DE19755436A1 - Verfahren zur zumindest partiellen direkten Beschichtung eines dehnfähigen Trägermaterials mit einer Haftklebemasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zumindest partiellen direkten Beschichtung eines dehnfähigen Trägermaterials mit einer Haftklebemasse, wobei das Trägermaterial mit­ tels einer transportierenden Vorrichtung derartig gegen eine Beschichtungsvorrichtung geführt wird, daß durch die Beschichtungsvorrichtung die Haftklebemasse auf das Trä­ germaterial aufgetragen wird.

Die Verwendung dehnfähiger, insbesondere textiler Materialien als Träger, die elasti­ sche oder plastisch formbare Eigenschaften aufweisen, sind in der Technik und Medizin bekannt. Sie finden ihre Verwendung in den verschiedensten Bereichen, u. a. auch als Basismaterialien in der Pflaster- und Klebebindenherstellung.

Unter dem Begriff "plastisch oder elastisch verformbar" soll die Dehnfähigkeit eines Materials verstanden werden. Ein Material ist danach dehnfähig, wenn es sich bei einer Belastung von 10 N/cm einen Längenzuwachs von mindestens 20% aufweist.

Ferner ist bekannt, daß die dehnfähigen Trägermaterialien sich mit diversen Klebe­ massensystemen beschichten lassen. Die Beschichtung ist generell vollflächig oder aber auch partiell, d. h. teilweise, möglich. Für medikale selbstklebend ausgerüstete Trä­ germaterialien zeigt sich bei partieller Beschichtung, daß sich bei entsprechend poröser Trägermaterialien ein stark luft- und wasserdampfdurchlässiger Film ergibt, der in der Regel nach dem Verkleben auf der Haut des Patienten auch leichter wieder abzulösen ist.

Als Verfahren zur Herstellung solcher partiell beschichteten Trägermaterialien ist der Rasterdruck verbreitet, insbesondere der Sieb-, Gravur- oder Flexodruck. Weiter ist bekannt, daß, zum Beispiel bei der Verwendung als Fixierungen, auch die selbstkle­ bende Ausrüstung auf mehr als einer Seite erfolgen kann.

Als Klebemassen sind grundsätzlich Systeme auf Lösemittel- oder Dispersionsbasis oder aber auch 100%-Systeme verwendbar. Vorteilhaft ist bei der Verarbeitung der 100%-Systeme, daß ein Entfernen der Löse- oder Dispergierhilfsmittel vermieden wird. Hierdurch steigert sich die Produktivität und gleichzeitig wird der Maschinen- und Ener­ gieaufwand reduziert.

Elastische oder plastisch formbare Trägermaterialien lassen sich generell direkt oder indirekt beschichten.

Bei der indirekten Beschichtung wird zunächst ein vorzugsweise starrer oder wenig ela­ stischer Hilfsträger beschichtet und sodann die Klebemasse in einem Kaschierprozeß auf den elastischen oder plastisch formbaren Träger transferiert. Als vorteilhaft für die indirekte Beschichtung hat sich herausgestellt, daß sich das Trägermaterial hierbei im Wesen unverformt und unvorbelastet zukaschieren läßt, wodurch Form und technologi­ sche Eigenschaften wie Flächengewicht, Höchstzugkraft, Höchstzugkraft-Dehnung, Hysterese-Dehnung weitestgehend erhalten bleiben.

Der Nachteil der indirekten Beschichtung liegt in der relativ schlechten Verankerung der Klebemasse auf dem elastischen oder plastisch verformbaren Träger. Hier zeigt es sich, daß insbesondere bei temperatursensiblen Trägermaterialien eine Thermokaschierung oder Laminierung nicht möglich ist oder einen nur geringen Erfolg aufweist. Bei dicken, porösen Trägermaterialien kann es beim Kaschieren dazu kommen, daß die Klebe­ schicht vollkommen in den Träger hineingedrückt wird, so daß sich sowohl die klebe­ technischen Eigenschaften wie auch das Elastizitätsverhalten drastisch verschlechtern.

Bei der Direktbeschichtung läßt sich zwar eine deutlich verbesserte Verankerung der Klebemasse einstellen, jedoch wird der Träger mechanisch und bei der Verwendung von Haftschmelzklebemassen auch thermisch stärker beansprucht. Insbesondere beim partiellen Klebemassenauftrag zeigt sich bei zumindest teilweise elastisch oder plastisch formbarem Trägermaterial, daß dieses, obwohl der Träger unbelastet und unverformt in die Beschichtungseinheit gegeben wird, teilweise so beansprucht wird, daß sich seine Eigenschaften irreparabel ändern. Dieses kommt dadurch zustande, daß das Klebe­ system mit einer systemabhängigen Kraft an der Beschichtungseinheit haftet.

Um den selbstklebend ausgerüsteten Träger von dieser Beschichtungseinheit zu tren­ nen, muß eine Kraft auf den Träger aufgebracht werden. Dies erfolgt nach dem Stand der Technik durch eine entsprechend hohe Bahnzugkraft auf den dehnfähigen Träger, wodurch dieser eine Verschlechterung in seinen Eigenschaften, insbesondere in der Elastizität und dem Flächengewicht, erfährt.

Aufgabe der Erfindung war es, ein direktes Beschichtungsverfahren zu entwickeln, wel­ ches es ermöglicht, ein dehnfähiges Trägermaterial wenigstens partiell mit einer Haft­ klebemasse zu beschichten, ohne die Trägereigenschaften zu verändern.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren, wie es im Anspruch 1 näher beschrieben ist. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen dar.

Danach wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zur zumindest partiellen direkten Beschichtung eines dehnfähigen Trägermaterials mit einer Haftklebemasse das Trä­ germaterial mittels einer transportierenden Vorrichtung derartig gegen eine Beschich­ tungsvorrichtung geführt, daß durch die Beschichtungsvorrichtung die Haftklebemasse auf das Trägermaterial aufgetragen wird, wobei auf der transportierenden Vorrichtung Haft- oder Halteeinrichtungen vorhanden sind. Diese Einrichtungen bringen die zum Zuführen zur und zum Trennen von der Beschichtungseinheit notwendigen Kräfte in derartiger Weise auf, daß bei der Beschichtung die Eigenschaften des Trägers nicht verändert werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Beschichtung des Trägermaterials vollflächig.

Vorzugsweise bestehen die Haltevorrichtungen aus Nadeln, die aus der transportieren­ den Vorrichtung ragen und in das Trägermaterial eingreifen.

Dabei weisen die Nadeln vorteilhafterweise eine Länge auf größer 10 µm, bevorzugt zwischen 30 µm und 5000 µm, besonders bevorzugt zwischen 35 µm und 1000 µm.

Der Abstand der Spitzen ist vorzugsweise größer 60 µm und von der Beschaffenheit des Trägers abhängig.

Weiterhin können die Nadeln zumindest teilweise auf der Oberfläche der transportieren­ den Vorrichtung beweglich sein.

Eine besondere Ausführungsform der Nadeln stellt die Klettverbindung dar, bei der die Nadeln mit Widerhaken versehen sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Haltevorrichtungen auf der transportie­ renden Vorrichtung besteht in der Verwendung sehr rauher Oberflächen, d. h. in einer im allgemeinen ungeordneten Anordnung von zum Eingreifen in den dehnfähigen Träger geeigneten Geometrien.

Die aufgerauhte Oberfläche kann aus aufgebrachten Hartstoffpartikeln und/oder aus einer durch das Formgebungsverfahren oder durch mechanische, physikalische oder chemische Behandlung aufgerauhten Metall-, Keramik- oder Kunststoffoberfläche geformt sein.

Beispielhaft seien hier Korund- oder ähnliche Hartstoffbeschichtungen erwähnt, die eine schmirgelpapierähnliche Oberfläche aufweisen. Aber auch durch Ätz- oder andere Ver­ fahren aufgerauhte Metalloberflächen sind geeignet.

Die Rauhtiefe der Oberfläche liegt vorteilhafterweise zwischen 30 und 5000 µm.

Aber auch durch Adhäsionskräfte wirksame Haltevorrichtungen, zum Beispiel der Ein­ satz einer in ihrer Klebkraft auf das Gesamtsystem abgestimmten Selbstklebemasse, sind möglich.

Für geeignete Trägermaterialien bieten sich darüber hinaus elektromagnetische Felder zum Applizieren der Haltekräfte an.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen die transportierende Vor­ richtung aus einer präparierten Transportwalze und die Beschichtungsvorrichtung aus einer rotierenden, beheizten, nahtlosen, trommelförmigen und perforierten Rundscha­ blone, die über eine Düse mit der Haftschmelzklebemasse oder der Haftklebedispersion beschickt wird, wobei die Haftklebesysteme über eine Düsenlippe durch die Rundscha­ blone auf das vorbeigeführte Trägermaterial aufgebracht werden.

Bevorzugt kann die Transportwalze aus Metall, Keramik oder Kunststoff bestehen. See kann generell plastisch, elastisch oder starr ausgebildet sein.

Je nach Anwendungszweck ist es möglich, die Walze in ihrer Beschaffenheit so auszu­ rüsten, daß die Rauhigkeit beziehungsweise die Nadeln oder die alternativen Lösungs­ vorschläge gleichmäßig, zufällig verteilt oder in einem bestimmten geometrischen Muster auf der Walzenoberfläche vorliegen. An den Träger angepaßt werden auch die geometrische Form und Ausdehnung der Haftelemente. Als vorteilhaft hat sich auch die Ausgestaltung der Nadelorientierung gezeigt. Der Winkel der Nadelorientierung kann für spezielle Verwendungen zwischen 10° und 170° zur Tangente an die Oberfläche der Walze in Beschichtungsrichtung und auch zwischen 10° und 170° senkrecht zur Beschichtungsrichtung betragen. Die Nadeln können zudem wenigstens teilweise beweglich ausgelegt werden, so daß sich ihre Orientierung und/oder Größe, zum Bei­ spiel durch Magnetfeldeinwirkung oder Exzenterkonstruktionen, während einer Umdre­ hung der Transportwalze ändern kann.

Vorzugsweise sind die Beschichtungsvorrichtung und/oder die Haltevorrichtungen abhäsiv ausgerüstet, insbesondere durch Silikone oder Fluor enthaltende Verbindungen oder plasmabeschichtete Trennsysteme, wobei auf der Beschichtungsvorrichtung der abhäsive Auftrag mit einem Flächengewicht von 0,001 g/m² bis 350 g/m², bevorzugt zwischen 0,01 g/m² und 10 g/m², aufgetragen sein kann.

Die Oberfläche der Transportwalze und/oder der Haftelemente kann weiter sowohl phy­ sikalisch als auch chemisch vorbehandelt werden. Beispielhaft seien hier das Silikonisie­ ren und das Teflonisieren genannt. Eine statische oder aber auch eine antistatische Behandlung können anwendungsbezogen Vorteile zeigen.

Verfahren zum Aufbringen solcher Trennbeläge sind in der technischen Literatur ausrei­ chend beschrieben, beispielhaft sind die Tauch-, Elektrolyse-, Streich-, Sprüh-, und Druckbeschichtung genannt. Die Trennbeläge können sowohl physikalisch als auch chemisch ausgehärtet werden. Vorteilhaft haben sich beispielsweise chemisch aushär­ tende Systeme für die Verarbeitung von Heißschmelzklebemassen gezeigt.

Beispielhaft soll das Verfahren am Prinzip des Thermosiebdrucks beschrieben, ohne damit die Erfindung unnötig einschränken zu wollen.

Das Prinzip des Thermosiebdrucks besteht in der Verwendung einer rotierenden, naht­ losen, trommelförmigen perforierten Rundschablone, die über eine Düse mit der Haft­ schmelzklebemasse beschickt wird. Eine speziell geformte Düsenlippe (Rund- oder Vierkantrakel) preßt die über einen Kanal eingespeiste Selbstklebemasse durch die Perforation der Schablonenwand auf die vorbeigeführte Trägerbahn. Diese wird mit einer Geschwindigkeit, die der Umgangsgeschwindigkeit der rotierenden Siebtrommel entspricht, mittels einer Gegendruckwalze gegen den Außenmantel der beheizten Sieb­ trommel geführt.

Diese Gegendruckwalze ist mit einer benadelten Oberfläche so ausgerüstet, daß sie eine Kraft ausüben kann, welche richtungsabhängig so orientiert ist, daß sie geringfügig größer als die Haftungskraft der erkaltenden Kleberschmelze an der Siebtrommelober­ fläche ist.

Durch lotrechtes Anlüften wird die Trägerbahn von der Gegendruckwalze entfernt.

Die Ausbildung der Klebstoffkalotten bleibt von den o.a. Vorrichtungen unberührt und geschieht bei der Herstellung des partiell beschichteten elastischen oder plastisch ver­ formbaren Trägermaterials nach folgendem Mechanismus:

Der Düsenrakeldruck fördert die Haftschmelzklebemasse durch die Siebperforation an das Trägermaterial. Die Größe der ausgebildeten Kalotten wird durch den Durchmesser des Siebloches vorgegeben. Entsprechend der Transportgeschwindigkeit der Träger­ bahn (Rotationsgeschwindigkeit der Siebtrommel) wird das Sieb vom Träger abgeho­ ben. Bedingt durch die hohe Adhäsion der Haftschmelzklebemasse und die innere Kohäsion des Hotmelts wird von der auf dem Träger bereits haftenden Basis der Kalot­ ten der in den Löchern begrenzte Vorrat an Haftschmelzklebemasse konturenscharf abgezogen bzw. durch den Rakeldruck auf den Träger gefördert.

Nach Beendigung dieses Transportes formt sich, abhängig von der Rheologie der Haft­ schmelzklebemasse, über der vorgegebenen Basisfläche die mehr oder weniger stark gekrümmte Oberfläche der Kalotte. Das Verhältnis Höhe zur Basis der Kalotte hängt vom Verhältnis Lochdurchmesser zur Wandstärke der Siebtrommel und den physikali­ schen Eigenschaften (Fließverhalten, Oberflächenspannung und Benetzungswinkel auf dem Trägermaterial) der Selbstklebemasse ab.

Der beschriebene Bildungsmechanismus der Kalotten erfordert bevorzugt saugfähige oder zumindest von Haftschmelzklebemasse benetzbare Trägermaterialien.

Nichtbenetzende Trägeroberflächen müssen durch chemische oder physikalische Ver­ fahren vorbehandelt werden. Dies kann durch zusätzliche Maßnahmen wie z. B. Coro­ naentladung oder Beschichtung mit die Benetzung verbessernden Stoffen geschehen.

Mit dem aufgezeigten Druckverfahren kann die Größe und Form der Kalotten definiert festgelegt werden. Die für die Anwendung relevanten Klebkraftwerte, die die Qualität der erzeugten Produkte bestimmen, liegen bei sachgerechter Beschichtung in sehr engen Toleranzen. Der Basisdurchmesser der Kalotten kann von 10 µm bis 5000 µm gewählt werden, die Höhe der Kalotten von 20 µm bis ca. 2000 µm, bevorzugt 50 µm bis 1000 µm, wobei der Bereich kleiner Durchmesser für glatte Träger, der mit größerem Durchmesser und größerer Kalottenhöhe für rauhe oder stark porige Trägermaterialien vorgesehen ist.

Die Positionierung der Kalotten auf dem Träger wird durch die in weiten Grenzen vari­ ierbare Geometrie des Auftragswerkes, zum Beispiel Gravur-, Sieb- oder Düsengeome­ trie, definiert festgelegt. Mit Hilfe der aufgezeigten Parameter kann über einstellbare Größen das gewünschte Eigenschaftsprofil der Beschichtung, abgestimmt auf die ver­ schiedenen Trägermaterialien und Anwendungen, sehr genau eingestellt werden.

Das Trägermaterial wird bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von größer 2 m/min, bevorzugt 20 bis 100 m/min, beschichtet, wobei die Beschichtungstemperatur größer als die Erweichungstemperatur zu wählen ist.

Beispiel 1

Elastische medizinische Binden wurden direkt beschichtet.

Durch die offenbarte Erfindung konnten der Hilfsträger für die indirekte Beschichtung sowie die umweltgerechte Rückgewinnung des Lösemittels, welche kostenintensiv ist und einen hohen Maschinenaufwand zur Folge hat, eingespart werden. Die Binde wurde im Thermosiebdruck mit einem Masseauftrag von 160 g/m² Klebemasse auf Basis eines Blockcopolymeren beschichtet.

Bei dem Blockcopolymeren handelte es sich um ein Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Block­ copolymerisat, welches mit Paraffinkohlenwasserstoffewachsen versetzt worden ist. Das Verhältnis war ein Teil Polymer auf ein Teil Paraffinkohlenwasserstoff. Zu dieser Mischung wurden 10% Polystyrolharz (Amoco 18240) gegeben. Der Kleber enthielt ein Prozent Irganox, ein Alterungsschutzmittel (β-(3,5 Di-t.butyl-4-hydroxyphenyl)-propion­ säure-n-octadecylester)), und weitere Kohlenwasserstoffharze und Fettsäureester, wel­ che im Gesamtkleber nur zu geringen Mengen enthalten waren. Der Erweichungspunkt dieser Klebemasse betrug 100°C (DIN 52011) und die Glasübergangstemperatur, bestimmt nach oben genannter Methode, -6°C.

Folgende Kennwerte der elastischen und plastischen Eigenschaften der Binde wurden gemessen:

Mit einer 14 Mesh Siebschablone konnte der hohe Masseauftrag erzielt werden. Durch die Verwendung der großen Beschichtungspunkte konnte eine gute Haftung auf dem Träger und ein sauberes Schneiden erzielt werden.

Als Haltevorrichtung wurde eine Nadelwalze verwendet, die mit 25 Nadel/cm² besetzt war. Die Länge der Nadeln betrug 0,25 mm. Die Klebemasse war hautverträglich und gut haut- und trägerrückseitenverklebend.

Die so hergestellte Binde war auch in einem mehrlagigen Verband luftdurchlässig (mehr als 15 cm³/(cm^2*s) und wasserdampfdurchlässig (mehr als 1500 g/(m^2*24h).

Die elastische adhäsive Binde wurde für Kompressions- Stütz und Entlastungsverbände eingesetzt, wobei die hohe Sofort-, Dauerklebkraft und Scherfestigkeit vorteilhaft waren. Die Modellierbarkeit und Anwenderempfindung waren durch die den partiellen Auftrag der Klebemasse verbessert worden.

Claims (14)

1. Verfahren zur zumindest partiellen direkten Beschichtung eines dehnfähigen Träger­ materials mit einer Haftklebemasse, wobei das Trägermaterial mittels einer transpor­ tierenden Vorrichtung derartig gegen eine Beschichtungsvorrichtung geführt wird, daß durch die Beschichtungsvorrichtung die Haftklebemasse auf das Trägermaterial aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der transportierenden Vorrichtung Haft- oder Halteeinrichtungen vorhanden sind, so daß bei der Beschichtung die Eigenschaften des Trägers nicht verändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Trägermaterials vollflächig erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen aus Nadeln bestehen, die aus der transportierenden Vorrich­ tung ragen und in das Trägermaterial eingreifen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln eine Länge aufweisen größer 10 µm, bevorzugt zwischen 30 µm und 5000 µm, besonders bevorzugt zwischen 35 µm und 1000 µm.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln zumindest teilweise auf der Oberfläche der transportierenden Vorrichtung beweglich sind.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln mit widerhaken versehen sind.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen auf der transportierenden Vorrichtung aus einer aufgerauhten Oberfläche bestehen, deren Rauhigkeitsgeometrien in das Trägermaterial eingreifen.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe der Ober­ fläche zwischen 30 und 5000 µm liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhte Oberflä­ che besteht aus aufgebrachten Hartstoffpartikeln und/oder einer durch das Formge­ bungsverfahren oder durch mechanische, physikalische oder chemische Behandlung aufgerauhten Metall-, Keramik- oder Kunststoffoberfläche.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung auf der transportierenden Vorrichtung aus einer selbsthaftenden Oberfläche besteht, deren Adhäsionskräfte auf das Trägermaterial wirken.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen auf der transportierenden Vorrichtung aus elektromagnetisch Feldern besteht, deren Kräfte auf das Trägermaterial wirken.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transportierende Vorrichtung besteht aus einer präparierten Transportwalze und die Beschichtungsvorrichtung aus einer rotierenden, nahtlosen, trommelförmigen und perforierten Rundschablone, die über eine Düse mit der Haftschmelzklebemasse oder der Haftklebedispersion beschickt wird, wobei beide Haftklebesysteme über eine Düsenlippe durch die Rundschablone auf das vorbeigeführte Trägermaterial aufge­ bracht werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsvorrichtung und/oder Haltevorrichtungen abhäsiv ausgerüstet sind, bevorzugt durch Silikone oder Fluor enthaltende Verbindungen oder plasmabeschich­ tete Trennsysteme.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Beschichtungsvorrichtung der abhäsive Auftrag mit einem Flächengewicht von 0,001 g/m² bis 350 g/m², bevorzugt zwischen 0,01 g/m² und 10 g/m², aufgetragen ist.