Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung von lösungsmittelfreien Haftklebesystemen auf insbesondere releasebeschichteten Substraten, wobei der Vorgang der Beschichtung über eine Walze läuft.
Aus der EP 0 622 127 B1 ist bekannt, daß über eine Walze druckempfindliche, lösungsmittelfreie Klebstoffschichten auf ein Substrat aufgelegt werden. Als Auftragswerk kommen Ein- oder Mehrkanaldüsen zum Einsatz.
Hervorgerufen durch eine angelegte Differenzgeschwindigkeit zwischen der beschichteten Walze und dem abnehmenden Substrat wird der vordosierte Klebstoffilm in seiner Dicke reduziert, so daß dünne Haftklebeschichten auf Substrate transferiert werden können.
Nachteilig ist dem bekannten Verfahren, daß haftklebrige Schichten von unbehandelten Glattwalzen nur gegen nicht releasebeschichtete Substrate abgenommen werden können beziehungsweise die mit dem Haftkleber beschichtete Walze einen Releaseeffekt aufweisen muß, der über eine Fluorcarbon- oder Teflonschicht hergestellt werden kann. Diese Releaseschicht läßt im Laufe ihrer Lebenszeit nach und ist empfindlich gegen äußere Einflüsse wie Abnutzung, Schmutz und mechanische Beschädigungen. Des weiteren sind Releasewalzen, hergestellt mit Fluorcarbon oder Teflonüberzügen, gegenüber Acrylathaftschmelzklebstoffen im Falle von Maschinenstillständen nicht ausreichend releasefähig, so daß ein robuster Prozeß ohne langwierige Reinigungsaufwendungen der beschichteten Walze verbunden mit Stillstandzeiten nicht gegeben ist.
Nach dem Stand der Technik ist ebenfalls das Rasterwalzenbeschichtungsverfahren mit über einer Düse vordosierten Heißschmelzklebstoffen bekannt.
Der Nachteil des Rasterwalzenverfahrens besteht jedoch darin, daß je nach Schmelzklebstofftyp beim Übertragen der Klebstoffschicht auf ein Substrat die Struktur der Rasterwalzenoberfläche auf dem Klebstoffilm abgezeichnet ist. Ein weiterer Nachteil des Rasterwalzenbeschichtungsverfahrens besteht darin, daß bei höheren Beschichtungsgeschwindigkeiten, ein vollständiges Entleeren der Rasterstrukturen nicht möglich ist und es somit zu einem ungleichmäßigen Klebstoffauftrag kommen kann. Des weiteren ist ein Abnehmen des Klebstoffilms mit releasebeschichteten Substraten von strukturierten Walzenoberflächen ebenfalls nur schwer möglich.
Aus der EP 609 484 A ist eine Vorrichtung zum Auftragen von Streichfarbe auf eine Faserstoffbahn bekannt geworden, die
Die Beschichtung von lösungsmittelfreien Haftklebesystemen auf insbesondere releasebeschichtete Substrate findet keine Erwähnung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer lösemittelfreien Haftklebebeschichtung auf insbesondere releasebeschichteten Substraten zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, wie es im Hauptanspruch niedergelegt ist. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Demgemäß beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung von lösungsmittelfreien Haftklebesystemen auf insbesondere releasebeschichtete Substrate, wobei
auf eine rotierende Walze mittels eines Fluidauftragswerk ein Fluidfilm aufgetragen wird,
auf den Fluidfilm das Haftklebesystem in einer oder mehreren Lagen mittels eines Klebstoffauftragswerks aufgebracht wird, so daß sich der Fluidfilm zwischen Walze und Haftklebesystem befindet, und
an die Walze das Substrat herangeführt wird, so daß das Haftklebesystem von der Walze auf das Substrat (releasebeschichtete und nicht releasebeschichtete) transferiert wird.
Das Heranführen des Substrats geschieht insbesondere über eine zweite Walze. Als Substrate finden Papiere, Folien, Non-Wovens und releasebeschichtete Materialien wie Trennpapiere, Folien und dergleichen Verwendung.
Die zweite Walze, auch als Anlegewalze bezeichnet, ist vorzugsweise mit einem Gummiüberzug versehen und wird vorzugsweise mit einem Liniendruck von 50 bis 500 N/mm, insbesondere mit 100 bis 200 N/mm an die Walze angepreßt. Die Anlegewalze hat vorzugsweise eine Shore-Härte (A) von 40 - 100, insbesondere eine Shore-Härte von 60 - 80 shore (A).
Das Substrat wird bevorzugt so an die Walze angeführt, daß die Geschwindigkeit der Walzenoberfläche mit der des Substrats übereinstimmt. Sollte jedoch mit der Abnahme des Klebstoffilms eine Dickenverringerung angestrebt werden, kann das Substrat auch eine höhere Geschwindigkeit aufweisen.
In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist die Walze eine Stahlwalze, eine verchromte Stahlwalze, eine Gummiwalze oder eine Silikongummiwalze und/oder ist die Walze aus elastischem Material gefertigt. Des weiteren kann die Walze glatt oder eine gering strukturierte Oberfläche aufweisen.
Die Glattwalze kann vorzugsweise eine Chromschicht aufweisen. Optional kann die verchromte Stahlwalze eine hochglanzpolierte Oberfläche besitzen mit einer Rauhtiefe Rz < +/- 1 µm.
Die Beschichtungswalze kann aber auch gummiert sein, vorzugsweise mit einer Gummihärte von 40 bis 100 shore (A), insbesondere mit einer Härte von 60 - 80 shore (A). Der Walzenbezug kann gemäß dem Stand der Technik aus EPDM, Viton oder Silikongummi oder anderen elastischen Materialien bestehen.
Weiterhin als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Walze temperierbar ist, und zwar bevorzugt in einem Bereich von -10 °C bis 200 °C, ganz besonders bevorzugt von 2 °C bis 50 °C.
Das Auflegen des Haftklebesystems auf die Walze erfolgt insbesondere mit Hilfe einer Mono- oder Mehrkanaldüse oder einer Schlitzdüse.
Die mit Fluid beaufschlagte Walze wird mit dem aus der Düse austretenden Klebstoffilm vorzugsweise berührungsfrei beschichtet. Der Abstand der Düse zur Walze kann vorzugsweise 0 bis 60 mm betragen, insbesondere 1 bis 10 mm.
Das Fluidauftragswerk sollte des weiteren noch temperierbar sein, um in der Klebstoffrezeptur enthaltene, klebstoffrezepturunempfindliche Agenzien auf Temperaturen mit gewünschten Fluideigenschaften zu bringen.
Das Fluid kann dabei angewischt oder angetragen werden, es ist aber auch möglich, daß das Fluid berührungslos auf die Walze gebracht wird, zum Beispiel durch Aufsprühen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Haftklebefilm vor der Transferierung auf das Substrat vemetzt wird, insbesondere mittels Elektronenstrahlen, UV-Strahlen oder einer Kombination der beiden Verfahren.
Typische Bestrahlungsvorrichtungen, die bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens zum Einsatz kommen, stellen Linearkathodensysteme, Scannersysteme beziehungsweise Multilängskathodensysteme dar, sofern es sich um Elektronenstrahlbeschleunigern handelt.
Die Beschleunigungsspannungen liegen im Bereich zwischen 40 kV und 350 kV, vorzugsweise 80 kV bis 300 kV. Die Dosisleistungen bewegen zwischen 5 bis 150 kGy, insbesondere 20 bis 90 kGy.
Als UV-Vernetzungsanlagen können insbesondere zwei Quecksilbermitteldruckstrahler mit jeweils einer Leistung von 120 W/cm beziehungsweise ein Quecksilbermitteldruckstrahler mit einer Leistung von 240 W/cm zum Einsatz kommen. Als Dosen werden bevorzugt 10 bis 300 mJ/cm2 eingestellt.
Die Vernetzung des Haftklebefilms kann thermisch über die Walzentemperatur der beschichteten Walze erfolgen, wobei die thermische Vernetzung auch ergänzend eingesetzt werden kann.
Der Fluidfilm ist vorzugsweise Wasser und/oder destilliertes Wasser, gegebenenfalls mit Zusätzen wie Alkohol, Benetzungsmitteln und/oder klebstoffrezepturunempfindliche Agenzien wie Weichmachern oder flüssigen Alterungsschutzmitteln Zur Erreichung einer gleichmäßigen Benetzung sollte die Oberflächenspannung des Fluides kleiner sein als die Oberflächenspannung der zu benetzenden Walze.
Als Haftklebesystem werden insbesondere eingesetzt Acrylat-, Naturkautschuk-, Synthesekautschuk- oder EVA-Kleber.
Beispielsweise kommen als niedermolekulare Acrylathotmelts Copolymerisate aus (Meth)acrylsäure und deren Estern mit 1 bis 25 C-Atomen, Malein-, Fumar- und/oder Itaconsäure und/oder deren Estern, substituierten (Meth)acrylamiden, Maleinsäureanhydrid und anderen Vinylverbindungen, wie Vinylestern, insbesondere Vinylacetat, Vinylalkoholen und/oder Vinylethern zum Einsatz.
Die Acrylathotmelts können des weiteren mit einem oder mehreren Additiven wie Alterungsschutzmitteln, Vernetzern, Lichtschutzmitteln, Ozonschutzmitteln, Fettsäuren, Harzen, Weichmachern und Beschleunigern abgemischt sein.
Weiterhin können sie mit einem oder mehreren Füllstoffen wie Fasern, Ruß, Zinkoxid, Mikrovollkugeln, Kieselsäure, Silikaten und Kreide gefüllt sein, wobei auch der Zusatz von blockierungsfreien Isocyanaten möglich ist.
Bei Kautschuk/Synthesekautschuk als Ausgangsmaterial für den Kleber sind weite Variationsmöglichkeiten gegeben, sei er aus der Gruppe der Naturkautschuke oder der Synthesekautschuke oder sei er aus einem beliebigen Blend aus Naturkautschuken und/oder Synthesekautschuken, wobei der Naturkautschuk oder die Naturkautschuke grundsätzlich aus allen erhältlichen Qualitäten wie zum Beispiel Crepe-, RSS-, ADS-, TSR- oder CV-Typen, je nach benötigtem Reinheits- und Viskositätsniveau, und der Synthesekautschuk oder die Synthesekautschuke aus der Gruppe der statistisch copolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuke (SBR), der Butadien-Kautschuke (BR), der synthetischen Polyisoprene (IR), der Butyl-Kautschuke (IIR), der halogenierten Butyl-Kautschuke (XIIR), der Acrylatkautschuke (ACM), der Etylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA) und der Polyurethane und/oder deren Blends gewählt werden können.
Weiterhin vorzugsweise können Kautschuken zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit thermoplastische Elastomere mit einem Gewichtsanteil von 10 bis 50 Gew.-% zugesetzt werden, und zwar bezogen auf den Gesamtelastomeranteil.
Stellvertretend genannt seien an dieser Stelle vor allem die besonders verträglichen Styrol-Isopren-Styrol- (SIS) und Styrol-Butadien-Styrol (SBS) -Typen.
Als zuzusetzende klebrigmachende Harze sind ausnahmslos alle vorbekannten und in der Literatur beschriebenen Klebharze einsetzbar. Genannt seien stellvertretend die Kolophoniumharze, deren disproportionierte, hydrierte, polymerisierte, veresterte Derivate und Salze, die aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffharze, Terpenharze und Terpenphenolharze. Beliebige Kombinationen dieser und weiterer Harze können eingesetzt werden, um die Eigenschaften der resultierenden Klebmasse wunschgemäß einzustellen. Auf die Darstellung des Wissensstandes im "Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, 1989) sei ausdrücklich hingewiesen.
Als ebenfalls zuzusetzende Weichmacher können alle aus der Klebebandtechnologie bekannten weichmachenden Substanzen eingesetzt werden. Dazu zählen unter anderem die paraffinischen und naphthenischen Öle, (funktionalisierte) Oligomere wie Oligobutadiene, -isoprene, flüssige Nitrilkautschuke, flüssige Terpenharze, pflanzliche und tierische Öle und Fette, Phthalate, funktionalisierte Acrylate.
Im folgenden soll anhand einer Figur sowie mehrerer Beispiele die Erfindung näher dargelegt, ohne damit diese aber unnötig einschränken zu wollen.
In der Figur 1 ist eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens gezeigt.
Die Düse (1) beschichtet den Haftschmelzklebstoff (11) auf eine Walze (3), die als Glattwalze oder eine strukturierte Walze ausgeführt sein kann. Neben dem Einsatz der hier gezeigten Monodüse (1) können auch Schlitzdüsen oder Mehrkanaldüsen mit zum Beispiel drei oder mehreren Einzelschichten eingesetzt werden.
Die Walze (3) ist als verchromte Stahlwalze mit einer hochglanzpolierten Oberfläche ausgeführt, und zwar mit einer Rauhtiefe Rz < +/-1 µm.
Der Fluidfilm (21) wird vorzugsweise über ein gemäß dem Stand der Technik ausgeführtes Walzenauftragswerk (2) gleichmäßig über die Beschichtungsbreite an die Walze (3) vordosiert angetragen. Die mit Fluid (21) beaufschlagte Walze (3) wird mit dem aus der Düse (1) austretenden Klebstoffilm (11) vorzugsweise berührungsfrei beschichtet. Der Abstand der Düse (1) zur Walze (3) beträgt 5 mm.
Der auf die Walze (3) schwimmend aufgelegte Klebstoffilm (11) wird anschließend mit Hilfe einer Anlegewalze (6) von der Walze (3) abgenommen. Die Anlegewalze (6) ist mit einem Gummiüberzug versehen und wird mit einem Liniendruck von 150 N/mm an die Walze (3) angepreßt.
Als den Haftklebstoffilm abnehmendes Substrat (7) wird ein refeaseaufweisendes Trennpapiere der Anlegewalze zugeführt und der Klebstoffilm (11) somit auf das Substrat (7) übertragen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung dienen folgende Beispiele:
Mit Hilfe eines Einschneckenextruders (L/D:27) wurde ein Acrylathaftschmelzklebstoff, wie in der DE 39 42 232 oder der DE 43 13 008 beschrieben, bei einer Temperatur von 90° C mit Hilfe einer Monodüse (Fabrikat Breyer), Arbeitsbreite 350 mm, auf eine Glattwalze beschichtet. Das Fluid, welches die Glattwalze benetzte, war Wasser. Die Temperatur der Glattwalze betrug 20 °C.
Es wurde ein Klebstoffilm mit einer Dicke von 20 g/m2 auf die Glattwalze gelegt und anschließend mit einer Corona vorbehandelten PET-Folie (12 µm) von der Walze abgenommen. Die Beschichtungsgeschwindigkeit betrug 70 m/min. Anschließend wurde die nicht abgedeckte Klebstoffseite mit einem Trennpapier kaschiert. Die auf der nicht abgedeckten Klebstoffseite vorhandene Fluidmenge war so gering, daß die anschließende Kaschierung mit Trennpapier keinerlei Beschädigung der freien Klebstoffseite hervorrief.
Der so hergestellte Verbund wurde ein zweites Mal auf die freie Folienseite beschichtet und aufgerollt.
Der in Beispiel 1 erwähnte Acrylathaftschmelzklebstoff wurde unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen in einer Schichtdicke von 130 g/m2 auf eine Glattwalze beschichtet. Das abnehmende Substrat war in diesem Fall ein Silikontrennpapier mit einem Releasewert von 5 - 25 cN/cm. Das auf der offenen Klebstoffseite vorhandene Fluid wurde mittels IR-Strahlen kurz vor der Aufrollung getrocknet.
Der in Beispiel 1 erwähnte Acrylathaftschmelzklebstoff wurde unter den in Beispiel 2 genannten Bedingungen in einer Schichtdicke von 50 g/m2 gegen eine beidseitig releasebeschichtete PETP-Folie mit einem Releasewert von 5 - 9 cN/cm abgenommen und aufgerollt.
Ein Naturkautschukhotmeltklebstoff wurde bei einer Temperatur von 120 °C mit Hilfe der Düse auf die Glattwalze beschichtet. Als Fluid kam ein Wasser/Alkoholgemisch zum Einsatz. Die Transferierung erfolgte auf ein gekrepptes Papier, welches mit einer Imprägnierung, einem Primer und einem Release in einem vorgeschalteten Arbeitsgang ausgerüstet wurde.
Mit Hilfe einer Mehrkanaldüse wurde ein dreilagiger, beidseitig selbstklebender Produktaufbau auf eine Glattwalze extrudiert. Als Haftschmelzklebstoff wurde der in Beispiel 1 beschriebene Typ auf die Ober- und Unterseite eines gummielastischen Mittelschichtträgers mit Hilfe der Mehrkanaldüse extrudiert. Dieser selbstklebende Verbund wurde auf die mit Wasser belegte Glattwalze aufgelegt und gegen ein Trennpapier mit Trennkräften von 5 - 30 cN/cm transferiert und aufgerollt.