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Die
Erfindung betrifft Klebeband, umfassend einen Träger mit einer ersten Seite
und einer zweiten Seite, wobei mindestens eine der Seiten mit einem
hydrophoben Haftklebstoff beschichtet ist, wobei die Oberfläche des
Haftklebstoffs eine Rauhigkeit Sq von wenigstens 5 μm, bestimmt
nach der CLSM-Methode, besitzt.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger
erfindungsgemäßer Klebebänder.
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Klebebänder mit
ungleichmäßigem Auftrag
von Haftklebstoffen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die
DE 4308649 offenbart ein
medizinisches Pflastermaterial mit einem Träger, der in gleichmäßigem und
porösem
Auftrag mit einem Haftschmelzklebstoff beschichtet ist, bei dem
der Auftrag des Haftschmelzklebstoffs in Längs- und Querrichtung zusammenhängende Stege
bildet, welche inselförmige
klebstofffreie Flächenteile
einschließen.
Die klebstofffreien Flächen
dienen dabei der Belüftung
der durch das Pflaster abgedeckten Fläche, so dass unter dem Pflaster
befindliche Feuchtigkeit abtransportiert wird.
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Die
bekannten Klebebänder
weisen die Eigenschaft auf, dass sie auf nassen oder feuchten Oberflächen nur
sehr schlecht oder gar aufgebracht werden können da sie nur unzureichend
oder gar nicht an nassen oder feuchten Oberflächen haften.
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Der
Erfindung liegt damit die Aufgabe zu Grunde ein Klebeband zu schaffen,
dass eine gute Haftwirkung beim Aufbringen auf feuchte oder nasse
Oberflächen
aufweist und dauerhaft gut auf diesen Oberflächen haftet.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass das Klebeband mit einem hydrophoben Haftklebstoff ausgerüstet ist,
wobei der Haftklebstoff eine strukturierte Oberfläche mit
einer Rauhigkeit Sq von wenigstens 5 μm, bestimmt nach der CLSM-Methode
aufweist. Beim Aufkleben des Klebebandes auf eine nasse oder feuchte Oberfläche be wirkt
die Struktur, dass beim Aufdrücken
der mit dem strukturierten Haftklebstoff versehenen Seite auf die
feuchte/nasse Oberfläche
die Flüssigkeit
in die Zwischenräume
der Struktur des Haftklebstoffs gedrängt wird und dadurch der direkte
Kontakt zwischen dem Haftklebstoff und der Oberfläche, auf
die das Klebeband aufzukleben ist, möglich ist.
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Die
Rauhigkeit des Haftklebstoffs muss dabei größer oder gleich 5 μm sein, damit
eine spürbare
Haftungsverbesserung im Vergleich zu einem unstrukturierten Klebefilm
feststellbar ist. Normal hergestellte Klebebänder weisen in der Regel Rauhigkeiten
von ca. 1,0-1,5 μm
nach CLSM auf. Üblicherweise
wird in der Haftklebebandherstellung angestrebt, möglichst
uniforme und gleichmäßige glatte
Beschichtungen des Klebebandträgers
mit Haftklebstoff zu erzielen, um ein gleichmäßiges Abrollen von der Klebebandrolle
ohne „Reißgeräusche" gewährleisten
zu können.
Bei diesen produktionsbedingten Rauhigkeiten tritt der erfindungsgemäße Effekt
jedoch überhaupt
nicht zutage, was sich damit erklären lässt, dass die Strukturrauhigkeit
der Haftklebstoffbeschichtung ein bestimmtes Mindestvolumen zur
Verfügung
stellen muss in die der auf der feuchten oder nassen Oberfläche befindliche
Feuchtigkeitsfilm verdrängt
werden kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt,
dass dieses Mindestvolumen erst ab einer Rauhigkeit Sq von größer oder
gleich 5 μm
gewährleistet
ist.
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Die
Klebstoffrauhigkeit Sq wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung
immer nach der CLSM-Methode bestimmt. Dabei ist Sq als quadratische
mittlere Abweichung aller Oberflächenhöhenwerte
definiert:
Beim CLSM wird die zu untersuchende Oberfläche in einzelne
Matrix von Bildpunkten zerlegt. In X-Richtung ist die Anzahl der
Zeilen Nx und in Y-Richtung ist die Anzahl
der Spalten Ny. Das CLSM misst in jedem
Bildpunkt die Höhe
z, die Höhe
des Bildpunkt in der x-ten Zeile und der y-ten Spalte ist z(x, y).
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S
c ist der Mittelwert aller Höhenmessungen
der untersuchten Fläche,
und berechnet sich nach der folgenden Formel:
- • Nx ist die Anzahl der Zeilen
- • Ny ist die Anzahl der Spalten
- • i
und j sind Laufindices der Summierung und haben den Wert von 1 bis
Nx bzw. Ny
- • z(xi, yj) ist das Ergebnis
der Höhenmessung
des Bildpunkts in der i-ten Zeile und der j-ten Spalte
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Die
Standardabweichung der mittleren Höhe ist Sq, die sich nach folgender
Formel berechnet:
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Die
Bezeichnungen in dieser Formel entsprechen die der Formel für Sc.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Klebebandes
beträgt
die Rauhigkeit Sq des Haftklebstoffs wenigstens
10 μm, bestimmt
nach der CLSM-Methode. Dies ist besonders vorteilhaft, weil hierdurch
eine noch bessere Flüssigkeitsverdrängung von
der Objektoberfläche
auf die das Klebeband aufgedrückt
werden soll, erzielt wird. Besonders bevorzugt sind Sq-Werte von
mehr als 30 μm.
Bei sehr nassen Substraten haben sich Rauhigkeiten von mehr als
60 μm, von
mehr als 80 μm,
insbesondere von mehr als 150 μm
als besonders vorteilhaft herausgestellt. Besonders gute Ergebnisse
werden bei Rauhigkeitswerten zwischen 80 und 100 μm erzielt.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Strukturierung
der Oberfläche
des Haftklebstoffs durch einen Aufschäumprozess bewirkt worden. Dabei
kann die durch das Aufschäumen
bewirkte Struktur der Oberfläche
eine offene oder geschlossene Struktur sein. Die durch das Aufschäumen hervorgerufene Strukturierung
der Oberfläche
ist dabei ausreichend, um die gewünschte Verdrängungseigenschaft zu
bewirken. Dies ist besonders vorteilhaft, da das Aufschäumen des
Klebstoffs technisch relativ leicht zu realisieren ist.
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Weiterhin
kann die Strukturierung der Oberfläche des Haftklebstoffs auch
dadurch bewirkt sein, dass die Oberfläche des Trägermaterials eine Strukturierung
aufweist. Der Haftklebstoff kann dabei als Schicht mit gleichmäßiger Dicke
aufgetragen werden, so dass die Berge und Täler der Strukturierung des
Trägermaterials nicht
durch die Schicht des Haftklebstoffs ausgeglichen werden, sondern
sich durch die Haftklebstoffschicht fortsetzen. Eine solche Strukturierung
kann beispielsweise durch Einlage eines Gewebes in das Trägermaterial
bewirkt werden, so dass die Gewebestruktur die Oberflächenstruktur
des Trägermaterials
bestimmt.
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Eine
Strukturierung der Oberfläche
des Haftklebstoffs kann auch durch eine Prägung des Haftklebstoffs herbeigeführt werden.
Während
der Herstellung wird der Haftklebstoff dabei zunächst als Schicht mit gleichmäßiger Dicke
auf das Trägermaterial
aufgetragen. Das Trägermaterial
selbst kann dabei eine plane Oberfläche aufweisen. Durch die Prägung wird
der Haftklebstoffschicht durch das Aufpressen einer Negativform,
welche an ihrer Oberfläche
Erhöhungen
und Vertiefungen aufweist, eine entsprechende Struktur aufgezwungen.
Das Aufpressen der Negativform kann dabei beispielsweise mittels
einer Rollenwalze erfolgen, über die
das mit dem Haftklebstoff versehene Trägermaterial geführt wird.
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Die
Struktur der Oberfläche
des Haftklebstoffs kann auch dadurch bewirkt werden, dass der Haftklebstoff
in Form von Linien oder geometrischen Figuren aufgetragen ist, beispielsweise
nach dem Siebdruckverfahren. Zwischen den Linien aus Haftklebstoff
und den Figuren aus Haftklebstoff entstehen damit Bereiche, in denen
das Trägermaterial
keinen Haftklebstoff aufweist und in die die beim Aufbringen des
Klebebandes zu verdrängende
Flüssigkeit
gedrängt
wird. In vorteilhafter Weise sind die Linien so angeordnet, dass
nur offene Muster entstehen und haftkleberfreie Flächen einen
freien Weg zum Rand des Klebebandes aufweisen. Beim Aufbringen des
Klebebandes kann verdrängte
Flüssigkeit
folglich zur Seite entweichen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Klebebandes
ist der hydrophobe Haftklebstoff ein Schmelzhaftklebstoff oder ein
lösungsmittelbasierter Haftklebstoffe.
Dies ist besonders vorteilhaft, da diese Klebstoffsysteme relativ
wenig oder gar nicht mit Wasser quellen und eine haltbare Verklebung
gewährleistet
ist. Dabei kann der Haftklebstoff auch Synthetische Klebrigmacher
umfassen, die vorzugsweise keine Hydroxyl-, Carbonsäure- oder
Carbonsäureestergruppen
enthalten. Ebenfalls eignen sich silikonbasierte Klebstoffe sehr
gut für
das erfindungsgemäße Klebeband.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Klebebandes
weist der Haftklebstoff mit Wasser einen Kontaktwinkel von mindestens
80° auf.
Dies ist besonders vorteilhaft, da derartige Klebstoffsysteme eine
besonders gute Wasserverdrängung
beim Aufkleben auf feuchte oder nasse Oberflächen aufweisen. Die Kontaktwinkelmessungen
im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden allesamt als statische
Kontaktwinkelmessung mit der Methode des liegenden Tropfens bestimmt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Klebebandes
weist der Haftklebstoff mit Wasser einen Kontaktwinkel von wenigstens
90° auf.
Besonders bevorzugt sind Haftklebstoffe mit einem Kontaktwinkel
zu Wasser von mehr als 100°.
Dies ist besonders vorteilhaft, weil mit steigendem Kontaktwinkel,
das Wasserverdrängungs-
und Wasserabweisungsvermögen
steigt und das Klebeband so besser auf einer nassen Oberfläche haftet.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Klebebandes
besitzt der Haftklebstoff ein Wasseraufnahmevermögen von weniger als 10 Gew.-%,
bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als
2 Gew.-% bezogen auf die Masse des Klebstoffs.
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Das
Trägermaterial
kann insbesondere auch diffusionsoffen ausgestaltet sein, so dass
Flüssigkeiten, die
in Räumen
zwischen dem Haftklebstoff oder in den Poren des geschäumten Haftklebstoffs
eingeschlossen ist, durch das Trägermaterial
diffundieren kann. Damit wird ein Flüssigkeitsaustausch durch das
Trägermaterial in
beide Richtungen möglich,
so dass Flüssigkeit
durch das Klebeband nach außen
diffundieren jedoch andersherum auch zu der durch das Klebeband
abgedeckten Fläche
hindiffundieren kann. Diffusionsoffen im Sinne der vorliegenden
Erfindung sind Materia lien mit einem WDDu von ≥ 10 g/m2 × d bestimmt
nach der Prüfnorm
DIN 53122. Erfindungsgemäß besonders
bevorzugte Trägermaterialien
weisen ein WDDu von ≥ 50
g/m2 × d,
insbesondere von ≥ 100
g/m2 × d
auf.
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In
einer weiteren Variante kann das Klebeband auch so ausgestaltet
sein, dass es zwischen dem Trägermaterial
und dem Haftklebstoff eine durchgehende Schicht Vliesstoff aufweist.
Die Vliesstoffschicht saugt die auf der Oberfläche vorhandene Flüssigkeit
auf. Bei Kombination einer solchen Vliesstoffschicht mit einem diffusionsoffenen
Trägermaterial
kann die von dem Vlies aufgesogene Flüssigkeit durch das Trägermaterial
diffundieren und an die Umgebung abgegeben werden, so dass die Vliesstoffschicht
trocknet.
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Das
Klebeband kann auch so ausgestaltet sein, dass das Klebeband einseitig
zum Teil mit einem Vliesstoff ausgerüstet ist. Diese Ausführungsform
kann derart realisiert werden, dass auf haftklebstofftreien Flächen, vorzugsweise
angrenzend an zwei Bereiche mit Haftklebstoff, einen Vliesstoff
platziert ist. Der Haftklebstoff ist damit direkt auf dem Trägermaterial
aufgetragen. Der Vliesstoff ist auf den haftklebstofffreien Flächen direkt
auf dem Trägermaterial
aufgebracht, so dass die Räume
zwischen den mit Haftklebstoff versehenen Flächen von dem Vliesstoff zumindest
teilweise ausgefüllt
sind. Die in die Räume
zwischen den mit Haftklebstoff versehenen Bereichen verdrängte Flüssigkeit
kann von dem Vliesstoff aufgenommen werden, wobei gleichzeitig der
Vorteil gewahrt bleibt, dass der Haftklebstoff direkt auf dem Trägermaterial
angebracht ist. Die Vliesschicht in dieser Ausführungsform kann auch steril
ausgestaltet sein, wodurch sich das Klebeband als Wundschnellverband
eignet. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Haut in der Regel
eine feuchte und durch Hautfett überzogene
Oberfläche
aufweist auf der die üblichen
Wundschnellverbände
nur unzureichend haften. Insbesondere treten aus verletzter Haut
Blut und Wundsekrete aus, die vor allem anfangs die zuverlässige Haftung
eines Wundschnellverbandes sehr erschweren. Diese Probleme können mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Klebebandes
gelöst
werden.
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Weiterhin
wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Klebebandes
beansprucht, bei dem die Rauhigkeit des Haftklebstoffs während des
Auftrags des Haftklebstoffs auf das Trägermaterial erzeugt wird. Dies
wird bevorzugt über
bekann te Siebdruckverfahren erreicht. Dies ist besonders vorteilhaft,
weil dadurch der Klebstoffauftrag und dessen Strukturierung in einem
Arbeitsschritt erfolgt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
wird der Haftklebstoff vor dem Auftragen auf das Trägermaterial
aufgeschäumt.
Der Haftklebstoff kann dabei beispielsweise mit einem bekannten
mechanischen Verfahren aufgeschäumt
werden. Dazu wird im Falle eines Schmelzhaftklebstoffs die Haftklebstoffmasse
soweit erwärmt,
dass sie nahezu flüssig
wird. Anschließend
wird Gas, beispielsweise normale Luft oder Stickstoff in die verflüssigte Haftklebstoffmasse
eingebracht. Bei Verwendung eines lösemittelbasierten Haftklebstoffs
sollte dieser einen relativ geringen Lösemittelgehalt und damit eine
leicht erhöhte
Viskosität
haben, damit das eingebrachte Gas nicht direkt wieder aus dem Klebstoff
austritt ohne dass es zur Blasenbildung kommt. Die hierfür geeignete
Viskosität
hängt vom
verwendeten Lösemittelklebstoff
ab und kann vom Fachmann in wenigen Handversuchen ohne große Schwierigkeiten
ermittelt werden. Das Gas kann beispielsweise mit hohem Druck über Düsen in die
Haftklebstoffmasse oder über
einen schnell rotierenden Rührer
in die Masse eingedüst
oder eingerührt
werden, so dass in der Masse eine Vielzahl an Lufteinschlüssen bzw.
Blasen bewirkt wird. Dabei ist darauf zu achten, dass die erzeugten
Blasen in der Haftklebstoffmasse gleichverteilt sind und von möglichst
gleicher Größe sind,
so dass insgesamt ein homogener Schaum aus Haftklebstoff erzeugt
wird.
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Alternativ
zu einem solchen mechanischen Aufschäumverfahren kann die Haftklebstoffmasse
auch durch den Zusatz chemischer Substanzen, die eine Bildung von
Gasblasen bewirken, aufgeschäumt
werden.
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Der
Haftklebstoffschaum kann dabei als geschlossener Schaum, bei dem
die Gaseinschlüsse
jeweils für
sich abgeschlossen bleiben, oder zu einem offenen Schaum werden,
bei dem sich die Gaseinschlüsse
wie bei einem Schwamm verbinden.
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Der
so aufgeschäumte
Haftklebstoff weist allein aufgrund des Aufschäumens eine Oberflächenstruktur auf,
die im Vergleich mit dem nichtaufgeschäumten Haftklebstoff eine deutlich
höhere
Haftung auf nassen Oberflächen
bewirkt, so dass der Haftkleb stoffschaum als Schicht gleicher Dicke
auf das Trägermaterial
aufgebracht werden kann.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
kann der bereits strukturierte Haftklebstoff noch eine weitere Oberflächenstruktur
erhalten. Diese weitere Oberflächenstruktur
kann feiner oder gröber
als die erste Oberflächenstruktur
sein, wobei eine gröbere
Oberflächenstruktur
als zweite Strukturierung bevorzugt ist, da sie sich leichter aufbringen
lässt.
Bei dem Einsatz von geschäumten
Haftklebstoffen kann so vorgegangen werden, dass der wie oben beschriebene
mit Gas beladene oder mit einer gasbildenden chemischen Substanz
versehene Haftklebstoffmasse in Form von Linien oder Punkten oder
anderen geometrischen Mustern so auf das Trägermaterial aufgetragen werden,
dass der Haftklebstoff auf kleinen Flächen aufgetragen wird, ohne
dass haftklebstofffreie Flächen
entstehen, die von Haftklebstoff allseitig umgeben sind. Solchermaßen offene
Muster verhindern, dass die beim Aufkleben des Klebebandes verdrängte Flüssigkeit
allseitig von Haftklebstoff eingeschlossen und damit unter dem Klebeband
gefangen ist.
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Eine
solche Struktur kann auch dadurch herbeigeführt werden, indem der Haftklebstoff
zunächst
als Schicht gleicher Dicke über
die gesamte Oberfläche
des Haftklebebandes aufgetragen wird und anschließend mit
einem mechanischen Prägeverfahren,
beispielsweise mit einer Gravurwalze, der Haftklebstoffschicht ein Profil
aufgeprägt
wird. Alternativ zu einem solchen Prägen einer Struktur in eine
Schicht gleicher Dicke kann auch über die Gravurwalze der Haftklebstoff
auf das Trägermaterial
aufgetragen werden. Dazu werden die Rillen der Gravurwalze mit dem
Haftklebstoff bzw. dem Haftklebstoffschaum gefüllt, bevor die Walze über das Trägermaterial
läuft,
so dass damit sichergestellt ist, dass nicht nur der Haftklebstoff
wie beim Aufpressen auf eine Haftklebstoffschicht Gebiete größerer bzw.
kleinerer Dicke ausbildet, sondern dazwischen jedenfalls haftklebstofffreie
Bereiche verbleiben.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren
näher beschrieben.
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1 zeigt
eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Ausschnitts eines
erfindungsgemäß beschichteten
Klebstoffbandes. Bei diesem Klebeband wurden 212 g/m2 eines
Acrylat-Heißschmelzklebstoffs über ein
Siebdruckverfahren aufgebracht. Zu sehen ist in dieser Figur ein
runder Klebstoffpunkt mit einem Durchmesser von etwa 2,5 mm auf
einem Vliessubstrat.
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2 zeigt
denselben Acrylatklebstoff wie in 1 ebenfalls
auf einem Vliessubstrat. Dieser Klebstoffpunkt von etwa 2,5 mm wurde über ein
Siebdruckverfahren aufgebracht, jedoch wurde der Klebstoff vor dem
Auftragen zusätzlich
noch durch Eintragen von Luft aufgeschäumt. Die Luftblasen sind auch
im Klebstoffpunkt noch deutlich erkennbar, ebenso wie die hieraus
resultierende im Vergleich zum ungeschäumten Klebstoff in 1 hervorgerufene
Vergrößerung der
Oberfläche
des Klebstoffpunkts. Diese Oberflächenvergrößerung ist vermutlich für die verbesserte
Nasshaftung verantwortlich. So wurde beobachtet, dass die Nasshaftung
durch im Siebdruck aufgebrachten Klebstoff gegenüber einem herkömmlichen
Klebeband verbessert ist, wobei die Nasshaftung eines über Siebdruck
aufgebrachten und zuvor aufgeschäumten
Klebstoffs die beste Nasshaftung im Vergleich aufweist.
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Ausführungsbeispiel:
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Auf
einen Vliesträger
wird ein Heißschmelzklebstoff
mit folgender Zusammensetzung aufgetragen:
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Auftrag
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- A) mit einer herkömmlichen kontinuierlichen Schlitzdüsenbeschichtung
- B) über
ein Siebdruckverfahren, wobei der Klebstoff vor dem Auftragen mit
0,9 bar Druckluft ca. eine Minute lang aufgeschäumt wurde.
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Die
aufgebrachte Klebstoffmenge beträgt
in beiden Fällen
80 g/m2
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Diese
beiden Klebefilme wurden anschließend auf ein trocknes sowie
ein nasses Glassubstrat aufgeklebt und die Abzugkraft im 180° Winkel nach
ca. einer Stunde gemessen. Die Abzugkräfte sind in N/25 mm Klebebandbreite
angegeben und sind ein Maß für die Belastbarkeit
der Verklebung. Je höher
die Abzugkraft, desto stärker
ist die Verklebung.
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Damit
zeigt ein erfindungsgemäß beschichtetes
Haftklebeband auf einem nassen Glassubstrat etwa eine etwa zweimal
so hohe Abzugkraft wie ein mit demselben Klebstoff nach einem herkömmlichen
Verfahren beschichtetes Klebeband.