Aufgabe der Erfindung ist es daher,
elektrisch leitfähige
Haftklebemassen, insbesondere für
die Elektro- und Elektronik-Industrie zur Verfügung zu stellen, bei denen
die Nachteile im Stande der Technik vermieden werden und insbesondere
ein Herausquellen oder Herausfließen der Haftklebemasse am Rande
der Verklebung zuverlässig
vermieden wird.
Gelöst wird die Aufgabe überraschend
und für
den Fachmann in nicht vorhersehbarer Weise durch ein Verfahren,
mit dessen Hilfe anisotrope, orientierte Haftklebemassen mit einem
Rückschrumpf
von wenigstens 3 % unter Beschichtung auf einen Träger (gegebenenfalls
auch einen temporären
Träger,
von dem die Haftklebemasse wieder abgezogen werden kann) erhalten
werden, sowie durch die auf diese Weise erhältlichen zugehörigen Haftklebeartikel.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Lösung der Erfindungsaufgabe
umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Haftklebeartikels für die Verklebung
von elektrischen oder elektronischen Teilen, der wenigstens eine
Schicht aus einer elektrisch leitfähigen Haftklebemasse, d.h.
einer Haftklebemasse auf Basis von Polyacrylaten und/oder Polymethacrylaten
mit gegebenenfalls weiteren Comonomeren, aufweist, wobei in einem
Beschichtungsverfahren durch Dehnen, Recken oder Stauchen eine wenigstens
bezüglich
einer Eigenschaft anisotrope Schicht aus der elektrisch leitfähigen Haftklebemasse
erzeugt wird, die in wenigstens einer Richtung längs der Schichtebene einen
Rückschrumpf
von mindestens 3 % bezüglich
der Längenausdehnung
der Schicht, gemessen mit einer Rückschrumpfmessung nach Test
B am freien Film, besitzt.
Anisotropie bedeutet, dass sich wenigstens
eine Eigenschaft der Haftklebemasse in einer Raumrichtung innerhalb
der Schicht aus der Haftklebemasse von der gleichen Eigenschaft
in wenigstens einer anderen Richtung unterscheidet; d.h. anisotrope
Eigenschaften sind vektoriell und nicht gleichförmig innerhalb des Materials.
Vorzugsweise besitzt die Haftklebemasse
eine Orientierung wie als solches bekannt, d.h. eine Vorzugsrichtung
innerhalb der Polymerstruktur.
Das Beschichtungsverfahren kann beispielsweise
ein "Hotmelt"- oder Heißschmelz-Walzenbeschichtungsverfahren,
ein Schmelzdüsenbeschichtungsverfahren
oder ein Extrusions-Beschichtungsverfahren sein.
In alternativer Ausführungsform
der Erfindung ist das Beschichtungsverfahren ein herkömmliches
Beschichtungsverfahren, beispielsweise aus Lösung, bei dem anschließend an
die Beschichtung ein Dehnen oder Recken durchgeführt wird, vorzugsweise auf
einem dehnbaren Träger.
Die elektrisch leitfähige Haftklebemasse
kann mit dem Beschichtungsverfahren ein- oder doppelseitig auf einen
blatt- oder bandförmigen
Träger
beschichtet werden, der auch ein Transfer-Band oder ein Releaseliner
sein kann.
Erfindungsgemäß einsetzbare
Haftklebemassen
Gemäß der Erfindung werden Haftklebemassen
mit einem Rückstellvermögen oder
auch anisotrop orientierte bzw. einfach "orientierte" Haftklebemassen verwendet. Anisotrop
orientierte Haftklebemassen besitzen die Tendenz, sich nach einer
Streckung in eine vorgegebene Richtung durch das ,entropieelastische Verhalten' in den Ausgangszustand
zurückzubewegen.
Als elektrisch-leitfähige Haftklebemassen
mit einem Rückstellvermögen werden
bevorzugt (Meth)Acrylathaftklebemassen eingesetzt.
Bevorzugt im Sinne der Erfindung
ist eine Haftklebemasse, welche durch radikalische Polymerisation erhältlich ist,
wobei
- – die
Haftklebemasse zu mindestens 50 Gew.-% auf zumindest einem acrylischen
Monomer aus der Gruppe der Verbindungen der folgenden allgemeinen
Formel basiert: wobei R1 =
H oder CH3 ist und der Rest R2 =
H oder CH3 ist oder gewählt wird aus der Gruppe der
verzweigten oder unverzweigten, gesättigten Alkylgruppen mit 2 – 30 Kohlenstoffatomen.
- – das
mittlere Molekulargewicht MW der Haftklebemasse
mindestens 200.000 g/mol beträgt,
- – die
auf einen Träger
aufgetragene Haftklebemasse eine Vorzugsrichtung besitzt, die nach
Test B über
den Rückschrumpf
im freien Film bestimmt werden kann und zumindest größer 3 %
liegt.
- – die
einen effektiven Anteil zumindest einer elektrisch leitfähigen Komponente
enthält
Die Monomere werden bevorzugt dermaßen gewählt, daß die resultierenden
Polymere bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen als Haftklebemassen
eingesetzt werden können,
insbesondere derart, daß die
resultierenden Polymere haftklebende Eigen schaften entsprechend
des „Handbook
of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New
York 1989) besitzen.
In einer weiteren erfinderischen
Auslegung wird die Comonomerzusammensetzung derart gewählt, dass
sich die Haftklebemassen als Hitze-aktivierbare Haftklebemassen
einsetzen lassen.
Die Polymere, welche als elektrisch-leitfähige Haftklebemassen
mit einem Rückstellvermögen bevorzugt
eingesetzt werden, lassen sich bevorzugt durch Polymerisation einer
Monomermischung gewinnen, welche sich aus Acrylsäureestern und/oder Methacrylsäureestern
und/oder deren freien Säuren
mit der Formel CH2 = C(R1)(COOR2) zusammensetzt, wobei R1 =
N oder CH3 und R2 eine
Alkylkette mit 1 – 20
C-Atomen oder H ist.
Die Molmassen MW der
eingesetzten Polyacrylate betragen bevorzugt MW ≥ 200.000 g/mol.
In einer sehr bevorzugten Weise werden
Acryl- oder Methacrylmomonere eingesetzt, die aus Acryl- und Methacrylsäureester
mit Alkylgruppen aus 4 bis 14 C-Atomen bestehen, bevorzugt 4 bis
9 C-Atomen umfassen. Spezifische Beispiele, ohne sich durch diese
Aufzählung
einschränken
zu wollen, sind Methlacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat,
n-Pentylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Heptylacrylat, n-Octylacrylat,
n-Octylmethacrylat, n-Nonylacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat,
Behenylacrylat, und deren verzweigten Isomere, wie z.B. Isobutylacrylat,
2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Isooctylacrylat, Isooctylmethacrylat.
Weitere einzusetzende Verbindungsklassen
sind monofunktionelle Acrylate bzw. Methacrylate von überbrückten Cycloalkylalkoholen,
bestehend aus zumindestens 6 C-Atomen. Die Cycloalkylalkohole können auch
substituiert sein, z.B. durch C-1-6-Alkylgruppen, Halogenatomen
oder Cyanogruppen. Spezifische Beispiele sind Cyclohexylmethacrylate,
Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylate und 3,5-Dimethyladamantylacrylat.
In einer Vorgehensweise werden Monomere
eingesetzt, die polare Gruppen wie Carboxylreste, Sulfon- und Phosphonsäure, Hydroxyreste,
Lactam und Lacton, N-substituiertes Amid, N-substituiertes Amin, Carbamat-,
Epoxy-, Thiol-, Alkoxy-, Cyanreste, Ether oder ähnliches tragen.
Moderate basische Monomere sind z.B.
N,N-Dialkylsubstituierte Amide, wie z.B. N,N-Dimethylacrylamid, N,N-Dimethylmethylmethacrylamid,
N-tert.-Butylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinyllactam, Dimethylaminoethylmethacrylat,
Dimethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylacrylat, N-Methylolmethacrylamid,
N-(Buthoxymethyl)methacrylamid, N-Methylolacrylamid, N-(Ethoxymethyl)acrylamid,
N-Isopropylacrylamid, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
Weitere bevorzugte Beispiele sind
Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat,
Hydroxypropylmethacrylat, Allylalkohol, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid,
Itaconsäure, Glyceridylmethacrylat,
Phenoxyethylacrlylat, Phenoxyethylmethacrylat, 2-Butoxyethylmethacrylat,
2-Butoxyethylacrylat, Cyanoethylmethacrylat, Cyanoethylacrylat,
Glycerylmethacrylat, 6-Hydroxyhexylmethacrylat, Vinylessigsäure, Tetrahydrofufurylacrlyat, β-Acryloyloxypropionsäure, Trichloracrylsäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Aconitsäure, Dimethylacrylsäure, wobei
diese Aufzählung
nicht abschließend
ist.
In einer weiteren sehr bevorzugten
Vorgehensweise werden als Monomere Vinylester, Vinylether, Vinylhalogenide,
Vinylidenhalogenide, Vinylverbindungen mit aromatischen Cyclen und
Heterocyclen in α-Stellung
eingesetzt. Auch hier seien nicht ausschließlich einige Beispiele genannt:
Vinylacetat, Vinylformamid, Vinylpyridin, Ethylvinylether, Vinylchlorid,
Vinylidenchlorid und Acrylonitril.
Weiterhin werden in einer weiteren
Vorgehensweise Photoinitiatoren mit einer copolymerisierbaren Doppelbindung
eingesetzt. Als Photoinitiatoren sind Norrish-I- und -II-Photoinitiatoren
geeignet. Beispiele sind z.B. Benzoinacrylat und ein acryliertes
Benzophenon der Fa. UCB (Ebecryl P 36®).
Im Prinzip können
alle dem Fachmann bekannten Photoinitiatoren copolymerisiert werden,
die das Polymer über
einen Radikalmechanismus unter UV-Bestrahlung vernetzen können. Ein Überblick über mögliche einsetzbare
Photoinitiatoren die mit einer Doppelbindung funktionalisiert werden
können,
wird in Fouassier: „Photoinititation,
Photopolymerization and Photocuring: Fundamentals and Applications", Hanser-Verlag,
München
1995, gegeben. Ergänzend
wird Carroy et al. in „Chemistry
and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints", Oldring (Hrsg.),
1994, SITA, London eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Vorgehensweise
werden zu den beschriebenen Comonomeren Monomere hinzugesetzt, die
eine hohe statische Glasübergangstemperatur
besit zen. Als Komponenten eigenen sich aromatische Vinylverbindungen,
wie z.B. Styrol, wobei bevorzugt die aromatischen Kerne aus C4- bis C18-Bausteinen
bestehen und auch Heteroatome enthalten können. Besonders bevorzugte
Beispiele sind 4-Vinylpyridin, N-Vinylphthalimid,
Methylstyrol, 3,4-Dimethoxystyrol, 4-Vinylbenzoesäure, Benzylacrylat,
Benzylmethacrylat, Phenylacrylat, Phenylmethacrylat, t-Butylphenylacrylat,
t-Butylphenylmethacrylat, 4-Biphenylacrylat und -methacrylat, 2-Naphthylacrylat
und -methacrylat sowie Mischungen aus denjenigen Monomeren, wobei
diese Aufzählung
nicht abschließend
ist.
Weiterhin ist Bestandteil der erfinderischen
Haftklebemasse, dass die Haftklebemasse einen Rückschrumpf aufweist, wobei
der Rückschrumpf über eine
Bestimmung nach Test B (Rückschrumpfmessung
im freien Film) mindestens 3 % beträgt. In bevorzugten Weiterentwicklungen
werden Haftklebemassen eingesetzt, bei welchen der Rückschrumpf
mindestens 30 %, sehr bevorzugten mindestens 50 % beträgt.
Weiterhin ist Bestandteil der erfinderischen
Haftklebemasse ein Zusatz einer elektrisch leitfähigen Verbindung. In einer
bevorzugten Auslegung werden daher elektrisch leitfähige Füllmaterialien
eingesetzt. Solche Materialen umfassen, ohne sich durch diese Aufzählung einzuschränken, Metallpartikel,
Metallpulver, Metallkugeln, Metallfasern, wobei als Metalle z.B.
Nickel, Gold, Silber, Eisen, Blei, Zinn, Zink, Edelstahl, Bronze
und Kupfer oder Nickel Beschichtungen auf Kupferpartikeln, auf Nickelpartikeln,
auf Polymerkugeln bzw. Partikeln oder Glasmikrokugeln eingesetzt
werden. Weiterhin nützlich
sind z.B. auch Blei/Zinn Legierungen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen,
wie sie z.B. von der Fa. Sherrit Gordon, Ltd. angeboten werden.
In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung werden elektrisch leitfähige Polymere zugesetzt, wie z.B.
Polythiophen, subsituierte Polythiophene, Polyethylendioxythiophene,
Polyanilin, substiutierte Polyaniline, Polyparaphenylen, substituierte
Polyparaphenylene, Polypyrrol, substituierte Polypyrrole, Polyacetylene,
substituierte Polyacetylene, Polyphenylsulfide, substituierte Polyphenylsulfide,
Polyfurane, substituierte Polyfurane Polyalkylfluoren, substituierte
Polyalkylfluorene sowie Gemische aus den obengenannten Polymeren.
Zur Verbesserung der Leitfähigkeit
können
sogenannte Dopants hinzugefügt
werden. Hier können
verschiedene Metallsalze oder Lewis-Säure oder Elektrophile eingesetzt
werden. Beispiele, die keinen Anspruch auf Vollständigkeit
besitzen, sind p-Toluolsulfonsäure
oder Camphorsulfonsäure
Weitere elektrisch leitfähigen
Polymere umfas sen Polyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid und ähnliche
Verbindungen, die in
US 5,061,294 zitiert
wurden.
In einer weiteren bevorzugten Auslegung
der Erfindung ist der Durchmesser der elektrisch leitfähigen Füllstoffe
geringer als die Schichtdicke der Haftklebemasse. In einer bevorzugten
Auslegung werden Dispersionen der Fa. ORMECON eingesetzt. Die zugesetzten
elektrisch leitfähigen
Polymere besitzen, je nach Dopant und chemischer Zusammensetzung,
eine Leitfähigkeit
zwischen 1 und 500 S/cm.
In einer weiteren Auslegung können als
elektrisch leitfähige
Materialien Kohlenstoffverbindungen, wie z.B. C-60 zugesetzt werden.
Auch mit diesen Verbindungen kann durch gezielte Dotierung eine
Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit erreicht werden. Weiterhin
lassen sich aber auch als elektrisch leitfähige Substanzen hygroskopische
Salze einsetzen, die in
US 4,973,338 beschrieben
werden.
Elektrisch leitfähige Substanzen werden bis
zu 50 -% Gewichtsprozent bezogen auf das Poly(meth)acrylat hinzugesetzt.
In bevorzugten Auslegung beträgt
der Anteil 30 Gew.-% bezogen auf das Poly(meth)acrylat. Der Anteil
wird entsprechend der gewünschten
zu erzielenden elektrischen Leitfähigkeit gewählt. Der Anteil sollte aber
nicht eine Menge überschreiten,
so dass der Haftkleber die haftklebenden Eigenschaften verliert.
Zur Weiterentwicklung können den
erfinderischen Haftklebemassen Harze beigemischt sein. Als zuzusetzende
klebrigmachende Harze sind ausnahmslos alle vorbekannten und in
der Literatur beschriebenen Klebharze einsetzbar. Genannt seien
stellvertretend die Pinen-, Inden- und Kolophoniumharze, deren disproportionierte,
hydrierte, polymerisierte, veresterte Derivate und Salze, die aliphatischen
und aromatischen Kohlenwasserstoffharze, Terpenharze und Terpenphenolharze
sowie C5-, C9- sowie andere Kohlenwasserstoffharze. Beliebige Kombinationen
dieser und weiterer Harze können
eingesetzt werden, um die Eigenschaften der resultierenden Klebmasse
wunschgemäß einzustellen.
Im allgemeinen lassen sich alle mit dem entsprechenden Polyacrylat
kompatiblen (löslichen)
Harze einsetzen, insbesondere sei verwiesen auf alle aliphatischen,
aromatischen, alkylaromatischen Kohlenwasserstoffharze, Kohlenwasserstoffharze
auf Basis reiner Monomere, hydrierte Kohlenwasserstoffharze, funktionelle
Kohlenwasserstoffharze sowie Naturharze. Auf die Darstellung des
Wissensstandes im „Handbook
of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, 1989)
sei ausdrücklich
hingewiesen.
Weiterhin können optional Weichmacher (Plastifizierungsmittel),
weitere Füllstoffe
(wie. z. B. Fasern, Ruß,
Zinkoxid, Kreide, Voll- oder Hohlglaskugeln, Mikrokugeln aus anderen
Materialien, Kieselsäure,
Silikate), Keimbildner, Blähmittel,
Compoundierungsmittel und/oder Alterungsschutzmittel, z.B. in Form
von primären und
sekundären
Antioxidantien oder in Form von Lichtschutzmitteln zugesetzt sein.
Zusätzlich können Vernetzer und Promotoren
zur Vernetzung beigemischt werden. Geeignete Vernetzer für die Elektronenstrahlvernetzung
und UV-Vernetzung sind beispielsweise bi- oder multifunktionelle Acrylate,
bi- oder multifunktionelle Isocyanate (auch in blockierter Form)
oder bi- oder multifunktionelle Epoxide.
Zu einer optionalen Vernetzung mit
UV-Licht können
den Polyacrylathaftklebemassen UV-absorbierende Photoinitiatoren
zugesetzt werden. Nützliche
Photoinitiatoren, welche sehr gut zu verwenden sind, sind Benzoinether,
wie z. B. Benzoinmethylether und Benzoinisopropylether, substituierte
Acetophenone, wie z. B. 2,2-Diethoxyacetophenon (erhältlich als
Irgacure 651® von
Fa. Ciba Geigy®),
2,2-Dimethoxy-2-phenyl-1-phenylethanon, Dimethoxyhydroxyacetophenon,
substituierte α-Ketole,
wie z. B. 2-Methoxy-2-hydroxypropiophenon,
aromatische Sulfonylchloride, wie z. B. 2-Naphthyl sulfonylchlorid,
und photoaktive Oxime, wie z. B. 1-Phenyl-1,2-propandion-2-(O-ethoxycarbonyl)oxim.
Die oben erwähnten und weitere einsetzbare
Photoinititatioren und andere vom Typ Norrish I oder Norrish II
können
folgenden Reste enthalten: Benzophenon-, Acetophenon-, Benzil-,
Benzoin-, Hydroxyalkylphenon-, Phenylcyclohexylketon-, Anthrachinon-,
Trimethylbenzoylphosphinoxid-, Methylthiophenylmorpholinketon-,
Aminoketon-, Azobenzoin-, Thioxanthon-, Hexarylbisimidazol-, Triazin-,
oder Fluorenon, wobei jeder dieser Reste zusätzlich mit einem oder mehreren
Halogenatomen und/oder einer oder mehreren Alkyloxygruppen und/oder
einer oder mehreren Aminogruppen oder Hydroxygruppen substituiert
sein kann. Ein repräsentativer Überblick
wird von Fouassier: „Photoinititation,
Photopolymerization and Photocuring: Fundamentals and Applications", Hanser-Verlag,
München
1995, gegeben. Ergänzend
kann Carroy et al. in „Chemistry
and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints", Oldring (Hrsg.),
1994, SITA, London herangezogen werden.
Herstellverfahren
für die
erfinderischen Haftklebemassen
Zur Polymerisation werden die Monomere
dermaßen
gewählt,
daß die
resultierenden Polymere bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen
als Haftklebemassen eingesetzt werden können, insbesondere derart,
daß die
resultierenden Polymere haftklebende Eigenschaften entsprechend
des „Handbook
of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New
York 1989) besitzen. Zur Erzielung einer für Haftklebemassen bevorzugten
Glasübergangstemperatur
TG der Polymere von TG ≤ 25 °C werden entsprechend
dem vorstehend gesagten die Monomere sehr bevorzugt derart ausgesucht
und die mengenmäßige Zusammensetzung
der Monomermischung vorteilhaft derart gewählt, daß sich nach der Fox-Gleichung
(G1) (vgl. T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123) der gewünschte TG-Wert für
das Polymer ergibt.
Hierin repräsentiert n die Laufzahl über die
eingesetzten Monomere, wn den Massenanteil
des jeweiligen Monomers n (Gew.-%) und TG,n die
jeweilige Glasübergangstemperatur
des Homopolymers aus den jeweiligen Monomeren n in K.
Zur Herstellung der Poly(meth)acrylathaftklebemassen
werden vorteilhaft konventionelle radikalische Polymerisationen
durchgeführt.
Für die
radikalisch verlaufenden Polymerisationen werden bevorzugt Initiatorsysteme
eingesetzt, die zusätzlich
weitere radikalische Initiatoren zur Polymerisation enthalten, insbesondere thermisch
zerfallende radikalbildende Azo- oder Peroxo-Initiatoren. Prinzipiell
eignen sich jedoch alle für Acrylate
dem Fachmann geläufigen, üblichen
Initiatoren. Die Produktion von C-zentrierten Radikalen ist im Houben
Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Vol. E 19a, S. 60 – 147 beschrieben.
Diese Methoden werden in bevorzugter Weise in Analogie angewendet.
Beispiele für Radikalquellen sind Peroxide,
Hydroperoxide und Azoverbindungen, als einige nicht ausschließliche Beispiele
für typische
Radikalinitiatoren seien hier genannt Kaliumperoxodisulfat, Dibenzoylperoxid,
Cumolhydroperoxid, Cyclohexanonperoxid, Di-t-butylperoxid, Azodiisosäurebutyronitril,
Cyclohexylsulfonylacetylperoxid, Diisopropylpercarbonat, t-Butylperoktoat,
Benzpinacol. In einer sehr bevorzugten Auslegung wird als radikalischer
Initiator 1,1'-Azo-bis-(cyclohexancarbonsäurenitril)
(Vazo 88TM der Fa. DuPont) oder Azodisobutyronitril
(AIBN) verwendet.
Die elektrisch-leitfähigen Materialien
können
den Monomeren vor der Polymerisation und/oder nach Beendigung der
Polymerisation beigemischt werden.
Die mittleren Molekulargewichte MW der bei der radikalischen Polymerisation
entstehenden Haftklebemassen werden sehr bevorzugt derart gewählt, daß sie in
einem Bereich von 200.000 bis 4.000.000 g/mol liegen; speziell für die weitere
Verwendung als elektrisch-leitfähiger
Schmelzhaftkleber mit Rückstellvermögen werden
Haftklebemassen mit mittleren Molekulargewichten MW von
400.000 bis 1.400.000 g/mol hergestellt. Die Bestimmung des mittleren
Molekulargewichtes erfolgt über
Größenausschlußchromatographie
(GPC) oder Matrix-unterstützte
Laser-Desorption/Ionisations-Massenspektrometrie (MALDI-MS).
Die Polymerisation kann in Substanz,
in Gegenwart eines oder mehrerer organischer Lösungsmittel, in Gegenwart von
Wasser oder in Gemischen aus organischen Lösungsmitteln und Wasser durchgeführt werden.
Es wird dabei angestrebt, die verwendete Lösungsmittelmenge so gering
wie möglich
zu halten. Geeignete organische Lösungsmittel sind reine Alkane
(z.B. Hexan, Heptan, Octan, Isooctan), aromatische Kohlenwasserstoffe
(z.B. Benzol, Toluol, Xylol), Ester (z.B. Essigsäureethylester, Essigsäurepropyl-,
-butyl- oder -hexylester), halogenierte Kohlenwasserstoffe (z.B.
Chlorbenzol), Alkanole (z.B. Methanol, Ethanol, Ethylenglycol, Ethylenglycolmonomethylether)
und Ether (z.B. Diethylether, Dibutylether) oder Gemische davon.
Die wäßrigen Polymerisationsreaktionen
können
mit einem mit Wasser mischbaren oder hydrophilen Colösungsmittel
versetzt werden, um zu gewährleisten,
daß das
Reaktionsgemisch während
des Monomerumsatzes in Form einer homogenen Phase vorliegt. Vorteilhaft
verwendbare Colösungsmittel
für die
vorliegende Erfindung werden gewählt
aus der folgenden Gruppe, bestehend aus aliphatischen Alkoholen,
Glycolen, Ethern, Glycolethern, Pyrrolidinen, N-Alkylpyrrolidinonen, N-Alkylpyrrolidonen,
Polyethylenglycolen, Polypropylenglycolen, Amiden, Carbonsäuren und
Salzen davon, Estern, Organosulfiden, Sulfoxiden, Sulfonen, Alkoholderivaten, Hydroxyetherderivaten,
Aminoalkoholen, Ketonen und dergleichen, sowie Derivaten und Gemischen
davon.
Die Polymerisationszeit beträgt – je nach
Umsatz und Temperatur – zwischen
2 und 72 Stunden. Je höher
die Reaktionstemperatur gewählt
werden kann, das heißt,
je höher
die thermische Stabilität
des Reaktionsgemisches ist, desto geringer kann die Reaktionsdauer
gewählt
werden.
Zur Initiierung der Polymerisation
ist für
die thermisch zerfallenden Initiatoren der Eintrag von Wärme essentiell.
Die Polymerisation kann für
die thermisch zerfallenden Initiatoren durch Erwärmen auf 50 bis 160 °C, je nach
Initiatortyp, initiiert werden.
Für
die Herstellung kann es auch von Vorteil sein, die Acrylathaftklebemassen
in Substanz zu polymerisieren. Hier eignet sich insbesondere die
Präpolymerisationstechnik
einzusetzen. Die Polymerisation wird mit UV-Licht iniitiert, aber
nur zu einem geringen Umsatz ca. 10 – 30 % geführt. Anschließend kann
dieser Polymersirup z.B. in Folien eingeschweisst werden (im einfachsten
Fall Eiswürfel)
und dann in Wasser zu hohem Umsatz durchpolymerisiert werden. Diese
Pellets lassen sich dann als Acrylatschmelzkleber einsetzen, wobei für den Aufschmelzvorgang
besonders bevorzugt Folienmaterialien eingesetzt werden, die mit
dem Polyacrylat kompatibel sind. Auch für diese Präparationsmethode lassen sich
die thermisch-leitfähigen
Materialzusätze vor
oder nach der Polymerisation zusetzen.
Ein anderes vorteilhaftes Herstellungsverfahren
für die
Poly(meth)acrylathaftklebemassen ist die anionische Polymerisation.
Hier werden als Reaktionsmedium bevorzugt inerte Lösungsmittel
verwendet, wie z.B. aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe,
oder auch aromatische Kohlenwasserstoffe.
Das lebende Polymer wird in diesem
Fall im allgemeinen durch die Struktur PL(A)-Me
repräsentiert, wobei
Me ein Metall der Gruppe I, wie z.B. Lithium, Natrium oder Kalium,
und PL(A) ein wachsendes Polymer aus den
Acrylatmonomeren ist. Die Molmasse des herzustellenden Polymers
wird durch das Verhältnis
von Initiatorkonzentration zu Monomerkonzentration kontrolliert.
Als geeignete Polymerisationsinitiatoren eignen sich z. B. n-Propyllithium,
n-Butyllithium, sec-Butyllithium, 2-Naphthyllithium, Cyclohexyllithium
oder Octyllithium, wobei diese Aufzählung nicht den Anspruch auf
Vollständigkeit
besitzt. Ferner sind Initiatoren auf Basis von Samarium-Komplexen
zur Polymerisation von Acrylaten bekannt (Macromolecules, 1995,
28, 7886) und hier einsetzbar.
Weiterhin lassen sich auch difunktionelle
Initiatoren einsetzen, wie beispielsweise 1,1,4,4-Tetraphenyl-1,4-dilithiobutan
oder 1,1,4,4-Tetraphenyl-1,4-dilithioisobutan. Coinitiatoren lassen
sich ebenfalls einsetzen. Geeignete Coinitiatoren sind unter anderem
Lithiumhalogenide, Alkalimetallalkoxide oder Alkylaluminium-Verbindungen.
In einer sehr bevorzugten Version sind die Liganden und Coinitiatoren
so gewählt,
daß Acrylatmonomere,
wie z.B. n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat, direkt polymerisiert
werden können
und nicht im Polymer durch eine Umesterung mit dem entsprechenden
Alkohol generiert werden müssen.
Zur Herstellung von Polyacrylathaftklebemassen
mit einer engen Molekufargewichtsverteilung eignen sich auch kontrollierte
radikalische Polymerisationsmethoden. Zur Polymerisation wird dann
bevorzugt ein Kontrollreagenz der allgemeinen Formel eingesetzt:
worin R und R
1 unabhängig voneinander
gewählt
oder gleich sind
- – verzweigte und unverzweigte
C1- bis C18-Alkylreste;
C3- bis C18-Alkenylreste;
C3-bis
C18-Alkinylreste;
- – C1- bis C18-Alkxoyreste
- – durch
zumindest eine OH-Gruppe oder ein Halogenatom oder einen Silylether
substituierte C1- bis C18-Alkylreste;
C3- bis C18-Alkenylreste;
C3- bis C18-Alkinylreste;
- – C2-C18-Hetero-Alkylreste
mit mindestens einem O-Atom und/oder einer NR*-Gruppe in der Kohlenstoffkette, wobei
R* ein beliebiger (insbesondere organischer) Rest sein kann,
- – mit
zumindest einer Estergruppe, Amingruppe, Carbonatgruppe, Cyanogruppe,
Isocyanogruppe und/oder Epoxidgruppe und/oder mit Schwefel substituierte
C1-C18-Alkylreste, C3-C18-Alkenylreste, C3-C18-Alkinylreste;
- – C3-C12-Cycloalkylreste
- – C6-C18- Aryl- oder
Benzylreste
- – Wasserstoff
darstellen.
Kontrollreagenzien des Typs (I) bestehen
bevorzugt aus folgenden weiter eingeschränkten Verbindungen:
Halogenatome
sind hierbei bevorzugt F, Cl, Br oder I, mehr bevorzugt Cl und Br.
Als Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylreste in den verschiedenen Substituenten
eignen sich hervorragend sowohl lineare als auch verzweigte Ketten.
Beispiele für Alkylreste, welche 1 bis
18 Kohlenstoffatome enthalten, sind Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl,
Butyl, Isobutyl, t-Butyl, Pentyl, 2-Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl,
2-Ethylhexyl, t-Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Tridecyl, Tetradecyl,
Hexadecyl und Octadecyl.
Beispiele für Alkenylreste mit 3 bis 18
Kohlenstoffatomen sind Propenyl, 2-Butenyl, 3-Butenyl, Isobutenyl, n-2,4-Pentadienyl,
3-Methyl-2-butenyl, n-2-Octenyl, n-2-Dodecenyl, Isododecenyl und
Oleyl.
Beispiele für Alkinyl mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen
sind Propinyl, 2-Butinyl, 3-Butinyl, n-2-Octinyl und n-2-Octadecinyl.
Beispiele für Hydroxy-substituierte Alkylreste
sind Hydroxypropyl, Hydroxybutyl oder Hydroxyhexyl.
Beispiele für Halogen-substituierte Alkylreste
sind Dichlorobutyl, Monobromobutyl oder Trichlorohexyl.
Ein geeigneter C2-C18-Hetero-Alkylrest mit mindestens einem
O-Atom in der Kohlenstoffkette ist beispielsweise -CH2-CH2-O-CH2-CH3.
Als C3-C12-Cycloalkylreste dienen beispielsweise
Cyclopropyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl oder Trimethylcyclohexyl.
Als C6-C18-Arylreste dienen beispielsweise Phenyl,
Naphthyl, Benzyl, 4-tert.-Butylbenzyl- oder weitere substituierte Phenyl,
wie z.B. Ethyl, Toluol, Xylol, Mesitylen, Isopropylbenzol, Dichlorobenzol
oder Bromtoluol.
Die vorstehenden Auflistungen dienen
nur als Beispiele für
die jeweiligen Verbindungsgruppen und besitzen keinen Anspruch auf
Vollständigkeit.
Weiterhin sind auch Verbindungen
der folgenden Typen als Kontrollreagenzien einsetzbar
wobei R
2 ebenfalls
unabhängig
von R und R
1 aus der oben aufgeführten Gruppe
für diese
Reste gewählt
werden kann.
Beim konventionellen ,RAFT-Prozeß' wird zumeist nur
bis zu geringen Umsätzen
polymerisiert (WO 98/01478 A1), um möglichst enge Molekulargewichtsverteilungen
zu realisieren. Durch die geringen Umsätze lassen sich diese Polymere
aber nicht als Haftklebemassen und insbesondere nicht als Schmelzhaftkleber
einsetzen, da der hohe Anteil an Restmonomeren die klebtechnischen
Eigenschaften negativ beeinflußt,
die Restmonomere im Aufkonzentrationsprozeß das Lösemittelrecyclat verunreinigen
und die entsprechenden Selbstklebebänder ein sehr hohes Ausgasungsverhalten
zeigen würden.
Um diesen Nachteil niedriger Umsätze
zu umgehen, wird in einer besonders bevorzugten Vorgehensweise die
Polymerisation mehrfach initiiert.
Als weitere kontrollierte radikalische
Polymerisationsmethode können
Nitroxid-gesteuerte Polymerisationen durchgeführt werden. Zur Radikalstabilisierung
werden in günstiger
Vorgehensweise Nitroxide des Typs (Va) oder (Vb) eingesetzt:
wobei R
3,
R
4, R
5, R
6, R
7, R
8,
R
9, R
10 unabhängig voneinander
folgende Verbindungen oder Atome bedeuten:
- i)
Halogenide, wie z.B. Chlor, Brom oder Iod
- ii) lineare, verzweigte, cyclische und heterocyclische Kohlenwasserstoffe
mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, die gesättigt, ungesättigt oder
aromatisch sein können,
- iii) Ester -COOR11, Alkoxide -OR12 und/oder Phosphonate -PO(OR13)2,
wobei R11,
R12 oder R13 für Reste
aus der Gruppe ü)
stehen.
Verbindungen der (Va) oder (Vb) können auch
an Polymerketten jeglicher Art gebunden sein (vorrangig in dem Sinne,
daß zumindest
einer der oben genannten Reste eine der artige Polymerkette darstellt)
und somit zum Aufbau von Polyacrylathaftklebemassen genutzt werden.
Mehr bevorzugt werden kontrollierte
Regler für
die Polymerisation von Verbindungen des Typs:
- – 2,2,5,5-Tetramethyl-1-pyrrolidinyloxyl
(PROXYL), 3-Carbamoyl-PROXYL, 2,2-dimethyl-4,5-cyclohexyl-PROXYL,
3-oxo-PROXYL, 3-Hydroxylimine-PROXYL, 3-Aminomethyl-PROXYL, 3-Methoxy-PROXYL, 3-t-Butyl-PROXYL,
3,4-Di-t-butyl-PROXYL
- – 2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinyloxy
pyrrolidinyloxyl (TEMPO), 4-Benzoyloxy-TEMPO, 4-Methoxy-TEMPO, 4-Chloro-TEMPO,
4-Hydroxy-TEMPO, 4-Oxo-TEMPO, 4-Amino-TEMPO, 2,2,6,6,-Tetraethyl-1-piperidinyloxyl,
2,2,6-Trimethyl-6-ethyl-1-piperidinyloxyl
- – N-tert.-Butyl-1-phenyl-2-methyl
propyl Nitroxid
- – N-tert.-Butyl-1-(2-naphtyl)-2-methyl
propyl Nitroxid
- – N-tert.-Butyl-1-diethylphosphono-2,2-dimethyl
propyl Nitroxid
- – N-tert.-Butyl-1-dibenzylphosphono-2,2-dimethyl
propyl Nitroxid
- – N-(1-Phenyl-2-methyl
propyl)-1-diethylphosphono-1-methyl ethyl Nitroxid
- – Di-t-Butylnitroxid
- – Diphenylnitroxid
- – t-Butyi-t-amyl
Nitroxid
Eine Reihe weiterer Polymerisationsmethoden,
nach denen die Haftklebemassen in alternativer Vorgehensweise hergestellt
werden können,
lassen sich aus dem Stand der Technik wählen:
US 4,581,429 A offenbart
ein kontrolliert radikalisches Polymerisationsverfahren, das als
Initiator eine Verbindung der Formel R'R"N-O-Y
anwendet, worin Y eine freie radikalische Spezies ist, die ungesättigte Monomere polymerisieren
kann. Die Reaktionen weisen aber im allgemeinen geringe Umsätze auf.
Besonders problematisch ist die Polymerisation von Acrylaten, die
nur zu sehr geringen Ausbeuten und Molmassen abläuft. WO 98/13392 A1 beschreibt
offenkettige Alkoxyaminverbindungen, die ein symmetrisches Substitutionsmuster aufweisen.
EP 735 052 A1 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Elastomere mit engen Molmassenverteilungen.
WO 96/24620 A1 beschreibt ein Polymerisationsverfahren, bei dem
sehr spezielle Radikalverbindungen wie z. B. phosphorhaltige Nitroxide,
die auf Imidazolidin basieren, eingesetzt werden. WO 98/44008 A1
offenbart spezielle Nitroxyle, die auf Morpholinen, Piperazinonen
und Piperazindionen basieren.
DE 199 49 352 A1 beschreibt heterozyklische
Alkoxyamine als Regulatoren in kontrolliert radikalischen Polymerisationen.
Entsprechende Weiterentwicklungen der Alkoxyamine bzw. der korrespondierenden
freien Nitroxide verbessern die Effizienz zur Herstellung von Polyacrylaten
(Hawker, Beitrag zur Hauptversammlung der American Chemical Society,
Frühjahr
1997; Husemann, Beitrag zum IUPAC World-Polymer Meeting 1998, Gold Coast).
Als weitere kontrollierte Polymerisationsmethode
läßt sich
in vorteilhafter Weise zur Synthese der Polyacrylathaftklebemassen
die Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) 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 (
EP 0 824 111 A1 ;
EP 826 698 A1 ;
EP 824 110 A1 ;
EP 841 346 A1 ;
EP 850 957 A1 )
eingesetzt werden. Die unterschiedlichen Möglichkeiten der ATRP sind ferner
in den Schriften
US
5,945,491 A ,
US
5,854,364 A und
US
5,789,487 A beschrieben.
Orientierung Beschichtungsverfahren,
Ausrüstung
des Trägermaterials
mit der elektrisch-leitfähigen
Haftklebemasse
Zur Herstellung von orientierten
Haftklebemassen werden die oben beschriebenen Polymere bevorzugt
als Hotmelt-Systeme (also aus der Schmelze) beschichtet. Für das Herstellungsverfahren
kann es daher erforderlich sein, das Lösemittel von der Haftklebemasse
zu entfernen. Hier können
im Prinzip alle dem Fachmann bekannten Verfahren eingesetzt werden.
Ein sehr bevorzugtes Verfahren ist die Aufkonzentration über einen
Ein- oder Doppelschneckenextruder. Der Doppelschneckenextruder kann
gleich- oder gegenläufig
betrieben werden. Das Lösemittel
oder Wasser wird bevorzugt über
mehrere Vakuumstufen abdestilliert. Zudem wird je nach Destillationstemperatur
des Lösemittels
gegengeheizt. Die Restlösemittelanteile
betragen bevorzugt < 1
%, mehr bevorzugt < 0,5
% und sehr bevorzugt < 0,2
%. Der Hotmelt wird aus der Schmelze weiterverarbeitet.
Die Orientierung innerhalb der Haftklebemasse
wird während
des Beschichtens durch das Beschichtungsverfahren erzeugt. Zur Beschichtung
als Hotmelt und somit auch zur Orientierung können unterschiedliche Beschichtungsverfahren
herangezogen werden. In einer Ausführung werden die elektrisch-leitfähigen Haftklebemassen über ein
Walzenbeschichtungsverfahren beschichtet und die Orientierung über Recken
erzeugt. Unterschiedliche Walzenbeschichtungsverfahren sind im „Handbook
of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New
York 1989) beschrieben. In einer weiteren Ausführung wird die Orientierung
durch Beschichtung über
eine Schmelzdüse
erreicht. Hier kann zwischen dem Kontakt und dem Kontaktlosen Verfahren
unterschieden werden. Die Orientierung der elektrisch-leitfähigen Haftklebemasse
kann hier zum einen durch das Düsendesign
innerhalb der Beschichtungsdüse
erzeugt werden oder wiederum durch einen Reckprozess nach dem Düsenaustritt.
Die Orientierung ist frei einstellbar. Das Reckverhältnis kann
z.B. durch die Breite des Düsenspaltes
gesteuert werden. Eine Reckung tritt immer dann auf, wenn die Schichtdicke
des Haftklebefilms auf dem zu beschichtenden Trägermaterial geringer ist als
die Breite des Düsenspaltes.
In einem weiteren bevorzugten Verfahren
wird die Orientierung durch die Extrusionsbeschichtung erzielt.
Die Extrusionsbeschichtung wird bevorzugt mit einer Extrusionsdüse vorgenommen.
Die verwendeten Extrusionsdüsen
können
vorteilhaft aus einer der drei folgenden Kategorien stammen: T-Düse, Fischschwanz-Düse und Bügel-Düse. Die
einzelnen Typen unterscheiden sich durch die Gestalt ihres Fließkanals. Durch
die Form der Extrusionsdüse
kann ebenfalls eine Orientierung innerhalb des Schmelzhaftklebers
erzeugt werden. Weiterhin kann hier – in Analogie zur Schmelzdüsenbeschichtung – ebenfalls
eine Orientierung nach dem Düsenaustritt
durch Reckung des Haftklebebandfilmes erzielt werden.
Zur Herstellung von orientierten
(Meth)Acrylathaftklebemassen wird besonders bevorzugt mit einer Bügeldüse auf einen
Träger
beschichtet, und zwar derart, daß durch eine Relativbewegung
von Düse
zu Träger
eine Polymerschicht auf dem Träger
entsteht. Die Zeitdauer zwischen der Beschichtung und der Vernetzung
ist in günstiger
Weise gering. In einer bevorzugten Vorgehensweise wird nach weniger
als 60 Minuten vernetzt, in einer mehr bevorzugten Vorgehensweise
nach weniger 3 Minuten, in einer äußerst bevorzugen Vorgehensweise
im in-line Verfahren nach weniger als 5 Sekunden.
Bei dem mit elektrisch-leitfähiger Haftklebemasse
ausgerüsteten
Trägermaterial
kann es sich um ein ein- oder doppelseitiges Klebeband handeln.
In einer sehr bevorzugten Ausführung werden
Transfer-Tapes hergestellt. Als Trägermaterial eignen sich z.B.
alle silikonisierten oder fluorierten Folien mit einer Releasewirkung.
Als Folienmaterialien seien hier nur beispielhaft BOPP, MOPP, PET,
PVC , PUR, PE, PE/EVA, EPDM, PP und PE genannt. Weiterhin lassen sich
für Transfertapes
auch Trennpapiere (Glassine Papiere, Kraft Papiere, polyolefinisch
beschichtete Papiere) einsetzen.
Für
den Fall, dass das Trägermaterial
in der Haftklebemasse verbleibt (z.B. in Form einer Trägerfolie), wird
bevorzugt ein Trägermaterial
eingesetzt, welches ebenfalls eine hohe hohe elektrische Leitfähigkeit
besitzt. Für
diesen Fall können
z.B. Metall oder metallisierte Folien oder Metall-dotierte Folien
eingesetzt werden.
Besonders bevorzugte Folien bestehen,
ohne dass diese Aufzählung
Anspruch auf Vollständigkeit
hat, aus Aluminium, Kupfer, Edelstahl, oder Metalllegierungen. In
einer anderen Auslegung wird ein polymeres Trägermaterial, wie z.B. PE. PP,
Polyimid, PET, PVC, PUR oder Nylon gewählt und mit einer Metallschicht
ein- oder zweiseitig versehen. Als Metalle lassen sich z.B. Aluminium,
Chrom, Nickel, Kupfer, Nickellegierungen, Kupferlegierungen, Silber,
Gold oder Mischungen aus diesen einsetzen. In einer bevorzugten
Technik werden diese Metalle durch die Sputtering Technik auf die
Folien aufgebracht mit sehr geringen Schichtdicken.
Weiterhin lassen sich aber auch metallisierte
Gewebe als Trägermaterialein
einsetzen. Beispiele hierfür
sind z.B. in
US 5,939,190 genannt.
Die besten Orientierungs-Effekte
werden durch das Ablegen auf einer kalten Oberfläche erzielt. Daher sollte das
Trägermaterial
durch eine Walze während
der Beschichtung direkt gekühlt
werden. Die Kühlung
der Walze kann durch einen Flüssigkeitsfilm/Kontaktfilm
von außen
oder von innen oder durch ein kühlendes
Gas erfolgen. Das kühlende
Gas kann ebenfalls dazu eingesetzt werden, um die aus der Beschichtungsdüse austretende
Haftklebemasse abzukühlen.
In einer bevorzugten Vorgehensweise wird die Walze mit einem Kontaktmedium
benetzt, welches sich dann zwischen der Walze und dem Trägermaterial
befindet. Bevorzugte Ausführungsformen
für die
Umsetzung einer solchen Technik werden weiter unten beschrieben.
Für
dieses Verfahren kann sowohl eine Schmelzdüse als auch eine Extrusionsdüse eingesetzt
werden. In einer sehr bevorzugten Vorgehensweise wird die Walze
auf Raum temperatur, in einer äußerst bevorzugten
Vorgehensweise auf Temperaturen unterhalb 10 °C abgekühlt. Die Walze sollte mit rotieren.
In einer weiteren Vorgehensweise
dieses Herstellverfahrens wird die Walze zudem zur Vernetzung der orientierten
Haftklebemasse genutzt.
Zur UV-Vernetzung wird mittels kurzwelliger
ultravioletter Bestrahlung in einem Wellenlängenbereich von 200 bis 400
nm, je nach verwendetem UV-Photoinitiator, bestrahlt, insbesondere
unter Verwendung von Quecksilber-Hochdruck- oder -Mitteldruck-Lampen
bei einer Leistung von 80 bis 240 W/cm. Die Bestrahlungsintensität wird der
jeweiligen Quantenausbeute des UV-Photoinitiators, dem einzustellenden
Vernetzungsgrad und dem Maßes
der Orientierung angepasst.
Weiterhin ist es möglich, die
elektrischleitfähigen
und orientierten Haftklebemassen mit Elektronenstrahlen zu vernetzen.
Typische Bestrahlungsvorrichtungen, die zum Einsatz kommen können, sind
Linearkathodensysteme, Scannersysteme bzw. Segmentkathodensysteme,
sofern es sich um Elektronenstrahlbeschleuniger handelt. Eine ausführliche
Beschreibung des Stands der Technik und die wichtigsten Verfahrensparameter
findet man bei Skelhorne, Electron Beam Processing, in Chemistry
and Technology of UV and EB formulation for Coatings, Inks and Paints,
Vol. 1, 1991, SITA, London. Die typischen Beschleunigungsspannungen
liegen im Bereich zwischen 50 kV und 500 kV, vorzugsweise 80 kV
und 300 kV. Die angewandten Streudosen bewegen sich zwischen 5 bis
150 kGy, insbesondere zwischen 20 und 100 kGy.
Es können auch beide Vernetzungsverfahren
angewendet werden oder andere Verfahren, die hochenergetische Bestrahlung
ermöglichen.
In einem weiteren bevorzugten Herstellverfahren
werden die elektrischleitfähigen
und orientierten Haftklebemassen auf eine mit einem Kontaktmedium
versehende Walze beschichtet. Durch das Kontaktmedium kann wiederum
die Haftklebemasse sehr schnell abgekühlt werden. Vorteilhaft wird
dann später
auf das Trägermaterial
kaschiert.
Weiterhin kann als Kontaktmedium
auch ein Material verwendet werden, welches in der Lage ist, einen Kontakt
zwischen der Haftklebemasse und der Walzenoberfläche herzustellen, insbesondere
ein Material, welches die Hohlräume
zwischen Trägermaterial
und Walzenoberfläche
(beispielsweise Unebenheiten in der Walzenoberfläche, Blasen) ausfüllt. Zur
Umsetzung dieser Technik wird eine rotierende Kühlwalze mit einem Kontakt medium
beschichtet. Als Kontaktmedium wird in einer bevorzugten Vorgehensweise
eine Flüssigkeit
gewählt,
wie z.B. Wasser.
Für
Wasser als Kontaktmedium bieten sich als Zusätze beispielsweise Alkylalkohole
wie Ethanol, Propanol, Butanol, Hexanol an, ohne sich durch diese
Beispiele in der Auswahl der Alkohole einschränken zu wollen. Weiterhin sehr
vorteilhaft sind insbesondere längerkettige
Alkohole, Polyglykole, Ketone, Amine, Carboxylate, Sulfonate und
dergleichen. Viele dieser Verbindungen senken die Oberflächenspannung
oder erhöhen die
Leitfähigkeit.
Eine Absenkung der Oberflächenspannung
kann auch durch den Zusatz geringer Mengen an nichtionischen und/oder
anionischen und/oder kationischen Tensiden zu dem Kontaktmedium
erreicht werden. Im einfachsten Fall lassen sich hierzu kommerzielle
Spülmittel
oder Seifenlösungen
verwenden, bevorzugt in einer Konzentration von einigen g/l in Wasser
als Kontaktmedium. Besonders geeignet sind spezielle Tenside, welche
auch bei geringer Konzentration eingesetzt werden können. Hierfür seien
beispielsweise Sulfoniumtenside (z.B. β-Di(hydroxyalkyl)sulfoniumsalz),
weiterhin beispielsweise ethoxylierte Nonylphenylsulfonsäureammoniumsalze
oder Blockcopolymere, insbesondere Diblöcke. Hier sei insbesondere
verwiesen auf den Stand der Technik unter „surfactants" in Ullmann's Encyclopedia of
Industrial Chemistry, Sixth Edition, 2000 Electronic Release, Wiley-VCH,
Weinheim 2000.
Als Kontaktmedien können die
vorgenannten Flüssigkeiten
auch ohne den Zusatz von Wasser jeweils für sich oder in Kombination
miteinander eingesetzt werden. Zur Verbesserung der Eigenschaften
des Kontaktmediums (beispielsweise zur Erhöhung der Scherresistenz, Verringerung
der Übertragung
von Tensiden oder dergleichen auf die Lineroberfläche und
damit verbesserte Reinigungsmöglichkeiten
des Endproduktes) können
dem Kontaktmedium und/oder den eingesetzten Zusatzstoffen weiterhin
vorteilhaft Salze, Gele und ähnliche
viskositätssteigernde
Additive zugesetzt werden. Des weiteren kann die Walze makroskopisch
glatt oder eine gering strukturierte Oberfläche aufweisen. Es hat sich
bewährt,
wenn sie eine Oberflächenstruktur besitzt,
insbesondere eine Aufrauhung der Oberfläche. Die Benetzung durch das
Kontaktmedium kann dadurch verbessert werden.
Besonders gut läuft das Beschichtungsverfahren
ab, wenn die Walze temperierbar ist, bevorzugt in einem Bereich
von –30
C bis 200°C,
ganz besonders bevorzugt von 5 °C
bis 25 °C.
Das Kontaktmedium wird bevorzugt
auf die Walze aufgetragen werden. Dabei kann eine zweite Walze, welche
das Kontaktmedium aufnimmt, zum kontinuierlichen Benetzen der Beschichtungswalze
verwendet werden. Es ist aber auch möglich, daß es berührungslos aufgebracht wird,
zum Beispiel durch Aufsprühen.
Für
die Variante des Herstellverfahrens, indem die Walze gleichzeitig
zur Verwendung z.B. mit Elektronenstrahlen eingesetzt wird, wird
gewöhnlich
eine geerdete Metallwalze, die die auftreffenden Elektronen und
die dabei entstehende Röntgenstrahlung
absorbiert eingesetzt.
Zur Verhinderung der Korrosion ist
die Walze gewöhnlich
mit einer Schutzschicht überzogen.
Diese wird bevorzugt so ausgewählt,
daß sie
von dem Kontaktmedium gut benetzt wird. Im allgemeinen ist die Oberfläche leitfähig. Es
kann aber auch günstiger
sein, sie mit einer oder mehreren Schichten aus isolierendem oder
halbleitendem Material zu beschichten.
Für
den Fall einer Flüssigkeit
als Kontaktmedium kann man in hervorragender Weise vorgehen, wenn eine
zweite Walze, vorteilhaft mit einer benetzbaren oder saugfähigen Oberfläche, durch
ein Bad mit dem Kontaktmedium läuft,
dabei mit dem Kontaktmedium benetzt oder getränkt wird und durch Berührung mit
der Walze einen Film dieses Kontaktmediums aufträgt bzw. aufstreicht.
In einer bevorzugten Vorgehensweise
wird die Haftklebemasse direkt auf der mit dem Kontaktmedium versehenden
Walze beschichtet und vernetzt. Hierfür können wiederum die beschriebenen
Methoden und Anlagen zur UV-Vernetzung und ES-Vernetzung eingesetzt
werden. Nach der Vernetzung wird dann die elektrisch leitfähige und
orientierte Haftklebemasse auf ein Trägermaterial übertragen.
Es können
die bereits zitierten Trägermaterialien
eingesetzt werden.
Die Ausprägung der Orientierung innerhalb
der elektrisch leitfähigen
Haftklebemassen ist vom Beschichtungsverfahren abhängig. Die
Orientierung kann z.B. durch die Düsen- und Beschichtungstemperatur sowie
durch das Molekulargewicht des Polymers gesteuert werden.
Der Grad der Orientierung ist durch
die Düsenspaltbreite
frei einstellbar. Je dicker der Haftklebemassenfilm ist, der aus
der Beschichtungsdüse
herausgedrückt
wird, desto stärker
kann die Klebemasse auf einen dünneren
Haftklebemassenfilm auf dem Trägermaterial
gereckt werden. Dieser Reckungsvorgang kann neben der frei einstellbaren
Düsenbreite
auch durch die Bahngeschwindigkeit des abnehmenden Trägermaterials
frei eingestellt werden.
Die Messung der Orientierung der
Klebemasse kann weiterhin mit einem Polarimeter, mit Infrarot-Dichroismus
oder mit Röntgenstreuung
erfolgen. Es ist bekannt, daß die
Orientierung in Acrylathaftklebemassen im unvernetzten Zustand in
vielen Fällen
lediglich einige Tage erhalten bleibt. Das System relaxiert in der
Ruhe- oder Lagerungszeit und verliert seine Vorzugsrichtung. Durch
die Vernetzung nach der Beschichtung kann dieser Effekt bedeutend
verstärkt
werden. Die Relaxierung der orientierten Polymerketten konvergiert
gegen Null, und die orientierten Haftklebemassen können ohne
Verlust ihrer Vorzugsrichtung über
einen sehr großen Zeitraum
gelagert werden.
In einer bevorzugten Methode wird
das Maß der
Orientierung durch die Messung des Rückschrumpfes im freien Film
(s. Test B) ermittelt.
Neben den beschriebenen Verfahren
kann die Orientierung auch nach der Beschichtung erzeugt werden.
Hier wird dann bevorzugt ein dehnbares Trägermaterial eingesetzt, wobei
dann die Haftklebemasse bei Ausdehnung mit gereckt wird. Für diesen
Fall lassen sich auch konventionell aus Lösung oder Wasser beschichtete
Haftklebemassen einsetzen. In einer bevorzugten Vorgehensweise wird
dann diese gereckte Haftklebemasse wiederum mit actinischer Strahlung
vernetzt.
Verwendung
Weiterhin betrifft die Erfindung
die Verwendung der elektrischleitfähigen und orientierten Haftklebemassen
zur Verklebung von Bauteilen in der Elektrik- und Elektronikindustrie.
In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die erfinderischen Haftklebemassen als Transfer-Tapes eingesetzt.
In diesem Fall wird zur Verklebung von elektrisch leitfähigen Substanzen
das Trennpapier entfernt. Werden parallel sehr engliegende Leiterbahnen
verklebt, so wird die Verklebungsrichtung dermaßen gewählt, dass die erfinderische
elektrischleitfähige
Haftklebemasse ein Rückstellvermögen in Richtung
nächster
paralleler Leiterbahn besitzt. Auf diesem Weg können Kurzschlüsse vermieden
werden, da die Haftklebemasse gegenüber konventionellen elektrisch
leitfähigen
Haftklebemassen nicht in diese Richtung ausfließt.
Ein weiterer Vorteil sind elektrisch
leitfähige
haftklebrige Stanzlinge, die sich besonders leicht herstellen lassen
und auch während
der Verklebung sehr Dimensionsstabil sind und somit sehr effektiv
zur Verklebung sehr kleiner elektrischer Teilen geeignet sind. Ein
weitere Vorteil der elektrisch leitfähigen und orientierten Haftklebemassen
liegt in der Reversibilität.
Durch die Orientierung lassen sich die erfinderischen Haftklebemassen
in der orientierten Richtung strecken, was wiederum zu einer Abnahme
der Klebkraft und des Tacks führt. Über diesen
Weg lassen sich mit der erfinderischer Haftklebemasse verklebte
elektrischleitfähige
Substanzen wieder voneinander trennen.
In einer weiteren Ausführungsform
besitzt die erfinderische Haftklebemasse anisotrope elektrischleitfähige Eigenschaften.
Durch die Orientierung der Polymerketten werden die elektrisch leitfähigen Füllmaterialien
in einer Vorzugsrichtung auseinandergezogen und verlieren den Kontakt
zueinander. Durch diesen Vorgang wird die elektrische Leitfähigkeit
in der Orientierungsrichtung herabgesetzt, so dass die Haftklebemassen und
somit auch die korrespondierenden Haftklebebänder ebenfalls anisotrope elektrische
Leitfähigkeiten
aufweisen.