EP3568446A1 - Verfahren zur verklebung von profilen auf substratoberflächen - Google Patents
Verfahren zur verklebung von profilen auf substratoberflächenInfo
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- EP3568446A1 EP3568446A1 EP18700400.7A EP18700400A EP3568446A1 EP 3568446 A1 EP3568446 A1 EP 3568446A1 EP 18700400 A EP18700400 A EP 18700400A EP 3568446 A1 EP3568446 A1 EP 3568446A1
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- C09J2427/00—Presence of halogenated polymer
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- C09J2427/008—Presence of halogenated polymer in the pretreated surface to be joined
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- C09J2453/00—Presence of block copolymer
- C09J2453/006—Presence of block copolymer in the substrate
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- C09J2453/00—Presence of block copolymer
- C09J2453/008—Presence of block copolymer in the pretreated surface to be joined
Definitions
- the invention relates to a method for bonding profiles on substrate surfaces.
- Adhesion is usually referred to as the physical effect which brings about the cohesion of two phases brought into contact at their interface on the basis of intermolecular interactions occurring there. Adhesion thus determines the adhesion of the adhesive to the substrate surface, which can be determined as tack ("tack”) and as bond strength. [Um Um] In order to specifically influence the adhesion of an adhesive, plasticizers and / or tackifying resins ( so-called “tackifiers”) added.
- a simple definition of adhesion may be "the interaction energy per unit area” [in mN / m], which is not measurable due to experimental constraints such as ignorance of the true contact surfaces, and often surface energy (OFE) with "polar” and "
- This simplified model has become widely accepted in practice, often measuring the energy and its components by measuring the static contact angles of different test liquids, and assigning the surface tensions of these liquids to polar and nonpolar portions. From the observed contact angles of the droplets on the test surface, the polar and nonpolar portions of the surface energy of the test surface are determined. This can be done, for example, according to the OWKR model.
- An industrially customary alternative method is the determination by means of test inks according to DIN ISO 8296.
- a surface may also have small or medium polar parts of the surface energy without the surface energy being "high.”
- a guideline may be that, as soon as the polar fraction of the OFE is greater than 3 mN / m, the surface is in the sense of this Invention is to be referred to as "polar".
- polar This roughly corresponds to the practical lower detection limit. Basically, there are no hard limits for terms such as high and low energy.
- the limit is set at 38 mN / m and 38 dyn / cm (at room temperature, respectively). This is a value above which, for example, the printability of a surface is usually sufficient.
- the physical pretreatment of substrates to improve bonding strengths is common especially in liquid reactive kiefestoffen.
- An object of the physical pretreatment can also be a cleaning of the substrate, for example of oils, or roughening to increase the effective area.
- Activation usually implies an improvement in wettability, printability or anchoring of a coating.
- Activation usually implies an improvement in wettability, printability or anchoring of a coating.
- the method according to the invention is characterized in that a pressure-sensitive adhesive layer, which is specified further below, is plasma-treated on a first adhesive side and a profile surface of a profile is likewise plasma-treated and the first adhesive side and the profile surface, which are both plasma-treated, are glued to one another , Then, a second adhesive side of the pressure-sensitive adhesive layer is also plasma-treated, the plasma treatment may be the same or different from the plasma treatment of the first adhesive side and the plasma-treated second adhesive side is glued to the substrate surface.
- a plasma treatment is described for example in EP 0 497 996 B1.
- a double-pin electrode is selected, with a separate channel for pressurizing each pin electrode. Between the two tips of the electrodes, a corona discharge is created, which ionizes the gas stream flowing through the channels and converts it into a plasma.
- This plasma then passes to the surface to be treated, where it in particular performs a surface oxidation, which improves the wettability of the surface.
- the type of physical treatment is referred to here as indirect, because the treatment is not performed at the place of production of the electrical discharge.
- the treatment of the surface takes place at or near atmospheric pressure, but the pressure in the electrical discharge space or gas channel may be increased.
- an atmospheric pressure plasma which is an electrically activated homogeneous reactive Gas, which is not in thermal equilibrium, is at a pressure close to ambient pressure in the effective range. In general, the pressure is 0.5 bar more than the ambient pressure.
- the electrical discharges and ionization processes in the electric field activate the gas and generate highly excited states in the gas constituents.
- the gas used and the gas mixture are called process gas.
- gaseous substances such as siloxane, acrylic acids or solvents or other constituents can also be added to the process gas.
- Components of the atmospheric pressure plasma can be highly excited atomic states, highly excited molecular states, ions, electrons, unchanged constituents of the process gas.
- the atmospheric pressure plasma is not generated in a vacuum but usually in an air environment. This means that if the process gas itself is not already air, the outflowing plasma contains at least components of the surrounding air.
- filamentary discharge channels with accelerated electrons and ions form due to the applied high voltage.
- the light electrons hit the surface at high speed
- the reaction of a plasma with the surface of the substrate increases the plasma constituents directly "built-in.”
- an excited state or an open binding site and radicals can be generated on the surface, which then continue to react secondarily, for example with atmospheric oxygen from the ambient air
- noble gases no chemical bonding of the process gas atoms or molecules to the substrate is to be expected, where activation of the substrate takes place exclusively via secondary reactions.
- the essential difference is that during the plasma treatment there is no direct action of discrete discharge channels on the surface.
- the effect thus takes place homogeneously and gently above all via reactive gas constituents.
- free electrons may be present, but not accelerated, because the treatment takes place outside the generating electric field.
- the plasma treatment is thus less destructive and more homogeneous than a corona treatment, since no discrete discharge channels strike the surface.
- the plasma apparatus of EP 0 497 996 B1 has quite high gas flows in the range of 36 m 3 per hour, at 40 cm electrode width per gap.
- the high flow rates result in a short residence time of the activated components on the surface of the substrate.
- only those components of the plasma reach the substrate, which are correspondingly durable and can be moved by a gas flow. For example, electrons can not be moved by a stream of gas, so they do not matter.
- a disadvantage of the above-mentioned plasma treatment is the fact that the plasma impinging on the substrate surface has high temperatures of at least 120 ° C. in the most favorable case. Frequently, however, the resulting plasma has high temperatures of some 100 ° C.
- the known plasma guns lead to a high thermal input into the substrate surface. The high temperatures may cause damage to the substrate surface, resulting in addition to the activating unwanted by-products known as LMWOM, Low Molecular Weight Oxidized Materials. This highly oxidized and water-soluble polymer scrap, which is no longer covalently bonded to the substrate, leads to a low resistance to humid climates.
- a low temperature discharge configuration is understood to mean a configuration that generally generates low temperature plasma.
- a process gas in an electric field which is generated for example by a piezo element, passed and thereby excited to the plasma.
- a plasma discharge space is the space in which the plasma is excited. The plasma exits from an exit from the plasma discharge space.
- a low-temperature plasma is understood here to mean a plasma which has a temperature when it strikes the surface of at most 70 ° C., preferably at most 60 ° C., more preferably at most 50 ° C. Due to the low temperature, the surfaces are less damaged, and in particular there are no unwanted by-products, the so-called LMWOMs (Low-Molecular-Weight-Oxidized-Materials). These LMWOMs lead to a reduction in the adhesive force of the adhesive on the substrate surface, in particular in moist, warm ambient conditions.
- the low temperature of the plasma also has the advantage that a plasma nozzle of the plasma generator can be moved over the treatment surface at a very small distance of less than 2 mm and this distance can be maintained constant, regardless of the properties of the surface.
- the substrate surface can thereby be activated at the same distance from the plasma nozzle as the adhesive surface, which leads to a significant acceleration of the process.
- the distance of the plasma jet exit from the surface of the substrate had to be adapted to each material. This is done according to the prior art in that the treatment distance is increased or decreased to the material surface. However, this is associated with an increased expenditure of time and a complication of the activation process.
- the low-temperature plasma is conveniently generated by a plasma nozzle based on a piezoelectric effect.
- a process gas is guided past a piezoelectric material in a plasma discharge space.
- the piezoelectric material is caused to vibrate as a primary region via two electrodes by a low-voltage AC voltage.
- the vibrations are transmitted to the further secondary region of the piezoelectric material. Due to the opposite polarization directions of the multilayer piezoceramic electric fields are generated.
- the resulting potential differences allow the generation of plasmas with low temperatures of at most 70 ° C, preferably 60 ° C, more preferably at most 50 ° C. Low heat generation can only occur through the mechanical work in the piezoceramic. In common plasma nozzles with This can not be achieved by arcing-like discharges since the discharge temperature is above 900 ° C. for exciting the process gas.
- the substrate surfaces used according to the invention are LSE substrate surfaces such as Apo 1.2 or HighSolid.
- the LSE surfaces are low-energy, that is non-polar surfaces in contrast to high-energy, that is polar surfaces.
- adhesive adheres better to high-energy surfaces. According to the invention, however, an adhesive bond to low-energy surfaces is produced. But low-energy surfaces have the advantage that dirt, water, etc. are less liable to them. They are therefore very suitable as paints, in particular car paints.
- the wettability of a surface is described by the surface energy.
- a drop of water is applied to the surface, and the contact angle of the water drop is measured. Measuring methods are known according to DIN 53364 or ASTM D 2578-84.
- Non-polar substrates are characterized in particular by a surface energy of less than 35 dyn / cm 2 .
- Low-surface-energy materials include UV-curable coatings, powder coatings, and polyolefins such as polypropylene (PP), high-pressure polyethylene (LDPE), low-density polyethylene (HDPE), ultra-high molecular weight Polyethylene (UHMWPE) and polymers of ethylene-propylene-diene
- a pressure-sensitive adhesive or a pressure-sensitive adhesive As is common in common usage, understood a substance which is permanently tacky and tacky at least at room temperature. It is characteristic of a pressure-sensitive adhesive that it can be applied by pressure to a substrate and adhere there, whereby the pressure to be applied and the duration of this pressure are not further defined. In general, but basically depending on the precise nature of the pressure-sensitive adhesive and the substrate, the temperature and the humidity, the application of a short-term, minimal pressure, which does not exceed a slight touch for a short moment to achieve the adhesion effect ranges in In other cases, a longer-term exposure time of higher pressure may be necessary.
- Pressure-sensitive adhesives have special, characteristic viscoelastic properties which lead to permanent tackiness and adhesiveness. Characteristic of them is that when they are mechanically deformed, it comes both to viscous flow processes as well as to build elastic restoring forces. Both processes are in a certain ratio with regard to their respective proportions, depending on the exact composition, the structure and the degree of crosslinking of the PSA as well as on the speed and duration of the deformation and on the temperature.
- the proportional viscous flow is necessary to achieve adhesion. Only the viscous components, often caused by macromolecules with relatively high mobility, allow good wetting and good flow onto the substrate to be bonded. A high proportion of viscous flow leads to a high pressure tack (also referred to as tack or surface tack) and thus often to a high adhesion. Strongly networked systems, crystalline or glassy solidified polymers are generally not or at least only slightly tacky due to the lack of flowable components.
- the proportional elastic restoring forces are necessary to achieve cohesion. They are caused for example by very long-chained and strongly entangled as well as by physically or chemically crosslinked macromolecules and allow the transmission of forces acting on an adhesive bond forces. They result in an adhesive bond being able to withstand a sustained load acting on it, for example in the form of a permanent shearing load, to a sufficient extent over a relatively long period of time.
- the variables storage modulus (G ') and loss modulus (G ") which can be determined by means of dynamic mechanical analysis (DMA) are used
- Proportion, G is a measure of the viscous component of a substance. Both quantities depend on the deformation frequency and the temperature.
- the sizes can be determined with the help of a rheometer.
- the material to be examined is exposed to a sinusoidal oscillating shear stress in a plate-and-plate arrangement, for example.
- shear stress controlled devices the deformation as a function of time and the time lag of this deformation are compared with the introduction of the shear stress measured. This time offset is referred to as the phase angle ⁇ .
- a composition is especially considered as a pressure-sensitive adhesive and is defined as such in the sense of the invention, especially when at 23 ° C in the deformation frequency range of
- a "poly (meth) acrylate” is understood as meaning a polymer whose monomer base contains at least 50% by weight of acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid esters and / or Methacrylic acid esters, wherein acrylic acid esters and / or methacrylic acid ester at least partially, preferably at least 50 wt .-%, based on the total monomer of the polymer in question, are included.
- a "poly (meth) acrylate” is understood as meaning a polymer which can be obtained by radical polymerization of acrylic and / or methacrylic monomers and optionally further copolymerizable monomers.
- the poly (meth) acrylate or poly (meth) acrylates to 40 to 70 wt .-%, based on the total weight of the PSA included.
- the PSA preferably contains from 45 to 60% by weight, based on the total weight of the PSA, of at least one poly (meth) acrylate.
- the glass transition temperature of the poly (meth) acrylates which can be used according to the invention is preferably ⁇ 0 ° C., more preferably between -20 and -50 ° C.
- the glass transition temperature of polymers or of polymer blocks in block copolymers is determined in the context of this invention by means of dynamic scanning calorimetry (DSC).
- DSC dynamic scanning calorimetry
- approx. 5 mg of an untreated polymer sample are weighed into an aluminum pan (volume 25 ⁇ _) and closed with a perforated lid.
- a DSC 204 F1 from Netzsch is used. It is worked for the purpose of inertization under nitrogen.
- the sample is first cooled to -150 ° C, then heated at a heating rate of 10 K / min to +150 ° C and cooled again to -150 ° C.
- the subsequent second heating curve is driven again at 10 K / min and recorded the change in heat capacity.
- Glass transitions are recognized as steps in the thermogram. The glass transition temperature is obtained as follows (see FIG. 1):
- the respective linearly extending area of the measurement curve before and after the stage is extended in the direction of rising (range before the stage) or falling (range after stage) temperatures.
- a regression line 5 parallel to the ordinate is laid so that it intersects the two extension lines, so that two surfaces 3 and 4 (between the one extension line, the equalization line and the measurement curve) of the same content arise. The intersection of the thus positioned regression line with the trace gives the glass transition temperature.
- the poly (meth) acrylates of the PSA are obtainable by at least partial incorporation of functional, preferably crosslinkable with epoxy groups monomers.
- functional groups especially carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups
- monomers having acid groups especially carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups
- acid groups especially carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups
- monomers having acid groups especially carboxylic acid, sulfonic acid or phosphonic acid groups
- / or hydroxy groups and / or acid anhydride groups and / or epoxy groups and / or amine groups particular preference is given to monomers containing carboxylic acid groups.
- the polyacrylate comprises copolymerized acrylic acid and / or methacrylic acid. All of these groups have a crosslinking ability with epoxide groups, whereby the polyacrylate is advantageously accessible to thermal crosslinking with incorporated epoxides.
- monomers which can be used as comonomers for the poly (meth) acrylates in addition to acrylic acid and / or methacrylic acid esters having up to 30 carbon atoms per molecule, for example vinyl esters of carboxylic acids containing up to 20 carbon atoms, vinyl aromatic with up to 20 C atoms, ethylenically unsaturated nitriles, vinyl halides, vinyl ethers of alcohols containing 1 to 10 C atoms, aliphatic hydrocarbons having 2 to 8 C atoms and having one or two double bonds or mixtures of these monomers.
- the properties of the relevant poly (meth) acrylate can be influenced in particular by varying the glass transition temperature of the polymer by different weight proportions of the individual monomers.
- the poly (meth) acrylate (s) of the invention may preferably be recycled to the following monomer composition: a) acrylic acid esters and / or methacrylic acid esters of the following formula
- R 1 H or CH 3 and R "is an alkyl radical having 4 to 14 C atoms, b) olefinically unsaturated monomers having functional groups of the kind already defined for reactivity with epoxy groups, c) optionally further acrylates and / or methacrylates and / or olefinically unsaturated monomers which are copolymerizable with component (a).
- the proportions of the respective components (a), (b), and (c) are preferably selected such that the polymerization product has a glass transition temperature of ⁇ 0 ° C, more preferably between -20 and -50 ° C (DSC). It is particularly advantageous, the monomers of component (a) in a proportion of 45 to 99 wt .-%, the monomers of component (b) in a proportion of 1 to 15 wt .-% and the monomers of component (c) in a proportion of 0 to 40 wt .-% to choose (the data are based on the monomer mixture for the "base polymer", ie without addition of any additives to the finished polymer, such as resins etc).
- the monomers of component (a) are, in particular, plasticizing and / or nonpolar monomers.
- Preferably used as monomers (a) are acrylic and methacrylic acid esters having alkyl groups consisting of 4 to 14 C atoms, particularly preferably 4 to 9 C atoms.
- Examples of such monomers are n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, n-pentyl acrylate, n-pentyl methacrylate, n-amyl acrylate, n-hexyl acrylate, n-hexyl methacrylate, n-heptyl acrylate, n-octyl acrylate, n-octyl methacrylate, n-nonyl acrylate and their branched isomers such as isobutyl acrylate, isooctyl acrylate, isooctyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate or 2-ethylhexyl methacrylate.
- the monomers of component (b) are, in particular, olefinically unsaturated monomers having functional groups, in particular having functional groups capable of undergoing reaction with epoxide groups.
- component (b) preference is given to using monomers having functional groups which are selected from the group comprising: hydroxyl, carboxy, sulfonic or phosphonic acid groups, acid anhydrides, epoxides, amines.
- monomers of component (b) are acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, aconitic acid, dimethylacrylic acid, ⁇ -acryloyloxypropionic acid, trichloroacrylic acid, vinylacetic acid, vinylphosphonic acid, maleic anhydride, hydroxyethyl acrylate, in particular 2-hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, in particular 3 Hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, in particular 4-hydroxybutyl acrylate, hydroxyhexyl acrylate, in particular 6-hydroxyhexyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, in particular 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, in particular 3-hydroxypropyl methacrylate,
- Hydroxyhexyl methacrylate especially 6-hydroxyhexyl methacrylate, allyl alcohol, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate.
- component (c) all vinylically functionalized compounds which are copolymerizable with component (a) and / or component (b) can be used as component (c).
- the monomers of component (c) can serve to adjust the properties of the resulting PSA.
- Exemplary monomers of component (c) are: Methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, sec-butyl acrylate, ie / f-butyl acrylate, phenyl acrylate, phenyl methacrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate, ie / f-butylphenyl acrylate, ie / f-butylaphenyl methacrylate, dodecyl methacrylate, isodecyl acrylate, lauryl acrylate , n-undecyl acrylate, stearyl acrylate, tridecyl acrylate, behenyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, cyclopentyl methacrylate,
- Ethylene glycol acrylate ethylene glycol monomethyl acrylate, methoxy polyethylene glycol methacrylate 350, methoxy polyethylene glycol methacrylate 500, propylene glycol monomethacrylate, butoxy diethylene glycol methacrylate, ethoxy triethylene glycol methacrylate, octafluoropentyl acrylate, octafluoropentyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 1,1,1,3,3,3-
- Macromonomers such as 2-polystyrene ethyl methacrylate (weight average molecular weight M w , as determined by GPC, from 4000 to 13000 g / mol), poly (methyl methacrylate) ethyl methacrylate (Mw from 2000 to 8000 g / mol).
- Monomers of component (c) may advantageously also be chosen such that they contain functional groups which promote a subsequent radiation-chemical crosslinking (for example by electron beams, UV).
- Suitable copolymerizable Photoinitiators are, for example, benzoin acrylate and acrylate-functionalized benzophenone derivatives.
- Monomers which promote electron beam crosslinking are, for example, tetrahydrofurfuryl acrylate, N-he / f-butylacrylamide and allyl acrylate.
- polyacrylates is understood in the context of the invention to be synonymous with “poly (meth) acrylates"
- poly (meth) acrylates can be carried out by methods familiar to the person skilled in the art, in particular advantageously by conventional free-radical polymerizations or controlled free-radical polymerizations.
- the polyacrylates can be prepared by copolymerization of the monomeric components using the usual polymerization initiators and optionally regulators, being polymerized at the usual temperatures in bulk, in emulsion, for example in water or liquid hydrocarbons, or in solution.
- the polyacrylates by polymerization of the monomers in solvents in particular in solvents having a boiling range of 50 to 150 ° C, preferably from 60 to 120 ° C, using the usual amounts of polymerization initiators, generally at 0.01 to 5 wt .-%, in particular from 0.1 to 2 wt .-% (based on the total weight of the monomers) are prepared.
- radical sources are peroxides, hydroperoxides and azo compounds, for example dibenzoyl peroxide, cumene hydroperoxide, cyclohexanone peroxide, di-i-butyl peroxide, cyclohexylsulfonylacetyl peroxide, diisopropyl percarbonate, ⁇ -butyl peroctoate, benzpinacol.
- the free-radical initiator used is 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile) (Vazo® 67 TM from DuPont) or 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) (2,2-azobisisobutyronitrile; AIBN; Vazo® 64 TM from DuPont).
- Suitable solvents for the preparation of the poly (meth) acrylates are alcohols such as methanol, ethanol, n- and iso-propanol, n- and iso-butanol, preferably isopropanol and / or isobutanol, and hydrocarbons such as toluene and in particular gasoline having a boiling range of 60 up to 120 ° C in question.
- alcohols such as methanol, ethanol, n- and iso-propanol, n- and iso-butanol, preferably isopropanol and / or isobutanol
- hydrocarbons such as toluene and in particular gasoline having a boiling range of 60 up to 120 ° C in question.
- ketones such as, preferably, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and esters, such as ethyl acetate, and mixtures of solvents of the type mentioned, with mixtures containing isopropanol, in particular in amounts of from 2 to 15% by weight, preferably from 3 to 10% by weight. , based on the solvent mixture used, are preferred.
- a concentration takes place, and the further processing of the polyacrylates takes place essentially solvent-free.
- the concentration of the polymer can be done in the absence of crosslinker and accelerator substances.
- the polymers can be converted into a compounder after the concentration step.
- concentration and the compounding can also take place in the same reactor.
- the weight-average molecular weights M w of the polyacrylates are preferably in a range from 20,000 to 2,000,000 g / mol, very preferably in a range from 100,000 to 1,500,000 g / mol, most preferably in a range from 150,000 to 1,000,000 g / mol.
- the data of the average molecular weight Mw and the polydispersity PD in this document refer to the determination by gel permeation chromatography.
- suitable polymerization regulators such as thiols, halogen compounds and / or alcohols in order to set the desired average molecular weight.
- the details of the number-average molar mass M n and the weight-average molar mass M w in this document refer to the determination by gel permeation chromatography (GPC). The determination is carried out on 100 ⁇ clear filtered sample (sample concentration 4 g / l). The eluent used is tetrahydrofuran with 0.1% by volume of trifluoroacetic acid. The measurement takes place at 25 ° C.
- the flow rate is 1, 0 ml per minute
- Calibration is carried out with polyacrylates against PMMA standards (polymethyl methacrylate calibration) and otherwise (resins, elastomers) against PS standards (polystyrene calibration) preferably a K value of from 30 to 90, particularly preferably from 40 to 70, measured in toluene (1% strength solution, 21 ° C.)
- the K value according to Fikentscher is a measure of the molecular weight and the viscosity of the polymer.
- the principle of the method is based on the capillary-viscometric determination of the relative solution viscosity. For this purpose, the test substance is dissolved in toluene by shaking for 30 minutes, so that a 1% solution is obtained.
- the flow time is measured at 25 ° C and determined therefrom in relation to the viscosity of the pure solvent, the relative viscosity of the sample solution.
- polydispersity PD ⁇ 4 a narrow molecular weight distribution
- these compositions have a particularly good shear strength.
- the lower polydispersity allows for easier melt processing, since the flow viscosity is lower compared to a more widely dispersed polyacrylate with largely similar application properties.
- Narrowly distributed poly (meth) acrylates can be advantageously prepared by anionic polymerization or by controlled radical polymerization, the latter being particularly well suited. Also via / V-Oxyle can be produced corresponding polyacrylates. Furthermore, atom transfer radical polymerization (ATRP) can advantageously be used for the synthesis of narrowly distributed polyacrylates, preference being given to initiating monofunctional or difunctional secondary or tertiary halides and to abstraction of the halide (s) Cu, Ni, Fe -, Pd, Pt, Ru, Os, Rh, Co, Ir, Ag or Au complexes are used.
- ATRP atom transfer radical polymerization
- the monomers for preparing the poly (meth) acrylates preferably contain proportionally functional groups which are suitable for entering into linking reactions with epoxide groups. This advantageously allows thermal crosslinking of the polyacrylates by reaction with epoxides.
- linking reactions are meant in particular addition and substitution reactions.
- the epoxide group-containing substances are preferably multifunctional epoxides, ie those having at least two epoxide groups; Accordingly, it is preferable in total to an indirect linkage of the blocks carrying the functional groups.
- the poly (meth) acrylates of the PSA are preferably crosslinked by linking reactions - especially in the sense of addition or substitution reactions - of functional groups contained in them with thermal crosslinkers. It is possible to use all thermal crosslinkers which ensure both a sufficiently long processing time, so that there is no gelling during the processing process, in particular the extrusion process, as well as a rapid post-crosslinking of the polymer to the desired degree of crosslinking at lower temperatures than Processing temperature, especially at room temperature, lead.
- a combination of polymers containing carboxyl, amine and / or hydroxyl groups and isocyanates, in particular aliphatic or amine-deactivated trimerized isocyanates, as crosslinkers is possible.
- Suitable isocyanates are in particular trimerized derivatives of MDI [4,4-methylene di (phenyl isocyanate)], HDI [hexamethylene diisocyanate, 1,6-hexylene diisocyanate] and / or IPDI [isophorone diisocyanate, 5-isocyanato-1-isocyanatomethyl-1, 3, 3-trimethylcyclohexane], for example the types Desmodur® N3600 and XP2410 (in each case BAYER AG: aliphatic polyisocyanates, low-viscosity HDI trimers). Also suitable is the surface-deactivated dispersion of micronized trimerized IPDI BUEJ 339®, now HF9® (BAYER AG).
- isocyanates such as Desmodur VL 50 (polyisocyanates based on MDI, Bayer AG), Basonat F200WD (aliphatic polyisocyanate, BASF AG), Basonat HW100 (water-emulsifiable polyfunctional isocyanate based on HDI, BASF AG), Basonat HA 300 (allophanate-modified polyisocyanate on isocyanurate, HDI-based, BASF) or Bayhydur VPLS2150 / 1 (hydrophilic modified IPDI, Bayer AG).
- Desmodur VL 50 polyisocyanates based on MDI, Bayer AG
- Basonat F200WD aliphatic polyisocyanate, BASF AG
- Basonat HW100 water-emulsifiable polyfunctional isocyanate based on HDI, BASF AG
- Basonat HA 300 allophanate-modified polyisocyanate on isocyanurate, HDI-based, BASF
- the poly (meth) acrylates of the PSA are preferably crosslinked by means of epoxide (s) or by means of one or more epoxide group-containing substance (s).
- the epoxide group-containing substances are in particular multifunctional epoxides, ie those having at least two epoxide groups; Accordingly, there is an overall indirect linkage of the functional groups bearing blocks of poly (meth) acrylates.
- the epoxide group-containing substances can be both aromatic and aliphatic compounds.
- Highly suitable multifunctional epoxides are oligomers of epichlorohydrin, polyether polyhydric alcohols (especially ethylene, propylene and butylene glycols, polyglycols, thiodiglycols, glycerol, pentaerythritol, sorbitol, polyvinyl alcohol, polyallylalcohol and the like), epoxy ethers of polyhydric phenols [especially resorcinol, hydroquinone, bis - (4-hydroxyphenyl) -methane, bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) -methane, bis (4-hydroxy-3,5-dibromophenyl) -methane, bis (4-hydroxy-3,5- difluorophenyl) methane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) propane, 2 , 2-bis (4-hydroxy-3-chlor
- Very suitable ethers are, for example, 1,4-butanediol diglycidyl ether, polyglycerol-3-glycidyl ether, cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, glycerol triglycidyl ether, neopentylglycol diglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, bisphenol A diglycidyl ether and bisphenol F diglycidyl ether.
- crosslinking system a crosslinking accelerator system
- the crosslinker-accelerator system comprises at least one substance containing epoxide groups as crosslinker and at least one substance accelerating at a temperature below the melting temperature of the polymer to be crosslinked for crosslinking reactions by means of compounds containing epoxide groups as accelerator.
- amines (formally as substitution products of ammonia, in the following formulas these substituents are represented by "R" and include in particular alkyl and / or aryl radicals and / or other organic radicals), particularly preferably such amines, which undergo no or only minor reactions with the building blocks of the polymers to be crosslinked.
- both primary (NRh), secondary (NR2H) and tertiary amines (NR3) can be selected as accelerators, of course also those which have a plurality of primary and / or secondary and / or tertiary amine groups.
- particularly preferred accelerators are tertiary amines such as triethylamine, triethylenediamine, benzyldimethylamine, dimethylamino-methylphenol, 2,4,6-tris (N, N-dimethylaminomethyl) phenol, N, N'-bis (3- (dimethylamino ) propyl) urea.
- multifunctional amines such as diamines, triamines and / or tetramines can also be used as accelerators.
- diethylenetriamine, triethylenetetramine, trimethylhexamethylenediamine are excellent.
- amino alcohols are preferably used as accelerators.
- Secondary and / or tertiary amino alcohols are particularly preferably used, wherein in the case of several amine functionalities per molecule, preferably at least one, preferably all amine functionalities are secondary and / or tertiary.
- triethanolamine N, N-bis (2-hydroxypropyl) ethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, 2-aminocyclohexanol, bis (2-hydroxycyclohexyl) methylamine, 2- (diisopropylamino) ethanol, 2- ( Dibutylamino) ethanol, N-butyldiethanolamine, N-butylethanolamine, 2- [bis (2-hydroxyethyl) amino] -2- (hydroxymethyl) -1,3-propanediol, 1 - [bis (2-hydroxyethyl) amino] -2- propanol, triisopropanolamine, 2- (dimethylamino) ethanol, 2- (diethylamino) ethanol, 2- (2-dimethylaminoethoxy) ethanol, ⁇ , ⁇ , ⁇ '-trimethyl-N'-hydroxyethylbisaminoethyl ether,
- the PSA further contains at least one synthetic rubber.
- the synthetic rubber or synthetic rubbers in the PSA are present at from 15 to 50% by weight, based on the total weight of the PSA.
- the PSA preferably contains from 20 to 40% by weight, based on the total weight of the PSA, of at least one synthetic rubber.
- At least one synthetic rubber of the PSA is a block copolymer having a structure AB, ABA, (AB) n , (AB) n X or (ABA) n X,
- the blocks A independently of one another for a polymer formed by polymerization of at least one vinyl aromatic
- the blocks B independently of one another for a polymer formed by polymerization of conjugated dienes having 4 to 18 C atoms and / or isobutylene, or for a partially or fully hydrogenated derivative of such a polymer;
- all of the synthetic rubbers of the pressure-sensitive adhesive composition are block copolymers having a structure as set forth above.
- the PSA may thus also contain mixtures of various block copolymers having a structure as above.
- Suitable block copolymers thus comprise one or more rubbery blocks B (soft blocks) and one or more glassy blocks A (hard blocks). More preferably, at least one synthetic rubber of the PSA is a block copolymer having a structure AB, ABA, (AB) sX or (AB) 4 X, where A, B and X are as defined above. Very particular preference is given to all synthetic rubbers of the PSA block copolymers having a structure AB, AB-A, (AB) 3X or (AB) 4 X, where A, B and X are as defined above.
- the synthetic rubber of the pressure sensitive adhesive is a mixture of block copolymers having a structure AB, ABA, (AB) sX or (AB) 4 X, which preferably comprises at least AB diblock copolymers and / or triblock copolymers ABA.
- Block A is generally a vitreous block having a preferred glass transition temperature (Tg, DSC) above room temperature. More preferably, the Tg of the glassy block is at least 40 ° C, especially at least 60 ° C, most preferably at least 80 ° C and most preferably at least 100 ° C.
- the proportion of vinylaromatic blocks A in the total block copolymers is preferably from 10 to 40% by weight, particularly preferably from 20 to 33% by weight.
- Vinylaromatics for the construction of block A preferably comprise styrene, ⁇ -methylstyrene and / or other styrene derivatives. The block A can thus be present as a homo- or copolymer. More preferably, block A is a polystyrene.
- the vinyl aromatic block copolymer further generally has a rubbery block B or soft block having a preferred Tg of less than room temperature.
- the Tg of the soft block is particularly preferably less than 0 ° C., in particular less than -10 ° C., for example less than -40 ° C. and very particularly preferably less than -60 ° C.
- Preferred conjugated dienes as monomers for soft block B are, in particular, selected from the group consisting of butadiene, isoprene, ethylbutadiene, phenylbutadiene, piperylene, pentadiene, hexadiene, ethylhexadiene, dimethylbutadiene and the Farnese isomers and any desired mixtures of these monomers.
- Block B can also be present as a homopolymer or as a copolymer.
- the conjugated dienes are particularly preferred as monomers for the soft block B selected from butadiene and isoprene.
- the soft block B is a polyisoprene, a polybutadiene or a partially or fully hydrogenated derivative of one of these two polymers, in particular polybutylene-butadiene; or a polymer of a mixture of butadiene and isoprene.
- the block B is a polybutadiene.
- the PSA moreover contains at least one tackifier which is compatible with the poly (meth) acrylate and which can also be referred to as an adhesion promoter or adhesive resin.
- a "tackifier” is understood, according to the general expert understanding, to be an oligomeric or polymeric resin which increases the auto-adhesion (tack, inherent tack) of the PSA in comparison to the otherwise non-tackified, otherwise identical PSA.
- a "tackifier compatible with the poly (meth) acrylate” is understood to mean a tackifier which alters the glass transition temperature of the system obtained after thorough mixing of poly (meth) acrylate and tackifier in comparison with the pure poly (meth) acrylate Only one Tg could be assigned to the blend of poly (meth) acrylate and tackifier A tackifier incompatible with the poly (meth) acrylate (s) would be added in the system obtained after thorough mixing of poly (meth) acrylate and tackifier two Tg lead, one of which the poly (meth) acrylate and the other would be attributable to the resin domains.
- the determination of the Tg is carried out in this context calorimetrically by means of DSC (differential scanning calorimetry).
- the poly (meth) acrylate compatible resins of the composition preferably have a DACP of less than 0 ° C, more preferably of at most -20 ° C, and / or preferably a MMAP of less than 40 ° C, more preferably of maximum 20 ° C, on.
- DACP DACP
- MMAP is the mixed methylcyclohexane aniline cloud point.
- test substance (the adhesive resin sample to be tested) is weighed and mixed with 10 ml of dry aniline (CAS [62-53-3],> 99.5%, Sigma-Aldrich # 51788 or equivalent) and 5 ml_ dry methylcyclohexane (CAS [108- 87-2],> 99%, Sigma-Aldrich # 300306 or equivalent).
- the sample glass is shaken until the test substance has completely dissolved.
- the solution is heated to 100 ° C.
- the sample glass with the resin solution is then introduced into a cloud point measuring device Chemotronic Cool from Novomatics and tempered there to 1 10 ° C. With a cooling rate of 1, 0 K / min is cooled.
- the cloud point is optically detected.
- the temperature is recorded at which the turbidity of the solution is 70%. The result is given in ° C.
- the lower the MMAP value the higher the aromaticity of the test substance.
- DACP is the diacetone cloud point.
- test substance the adhesive resin sample to be investigated
- xylene mixture of isomers, CAS [1330-20-7],> 98.5%, Sigma-Aldrich # 320579 or similar
- the test substance is dissolved and then cooled to 80 ° C. Any escaped xylene is filled in with additional xylene, so that again 5.0 g of xylene are present.
- diacetone alcohol (4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, CAS [123-42-2], 99%, Aldrich # H41544 or comparable
- the sample glass is shaken until the test substance has completely dissolved.
- the solution is heated to 100 ° C.
- the sample glass with the resin solution is then introduced into a cloud point measuring device Chemotronic Cool from Novomatics and tempered there to 1 10 ° C. With a cooling rate of 1, 0 K / min is cooled.
- the cloud point is optically detected.
- the temperature is recorded at which the turbidity of the solution is 70%. The result is given in ° C.
- the lower the DACP value the higher the polarity of the test substance.
- the tackifier compatible with the poly (meth) acrylates is preferably a terpene-phenolic resin or a rosin derivative, more preferably a terpene-phenolic resin.
- the PSA may also contain mixtures of several tackifiers.
- rosin derivatives rosin esters are preferred.
- the PSA preferably contains from 7 to 25% by weight, based on the total weight of the PSA, of at least one tackifier compatible with the poly (meth) acrylates.
- the tackifier compatible with the poly (meth) acrylates is particularly preferred or tackifiers compatible with the poly (meth) acrylates are present at from 12 to 20% by weight, based on the total weight of the PSA.
- the tackifier of the PSA compatible with the poly (meth) acrylates is / are compatible or at least partially compatible with the synthetic rubber, in particular with its soft block B.
- compatible applies accordingly The compatibility is better when the molecular weight (s) are lower For a given polymer, it may be possible that the low molecular weight components of the resin molecular weight distribution are compatible with the polymer, the higher molecular weight but not .This is an example of partial compatibility.
- the weight ratio of poly (meth) acrylates to synthetic rubbers in the pressure-sensitive adhesive is preferably from 1: 1 to 3: 1, in particular from 1.8: 1 to 2.2: 1.
- the weight ratio of tackifiers which are compatible with the poly (meth) acrylates to synthetic rubbers in the pressure-sensitive adhesive is preferably not more than 2: 1, in particular not more than 1: 1. At least this weight ratio is preferably 1: 4.
- the synthetic rubber is dispersed in the pressure-sensitive adhesive in the poly (meth) acrylate.
- the synthetic rubber is preferably dispersed in the PSA in the poly (meth) acrylate. Accordingly, poly (meth) acrylate and synthetic rubber are preferably in each case homogeneous phases.
- the poly (meth) acrylates and synthetic rubbers contained in the pressure-sensitive adhesive are preferably chosen so that they are not miscible to homogeneity at 23 ° C.
- the PSA is therefore at least microscopically and preferably at least at room temperature in at least two-phase morphology before.
- poly (meth) acrylate (s) and synthetic rubber (e) in a temperature range from 0 ° C to 50 ° C, in particular from -30 ° C to 80 ° C, not homogeneously miscible with each other, so that the PSA in these temperature ranges at least microscopically present at least two phases.
- components are defined as "not homogeneously miscible with one another", even if the formation of at least two stable phases can be detected physically and / or chemically, at least microscopically, after intensive mixing, one phase being rich in one component and the second
- negligible amounts of one component in the other which does not preclude the formation of multiphase, is considered to be insignificant in this regard small amounts of poly (meth) acrylate components are present in the synthetic rubber phase, provided that they are not essential amounts which influence the phase separation.
- phase separation may in particular be realized in such a way that discrete regions ("domains") which are rich in synthetic rubber - ie essentially formed of synthetic rubber - in a continuous matrix which is rich in poly (meth) acrylate - thus substantially
- a suitable analysis system for a phase separation is, for example, scanning electron microscopy, but phase separation can also be recognized, for example, by the fact that the different phases have two mutually independent glass transition temperatures in differential scanning calorimetry (DDK, Phase separation is present according to the invention if it can be clearly demonstrated by at least one of the analytical methods.
- the fine structure may also have additional multiphase, where the A blocks form one phase and the B blocks form a second phase.
- the pressure-sensitive adhesive layer used is preferably designed as an adhesive tape.
- An adhesive tape is here understood to mean an outer shape whose one dimension, the thickness is significantly smaller than the other two dimensions, the width and length.
- plastic strand As a profile is understood in particular a pulled as an extrusion process plastic strand.
- various carriers such as coated metal strips or glass threads, be coated by the molten plastic.
- PP polypropylene
- PE polyethylene
- ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
- PVVC polyvinyl chloride
- TPV TPV
- SEBSplusPP thermoplastic elastomers
- the PSA is preferably foamed.
- the foaming can be carried out by means of any chemical and / or physical methods.
- a foamed PSA is preferably obtained by the introduction and subsequent expansion of microballoons.
- microballoons is understood as meaning elastic hollow microspheres which are expandable in their ground state and which have a thermoplastic polymer shell These spheres are filled with low-boiling liquids or liquefied gas Hydrocarbons of lower alkanes, for example isobutane or isopentane suitable, which are included as a liquefied gas under pressure in the polymer shell.
- the outer polymer shell By a physical action on the microballoons, for example by a heat - especially by heat or heat generated, for example, by ultrasound or microwave radiation - softened on the one hand, the outer polymer shell, at the same time, the liquid propellant located in the shell is in its gaseous state.
- the microballoons expand irreversibly and expand in three dimensions. The expansion is completed when the internal and external pressures equalize. As the polymeric shell is preserved, this results in a closed-cell foam. If foamed by means of microballoons, then the microballoons can be fed to the formulation as a batch, paste or as uncut or blended powder. Dosing points are conceivable, for example, before or after the addition point of the poly (meth) acrylate, for example together as a powder with the synthetic rubber or as a paste at a later time.
- microballoons there are a variety of types of microballoons available commercially, which differ essentially by their size (6 to 45 ⁇ diameter in the unexpanded state) and their start-up temperatures required for expansion (75 to 220 ° C).
- microballoons are also available as aqueous dispersion having a solids or microballoon content of about 40 to 45% by weight, and also as polymer-bound microballoons (masterbatches), for example in ethylvinyl acetate having a microballoon concentration of about 65% by weight.
- microballoon slurry systems are available, in which the microballoons are present with a solids content of 60 to 80 wt .-% as an aqueous dispersion.
- microballoon dispersions the microballoon slurries and the masterbatches, like the DU types, are suitable for producing a foamed PSA.
- a foamed PSA can also be produced with so-called pre-expanded microballoons.
- pre-expanded microballoons are commercially available, for example under the designation Dualite ® or with the type designation DE (Dry Expanded).
- the density of a foamed PSA is preferably from 200 to 1000 kg / m 3 , more preferably from 300 to 900 kg / m 3 , in particular from 400 to 800 kg / m 3 .
- the polymer foam particularly preferably contains microballoons which, in the unexpanded state at 25 ° C., have a diameter of from 3 ⁇ m to 40 ⁇ m, in particular from 5 ⁇ m to 20 ⁇ m, and / or after expansion, a diameter of 10 ⁇ to 200 ⁇ , in particular from 15 ⁇ to 90 ⁇ have.
- the polymer foam contains up to 30 wt .-% microballoons, in particular between 0.5 wt .-% and 10 wt .-%, each based on the total mass of the polymer foam.
- “Expandable” microballoons include not yet expanded microballoons as well as partially expanded but still further expandable microballoons.
- the proportion of microballoons in a given volume of PSA is determined by computed tomography (CT).
- CT computed tomography
- a high-resolution X-ray microtomograph was used.
- the computed tomography allows a clear differentiation of gas (pores generated by the microballoons) and solid (adhesive mass matrix), which can also be graphically presented excellent.
- the adhesive tapes are, in particular, those of the ⁇ CX ⁇ range from tesa SE, currently available, for example, under the trade name "ACX plus 7812".
- Such adhesive tapes comprise a carrier layer, which is also referred to as a hard phase.
- the hard phase polymer base is preferably selected from the group consisting of polyvinyl chlorides (PVC), polyethylene terephthalates (PET), polyurethanes, polyolefins, polybutylene terephthalates (PBT), polycarbonates, polymethyl methacrylates (PMMA), polyvinyl butyrals (PVB), ionomers, and mixtures of two or more the polymers listed above.
- the polymer base of the hard phase is particularly preferably selected from the group consisting of polyvinyl chlorides, polyethylene terephthalates, polyurethanes, polyolefins and mixtures of two or more of the polymers listed above.
- the hard phase is essentially a polymer film whose polymer base is selected from the above materials.
- a "polymer film” is understood to mean a thin, flat, flexible, windable web whose material base is essentially formed by one or more polymer (s).
- Polyurethanes are broadly understood to mean polymeric substances in which repeating units pass through Urethane groups -NH-CO-O- are linked together.
- Polyolefins are understood as meaning polymers containing at least 50% of repeating units of the general structure - [- CH 2 -CR 1 R 2 -] n-, in which R 1 is a hydrogen atom and R 2 is a hydrogen atom or a linear or branched, saturated aliphatic
- R 1 is a hydrogen atom
- R 2 is a hydrogen atom or a linear or branched, saturated aliphatic
- these are particularly preferably polyethylenes, in particular ultrahigh molecular weight polyethylenes (UHMWPE).
- polymer base is understood to mean the polymer or polymers which make up the largest proportion by weight of all polymers present in the respective layer or phase.
- the thickness of the hard phase is in particular ⁇ 150 ⁇ .
- the thickness of the hard phase 10 to 150 ⁇ , more preferably 30 to 120 ⁇ and in particular 50 to 100 ⁇ , for example 70 to 85 ⁇ .
- the term "thickness" is understood to mean the extent of the respective layer or phase along the z-ordinate of an imaginary coordinate system in which the plane spanned by the machine direction and the cross direction to the machine direction forms the xy plane.
- the thickness of the hard phase is determined in accordance with DIN EN ISO 4593.
- the thickness measurement of the hard phase is carried out in accordance with DIN EN ISO 4593.
- Such adhesive tapes may further comprise a soft phase comprising a polymeric foam, a viscoelastic composition and / or an elastomeric composition.
- the polymer base of the soft phase is preferably selected from polyolefins, polyacrylates, polyurethanes and mixtures of two or more of the polymers listed above.
- the adhesive tape consists only of a soft phase.
- polymer foam is meant a structure of gas-filled spherical or polyhedron-shaped cells delimited by liquid, semi-liquid, highly viscous or solid cell stems, and the main constituent of the cell stems is a polymer or a mixture of several polymers. is understood a material that features in addition to features of pure elasticity (returning to the initial state after external mechanical action) also features a viscous liquid, such as the appearance internal friction during deformation.
- polymer-based pressure-sensitive adhesives are regarded as viscoelastic compositions.
- an “elastomeric mass” is meant a material having rubbery behavior and can be repeatedly stretched at 20 ° C to at least twice its length and immediately resumes its initial dimension after cancellation of the compulsion required for the elongation.
- the polymer base of the soft phase is particularly preferably selected from polyolefins, polyacrylates and mixtures of two or more of the polymers listed above. If polyolefins belong to the polymer base of the soft phase, these are preferably selected from polyethylenes, ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA) and mixtures of polyethylenes and ethylene-vinyl acetate copolymers (PE / EVA blends).
- EVA ethylene-vinyl acetate copolymers
- PE / EVA blends ethylene-vinyl acetate copolymers
- the polyethylenes may be different types of polyethylene, for example HDPE, LDPE, LLDPE, blends of these types of polyethylene and / or mixtures thereof.
- the soft phase comprises a foam and in each case a pressure-sensitive adhesive layer of the inventive pressure-sensitive adhesive disposed above and below the foamed layer, wherein the polymer base of the foam consists of one or more polyolefin (s).
- the polymer base of the foam is particularly preferably composed of one or more polyethylene (s), ethylene-vinyl acetate copolymer (s) and mixtures of one or more polyethylene (s) and / or ethylene-vinyl acetate copolymer (s).
- the polymer base of the foam consists of one or more polyethylene (s).
- the polyolefin-based foam itself is not or only very slightly tacky.
- the bond with the hard phase or the substrate is therefore advantageously effected by the pressure-sensitive adhesive layers.
- the foaming of the polyolefin-based starting material of the foam is preferably caused by added propellant gas in the sense of physical foaming and / or by a chemical foaming agent, for example by azodicarboxylic acid diamine.
- the soft phase is a pressure-sensitive adhesive polymer foam of the PSA according to the invention.
- Pressure-sensitive adhesive foam means that the foam itself is a pressure-sensitive adhesive and thus an order of an additional pressure-sensitive adhesive layer is not required. This is advantageous because fewer layers need to be joined together in the manufacturing process and the risk of separation phenomena and other undesirable phenomena at the layer boundaries is reduced.
- the per se adhesive tacky polymer foam is coated on top and / or bottom side with a pressure-sensitive adhesive, wherein the polymer base of this pressure-sensitive adhesive preferably consists of polyacrylates.
- a pressure-sensitive adhesive preferably consists of polyacrylates.
- other or otherwise pretreated adhesive layers ie for example pressure-sensitive adhesive layers and / or heat-activatable layers based on polymers other than poly (meth) acrylates, can be laminated to the foamed layer.
- Suitable base polymers are natural rubbers, synthetic rubbers, acrylate block copolymers,
- Vinylaromatic block copolymers in particular styrene block copolymers, EVA, polyolefins, polyurethanes, polyvinyl ethers and silicones.
- these layers contain no appreciable proportions of migratable constituents that are so well compatible with the material of the foamed layer that they diffuse in a significant amount in the foamed layer and change the properties there.
- the soft phase of the adhesive tape may contain one or more fillers.
- the filler (s) may be in one or more layers of the soft phase.
- the soft phase preferably comprises a polymer foam, and the polymer foam contains partially or fully expanded microballoons.
- the polymer foam of the soft phase of the adhesive tape - if it comprises a polymer foam - is preferably characterized by the substantial absence of open-cell cavities.
- the polymer foam has a proportion of voids without their own polymer shell, ie of open-cell cavities, of not more than 2% by volume, in particular not more than 0.5% by volume.
- the polymer foam is thus preferably a closed-cell foam.
- the soft phase of the adhesive tape also powdered and / or granular fillers, dyes and pigments, especially abrasive and reinforcing fillers such as chalks (CaCO 3), titanium dioxides, zinc oxides and carbon blacks also in high proportions, that is from 0.1 to 50 wt .-%, based on the total mass of the soft phase.
- abrasive and reinforcing fillers such as chalks (CaCO 3), titanium dioxides, zinc oxides and carbon blacks also in high proportions, that is from 0.1 to 50 wt .-%, based on the total mass of the soft phase.
- flame retardant fillers such as ammonium polyphosphate; electrically conductive fillers such as Leitruß, carbon fibers and / or silver coated balls; thermally conductive materials such as boron nitride, alumina, silicon carbide; ferromagnetic additives such as iron (III) oxides; further additives for increasing the volume, such as, for example, blowing agents, glass full spheres, glass hollow spheres, carbonized microspheres, hollow phenolic microspheres, microspheres of other materials; Silicic acid, silicates, organically renewable raw materials such as wood flour, organic and / or inorganic nanoparticles, fibers; Anti-aging agents, light stabilizers, antiozonants and / or compounding agents may be included in the soft phase.
- thermally conductive materials such as boron nitride, alumina, silicon carbide
- ferromagnetic additives such as iron (III) oxides
- further additives for increasing the volume such as, for example, blowing agents,
- anti-aging agents it is possible to use both primary, eg 4-methoxyphenol or Irganox® 1076, and secondary anti-aging agents, eg Irgafos® TNPP or Irgafos® 168 from BASF, if appropriate also in combination with one another.
- Phenothiazine (C radical scavenger) and hydroquinone methyl ether in the presence of oxygen and oxygen itself can be used as further anti-aging agents.
- the thickness of the soft phase is preferably 200 to 1800 ⁇ , more preferably 300 to 1500 ⁇ , in particular 400 to 1000 ⁇ .
- the thickness of the soft phase is determined according to ISO 1923.
- the combination of hard and soft phase or also provided in the hard and / or soft phase layers to each other to the adhesive tape can be done for example by lamination, lamination or coextrusion. It is possible that hard and soft phases are directly, that is, directly, interconnected. It is likewise possible for one or more adhesion-promoting layer (s) to be arranged between hard and soft phase.
- the tape may also contain additional layers.
- At least one of the layers to be bonded together are several of the layers to be joined together, and most preferably all of the layers to be interconnected with corona (with air or nitrogen), plasma (air, nitrogen or other reactive gases or reactive compounds which can be used as aerosol) or flame pretreatment methods.
- corona with air or nitrogen
- plasma air, nitrogen or other reactive gases or reactive compounds which can be used as aerosol
- a functional layer is preferably applied, which has, for example, release properties or UV stabilizing properties.
- This functional layer preferably consists of a film having a thickness of ⁇ 20 ⁇ m, particularly preferably ⁇ 10 ⁇ m, in particular of ⁇ 8 ⁇ m, for example of ⁇ 5 ⁇ m or a lacquer having a thickness of ⁇ 10 ⁇ m, particularly preferably of ⁇ 6 ⁇ m , in particular of ⁇ 3 ⁇ , for example of ⁇ 1, 5 ⁇ .
- Both the The film and the paint preferably contain a UV absorber, and / or the polymer base of the film or paint contains UV-absorbing and / or UV-repellent groups.
- Films can be applied to the backside of the hard phase by lamination, lamination or coextrusion.
- the film is preferably a metallized film.
- the polymer base of the film is preferably selected from the group consisting of polyarylenes, polyvinyl chlorides (PVC), polyethylene terephthalates (PET), polyurethanes, polyolefins, polybutylene terephthalates (PBT), polycarbonates, polymethyl methacrylates (PMMA), polyvinyl butyrals (PVB), ionomers and mixtures of two or more of the polymers listed above.
- "Main ingredient” here means "ingredient with the largest weight fraction based on the total weight of the film.”
- all listed materials of the film preferably have a high content of UV stabilizers.
- the adhesive tape is in a sequence directed to the substrate of a functional layer (as described above); a hard phase and a soft phase consisting of a pressure-sensitive adhesive layer of the pressure-sensitive adhesive of the invention, a polymer foam whose polymer base consists of one or more polyolefins, and a further pressure-sensitive adhesive layer of the pressure-sensitive adhesive of the invention.
- the lower pressure-sensitive adhesive layer may be covered with a release liner, but this is not expected to be adhesive tape.
- the adhesive tapes are preferably foamed masses, in particular of the type described above, which may additionally have one (or more) intermediate carriers.
- Fig. 1 is a heat flow / temperature graph for determining the
- Fig. 2 is a schematic product structure of profile, ACX plus 7812 tape and LSE
- tesa® ACXplus 7812 is an acrylic foam adhesive tape for the bonding of exterior parts.
- tesa® ACXplus 7812 typically has the following composition:
- Block polystyrene content 31% by weight, Kraton Polymers
- the fabrication experiment described below was carried out with an OPENAIR plasma rotation system (system: RD1004, FG5001) from Plasmatreat, Steinhagen / Germany.
- the nozzle attachment used has a diameter of 10 mm and an exit angle of 5 ° (Art. PTF 2646).
- the profiles 1 produced were cut into 150 mm test specimens and determined for their peel strength (90 ° T-Peel) on a Zwick tensile testing machine.
- the known phenomenon is due to an over-treatment of the PP / EPDM profile surface 2.
- the highly oxidized "polymer scrap" LMWOM produced by unfavorable parameters lies on the polymer surface and is no longer covalently bound to the bulk of the polymer matrix LMWOM is readily soluble in water and thus promotes moisture migration into the interfaces 2
- Heat resistance can be dramatically affected by over-treatment in the combination of materials described above, and moisture / heat build-up can also raise bonds that break under adhesion to a cohesive failure.
- the LMWOMs have a particularly strong effect on the hydrophilic test liquids, so that the measurement of the surface tension is falsified.
- Functional groups covalently bonded to the pretreated polymer matrix are not solubilized and also give different contact angles compared to over-treated surfaces.
- the functionalization on the profile surface 2 is identical to the functionalized LMWOMs (see FIGS. 3a, 3b). A distinction is only laboriously possible.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verklebung von Profilen (1) auf LSE Substratoberflächen (7),indemeine Profiloberfläche (2) und eine erste Klebseite (3) einer Haftklebmasseschicht enthaltend: a) 40 –70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse, mindestens eines Poly(meth)acrylats; b) 15 –50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse, mindestens eines Synthesekautschuks und c) mindestens einen mit dem/den Poly(meth)acrylat(en) verträglichen Tackifier plasmabehandelt werden und die Profiloberfläche (2) und die erste Klebseite (3) aufeinander geklebt werden,eine zweite Klebseite (4) der Haftklebmasseschicht plasmabehandelt wird und die plasmabehandelte zweite Klebseite (4) auf die LSE Substratoberfläche (7) geklebt wird.
Description
Beschreibung
Verfahren zur Verklebung von Profilen auf Substratoberflächen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verklebung von Profilen auf Substratoberflächen.
In vielen Technologiebereichen werden zunehmend Klebebänder zur Verbindung von Bauteilen eingesetzt. Gerade im Fall von Verklebungen auf Oberflächen von Autos tritt eine Schwierigkeit auf, die aus der unpolaren Natur von Automobilbauteiloberflächen resultiert. Die unpolaren Oberflächen sind hydrophob, um einen besonders starken schmutz- und wasserabweisenden Effekt zu erzeugen. Das hat jedoch auch den Nachteil, dass Klebmassen üblicherweise schlecht auf ihnen haften. Hohe Verklebungsfestigkeiten aufgrund von polaren Untergründen, beispielsweise auf Polyethylen- oder Polypropylenoberflächen, sind häufig gar nicht oder nur sehr schwer zu realisieren. Grundsätzlich besteht beim Aufeinanderkleben von Oberflächen mittels Klebmassen das Problem, diese dauerhaft und fest auf die Oberfläche des Substrates aufzubringen. Dafür ist eine besonders hohe Adhäsion der Haftklebemasse an der Oberfläche notwendig. Als Adhäsion wird üblicherweise der physikalische Effekt bezeichnet, der den Zusammenhalt zweier miteinander in Kontakt gebrachter Phasen an ihrer Grenzfläche aufgrund dort auftretender intermolekularer Wechselwirkungen bewirkt. Die Adhäsion bestimmt somit das Anhaften der Klebmasse an der Substratoberfläche, die als Anfassklebrigkeit (dem sogenannten„Tack") und als Klebkraft bestimmbar ist. Um die Adhäsion einer Klebemasse gezielt zu beeinflussen, werden der Klebmasse häufig Weichmacher und/oder klebkraft- steigernde Harze (sogenannte„Tackifier") zugesetzt.
Eine einfache Definition der Adhäsion kann„die Wechselwirkungsenergie pro Einheitsfläche" [in mN/m] sein, wobei diese aufgrund experimenteller Einschränkungen, wie Unkenntnis der wahren Kontaktflächen, nicht messbar ist. Weiterhin wird oft die Oberflächenenergie (OFE) mit „polaren" und„unpolaren" Komponenten beschrieben. Dieses vereinfachte Modell hat sich in der Praxis durchgesetzt. Gemessen werden diese Energie und ihre Komponenten oft mittels Messung der statischen Kontaktwinkel unterschiedlicher Testflüssigkeiten. Den Oberflächenspannungen dieser Flüssigkeiten werden polare und unpolare Anteile zugeordnet.
Aus den beobachteten Kontaktwinkeln der Tropfen auf der Prüfoberfläche werden die polaren und unpolaren Anteile der Oberflächenenergie der Prüfoberfläche ermittelt. Dies kann zum Beispiel nach dem OWKR-Modell erfolgen. Eine industriell übliche alternative Methode ist die Bestimmung mittels Testtinten nach DIN ISO 8296.
Im Kontext solcher Diskussionen werden oft die Begriffe „polar" und „hochenergetisch" gleichgesetzt, ebenso die Begriffe „unpolar" und „niederenergetisch". Dahinter steht die Erkenntnis, dass polare Dipolkräfte vergleichsweise stark sind gegenüber sogenannten „dispersen" oder „unpolaren" Wechselwirkungen, die ohne Beteiligung permanenter molekularer Dipole aufgebaut werden. Die Grundlage dieses Modells der Grenzflächenenergie und Grenzflächenwechselwirkungen ist die Vorstellung, dass polare Komponenten nur mit polaren wechselwirken und unpolare nur mit unpolaren.
Jedoch kann eine Oberfläche auch kleine oder mittlere polare Anteile an der Oberflächenenergie aufweisen, ohne dass die Oberflächenenergie„hoch" ist. Ein Richtwert kann sein, dass, sobald der polare Anteil der OFE größer ist als 3 mN/m, die Oberfläche im Sinne dieser Erfindung als„polar" zu bezeichnen ist. Dies entspricht in etwa der praktischen unteren Nachweisgrenze. Grundsätzlich gibt es keine harten Grenzen für Begriffe wie hoch- und niederenergetisch. Für den Zweck der Diskussion wird die Grenze bei 38 mN/m beziehungsweise 38 dyn/cm (bei Raumtemperatur) gesetzt. Dies ist ein Wert, oberhalb dessen beispielsweise die Bedruckbarkeit einer Oberfläche meist hinreichend ist. Zum Vergleich kann man die Oberflächenspannung (= Oberflächenenergie) von reinem Wasser betrachten; diese liegt bei ca. 72 mN/m (unter anderem temperaturabhängig).
Insbesondere auf niederenergetischen Substraten wie PE, PP oder EPDM, aber auch auf vielen Lacken gibt es große Probleme bei der Erreichung zufriedenstellender Adhäsion sowohl bei Verwendung von Haftklebemassen als auch anderen Klebestoffen oder Beschichtungen.
Die physikalische Vorbehandlung von Untergründen zur Verbesserung von Verklebungsfestigkeiten ist vor allem bei flüssigen Reaktivkiebestoffen üblich. Eine Aufgabe der physikalischen Vorbehandlung kann dabei auch eine Reinigung des Untergrunds sein, beispielsweise von Ölen, oder ein Aufrauen zur Vergrößerung der effektiven Fläche.
Bei einer physikalischen Vorbehandlung spricht man meist von einer „Aktivierung" der Oberfläche. Dies impliziert meist eine unspezifische Wechselwirkung im Gegensatz zu
beispielsweise einer chemischen Reaktion nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Eine Aktivierung impliziert meistens eine Verbesserung von Benetzbarkeit, Bedruckbarkeit oder Verankerung einer Beschichtung. Bei Selbstklebebändern ist ein Auftragen eines Haftvermittlers auf den Untergrund üblich. Dies ist aber oft ein fehleranfälliger, aufwändiger, manueller Schritt.
Der Erfolg bei der Verbesserung der Adhäsion von Haftklebemassen durch physikalische Vorbehandlung des Untergrunds, beispielsweise durch Flamme, Corona, Plasma, ist nicht universell, da unpolare Klebmassen, wie zum Beispiel Synthesekautschuk, typischerweise nicht davon profitieren.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu Verfügung zu stellen, mit dem Profile besser an Bauteiloberflächen angeklebt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Haftklebmasseschicht, die weiter unten noch näher spezifiziert wird, auf einer ersten Klebseite plasmabehandelt wird und eine Profiloberfläche eines Profils ebenfalls plasmabehandelt wird und die erste Klebseite und die Profiloberfläche, die beide plasmabehandelt sind, aufeinander geklebt werden. Dann wird eine zweite Klebseite der Haftklebmasseschicht ebenfalls plasmabehandelt, dabei kann die Plasmabehandlung gleich oder andersgeartet zur Plasmabehandlung der ersten Klebseite erfolgen und die plasmabehandelte zweite Klebseite wird auf die Substratoberfläche geklebt. Eine Plasmabehandlung ist beispielsweise in der EP 0 497 996 B1 beschrieben. Dort wird eine Doppelstiftelektrode gewählt, wobei für jede Stiftelektrode ein eigener Kanal zur Druckbeaufschlagung vorhanden ist. Zwischen den beiden Spitzen der Elektroden entsteht eine Coronaentladung, die den durch die Kanäle strömenden Gasstrom ionisiert und in ein Plasma umwandelt.
Dieses Plasma gelangt dann an die zu behandelnde Oberfläche und führt dort insbesondere eine Oberflächenoxidation durch, welche die Benetzbarkeit der Oberfläche verbessert. Die Art der physikalischen Behandlung wird (hier) als indirekt bezeichnet, weil die Behandlung nicht am Erzeugungsort der elektrischen Entladung vorgenommen wird. Die Behandlung der Oberfläche findet bei oder nahe bei Atmosphärendruck statt, wobei jedoch der Druck im elektrischen Entladungsraum oder Gaskanal erhöht sein kann. Unter dem Plasma wird hier ein Atmosphärendruckplasma verstanden, das ein elektrisch aktiviertes homogenes reaktives
Gas ist, das sich nicht im thermischen Equilibrium befindet, mit einem Druck nahe dem Umgebungsdruck im Wirkbereich. Im Allgemeinen beträgt der Druck 0,5 bar mehr als der Umgebungsdruck. Durch die elektrischen Entladungen und durch lonisierungsprozesse im elektrischen Feld wird das Gas aktiviert, und es werden hochangeregte Zustände in den Gasbestandteilen erzeugt. Das verwendete Gas und die Gasmischung werden als Prozessgas bezeichnet. Grundsätzlich können dem Prozessgas auch gasförmige Stoffe wie Siloxan, Acrylsäuren oder Lösungsmittel oder andere Bestandteile beigemischt werden. Bestandteile des Atmosphärendruckplasmas können hochangeregte atomare Zustände, hochangeregte molekulare Zustände, Ionen, Elektronen, unveränderte Bestandteile des Prozessgases sein. Das Atmosphärendruckplasma wird nicht in einem Vakuum erzeugt, sondern üblicherweise in Luftumgebung. Das bedeutet, dass das ausströmende Plasma, wenn das Prozessgas nicht selbst schon Luft ist, zumindest Bestandteile der umgebenden Luft enthält.
Bei einer Coronaentladung nach obiger Definition bilden sich durch die angelegte hohe Spannung filamentäre Entladungskanäle mit beschleunigten Elektronen und Ionen.
Insbesondere die leichten Elektronen treffen mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche mit
Energien, die ausreichen, um die meisten Molekülbindungen aufzubrechen. Die Reaktivität der außerdem entstehenden reaktiven Gasbestandteile ist meist ein untergeordneter Effekt.
Die aufgebrochenen Bindungsstellen reagieren dann mit Bestandteilen der Luft oder des Prozessgases weiter. Ein entscheidender Effekt ist die Bildung kurzkettiger Abbauprodukte durch Elektronenbeschuss. Bei Behandlungen höherer Intensität tritt auch ein signifikanter
Materialabtrag ein.
Durch die Reaktion eines Plasmas mit der Substratoberfläche werden verstärkt die Plasmabestandteile direkt„eingebaut". Alternativ können auf der Oberfläche ein angeregter Zustand oder eine offene Bindungsstelle und Radikale erzeugt werden, die dann sekundär weiterreagieren, zum Beispiel mit Luftsauerstoff aus der Umgebungsluft. Bei manchen Gasen wie Edelgasen ist keine chemische Bindung der Prozessgasatome oder Moleküle an das Substrat zu erwarten. Hier findet die Aktivierung des Substrats ausschließlich über Sekundärreaktionen statt.
Der wesentliche Unterschied ist also, dass bei der Plasmabehandlung keine direkte Einwirkung diskreter Entladungskanäle auf die Oberfläche stattfindet. Die Wirkung findet also homogen und schonend vor allem über reaktive Gasbestandteile statt. Bei einer indirekten Plasmabehandlung sind freie Elektronen möglicherweise vorhanden, aber nicht beschleunigt, da die Behandlung außerhalb des erzeugenden elektrischen Feldes stattfindet.
Die Plasmabehandlung ist also weniger zerstörend und homogener als eine Coronabehandlung, da keine diskreten Entladungskanäle auf die Oberfläche treffen. Es entstehen weniger kurzkettige Abbauprodukte des behandelten Materials, die eine Schicht mit negativem Einfluss auf der Oberfläche bilden können. Deswegen können oft bessere Benetzbarkeiten nach Plasmabehandlung gegenüber Coronabehandlung erzielt werden bei längerer Beständigkeit des Effekts.
Der geringere Kettenabbau und die homogene Behandlung durch Verwendung einer Plasmabehandlung tragen wesentlich zur Robustheit und Effektivität des gelehrten Verfahrens bei.
Das Plasmagerät der EP 0 497 996 B1 weist recht hohe Gasströme im Bereich von 36 m3 pro Stunde, bei 40 cm Elektrodenbreite pro Spalt auf. Aus den hohen Strömungsgeschwindigkeiten resultiert eine geringe Verweilzeit der aktivierten Bestandteile auf der Oberfläche des Substrates. Des Weiteren gelangen auch nur solche Bestandteile des Plasmas bis zum Substrat, die entsprechend langlebig sind und durch einen Gasstrom bewegt werden können. Elektronen beispielsweise können nicht durch einen Gasstrom bewegt werden und spielen dabei also keine Rolle.
Nachteilig bei der genannten Plasmabehandlung ist jedoch die Tatsache, dass das auf die Substratoberfläche treffende Plasma hohe Temperaturen von im günstigsten Fall wenigstens 120 °C aufweist. Häufig besitzt das entstehende Plasma jedoch hohe Temperaturen von einigen 100 °C. Die bekannten Plasmakanonen führen zu einem hohen thermischen Eintrag in die Substratoberfläche. Die hohen Temperaturen können zur Schädigung der Substratoberfläche führen, wodurch neben den aktivierenden ungewünschte Nebenprodukte entstehen, die als LMWOM, Low-Molecular-Weight-Oxidized-Materials, bekannt sind. Dieser hochoxidierte und wasserlösliche Polymerschrott, der mit dem Substrat nicht mehr kovalent verbunden ist, führt zu einer geringen Resistenz gegenüber feuchtwarmen Klimabedingungen.
Neben der Hochtemperatur-Plasmabehandlung ist es auch möglich, die Substratoberflächen in einer Niedertemperaturplasmabehandlung vorzubehandeln. So ist es möglich, die Substratoberfläche eines Substrates vor der Verklebung mit einer Niedertemperaturplasmabehandlung zu behandeln und dadurch eine Klebkraft zwischen der Substratoberfläche und der Klebmasseoberfläche einer Klebmasse zu vergrößern. Unter einer Niedertemperatur-Entladungskonfiguration wird beispielsweise eine Konfiguration verstanden, die allgemein Plasma niedriger Temperatur erzeugt. Dabei wird ein Prozessgas in ein elektrisches Feld, das beispielsweise durch ein Piezoelement erzeugt wird, geleitet und
dabei zum Plasma angeregt. Ein Plasmaentladungsraum ist der Raum, in dem das Plasma angeregt wird. Das Plasma tritt aus einem Austritt aus dem Plasmaentladungsraum aus.
Unter einem Niedertemperatur-Plasma wird hier ein Plasma verstanden, das eine Temperatur beim Auftreffen auf die Oberfläche von höchstens 70 °C, vorzugsweise höchstens 60 °C, besonders bevorzugt jedoch höchstens 50 °C aufweist. Aufgrund der niedrigen Temperatur werden die Oberflächen weniger geschädigt, und es entstehen insbesondere keine ungewünschten Nebenprodukte, die sogenannten LMWOMs (Low-Molecular-Weight- Oxidized-Materials). Diese LMWOMs führen insbesondere bei feuchtwarmen Umgebungsbedingungen zu einer Verringerung der Klebkraft der Klebmasse auf der Substratoberfläche.
Die niedrige Temperatur des Plasmas hat darüber hinaus den Vorteil, dass eine Plasmadüse des Plasmagenerators in einem sehr geringem Abstand von weniger als 2 mm über die behandelnde Oberfläche gefahren werden kann und dieser Abstand konstant, unabhängig von den Eigenschaften der Oberfläche, aufrechterhalten werden kann. Insbesondere kann dadurch die Substratoberfläche im gleichen Abstand von der Plasmadüse aktiviert werden wie die Klebmasseoberfläche, was zu einer deutlichen Beschleunigung des Verfahrens führt. Bisher musste bei der Verwendung von Hochtemperatur-Plasmadüsen der Abstand des Plasmadüsenaustritts von der Oberfläche des Substrates auf jedes Material angepasst werden. Dieses geschieht gemäß dem Stand der Technik dadurch, dass die Behandlungsdistanz zur Materialoberfläche erhöht beziehungsweise verringert wird. Das ist jedoch mit einem erhöhten Zeitaufwand und einer Verkomplizierung des Aktivierungsverfahrens verbunden.
Das Niedertemperatur-Plasma wird günstigerweise durch eine Plasmadüse erzeugt, die auf einem piezoelektrischen Effekt beruht. Dabei wird ein Prozessgas in einem Plasmaentladungsraum an einem piezoelektrischen Material vorbeigeführt. Das piezoelektrische Material wird als Primärbereich über zwei Elektroden durch eine Niedervolt- Wechselspannung in Schwingungen versetzt. Die Schwingungen werden in den weiteren Sekundärbereich des piezoelektrischen Materials übertragen. Aufgrund der entgegengesetzten Polarisationsrichtungen der mehrschichtigen Piezokeramik werden elektrische Felder generiert. Die entstandenen Potentialdifferenzen ermöglichen die Erzeugung von Plasmen mit geringen Temperaturen von höchstens 70 °C, vorzugsweise 60 °C, besonders bevorzugt höchstens 50 °C. Geringe Wärmebildung kann nur durch die mechanische Arbeit in der Piezokeramik entstehen. Bei gängigen Plasmadüsen mit
lichtbogenähnlichen Entladungen kann dies nicht erreicht werden, da die Entladungstemperatur bei über 900 °C zur Anregung des Prozessgases liegt.
Als Substratoberflächen werden erfindungsgemäß LSE-Substratoberflächen wie Apo 1.2 oder HighSolid verwendet.
Die LSE Oberflächen sind niederenergetische, das heißt unpolare Oberflächen im Gegensatz zu hochenergetischen, das heißt polaren Oberflächen. Grundsätzlich haftet Klebstoff auf hochenergetischen Oberflächen besser an. Erfindungsgemäß wird aber eine Klebverbindung zu niederenergetischen Oberflächen hergestellt. Niederenergetische Oberflächen haben aber den Vorteil, dass auch Schmutz, Wasser usw. weniger an ihnen haften. Sie sind daher als Lacke, insbesondere Autolacke, gut geeignet.
Die Benetzbarkeit einer Oberfläche wird mit der Oberflächenenergie beschrieben. Dabei wird ein Wassertropfen auf die Oberfläche aufgebracht, und der Randwinkel des Wassertropfens wird gemessen. Messmethoden sind dafür nach DIN 53364 oder ASTM D 2578-84 bekannt.
Unpolare Untergründe sind insbesondere durch eine Oberflächenenergie von weniger als 35 dyn/cm2 gekennzeichnet. Zu den Materialien, die sich durch LSE-Oberflächen („low surface- energy") auszeichnen, gehören UV-härtende Lacke, Pulverbeschichtungen sowie Polyolefine wie Polypropylen (PP), Hochdruck-Polyethylen (LDPE), Niederdruck-Polyethylen (HDPE), ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE) und Polymere aus Ethylen-Propylen-Dien-
Monomer (EPDM).
Problematisch bei der bekannten Plasmabehandlung der Substratoberflächen ist die Tatsache, dass diese relativ aufwändig ist, da das gesamte Bauteil, dessen Oberfläche, selbst wenn sie nur partiell vorbehandelt werden muss, bewegt und einer exakten Bearbeitung zugeführt werden muss.
Es hat sich nun überraschend gezeigt, dass Klebkräfte sowohl zwischen Profiloberfläche und einer ersten Klebseite einer Haftklebemasseschicht bei einer beidseitigen Plasmabehandlung vergrößert werden als auch die Klebkräfte zwischen einer zweiten Klebseite der Haftklebmasseschicht und einer Substratoberfläche, insbesondere wenn es sich um eine LSE Substratoberfläche handelt und wenn vorzugsweise nur die andere Klebseite plasmabehandelt wird.
Es hat sich gezeigt, dass bei bestimmten Haftklebmasseschichten die Klebkraft zwischen der Haftklebmasseschicht und der LSE Substratoberfläche erhöht werden kann, wenn die Oberfläche der Haftklebmasseschicht plasmabehandelt wird. Die Haftklebmasseschicht enthält
a) 40 bis 70 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse mindestens eines Poly(meth)acrylats,
b) 15 bis 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse mindestens eines Synthesekautschuks und
c) mindestens einen mit den Poly(meth)acrylaten verträglichen Tackifier. Zunächst zeigt eine derartige Haftklebemasse bereits eine sehr gute Klebkraft sowohl bei Raumtemperatur als auch bei -30 °C und bei +70 °C.
Unter einer Haftklebmasse bzw. einem Haftklebstoff wird erfindungsgemäß, wie im allgemeinen Sprachgebrauch üblich, ein Stoff verstanden, der zumindest bei Raumtemperatur dauerhaft klebrig sowie klebfähig ist. Charakteristisch für einen Haftklebstoff ist, dass er durch Druck auf ein Substrat aufgebracht werden kann und dort haften bleibt, wobei der aufzuwendende Druck und die Einwirkdauer dieses Drucks nicht näher definiert werden. Im allgemeinen, grundsätzlich jedoch abhängig von der genauen Art des Haftklebstoffs sowie des Substrats, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit, reicht die Einwirkung eines kurzfristigen, minimalen Drucks, der über eine leichte Berührung für einen kurzen Moment nicht hinausgeht, um den Haftungseffekt zu erzielen, in anderen Fällen kann auch eine längerfristige Einwirkdauer eines höheren Drucks notwendig sein. Haftklebmassen haben besondere, charakteristische viskoelastische Eigenschaften, die zu der dauerhaften Klebrigkeit und Klebfähigkeit führen. Kennzeichnend für sie ist, dass, wenn sie mechanisch deformiert werden, es sowohl zu viskosen Fließprozessen als auch zum Aufbau elastischer Rückstellkräfte kommt. Beide Prozesse stehen hinsichtlich ihres jeweiligen Anteils in einem bestimmten Verhältnis zueinander, abhängig sowohl von der genauen Zusammensetzung, der Struktur und dem Vernetzungsgrad der Haftklebemasse als auch von der Geschwindigkeit und Dauer der Deformation sowie von der Temperatur.
Der anteilige viskose Fluss ist zur Erzielung von Adhäsion notwendig. Nur die viskosen Anteile, häufig hervorgerufen durch Makromoleküle mit relativ großer Beweglichkeit, ermöglichen eine gute Benetzung und ein gutes Auffließen auf das zu verklebende Substrat. Ein hoher Anteil an viskosem Fluss führt zu einer hohen Haftklebrigkeit (auch als Tack oder Oberflächenklebrigkeit bezeichnet) und damit oft auch zu einer hohen Adhäsion. Stark vernetzte Systeme, kristalline
oder glasartig erstarrte Polymere sind mangels fließfähiger Anteile in der Regel nicht oder zumindest nur wenig haftklebrig.
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. Zur genaueren Beschreibung und Quantifizierung des Maßes an elastischem und viskosem Anteil sowie des Verhältnisses der Anteile zueinander werden die mittels Dynamisch Mechanischer Analyse (DMA) ermittelbaren Größen Speichermodul (G') und Verlustmodul (G") herangezogen. G' ist ein Maß für den elastischen Anteil, G" ein Maß für den viskosen Anteil eines Stoffes. Beide Größen sind abhängig von der Deformationsfrequenz und der Temperatur.
Die Größen können mit Hilfe eines Rheometers ermittelt werden. Das zu untersuchende Material wird dabei zum Beispiel in einer Platte-Platte-Anordnung einer sinusförmig oszillierenden Scherbeanspruchung ausgesetzt. Bei schubspannungsgesteuerten Geräten werden die Deformation als Funktion der Zeit und der zeitliche Versatz dieser Deformation gegenüber dem Einbringen der Schubspannung gemessen. Dieser zeitliche Versatz wird als Phasenwinkel δ bezeichnet.
Der Speichermodul G' ist wie folgt definiert: G' = (τ/γ) «cos(ö) (τ = Schubspannung, γ = Deformation, δ = Phasenwinkel = Phasenverschiebung zwischen Schubspannungs- und Deformationsvektor). Die Definition des Verlustmoduls G" lautet: G" = (τ/γ) · sin(5) (τ = Schubspannung, γ = Deformation, δ = Phasenwinkel = Phasenverschiebung zwischen Schubspannungs- und Deformationsvektor).
Eine Masse gilt insbesondere dann als Haftklebmasse und wird im Sinne der Erfindung insbesondere dann als solche definiert, wenn bei 23 °C im Deformationsfrequenzbereich von
100 bis 101 rad/sec sowohl G' als auch G" zumindest zum Teil im Bereich von 103 bis 107 Pa liegen.„Zum Teil" heißt, dass zumindest ein Abschnitt der G'-Kurve innerhalb des Fensters liegt, das durch den Deformationsfrequenzbereich von einschließlich 100 bis einschließlich
101 rad/sec (Abszisse) sowie den Bereich der G'-Werte von einschließlich 103 bis einschließlich 107 Pa (Ordinate) aufgespannt wird, und wenn zumindest ein Abschnitt der G"- Kurve ebenfalls innerhalb des entsprechenden Fensters liegt.
Unter einem „Poly(meth)acrylat" wird ein Polymer verstanden, dessen Monomerbasis zu mindestens 50 Gew.-% aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylsäureestern und/oder
Methacrylsäureestern besteht, wobei Acrylsäureester und/oder Methacrylsäureester zumindest anteilig, bevorzugt zu mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Monomerbasis des betreffenden Polymers, enthalten sind. Insbesondere wird unter einem „Poly(meth)acrylat" ein Polymerisat verstanden, welches durch radikalische Polymerisation von Acryl- und/oder Methacrylmonomeren sowie gegebenenfalls weiteren copolymerisierbaren Monomeren erhältlich ist.
Erfindungsgemäß ist das Poly(meth)acrylat beziehungsweise sind Poly(meth)acrylate zu 40 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse, enthalten. Bevorzugt enthält die Haftklebemasse 45 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse, mindestens eines Poly(meth)acrylats.
Die Glasübergangstemperatur der erfindungsgemäß einsetzbaren Poly(meth)acrylate beträgt bevorzugt < 0 °C, stärker bevorzugt zwischen -20 und -50 °C. Die Glasübergangstemperatur von Polymeren oder von Polymerblöcken in Blockcopolymeren wird im Rahmen dieser Erfindung mittels dynamischer Scanning Kalorimetrie (DSC) bestimmt. Dazu werden ca. 5 mg einer unbehandelten Polymerprobe in ein Aluminiumtiegelchen (Volumen 25 μΙ_) eingewogen und mit einem gelochten Deckel verschlossen. Zur Messung wird eine DSC 204 F1 der Firma Netzsch verwendet. Es wird zwecks Inertisierung unter Stickstoff gearbeitet. Die Probe wird zunächst auf -150 °C abgekühlt, dann mit einer Heizrate von 10 K/min bis +150 °C aufgeheizt und erneut auf -150 °C abgekühlt. Die sich anschließende zweite Heizkurve wird erneut bei 10 K/min gefahren und die Änderung der Wärmekapazität aufgenommen. Glasübergänge werden als Stufen im Thermogramm erkannt. Die Glasübergangstemperatur wird folgendermaßen erhalten (siehe Figur 1 ):
Der jeweils linear verlaufende Bereich der Messkurve vor und nach der Stufe wird in Richtung steigender (Bereich vor der Stufe) beziehungsweise fallender (Bereich nach der Stufe) Temperaturen verlängert. Im Bereich der Stufe wird eine Ausgleichsgerade 5 parallel zur Ordinate so gelegt, dass sie die beiden Verlängerungslinien schneidet, und zwar so, dass zwei Flächen 3 und 4 (zwischen der jeweils einen Verlängerungslinie, der Ausgleichsgeraden und der Messkurve) gleichen Inhalts entstehen. Der Schnittpunkt der so positionierten Ausgleichsgeraden mit der Messkurve ergibt die Glasübergangstemperatur.
Vorzugsweise sind die Poly(meth)acrylate der Haftklebemasse erhältlich durch zumindest anteiliges Einpolymerisieren von funktionellen, bevorzugt mit Epoxidgruppen vernetzungsfähigen Monomeren. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um Monomere mit Säuregruppen (besonders Carbonsäure-, Sulfonsäure oder Phosphonsäuregruppen)
und/oder Hydroxygruppen und/oder Säureanhydridgruppen und/oder Epoxidgruppen und/oder Amingruppen; insbesondere bevorzugt sind carbonsäuregruppenhaltige Monomere. Es ist ganz besonders vorteilhaft, wenn das Polyacrylat einpolymerisierte Acrylsäure und/oder Methacrylsäure aufweist. All diese Gruppen weisen eine Vernetzungsfähigkeit mit Epoxidgruppen auf, wodurch das Polyacrylat vorteilhaft einer thermischen Vernetzung mit eingebrachten Epoxiden zugänglich wird.
Weitere Monomere, die als Comonomere für die Poly(meth)acrylate verwendet werden können, sind neben Acrylsäure- und/oder Methacrylsäureestern mit bis zu 30 C-Atomen pro Molekül beispielsweise Vinylester von bis zu 20 C-Atome enthaltenden Carbonsäuren, Vinylaromate mit bis zu 20 C-Atomen, ethylenisch ungesättigte Nitrile, Vinylhalogenide, Vinylether von 1 bis 10 C-Atome enthaltenden Alkoholen, aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 C-Atomen und mit einer oder zwei Doppelbindungen oder Mischungen dieser Monomere.
Die Eigenschaften des betreffenden Poly(meth)acrylats lassen sich insbesondere über eine Variation der Glasübergangstemperatur des Polymers durch unterschiedliche Gewichtsanteile der einzelnen Monomere beeinflussen. Das beziehungsweise die Poly(meth)acrylat(e) der Erfindung können vorzugsweise auf die folgende Monomerzusammensetzung zurückgeführt werden: a) Acrylsäureester und/oder Methacrylsäureester der folgenden Formel
CH2 = C(R')(COOR")
wobei R1 = H oder CH3 und R" ein Alkylrest mit 4 bis 14 C-Atomen ist, b) olefinisch ungesättigte Monomere mit funktionellen Gruppen der für eine Reaktivität mit bevorzugt Epoxidgruppen bereits definierten Art, c) optional weitere Acrylate und/oder Methacrylate und/oder olefinisch ungesättigte Monomere, die mit der Komponente (a) copolymerisierbar sind.
Die Anteile der entsprechenden Komponenten (a), (b), und (c) werden bevorzugt derart gewählt, dass das Polymerisationsprodukt eine Glasübergangstemperatur von < 0 °C, stärker bevorzugt zwischen -20 und -50 °C (DSC) aufweist. Es ist besonders vorteilhaft, die Monomere der Komponente (a) mit einem Anteil von 45 bis 99 Gew.-%, die Monomere der Komponente (b) mit einem Anteil von 1 bis 15 Gew.-% und die Monomere der Komponente (c) mit einem Anteil von 0 bis 40 Gew.-% zu wählen (die Angaben sind bezogen auf die Monomermischung
für das„Basispolymer", also ohne Zusätze eventueller Additive zu dem fertigen Polymer, wie Harze etc).
Die Monomere der Komponente (a) sind insbesondere weichmachende und/oder unpolare Monomere. Vorzugsweise werden als Monomere (a) Acryl- und Methacrylsäureester mit Alkylgruppen bestehend aus 4 bis 14 C-Atomen, besonders bevorzugt 4 bis 9 C-Atomen, eingesetzt. Beispiele für derartige Monomere sind n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, n- Pentylacrylat, n-Pentylmethacrylat, n-Amylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Hexylmethacrylat, n- Heptylacrylat, n-Octylacrylat, n-Octylmethacrylat, n-Nonylacrylat und deren verzweigte Isomere wie zum Beispiel Isobutylacrylat, Isooctylacrylat, Isooctylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat oder 2-Ethylhexylmethacrylat.
Die Monomere der Komponente (b) sind insbesondere olefinisch ungesättigte Monomere mit funktionellen Gruppen, insbesondere mit funktionellen Gruppen, die eine Reaktion mit Epoxidgruppen eingehen können.
Bevorzugt werden für die Komponente (b) Monomere mit funktionellen Gruppen eingesetzt, die ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: Hydroxy-, Carboxy-, Sulfonsäure- oder Phosphonsäuregruppen, Säureanhydride, Epoxide, Amine.
Besonders bevorzugte Beispiele für Monomere der Komponente (b) sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Aconitsäure, Dimethylacrylsäure, ß-Acryloyloxypropionsäure, Trichloracrylsäure, Vinylessigsäure, Vinylphosphonsäure, Maleinsäureanhydrid, Hydroxyethylacrylat, insbesondere 2- Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, insbesondere 3-Hydroxypropylacrylat, Hydroxybutylacrylat, insbesondere 4-Hydroxybutylacrylat, Hydroxyhexylacrylat, insbesondere 6-Hydroxyhexylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, insbesondere 2-Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, insbesondere 3-Hydroxypropylmethacrylat,
Hydroxybutylmethacrylat, insbesondere 4-Hydroxybutylmethacrylat,
Hydroxyhexylmethacrylat, insbesondere 6-Hydroxyhexylmethacrylat, Allylalkohol, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat.
Prinzipiell können als Komponente (c) alle vinylisch funktionalisierten Verbindungen eingesetzt werden, die mit der Komponente (a) und/oder der Komponente (b) copolymerisierbar sind. Die Monomere der Komponente (c) können zur Einstellung der Eigenschaften der resultierenden Haftklebemasse dienen.
Beispielhafte Monomere der Komponente (c) sind:
Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, Methyl methacrylat, Ethylmethacrylat, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, sec-Butylacrylat, ie/f-Butylacrylat, Phenylacrylat, Phenylmethacrylat, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat, ie/f-Butylphenylacrylat, ie/f-Butylaphenylmethacrylat, Dodecylmethacrylat, Isodecylacrylat, Laurylacrylat, n-Undecylacrylat, Stearylacrylat, Tridecylacrylat, Behenylacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Cyclopentylmethacrylat, Phenoxyethylacrlylat, Phenoxyethylmethacrylat, 2-Butoxyethylmethacrylat, 2- Butoxyethylacrylat, 3,3,5-Trimethylcyclohexylacrylat, 3,5-Dimethyladamantylacrylat, 4- Cumylphenylmethacrylat, Cyanoethylacrylat, Cyanoethylmethacrylat, 4-Biphenylacrylat, 4- Biphenylmethacrylat, 2-Naphthylacrylat, 2-Naphthylmethacrylat, Tetrahydrofufurylacrylat, Diethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminoethylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, 2-Butoxyethylacrylat, 2-Butoxyethylmethacrylat, 3- Methoxyacrylsäuremethylester, 3-Methoxybutylacrylat, Phenoxyethylacrlylat,
Phenoxyethylmethacrylat, 2-Phenoxyethylmethacrylat, Butyldiglykolmethacrylat,
Ethylenglycolacrylat, Ethylenglycolmonomethylacrylat, Methoxy Polyethylenglykolmethacrylat 350, Methoxy Polyethylenglykolmethacrylat 500, Propylenglycolmonomethacrylat, Butoxydiethylenglykolmethacrylat, Ethoxytriethylenglykolmethacrylat, Octafluoropentylacrylat, Octafluoropentylmethacrylat, 2,2,2-Trifluoroethylmethacrylat, 1 ,1 ,1 ,3,3,3-
Hexafluoroisopropylacrylat, 1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexafluoroisopropylmethacrylat, 2,2,3,3,3- Pentafluoropropylmethacrylat, 2,2,3,4,4,4-Hexafluorobutylmethacrylat, 2,2,3,3,4,4,4- Heptafluorobutylacrylat, 2,2,3,3,4,4,4-Heptafluorobutylmethacrylat, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Pentadecafluorooctylmethacrylat, Dimethyl- aminopropylacrylamid, Dimethylaminopropylmethacrylamid, Λ/-(1 -Methylundecyl)acrylamid, /V-(n-Butoxymethyl)acrylamid, /V-(Butoxymethyl)methacrylamid, /V-(Ethoxymethyl)acrylamid, /V-(n-Octadecyl)acrylamid, weiterhin Λ/,/V-Dialkyl-substituierte Amide, wie beispielsweise N,N- Dimethylacrylamid, Λ/,/V-Dimethylmethacrylamid, /V-Benzylacrylamide, /V-Isopropylacrylamid, /V-ie f-Butylacrylamid, /V-ie f-Octylacrylamid, /V-Methylolacrylamid, /V-Methylolmethacrylamid, Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylether, wie Vinylmethylether, Ethylvinylether, Vinylisobutylether, Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylhalogenide, Vinylidenchlorid, Vinylidenhalogenide, Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, /V-Vinylphthalimid, /V-Vinyllactam, N- Vinylpyrrolidon, Styrol, a- und p-Methylstyrol, a-Butylstyrol, 4-n-Butylstyrol, 4-n-Decylstyrol, 3,4-Dimethoxystyrol. Makromonomere wie 2-Polystyrolethylmethacrylat (gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw, bestimmt mittels GPC, von 4000 bis 13000 g/mol), Poly(methylmethacrylat)ethylmethacrylat (Mw von 2000 bis 8000 g/mol).
Monomere der Komponente (c) können vorteilhaft auch derart gewählt werden, dass sie funktionelle Gruppen enthalten, die eine nachfolgende strahlenchemische Vernetzung (beispielsweise durch Elektronenstrahlen, UV) unterstützen. Geeignete copolymerisierbare
Photoinitiatoren sind zum Beispiel Benzoinacrylat und acrylatfunktionalisierte Benzophenonderivate. Monomere, die eine Vernetzung durch Elektronenbestrahlung unterstützen, sind zum Beispiel Tetrahydrofurfurylacrylat, N-ie/f-Butylacrylamid und Allylacrylat.
Die Herstellung der Polyacrylate („Polyacrylate" wird im Rahmen der Erfindung als synonym mit „Poly(meth)acrylate" verstanden) kann nach dem Fachmann geläufigen Verfahren geschehen, insbesondere vorteilhaft durch konventionelle radikalische Polymerisationen oder kontrollierte radikalische Polymerisationen. Die Polyacrylate können durch Copolymerisation der monomeren Komponenten unter Verwendung der üblichen Polymerisationsinitiatoren sowie gegebenenfalls von Reglern hergestellt werden, wobei bei den üblichen Temperaturen in Substanz, in Emulsion, zum Beispiel in Wasser oder flüssigen Kohlenwasserstoffen, oder in Lösung polymerisiert wird. Vorzugsweise werden die Polyacrylate durch Polymerisation der Monomere in Lösungsmitteln, insbesondere in Lösungsmitteln mit einem Siedebereich von 50 bis 150 °C, bevorzugt von 60 bis 120 °C, unter Verwendung der üblichen Mengen an Polymerisationsinitiatoren, die im allgemeinen bei 0,01 bis 5 Gew.-%, insbesondere bei 0,1 bis 2 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomeren) liegen, hergestellt.
Prinzipiell eignen sich alle dem Fachmann geläufigen, üblichen Initiatoren. Beispiele für Radikalquellen sind Peroxide, Hydroperoxide und Azoverbindungen, zum Beispiel Dibenzoylperoxid, Cumolhydroperoxid, Cyclohexanonperoxid, Di-i-butylperoxid, Cyclohexylsulfonylacetylperoxid, Diisopropylpercarbonat, ί-Butylperoktoat, Benzpinacol. In einer sehr bevorzugten Vorgehensweise wird als radikalischer Initiator 2,2'-Azobis(2- methylbutyronitril) (Vazo® 67™ der Firma DuPont) oder 2,2'-Azobis(2-methylpropionitril) (2,2 - Azobisisobutyronitril; AIBN; Vazo® 64™ der Firma DuPont) verwendet.
Als Lösungsmittel für die Herstellung der Poly(meth)acrylate kommen Alkohole wie Methanol, Ethanol, n- und iso-Propanol, n- und iso-Butanol, vorzugsweise Isopropanol und/oder Isobutanol, sowie Kohlenwasserstoffe wie Toluol und insbesondere Benzine eines Siedebereichs von 60 bis 120 °C in Frage. Ferner können Ketone wie vorzugsweise Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Ester wie Essigsäureethylester sowie Gemische von Lösungsmitteln der genannten Art eingesetzt werden, wobei Gemische, die Isopropanol, insbesondere in Mengen von 2 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das eingesetzte Lösungsmittelgemisch, enthalten, vorgezogen werden.
Bevorzugt erfolgt nach der Herstellung (Polymerisation) der Polyacrylate eine Aufkonzentration, und die weitere Verarbeitung der Polyacrylate erfolgt im Wesentlichen lösemittelfrei. Die Aufkonzentration des Polymerisats kann in Abwesenheit von Vernetzer- und Beschleunigersubstanzen geschehen. Es ist aber auch möglich, eine dieser Verbindungsklassen dem Polymerisat bereits vor der Aufkonzentration zuzusetzen, so dass die Aufkonzentration dann in Gegenwart dieser Substanz(en) erfolgt.
Die Polymerisate können nach dem Aufkonzentrationsschritt in einen Compounder überführt werden. Gegebenenfalls können die Aufkonzentration und die Compoundierung auch im selben Reaktor stattfinden.
Die gewichtsmittleren Molekulargewichte Mw der Polyacrylate liegen bevorzugt in einem Bereich von 20.000 bis 2.000.000 g/mol, sehr bevorzugt in einem Bereich von 100.000 bis 1 .500.000 g/mol, äußerst bevorzugt in einem Bereich von 150.000 bis 1 .000.000 g/mol. Die Angaben des mittleren Molekulargewichtes Mw und der Polydispersität PD in dieser Schrift beziehen sich auf die Bestimmung per Gelpermeationschromatographie. Dazu kann es vorteilhaft sein, die Polymerisation in Gegenwart geeigneter Polymerisationsregler wie Thiole, Halogenverbindungen und/oder Alkohole durchzuführen, um das gewünschte mittlere Molekulargewicht einzustellen.
Die Angaben der zahlenmittleren Molmasse Mn und der gewichtsmittleren Molmasse Mw in dieser Schrift beziehen sich auf die Bestimmung per Gelpermeationschromatographie (GPC). Die Bestimmung erfolgt an 100 μΙ 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 μηη, 103 Ä, 8,0 mm * 50 mm (Angaben hier und im Folgenden in der Reihenfolge: Typ, Partikelgrösse, Porosität, Innendurchmesser * Länge; 1 Ä = 10"10 m) verwendet. Zur Auftrennung wird eine Kombination der Säulen des Typs PSS- SDV, 5 μηι, 103 Ä sowie 105 Ä und 106 Ä mit jeweils 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 bei Polyacrylaten gegen PMMA-Standards (Polymethylmethacrylat-Kalibrierung) und sonst (Harze, Elastomere) gegen PS-Standards (Polystyrol-Kalibrierung). Die Polyacrylate haben vorzugsweise einen K-Wert von 30 bis 90, besonders bevorzugt von 40 bis 70, gemessen in Toluol (1 %ige Lösung, 21 °C). Der K-Wert nach Fikentscher ist ein Maß für das Molekulargewicht und die Viskosität des Polymerisats.
Das Prinzip der Methode beruht auf der kapillarviskosimetrischen Bestimmung der relativen Lösungsviskosität. Hierzu wird die Testsubstanz in Toluol durch dreißigminütiges Schütteln aufgelöst, so dass man eine 1 %-ige Lösung erhält. In einem Vogel-Ossag-Viskosimeter wird bei 25 °C die Auslaufzeit gemessen und daraus in Bezug auf die Viskosität des reinen Lösungsmittels die relative Viskosität der Probenlösung bestimmt. Aus Tabellen kann nach Fikentscher [P. E. Hinkamp, Polymer, 1967, 8, 381 ] der K-Wert abgelesen werden (K = 1000 k). Erfindungsgemäß besonders geeignet sind Polyacrylate, die eine enge Molekulargewichtsverteilung (Polydispersität PD < 4) haben. Diese Massen haben trotz eines relativ niedrigen Molekulargewichts nach dem Vernetzen eine besonders gute Scherfestigkeit. Zudem ermöglicht die niedrigere Polydispersität eine leichtere Verarbeitung aus der Schmelze, da die Fließviskosität gegenüber einem breiter verteilten Polyacrylat bei weitgehend gleichen Anwendungseigenschaften geringer ist. Eng verteilte Poly(meth)acrylate können vorteilhaft durch anionische Polymerisation oder durch kontrollierte radikalische Polymerisationsmethoden hergestellt werden, wobei letzteres besonders gut geeignet ist. Auch über /V-Oxyle lassen sich entsprechende Polyacrylate herstellen. Ferner lässt sich in vorteilhafter Weise die Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) zur Synthese eng verteilter Polyacrylate einsetzen, wobei als Initiator bevorzugt monofunktionelle oder difunktionelle sekundäre oder tertiäre Halogenide und zur Abstraktion des(r) Halogenids(e) Cu-, Ni-, Fe-, Pd-, Pt-, Ru-, Os-, Rh-, Co-, Ir-, Ag- oder Au-Komplexe eingesetzt werden.
Die Monomere zur Herstellung der Poly(meth)acrylate enthalten bevorzugt anteilig funktionelle Gruppen, die geeignet sind, mit Epoxidgruppen Verknüpfungsreaktionen einzugehen. Dies ermöglicht vorteilhaft eine thermische Vernetzung der Polyacrylate durch Reaktion mit Epoxiden. Unter Verknüpfungsreaktionen werden insbesondere Additions- und Substitutionsreaktionen verstanden. Bevorzugt kommt es also zu einer Verknüpfung der die funktionellen Gruppen tragenden Bausteine mit Epoxidgruppen tragenden Bausteinen, insbesondere im Sinne einer Vernetzung der die funktionellen Gruppen tragenden Polymerbausteine über Epoxidgruppen tragende Vernetzermoleküle als Verknüpfungsbrücken. Bei den epoxidgruppenhaltigen Substanzen handelt es sich bevorzugt um multifunktionelle Epoxide, also solche mit mindestens zwei Epoxidgruppen; entsprechend kommt es bevorzugt insgesamt zu einer mittelbaren Verknüpfung der die funktionellen Gruppen tragenden Bausteine.
Die Poly(meth)acrylate der Haftklebemasse sind bevorzugt durch Verknüpfungsreaktionen - insbesondere im Sinne von Additions- oder Substitutionsreaktionen - von in ihnen enthaltenen funktionellen Gruppen mit thermischen Vernetzern vernetzt. Es können alle thermischen Vernetzer verwendet werden, die sowohl eine ausreichend lange Verarbeitungszeit gewährleisten, so dass es nicht zu einer Vergelung während des Verarbeitungsprozesses, insbesondere des Extrusionsprozesses, kommt, als auch zu einer schnellen Nachvernetzung des Polymers auf den gewünschten Vernetzungsgrad bei niedrigeren Temperaturen als der Verarbeitungstemperatur, insbesondere bei Raumtemperatur, führen. Möglich ist beispielsweise eine Kombination aus Carboxyl-, Amin- und/oder Hydroxygruppen enthaltenden Polymeren und Isocyanaten, insbesondere aliphatischen oder mit Aminen deaktivierten trimerisierten Isocyanaten, als Vernetzer.
Geeignete Isocyanate sind insbesondere trimerisierte Derivate von MDI [4,4-Methylen- di(phenylisocyanat)], HDI [Hexamethylendiisocyanat, 1 ,6-Hexylendiisocyanat] und/oder IPDI [Isophorondiisocyanat, 5-lsocyanato-1 -isocyanatomethyl-1 ,3,3-trimethylcyclohexan], beispielsweise die Typen Desmodur® N3600 und XP2410 (jeweils BAYER AG: Aliphatische Polyisocyanate, niedrigviskose HDI-Trimerisate). Ebenfalls geeignet ist die oberflächendeaktivierte Dispersion von mikronisiertem trimerisiertem IPDI BUEJ 339®, jetzt HF9 ® (BAYER AG).
Grundsätzlich zur Vernetzung geeignet sind aber auch andere Isocyanate wie Desmodur VL 50 (Polyisocyanate am MDI-Basis, Bayer AG), Basonat F200WD (aliphatisches Polyisocyanat, BASF AG), Basonat HW100 (wasseremulgierbares polyfunktionelles Isocyanat auf HDI-Basis, BASF AG), Basonat HA 300 (allophanatmodifiziert.es Polyisocyanat auf Isocyanurat. HDI- Basis, BASF) oder Bayhydur VPLS2150/1 (hydrophil modifiziertes IPDI, Bayer AG).
Bevorzugt werden thermische Vernetzer zu 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere zu 0,2 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des zu vernetzenden Polymers, eingesetzt. Bevorzugt sind die Poly(meth)acrylate der Haftklebemasse mittels Epoxid(en) beziehungsweise mittels einer oder mehrerer epoxidgruppenhaltigen Substanz(en) vernetzt. Bei den epoxidgruppenhaltigen Substanzen handelt es sich insbesondere um multifunktionelle Epoxide, also solche mit zumindest zwei Epoxidgruppen; entsprechend kommt es insgesamt zu einer mittelbaren Verknüpfung der die funktionellen Gruppen tragenden Bausteine der Poly(meth)acrylate. Die epoxidgruppenhaltigen Substanzen können sowohl aromatische als auch aliphatische Verbindungen sein.
Hervorragend geeignete multifunktionelle Epoxide sind Oligomere des Epichlorhydrins, Epoxyether mehrwertiger Alkohole (insbesondere Ethylen-, Propylen-, und Butylenglycole, Polyglycole, Thiodiglycole, Glycerin, Pentaerythrit, Sorbit, Polyvinylalkohol, Polyallylalkohol und ähnliche), Epoxyether mehrwertiger Phenole [insbesondere Resorcin, Hydrochinon, Bis- (4-hydroxyphenyl)-methan, Bis-(4-hydroxy-3-methylphenyl)-methan, Bis-(4-hydroxy-3,5- dibromphenyl)-methan, Bis-(4-hydroxy-3,5-difluorphenyl)-methan, 1 ,1 -Bis-(4- hydroxyphenyl)ethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan, 2,2-Bis-(4-hydroxy-3-methylphenyl)- propan, 2,2-Bis-(4-hydroxy-3-chlorphenyl)-propan, 2,2-Bis-(4-hydroxy-3,5-dichlorphenyl)- propan, 2,2-Bis-(4-hydroxy-3,5-dichlorphenyl)-propan, Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenylmethan, Bis-(4-hydroxyphenyl)-phenylmethan, Bis-(4-hydroxyphenyl)diphenylmethan, Bis (4- hydroxyphenyl)-4'-methylphenylmethan, 1 ,1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-2,2,2-trichlorethan, Bis-(4- hydroxyphenyl)-(4-chlorphenyl)-methan, 1 ,1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, Bis-(4- hydroxyphenyl)-cyclohexylmethan, 4,4'-Dihydroxydiphenyl, 2,2'-Dihydroxydiphenyl, 4,4'- Dihydroxydiphenylsulfon] sowie deren Hydroxyethylether, Phenol-Formaldehyd- Kondensationsprodukte, wie Phenolalkohole, Phenolaldehydharze und ähnliche, S- und N- haltige Epoxide (zum Beispiel Ν,Ν-Diglycidylanillin, N,N'-Dimethyldiglycidyl-4,4- Diaminodiphenylmethan) sowie Epoxide, welche nach üblichen Verfahren aus mehrfach ungesättigten Carbonsäuren oder einfach ungesättigten Carbonsäureresten ungesättigter Alkohole hergestellt worden sind, Glycidylester, Polyglycidylester, die durch Polymerisation oder Mischpolymerisation von Glycidylestern ungesättigter Säuren gewonnen werden können oder aus anderen sauren Verbindungen (Cyanursäure, Diglycidylsulfid, cyclischem Trimethylentrisulfon beziehungsweise dessen Derivaten und anderen) erhältlich sind.
Sehr geeignete Ether sind beispielsweise 1 ,4-Butandioldiglycidether, Polyglycerol-3- glycidether, Cyclohexandimethanoldiglycidether, Glycerintriglycidether, Neopentylglykol- diglycidether, Pentaerythrittetraglycidether, 1 ,6-Hexandioldiglycidether), Polypropylen- glykoldiglycidether, Trimethylolpropantriglycidether, Pentaerythrittetraglycidether, Bisphenol- A-diglycidether und Bisphenol-F-diglycidether.
Besonders bevorzugt für die Poly(meth)acrylate als zu vernetzende Polymere ist die Verwendung eines beispielsweise in der EP 1 978 069 A1 beschriebenen Vernetzer- Beschleuniger-Systems („Vernetzungssystem"), um eine bessere Kontrolle sowohl über die Verarbeitungszeit, Vernetzungskinetik sowie den Vernetzungsgrad zu erhalten. Das Vernetzer-Beschleuniger-System umfasst zumindest eine epoxidgruppenhaltige Substanz als Vernetzer und zumindest eine bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des zu vernetzenden Polymers für Vernetzungsreaktionen mittels epoxidgruppenhaltigen Verbindungen beschleunigend wirkende Substanz als Beschleuniger.
Als Beschleuniger werden erfindungsgemäß besonders bevorzugt Amine (formell als Substitutionsprodukte des Ammoniaks aufzufassen; in den folgenden Formeln sind diese Substituenten durch "R" dargestellt und umfassen insbesondere Alkyl- und/oder Arylreste und/oder andere organische Reste) eingesetzt, insbesondere bevorzugt solche Amine, die mit den Bausteinen der zu vernetzenden Polymere keine oder nur geringfügige Reaktionen eingehen.
Prinzipiell können als Beschleuniger sowohl primäre (NRh ), sekundäre (NR2H) als auch tertiäre Amine (NR3) gewählt werden, selbstverständlich auch solche, die mehrere primäre und/oder sekundäre und/oder tertiäre Amingruppen aufweisen. Besonders bevorzugte Beschleuniger sind aber tertiäre Amine wie beispielweise Triethylamin, Triethylendiamin, Benzyldimethylamin, Dimethylamino-methylphenol, 2,4,6-Tris-(N,N-dimethylaminomethyl)- phenol, N,N'-Bis(3-(dimethyl-amino)propyl)harnstoff. Als Beschleuniger können vorteilhaft auch multifunktionelle Amine wie Diamine, Triamine und/oder Tetramine eingesetzt werden. Hervorragend geeignet sind zum Beispiel Diethylentriamin, Triethylentetramin, Trimethylhexamethylendiamin.
Als Beschleuniger werden darüber hinaus bevorzugt Aminoalkohole verwendet. Besonders bevorzugt werden sekundäre und/oder tertiäre Aminoalkohole eingesetzt, wobei im Falle mehrerer Aminfunktionalitäten pro Molekül bevorzugt mindestens eine, bevorzugt alle Aminfunktionalitäten sekundär und/oder tertiär sind. Als bevorzugte Aminoalkohol- Beschleuniger können Triethanolamin, N,N-Bis(2-hydroxypropyl)ethanolamin, N- Methyldiethanolamin, N-Ethyldiethanolamin, 2-Aminocyclohexanol, Bis(2- hydroxycyclohexyl)methylamin, 2-(Diisopropylamino)ethanol, 2-(Dibutylamino)ethanol, N- Butyldiethanolamin, N-Butylethanolamin, 2-[Bis(2-hydroxyethyl)amino]-2-(hydroxymethyl)- 1 ,3-propandiol, 1 -[Bis(2-hydroxyethyl)amino]-2-propanol, Triisopropanolamin, 2- (Dimethylamino)ethanol, 2-(Diethylamino)ethanol, 2-(2-Dimethylaminoethoxy)ethanol, Ν,Ν,Ν'- Trimethyl-N'-hydroxyethylbisaminoethylether, Ν,Ν,Ν'-Trimethylaminoethylethanolamin und/oder Ν,Ν,Ν'-Trimethylaminopropylethanolamin eingesetzt werden.
Weitere geeignete Beschleuniger sind Pyridin, Imidazole (wie beispielsweise 2- Methylimidazol) und 1 ,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en. Auch cycloaliphatische Polyamine können als Beschleuniger eingesetzt werden. Geeignet sind auch Beschleuniger auf Phosphatbasis wie Phosphine und/oder Phosphoniumverbindungen wie beispielsweise Triphenylphosphin oder Tetraphenylphosphoniumtetraphenylborat.
Die Haftklebemasse enthält ferner mindestens einen Synthesekautschuk. Erfindungsgemäß ist der Synthesekautschuk beziehungsweise sind Synthesekautschuke in der Haftklebemasse zu 15 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse, enthalten. Bevorzugt enthält die Haftklebemasse 20 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse, mindestens eines Synthesekautschuks.
Bevorzugt ist mindestens ein Synthesekautschuk der Haftklebemasse ein Blockcopolymer mit einem Aufbau A-B, A-B-A, (A-B)n, (A-B)nX oder (A-B-A)nX,
worin
- die Blöcke A unabhängig voneinander für ein Polymer, gebildet durch Polymerisation mindestens eines Vinylaromaten;
die Blöcke B unabhängig voneinander für ein Polymer, gebildet durch Polymerisation von konjugierten Dienen mit 4 bis 18 C-Atomen und/oder Isobutylen, oder für ein teil- oder vollhydriertes Derivat eines solchen Polymers;
- X für den Rest eines Kopplungsreagenzes oder Initiators und
n für eine ganze Zahl > 2
stehen.
Insbesondere sind alle Synthesekautschuke der Haftklebemasse Blockcopolymere mit einem Aufbau wie vorstehend dargelegt. Die Haftklebemasse kann somit auch Gemische verschiedener Blockcopolymere mit einem Aufbau wie vorstehend enthalten.
Geeignete Blockcopolymere (Vinylaromatenblockcopolymere) umfassen also einen oder mehrere gummiartige Blöcke B (Weichblöcke) und einen oder mehrere glasartige Blöcke A (Hartblöcke). Besonders bevorzugt ist mindestens ein Synthesekautschuk der Haftklebemasse ein Blockcopolymer mit einem Aufbau A-B, A-B-A, (A-B)sX oder (A-B)4X, wobei für A, B und X die vorstehenden Bedeutungen gelten. Ganz besonders bevorzugt sind alle Synthesekautschuke der Haftklebemasse Blockcopolymere mit einem Aufbau A-B, A-B- A, (A-B)3X oder (A-B)4X, wobei für A, B und X die vorstehenden Bedeutungen gelten. Insbesondere ist der Synthesekautschuk der Haftklebemasse ein Gemisch aus Blockcopolymeren mit einem Aufbau A-B, A-B-A, (A-B)sX oder (A-B)4X, das bevorzugt mindestens Diblockcopolymere A-B und/oder Triblockcopolymere A-B-A enthält.
Der Block A ist generell ein glasartiger Block mit einer bevorzugten Glasübergangstemperatur (Tg, DSC), die oberhalb der Raumtemperatur liegt. Besonders bevorzugt liegt die Tg des glasartigen Blockes bei mindestens 40 °C, insbesondere bei mindestens 60 °C, ganz besonders bevorzugt bei mindestens 80 °C und äußerst bevorzugt bei mindestens 100 °C.
Der Anteil an Vinylaromatenblöcken A an den gesamten Blockcopolymeren beträgt bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 33 Gew.-%. Vinylaromaten zum Aufbau des Blocks A umfassen bevorzugt Styrol, α-Methylstyrol und/oder andere Styrol-Derivate. Der Block A kann somit als Homo- oder Copolymer vorliegen. Besonders bevorzugt ist der Block A ein Polystyrol.
Das Vinylaromatenblockcopolymer weist weiterhin generell einen gummiartigen Block B beziehungsweise Weichblock mit einer bevorzugten Tg von kleiner als Raumtemperatur auf. Die Tg des Weichblocks ist besonders bevorzugt kleiner als 0 °C, insbesondere kleiner als - 10 °C, beispielsweise kleiner als -40 °C und ganz besonders bevorzugt kleiner als -60 °C.
Bevorzugte konjugierte Diene als Monomere für den Weichblock B sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Butadien, Isopren, Ethylbutadien, Phenylbutadien, Piperylen, Pentadien, Hexadien, Ethylhexadien, Dimethylbutadien und den Farnesen- Isomeren sowie beliebigen Mischungen dieser Monomere. Auch der Block B kann als Homopolymer oder als Copolymer vorliegen.
Besonders bevorzugt sind die konjugierten Diene als Monomere für den Weichblock B ausgewählt aus Butadien und Isopren. Beispielsweise ist der Weichblock B ein Polyisopren, ein Polybutadien oder ein teil- oder vollhydriertes Derivat eines dieser beiden Polymere wie insbesondere Polybutylenbutadien; oder ein Polymer aus einem Gemisch aus Butadien und Isopren. Ganz besonders bevorzugt ist der Block B ein Polybutadien.
Die Haftklebemasse enthält darüber hinaus mindestens einen mit dem/den Poly(meth)acrylaten verträglichen Tackifier, der auch als Klebkraftverstärker oder Klebharz bezeichnet werden kann. Unter einem „Tackifier" wird entsprechend dem allgemeinem Fachmannverständnis ein oligomeres oder polymeres Harz verstanden, das die Autohäsion (den Tack, die Eigenklebrigkeit) der Haftklebemasse im Vergleich zu der keinen Tackifier enthaltenden, ansonsten aber identischen Haftklebemasse erhöht.
Unter einem „mit dem/den Poly(meth)acrylaten verträglichen Tackifier" wird ein Tackifier verstanden, der die Glasübergangstemperatur des nach gründlichem Mischen von Poly(meth)acrylat und Tackifier erhaltenen Systems im Vergleich zum reinen Poly(meth)acrylat verändert, wobei auch der Mischung aus Poly(meth)acrylat und Tackifier nur eine Tg zugeordnet werden kann. Ein nicht mit dem/den Poly(meth)acrylat(en) verträglicher Tackifier würde in dem nach gründlichem Mischen von Poly(meth)acrylat und Tackifier erhaltenen System zu zwei Tg führen, von denen eine dem Poly(meth)acrylat und
die andere den Harz-Domänen zuzuordnen wäre. Die Bestimmung der Tg erfolgt in diesem Zusammenhang kalorimetrisch mittels DSC (differential scanning calorimetry).
Die Poly(meth)acrylat verträglichen Harze der Zusammensetzung weisen bevorzugt einen DACP-Wert von weniger als 0 °C, sehr bevorzugt von höchstens -20 °C, und/oder bevorzugt einen MMAP-Wert von weniger als 40 °C, sehr bevorzugt von höchstens 20 °C, auf. Zur Bestimmung von DACP- und MMAP-Werten wird auf C. Donker, PSTC Annual Technical Seminar, Proceedings, Seiten 149 bis 164, Mai 2001 verwiesen. MMAP ist der gemischte-Methylcyclohexan-Anilin-Trübungspunkt.
In ein trockenes Probenglas werden 5,0 g Testsubstanz (das zu untersuchende Klebharzmuster) eingewogen und mit 10 ml_ trockenem Anilin (CAS [62-53-3], > 99,5%, Sigma-Aldrich #51788 oder vergleichbar) und 5 ml_ trockenem Methylcyclohexan (CAS [108- 87-2], > 99%, Sigma-Aldrich #300306 oder vergleichbar) versetzt. Das Probenglas wird geschüttelt, bis sich die Testsubstanz komplett aufgelöst hat. Hierzu wird die Lösung auf 100 °C aufgeheizt. Das Probenglas mit der Harzlösung wird anschließend in ein Trübungspunktmessgerät Chemotronic Cool der Firma Novomatics eingebracht und dort auf 1 10 °C temperiert. Mit einer Kühlrate von 1 ,0 K/min wird abgekühlt. Der Trübungspunkt wird optisch detektiert. Dazu wird diejenige Temperatur registriert, bei der die Trübung der Lösung 70 % beträgt. Das Ergebnis wird in °C angegeben. Je geringer der MMAP-Wert desto höher ist die Aromatizität der Testsubstanz.
DACP ist der Diaceton-Trübungspunkt.
In ein trockenes Probenglas werden 5,0 g Testsubstanz (das zu untersuchende Klebharzmuster) eingewogen und mit 5,0 g Xylol (Isomerengemisch, CAS [1330-20-7], > 98,5%, Sigma-Aldrich #320579 oder vergleichbar) versetzt. Bei 130 °C wird die Testsubstanz gelöst und sodann auf 80 °C abgekühlt. Etwaig entwichenes Xylol wird durch weiteres Xylol aufgefüllt, so dass wieder 5,0 g Xylol vorhanden sind. Anschließend werden 5,0 g Diacetonalkohol (4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanon, CAS [123-42-2], 99%, Aldrich #H41544 oder vergleichbar) zugegeben. Das Probenglas wird geschüttelt, bis sich die Testsubstanz komplett aufgelöst hat. Hierzu wird die Lösung auf 100 °C aufgeheizt. Das Probenglas mit der Harzlösung wird anschließend in ein Trübungspunktmessgerät Chemotronic Cool der Firma Novomatics eingebracht und dort auf 1 10 °C temperiert. Mit einer Kühlrate von 1 ,0 K/min wird abgekühlt. Der Trübungspunkt wird optisch detektiert. Dazu wird diejenige Temperatur registriert, bei der die Trübung der Lösung 70 % beträgt. Das Ergebnis wird in °C angegeben. Je geringer der DACP-Wert desto höher ist die Polarität der Testsubstanz.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist der mit den Poly(meth)acrylaten verträgliche Tackifier ein Terpenphenolharz oder ein Kolophoniumderivat, besonders bevorzugt ein Terpenphenolharz. Die Haftklebemasse kann auch Mischungen mehrerer Tackifier enthalten. Unter den Kolophoniumderivaten sind Kolophoniumester bevorzugt.
Die Haftklebemasse enthält bevorzugt 7 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse, mindestens eines mit den Poly(meth)acrylaten verträglichen Tackifiers. Besonders bevorzugt ist der mit den Poly(meth)acrylaten verträgliche Tackifier beziehungsweise sind mit den Poly(meth)acrylaten verträgliche Tackifier zu 12 bis 20 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse, enthalten.
Bevorzugt ist/sind der beziehungsweise die mit den Poly(meth)acrylaten verträgliche(n) Tackifier der Haftklebemasse auch mit dem Synthesekautschuk, insbesondere mit dessen Weichblock B, verträglich oder zumindest teilverträglich, wobei die vorstehende Definition des Begriffs „verträglich" entsprechend gilt. Polymer/Harz-Verträglichkeit ist u. a. von der Molmasse der Polymere beziehungsweise Harze abhängig. Die Verträglichkeit ist besser, wenn die Molmasse(n) niedriger liegen. Für ein gegebenes Polymer kann es möglich sein, dass die niedermolekularen Bestandteile der Harzmolmassenverteilung mit dem Polymer verträglich sind, die höhermolekularen aber nicht. Dies ist ein Beispiel für Teilverträglichkeit.
Das Gewichtsverhältnis von Poly(meth)acrylaten zu Synthesekautschuken in der Haftklebemasse beträgt bevorzugt von 1 :1 bis 3:1 , insbesondere von 1 ,8:1 bis 2,2:1 .
Das Gewichtsverhältnis von mit den Poly(meth)acrylaten verträglichen Tackifieren zu Synthesekautschuken in der Haftklebemasse beträgt bevorzugt maximal 2:1 , insbesondere maximal 1 :1. Mindestens beträgt dieses Gewichtsverhältnis bevorzugt 1 :4.
Erfindungsgemäß liegt der Synthesekautschuk in der Haftklebmasse im Poly(meth)acrylat dispergiert vor.
Bevorzugt liegt der Synthesekautschuk in der Haftklebemasse im Poly(meth)acrylat dispergiert vor. Poly(meth)acrylat und Synthesekautschuk sind dementsprechend bevorzugt für sich jeweils homogene Phasen. Die in der Haftklebemasse enthaltenen Poly(meth)acrylate und Synthesekautschuke sind vorzugsweise so gewählt, dass sie bei 23 °C nicht bis zur Homogenität miteinander mischbar sind. Die Haftklebemasse liegt somit zumindest mikroskopisch und zumindest bei Raumtemperatur bevorzugt in mindestens zweiphasiger Morphologie vor. Besonders bevorzugt sind Poly(meth)acrylat(e) und Synthesekautschuk(e)
in einem Temperaturbereich von 0 °C bis 50 °C, insbesondere von -30 °C bis 80 °C, nicht homogen miteinander mischbar, so dass die Haftklebemasse in diesen Temperaturbereichen zumindest mikroskopisch mindestens zweiphasig vorliegt. Komponenten sind im Sinne dieser Schrift als dann„nicht homogen miteinander mischbar" definiert, wenn sich auch nach intensivem Vermischen die Ausbildung zumindest zweier stabiler Phasen physikalisch und/oder chemisch zumindest mikroskopisch nachweisen lässt, wobei die eine Phase reich an der einen Komponente und die zweite Phase reich an der anderen Komponente ist. Ein Vorliegen vernachlässigbar geringer Mengen der einen Komponente in der anderen, das einer Ausbildung der Mehrphasigkeit nicht entgegensteht, wird dabei als unbeachtlich angesehen. So können in der Poly(meth)acrylatphase geringe Mengen an Synthesekautschuk und/oder in der Synthesekautschukphase geringe Mengen an Poly(meth)acrylat-Komponenten vorliegen, sofern es sich nicht um wesentliche Mengen handelt, welche die Phasenseparation beeinflussen.
Die Phasentrennung kann insbesondere derart realisiert sein, dass diskrete Bereiche („Domänen"), die reich an Synthesekautschuk sind - also im Wesentlichen aus Synthesekautschuk gebildet sind -, in einer kontinuierlichen Matrix, die reich an Poly(meth)acrylat ist - also im Wesentlichen aus Poly(meth)acrylat gebildet ist -, vorliegen. Ein geeignetes Analysesystem für eine Phasentrennung ist beispielweise die Raster- Elektronenmikroskopie. Phasenseparation kann sich aber beispielweise auch dadurch erkennen lassen, dass die unterschiedlichen Phasen zwei voneinander unabhängige Glasübergangstemperaturen bei der dynamischen Differenzkalorimetrie (DDK, DSC) aufweisen. Phasentrennung liegt erfindungsgemäß dann vor, wenn sie sich durch mindestens eine der Analysenmethoden eindeutig zeigen lässt.
Innerhalb der synthesekautschukreichen Domänen kann als Feinstruktur zudem zusätzliche Mehrphasigkeit vorliegen, wobei die A-Blöcke eine Phase und die B-Blöcke eine zweite Phase bilden.
Die verwendete Haftklebmasseschicht ist vorzugsweise als Klebeband ausgebildet.
Unter einen Klebeband wird hier eine äußere Gestalt verstanden, deren eine Dimension, die Dicke deutlich kleiner als die beiden anderen Dimensionen, die Breite und Länge sind.
Als Profil wird hier insbesondere ein als Extrusionsverfahren gezogener Kunststoffstrang verstanden. Es können in dem Kunststoffstrang verschiedene Träger, wie beispielsweise
haftlackierte Metallbänder oder Glasfäden, von dem schmelzflüssigen Kunststoff ummantelt sein. Vorzugsweise werden Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), ein Blend aus Acrylnitril- Butadien-Styrol (ABS) und Polyvinylchlorid (PVC) und diverse thermoplastische Elastomere wie TPV (PP und EPDM) und TPS (SEBSplusPP) als Profilmaterialien verwendet.
Bei den verwendeten PP/EPDM-Profilen kann bei zu hohen Oberflächenspannungen, die durch Plasmabehandlung erzielt werden, eine Verschlechterung des Bruchbildes nach Wärme, insbesondere nach Feucht-/Wärmebearbeitung festgestellt werden. Das an sich bekannte Phänomen ist auf eine Überbehandlung der PP/EPDM-Profiloberfläche zurückzuführen, durch die Überbehandlung werden auf der PP/EPDM-Oberfläche sogenannte ,Low-Molecular-Weight-Oxidized-Materials', LMWOMs, produziert, die auf der Profiloberfläche aufliegen und nicht mehr kovalent mit der übrigen Profilmatrix verbunden sind. LMWOMs sind gut wasserlöslich und fördern dadurch die Feuchteunterwanderung in der Grenzfläche nach dem Verkleben. Es hat sich gezeigt, dass bei PP/EPDM-Profiloberflächen eine Oberflächenspannung von 44 bis 56 mN/m, insbesondere nach Feucht-/Wärmelagerung günstigere, das heißt höhere Klebkräfte auf der oben beschriebenen ersten Klebseite des Klebebandes erzeugen, als geringere, das heißt unterbehandelte oder aber auch stärkere, das heißt überbehandelte Profiloberflächen. Besonders günstig ist eine Plasmabehandlung, wenn die Oberflächenspannung der PP/EPDM-Profiloberfläche zwischen 50 bis 56 mN/m beträgt.
Bevorzugt ist die Haftklebemasse geschäumt. Die Schäumung kann mittels beliebiger chemischer und/oder physikalischer Methoden erfolgen. Bevorzugt wird eine geschäumte Haftklebemasse jedoch durch das Einbringen und nachfolgende Expandieren von Mikroballons erhalten. Unter „Mikroballons" werden elastische und somit in ihrem Grundzustand expandierbare Mikrohohlkugeln verstanden, die eine thermoplastische Polymerhülle aufweisen. Diese Kugeln sind mit niedrigsiedenden Flüssigkeiten oder verflüssigtem Gas gefüllt. Als Hüllenmaterial finden insbesondere Polyacrylnitril, PVDC, PVC oder Polyacrylate Verwendung. Als niedrigsiedende Flüssigkeit sind insbesondere Kohlenwasserstoffe der niederen Alkane, beispielsweise Isobutan oder Isopentan geeignet, die als verflüssigtes Gas unter Druck in der Polymerhülle eingeschlossen sind.
Durch ein physikalisches Einwirken auf die Mikroballons, beispielsweise durch eine Wärmeeinwirkung - insbesondere durch Wärmezufuhr oder -erzeugung, hervorgerufen zum Beispiel durch Ultraschall oder Mikrowellenstrahlung - erweicht einerseits die äußere Polymerhülle, gleichzeitig geht das in der Hülle befindliche flüssige Treibgas in seinen gasförmigen Zustand über. Bei einer bestimmten Paarung von Druck und Temperatur - auch als kritische Paarung bezeichnet - dehnen sich die Mikroballons irreversibel aus und
expandieren dreidimensional. Die Expansion ist beendet, wenn sich der Innen- und der Außendruck ausgleichen. Da die polymere Hülle erhalten bleibt, erzielt man so einen geschlossenzelligen Schaum. Wird mittels Mikroballons geschäumt, dann können die Mikroballons als Batch, Paste oder als unverschnittenes oder verschnittenes Pulver der Formulierung zugeführt werden. Dosierpunkte sind beispielsweise vor oder nach dem Zugabepunkt des Poly(meth)acrylats denkbar, etwa gemeinsam als Pulver mit dem Synthesekautschuk oder als Paste zu einem späteren Zeitpunkt.
Es ist eine Vielzahl an Mikroballontypen kommerziell erhältlich, welche sich im Wesentlichen über ihre Größe (6 bis 45 μηη Durchmesser im unexpandierten Zustand) und ihre zur Expansion benötigten Starttemperaturen (75 bis 220 °C) differenzieren. Ein Beispiel für kommerziell erhältliche Mikroballons sind die Expancel® DU-Typen (DU = dry unexpanded) von der Firma Akzo Nobel.
Unexpandierte Mikroballontypen sind auch als wässrige Dispersion mit einem Feststoffbeziehungsweise Mikroballonanteil von ca. 40 bis 45 Gew.-% erhältlich, weiterhin auch als polymergebundende Mikroballons (Masterbatche), zum Beispiel in Ethylvinylacetat mit einer Mikroballonkonzentration von ca. 65 Gew.-%.
Ferner sind sogenannte Mikroballon-Slurry-Systeme erhältlich, bei denen die Mikroballons mit einem Feststoffanteil von 60 bis 80 Gew.-% als wässrige Dispersion vorliegen.
Sowohl die Mikroballon-Dispersionen, die Mikroballon-Slurrys als auch die Masterbatche sind wie die DU-Typen zur Herstellung einer geschäumten Haftklebemasse geeignet.
Eine geschäumte Haftklebemasse kann auch mit sogenannten vorexpandierten Mikroballons erzeugt werden. Bei dieser Gruppe findet die Expansion schon vor der Einmischung in die Polymermatrix statt. Vorexpandierte Mikroballons sind beispielsweise unter der Bezeichnung Dualite® oder mit der Typenbezeichnung DE (Dry Expanded) kommerziell erhältlich.
Die Dichte einer geschäumten Haftklebemasse beträgt bevorzugt 200 bis 1000 kg/m3, stärker bevorzugt 300 bis 900 kg/m3, insbesondere 400 bis 800 kg/m3. Besonders bevorzugt enthält der Polymerschaum Mikroballons, die im nicht expandierten Zustand bei 25 °C einen Durchmesser von 3 μηη bis 40 μηη, insbesondere von 5 μηη bis 20 μηη,
und/oder nach Expansion einen Durchmesser von 10 μηη bis 200 μηη, insbesondere von 15 μηη bis 90 μηι, aufweisen.
Bevorzugt enthält der Polymerschaum bis zu 30 Gew.-% Mikroballons, insbesondere zwischen 0,5 Gew.-% und 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Polymerschaums.
Unter„expandierbaren" Mikroballons werden sowohl noch gar nicht expandierte Mikroballons als auch zwar schon teilweise expandierte, aber noch weiter expandierbare Mikroballons verstanden.
Der Anteil der Mikroballons an einem gegebenen Volumen der Haftklebmasse wird mittels Computertomographie (CT) bestimmt. Es wurde insbesondere mit einem hochauflösenden Röntgen-Mikrotomograph gearbeitet. Die Computertomographie ermöglicht eine eindeutige Unterscheidbarkeit von Gas (durch die Mikroballons erzeugte Poren) und Festkörper (Klebmassematrix), die sich überdies hervorragend graphisch darstellen lässt. Durch Auswertung mit einer geeigneten Analyse- und Visualisierungssoftware lässt sich der Volumenanteil der Mikroballons im betrachteten Volumen exakt bestimmen.
Bei den Klebebändern handelt es sich insbesondere um solche des ^CX^-Sortiments der Firma tesa SE, zurzeit beispielsweise unter der Marke„ACXplus7812" erhältlich.
Derartige Klebebänder umfassen eine Trägerschicht, die auch als Hartphase bezeichnet wird. Die Polymerbasis der Hartphase ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchloriden (PVC), Polyethylenterephthalaten (PET), Polyurethanen, Polyolefinen, Polybutylenterephthalaten (PBT), Polycarbonaten, Polymethylmethacrylaten (PMMA), Polyvinylbutyralen (PVB), lonomeren und Mischungen aus zwei oder mehreren der vorstehend aufgeführten Polymere. Besonders bevorzugt ist die Polymerbasis der Hartphase ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchloriden, Polyethylenterephthalaten, Polyurethanen, Polyolefinen und Mischungen aus zwei oder mehreren der vorstehend aufgeführten Polymere. Die Hartphase ist im Wesentlichen eine Polymerfolie, deren Polymerbasis aus den vorstehenden Materialien ausgewählt ist. Unter einer„Polymerfolie" wird eine dünne, flächige, flexible, aufwickelbare Bahn verstanden, deren Materialbasis im Wesentlichen von einem oder mehreren Polymer(en) gebildet wird. Unter„Polyurethanen" werden in weitgefasstem Sinne polymere Substanzen verstanden, in denen sich wiederholende Einheiten durch Urethan-Gruppierungen -NH-CO-O- miteinander verknüpft sind.
Unter„Polyolefinen" werden Polymere verstanden, die stoffmengenbezogen zu mindestens 50% Wiederholungseinheiten der allgemeinen Struktur -[-CH2-CR1 R2-]n- enthalten, worin R1 für ein Wasserstoffatom und R2 für ein Wasserstoffatom oder für eine lineare oder verzweigte, gesättigte aliphatische oder cycloaliphatische Gruppe steht. Soweit die Polymerbasis der Hartphase Polyolefine umfasst, handelt es sich bei diesen besonders bevorzugt um Polyethylene, insbesondere um Polyethylene mit ultrahoher Molmasse (UHMWPE).
Unter der „Polymerbasis" wird das Polymer beziehungsweise werden die Polymere verstanden, das/die den größten Gewichtsanteil aller in der betreffenden Schicht beziehungsweise Phase enthaltenen Polymere ausmacht/ausmachen.
Die Dicke der Hartphase beträgt insbesondere < 150 μηη. Bevorzugt beträgt die Dicke der Hartphase 10 bis 150 μηη, besonders bevorzugt 30 bis 120 μηη und insbesondere 50 bis 100 μηη, beispielsweise 70 bis 85 μηη. Unter der„Dicke" wird die Ausdehnung der betreffenden Schicht beziehungsweise Phase entlang der z-Ordinate eines gedachten Koordinatensystems verstanden, bei dem die durch die Maschinenrichtung und die Querrichtung zur Maschinenrichtung aufgespannte Ebene die x-y-Ebene bildet. Die Dicke wird durch Messung an mindestens fünf verschiedenen Stellen der betreffenden Schicht beziehungsweise Phase und anschließende Bildung des arithmetischen Mittels aus den erhaltenen Messergebnissen ermittelt. Die Dickenmessung der Hartphase erfolgt dabei in Einklang mit DIN EN ISO 4593.
Derartige Klebebänder können weiterhin eine Weichphase aufweisen, die einen Polymerschaum, eine viskoelastische Masse und/oder eine elastomere Masse umfassen. Die Polymerbasis der Weichphase ist bevorzugt ausgewählt aus Polyolefinen, Polyacrylaten, Polyurethanen und Mischungen aus zwei oder mehreren der vorstehend aufgeführten Polymere.
In der einfachsten Variante besteht das Klebeband nur aus einer Weichphase. Unter einem„Polymerschaum" wird ein Gebilde aus gasgefüllten kugel- oder polyederförmigen Zellen verstanden, welche durch flüssige, halbflüssige, hochviskose oder feste Zellstege begrenzt werden; ferner ist der Hauptbestandteil der Zellstege ein Polymer oder ein Gemisch mehrerer Polymere. Unter einer„viskoelastischen Masse" wird ein Material verstanden, das neben Merkmalen der reinen Elastizität (Zurückkehren in den Ausgangszustand nach äußerer mechanischer Einwirkung) auch Merkmale einer viskosen Flüssigkeit zeigt, beispielsweise das Auftraten
innerer Reibung bei Deformation. Insbesondere werden Haftklebemassen auf Polymerbasis als viskoelastische Massen angesehen.
Unter einer „elastomeren Masse" wird ein Material verstanden, das gummielastisches Verhalten aufweist und bei 20°C wiederholt auf mindestens das Zweifache seiner Länge gedehnt werden kann und nach Aufhebung des für die Dehnung erforderlichen Zwanges sofort wieder annähernd seine Ausgangsdimension einnimmt.
Bezüglich des Verständnisses der Begriffe„Polymerbasis",„Polyurethane" und„Polyolefine" gilt das oben Gesagte.
Besonders bevorzugt ist die Polymerbasis der Weichphase ausgewählt aus Polyolefinen, Polyacrylaten und Mischungen aus zwei oder mehreren der vorstehend aufgeführten Polymere. Sofern Polyolefine zu der Polymerbasis der Weichphase gehören, sind diese bevorzugt ausgewählt aus Polyethylenen, Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA) und Gemischen aus Polyethylenen und Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren (PE/EVA-Blends). Die Polyethylene können dabei verschiedene Polyethylen-Typen sein, beispielsweise HDPE, LDPE, LLDPE, Blends aus diesen Polyethylen-Typen und/oder Gemische davon. In einer Ausführungsform umfasst die Weichphase einen Schaum und jeweils eine ober- und unterhalb der geschäumten Schicht angeordnete Haftklebeschicht aus der erfindungsgemäßen Haftklebemasse, wobei die Polymerbasis des Schaums aus einem oder mehreren Polyolefin(en) besteht. Besonders bevorzugt besteht die Polymerbasis des Schaums dabei aus einem oder mehreren Polyethylen(en), Ethylen-Vinylacetat- Copolymer(en) und Gemischen aus einem oder mehreren Polyethylen(en) und/oder Ethylen- Vinylacetat-Copolymer(en). Ganz besonders bevorzugt besteht die Polymerbasis des Schaums dabei aus einem oder mehreren Polyethylen(en).
Der Polyolefin basierte Schaum selbst ist nicht oder nur sehr wenig haftklebrig. Der Verbund mit der Hartphase beziehungsweise dem Substrat wird daher vorteilhaft durch die Haftklebeschichten bewirkt. Die Schäumung des Polyolefin basierten Ausgangsmaterials des Schaums wird bevorzugt durch zugesetztes Treibgas im Sinne einer physikalischen Schäumung und/oder durch ein chemisches Schäumungsmittel, beispielsweise durch Azodicarbonsäurediamin, hervorgerufen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Weichphase ein haftklebriger Polymerschaum aus der erfindungsgemäßen Haftklebemasse.„Haftklebriger Schaum" bedeutet, dass der Schaum
selbst eine Haftklebemasse ist und somit ein Auftrag einer zusätzlichen Haftklebeschicht nicht erforderlich ist. Dies ist vorteilhaft, weil im Herstellungsprozess weniger Schichten zusammengefügt werden müssen und das Risiko von Ablösungserscheinungen und anderen unerwünschten Phänomenen an den Schichtgrenzen sinkt.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass der an sich haftklebrige Polymerschaum ober- und/oder unterseitig mit einer Haftklebemasse beschichtet ist, wobei die Polymerbasis dieser Haftklebemasse bevorzugt aus Polyacrylaten besteht. Es können alternativ andere beziehungsweise anders vorbehandelte Klebeschichten, also beispielsweise Haftklebeschichten und/oder hitzeaktivierbare Schichten auf der Basis anderer Polymere als Poly(meth)acrylate zu der geschäumten Schicht kaschiert werden. Geeignete Basispolymere sind Naturkautschuke, Synthesekautschuke, Acrylatblockcopolymere,
Vinylaromatenblockcopolymere, insbesondere Styrolblockcopolymere, EVA, Polyolefine, Polyurethane, Polyvinylether und Silikone. Bevorzugt enthalten diese Schichten keine nennenswerten Anteile an migrierfähigen Bestandteilen, die mit dem Material der geschäumten Schicht so gut verträglich sich, dass sie in signifikanter Menge in die geschäumte Schicht diffundieren und dort die Eigenschaften verändern.
Die Weichphase des Klebebandes kann einen oder mehrere Füllstoffe enthalten. Der oder die Füllstoff(e) kann/können in einer oder in mehreren Schichten der Weichphase vorliegen.
Bevorzugt umfasst die Weichphase einen Polymerschaum, und der Polymerschaum enthält teil- oder vollexpandierte Mikroballons.
Der Polymerschaum der Weichphase des Klebebandes - sofern diese einen Polymerschaum umfasst - ist bevorzugt gekennzeichnet durch die weitgehende Abwesenheit von offenzelligen Hohlräumen. Besonders bevorzugt weist der Polymerschaum einen Anteil von Hohlräumen ohne eigene Polymerhülle, also von offenzelligen Kavernen, von nicht mehr als 2 Vol-% auf, insbesondere von nicht mehr als 0,5 Vol.-%. Der Polymerschaum ist somit bevorzugt ein geschlossenzelliger Schaum.
Optional kann die Weichphase des Klebebandes auch pulver- und/oder granulatförmige Füllstoffe, Farbstoffe und Pigmente, insbesondere auch abrasive und verstärkende Füllstoffe wie zum Beispiel Kreiden (CaC03), Titandioxide, Zinkoxide und Ruße auch zu hohen Anteilen, das heißt von 0,1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Weichphase, enthalten.
Weiterhin können schwerentflammbare Füllstoffe wie beispielsweise Ammoniumpolyphosphat; elektrisch leitfähige Füllstoffe wie beispielsweise Leitruß, Kohlenstofffasern
und/oder silberbeschichtete Kugeln; thermisch leitfähige Materialien wie beispielsweise Bornitrid, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid; ferromagnetische Additive wie beispielsweise Eisen- (lll)-oxide; weitere Additive zur Volumenerhöhung, wie beispielsweise Blähmittel, Glasvollkugeln, Glashohlkugeln, carbonisierte Mikrokugeln, phenolische Mikrohohlkugeln, Mikrokugeln aus anderen Materialien; Kieselsäure, Silicate, organisch nachwachsende Rohstoffe wie beispielsweise Holzmehl, organische und/oder anorganische Nanopartikel, Fasern; Alterungsschutzmittel, Lichtschutzmittel, Ozonschutzmittel und/oder Compoundierungsmittel in der Weichphase enthalten sein. Als Alterungsschutzmittel können bevorzugt sowohl primäre, z.B. 4-Methoxyphenol oder Irganox® 1076, als auch sekundäre Alterungsschutzmittel, z.B. Irgafos® TNPP oder Irgafos® 168 der Firma BASF, gegebenenfalls auch in Kombination miteinander, eingesetzt werden. Als weitere Alterungsschutzmittel können Phenothiazin (C-Radikalfänger) sowie Hydrochinonmethylether in Gegenwart von Sauerstoff sowie Sauerstoff selbst eingesetzt werden. Die Dicke der Weichphase beträgt vorzugsweise 200 bis 1800 μηη, besonders bevorzugt 300 bis 1500 μηι, insbesondere 400 bis 1000 μηι. Die Dicke der Weichphase wird nach ISO 1923 bestimmt.
Die Verbindung von Hart- und Weichphase beziehungsweise auch von in der Hart- und/oder Weichphase vorgesehenen Schichten untereinander zum Klebeband kann beispielsweise durch Laminieren, Kaschieren oder Coextrusion erfolgen. Es ist möglich, dass Hart- und Weichphase direkt, das heißt unmittelbar, miteinander verbunden sind. Ebenso ist es möglich, dass zwischen Hart- und Weichphase eine oder mehrere haftvermittelnde Schicht(en) angeordnet ist/sind. Das Klebeband kann darüber hinaus weitere Schichten enthalten.
Bevorzugt ist mindestens eine der miteinander zu verbindenden Schichten, stärker bevorzugt sind mehrere der miteinander zu verbindenden Schichten und ganz besonders bevorzugt sind alle der miteinander zu verbindenden Schichten mit Corona- (mit Luft oder Stickstoff), Plasma- (Luft, Stickstoff oder andere reaktive Gase beziehungsweise reaktive, als Aerosol einsetzbare Verbindungen) oder Flammenvorbehandlungsmethoden vorbehandelt.
Auf der Rückseite, das heißt auf der vom Substrat abgewandten Seite der Hartphase, ist bevorzugt eine Funktionsschicht aufgebracht, die beispielsweise Trenneigenschaften oder UV-stabilisierende Eigenschaften aufweist. Diese Funktionsschicht besteht bevorzugt aus einer Folie mit einer Dicke von < 20 μηη, besonders bevorzugt von < 10 μηη, insbesondere von < 8 μηη, beispielsweise von < 5 μηη oder einem Lack mit einer Dicke von < 10 μηη, besonders bevorzugt von < 6 μηη, insbesondere von < 3 μηη, beispielsweise von < 1 ,5 μηη. Sowohl die
Folie als auch der Lack enthalten bevorzugt einen UV-Absorber, und/oder die Polymerbasis der Folie beziehungsweise des Lacks enthält UV-absorbierende und/oder UV-abweisende Gruppen. Folien können durch Laminieren, Kaschieren oder Coextrusion auf die Rückseite der Hartphase aufgebracht werden. Bei der Folie handelt es sich bevorzugt um eine metallisierte Folie. Die Polymerbasis der Folie ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyarylenen, Polyvinylchloriden (PVC), Polyethylenterephthalaten (PET), Polyurethanen, Polyolefinen, Polyutylenterephthalaten (PBT), Polycarbonaten, Polymethylmethacrylaten (PMMA), Polyvinylbutyralen (PVB), lonomeren und Mischungen aus zwei oder mehreren der vorstehend aufgeführten Polymere. „Hauptbestandteil" bedeutet hier„Bestandteil mit dem größten Gewichtsanteil, bezogen auf das Gesamtgewicht der Folie". Mit Ausnahme der Polyarylene weisen alle aufgeführten Materialien der Folie bevorzugt einen hohen Gehalt an UV-Stabilisatoren auf.
In einer speziellen Ausführungsform besteht das Klebeband in auf das Substrat gerichteter Reihenfolge aus einer Funktionsschicht (wie vorstehend beschrieben); einer Hartphase und einer Weichphase bestehend aus einer Haftklebeschicht aus der erfindungsgemäßen Haftklebemasse, einem Polymerschaum, dessen Polymerbasis aus einem oder mehreren Polyolefinen besteht, und einer weiteren Haftklebeschicht aus der erfindungsgemäßen Haftklebemasse. Die untere Haftklebeschicht kann mit einem Releaseliner abgedeckt sein, dieser wird jedoch nicht zum Klebeband gerechnet.
Bevorzugt handelt es sich bei den Klebebändern um geschäumte Massen insbesondere der oben beschriebenen Art, die zusätzlich einen (oder mehrere) Zwischenträger haben können.
Die Erfindung wird anhand von drei Ausführungsbeispielen beschrieben, dabei zeigen:
Fig. 1 eine Wärmefluss-/Temperaturgraphik zur Ermittlung der
Glasübergangstemperatur,
Fig. 2 ein schematischer Produktaufbau aus Profil, ACXplus7812 Klebeband und LSE
Substratoberfläche, Fig. 3a, 3b PP/EPDM Profiloberfläche mit LMWOMs nach einer Plasma-Überbehandlung.
tesa® ACXplus 7812 ist ein Acrylatschaum-Klebeband für die Verklebung von Anbauteilen im Aussenbereich. tesa® ACXplus 7812 weist typischerweise die folgende Zusammensetzung auf:
Polymethacylat 49 Gew.-%
Kraton D 1 1 18* 29 Gew.-%
Mikroballons 920 DU40 4 Gew.-%
Dertophene DT 105** 18 Gew.-%
*Kraton D 1 1 18 Styrol-Butadien-Styrol, 76 Gew.-% Zweiblock,
Blockpolystyrolgehalt: 31 Gew.-%, Kraton Polymers
(Molekulargewicht Mw des 3-Blockanteils von 150.000 g/mol) ** Dertophene DT 105 Terpenphenolharz
Für die Plasmabehandlung einer Profiloberfläche 2 eines Profiles 1 sowie einer ersten und zweiten Klebseite 3, 4 eines Klebebandes 6 kam ein Plasmagerät des Herstellers Plasmatreat mit der Bezeichnung„Openair-Plasma" zum Einsatz.
Mit dem Plasmagerät wurden in einer simultanen Plasmabehandlung der Profiloberfläche 2 aus PP und EPDM und der ersten Klebseite 3 des ACXplus7812 Klebebandes 6 vier Versuche durchgeführt, um die Klebkraftvergrößerung bei simultaner Behandlung beider Grenzflächen gegenüber der Nichtbehandlung beziehungsweise Behandlung nur einer der beiden Grenzflächen darzulegen. Die Ergebnisse der Messungen sind in der Figur 4 dargestellt, wobei jeweils die Klebkraft nach 20 Minuten und 24 Stunden bestimmt wurde.
Es zeigt sich deutlich, dass eine Klebkraftvergrößerung zwischen der Profiloberfläche 2 und der ersten Klebseite 3 des ACXplus7812 Klebebandes 6 gegenüber der Referenzverklebung auftritt, wenn beide Grenzflächen plasmabehandelt werden. Bei der Referenzverklebung wird keine der beiden Referenzflächen plasmabehandelt.
Eine Klebkraftvergrößerung findet tatsächlich nicht nur bei PP und EPDM Profilen, sondern bei fast allen Kunststoffprofilen gegenüber dem ACXplus7812 Klebeband 6 statt, wenn beide Grenzflächen plasmabehandelt sind.
Daneben wurden Versuche unternommen, um Empfehlungen von Herstellern für die Plasmaaktivierung der PP/EPDM-Profiloberflächen 2 zu prüfen, dabei hat sich gezeigt, dass die von Herstellern häufig an den Verwender abgegebenen Plasmaparameter nicht geeignet sind, da fast durchgängig auf den Profilen 1 die höchstmögliche Oberflächenspannung angestrebt wird, da diese mit der zu erwartenden Klebkraftverbesserung in Verbindung gebracht wird. Dieses hat sich jedoch so als nicht richtig herausgestellt.
Der nachfolgend beschriebene Fertigungsversuch wurde mit einer OPENAIR Plasmarotationsanlage (System: RD1004, FG5001 ) der Firma Plasmatreat, Steinhagen/Germany durchgeführt. Der verwendete Düsenaufsatz besitzt einen Durchmesser von 10 mm und einen Austrittswinkel von 5° (Art. PTF 2646).
Bei dem Versuch wurde eine Behandlungsgeschwindigkeit von 6 m/min gewählt, der Düsenabstand wurde in vier Schritten von 20 auf 14 mm reduziert (siehe Tab. 1 ). Nach der Behandlung wurde die Oberflächenspannung mit Testtinten gemessen.
Tab. 1 : Messung der Oberflächenspannung bei verschiedenen Plasmaparametern
Die hergestellten Profile 1 wurden zu 150 mm großen Prüfstücken zugeschnitten und an einer Zwick-Zugprüfmaschine auf ihre Schälfestigkeit (90°-T-Peel) bestimmt.
Die mit ACXplus Klebeband 6 ausgerüsteten und vorbehandelten PP/EPDM (Moplen EP1006, Firma LyondellBasell)-Profile wurden nach der Volkswagen-Konzernnorm TL 52018-E „Schaumstoff-Klebeband, beidseitig klebend" nach
• Anlieferzustand (-> 3d RT),
· Wärmelagerung (— > Lagerung 240 h bei +90 °C; 24 h Akklimatisieren im Normalklima) und
• Feuchtwärmelagerung (— > Lagerung 240 h bei +40 °C und 100% rel. Luftfeuchte; nach beendeter Lagerung erfolgt Trocknung bei +70 °C im Umlufttrockenschrank mit Frischluftzufuhr - Dauer 8 h; 24 h Akklimatisieren im Normalklima).
auf ihre Bruchart untersucht (siehe Tab. 2).
Tab. 2: Brucharten nach der Lagerung (VW TL 52018) Aus dieser Ergebnislage wird ersichtlich, dass bei den hohen Oberflächenspannungen eine Verschlechterung des Bruchbildes nach Wärme- und besonders nach Feucht-Wärme Lagerung festzustellen ist.
Das bekannte Phänomen ist auf eine Überbehandlung der PP/EPDM-Profiloberfläche 2 zurückzuführen. Der durch ungünstige Parameter produzierte hochoxidierte„Polymerschrott" LMWOM liegt auf der Polymeroberfläche und ist nicht mehr kovalent mit dem Bulk der Polymermatrix verbunden. LMWOM ist gut wasserlöslich und fördert somit die Feuchtehinterwanderung in die Grenzflächen. Wie das Bruchbild nach Tabelle 2 zeigt, können überbehandelte Profiloberflächen 2 die Feucht-/Wärmebeständigkeit dramatisch verschlechtern. Die Wärmebeständigkeit kann in der oben beschriebenen Materialkombination durch Überbehandlung beeinflusst werden und Feucht-/Wärmelagerung kann auch Verklebungen, die unter Normalbedingungen in den Adhäsionsbruch gehen, auf einen Kohäsionsbruch heben.
Selbst nach der oben genannten Rekonditionierung kann die Schädigung der Klebeverbindung nicht mehr„geheilt" werden.
Die LMWOMs wirken besonders stark auf die hydrophilen Testflüssigkeiten, so dass die Messung der Oberflächenspannung verfälscht wird. Funktionelle Gruppen, die kovalent gebunden sind an der vorbehandelten Polymermatrix, werden nicht in Lösung gebracht und
ergeben zudem andere Kontaktwinkel gegenüber überbehandelte Oberflächen. Analytisch ist die Funktionalisierung an der Profiloberfläche 2 mit den funktionalisierten LMWOMs identisch (siehe Fig. 3a, 3b). Eine Unterscheidung ist nur aufwändig möglich. Es hat sich nun gezeigt, dass bei der Plasmabehandlung der gegenüberliegenden zweiten Klebseite 4 des Klebebandes 6, das als Haftklebeband ausgebildet ist, eine deutliche Klebkrafterhöhung auf LSE Untergründen als LSE Substratoberflächen 7 stattfindet, auch dann, wenn nur die zweite Klebseite 4 des Klebebandes 6 plasmabehandelt wird und nicht die LSE Substratoberfläche 7. Dieses führt natürlich zu einer erheblichen Erleichterung des Klebvorganges, da die sperrige LSE Substratoberfläche 7, beispielsweise die LSE Substratoberfläche 7 eines Substrates 8 wie beispielsweise eine Fahrzeugtür, eines Teils eines Fahrzeugbleches usw. nicht mehr mit einem Plasmagerät vorbehandelt werden müssen. Hinsichtlich der Verklebung von plasmabehandelten Haftklebmasseschichten, wie beispielsweise ACXplus7812 und einer LSE Substratoberfläche 7, wird auch auf die DE 10 2016 224 684 A1 verwiesen, in der entsprechende Versuchsreihen durchgeführt wurden. Erfindungsgemäß hat sich aber nunmehr gezeigt, dass sich durch die Verwendung des ACXplus7812 Klebebandes 6, also eines Acrylatklebebandes, die Verklebung von beinahe allen Profilen 1 auf LSE Substratoberflächen 7 möglich ist, wobei die LSE Substratoberfläche 7 nicht plasmabehandelt werden braucht, sondern lediglich die zweite Klebschicht 4 des ACXplus7812 Klebebandes 6, das jedoch als Vermittler als eine Art Haftvermittler zwischen der LSE Substratoberfläche 7 und der Profiloberfläche 2 fungiert.
Bezugszeichenliste
1 Profil
2 Profiloberfläche
3 erste Klebseite
4 zweite Klebseite
6 Klebeband
7 LSE Substratoberfläche
8 Substrat
Claims
Patentansprüche
Verfahren zur Verklebung von Profilen (1 ) auf Substratoberflächen (7), indem:
eine Profiloberfläche (2) und eine erste Klebseite (3) einer Haftklebmasseschicht enthaltend: a) 40 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse, mindestens eines Poly(meth)acrylats;
b) 15 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Haftklebemasse, mindestens eines Synthesekautschuks und
c) mindestens einen mit dem/den Poly(meth)acrylat(en) verträglichen Tackifier jeweils plasmabehandelt werden und die Profiloberfläche (2) und die erste Klebseite (3) aufeinander geklebt werden,
eine zweite Klebseite (4) der Haftklebmasseschicht plasmabehandelt wird und die plasmabehandelte zweite Klebseite (4) auf die Substratoberfläche (7) geklebt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Substratoberfläche als eine LSE Substratoberfläche (7) ausgebildet wird und die plasmabehandelte zweite Klebseite (4) auf die LSE Substratoberfläche (7) aufgeklebt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass als Haftklebmasseschicht ein Klebeband (6) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Profiloberfläche (2) und die erste Klebseite (3) simultan plasmabehandelt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Substratoberfläche (7) nicht plasmabehandelt wird und die plasmabehandelte zweite Klebseite (4) auf die nicht plasmabehandelte
Substratoberfläche (7) geklebt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass als ein Profil (1 ) eine Verbindung aus folgender Gruppe
gewählt wird: PP, PE, ein Blend aus ABS und PVC oder ein thermoplastisches Elastomer TPV oder TPS.
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AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: BA ME |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
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18W | Application withdrawn |
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