl
von der genauen Zusammensetzung, der Struktur und dem Vernetzungsgrad
des zu betrachtenden Stoffes als auch von der Geschwindigkeit und
Dauer der Deformation sowie von der Temperatur.
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Der
anteilige viskose Fluss ist zur Erzielung von Adhäsion
notwendig. Nur die viskosen Anteile, hervorgerufen durch Makromoleküle
mit relativ großer Beweglichkeit, ermöglichen
eine gute Benetzung und ein gutes Anfließen auf das zu
verklebende Substrat. Ein hoher Anteil an viskosem Fluss führt
zu einer hohen Eigenklebrigkeit (auch als Haftklebrigkeit oder als
Tack bezeichnet) und damit oft auch zu einer hohen Klebkraft. Stark
vernetzte Systeme, kristalline oder glasartig erstarrte Polymere
sind mangels fließfähiger Anteile in der Regel
nicht eigenklebrig.
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Die
anteiligen elastischen Rückstellkräfte sind zur
Erzielung von Kohäsion notwendig. Sie werden zum Beispiel
durch sehr langkettige und stark verknäuelte sowie durch
physikalisch oder chemisch vernetzte Makromoleküle hervorgerufen
und ermöglichen die Übertragung der auf eine Klebverbindung
angreifenden Kräfte. Sie führen dazu, dass eine
Klebverbindung einer auf sie einwirkenden Dauerbelastung, zum Beispiel
in Form einer dauerhaften Scherbelastung, in ausreichendem Maße über
einen längeren Zeitraum standhalten kann.
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Um
ein Abfließen (ein Herunterlaufen) der Haftklebemassen
vom Substrat zu verhindern und eine genügende Stabilität
der Haftklebemasse im Klebeverbund zu garantieren, ist also eine
hinreichende Kohäsion der Haftklebemassen erforderlich.
Für gute Adhäsionseigenschaften müssen
die Haftklebemassen aber andererseits in der Lage sein, auf das
Substrat aufzufließen und eine hinreichende Benetzung der Substratoberfläche
zu garantieren. Um Brüche innerhalb der Verklebungsfuge
(innerhalb der Haftklebemassenschicht) zu vermeiden, ist zudem eine
gewisse Elastizität der Haftklebemasse erforderlich.
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Um
eine hinreichende Kohäsion der Haftklebemassen der Klebebänder
zu erreichen, werden die Haftklebemassen in der Regel vernetzt,
das heißt die einzelnen Makromoleküle werden durch
Brückenbindungen miteinander verknüpft. Die Vernetzung
kann auf unterschiedliche Weisen geschehen, so gibt es physikalische und
chemische (thermische) Vernetzungsmethoden.
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Zur
Herstellung homogener Klebebänder ist es von Vorteil, die
thermische Vernetzung der Polymere durchzuführen: Es ist
ohne weiteres möglich, auch dicke Schichten gleichmäßig
mit thermischer Energie zu versorgen. Masseschichten, die durch
aktinische Strahlung (beispielsweise ultraviolette Strahlung, Elektronenstrahlen)
vernetzt wurden, zeigen hingegen ein Vernetzungsprofil durch die
vernetzte Schicht hindurch. Dieses Vernetzungsprofil resultiert
daraus, dass die Strahlen nur eine begrenzte Eindringtiefe in die
Schicht hinein besitzen, wobei die Intensität der Strahlung
zudem mit der Eindringtiefe aufgrund von Absorptionsprozessen abnimmt.
Daher sind die außenliegenden Bereiche einer strahlenchemisch
vernetzten Masseschicht stärker vernetzt als die weiter
innen liegenden Bereiche, wobei die Vernetzungsintensität
nach innen abnimmt. Insbesondere für dicke Schichten ist
dieser Effekt sehr signifikant.
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Verfahrenstechnisch
bedingt lassen sich sehr dicke Polymerschichten sehr viel besser
aus der Polymer-Schmelze (sogenannte Hotmelts) als aus der Polymer-Lösung
herstellen. Da die Schichten durch eine Beschichtung aus der Schmelze
hergestellt werden, für eine homogene Verteilung thermischer
Vernetzer zur Initiierung einer nachfolgenden thermischen Vernetzung
eben diese Vernetzer aber vor der Beschichtung zugesetzt werden
müssen, ergibt sich das Problem, dass die thermischen Vernetzer
den hohen Temperaturen zur Erzeugung der Polymerschmelze ausgesetzt
sind und daher bereits vor der Vernetzung zu einer unkontrollierten
Polymervernetzung (sogenannte Vergelung) führen. Um diese
Vergelung weitgehend zu unterdrücken, werden im Hotmelt-Verfahren üblicherweise
sehr reaktionsträge Vernetzer eingesetzt, und zwar erst
kurz vor der Beschichtung. Um aber dennoch nach Beschichtung befriedigende
Vernetzungsergebnisse zu erzielen, werden weiterhin sogenannte „Beschleuniger” beigemischt.
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Auch
für aus Lösung beschichtete Polymersysteme, die
thermisch vernetzt werden sollen, kann der Einsatz von Beschleunigern
sinnvoll sein und wird häufig realisiert. Der thermisch
initiierte Vernetzungsvorgang wird üblicherweise verbunden
mit der thermischen Entfernung des Lösungsmittels aus der
aufgetragenen Schicht (also der Trocknung der Massenschicht). Ein
zu schnelles Entfernen des Lösungsmittels führt
dabei zu einer schlecht ausgebildeten, ungleichmäßigen
und inhomogenen Schicht, da ein zu radikales Trocknen beispielsweise
zu Blasenbildung führt. Aus diesem Grund wird die Trocknung
daher bei moderaten Temperaturen durchgeführt. Um dennoch
auch bei diesen Temperaturen eine gute Vernetzung, die hinreichend
schnell verläuft, zu garantieren, sind auch den Lösungsmittelsystemen üblicherweise
Beschleuniger zugesetzt.
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Eine
Beschichtung aus Lösung wird häufig dann bevorzugt,
wenn die Dicke der resultierenden Schichten nicht sehr groß ist,
so dass eine erhöhte Viskosität der aufzubringenden
Polymerlösung (im Vergleich zu einer weitgehend lösemittelfreien
Schmelze) nicht mit signifikanten Problemen verbunden ist.
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Als
Beschleuniger oder auch beschleunigend wirkende Substanz werden
insbesondere insbesondere Protonenakzeptoren, Elektronenpaardonatoren
(Lewisbasen) und/oder Elektronenpaarakzeptoren (Lewissäuren)
eingesetzt. Beschleuniger sind solche Verbindungen oder Chemikalien,
die Vernetzungsreaktionen in sofern unterstützen, dass
sie für eine erfindungsgemäß hinreichende
Reaktionsgeschwindigkeit sorgen. Dies geschieht insbesondere katalytisch
(durch Aktivierung der Vernetzungsreaktion) und/oder durch Umwandlung funktioneller
Gruppen der Vernetzersubstanzen oder der zu vernetzenden Makromoleküle
zu funktionellen Gruppen, die im Sinne einer Verknüpfungsreaktion
der Makromoleküle untereinander (Brückenbildung,
Netzwerkbildung) untereinander oder mit weiteren funktionellen Gruppen
reagieren können.
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Die
Beschleuniger selbst nehmen nicht an einer solchen Verknüpfungsreaktion
teil (vernetzen selbst also nicht), können aber letztendlich
selbst, in Form von Reaktionsprodukten oder in Form von Fragmenten
in das Netzwerk eingebunden sein oder an dieses geknüpft
sein. Der Beschleuniger sorgt also für eine wesentliche
Verbesserung der Reaktionskinetik der Vernetzungsreaktion.
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Vernetzer
hingegen sind solche Substanzen, die durch eigene funktionelle Gruppen
an einer Reaktion, insbesondere einer Additions- oder Substitutionsreaktion,
teilnehmen können, die zu einer Brückenbildung
zur Netzwerkbildung führt, oder die funktionelle Gruppen
aufweisen, die – beispielsweise durch die genannte Beschleunigungswirkung
oder durch andere Prozessvorgänge – im Rahmen
der Vernetzungsreaktion in solche funktionellen Gruppen umgewandelt
werden, dass sie zu der entsprechenden Brückenbildung zwischen
den Makromolekülen der zu vernetzenden Polymere führen.
Die Vernetzungsreaktion in Abwesenheit des Beschleunigers würde
bei ausgewählten Reaktionsparametern, hier insbesondere
einer Temperatur, die unterhalb der Schmelztemperatur der Polyacrylate
liegt, nicht oder nur unzureichend langsam ablaufen. Viele Epoxide,
die als Vernetzer eingesetzt werden, sind von Natur aus eher reaktionsträge,
so dass sie ohne Beschleuniger zu keinen befriedigenden Vernetzungsergebnissen
führen.
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Protonendonoren,
insbesondere Carbonsäuren bzw. Carbonsäuregruppen
bzw. deren deprotonierten Derivate, sind im erfindungsgemäßen
Sinne nicht zu den Beschleunigern zu zählen.
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Die
Anwesenheit von Beschleunigern in Haftklebemassen weist aber auch
Nachteile auf. So neigen insbesondere stickstoffhaltige Beschleuniger,
wie beispielsweise Amine, durch Oxidationsprozesse mit der Zeit
zur Vergilbung, so dass derartige Beschleunigersysteme insbesondere
für transparente Haftklebemasse, die beispielsweise für
optische Zwecke eingesetzt werden sollen, schlecht oder nicht geeignet
sind.
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Beschleuniger,
die salzartig sind oder Salze bilden (insbesondere basische Beschleuniger),
wie etwa die vorgenannten Amine oder auch Zinkchlorid, führen
zu einer erhöhten Feuchtigkeitskapazität des Produktes,
da Salze in der Regel hygroskopische Eigenschaften besitzen. Insbesondere
für Haftklebemassen, die aufgrund des beabsichtigten Einsatzgebietes
eine sehr hohe Feuchtwärmebeständigkeit aufweisen
sollen, sind derartige Beschleuniger nicht geeignet.
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Angestrebt
ist daher, die thermische Vernetzung von Polyacrylaten als Haftklebemassen
insbesondere für solche Schichten, die in Luftkontakt stehen,
zu erzielen, ohne dass Beschleuniger beigemischt sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, thermisch vernetzte Polymere (insbesondere
Haftklebemassen) auf Acrylatbasis, insbesondere für stark
klebende doppelseitige Haftklebebänder, anzubieten. Vorteilhaft
sollen die vernetzten Polyacrylate eine sehr geringe Vergilbungsneigung,
aber eine hohe Feuchtwärmebeständigkeit aufweisen.
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Die
Polyacrylate sollen sehr bevorzugt über das Hotmelt-Verfahren
herstellbar, verarbeitbar und/oder insbesondere beschichtbar sein
und sich dennoch für eine thermische Vernetzung eignen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es weiterhin, stark klebende Klebebänder
unter Verwendung der genannten Polyacrylate anzubieten.
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Gegenstand
der Erfindung sind Klebebänder, umfassend zumindest eine
erste, viskoelastische Polymerschicht mit einer Ober- und einer
Unterseite sowie mindestens eine zweite Polymerschicht, die insbesondere
an die erste Polymerschicht direkt angrenzt, auf der Oberseiten
der viskoelastischen Polymerschicht, wobei
- – die
viskoelastische Polymerschicht auf einem Polyacrylat basiert, das
erhältlich ist durch Polymerisation einer Monomerzusammensetzung
von
65 bis 97 Gew.-% Ethylhexylacrylat und/oder Butylacrylat,
0
bis 30 Gew.-% Methylacrylat,
3 bis 15 Gew.-% Acrylsäure,
wobei
die viskoelastische Polymerschicht vernetzt ist,
- – die zweite Polymerschicht auf einem Polymer basiert,
das erhältlich ist durch Polymerisation einer Monomerzusammensetzung
von
85 bis 95 Gew.-% Ethylhexylacrylat und/oder Butylacrylat,
5
bis 15 Gew.-% Acrylsäure
wobei die zweite Polymerschicht
unter Einsatz eines Epoxycyclohexylderivats in Abwesenheit von Beschleunigern,
insbesondere von Protonenakzeptoren, Elektronenpaardonatoren (Lewisbasen)
und/oder Elektronenpaarakzeptoren (Lewissäuren), thermisch
vernetzt ist.
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Da
die zweite Polymerschicht zumindest im dargestellten Klebebandverbund
nach außen hin haftklebrige Eigenschaften aufweist, wird
die zweite Polymerschicht im folgenden auch als Haftklebemassenschicht bezeichnet.
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Die
Abwesenheit bezieht sich dabei insbesondere auf extern zugesetzte
(also nicht einpolymerisierte bzw. in das Polymergerüst
eingebaute) Beschleuniger; besonders bevorzugt sind aber weder extern
zugesetzte noch einpolymerisierte, sehr bevorzugt gar keine Beschleuniger
zugegen.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere doppelseitige Klebebänder,
umfassend eine erste, viskoelastische Polymerschicht mit einer Ober-
und einer Unterseite (im weiteren für doppelseitige Klebebänder
auch als „Zwischenschicht” bezeichnet) sowie eine
zweite Polymerschicht auf der Ober- und eine dritte Polymerschicht
auf der Unterseite der Zwischenschicht, wobei
- – die
viskoelastische Zwischenschicht auf einem Polyacrylat basiert, das
erhältlich ist durch Polymerisation einer Monomerzusammensetzung
von
65 bis 97 Gew.-% Ethylhexylacrylat und/oder Butylacrylat,
0
bis 30 Gew.-% Methylacrylat,
3 bis 15 Gew.-% Acrylsäure,
wobei
die viskoelastische Zwischenschicht vernetzt ist,
- – zumindest die zweite Polymerschicht auf einem Polymer
basiert, das erhältlich ist durch Polymerisation einer
Monomerzusammensetzung von
85 bis 95 Gew.-% Ethylhexylacrylat
und/oder Butylacrylat,
5 bis 15 Gew.-% Acrylsäure
wobei
die zweite Polymerschicht unter Einsatz eines Epoxycyclohexylderivats
in Abwesenheit von Beschleunigern, insbesondere von Protonenakzeptoren,
Elektronenpaardonatoren (Lewisbasen) und/oder Elektronenpaarakzeptoren
(Lewissäuren), thermisch vernetzt ist.
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Auch
hier ist die zweite Polymerschicht eine Haftklebemassenschicht,
weist also zumindest im dargestellten Klebebandverbund nach außen
hin haftklebrige Eigenschaften auf.
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Weiterhin
weist die dritte Polymerschicht im doppelseitigen Klebeband sehr
bevorzugt klebrige, insbesondere haftklebrige Eigenschaften auf.
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Die
Klebkraft auf Stahl (alle Angaben zur Klebkraft auf Stahl beziehen
sich auf Werte, die sich gemäß des im experimentellen
Teil dieser Schrift dargestellten 90°-Klebkrafttest; Messmethode
V1; ermitteln lassen) der erfindungsgemäßen Klebebänder
auf Seiten der zweiten Polymerschicht (also die Klebkraft auf der
Oberseite des Klebebandes) beträgt insbesondere bevorzugt
mindestens 10 N/cm oder mehr, besonders bevorzugt mindestens 15
N/cm oder mehr, äußerst bevorzugt 17 N/cm oder
mehr.
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Die
Begriffe Ober- und Unterseite dienen im Rahmen dieser Schrift lediglich
zur lokalen Unterscheidung der beiden Oberflächen der ersten
Polymerschicht und sollen darüber hinaus keine weiteren
Richtungsinformationen enthalten. Auf der „Oberseite” bedeutet also
insbesondere auf einer der Seiten der entsprechenden Schicht, auf
der Unterseite auf der anderen Seite der entsprechenden Schicht.
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Die
Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen
und Ausführungen der Erfindung.
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Die
Beschaffenheit der Polymerschichten und ihre physikalischen Eigenschaften
(zum Beispiel Viskoelastizität, Kohäsion, elastischer
Anteil) lassen sich durch die Art und den Grad der Vernetzung beeinflussen.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Klebebänder
beinhaltet dementsprechend die Idee, ein Polyacrylat, insbesondere
eine Polyacrylat-Haftklebemasse, mit einem hohen Acrylsäuregehalt
(d. h. erhältlich durch Polymerisation einer Monomerzusammensetzung,
die mindestens 5 Gew.-% Acrylsäure enthält), thermisch
zu vernetzen, und zwar unter Einsatz eines oder mehrerer Epoxycyclohexylderivate
insbesondere allein, ggf., aber auch in Kombination mit anderen
Vernetzern, jedenfalls aber in Abwesenheit von Beschleunigersubstanzen,
insbesondere von Protonenakzeptoren, Elektronenpaardonatoren (Lewisbasen)
und/oder Elektronenpaarakzeptoren (Lewissäuren), in der
mit dem Epoxycyclohexylderivat zu vernetzenden Schicht.
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Mit
einem solchen Verfahren lassen sich die zweiten Polymerschichten
hervorragend herstellen.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, als Vernetzer
ein oder mehrere Epoxycyclohexylcarboxylate einzusetzen, insbesondere
bevorzugt (3,4-Epoxycyclohexan)methyl-3,4-epoxycyclohexylcarboxylat
(CAS 2386-87-0).
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Der
bzw. die Epoxycyclohexylderivat-Vernetzer liegt in der zu vernetzenden
Haftklebemasse bevorzugt in einer Gesamtmenge von bis zu 0,4 Gew.-Teile,
sehr bevorzugt bis zu 0,3 Gew.-Teile (jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile
zu vernetzendes Polymer [sind der Haftklebemasse keine weiteren
Additive oder Füllstoffe zugemischt, also auf 100 Gew.-Teile
zu vernetzende Haftklebemasse]), vor. Bei Vernetzermengen von mehr als
0,3 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile Polymer ist zunehmend mit Einbußen
der Klebkraft zu rechnen. Typische Vernetzermengen liegen beispielsweise
im Bereich von 0,15 bis 0,25 Gew.-Teilen, insbesondere bei 0,2 Gew.-Teilen
(auf 100 Gew.-Teile Polymer).
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Auch
die viskoelastische Polyacrylatschicht (die viskoelastsiche Zwischenschicht)
ist bevorzugt thermisch vernetzt, was zu einer sehr homogenen Ausbildung
der viskoelastischen Schicht führt. Besonders bevorzugt
erfolgt die thermische Vernetzung durch Einsatz eines oder mehrerer
Glycidylether, insbesondere eines oder mehrerer Polyglycidylether,
ganz bevorzugt unter Einsatz von Pentaerythrittetraglycidether (CAS 3126-63-4)
als Vernetzer. Die Vernetzung erfolgt insbesondere vorteilhaft in
Kombination mit einem Amin oder einem Amid, besonders bevorzugt
mit Triethylentetramin (CAS 112-24-3), als Beschleuniger. Der Vernetzer
für die viskoelastische Polyacrylatschicht ist dem zu vernetzenden
Polyacrylat bevorzugt in einer Menge von bis zu 1,0 Gew.-Teile,
sehr bevorzugt bis zu 0,8 Gew.-Teile (bezogen auf 100 Gew.-Teile
zu vernetzendes Polymer) zugesetzt. Typische Vernetzermengen liegen
beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 0,6, insbesondere 0,15 bis 0,5
Gew.-Teilen (bezogen auf 100 Gew.-Teile Polymer). Der Beschleuniger
liegt vorteilhaft in einer Menge von 0,1 bis 0,3 Gew.-Teilen (bezogen
auf 100 Gew.-Teile Polymer) vor.
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Die
Anwesenheit eines Aminbeschleunigers in der viskoelastischen Polyacrylatschicht
ist insbesondere bei Drei- oder Mehrschichtaufbauten unkritisch,
da die Zwischenschicht in diesen Fällen durch die außenliegenden
Klebemassen- bzw. Haftklebemassenschichten von dem Einfluss oxidierender
Substanzen wie etwa Luftsauerstoff weitgehend abgeschirmt wird.
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Die
viskoelastische Polymerschicht kann als sehr hochviskose Flüssigkeit
angesehen werden, die unter Druckbelastung das Verhaltens des Fließens
(auch als „kriechen” bezeichnet) zeigt. Viskoelastische
Polymere im Sinne der erfindungsgemäßen ersten
viskoelastischen Polymerschicht weisen bevorzugt bereits durch die
Schwerkraft, also unter Belastung durch ihr eigenes Gewicht, die
Fähigkeit auf, mehr oder weniger langsam zu fließen
und insbesondere auf einen Untergrund aufzufließen. Mindestens
aber findet dieser Effekt unter einer externen Druckeinwirkung statt.
Eine Druckerhöhung, etwa durch Andrücken des Klebebandes
auf einen Untergrund, kann dieses Verhalten deutlich beschleunigen.
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Viskoelastische
Polymere im Sinne der erfindungsgemäßen ersten
viskoelastischen Polymerschicht besitzen weiterhin die Fähigkeit,
bei langsamer Krafteinwirkung die auf sie einwirkenden Kräfte
zu relaxieren: sie sind in der Lage, die Kräfte in Schwingungen
und/oder Verformungen (die insbesondere auch – zumindest zum
Teil – reversibel sein können) zu dissipieren,
somit die einwirkenden Kräfte „abzupuffern” und
eine mechanische Zerstörung durch die einwirkenden Kräfte
bevorzugt vermeiden, vorteilhaft aber mindestens aber verringern
oder aber den Zeitpunkt des Eintretens der Zerstörung zumindest
hinauszögern. Im Falle einer sehr schnell einwirkenden
Kraft zeigen viskoelastische Polymere üblicherweise ein
elastisches Verhalten, also das Verhalten einer vollständig
reversiblen Verformung, wobei Kräfte, die über
das Elastizitätsvermögen der Polymere hinausgehen,
zu einem Bruch führen können.
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Im
Gegensatz hierzu stehen elastische Materialien, die auch bei langsamer
Krafteinwirkung das beschriebene elastische Verhalten zeigen.
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Das
erfindungsgemäße, insbesondere doppelseitige,
Klebeband weist zu den Klebebändern des Standes der Technik
signifikante Unterschied auf:
Durch die thermische Vernetzung
weist das Haftklebeband zum einen kein Vernetzungsprofil durch seine Schichten
hindurch auf. Viskoelastische Schichten sowie Haftklebemassenschicht,
die durch aktinische Strahlung (Ultravioltte Strahlung, Elektronenstrahlen)
vernetzt wurden, zeigen ein Vernetzungsprofil durch die jeweilige
vernetzte Schicht hindurch auf. Thermisch vernetzte Masseschichten
zeigen dieses Verhalten nicht, da die Wärme gleichmäßig
in die Schicht eindringen kann. Die Abwesenheit der Beschleunigersubstanzen
kann analytisch nachgewiesen werden (Systeme, die unter Beschleunigeranwesenheit
vernetzt wurden, weisen Reste dieser Beschleuniger auf, wie etwa
Stickstoffverbindungen im Falle von Aminen oder Amiden als Beschleuniger,
Zinkchlorid oder der gleichen).
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Zudem
konnte nachgewiesen werden, wie im experimentellen Teil dieser Schrift
dargestellt wird, dass die mittels Epoxycyclohexylderivaten als
Vernetzer thermisch vernetzten Polyacrylathaftklebemassen eine höhere
Klebkraft aufwiesen als die mittels anderer Vernetzer vernetzten
Systeme. Diese Eigenschaft lässt sich wahrscheinlich zurückführen
auf eine spezielle Vernetzungsstruktur. Der vorgenannte Gegenstand
unterscheidet sich daher signifikant von den Klebebändern,
die nach der Vernetzung mittels anderer Vernetzer geringere Klebkräfte
und schlechtere klebtechnische Eigenschaften aufweisen.
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Sehr
signifikant ist dieser Unterschied für die erfindungsgemäßen
Klebebänder. Setzt man eine viskoelastische Schicht der
genannten Art ein und rüstet diese auf zumindest einer
Seite mit einer mittels zumindest eines Epoxycyclohexylderivats
thermisch vernetzten Polyacrylathaftklebemasse der genannten Zusammensetzung
aus, so sind Klebkräfte auf dieser Klebebandseite deutlich
höher als bei Systemen,
- – die
die entsprechende Haftklebemasse auf einem elastischen Polymerträger
(herkömmliche Folienträger wie beispielsweise
PET, PE, PVC) aufweisen,
- – oder die den gleichen viskoelastischen Träger,
aber eine andere, wenn auch an sich (also beispielsweise mit elastischen
Folienuntergründen als Träger) deutlich klebrigere,
Haftklebemasse aufweisen.
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Überraschenderweise
spielt für die Klebkraft des Klebebandes nicht nur die
außenliegende Haftklebemasse eine Rolle, sondern gleichfalls
der viskoelastische Träger, so dass für die hervorragenden
Klebeeigenschaften das Gesamtsystem von Bedeutung ist. Die erfinderische
Idee beinhaltet also die Kombination einer viskoelastischen, relativ
weichen Polymerschicht mit einer an sich (also beispielsweise mit
elastischen Folienuntergründen als Träger) nicht
stark haftklebrigen Haftklebemassenschicht, wobei durch Zusammenspiel
beider Schichten das Klebeverhalten auf Seiten der Haftklebemassenschicht
optimiert wird und somit Klebkräfte erzielt werden, die
deutlich höher sind als bei an sich gut haftklebrigen Haftklebemassenschichten
(insbesondere solchen, die auf herkömmlichen – insbesondere
elastischen – Trägern vorliegen).
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Erfindungsgemäß ist
es gelungen, eine kohäsive Haftklebemasse mit an sich relativ
geringer Klebrigkeit als Haftklebemasse für ein sehr klebkräftiges
Klebeband zu verwenden, insbesondere die Außen-Klebkraft einer
sehr kohasiven, auf elastischen Trägern vorliegend eher
relativ gering klebrigen Polymerschicht (Klebkraft auf Stahl unter
diesen Bedingungen < 10
N/cm oder deutlich darunter, etwa beispielsweise < 7 N/cm) dadurch
sehr deutlich zu erhöhen (und auf einen Wert von mehr als
10 N/cm, bevorzugt von mehr als 15 N/cm zu steigern), dass angrenzend
an diese kohäsive Polymerschicht eine weiche, viskoelastische
Polymerschicht vorgesehen ist, wobei auch die viskoelastische Polymerschicht
an sich Klebkräfte von unter 10 N/cm, insbesondere von
unter 7 N/cm aufweist.
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Bei
Klebebändern, bei denen die Klebkraft allein auf die außenliegende
Haftklebemasse zurückzuführen ist, muss häufig
ein Kompromiss zwischen Adhäsion und Kohäsion
eingegangen werden (siehe einleitender Teil). Überraschender
Weise ist es gelungen, durch Steuerung der Eigenschaften zweier
unterschiedlicher Schichten, die einzeln optimiert werden können,
hervorragende Gesamteigenschaften zu erzielen.
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Erfindungsgemäß ist
es gelungen, die Klebkraft des Klebebands auf Stahl auf mehr als
das doppelte, bezogen auf die Klebkraft der zweiten Polymerschicht
auf Stahl, wenn diese Schicht auf einem herkömmlichen Träger
vorliegt, zu erhöhen. Auch bezüglich der Klebkraft
der viskoelastischen, ersten Polymerschicht auf Stahl ist die Klebkraft
des erfindungsgemäßen Klebebandes auf Stahl mehr
als doppelt so hoch. Zudem besitzen die Klebebänder hohe
Scherstandzeiten bei hohen Temperaturen (beispielsweise bei 70°C).
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Die
viskoelastischen Eigenschaften einer Schicht und die kohäsiven
Eigenschaften einer weiteren Schicht lassen sich quantitativ über
deren elastischen Anteile beschreiben.
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Sehr
vorteilhaft weist die viskoelastische, erste Polymerschicht einem
elastischen Anteil von weniger als 80%, bevorzugt weniger als 75%
auf; weiter bevorzugt aber von mehr als 50 Gew.-%, mehr bevorzugt
von mehr als 60%.
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Sehr
vorteilhaft weist die zweite Polymerschicht einen elastischen Anteil
von mehr als 80%, bevorzugt mehr als 85%, sehr bevorzugt mehr als
90% auf.
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Sehr
vorteilhaft weist die dritte Polymerschicht einen elastischen Anteil
von mehr als 80%, bevorzugt mehr als 85%, sehr bevorzugt mehr als
90% auf.
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Alle
Angaben zum elastischen Anteil beziehen sich auf Werte, die sich
gemäß der im experimentellen Teil dieser Schrift
dargestellten Messmethode H3 ermitteln lassen; dazu werden die Polymerschichten
entsprechend der in den erfindungsgemäßen Klebebändern
vorliegenden Polymerschichten als Einzelschichten auf einer 23 µm
dicken PET-Folie gemäß der Methode H3 vermessen
und der elastische Anteil bestimmt.
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Für
die Umsetzung der erfinderischen Idee ist also zumindest ein Zweischichtsystem
vorteilhaft, nämlich eine viskoelastische, erste Polymerschicht,
vorteilhaft eine solche der in Anspruch 1 beschriebenen Art (also
auf einem vernetzten Polymer basierend, das erhältlich
ist durch Polymerisation einer Monomerzusammensetzung von 65 bis
97 Gew.-% Ethylhexylacrylat und/oder Butylacrylat, 0 bis 30 Gew.-%
Methylacrylat, 3 bis 15 Gew.-% Acrylsäure) sowie einer
zweiten Polymerschicht (im folgenden auch als Haftklebemassenschicht bezeichnet,
da sie im Klebeband die nach außen haftklebrig wirkende
Funktion übernimmt); vorteilhaft eine solche der ebenfalls
in Anspruch 1 für diese Schicht beschrieben Art (also auf
einem Polymer basierend, das erhältlich ist durch Polymerisation
einer Monomerzusammensetzung von 85 bis 95 Gew.-% Ethylhexylacrylat und/oder
Butylacrylat und 5 bis 15 Gew.-% Acrylsäure, wobei die
Haftklebemassenschicht unter Einsatz eines Epoxycyclohexylderivates
thermisch vernetzt ist).
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Auf
der Rückseite der viskoelastischen Polymerschicht kann
zur Stabilisierung bzw. zur Abdeckung beispielsweise ein Liner oder
ein herkömmliches Folienmaterial vorgesehen sein, so dass
mindestens ein Dreischicht-System umfassend das erfindungsgemäße
mindestens zweischichtige Klebesystem vorliegt.
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Bei
hinreichend dicken viskoelastischen Polymerschichten kann die der
Haftklebemassenschicht abgewandte Seite, in Zweischichtsystemen
freiliegende Seite der viskoelastischen Polymerschicht, auch dadurch
stabilisiert sein, dass sie durch einen Vernetzungsprozess mit einer
geringen Eindringtiefe stark vernetzt wird, so dass nur ein Teil
der Dicke der viskoelastischen Trägerschicht stark vernetzt
wird, während auf der anderen, der Haftklebemassenschicht
zugewandten Seite der viskoelastischen Klebeschicht die viskoelastischen
Eigenschaften erhalten bleiben.
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Für
die Anwendung der Klebebänder ist es vorteilhaft, mindestens
doppelseitige Klebebänder anzubieten, also mindestens dreischichtige
Klebesysteme einzusetzen, bei denen auf der anderen Seite der viskoelastischen,
ersten Polymerschicht (auf der der zweiten Polymerschicht (Haftklebemassenschicht)
abgewandten Oberfläche der viskoelastischen Polymerschicht)
mittelbar oder unmittelbar eine weitere Klebemassenschicht vorgesehen
ist.
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Für
eine sehr vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen
Klebebandes sind beide Klebemassenschichten Haftklebemassenschichten
der genannten Art, also solche, die einen elastischen Anteil von
größer als 80% aufweisen und/oder insbesondere
solche, die jeweils auf einem Polymer basieren, das erhältlich
ist durch Polymerisation einer Monomerzusammensetzung von 85 bis
95 Gew.-% Ethylhexylacrylat und/oder Butylacrylat und 5 bis 15 Gew.-%
Acrylsäure, wobei die Haftklebemassenschicht unter Einsatz
eines Epoxycyclohexylderivates thermisch vernetzt sind.
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Bei
diesen Klebeband-Systemen weisen beide Seiten die vorteilhaften
klebtechnischen Eigenschaften auf, so dass diese Systeme beispielsweise
für solche doppelseitigen Verklebungen eingesetzt werden
können, für die sehr starke Klebkräfte
notwendig sind.
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In
einer Weiterentwicklung sind die zweite und die dritte Polymerschicht
(die Haftklebemassen auf beiden Seiten des erfindungsgemäßen
doppelseitigen Klebebandes) chemisch, physikalisch oder von ihren
Ausmaßen her identisch. Vorteilhaft ist es, wenn die zweite
und die dritte Polymerschicht mit identischen Zusätzen (insbesondere
funktionelle Zusätze und/oder Füllstoffe) und/oder
Zusätzen (insbesondere funktionelle Zusätze und/oder
Füllstoffe) in identischer Menge versehen sind (was beinhaltet,
dass auch beide Schichten zusatz- und/oder füllstofffrei
sein können).
-
Sehr
günstig können auch die zweite und die dritte
Schicht vollständig identisch sind (ungeachtet von unwesentlichen
Unreinheiten, Produktionsungenauigkeiten und anderen – insbesondere
nicht beabsichtigten – Aspekten).
-
Die
Klebkraft auf Stahl der erfindungsgemäßen Klebebänder
auf Seiten der dritten Polymerschicht (also die Klebkraft auf der
Unterseite des Klebebandes) beträgt insbesondere bevorzugt
mindestens 10 N/cm oder mehr, besonders bevorzugt mindestens 15
N/cm oder mehr, äußerst bevorzugt 17 N/cm oder
mehr.
-
Als
sehr vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn Haftklebemassenschichten
harzfrei sind, der bzw. den Haftklebemasse(n) also keine klebkraftsteigernden
Harze beigemischt sind. Als Harze, die Haftklebemassen üblicherweise
zur Klebkraftsteigerung zugesetzt werden, gelten beispielweise aliphatische
Kohlenwasserstoffharze, aromatische Kohlenwasserstoffharze, alkylaromatische
Kohlenwasserstoffharze, Terpenharze, Terpenphenolharze, Kolophoniumharze
(insbesondere hydrierte, nichthydrierte oder disproportionierte
Kolophoniumharze) funktionelle Kohlenwasserstoffharze, Naturharze
und dergleichen. Die erfindungsgemäßen Haftklebemassen
zeichnen sich dadurch aus, dass sehr gute Klebeigenschaften auch
in Abwesenheit dieser und anderer Klebharze erzielt werden können,
obwohl die Haftklebemassen an sich sehr kohäsiv und wenig
haftklebrig sind.
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In
sehr bevorzugter Vorgehensweise wird die erste viskoelastische Polyacrylatschicht
durch das Polymer gebildet wird (so dass also die viskoelastische,
erste Polymerschicht aus dem Polymer besteht), das erhältlich
ist durch Polymerisation einer Monomerzusammensetzung von 65 bis
97 Gew.-% Ethylhexyl-acrylat und/oder Butylacrylat, 0 bis 30 Gew.-%
Methylacrylat, 3 bis 15 Gew.-% Acrylsäure, wobei diese
Aufzählung vorteilhaft abschließend ist und keine
weiteren Monomere im Polymer und/oder keine weiteren Komponenten in
der viskoelastischen Polyacrylatschicht vorhanden sind. In einer
vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die viskoelastische,
erste Polymerschicht auch zusatz- und/oder füllstofffrei.
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In
vorteilhafter Weise wird eine der Haftklebemassenschichten, werden
bevorzugt beide Haftklebemassenschichten, durch jeweils ein Polymer
gebildet (so dass also die zweite und/oder die dritte Polymerschicht
aus dem Polymer bestehen), das erhältlich ist durch Polymerisation
einer Monomerzusammensetzung von 85 bis 95 Gew.-% Ethylhexylacrylat
und/oder Butylacrylat und 5 bis 15 Gew.-% Acrylsäure, wobei
vorteilhaft auch diese Aufzählung abschließend
ist, also keine weiteren Monomere im Polymer und/oder keine weiteren
Komponenten der (den) Haftklebemasse(n) vorhanden sind.
-
Für
die viskoelastische Polyacrylatschicht ist es vor Vorteil, wenn
das Verhältnis von Ethylhexylacrylat zu Butylacrylat im
Bereich von mindestens 1:1, bevorzugt von 2:1 oder darüber
liegt.
-
Für
die jeweilige Haftklebemasse ist es von Vorteil, wenn das Verhältnis
von Ethylhexylacrylat zu Butylacrylat im Bereich von mindestens
1:1, bevorzugt von 2:1 oder darüber liegt.
-
Grundsätzlich
ist eine unerwünschte Neigung zur Seitenkettenkristallisation
desto höher, je größer der Anteile linearer
Alkylreste ist und je linearer die Alkylreste sind. Durch das Verhältnis
von Ethylhexylacrylat zu Butylacrylat lässt sich auch die
Glasübergangstemperatur des Polymeren beeinflussen.
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Insbesondere
zur Handhabung, zur Lagerung und/oder und zur Anbietung der Klebebänder
können diese auf einer oder auch auf beiden Seiten mit
einem Trennmaterial (beispielsweise Silikone, Folien, silikonisierte
Folien oder Papiere, oberflächenbehandelte Folien oder
Papiere oder dergleichen; sogenannte Liner) versehen sein.
-
Die
erfindungsgemäßen Klebebänder können
auch weitere Schichten umfassen, wobei es insbesondere vorteilhaft
ist, also Mehrschichtsysteme (Schichtenabfolge größer
drei) darstellen. Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn dabei eine
wie beschriebene viskoelastische Schicht unmittelbar oder ggf. mittelbar
mit einer wie beschriebenen Haftklebemassenschicht ausgerüstet
ist, insbesondere um die in dieser Schrift beschriebene Klebkraftsteigerung
und/oder Verbesserung der klebtechnischen Eigenschaften zu gewährleisten.
-
Die
erfindungsgemäßen Haftklebebänder zeichnen
sich dadurch aus, dass sie als sehr dicke Produkte hergestellt werden
können, die zudem sehr hohe Klebkräfte besitzen.
Solche Produkte finden beispielsweise Anwendung in der Baubranche
oder bei Verklebungen, wo Unebenheiten oder Hohlräume ausgeglichen
werden sollen. Aufgrund des guten Relaxationsverhaltens der viskoelastischen
Schicht sind die erfindungsgemäßen Klebebänder
geeignet, Krafteinwirkungen, wie mechanische Beanspruchungen, Stöße
und dergleichen abzufangen und die Energie zu dissipieren. Die erfindungsgemäßen
Klebebänder sind daher auch überall dort sehr
geeignet, wo beispielsweise eine stoßdämpfende
und/oder eine erschütterungsdämpfende Wirkung
gewünscht ist, wie etwa zur Verklebung zerbrechlicher Gegenstände,
im Elektronikbereich oder dergleichen. Insbesondere vorteilhaft
ist es, die erfindungsgemäßen Klebebänder
einzusetzen, wenn Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
miteinander verklebt werden sollen, da die erfindungsgemäßen
Klebebänder durch ihre Relaxationseigenschaften Spannungen
dissipieren können, die insbesondere in der Wärme
durch ein unterschiedliches Ausdehnungsverhalten der miteinander
verklebten Gegenstände bzw. Oberflächen resultieren.
Herkömmliche Klebebänder neigen bei stark unterschiedlichem
Ausdehnungsverhalten der verklebten Gegenstände häufig
zum Versagen, dass heißt es kommt zur Schwächung
oder gar zum Bruch der Verklebungsstelle.
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Die
erfindungsgemäßen Klebebänder können
in „üblichen” Klebebanddicken von einigen
bis einigen hundert Mikrometern, aber vorteilhaft auch in Dicken
von mehr als 300 µm, beispielweise 500 µm oder
mehr, 1000 µm oder mehr, 1500 µm oder mehr, 2000 µm
oder mehr oder auch 3000 µm oder mehr hergestellt werden.
Auch noch dickere Produkte sind realisierbar.
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Es
wurde festgestellt, dass auf die Klebstärken auf einer
jeweiligen Klebebandseite einerseits die Dicke der auf der betreffenden
Klebebandseite vorgesehenen Haftklebemassenschicht, andererseits
aber auch die Dicke der darunter liegenden viskoelastischen, ersten
Polymerschicht einen Einfluss haben, der mehr oder weniger groß ausfallen
kann.
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Es
ist von Vorteil, die zweiten und/oder dritten Polymerschichten,
insbesondere die Haftklebemassenschichten; in einer Schichtdicke
von bevorzugt bis zu 100 µm, besser von bis zu 75 µm,
auszugestalten. Besonders vorteilhaft haben sich Schichtdicken von bis
zu 50 µm oder auch geringer herausgestellt. So lassen sich
etwa Klebebänder realisieren, die beidseitig mit einer
Haftklebemassenschicht von jeweils 50 µm ausgerüstet
sind; beispielsweise solche, die eine viskoelastischen Zwischenschicht
mit einer Dicke von 400 µm, von 900 µm, von 1400 µm,
von 1900 µm oder von 2400 µm aufweisen.
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Die
für die viskoelastische, erste Polymerschicht, für
die zweite Polymerschicht und/oder für die dritte Polymerschicht
eingesetzten Polymere weisen unabhängig voneinader bevorzugt
jeweils ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (GPC; vgl. Messmethode
A3) von mindestens Mw = 500.000 g/mol, bevorzugt
mindestens Mw = 700.000 g/mol auf. Ihr gewichtsmittleres
Molekulargewicht übersteigt bevorzugt nicht einen Wert
von Mw = 1.700.000 g/mol.
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Die
Polymere für die Polymerschichten lassen sich hervorragend
durch freie radikalische Polymerisation, bevorzugt in Lösung,
gemäß dem Stand der Technik herstellen. Im Falle
einer gegebenenfalls nachfolgenden Verarbeitung aus der Schmelze
wird das Lösungsmittel nach der Polymerisation abgezogen.
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Die
viskoelastische, erste Polymerschicht wird bevorzugt aus der Schmelze
zur Schicht ausgeformt. Bevorzugt findet eine thermische Vernetzung
der Polymerschicht statt.
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Die
zweite und/oder die dritte Polymerschicht können ebenfalls
aus der Schmelze ausgeformt werden, da diese Schichten üblicherweise
aber nur in Schichtdicken bis zu 100 µm erzeugt werden,
lassen sie sich hervorragend auch aus Lösung beschichten
und danach trocknen.
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Die
thermische Vernetzung der viskoelastischen, ersten Polymerschicht
und der zweiten und ggf. dritten Polymerschicht [Haftklebemasseschicht(en)]
kann gleichzeitig durchgeführt werden, etwa wenn zweite
Polymerschicht und/oder die dritte Polymerschicht auf die noch nicht
vernetze erste Polymerschicht beschichtet werden oder diese in einem
gemeinsamen Verfahren zusammen zur Schicht ausgeformt werden. Die
einzelnen Schichten können aber auch in separaten Verfahren
thermisch vernetzt werden, etwa wenn die zweite Polymerschicht und/oder
die dritte Polymerschicht auf die bereits thermisch vernetzte erste
Polymerschicht beschichtet wird (bzw. werden) und dann thermisch
vernetzt wird (bzw. werden), oder wenn die zweite und/oder die dritte
Polymerschicht an einem anderen Ort ausgeformt und thermisch vernetzt
wird (bzw. werden) – etwa auf einem temporären
Träger, wie etwa ein Trennmaterial – und dann
auf die bereits vernetzte viskoelastische, erste Polymerschicht
aufkaschiert wird (bzw. werden). Insbesondere dafür kann
es vorteilhaft sein, die viskoelastische Polymerschicht und/oder
die zweite und/oder dritte Polymerschicht chemisch und/oder physikalisch vorzubehandeln,
beispielsweise durch Corona- und/oder Plasma-Behandlung und/oder
reaktive Corona- und/oder reaktive Plasmabehandlung (Verwendung
von Gasen, wie z. B. Stickstoff, Sauerstoff, Fluor und/oder weiteren)
und/oder Flammenbehandlung (Flame-Treatment).
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen doppelseitigen,
insbesondere dreischichtigen Klebebänder kann insbesondere
auch entsprechend der Darstellung für Drei- bzw. Mehrschichtsysteme
in der
EP 05 792 143
A1 erfolgen. Die dort beschriebenen Herstellungs- und Beschichtungsverfahren
können analog auch für die Klebebänder
dieser Schrift angewandt werden; der Offenbarungsgehalt der
EP 05 792 143 A1 soll
daher als in die hier vorliegende Offenbarung explizit eingeschlossen
gelten. Gleiches gilt für die Darstellung der in der
EP 05 792 143 A1 beschriebenen
Produktaufbauten.
-
Den
Gegenstand der Erfindung umfassen auch Klebebänder, erhältlich
nach einem der in dieser Schrift dargestellten Verfahren; insbesondere
solche nach einem der in dieser Schrift dargestellten Verfahren erhältliche
und/oder nach zumindest einem in den Ansprüchen dargestellten
Verfahren erhältliche Klebebänder, die der Beschreibung
in dieser Schrift entsprechen und/oder zumindest einem der Sachansprüche
entsprechen.
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Die
erfindungsgemäßen Klebebänder besitzen
eine hohe Transparenz (geringe Neigung zur Vergilbung: die äußeren
Schichten sind photoinitiator- und stickstofffrei, und die inneren
Schichten sich durch die äußeren Schichten von
Sauerstoffeinfluss abgeschirmt.
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Insbesondere
wenn die hohe Transparenz der Klebebänder für
die beabsichtigte Anwendung keine große Rolle spielt, können
der viskoelastischen Polymerschicht und/oder einer oder beiden Haftklebemassenschichten
Füllstoffe beigemischt sein. Auch zur Einstellung der viskoelastischen
Eigenschaften der viskoelastischen Polymerschicht oder zur Einstellung
der Eigenschaften der zweiten und/oder der dritten Polymerschicht (Haftklebemassenschichten)
kann die Beimischung eines oder mehrer der genannten und/oder weiterer
Füllstoffe vorteilhaft sein.
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So
ist beispielsweise bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung der
erfindungsgemäßen Klebebänder die viskoelastische
Polymerschicht geschäumt. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn
dem Polymer ein oder mehrer Schäumungsmittel beigegeben
sind, die dann zur Schäumung der Polymerschicht genutzt
werden können.
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Als
geeignete Additive insbesondere zur viskoelastischen Polymerschicht
bzw. dem Polymer, aus dem diese Schicht hergestellt wird, und/oder
als geeignete Additive zu den Haftklebemassenschichten lassen sich beispielsweise
Schäumungsmittel einsetzen (so dass letztlich geschäumte
Klebebänder, also solche mit geschäumter viskoelastischer
Polyacrylatschicht und/oder geschäumten Klebemassenschicht(en)
erhalten werden können). Geeignete Schäumungsmittel
sind beispielsweise expandierbare polymere Mikrohohlkörper (nicht
expandiert und/oder bereits ganz oder teilweise vorexpandiert);
insbesondere solche Hohlkörper, die bei Wärme-
und/oder anderer Energiezufuhr expandieren können, insbesondere
gas- und/oder flüssigkeitsgefüllte Polymerkugeln
(deren Hülle beispielsweise aus einem thermoplastischen
Material wie Polymethylmethacrylat oder Polystyrol besteht).
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Geeignete
Additve für eine oder mehrere der Schichten des erfindungemäßen
Klebebandes, insbesondere der vioskoelastischen Polymerschicht,
sind weiterhin Polymerhohlkugel, Polymervollkugeln, Glashohlkugeln,
Glasvollkugeln, keramische Hohlkugeln, keramische Vollkugeln, Kohlenstoffvollkugeln
(„Carbon Micro Balloons”).
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Die
Beigabe von Kieselsäuren, vorteilhaft gefällter,
mit Dimethyldichlorsilan oberflächenmodifizierter Kieselsäure,
kann genutzt werden, um die Wärmescherfestigkeit der entsprechenden
Polymerschicht einzustellen (zu erhöhen; auch hier ist
insbesondere die Additivierung der viskoelastischen, ersten Polymerschicht von
Vorteil). Derartige Kieselsäuren lassen sich auch hervorragend
für transparente Produkte verwenden. Insbesondere für
transparente Klebebänder ist es günstig, wenn
die Kieselsäure bis zu 15 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile
Polymer, beigegeben wird. Auch hier ist die Additivierung der viskoelastischen,
ersten Schicht bevorzugt.
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Die
Füllstoffe können aber auch derart gewählt
werden, dass sie die Transparenz nicht, nur unwesentlich und/oder
für die geplante Anwendung nicht störend beeinflussen.
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Hierfür
werden bevorzugt die vorgenannten und/oder andere Füllstoffe
gewählt, deren Ausdehnung so gering ist, dass sie nicht
zu einer optischen Beeinträchtigung der entsprechenden
Polymerschicht führen.
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Die
erfindungsgemäßen Klebebänder können
hervorragend auch füllstofffrei eingesetzt werden, so dass
der viskoelastischen, ersten Polymerschicht und/oder der zweiten
und/oder dritten Polymerschicht (Haftklebemassenschichten) keine
Füllstoffe und/oder Additive zugesetzt sind.
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Die
erfindungsgemäßen Klebebänder weisen
eine gute Feuchtigkeits- und Feuchtwärmebeständigkeit auf
(Abwesenheit von Salzen). Sie besitzen eine sehr hohe Klebkraft;
offenbar ist es gelungen, die für gute Klebemassen erforderlichen
Eigenschaften des Fließverhaltens und einer guten Kohäsion
auf zwei unterschiedliche Schichten zu „verteilen” und
somit eine bessere Abstimmung dieser Eigenschaften realisieren zu können.
Ein derartiger Effekt war nicht zu erwarten, der Fachmann hätte
vielmehr angenommen, dass die Fleißeigenschaften der äußeren
Haftklebemassen den wesentlichen Einfluss auf die gesamt-klebtechnischen Eigenschaften
nehmen würden. Da aber gute Fließeigenschaften
der viskoelastischen Polyacrylatschicht zu einem guten Auffließen
des Gesamtproduktes auf des Substrat führen, kann/können
die Haftklebemassenschicht(en) mit einer relativ hohen Kohäsion
versehen werden, ohne dass die Klebkraft des Klebebandes nachteilig
beeinflusst wird.
-
Die
experimentellen Ergebnisse bestätigen eindrucksvoll die
vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen
Klebebänder.
-
Die
erfindungsgemäßen insbesondere drei- oder mehrschichtigen
Klebebänder (Montageklebebänder) lassen sich besonders
gut dort einsetzen, wo starke Klebkräfte gefordert sind,
eine gute Alterungs- und Witterungsbeständigkeit benötigt
wird (hier insbesondere geringe Neigung zum Vergilben und gute Feuchte- und
Wärmebeständigkeit) und/oder wo Unebenheiten und
Ungleichmäßigkeiten der Substrate bzw. der Klebefugen
ausgeglichen werden sollen. Selbstverständlich lassen sich
die erfindungsgemäßen Klebebänder auch dort
hervorragend verwenden, wo die Ansprüche geringer sind.
-
Die
erfindungsgemäßen Klebebänder eignen
sich besonders gut zur Verklebung von (insbesondere transparenten)
Werbeschildern- und/oder Tafeln, für Glaswandverklebungen
im Innen- und/oder Außenbereich sowie für Glasscheibenverklebungen
im Innen- und/oder Außenbereich.
-
Andere
Anwendungsgebiete, für die sich die erfindungsgemäßen
Klebebänder hervorragend eignen, sind zum Beispiel der
Gebäudebau-, Gebäudeausbau-, Gebäudeausrüstungs-
und der Architekturbereich (jeweils Innen- und/oder Außen),
der Heimwerkerbereich, der Modellbau, die Möbelherstellung,
die Automobilindustrie, der Schiff- und der Flugzeugbau, die Elektronik-
und die Elektroindustrie (beispielsweise für Unterhaltungselektronik,
weiße Ware, braune Ware, aufgrund der guten Wärmebeständigkeit
auch rote Ware), der Verkehrsbereich (Straßenbeschilderung
und dergleichen), um nur einige zu nennen.
-
Aufgrund
des guten Relaxationsverhaltens der erfindungsgemäßen
Klebebänder lassen sie sich hervorragend als oder zur Herstellung
von Dämpfungsmodulen (insbesondere für mechanische
Einflüsse, wie etwa Stöße, akustische
Einflüsse, wie etwa Lärm) einsetzen.
-
Experimenteller Teil
-
Die
folgenden beispielhaften Experimente sollen die Erfindung näher
erläutern, ohne dass durch die Wahl der angegebenen Beispiele
die Erfindung unnötig eingeschränkt werden soll.
-
Messmethoden:
-
Feststoffgehalt (Messmethode A1):
-
Der
Feststoffgehalt ist ein Maß für den Anteil an
nicht verdampfbaren Bestandteilen in einer Polymerlösung.
Er wird gravimetrisch bestimmt, indem man die Lösung einwiegt,
dann für 2 Stunden bei 120°C im Trockenschrank
die verdampfbaren Anteile abdampft und den Rückstand zurückwiegt.
-
K-Wert (nach FIKENTSCHER)(Messmethode
A2):
-
Der
K-Wert ist ein Maß für die durchschnittliche Molekülgröße
hochpolymerer Stoffe. Zur Messung wurden einprozentige (1 g/100
ml) toluolische Polymerlösungen herstellt und mit Hilfe
eines VOGEL-OSSAG-Viskositmeters deren kinematische Viskositäten
bestimmt. Nach Normierung auf die Viskosität des Toluols
wird die relative Viskosität erhalten, aus der sich nach
FIKENTSCHER der K-Wert errechnen lässt (Polymer 8/1967,
381 ff.)
-
Gelpermeationschromatographie GPC (Messmethode
A3):
-
Die
Angaben des gewichtsmittleren Molekulargewichtes Mw und
der Polydispersität PD in dieser Schrift beziehen sich
auf die Bestimmung per Gelpermeationschromatographie. Die Bestimmung
erfolgt an 100 μl klarfiltrierter Probe (Probenkonzentration
4 g/l). Als Eluent wird Tetrahydrofuran mit 0,1 Vol.-% Trifluoressigsäure
eingesetzt. Die Messung erfolgt bei 25°C. Als Vorsäule
wird eine Säule Typ PSS-SDV, 5 µ, 103 Å, ID
8,0 mm·50 mm verwendet. Zur Auftrennung werden die Säulen
des Typs PSS-SDV, 5 µ, 10 Å sowie 105 Å und
106 Å mit jeweils ID 8,0 mm × 300
mm eingesetzt (Säulen der Firma Polymer Standards Service;
Detektion mittels Differentialrefraktometer Shodex RI71). Die Durchflussmenge
beträgt 1,0 ml pro Minute. Die Kalibrierung erfolgt gegen
PMMA-Standards (Polymethylmethacrylat-Kalibrierung)].
-
180° Klebkrafttest (Messmethode
H1):
-
Ein
20 mm breiter Streifen einer auf Polyester als Schicht aufgetragenen
Acrylathaftklebemasse wurde auf Stahlplatten aufgebracht, die zuvor
zweimal mit Aceton und einmal mit Isopropanol gewaschen wurden. Der
Haftklebestreifen wurde zweimal mit einem Anpressdruck entsprechend
einem Gewicht von 2 kg auf das Substrat aufgedrückt. Das
Klebeband wurde anschließend sofort mit einer Geschwindigkeit
von 300 mm/min und in einem Winkel von 180° vom Substrat
abgezogen. Alle Messungen wurden bei Raumtemperatur durchgeführt.
-
Die
Messergebnisse sind in N/cm angegeben und sind gemittelt aus drei
Messungen.
-
Scherstandzeit (Messmethode H2):
-
Ein
13 mm breiter und mehr als 20 mm (beispielsweise 30 mm) langer Streifen
des Klebebandes wurde auf eine glatte Stahloberfläche,
die dreimal mit Aceton und einmal mit Isopropanol gereinigt wurde,
aufgebracht. Die Verklebungsfläche betrug 20 mm·13
mm (Länge·Breite), wobei das Klebeband die Prüfplatte
am Rand überragt (beispielsweise um 10 mm entsprechend
oben angegebener Länge von 30 mm). Anschließend wurde
das Klebeband viermal mit einem Anpressdruck entsprechend einem
Gewicht von 2 kg auf den Stahlträger gedrückt.
Diese Probe wurde senkrecht aufgehängt, so dass das überstehende
Ende des Klebebandes nach unten zeigt.
-
Bei
Raumtemperatur wurde ein Gewicht von 1 kg an dem überstehenden
Ende des Klebebandes befestigt. Die Messung wird bei Normalklima
(23°C, 55% Luftfeuchtigkeit) und bei 70°C in einem
Wärmeschrank durchgeführt.
-
Die
gemessenen Scherstandzeiten (Zeiten bis zum vollständigen
Ablösen des Klebebandes vom Untergrund; Abbruch der Messung
bei 10.000 min) sind in Minuten angegeben und entsprechen dem Mittelwert aus
drei Messungen.
-
Mikroschertest (Messmethode H3)
-
Dieser
Test dient der Schnellprüfung der Scherfestigkeit von Klebebändern
unter Temperaturbelastung.
-
Messprobenpräparation für
Mikroschertest:
-
Ein
aus dem jeweiligen Probenmuster geschnittenes Klebeband (Länge
ca. 50 mm, Breite 10 mm) wird auf eine mit Aceton gereinigte Stahl-Prüfplatte
verklebt, so dass die Stahlplatte das Klebeband rechts und links überragt
und dass das Klebeband die Prüfplatte am oberen Rand um
2 mm überragt. Die Verklebungsfläche der Probe
beträgt Höhe·Breite = 13 mm·10
mm. Die Verklebungsstelle wird anschließend mit einer 2
kg-Stahlrolle und einer Geschwindigkeit von 10 m/min sechsmal überrollt.
Das Klebeband wird bündig mit einem stabilen Klebestreifen
verstärkt, der als Auflage für den Wegmessfühler
dient. Die Probe wird mittels der Prüfplatte senkrecht
aufgehängt.
-
Mikroschertest:
-
Das
zu messende Probenmuster wird am unteren Ende mit einem Gewicht
von 1000 g belastet. Die Prüftemperatur beträgt
40°C, die Prüfdauer 30 Minuten (15 Minuten Belastung
und 15 Minuten Entlastung). Die Scherstrecke nach der vorgegebenen
Testdauer bei konstanter Temperatur wird als Ergebnis in µm
angegeben, und zwar als Maximalwert [„max”; maximale
Scherstrecke durch 15 minütige Belastung]; als Minimalwert
[„min”; Scherstrecke („Restauslenkung”)
15 min nach Entlastung; bei Entlastung erfolgt eine Rückbewegung
durch Relaxation]. Angegeben wird ebenfalls der elastische Anteil
in Prozent [„elast”; elastischer Anteil = (max – min)·100/max].
-
90° Klebkraft Stahl – offene
und abgedeckte Seite (Messmethode V1):
-
Die
Bestimmung der Klebkraft Stahl erfolgt bei einem Prüfklima
von 23°C +/– 1°C Temperatur und 50% +/– 5%
rel. Luftfeuchte. Die Muster wurden auf 20 mm Breite zugeschnitten
und auf eine Stahlplatte geklebt. Die Stahlplatte wird vor der Messung
gereinigt und konditioniert. Dazu wird die Platte zunächst
mit Aceton abgewischt und danach 5 Minuten an der Luft liegen gelassen,
damit das Lösungsmittel abdampfen kann.
-
Dreischichtverbund:
-
Die
dem Prüfuntergrund abgewandte Seite des Dreischichtverbundes
wurde dann mit einer 50 µm Aluminiumfolie abgedeckt, wodurch
verhindert wird, dass sich das Muster bei der Messung dehnt. Danach
erfolgte das Anrollen des Prüfmusters auf den Stahluntergrund.
Hierzu wurde das Tape mit einer 2 kg Rolle 5 mal hin und her, bei
einer Aufrollgeschwindigkeit von 10 m/min, überrollt. Unmittelbar
nach dem Anrollen wurde die Stahlplatte in eine spezielle Halterung
geschoben, die es ermöglicht das Muster in einem Winkel
von 90°C senkrecht nach oben abzuziehen. Die Klebkraftmessung
erfolgte mit einer Zwick-Zugprüfmaschine. Beim Applizieren
der abgedeckten Seite auf die Stahlplatte wird die offene Seite
des Dreischichtverbundes zunächst gegen die 50 µm
Aluminiumfolie kaschiert, das Trennmaterial entfernt und auf die
Stahlplatte geklebt, analog angerollt und vermessen. Die Messergebnisse
beider Seiten, offen und abgedeckt, sind in N/cm angegeben und sind
gemittelt aus drei Messungen.
-
Muster auf 23 μm PET-Folie:
-
Das
einseitige Prüfmuster wurde auf den Stahluntergrund aufgebracht
und anschließend mit einer 2 kg Rolle 5 mal mit einer Aufrollgeschwindigkeit
von 10 m/min angepresst. Unmittelbar nach dem Anrollen wurde die
Stahlplatte in eine spezielle Halterung geschoben, die es ermöglicht
das Muster in einem Winkel von 90°C senkrecht nach oben
abzuziehen. Die Klebkraftmessung erfolgte mit einer Zwick-Zugprüfmaschine.
Die Messergebnisse sind in N/cm angegeben und sind gemittelt aus
drei Messungen.
-
Scherstandzeit – offene und abgedeckte
Seite (Messmethode V2):
-
Die
Musterpräparation erfolgte in einem Prüfklima
von 23°C +/– 1°C Temperatur und 50% +/– 5%
rel. Luftfeuchte. Das Prüfmuster wurde auf 13 mm zugeschnitten
und auf eine Stahlplatte geklebt. Die Verklebungsfläche
beträgt 20 mm 13 mm (Länge·Breite). Vor
der Messung wurde die Stahlplatte gereinigt und konditioniert. Dazu
wird die Platte zunächst mit Aceton abgewischt und danach
5 Minuten an der Luft liegen gelassen, damit das Lösungsmittel
abdampfen kann. Nach dem Verkleben wurde die offene Seite mit einer
50 µm Aluminiumfolie verstärkt und mit einer 2
kg Rolle 2 mal hin und her überrollt. Anschließend
wurde eine Gurtschlaufe am überstehenden Ende des Dreischichtverbundes
angebracht. Das Ganze wurde dann an einer geeigneten Vorrichtung
aufgehängt und mit 10 N belastet. Die Aufhängvorrichtung
ist so beschaffen, dass das Gewicht die Probe in einem Winkel von
179° +/– 1° belastet. Dadurch ist sichergestellt,
dass sich der Dreischichtverbund nicht von der Plattenunterkante
abschälen kann. Die gemessene Scherstandzeit, die Zeit
zwischen Aufhängen und Abfallen des Musters, ist in Minuten
angegeben und entspricht dem Mittelwert aus drei Messungen. Zur
Messung der abgedeckten Seite wird die offene Seite zunächst
mit der 50 µm Aluminiumfolie verstärkt, das Trennmaterial
entfernt und auf die Prüfplatte analog der Beschreibung
geklebt. Die Messung wird bei Normalklima (23°C, 55% Luftfeuchtigkeit)
durchgeführt.
-
Wandhakentest (Messmethode V3):
-
3 zeigt
die Herstellung der Polyacrylathaftklebeschichten (Schicht A und/oder
C). Ein zwischen zwei polierten Stahlplatten (3.2) fixiertes
Prüfmuster (3.1) der Größe 30
mm·30 mm wird 1 Minute lang mit 0,9 kN angedrückt
(Kraft P). Danach wird ein 9 cm langer Hebelarm (3.3) in
die oberste Stahlplatte eingeschraubt und dieser anschließend
mit einem 1000 g Gewicht (3.4) belastet. Es wird darauf
achtgegeben, dass die Zeit zwischen Andrücken und Belasten
nicht mehr als zwei Minuten beträgt (t ≤ 2 min).
-
Gemessen
wird die Haltezeit, d. h. die Zeit zwischen dem Aufhängen
und Abfallen des Musters. Als Ergebnis wird die Haltezeit in Minuten
als Mittelwert einer Dreifachbestimmung angegeben. Das Prüfklima
beträgt 23°C +/– 1°C und 50%
r. F. +/– 5% r. F (r. F. relativer Feuchte).
-
Es
wurde jeweils die offene und die abgedeckte Seite gemessen. Kommerziell erhältliche, eingesetzte
Chemikalien
| Chemische
Verbindung | Handelsname | Hersteller | CAS-Nr. |
| Bis-(4-tert-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat | Perkadox® 16 | Akzo
Nobel | 15520-11-3 |
| 2,2'-Azobis(2-methylpropionitril),
AIBN | Vazo® 64 | DuPont | 78-67-1 |
| Pentaerythrittetraglycidether | Polypox® R16 | UPPC
AG | 3126-63-4 |
| DenacolTM EX-411 | Nagase
Chemtex Corp. |
| 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat | Uvacure® 1500 | Cytec
Industries Inc. | 2386-87-0 |
| Triethylentetramin | Epikure® 925 | Hexion
Speciality Chemicals | 112-24-3 |
| Aluminium-(III)-acetylacetonat | | Sigma-Aldrich | 13963-57-0 |
| gefällte
Kieselsäure mit Dimethyldichlorsilan oberflächenmodifiziert | Aerosil® R972 | Evonik
Industries | 68611-44-9 |
-
I. Herstellung der Haftklebemasse PA 1
bis PA 5
-
Im
Folgenden wird die Präparation der Ausgangspolymere beschrieben.
Die untersuchten Polymere werden konventionell über eine
freie radikalische Polymerisation in Lösung hergestellt.
-
Polyacrylathaftkleber 1 (PA 1):
-
Ein
für radikalische Polymerisationen konventioneller 100 L-Glasreaktor
wurde mit 2,0 kg Acrylsäure, 13,0 kg Butylacrylat, 25,0
kg 2-Ethylhexylacrylat und 26,7 kg Aceton/Benzin 60/95 (1:1) befüllt.
Nach 45minütiger Durchleitung von Stickstoffgas unter Rühren
wurde der Reaktor auf 58°C hochgeheizt und 30 g AIBN hinzugegeben.
Anschließend wurde das äußere Heizbad
auf 75°C erwärmt und die Reaktion konstant bei
dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h
Reaktionszeit wurden wiederum 30 g AIBN hinzugegeben. Nach 4 und
8 h wurde mit jeweils 10,0 kg Aceton/Benzin 60/95 (1:1) Gemisch
verdünnt. Zur Reduktion der Restinitiatoren wurden nach
8 und nach 10 h jeweils 90 g Bis-(4-tert-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat
hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 24 h Reaktionszeit abgebrochen
und auf Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend
wurde das Polyacrylat mit 0,2 Gew.-% Uvacure® 1500
abgemischt, auf einen Feststoffgehalt von 30% mit Aceton verdünnt
und dann aus Lösung auf eine silikonisierte Trennfolie
(50 µm Polyester) bzw. auf eine 23 µm dicke geätzte
PET-Folie beschichtet. (Beschichtungsgeschwindigkeit 2,5 m/min,
Trockenkanal 15 m, Temperaturen Zone 1: 40°C, Zone 2: 70°C,
Zone 3: 95°C, Zone 4: 105°C) Der Masseauftrag
betrug 50 g/m2.
-
Polyacrylathaftkleber 2 (PA 2):
-
Ein
für radikalische Polymerisationen konventioneller 100 L-Glasreaktor
wurde mit 4,0 kg Acrylsäure, 12,0 kg Butylacrylat, 24,0
kg 2-Ethylhexylacrylat und 26,7 kg Aceton/Benzin 60/95 (1:1) befüllt.
Nach 45minütiger Durchleitung von Stickstoffgas unter Rühren
wurde der Reaktor auf 58°C hochgeheizt und 30 g AIBN hinzugegeben.
Anschließend wurde das äußere Heizbad
auf 75°C erwärmt und die Reaktion konstant bei
dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h
Reaktionszeit wurden wiederum 30 g AIBN hinzugegeben. Nach 4 und
8 h wurde mit jeweils 10,0 kg Aceton/Benzin 60/95 (1:1) Gemisch
verdünnt. Zur Reduktion der Restinitiatoren wurden nach
8 und nach 10 h jeweils 90 g Bis-(4-tert-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat
hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 24 h Reaktionszeit abgebrochen
und auf Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend
wurde das Polyacrylat mit 0,2 Gew.-% Uvacure® 1500
abgemischt, auf einen Feststoffgehalt von 30% mit Aceton verdünnt
und dann aus Lösung auf eine silikonisierte Trennfolie
(50 µm Polyester) bzw. auf eine 23 µm dicke geätzte
PET-Folie beschichtet. (Beschichtungsgeschwindigkeit 2,5 m/min,
Trockenkanal 15 m, Temperaturen Zone 1: 40°C, Zone 2: 70°C,
Zone 3: 95°C, Zone 4: 105°C) Der Masseauftrag
betrug 50 g/m2.
-
Polyacrylathaftkleber 3 (PA 3):
-
Ein
für radikalische Polymerisationen konventioneller 100 L-Glasreaktor
wurde mit 4,8 kg Acrylsäure, 11,6 kg Butylacrylat, 23,6
kg 2-Ethylhexylacrylat und 26,7 kg Aceton/Benzin 60/95 (1:1) befüllt.
Nach 45minütiger Durchleitung von Stickstoffgas unter Rühren
wurde der Reaktor auf 58°C hochgeheizt und 30 g AIBN hinzugegeben.
Anschließend wurde das äußere Heizbad
auf 75°C erwärmt und die Reaktion konstant bei
dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h
Reaktionszeit wurden wiederum 30 g AIBN hinzugegeben. Nach 4 und
8 h wurde mit jeweils 10,0 kg Aceton/Benzin 60/95 (1:1) Gemisch
verdünnt. Zur Reduktion der Restinitiatoren wurden nach
8 und nach 10 h jeweils 90 g Bis-(4-tert-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat
hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 24 h Reaktionszeit abgebrochen
und auf Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend
wurde das Polyacrylat mit 0,2 Gew.-% Uvacure® 1500
abgemischt, auf einen Feststoffgehalt von 30% mit Aceton verdünnt
und dann aus Lösung auf eine silikonisierte Trennfolie
(50 µm Polyester) bzw. auf eine 23 µm dicke geätzte
PET-Folie beschichtet. (Beschichtungsgeschwindigkeit 2,5 m/min,
Trockenkanal 15 m, Temperaturen Zone 1: 40°C, Zone 2: 70°C,
Zone 3: 95°C, Zone 4: 105°C) Der Masseauftrag
betrug 50 g/m2.
-
Vergleichsbeispiel Polyacrylathaftkleber
4 (PA 4):
-
Es
wurde die Basismasse PA 3 verwendet, die anschließend nach
dem Abkühlen mit 0,2 Gew.-% Aluminium-(III)-acetylacetonat
(3%ige Lösung in Isopropanol) abgemischt, auf einen Feststoffgehalt
von 30% mit Aceton verdünnt und dann aus Lösung
auf eine silikonisierte Trennfolie (50 µm Polyester) bzw.
auf eine 23 µm dicke geätzte PET-Folie beschichtet
wurde. (Beschichtungsgeschwindigkeit 2,5 m/min, Trockenkanal 15
m, Temperaturen Zone 1: 40°C, Zone 2: 70°C, Zone
3: 95°C, Zone 4: 105°C) Der Masseauftrag betrug
50 g/m2.
-
Vergleichsbeispiel Polyacrylathaftkleber
5 (PA 5):
-
Es
wurde die Basismasse PA 3 verwendet, die anschließend nach
dem Abkühlen mit 0,25 Gew.-% Polypox
® R16
als Vernetzer und 0,18 Gew.-% Epikure 925 als Beschleuniger abgemischt,
auf einen Feststoffgehalt von 30% mit Aceton verdünnt und
dann aus Lösung auf eine silikonisierte Trennfolie (50 µm
Polyester) bzw. auf eine 23 µm dicke geätzte PET-Folie
beschichtet wurde. (Beschichtungsgeschwindigkeit 2,5 m/min, Trockenkanal
15 m, Temperaturen Zone 1: 40°C, Zone 2: 70°C,
Zone 3: 95°C, Zone 4: 105°C) Der Masseauftrag
betrug 50 g/m
2. Tabelle 1: Kenndaten der Polymere
| | Tg
[°C] | K-Wert | Mn
[g/mol] | Mw
[g/mol] | D |
| PA
1 | –45,2 | 47,5 | 90.452 | 1.501.700 | 16,6 |
| PA
2 | –41,6 | 46,9 | 88.142 | 1.500.900 | 17,0 |
| PA
3 | –39,1 | 46,2 | 85.147 | 1.499.000 | 17,6 |
| PA
4 | –39,1 | 46,2 | 85.142 | 1.499.000 | 17,6 |
| PA
5 | –39,1 | 46,2 | 85.142 | 1.499.000 | 17,6 |
- Tg = statische Glasübergangstemperatur,
D = Mw/Mn = Polydispersität
-
Zur
Messung der klebtechnischen Eigenschaften der Haftklebemasse ohne
viskoelastischen Träger wurden die Polymere aus Lösung
auf eine 23 µm dicke PET-Folie beschichtet und getrocknet.
Anhand der Ergebnisse in Tabelle 2 ist zu erkennen, dass es sich
sowohl bei den Haftklebemassen PA 1–3 als auch bei den Vergleichshaftklebemasse
PA 4 und PA 5 um sehr kohäsive Massen handelt mit einer
moderaten Klebkraft auf Stahl. Die nichterfindungsgemäße
Vernetzung der Haftklebemasse mittels Koordination der Acrylsäure
mit Aluminium-(III)-acetylacetonat bzw. der basisch beschleunigten
thermischen Vernetzung mittels eines Glycidylethers führt
zu deutlichen Einbussen hinsichtlich der Wärmescherfestigkeit
(Scherstandszeiten bei 70°C). Tabelle 2: Klebtechnische Daten der Haftklebemasse
PA 1–5 auf 23 µm PET-Folie
| | Klebkraft Stahl
180° (N/cm] | Klebkraft Stahl
90° [N/cm] | Scherstandszeiten
23°C [Min] | Scherstandszeiten
70°C [Min] | MSW
max [µm] | elastischer Anteil
[%] |
| PA
1 | 5,7 | 6,0 | 5442 | 180 | 532 | 92 |
| PA
2 | 5,8 | 6,1 | > 10.000 | 220 | 470 | 95 |
| PA
3 | 6,3 | 6,6 | > 10.000 | 251 | 416 | 97 |
| PA
4 | 6,3 | 6,6 | > 10.000 | 25 | 450 | 92 |
| PA
5 | 6,3 | 6,6 | > 10.000 | 44 | 297 | 97 |
- Klebkraft Stahl 180° = Messmethode
H1
- Klebkraft Stahl 90° = Messmethode V1
- Scherstandszeiten 23° und 70°C = Messmethode
H2
- MSW = Mikroschertest = Messmethode H3
-
II Herstellung der Ausgangspolymere
für die viskoelastischen Träger der Beispiele
VT 1 bis 19
-
Im
Folgenden wird die Präparation der Ausgangspolymere beschrieben.
Die untersuchten Polymere werden konventionell über eine
freie radikalische Polymerisation in Lösung hergestellt.
-
Basispolymer HPT 1
-
Ein
für radikalische Polymerisationen konventioneller Reaktor
wurde mit 55,2 kg 2-Ethylhexylacrylat, 20,8 kg Methylacrylat, 4,0
kg Acrylsäure und 53,3 kg Aceton/Isopropanol (94:6) befüllt.
Nach 45minütiger Durchleitung von Stickstoffgas unter Rühren
wurde der Reaktor auf 58°C hochgeheizt und 40 g AIBN hinzugegeben.
Anschließend wurde das äußere Heizbad
auf 75°C erwärmt und die Reaktion konstant bei
dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h
wurden erneut 40 g AIBN zugegeben und nach 4 h wurde mit 10 kg Aceton/Isopropanol-Gemisch
(94:6) verdünnt.
-
Nach
5 sowie nach 7 h wurde jeweils mit 120 g Bis-(4-tert-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat
nachinitiiert. Nach 22 h Reaktionszeit wurde die Polymerisation
abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Polyacrylat
hat einen K-Wert von 59,5, einen Feststoffgehalt von 55,9%, ein
mittleres Molekulargewicht von Mw = 764.000 g/mol, Polydispersität
D (Mw/Mn) = 8,6 und eine statische Glasübergangstemperatur
von Tg = –40,0°C.
-
Basispolymer HPT 2
-
Ein
für radikalische Polymerisationen konventioneller Reaktor
wurde mit 54,4 kg 2-Ethylhexylacrylat, 20,0 kg Methylacrylat, 5,6
kg Acrylsäure und 53,3 kg Aceton/Isopropanol (94:6) befüllt.
Nach 45minütiger Durchleitung von Stickstoffgas unter Rühren
wurde der Reaktor auf 58°C hochgeheizt und 40 g AIBN hinzugegeben.
Anschließend wurde das äußere Heizbad
auf 75°C erwärmt und die Reaktion konstant bei
dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h
wurden erneut 40 g AIBN zugegeben und nach 4 h wurde mit 10 kg Aceton/Isopropanol-Gemisch
(94:6) verdünnt.
-
Nach
5 sowie nach 7 h wurde jeweils mit 120 g Bis-(4-tert-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat
nachinitiiert. Nach 22 h Reaktionszeit wurde die Polymerisation
abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Polyacrylat
hat einen K-Wert von 58,8, einen Feststoffgehalt von 55,9%, ein
mittleres Molekulargewicht von Mw = 746.000 g/mol, Polydispersität
D (Mw/Mn) = 8,9 und eine statische Glasübergangstemperatur
von Tg = –35,6°C.
-
Basispolymer HPT 3
-
Ein
für radikalische Polymerisationen konventioneller Reaktor
wurde mit 52,4 kg 2-Ethylhexylacrylat, 18,0 kg Methylacrylat, 9,6
kg Acrylsäure und 53,3 kg Aceton/Isopropanol (94:6) befüllt.
Nach 45minütiger Durchleitung von Stickstoffgas unter Rühren
wurde der Reaktor auf 58°C hochgeheizt und 40 g AIBN hinzugegeben.
Anschließend wurde das äußere Heizbad auf
75°C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur
durchgeführt. Nach 1 h wurden erneut 40 g AIBN zugegeben
und nach 4 h wurde mit 10 kg Aceton/Isopropanol-Gemisch (94:6) verdünnt.
-
Nach
5 sowie nach 7 h wurde jeweils mit 120 g Bis-(4-tert-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat
nachinitiiert. Nach 22 h Reaktionszeit wurde die Polymerisation
abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Polyacrylat
hat einen K-Wert von 57,1, einen Feststoffgehalt von 55,9%, ein
mittleres Molekulargewicht von Mw = 714.000 g/mol, Polydispersität
D (Mw/Mn) = 7,6 und eine statische Glasübergangstemperatur
von Tg = –27,2°C.
-
Basispolymer HPT 4
-
Ein
für radikalische Polymerisationen konventioneller Reaktor
wurde mit 24,0 kg 2-Ethylhexylacrylat, 53,6 kg Methylacrylat, 2,4
kg Acrylsäure und 53,3 kg Aceton/Isopropanol (96:4) befüllt.
Nach 45minütiger Durchleitung von Stickstoffgas unter Rühren
wurde der Reaktor auf 58°C hochgeheizt und 40 g AIBN hinzugegeben.
Anschließend wurde das äußere Heizbad
auf 75°C erwärmt und die Reaktion konstant bei
dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h
wurden erneut 40 g AIBN zugegeben und nach 4 h wurde mit 10 kg Aceton/Isopropanol-Gemisch
(96:4) verdünnt.
-
Nach
5 sowie nach 7 h wurde jeweils mit 120 g Bis-(4-tert-butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat
nachinitiiert. Nach 22 h Reaktionszeit wurde die Polymerisation
abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Polyacrylat
hat einen K-Wert von 77,8, einen Feststoffgehalt von 55,9%, ein
mittleres Molekulargewicht von Mw = 1.040.000 g/mol, Polydispersität
D (Mw/Mn) = 13,3 und eine statische Glasübergangstemperatur
von Tg = –45,1°C.
-
Basispolymer HPT 5
-
Während
der Polymerisation von HPT 2 wurden zusätzlich noch 5 Gew.-%
(bezogen auf Polymer fest) Aerosil R 972 eingesetzt.
-
Das
Polyacrylat hat einen K-Wert von 58,8, einen Feststoffgehalt von
61,3%, ein mittleres Molekulargewicht von Mw = 746.000 g/mol, Polydispersität
D (Mw/Mn) = 8,9 und eine statische Glasübergangstemperatur
von Tg = –43,6°C.
-
Basispolymer HPT 6
-
Während
der Polymerisation von HPT 2 wurden zusätzlich noch 10
Gew.-% (bezogen auf Polymer fest) Aerosil R 972 eingesetzt.
-
Das
Polyacrylat hat einen K-Wert von 58,8, einen Feststoffgehalt von
62,4%, ein mittleres Molekulargewicht von Mw = 746.000 g/mol, Polydispersität
D (Mw/Mn) = 8,9 und eine statische Glasübergangstemperatur
von Tg = –47,2°C.
-
Basispolymer HPT 7
-
Während
der Polymerisation von HPT 2 wurden zusätzlich noch 15
Gew.-% (bezogen auf Polymer fest) Aerosil R 972 eingesetzt.
-
Das
Polyacrylat hat einen K-Wert von 58,8, einen Feststoffgehalt von
62,4%, ein mittleres Molekulargewicht von Mw = 746.000 g/mol, Polydispersität
D (Mw/Mn) = 8,9 und eine statische Glasübergangstemperatur
von Tg = –49,7°C.
-
Zur
Verdeutlichung, dass erst die erfindungsgemäße
Kombination der kohäsiven, schwach haftklebrigen Haftklebemasse
mit dem viskoelastischen, weichen Träger zu einem Klebeband
mit sehr guten klebtechnischen Eigenschaften führt, sind
in Tabelle 3 die Daten der Polymere, die für den viskoelastischen
Träger eingesetzt werden, aufgelistet. Die Muster wurden
gemäß Verfahren 1 und 2 als Transferklebeband
mit einer Schichtdicke von 900 µm hergestellt. Die Vernetzerkonzentration
entspricht den Beispielen MT 1 bis MT 7. Tabelle 2: Klebtechnische Daten der Haftklebemasse
PA 1–5 auf 23 µm PET-Folie
| | Klebkraft Stahl
180° [N/cm] | Klebkraft Stahl
90° [N/cm] | Scherstandszeiten
23°C [Min] | Scherstandszeiten
70°C [Min] | MSW
max [µm] | elastischer Anteil
[%] |
| PA
1 | 5,7 | 6,0 | 5442 | 180 | 532 | 92 |
| PA
2 | 5,8 | 6,1 | > 10.000 | 220 | 470 | 95 |
| PA
3 | 6,3 | 6,6 | > 10.000 | 251 | 416 | 97 |
| PA
4 | 6,2 | 6,5 | > 10.000 | 25 | 450 | 92 |
| PA
5 | 6,3 | 6,6 | > 10.000 | 44 | 297 | 97 |
- Klebkraft Stahl 180° = Messmethode
H1
- Klebkraft Stahl 90° = Messmethode V1
- Scherstandszeiten 23° und 70°C = Messmethode
H2
- MSW = Mikroschertest = Messmethode H3
-
Verfahren 1: Aufkonzentration/Herstellung
der Schmelzhaftkleber:
-
Die
Acrylatcopolymere (Basispolymere HPT 1 bis HPT 7) werden mittels
Einschneckenextruder (Aufkonzentrationsextruder, Berstorff GmbH,
Deutschland) weitestgehend vom Lösemittel befreit (Restlösemittelgehalt ≤ 0,3
Gew.-%; vgl. bei den einzelnen Beispielen).
-
Exemplarisch
sind hier die Parameter der Aufkonzentration des Basispolymeren
HPT 1 dargestellt. Die Drehzahl der Schnecke betrug 150 U/min, der
Motorstrom 15 A, es wurde ein Durchsatz von 58,0 kg flüssig/h realisiert.
Zur Aufkonzentration wurde an 3 verschiedenen Domen ein Vakuum angelegt.
Die Unterdrücke betrugen jeweils zwischen 20 mbar und 300
mbar. Die Austrittstemperatur des aufkonzentrierten Hotmelts liegt bei
ca. 115°C. Der Feststoffgehalt betrug nach diesem Aufkonzentrationsschritt
99,8%.
-
Verfahren 2: Herstellung der erfindungsgemäßen
Klebebänder, Abmischung mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
für die thermischen Vernetzung und Beschichtung
-
Die
nach den Verfahren 1 hergestellten Acrylatschmelzhaftkleber wurden
in einem Fütterextruder (Einschneckenförderextruder
der Firma TROESTER GmbH & Co
KG, Deutschland) aufgeschmolzen und mit diesem als Polymerschmelze
in einen Doppelschneckenextruder gefördert (Fa. LEISTRITZ,
Deutschland, Bez. LSM 30/34. Das Aggregat wird von außen
elektrisch beheizt und über verschiedene Gebläse
luftgekühlt und ist so konzipiert, dass bei guter Verteilung
des Vernetzer-Beschleuniger-Systems in der Polymermatrix gleichzeitig
eine kurze Verweilzeit der Klebmasse im Extruder gewährleistet
ist. Dazu wurden die Mischwellen des Doppelschneckenextruders so
angeordnet, dass sich fördernde und mischende Elemente
abwechseln. Die Zugabe der jeweiligen Vernetzer und Beschleuniger
erfolgt mit geeignetem Dosierequipment gegebenenfalls an mehreren
Stellen (1: Dosierstellen 1.1 und 1.2)
und gegebenenfalls unter Verwendung von Dosierhilfsmitteln in die
druckfreien Förderzonen des Doppelschneckenextruders. Nach
Austritt der fertig compoundierten, d. h. mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
abgemischten Klebmasse aus dem Doppelschneckenextruder (Austritt:
Runddüse, 5 mm Durchmesser), erfolgt die Beschichtung nach 1 auf
ein bahnförmiges Trägermaterial. Die Zeit zwischen
Zudosierung des Vernetzer-Beschleuniger-Systems bis zum Ausformen bzw.
Beschichten wird als Verarbeitungszeit bezeichnet. Die Verarbeitungszeit
gibt den Zeitraum an, in welcher die mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
abgemischte Klebmasse bzw. die viskoelastische Trägerschicht mit
optisch gutem Strichbild (gelfrei, stippenfrei) beschichtet werden
kann. Die Beschichtung erfolgt mit Bahngeschwindigkeiten zwischen
1 m/min und 20 m/min, die Rakelwalze des 2-Walzenauftragswerks wird
nicht angetrieben. In den nachfolgenden Beispielen und in den Tabellen
4 bis 7 werden die eingesetzten Formulierungen und die erzielten
Eigenschaften jeweils näher beschrieben.
-
Verfahren 3: Herstellung der 3-Schichtaufbauten
mittels 2-Walzenkalander
-
Das
Verfahren wurde wie in 2 beschrieben durchgeführt.
Mittels Verteilerdüse (1) wird die mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
und ggf. Füllstoffen fertig compoundierte viskoelastische
Masse (3) dem Walzenspalt zugeführt. Die Ausformung
der viskoelastischen Masse zu einem viskoelastischen Film erfolgt zwischen
den Kalanderwalzen (W1) und (W2) im Walzenspalt zwischen zwei Selbstklebemassen
(6a, 6b), die ihrerseits auf anti-adhäsiv
ausgerüsteten Trägermaterialien (5a, 5b)
beschichtet zugeführt werden. Dabei kommt es gleichzeitig
zur Ausformung der viskoelastischen Masse auf die eingestellte Schichtdicke
und zur Beschichtung mit den beiden zugeführten Selbstklebemassen.
Um die Verankerung der Selbstklebemassen (6a, 6b)
auf der ausgeformten, viskoelastischen Trägerschicht (4)
zu verbessern, werden die Selbstklebemassen vor der Zuführung
in den Walzenspalt mittels Corona-Station (8) coroniert
(Corona-Anlage der Firma VITAPHONE, Dänemark, 50 W·min/m2). Diese Behandlung führt nach
der Herstellung des Dreischichtverbundes zu einer verbesserten chemischen
Anbindung an die viskoelastische Trägerschicht.
-
Die
Bahngeschwindigkeit bei Durchlaufen der Beschichtungsanlage beträgt
30 m/min.
-
Nach
Verlassen des Walzenspaltes wird ggf. ein anti-adhäsiver
Träger (5a) ausgedeckt und das fertige Dreischichtprodukt
(9) mit dem verbleibenden zweiten anti-adhäsiven
Träger (5b) aufgewickelt.
-
Im
Folgenden werden konkrete Beispiele zur Herstellung der Selbstklebemassen
und Beschichtung der erfindungsgemäßen Klebebänder
vorgestellt, ohne dass durch die Wahl der angegebenen Formulierungen,
Konfigurationen und Prozessparameter die Erfindung unnötig
eingeschränkt werden soll.
-
Beispiel MT 1
-
Das
Basispolymer HPT 1 wurde gemäß Verfahren 1 aufkonzentriert
(Feststoffgehalt 99,7%) und anschließend gemäß Verfahren
2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
bestehend aus Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16;
0,34 Gew.-% bezogen auf das Polyacrylat) und Triethylentetramin
(Epikure® 925; 0,14 Gew.-% bezogen
auf das Polyacrylat) compoundiert.
-
Die
Beschichtung zur Erzeugung des viskoelastischen Trägers
VT 1 aus dem Basispolymer HPT 1 zwischen die zuvor auf silikonisierte
Polyesterfolien beschichtete Masseschichten PA 3 erfolgt am 2-Walzenauftragswerk
bei Walzentemperaturen von 100°C gemäß Verfahren
3. Die Schichtdicke des viskoelastischen Trägers VT 1 betrug
900 µm. Die Coronaleistung betrug 50 W·min/m2. Nach 7 Tagen Raumtemperaturlagerung wurden
die klebtechnischen Daten jeweils von der offenen und abgedeckten
Seite gemessen. Die Daten des Beispiels MT 1 sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
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Beispiel MT 2
-
Das
Basispolymer HPT 2 wurde gemäß Verfahren 1 aufkonzentriert
(Feststoffgehalt 99,8%) und anschließend gemäß Verfahren
2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
bestehend aus Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16;
0,34 Gew.-% bezogen auf das Polyacrylat) und Triethylentetramin
(Epikure® 925; 0,14 Gew.-% bezogen
auf das Polyacrylat) compoundiert.
-
Die
Beschichtung zur Erzeugung des viskoelastischen Trägers
VT 2 aus dem Basispolymer HPT 3 zwischen die zuvor auf silikonisierte
Polyesterfolien beschichtete Masseschichten PA 3 erfolgt am 2-Walzenauftragswerk
bei Walzentemperaturen von 100°C gemäß Verfahren
3. Die Schichtdicke des viskoelastischen Trägers VT 2 betrug
900 µm. Die Coronaleistung betrug 50 W·min/m2. Nach 7 Tagen Raumtemperaturlagerung wurden
die klebtechnischen Daten jeweils von der offenen und abgedeckten
Seite gemessen. Die Daten des Beispiels MT 2 sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
-
Beispiel MT 3
-
Das
Basispolymer HPT 3 wurde gemäß Verfahren 1 aufkonzentriert
(Feststoffgehalt 99,8%) und anschließend gemäß Verfahren
2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
bestehend aus Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16;
0,34 Gew.-% bezogen auf das Polyacrylat) und Triethylentetramin
(Epikure® 925; 0,14 Gew.-% bezogen
auf das Polyacrylat) compoundiert.
-
Die
Beschichtung zur Erzeugung des viskoelastischen Trägers
VT 3 aus dem Basispolymer HPT 3 zwischen die zuvor auf silikonisierte
Polyesterfolien beschichtete Masseschichten PA 3 erfolgt am 2-Walzenauftragswerk
bei Walzentemperaturen von 100°C gemäß Verfahren
3. Die Schichtdicke des viskoelastischen Trägers VT 3 betrug
900 µm. Die Coronaleistung betrug 50 W·min/m2. Nach 7 Tagen Raumtemperaturlagerung wurden
die klebtechnischen Daten jeweils von der offenen und abgedeckten
Seite gemessen. Die Daten des Beispiels MT 3 sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
-
Beispiel MT 4
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Das
Basispolymer HPT 4 wurde gemäß Verfahren 1 aufkonzentriert
(Feststoffgehalt 99,7%) und anschließend gemäß Verfahren
2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
bestehend aus Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16;
0,23 Gew.-% bezogen auf das Polyacrylat) und Triethylentetramin
(Epikure® 925; 0,14 Gew.-% bezogen
auf das Polyacrylat) compoundiert.
-
Die
Beschichtung zur Erzeugung des viskoelastischen Trägers
VT 4 aus dem Basispolymer HPT 4 zwischen die zuvor auf silikonisierte
Polyesterfolien beschichtete Masseschichten PA 3 erfolgt am 2-Walzenauftragswerk
bei Walzentemperaturen von 100°C gemäß Verfahren
3. Die Schichtdicke des viskoelastischen Trägers VT 4 betrug
900 µm. Die Coronaleistung betrug 50 W·min/m2. Nach 7 Tagen Raumtemperaturlagerung wurden
die klebtechnischen Daten jeweils von der offenen und abgedeckten
Seite gemessen. Die Daten des Beispiels MT 4 sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
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Beispiel MT 5
-
Das
Basispolymer HPT 5 wurde gemäß Verfahren 1 aufkonzentriert
(Feststoffgehalt 99,7%) und anschließend gemäß Verfahren
2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
bestehend aus Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16;
0,34 Gew.-% bezogen auf das Polyacrylat) und Triethylentetramin
(Epikure® 925; 0,14 Gew.-% bezogen
auf das Polyacrylat) compoundiert.
-
Die
Beschichtung zur Erzeugung des viskoelastischen Trägers
VT 5 aus dem Basispolymer HPT 5 zwischen die zuvor auf silikonisierte
Polyesterfolien beschichtete Masseschichten PA 3 erfolgt am 2-Walzenauftragswerk
bei Walzentemperaturen von 100°C gemäß Verfahren
3. Die Schichtdicke des viskoelastischen Trägers VT 5 betrug
900 µm. Die Coronaleistung betrug 50 W·min/m2. Nach 7 Tagen Raumtemperaturlagerung wurden
die klebtechnischen Daten jeweils von der offenen und abgedeckten
Seite gemessen. Die Daten des Beispiels MT 5 sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
-
Beispiel MT 6
-
Das
Basispolymer HPT 6 wurde gemäß Verfahren 1 aufkonzentriert
(Feststoffgehalt 99,9%) und anschließend gemäß Verfahren
2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
bestehend aus Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16;
0,34 Gew.-% bezogen auf das Polyacrylat) und Triethylentetramin
(Epikure® 925; 0,14 Gew.-% bezogen
auf das Polyacrylat) compoundiert.
-
Die
Beschichtung zur Erzeugung des viskoelastischen Trägers
VT 6 aus dem Basispolymer HPT 6 zwischen die zuvor auf silikonisierte
Polyesterfolien beschichtete Masseschichten PA 3 erfolgt am 2-Walzenauftragswerk
bei Walzentemperaturen von 100°C gemäß Verfahren
3. Die Schichtdicke des viskoelastischen Trägers VT 6 betrug
900 µm. Die Coronaleistung betrug 50 W·min/m2. Nach 7 Tagen Raumtemperaturlagerung wurden
die klebtechnischen Daten jeweils von der offenen und abgedeckten
Seite gemessen. Die Daten des Beispiels MT 6 sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
-
Beispiel MT 7
-
Das
Basispolymer HPT 7 wurde gemäß Verfahren 1 aufkonzentriert
(Feststoffgehalt 99,8%) und anschließend gemäß Verfahren
2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System
bestehend aus Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16;
0,34 Gew.-% bezogen auf das Polyacrylat) und Triethylentetramin
(Epikure® 925; 0,14 Gew.-% bezogen
auf das Polyacrylat) compoundiert.
-
Die
Beschichtung zur Erzeugung des viskoelastischen Trägers
VT 7 aus dem Basispolymer HPT 7 zwischen die zuvor auf silikonisierte
Polyesterfolien beschichtete Masseschichten PA 3 erfolgt am 2-Walzenauftragswerk
bei Walzentemperaturen von 100°C gemäß Verfahren
3. Die Schichtdicke des viskoelastischen Trägers VT 7 betrug
900 µm. Die Coronaleistung betrug 50 W·min/m2. Nach 7 Tagen Raumtemperaturlagerung wurden
die klebtechnischen Daten jeweils von der offenen und abgedeckten
Seite gemessen. Die Daten des Beispiels MT 7 sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
-
Vergleichsbeispiele B 1–7
-
Zur
Verdeutlichung, dass erst die erfindungsgemäße
Kombination der kohäsiven, schwach haftklebrigen Haftklebemasse
mit dem viskoelastischen, weichen Träger zu einem Klebeband
mit sehr guten klebtechnischen Eigenschaften führt, sind
in Tabelle 3 die Daten der Polymere, die für den viskoelastischen
Träger eingesetzt werden, aufgelistet. Die Muster wurden
gemäß Verfahren 1 und 2 mit einer Schichtdicke
von 900 µm auf einer 23 µm PET-Folie hergestellt.
Die Vernetzerkonzentration entspricht den Beispielen MT 1 bis MT
7. Tabelle 4: Klebtechnische Daten der viskoelastischen
Träger
| | Klebkraft
Stahl [N/cm] | Scherstandszeiten
23°C [Min] | Scherstandszeiten
70°C [Min] | MSW
max 100 g [µm] | elastischer
Anteil [%] |
| B
1 | 6,7 | 282 | 1 | 325 | 62 |
| B
2 | 6,2 | 321 | 15 | 270 | 65 |
| B
3 | 6,1 | 342 | 22 | 255 | 71 |
| B
4 | 6,2 | 345 | 18 | 265 | 67 |
| B
5 | 6,3 | 312 | 26 | 260 | 67 |
| B
6 | 5,6 | 752 | 85 | 221 | 70 |
| B
7 | 5,3 | 1023 | 122 | 198 | 73 |
- Klebkraft Stahl = Messmethode H1
- Scherstandszeiten 23° und 70°C = Messmethode
H2
- MSW = Mikroschertest = Messmethode H3
-
Beispiel MT 8–11 (Variation der
Schichtdicke)
-
Das
Basispolymer HPT 2 wurde gemäß Verfahren 1 aufkonzentriert
(Feststoffgehalt 99,7–99,9%) und anschließend
gemäß Verfahren 2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich
mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System bestehend aus Pentaerythrittetraglycidether
(Polypox® R16; 0,34 Gew.-% bezogen
auf das Polyacrylat) und Triethylentetramin (Epikure® 925;
0,14 Gew.-% bezogen auf das Polyacrylat) compoundiert.
-
Die
Beschichtung zur Erzeugung der viskoelastischen Träger
VT 8–11 aus dem Basispolymer HPT 2 zwischen die zuvor auf
silikonisierte Polyesterfolien beschichtete Masseschichten PA 3
erfolgt am 2-Walzenauftragswerk bei Walzentemperaturen von 100°C
gemäß Verfahren 3. Die Schichtdicke der viskoelastischen Träger
VT 8–11 betrug 400, 1400, 1900 und 2900 µm. Die
Coronaleistung betrug 50 W·min/m2.
Nach 7 Tagen Raumtemperaturlagerung wurden die klebtechnischen Daten
jeweils von der offenen und abgedeckten Seite gemessen. Die Daten
der Beispiele MT 8–11 sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
-
Beispiel MT 12–15 (Variation
der Vernetzerkonzentration im viskoelastischen Träger
-
Das
Basispolymer HPT 2 wurde gemäß Verfahren 1 aufkonzentriert
(Feststoffgehalt 99,7–99,9%) und anschließend
gemäß Verfahren 2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich
mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System bestehend aus:
- MT
12: 0,28 Gew.-% Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16;
bezogen auf das Polyacrylat) und 0,14 Gew.-% Triethylentetramin
(Epikure® 925; bezogen auf das
Polyacrylat), sowie
- MT 13: 0,38 Gew.-% Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16; bezogen auf das Polyacrylat)
und 0,14 Gew.-% Triethylentetramin (Epikure® 925;
bezogen auf das Polyacrylat),
compoundiert.
-
Des
Weiteren wurde das Basispolymer HPT 4 wurde gemäß Verfahren
1 aufkonzentriert (Feststoffgehalt 99,7–99,9%) und anschließend
gemäß Verfahren 2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich
mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System bestehend aus:
- MT
14: 0,18 Gew.-% Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16;
bezogen auf das Polyacrylat) und 0,14 Gew.-% Triethylentetramin
(Epikure® 925; bezogen auf das
Polyacrylat), sowie
- MT 13: 0,28 Gew.-% Pentaerythrittetraglycidether (Polypox® R16; bezogen auf das Polyacrylat)
und 0,14 Gew.-% Triethylentetramin (Epikure® 925;
bezogen auf das Polyacrylat),
compoundiert.
-
Die
Beschichtung zur Erzeugung der viskoelastischen Träger
VT 12 – 15 aus den Basispolymeren HPT 2 und HPT 4 zwischen
die zuvor auf silikonisierte Polyesterfolien beschichtete Masseschichten
PA 3 erfolgt am 2-Walzenauftragswerk bei Walzentemperaturen von
100°C gemäß Verfahren 3. Die Schichtdicke
der viskoelastischen Träger VT 12–15 betrug 900 µm.
Die Coronaleistung betrug 50 W·min/m2.
Nach 7 Tagen Raumtemperaturlagerung wurden die klebtechnischen Daten
jeweils von der offenen und abgedeckten Seite gemessen. Die Daten
der Beispiele MT 12–15 sind in Tabelle 6 zusammengefasst.
-
Beispiel MT 16–19 (Variation
der Haftklebmasse)
-
Die
Basispolymere HPT 2 und HPT 4 wurden gemäß Verfahren
1 aufkonzentriert (Feststoffgehalt 99,7–99,9%) und anschließend
gemäß Verfahren 2 im Doppelschneckenextruder kontinuierlich
mit dem Vernetzer-Beschleuniger-System bestehend aus Pentaerythrittetraglycidether
(Polypox® R16; 0,34 Gew.-% bezogen
auf das Polyacrylat) und Triethylentetramin (Epikure® 925;
0,14 Gew.-% bezogen auf das Polyacrylat) compoundiert.
-
Die
Beschichtung zur Erzeugung der viskoelastischen Träger
VT 16–19 aus den Basispolymeren HPT 2 und HPT 4 zwischen
die zuvor auf silikonisierte Polyesterfolien beschichtete Masseschichten
PA 3, PA 4 und PA 5 erfolgt am 2-Walzenauftragswerk bei Walzentemperaturen
von 100°C gemäß Verfahren 3. Die Schichtdicke
der viskoelastischen Träger VT 8–19 betrug 900.
Die Coronaleistung betrug 50 W·min/m
2.
Nach 7 Tagen Raumtemperaturlagerung wurden die klebtechnischen Daten
jeweils von der offenen und abgedeckten Seite gemessen. Zusätzlich
wurden die Muster einen Monat bei 60°C und 85% relative
Luftfeuchte gelagert. Die Daten der Beispiele MT 16–19
sind in Tabelle 7 zusammengefasst. Tabelle 4: Produktaufbau und klebtechnische
Daten der Dreischichtaufbauten mit einer Gesamtdicke von 1000 µm
| Beispiel | Dreischichtprodukt | | Träger-dicke
[μm] |
| | Haftkleber
1 | Viskoelastische Trägerschicht | Haftkleber
2 | |
| MT
1 | 50
g/m2
PA 3 | VT
1 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
2 | 50
g/m2
PA 3 | VT
2 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
3 | 50
g/m2
PA 3 | VT
3 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
4 | 50
g/m2
PA 3 | VT
4 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
5 | 50
g/m2
PA 3 | VT
5 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
6 | 50
g/m2
PA 3 | VT
6 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
7 | 50
g/m2
PA 3 | VT
7 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| Beispiel | Klebkraft
Stahl, [N/cm] | Scherstandzeit
10 N 23°C [min] | Wandhakentest
[min] |
| | offene
Seite | abgedeckte Seite | offene
Seite | abgedeckte Seite | offene
Seite | abgedeckte Seite |
| MT
1 | 20,2 | 23,7 | 2018 | 2240 | 198 | 195 |
| MT
2 | 19,0 | 23,4 | 2210 | 2448 | 252 | 250 |
| MT
3 | 18,7 | 19,3 | 4500 | 4600 | 320 | 360 |
| MT
4 | 20,6 | 23,5 | 6620 | 6670 | 4250 | 4320 |
| MT
5 | 15,7 | 17,6 | > 10000 | > 10000 | 7540 | 7468 |
| MT
6 | 13,5 | 15,6 | > 10000 | > 10000 | > 10000 | > 10000 |
| MT
7 | 10,9 | 12,5 | > 10.000 | > 10.000 | > 10.000 | > 10.000 |
- Klebkraft Stahl = Messmethode V1
- Scherstandzeit = Messmethode V2
- Wandhakentest = Messmethode V3
Tabelle 5: Produktaufbau und klebtechnische
Daten eines Dreischichtaufbaus mit unterschiedlichen Trägerdicken | Beispiel | Dreischichtprodukt | Träger-dicke
[μm] |
| | Haftkleber
1 | Viskoelastische Trägerschicht | Haftkleber
2 | |
| MT
8 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 3 | 400 |
| MT
2 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
9 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 3 | 1400 |
| MT
10 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 3 | 1900 |
| MT
11 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 3 | 2900 |
| Beispiel | Klebkraft
Stahl, [N/cm] | Scherstandzeit
10 N 23°C [min] | Wandhakentest
[min] |
| | offene
Seite | abgedeckte Seite | offene
Seite | abgedeckte Seite | offene
Seite | abgedeckte Seite |
| MT
8 | 15,9 | 17,9 | 1799 | 705 | 2249 | 2500 |
| MT
2 | 19,0 | 23,4 | 2210 | 2448 | 252 | 250 |
| MT
9 | 27,6 | 30,1 | 2472 | 1309 | 79 | 85 |
| MT
10 | 29,5 | 32,6 | 2002 | 755 | 25 | 32 |
| MT
11 | 31,4 | 34,7 | 1433 | 468 | 9 | 9 |
Tabelle 6: Produktaufbau und klebtechnische
Daten eines Dreischichtaufbaus mit unterschiedlichen Vernetzerkonzentrationen | Beispiel | Dreischichtprodukt | Träger-dicke
[μm] |
| | Haftkleber
1 | Viskoelastische Trägerschicht | Haftkleber
2 | |
| MT
12 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
2 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
13 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
14 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
4 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
4 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
4 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| MT
15 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
4 | 50
g/m2
PA 3 | 900 |
| Beispiel | Klebkraft
Stahl, [N/cm] | Scherstandzeit
10 N 23°C [min] | Wandhakentest
[min] |
| | offene
Seite | abgedeckte Seite | offene
Seite | abgedeckte Seite | offene
Seite | abgedeckte Seite |
| MT
12 | 25,9 | 27,9 | 729 | 715 | 1249 | 1248 |
| MT
2 | 19,0 | 23,4 | 2210 | 2448 | 252 | 250 |
| MT
13 | 17,6 | 18,1 | 3573 | 3709 | 3569 | 3855 |
| MT
14 | 23,5 | 25,6 | 802 | 755 | 25 | 32 |
| MT
4 | 20,6 | 23,5 | 6620 | 6670 | 4250 | 4320 |
| MT
15 | 19,4 | 19,7 | > 10.000 | > 10.000 | > 10.000 | > 10.000 |
Tabelle 7: Produktaufbau und klebtechnische
Daten eines Dreischichtaufbaus mit unterschiedlichen Haftklebemasseschichten
bei unterschiedlichen Lagerungsbedingungen | Beispiel | Dreischichtprodukt | Trägerdicke
[μm] | Klebkraft
Stahl, [N/cm] |
| | Haftkleber 1 | Viskoelastische Trägerschicht | Haftkleber 2 | | offene
Seite | Abgedeckte
Seite |
| MT
2 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 3 | 900 | 19,0 | 23,4 |
| MT
16 | 50
g/m2
PA 4 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 4 | 900 | 20,6 | 22,5 |
| MT
17 | 50
g/m2
PA 5 | HPT
2 | 50
g/m2
PA 5 | 900 | 19,6 | 20,1 |
| MT
4 | 50
g/m2
PA 3 | HPT
4 | 50
g/m2
PA 3 | 900 | 20,6 | 23,5 |
| MT
18 | 50
g/m2
PA 4 | HPT
4 | 50
g/m2
PA 4 | 900 | 20,4 | 22,5 |
| MT
19 | 50
g/m2
PA 5 | HPT
4 | 50
g/m2
PA 5 | 900 | 19,4 | 19,7 |
| Beispiel | Scherstandzeit
10 N 70°C [min] | Scherstandzeit
Feucht-Wärme-Lagerung 10 N 23°C [min] | Aussehen
nach Feucht-Wärme-Lagerung |
| | offene
Seite | abgedeckte Seite | offene
Seite | abgedeckte Seite | |
| MT 2 | 710 | 748 | 2252 | 2250 | transparent |
| MT 16 | 20 | 25 | 250 | 320 | trüb |
| MT 17 | 33 | 39 | 1569 | 1855 | gelbe
Trübung |
| MT 4 | 1120 | 1070 | 4250 | 4320 | transparent |
| MT 18 | 5 | 7 | 125 | 120 | trüb |
| MT 19 | 123 | 152 | 3480 | 4036 | gelbe
Trübung |
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 05792143
A1 [0082, 0082, 0082]