[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zumindest partiellen direkten Beschichtung
eines dehnfähigen Trägermaterials mit einer Haftklebemasse, wobei das Trägermaterial
mittels einer transportierenden Vorrichtung derartig gegen eine Beschichtungsvorrichtung
geführt wird, daß durch die Beschichtungsvorrichtung die Haftklebemasse auf das Trägermaterial
aufgetragen wird.
[0002] Die Verwendung dehnfähiger, insbesondere textiler Materialien als Träger, die elastische
oder plastisch formbare Eigenschaften aufweisen, sind in der Technik und Medizin bekannt.
Sie finden ihre Verwendung in den verschiedensten Bereichen, u.a. auch als Basismaterialien
in der Pflaster- und Klebebindenherstellung
[0003] Unter dem Begriff

plastisch oder elastisch verformbar" soll die Dehnfähigkeit eines Materials verstanden
werden. Ein Material ist danach dehnfähig, wenn es sich bei einer Belastung von 10
N/cm einen Längenzuwachs von mindestens 20% aufweist.
[0004] Ferner ist bekannt, daß die dehnfähigen Trägermaterialien sich mit diversen Klebemassensystemen
beschichten lassen. Die Beschichtung ist generell vollflächig oder aber auch partiell,
d.h. teilweise, möglich. Für medikale selbstklebend ausgerüstete Trägermaterialien
zeigt sich bei partieller Beschichtung, daß sich bei entsprechend poröser Trägermaterialien
ein stark luft- und wasserdampfdurchlässiger Film ergibt, der in der Regel nach dem
Verkleben auf der Haut des Patienten auch leichter wieder abzulösen ist.
Als Verfahren zur Herstellung solcher partiell beschichteten Trägermaterialien ist
der Rasterdruck verbreitet, insbesondere der Sieb-, Gravur- oder Flexodruck. Weiter
ist bekannt, daß, zum Beispiel bei der Verwendung als Fixierungen, auch die selbstklebende
Ausrüstung auf mehr als einer Seite erfolgen kann.
[0005] Als Klebemassen sind grundsätzlich Systeme auf Lösemittel- oder Dispersionsbasis
oder aber auch 100 %-Systeme verwendbar. Vorteilhaft ist bei der Verarbeitung der
100 %-Systeme, daß ein Entfernen der Löse- oder Dispergierhilfsmittel vermieden wird.
Hierdurch steigert sich die Produktivität und gleichzeitig wird der Maschinen- und
Energieaufwand reduziert.
[0006] Elastische oder plastisch formbare Trägermaterialien lassen sich generell direkt
oder indirekt beschichten.
Bei der indirekten Beschichtung wird zunächst ein vorzugsweise starrer oder wenig
elastischer Hilfsträger beschichtet und sodann die Klebemasse in einem Kaschierprozeß
auf den elastischen oder plastisch formbaren Träger transferiert. Als vorteilhaft
für die indirekte Beschichtung hat sich herausgestellt, daß sich das Trägermaterial
hierbei im Wesen unverformt und unvorbelastet zukaschieren läßt, wodurch Form und
technologische Eigenschaften wie Flächengewicht, Höchstzugkraft, Höchstsugkraft-Dehnung,
Hysterese-Dehnung weitestgehend erhalten bleiben.
Der Nachteil der indirekten Beschichtung liegt in der relativ schlechten Verankerung
der Klebemasse auf dem elastischen oder plastisch verformbaren Träger. Hier zeigt
es sich, daß insbesondere bei temperatursensiblen Trägermaterialien eine Thermokaschierung
oder Laminierung nicht möglich ist oder einen nur geringen Erfolg aufweist. Bei dicken,
porösen Trägermaterialien kann es beim Kaschieren dazu kommen, daß die Klebeschicht
vollkommen in den Träger hineingedrückt wird, so daß sich sowohl die klebetechnischen
Eigenschaften wie auch das Elastizitätsverhalten drastisch verschlechtern.
[0007] Bei der Direktbeschichtung läßt sich zwar eine deutlich verbesserte Verankerung der
Klebemasse einstellen, jedoch wird der Träger mechanisch und bei der Verwendung von
Haftschmelzklebemassen auch thermisch stärker beansprucht. Insbesondere beim partiellen
Klebemassenauftrag zeigt sich bei zumindest teilweise elastisch oder plastisch formbarem
Trägermaterial, daß dieses, obwohl der Träger unbelastet und unverformt in die Beschichtungseinheit
gegeben wird, teilweise so beansprucht wird, daß sich seine Eigenschaften irreparabel
ändern. Dieses kommt dadurch zustande, daß das Klebesystem mit einer systemabhängigen
Kraft an der Beschichtungseinheit haftet.
[0008] Um den selbstklebend ausgerüsteten Träger von dieser Beschichtungseinheit zu trennen,
muß eine Kraft auf den Träger aufgebracht werden. Dies erfolgt nach dem Stand der
Technik durch eine entsprechend hohe Bahnzugkraft auf den dehnfähigen Träger, wodurch
dieser eine Verschlechterung in seinen Eigenschaften, insbesondere in der Elastizität
und dem Flächengewicht, erfährt.
[0009] Aufgabe der Erfindung war es, ein direktes Beschichtungsverfahren zu entwickeln,
welches es ermöglicht, ein dehnfähiges Trägermaterial wenigstens partiell mit einer
Haftklebemasse zu beschichten, ohne die Trägereigenschaften zu verändern.
[0010] Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren, wie es im Anspruch 1 näher beschrieben
ist. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen dar.
[0011] Danach wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zur zumindest partiellen direkten Beschichtung
eines dehnfähigen Trägermaterials mit einer Haftklebemasse das Trägermaterial mittels
einer transportierenden Vorrichtung derartig gegen eine Beschichtungsvorrichtung geführt,
daß durch die Beschichtungsvorrichtung die Haftklebemasse auf das Trägermaterial aufgetragen
wird, wobei auf der transportierenden Vorrichtung Haft- oder Halteeinrichtungen vorhanden
sind. Diese Einrichtungen bringen die zum Zuführen zur und zum Trennen von der Beschichtungseinheit
notwendigen Kräfte in derartiger Weise auf, daß bei der Beschichtung die Eigenschaften
des Trägers nicht verändert werden.
[0012] In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Beschichtung des
Trägermaterials vollflächig.
[0013] Vorzugsweise bestehen die Haltevorrichtungen aus Nadeln, die aus der transportierenden
Vorrichtung ragen und in das Trägermaterial eingreifen.
[0014] Dabei weisen die Nadeln vorteilhafterweise eine Länge auf größer 10 µm, bevorzugt
zwischen 30 µm und 5000 µm, besonders bevorzugt zwischen 35 µm und 1000 µm.
[0015] Der Abstand der Spitzen ist vorzugsweise größer 60 µm und von der Beschaffenheit
des Trägers abhängig.
[0016] Weiterhin können die Nadeln zumindest teilweise auf der Oberfläche der transportierenden
Vorrichtung beweglich sein.
[0017] Eine besondere Ausführungsform der Nadeln stellt die Klettverbindung dar, bei der
die Nadeln mit Widerhaken versehen sind.
[0018] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Haltevorrichtungen auf der transportierenden
Vorrichtung besteht in der Verwendung sehr rauher Oberflächen, d.h. in einer im allgemeinen
ungeordneten Anordnung von zum Eingreifen in den dehnfähigen Träger geeigneten Geometrien.
Die aufgerauhte Oberfläche kann aus aufgebrachten Hartstoffpartikeln und/oder aus
einer durch das Formgebungsverfahren oder durch mechanische, physikalische oder chemische
Behandlung aufgerauhten Metall-, Keramik- oder Kunststoffoberfläche geformt sein.
Beispielhaft seien hier Korund- oder ähnliche Hartstoffbeschichtungen erwähnt, die
eine schmirgelpapierähnliche Oberfläche aufweisen. Aber auch durch Ätz- oder andere
Verfahren aufgerauhte Metalloberflächen sind geeignet.
[0019] Die Rauhtiefe der Oberfläche liegt vorteilhafterweise zwischen 30 und 5000 µm.
[0020] Aber auch durch Adhäsionskräfte wirksame Haltevorrichtungen, zum Beispiel der Einsatz
einer in ihrer Klebkraft auf das Gesamtsystem abgestimmten Selbstklebemasse, sind
möglich.
[0021] Für geeignete Trägermaterialien bieten sich darüber hinaus elektromagnetische Felder
zum Applizieren der Haltekräfte an.
[0022] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen die transportierende Vorrichtung
aus einer präparierten Transportwalze und die Beschichtungsvorrichtung aus einer rotierenden,
beheizten, nahtlosen, trommelförmigen und perforierten Rundschablone, die über eine
Düse mit der Haftschmelzklebemasse oder der Haftklebedispersion beschickt wird, wobei
die Haftklebesysteme über eine Düsenlippe durch die Rundschablone auf das vorbeigeführte
Trägermaterial aufgebracht werden.
Bevorzugt kann die Transportwalze aus Metall, Keramik oder Kunststoff bestehen. Sie
kann generell plastisch, elastisch oder starr ausgebildet sein.
[0023] Je nach Anwendungszweck ist es möglich, die Walze in ihrer Beschaffenheit so auszurüsten,
daß die Rauhigkeit beziehungsweise die Nadeln oder die alternativen Lösungsvorschläge
gleichmäßig, zufällig verteilt oder in einem bestimmten geometrischen Muster auf der
Walzenoberfläche vorliegen. An den Träger angepaßt werden auch die geometrische Form
und Ausdehnung der Haftelemente. Als vorteilhaft hat sich auch die Ausgestaltung der
Nadelorientierung gezeigt. Der Winkel der Nadelorientierung kann für spezielle Verwendungen
zwischen 10° und 170° zur Tangente an die Oberfläche der Walze in Beschichtungsrichtung
und auch zwischen 10° und 170° senkrecht zur Beschichtungsrichtung betragen. Die Nadeln
können zudem wenigstens teilweise beweglich ausgelegt werden, so daß sich ihre Orientierung
und/oder Größe, zum Beispiel durch Magnetfeldeinwirkung oder Exzenterkonstruktionen,
während einer Umdrehung der Transportwalze ändern kann.
[0024] Vorzugsweise sind die Beschichtungsvorrichtung und/oder die Haltevorrichtungen abhäsiv
ausgerüstet, insbesondere durch Silikone oder Fluor enthaltende Verbindungen oder
plasmabeschichtete Trennsysteme, wobei auf der Beschichtungsvorrichtung der abhäsive
Auftrag mit einem Flächengewicht von 0,001 g/m
2 bis 350 g/m
2, bevorzugt zwischen 0,01 g/m
2 und 10 g/m
2, aufgetragen sein kann.
[0025] Die Oberfläche der Transportwalze und/oder der Haftelemente kann weiter sowohl physikalisch
als auch chemisch vorbehandelt werden. Beispielhaft seien hier das Silikonisieren
und das Teflonisieren genannt. Eine statische oder aber auch eine antistatische Behandlung
können anwendungsbezogen Vorteile zeigen.
Verfahren zum Aufbringen solcher Trennbeläge sind in der technischen Literatur ausreichend
beschrieben, beispielhaft sind die Tauch-, Elektrolyse-, Streich-, Sprüh-, und Druckbeschichtung
genannt. Die Trennbeläge können sowohl physikalisch als auch chemisch ausgehärtet
werden. Vorteilhaft haben sich beispielsweise chemisch aushärtende Systeme für die
Verarbeitung von Heißschmelzklebemassen gezeigt.
[0026] Beispielhaft soll das Verfahren am Prinzip des Thermosiebdrucks beschrieben, ohne
damit die Erfindung unnötig einschränken zu wollen.
[0027] Das Prinzip des Thermosiebdrucks besteht in der Verwendung einer rotierenden, nahtlosen,
trommelförmigen perforierten Rundschablone, die über eine Düse mit der Haftschmelzklebemasse
beschickt wird. Eine speziell geformte Düsenlippe (Rund- oder Vierkantrakel) preßt
die über einen Kanal eingespeiste Selbstklebemasse durch die Perforation der Schablonenwand
auf die vorbeigeführte Trägerbahn. Diese wird mit einer Geschwindigkeit, die der Umgangsgeschwindigkeit
der rotierenden Siebtrommel entspricht, mittels einer Gegendruckwalze gegen den Außenmantel
der beheizten Siebtrommel geführt.
Diese Gegendruckwalze ist mit einer benadelten Oberfläche so ausgerüstet, daß sie
eine Kraft ausüben kann, welche richtungsabhängig so orientiert ist, daß sie geringfügig
größer als die Haftungskraft der erkaltenden Kleberschmelze an der Siebtrommeloberfläche
ist.
Durch lotrechtes Anlüften wird die Trägerbahn von der Gegendruckwalze entfernt.
[0028] Die Ausbildung der Klebstoffkalotten bleibt von den o.a. Vorrichtungen unberührt
und geschieht bei der Herstellung des partiell beschichteten elastischen oder plastisch
verformbaren Trägermaterials nach folgendem Mechanismus:
[0029] Der Düsenrakeldruck fördert die Haftschmelzklebemasse durch die Siebperforation an
das Trägermaterial. Die Größe der ausgebildeten Kalotten wird durch den Durchmesser
des Siebloches vorgegeben. Entsprechend der Transportgeschwindigkeit der Trägerbahn
(Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel) wird das Sieb vom Träger abgehoben. Bedingt
durch die hohe Adhäsion der Haftschmelzklebemasse und die innere Kohäsion des Hotmelts
wird von der auf dem Träger bereits haftenden Basis der Kalotten der in den Löchern
begrenzte Vorrat an Haftschmelzklebemasse konturenscharf abgezogen bzw. durch den
Rakeldruck auf den Träger gefördert.
Nach Beendigung dieses Transportes formt sich, abhängig von der Rheologie der Haftschmelzklebemasse,
über der vorgegebenen Basisfläche die mehr oder weniger stark gekrümmte Oberfläche
der Kalotte. Das Verhältnis Höhe zur Basis der Kalotte hängt vom Verhältnis Lochdurchmesser
zur Wandstärke der Siebtrommel und den physikalischen Eigenschaften (Fließverhalten,
Oberflächenspannung und Benetzungswinkel auf dem Trägermaterial) der Selbstklebemasse
ab.
[0030] Der beschriebene Bildungsmechanismus der Kalotten erfordert bevorzugt saugfähige
oder zumindest von Haftschmelzklebemasse benetzbare Trägermaterialien.
[0031] Nichtbenetzende Trägeroberflächen müssen durch chemische oder physikalische Verfahren
vorbehandelt werden. Dies kann durch zusätzliche Maßnahmen wie z.B. Coronaentladung
oder Beschichtung mit die Benetzung verbessernden Stoffen geschehen.
[0032] Mit dem aufgezeigten Druckverfahren kann die Größe und Form der Kalotten definiert
festgelegt werden. Die für die Anwendung relevanten Klebkraftwerte, die die Qualität
der erzeugten Produkte bestimmen, liegen bei sachgerechter Beschichtung in sehr engen
Toleranzen. Der Basisdurchmesser der Kalotten kann von 10 µm bis 5000 µm gewählt werden,
die Höhe der Kalotten von 20 µm bis ca. 2000 µm, bevorzugt 50 µm bis 1000 µm, wobei
der Bereich kleiner Durchmesser für glatte Träger, der mit größerem Durchmesser und
größerer Kalottenhöhe für rauhe oder stark porige Trägermaterialien vorgesehen ist.
Die Positionierung der Kalotten auf dem Träger wird durch die in weiten Grenzen variierbare
Geometrie des Auftragswerkes, zum Beispiel Gravur-, Sieb- oder Düsengeometrie, definiert
festgelegt. Mit Hilfe der aufgezeigten Parameter kann über einstellbare Größen das
gewünschte Eigenschaftsprofil der Beschichtung, abgestimmt auf die verschiedenen Trägermaterialien
und Anwendungen, sehr genau eingestellt werden.
[0033] Das Trägermaterial wird bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von größer 2 m/min, bevorzugt
20 bis 100 m/min, beschichtet, wobei die Beschichtungstemperatur größer als die Erweichungstemperatur
zu wählen ist.
Beispiel 1
[0034] Elastische medizinische Binden wurden direkt beschichtet.
[0035] Durch die offenbarte Erfindung konnten der Hilfsträger für die indirekte Beschichtung
sowie die umweltgerechte Rückgewinnung des Lösemittels, welche kostenintensiv ist
und einen hohen Maschinenaufwand zur Folge hat, eingespart werden. Die Binde wurde
im Thermosiebdruck mit einem Masseauftrag von 160 g/m
2 Klebemasse auf Basis eines Blockcopolymeren beschichtet.
Bei dem Blockcopolymeren handelte es sich um ein Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymerisat,
welches mit Paraffinkohlenwasserstoffewachsen versetzt worden ist. Das Verhältnis
war ein Teil Polymer auf ein Teil Paraffinkohlenwasserstoff. Zu dieser Mischung wurden
10 % Polystyrolharz (Amoco 18240) gegeben. Der Kleber enthielt ein Prozent Irganox,
ein Alterungsschutzmittel (β-(3,5 Di-t.butyl-4-hydroxyphenyl)-propionsäure-n-octadecylester)),
und weitere Kohlenwasserstoffharze und Fettsäureester, welche im Gesamtkleber nur
zu geringen Mengen enthalten waren. Der Erweichungspunkt dieser Klebemasse betrug
100 °C (DIN 52011) und die Glasübergangstemperatur, bestimmt nach oben genannter Methode,
-6 °C.
[0036] Folgende Kennwerte der elastischen und plastischen Eigenschaften der Binde wurden
gemessen:
|
herkömmliche direkte Thermosiebdruckbeschichtung |
erfindungsgemäße direkte Thermosiebdruckbeschichtung |
Dehnung bei 10 N/cm |
45 % |
87 % |
Plastische Verformung bei 10 N/cm |
25 % |
25 % |
[0037] Mit einer 14 Mesh Siebschablone konnte der hohe Masseauftrag erzielt werden. Durch
die Verwendung der großen Beschichtungspunkte konnte eine gute Haftung auf dem Träger
und ein sauberes Schneiden erzielt werden.
[0038] Als Haltevorrichtung wurde eine Nadelwalze verwendet, die mit 25 Nadel/cm
2 besetzt war. Die Länge der Nadeln betrug 0,25 mm. Die Klebemasse war hautverträglich
und gut haut- und trägerrückseitenverklebend.
[0039] Die so hergestellte Binde war auch in einem mehrlagigen Verband luftdurchlässig (mehr
als 15 cm
3/(cm
2*s) und wasserdampfdurchlässig (mehr als 1500 g/(m
2*24h).
[0040] Die elastische adhäsive Binde wurde für Kompressions- Stütz und Entlastungsverbände
eingesetzt, wobei die hohe Sofort-, Dauerklebkraft und Scherfestigkeit vorteilhaft
waren. Die Modellierbarkeit und Anwenderempfindung waren durch die den partiellen
Auftrag der Klebemasse verbessert worden.
1. Verfahren zur zumindest partiellen direkten Beschichtung eines dehnfähigen Trägermaterials
mit einer Haftklebemasse, wobei das Trägermaterial mittels einer transportierenden
Vorrichtung derartig gegen eine Beschichtungsvorrichtung geführt wird, daß durch die
Beschichtungsvorrichtung die Haftklebemasse auf das Trägermaterial aufgetragen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf der transportierenden Vorrichtung Haft- oder Halteeinrichtungen vorhanden sind,
so daß bei der Beschichtung die Eigenschaften des Trägers nicht verändert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Trägermaterials
vollflächig erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Haltevorrichtungen aus Nadeln bestehen, die aus der transportierenden Vorrichtung
ragen und in das Trägermaterial eingreifen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nadeln eine Länge aufweisen größer 10 µm, bevorzugt zwischen 30 µm und 5000 µm,
besonders bevorzugt zwischen 35 µm und 1000 µm.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nadeln zumindest teilweise auf der Oberfläche der transportierenden Vorrichtung
beweglich sind.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nadeln mit Widerhaken versehen sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Haltevorrichtungen auf der transportierenden Vorrichtung aus einer aufgerauhten
Oberfläche bestehen, deren Rauhigkeitsgeometrien in das Trägermaterial eingreifen.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe der Oberfläche
zwischen 30 und 5000 µm liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhte Oberfläche
besteht aus aufgebrachten Hartstoffpartikeln und/oder einer durch das Formgebungsverfahren
oder durch mechanische, physikalische oder chemische Behandlung aufgerauhten Metall-,
Keramik- oder Kunststoffoberfläche.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Haltevorrichtung auf der transportierenden Vorrichtung aus einer selbsthaftenden
Oberfläche besteht, deren Adhäsionskräfte auf das Trägermaterial wirken.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Haltevorrichtungen auf der transportierenden Vorrichtung aus elektromagnetisch
Feldern besteht, deren Kräfte auf das Trägermaterial wirken.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die transportierende Vorrichtung besteht aus einer präparierten Transportwalze und
die Beschichtungsvorrichtung aus einer rotierenden, nahtlosen, trommelförmigen und
perforierten Rundschablone, die über eine Düse mit der Haftschmelzklebemasse oder
der Haftklebedispersion beschickt wird, wobei beide Haftklebesysteme über eine Düsenlippe
durch die Rundschablone auf das vorbeigeführte Trägermaterial aufgebracht werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Beschichtungsvorrichtung und/oder Haltevorrichtungen abhäsiv ausgerüstet sind,
bevorzugt durch Silikone oder Fluor enthaltende Verbindungen oder plasmabeschichtete
Trennsysteme.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
auf der Beschichtungsvorrichtung der abhäsive Auftrag mit einem Flächengewicht von
0,001 g/m2 bis 350 g/m2, bevorzugt zwischen 0,01 g/m2 und 10 g/m2, aufgetragen ist.