tesa SE Hamburg
Beschreibung
Klebeband mit einem Träger aus einem Gewebe
Die Erfindung betrifft ein Klebeband mit einem Träger aus einem Gewebe.
Gewebeklebebänder, bestehend aus einem gewebten Textil als Trägermaterial und einer einseitig aufgebrachten Schicht einer Selbstklebemasse, gehören zu einer der ältesten Arten von selbstklebenden Systemen als Rollenware. Zuerst im medizinischen Bereich eingesetzt, lösten sie in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts teilweise Isolierbänder aus Weich-PVC bei der Bandagierung von Kabelsätzen in Automobilen ab. Wegen der außergewöhnlichen Eigenschaftskombination von Flexibilität und Anschmiegsamkeit, hoher mechanischer Festigkeit bei gleichzeitiger Quereinreißbarkeit per Hand erweiterte sich das Einsatzspektrum stark. Gewebeklebebänder können zum Bandagieren, Reparieren, Abdecken, Fixieren, Markieren etc. verwendet werden und lassen sich ohne Schere, Messer oder andere Hilfsmittel per Hand passend ablängen. Sie stellen deshalb Universal-Klebebänder (so genannte „Multi Purpose Tapes" oder „General Purpose Tapes") dar, die auf einer Vielzahl von Untergründen, ob polar oder unpolar, rau oder glatt, kleben und für nahezu alle denkbaren Anwendungen genutzt werden.
Als Klebemasse wird fast ausschließlich auf Rezepturen aus Natur- oder Synthesekautschuk zurückgegriffen. Neben dem historischen Aspekt (Naturkautschuk als Hauptbestandteil der ersten industriell verfügbaren Selbstklebemassen) sind es insbesondere die klebtechnischen Eigenschaften, die hinsichtlich Adhäsion, Tack und Kohäsion ausbalanciert und für derartige Universalklebebänder bestens geeignet sind. Als Trägermaterialien werden dichte gewebte Textilien aus bevorzugt (modifizierten) Naturfasern wie Baumwolle, Zellwolle, Viskose etc. eingesetzt.
Anfänglich wurden Gewebeklebebänder aus unbeschichtetem Gewebe, als Rohgewebe oder aber im Garn gefärbt, nur einseitig mit Klebemasse beschichtet hergestellt. Durch die offene Gewebestruktur ist die Kautschukklebemasse auf der Rückseite jedoch leicht angreifbar: Sauerstoff, aggressive Substanzen wie Lösemittel etc. haben fast ungehinderten Zutritt.
Deshalb und auch zum Schutz des Gewebes selbst wurden Kunststoffbeschichtungen auf der Oberseite des Klebebandes aufgebracht. Dabei lassen sich drei Typen von Gewebeklebebändern anhand des Produktaufbaus unterscheiden:
• Die hochwertigsten Produkte nutzen ein dichtes Gewebe mit einem Flächengewicht von überwiegend 70 bis 150 g/m2 bei einer Meshzahl (Summe der Fäden in Kett- und Schussrichtung, jeweils pro inch) in der Größenordnung von 100 bis 250 inch"2 mit einer meist farbigen Kunststoffbeschichtung aus PVC, Acrylat, Polyurethan oder ähnlichem, die aus Dispersionen oder Organosolen einseitig aufgebracht wird. Diese Produkte haben ihren Ursprung in Mitteleuropa und werden überwiegend auch dort hergestellt. Als Beispiel für ein derartiges „Premium Tape" sei hier tesa® 4651 genannt.
• Eher asiatischen Ursprungs sind Gewebeklebebänder mit einem leichteren, offenen, netzartigen Gewebe von 40 bis 100 mesh, auf das eine 50 bis 200 μm dicke PE-Folie aufextrudiert wird. Gewebe und Folie bilden zumeist einen stabilen, belastbaren Verbund. Wegen ihrer Positionierung bezüglich Preises und der Eigenschaften werden sie auch als „Midgrades" bezeichnet. Als Beispiel kann hier tesa® 4688 gelten.
• Ursprünglich aus Nordamerika kommend haben sich die so genannten „Duct Tapes" global verbreitet. Hierbei kommen sehr offene Gewebe, Gelege oder Gewirke mit 25 bis 40 mesh mit einem Flächengewicht von 15 bis 40 g/m2 zum Einsatz, auf die mit einem Teil der Selbstklebemasse eine meist farbige, undurchsichtige PE-Folie auflaminiert wird. Die Dauerhaftigkeit des Trägerverbunds aus Folie und Textil wird allein durch die Klebkraft und Alterungsstabilität der Klebemasse bestimmt. Diese Art von Gewebebändern stellt preislich die unterste Kategorie dar und wird meist in der Farbe Silber verwendet. Beispielhaft aus der Vielzahl der kommerziellen Duct Tapes kann hier tesa® 4662 genannt werden.
Derartige Klebebänder weisen im Regelfall eine Gesamtdicke von 200 bis 400 μm auf, wobei die Klebemasseschicht ca. 50 bis 250 μm beiträgt, und sind vom Aufbau her prinzipiell für Innenanwendungen konzipiert.
Als Universalklebebänder werden sie aber auch in Außenanwendungen eingesetzt. Durch die Einwirkung von Licht, direkter Sonneneinstrahlung, Feuchtigkeit, Wärme, Mikroorganismen etc. treten dann aber Schwächen zu Tage, die zu Schädigungen der Klebebänder bis hin zu deren vollständiger Zerstörung führen können:
• Kautschukklebemassen mit reaktiven Doppelbindungen in den Elastomeren werden durch UV-Licht und Ozon zerstört und verlieren ihre ursprünglichen Klebeigenschaften.
• Gewebe aus Baumwolle, Viskose, Zellwolle etc. werden durch Mikroorganismen angegriffen. Bei Anwesenheit von Feuchtigkeit, Wärme und Licht verrottet diese für die mechanischen Eigenschaften des Klebebandes maßgebliche Komponente.
• Wasseraufnahme im Gewebe durch die Saugfähigkeit der Garne führt durch Aufquellen zur Verbundschwächung sowie zu Festigkeitsverlusten.
Bisherige Versuche, geeignete hochwertige Universal-Gewebeklebebänder für längerfristige Außenanwendungen als so genannte „Outdoor Tapes" zu entwickeln, sind bisher nicht oder nur mit Einschränkungen erfolgreich gewesen.
Ein hochwertiges, aber kostspieliges Gewebeklebeband mit einem dichten 200 bis 250 mesh Viskoseactetat-Gewebe wird in US 3,853,598 A1 beschrieben. Das Gewebe ist mit einer Polyacrylat-Primerschicht versehen, auf die eine Klebemasse aus Synthese- und Naturkautschuk aufgebracht wird. Bedingt durch das Gewebe mit sehr hoher Meshzahl und durch die Gewebeausrüstung mit dem Polyacrylat-Primer weist das Klebeband gute und sehr leichte Handeinreißbarkeit auf. Hinweise auf eine Outdoor-Eignung finden sich jedoch nicht. Die gewählte Klebemasse und insbesondere das oberseitig ungeschützte Gewebe auf Basis von modifizierten Naturfasern sprechen auch dagegen. Explizit werden nur medizinische, das heißt Innenanwendungen genannt.
Ein technisches Klebeband, insbesondere für den Baubereich, wird in EP 1 548 080 A1 beschrieben. Zwar wird mit einer UV-vemetzten Acrylatklebemasse auf einem bandförmigen Träger eine witterungsstabile Klebemasse verwendet, aber die
Trägerauswahl mit Papieren sowie Folien, Geweben oder Vliesstoffen aus PE, PP oder PET lässt eine Ausrichtung auf Outdoor-Anwendungen nicht erkennen. Eine leichte Quereinreißbarkeit per Hand, wie sie für ein General Purpose Tape zwingend ist, ist nicht gegeben. Des Weiteren ist bei UV-vernetzbaren Acrylatklebemassen das latente Risiko vorhanden, dass unter Einwirkung von Sonnenlicht eine nicht vollständige während der Herstellung eingestellte Vernetzung weiterläuft und sich damit die klebtechnischen Eigenschaften während der Verwendungszeit negativ verändern.
In EP 1 736 582 A1 wird ein hochdichtes Multifilamentgewebe aus Polyester mit exzellenter Wasserbeständigkeit für Regenschirmbespannungen und dergleichen beschrieben. Mit einem Flächengewicht von maximal 45 g/m2 ist ein derartiger Träger für ein Universalklebeband viel zu dünn und würde die Kundenerwartungen an ein Universal- Gewebeklebeband hinsichtlich Haptik und Optik nicht erfüllen. Hinweise auf Klebebandanwendungen fehlen.
Aus Kosten- und Eigenschaftsgründen kommen auch Vliesstoffe (Non-Woven) anstelle von Geweben zum Einsatz. Bei entsprechender Herstellung lassen sich unter Verwendung von PET-Fasem oder -Filamenten Witterungsbeständigkeiten und sogar gute Handeinreißbarkeit erzielen (siehe beispielsweise in EP 0 389 212 A1 oder EP 0 410 674 A1 ), aber wegen der geringen mechanischen Festigkeiten stellen derartige Systeme keine Option für Universal-Gewebebänder dar. Verbesserungen können zwar noch durch die Einarbeitung von Filamenten oder Gelegen wie in EP 1 124 680 A1 erreicht werden, die Herstellung gestaltet sich aufwändig und damit kostenträchtig, ohne dass der Träger den geschätzten, charakteristischen Eigenschaften von Gewebe nahe kommt.
Bekannte PE-beschichtete Gewebebänder (siehe oben: PE-Folienschicht entweder auf das Gewebe extrudiert oder laminiert) wie beispielsweise in US 4,705,715 A1 , in US 4,654,254 A1 , in WO 2006/107054 A1 , in JP 2003 253 543 A1 , in EP 0 848 048 A1 oder in DE 602 17 908 T beschrieben variieren im Produktaufbau, weisen aber generell hinsichtlich Habitus, den mechanischen Festigkeiten und der UV-Stabilität der PE-Folien und den verwendeten Klebemassen deutliche Defizite gegenüber dem angestrebten witterungsbeständigen Universal-Gewebeband auf.
Ein technisches Klebeband mit dem Fokus auf den Einsatz als Kabelwickelband für Automobile wird in DE 20 2004 019 761 U beschrieben. Auf einem textilen Träger wie Vlies, Gewebe oder Velours wird eine Kunststoffschicht aus Polyurethan, insbesondere thermoplastischem Polyurethan (TPU), aufgebracht und mit einer in diesem Anwendungsfeld gängigen Standardklebemasse beschichtet. Es wird ein wasserdichtes, textiles Klebeband mit guten Abriebfestigkeiten, mit einer guten Geräuschdämpfung und mit guten Medienbeständigkeiten erhalten, wie es für die angestrebte Verwendung vorteilhaft ist. Aber nicht nur bedingt durch den Rohstoff TPU ist die Herstellung teuer und für Universal-Klebebänder problematisch, sondern auch die auf Kabelbandagierung maßgeschneiderten Eigenschaften lassen einen Einsatz als General-Purpose-Klebeband im Außenbereich nicht ratsam erscheinen.
Der erfindungsgemäße Produktaufbau ergibt keine UV-Beständigkeit und - explizit im Beispiel 1 (Gewebeband) beschrieben - unzureichende Einreißbarkeit per Hand. Letzteres ist für den Fachmann nicht überraschend bei derartigen PU-Beschichtungen. Bei einer Reißdehnung von 30 bis 40 % im beschriebenen Beispiel 1 ist der Träger aus Gewebe und PU-Schicht derartig weich und elastisch, dass beim normalen Handeinreißen eher ein Überdehnen des Klebebandes denn ein Einreißen und kantengerades Durchreißen erreicht wird.
Ein spezielles Tape für langfristige Außenanwendungen, das nach 500 Stunden im Bewitterungstest nach ASTM G155 weniger als 10 % Klebemasserückstände aufweist, wird in WO 03/097758 A1 beschrieben. Wesentlich ist hierbei der mehrlagige PE- Kunststofffilm an der Oberseite, der bis zu 35 % Lichtschutzadditive enthält. Für die weiteren Klebebandkomponenten wie ein 10 bis 90 mesh Gelege (scrim) sowie die Selbstklebemasse werden keine besonderen Ausprägungen beschrieben. Deshalb ist davon auszugehen, dass großflächig durch den mehrlagigen Film an der Oberfläche ein Schutz gegen (UV-)Licht erreicht wird, aber Zugriff von Sauerstoff, Ozon etc. am Rand zu unerwünschten Veränderungen der Klebemasse an den Klebebandkanten führen kann. Außerdem ist bei dem beschriebenen Trägeraufbau aus einer 50 bis 100 μm dicken mehrlagigen PE-Folie und einem Gelege von 10 bis 90 mesh mit den für Duct Tapes typischen, ausgefransten Risskanten zu rechnen, die für ein hochwertiges Gewebeklebeband nicht akzeptiert werden. Des Weiteren lassen der hohe Anteil an Lichtschutzadditiven sowie die mehrlagige Folienstruktur entsprechend hohe Herstellkosten erwarten.
In EP 1 074 595 A1 wird ein Polyester-Gewebeband beschrieben, das durch die Auswahl von speziellen Garnen sowie definierter Gewebekonstruktion (maximal 2500 dtex/cm als Titer der Längsfäden pro Längeneinheit) sowie durch die als notwendig beschriebene Fixierung der Kettfäden durch die Kleberbeschichtung handeinreißbar wird. Somit müssen hier spezielle Bedingungen erfüllt sein, um zumindest eine Reißfestigkeit von weniger als 10 N in Querrichtung zu erzielen. Die Beschreibung der Garn- und Gewebeparameter weist für den Fachmann auf ein leichtes Gewebe merklich unter 100 g/m2 hin, das nicht ganz überraschend per se alleine durch die Reduzierung des Flächengewichtes bereits weniger Festigkeit besitzt, aber erst im Weiteren durch die Kleberschicht, die die Kettfäden an ihrem Platz fixieren muss, handeinreißbar wird. Des Weiteren wird hier fälschlicherweise eine Weiterreißfestigkeit von unter 10 N mit der Eigenschaft der Handeinreißbarkeit verknüpft. In der Praxis ist für eine einfache Handeinreißbarkeit aber neben der oben beschriebenen Weiterreißfestigkeit die Kraft zum initialen Einreißen des Trägers von hoher Wichtigkeit - diese wird aber maßgeblich durch weitere Parameter wie das Zug-Dehnungsverhalten des Trägers, die verwendete Schneidtechnologie und -gute etc. beeinflusst, über die in der Offenlegungsschrift keine Informationen zu finden sind.
In DE 10 2005 044 942 A1 wird ein quer einreißbares Klebeband mit einem unbeschichteten textilen Gewebeträger auf Basis von Polyester oder Polyamid beschrieben, wobei die Reduzierung der Faserfestigkeit und damit die Handeinreißbarkeit durch gezielte Schädigung des Garns (bei PET mit Alkalien, bei Polyamid mit Säuren) erfolgt. Durch zusätzliche Imprägnierung mit Schiebefestchemikalien wie Silikaten soll die Handeinreißbarkeit weiter verbessert werden. Die Alkalisierung von PET-Gewebe beispielsweise geht aber einher mit einem merklichen Festigkeitsverlust, der sich bei Alterung, thermischer Beanspruchung, Biege- und/oder Zugbelastungen negativ bemerkbar macht, und mit einer Erhöhung der Gas- und Dampfdurchlässigkeit. Letzterer bei medizinischen Anwendungen vorteilhafte Effekt kehrt sich bei technischen Anwendungen ins Gegenteil, da Sauerstoff, Ozon und vergleichbar aggressive Gase und Flüssigkeiten ungehindert bis zur Klebemasse durchdringen können und so diese stärker schädigen als bei unbehandelten oder gar beschichteten Geweben.
Obwohl es eine Vielzahl von Gewebeklebebändern sowohl im technischen, medizinischen und Consumer-Bereich gibt, ist ein hochwertiges, handeinreißbares Universal-Gewebeband für längerfristige Außenanwendungen nicht bekannt.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, hier die Defizite bestehender Produkte zu beseitigen und ein hinsichtlich Optik und Haptik hochwertiges, einfach in unterschiedlichen Farben herstellbares, leicht handeinreißbares Gewebeklebeband zu entwickeln, welches auf einer Vielzahl von im täglichen Gebrauch gängigen Untergründen auch bei längerer Anwendung von mindestens sechs Monaten im Außenbereich (Mitteleuropa) seine Funktionalität nicht verliert. Als Messlatte wird hierzu eine Änderung der entsprechenden Messwerte von maximal 50 % angesetzt, beispielsweise für die Höchstzugkraft und Reißdehnung in Längsrichtung sowie die Klebkraft auf Stahl gemäß AFERA 5001. Auch deutliche Veränderungen der Optik wie sichtbare Zerstörungen oder Einrisse, Ver- oder Entfärbungen, Ablösungen von den Haftuntergründen sind zu vermeiden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Klebeband, wie es im Hauptanspruch niedergelegt ist. Gegenstand der Unteransprüche sind dabei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Demgemäß betrifft die Erfindung ein Klebeband mit einem Träger aus einem 80 bis 250 mesh PET-Gewebe mit einer Grammage von 50 bis 150 g/m2, auf dessen Oberseite eine Kunststoffbeschichtung, vorzugsweise eine wässrige Acrylatpaste mit einem Auftragsgewicht von 15 bis 75 g/m2 aufgebracht ist und auf dessen Unterseite, der mit der Kunststoffbeschichtung ausgerüsteten Seite gegenüberliegend, eine UV-stabilisierte Selbstklebemasse mit 70 bis 200 g/m2 aufgebracht ist, wobei das Klebeband vorzugsweise eine Dicke von mindestens 150 μm aufweist.
Der allgemeine Ausdruck „Klebeband" umfasst im Sinne dieser Erfindung alle flächigen Gebilde wie in zwei Dimensionen ausgedehnte Bänder mit ausgedehnter Länge und
begrenzter Breite, Bandabschnitte und dergleichen, letztlich auch Stanzlinge oder Etiketten.
Es zeigt sich, dass aus einem textilen Träger, bei dem eine geschlossene, insbesondere farbgebende Kunststoffbeschichtung auf einem PET-Gewebe aufgebracht wird, wobei das Rohgewebe ein Flächengewicht von mehr als 50 g/m2 aufweist, insbesondere von 70 bis 130 g/m2, bei rückseitiger Beschichtung mit einer geeigneten, UV-stabilen Selbstklebemasse ein entsprechend witterungsstabiles Klebeband für das hochwertige Premium-Segment erhalten wird.
Eine Dicke von vorzugsweise minimal 150 μm, insbesondere 200 bis 350 μm, erfüllt die haptischen Erwartungen. Leichte Querreißbarkeit per Hand kann durch Verwendung eines erfindungsgemäßen Trägers erreicht werden und erübrigt den Einsatz von Schneidhilfen wie Messern, Cuttern und dergleichen. Die farbige Kunststoffoberflächenausrüstung lässt das Tape hochwertig aussehen.
Das erfindungsgemäße Universal-Gewebeband mit Eignung für längerfristige Außenanwendungen ist gekennzeichnet durch folgenden Aufbau und Herstellung, wobei die Beschreibung als beispielhaft anzusehen ist und von einem Fachmann in modifizierter Form genutzt werden kann, ohne damit den Schutzrechtsbereich dieser Anmeldung zu verlassen.
Als Träger wird ein aus Kostengründen meist ungefärbtes 80 bis 250 mesh Gewebe mit einer Grammage von 50 bis 150 g/m2, insbesondere mit 70 bis 130 g/m2, ausgewählt, das durch seine besondere Konstruktion eine zumindest mäßige Ein- und Durchreißbarkeit per Hand in Querrichtung [auch als Schussrichtung oder CD bezeichnet] aufweist. Dieser Träger wird einseitig mit einer farbigen, wässrigen Acrylatpaste oder ähnlichem mit einem Auftragsgewicht von 15 bis 75 g/m2, insbesondere 25 bis 50 g/m2, beschichtet.
Besonders vorteilhaft fällt der Gewebeträger aus, wenn die farbgebende Beschichtung in zwei Strichen nacheinander mit zwei unterschiedlichen Rezepturen aufgebracht wird. Der Hauptanteil wird als farbgebender Grundstrich mit 10 bis 60 g/m2 direkt auf das Gewebe aufgetragen. Durch Verwendung eines Acrylatbindemittels mit einem Glasübergangspunkt von 0 0C und weniger wird eine weiche und elastische Beschichtung erzielt, die sich positiv auf die Flexibilität sowie den Griff des Trägers
auswirkt und ein anschmiegsames Verkleben des Gewebeklebebandes fördert. Auf diese manchmal etwas blockende (unter Druck klebende) Farbbeschichtung werden in einem zweiten Strich 5 bis 20 g/m2 eines harten, widerstandsfähigen Decklack [Topcoat] aufgebracht. Damit erhöht sich die Widerstandsfähigkeit der Klebebandoberfläche sowohl gegen die eigene Klebemasse (direkter Kontakt während der Herstellung, Transport und bei der Lagerung als Klebebandrolle) sowie in der späteren Anwendung gegen alle möglichen Einflüsse wie mechanische Beanspruchungen, sichtbare, Infrarot- oder Ultraviolett-Strahlung, Wasser, Chemikalien etc. Der so genannte Topcoat wird bevorzugt aus Acrylatdispersionen ausgewählt, in denen hart machende Comonomere wie beispielsweise Styrol, Methacrylat, Acrylnitril einpolymerisiert wurden. Aber auch andere, licht- und chemikalienbeständige, Kunststofffilme wie Vinylacetate u.a., die sich aus Dispersion oder Organosol aufbringen lassen, sind als Topcoat einsetzbar.
Der erfindungsgemäße Träger als Verbundsystem aus einem PET-Gewebe und bevorzugter Acrylatbeschichtung weist nicht nur sehr gute Beständigkeiten gegen unterschiedlichste Beanspruchungen auf, wie sie im Zusammenhang mit Außenanwendungen auftreten, sondern auch ein gegenüber dem Rohgewebe verbessertes Handling: leichte Ein- und Durchreißbarkeit in Querrichtung ohne Verwendung von Schneidwerkzeugen sowie Flexibilität für konturenangepasste Verklebungen. Mit diesem Verbundträger wird ein Gewebeklebeband der Premiumklasse erhalten. Es ergibt sich eine hochwertige Optik verglichen zu den Duct Tapes und den Midgrades. Sowohl die (Acrylat)kunststoffbeschichtung als auch die höhere Meshzahl des Gewebes grenzen das erfindungsgemäße Gewebeband gegen die mit PE-Folien beschichteten Duct Tapes und Midgrades ab.
Erfindungsgemäß werden auf die Gegenseite als Klebmasseschicht 70 bis 200 g/m2, insbesondere 80 bis 150 g/m2, einer UV- und feuchtigkeitsbeständigen Selbstklebemasse aufgebracht, um eine sichere Verklebung bei Innen- und Außenanwendungen auf glatten, strukturierten sowie rauen Untergründen zu gewährleisten. Als Klebemasse besonders vorteilhaft sind dabei modifizierte Acrylatklebemassen sowie ganz oder teilweise hydrierte Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymersysteme (SBC) beziehungsweise Styrol- 1 sopren- Styrol-Blockcopolymersysteme, insbesondere Rezepturen mit teilhydrierten Styrol- Butadien/Butylen-Styrol (SBBS) als Elastomerkomponente.
Mit diesem erfindungsgemäßen Produktaufbau werden Gewebeklebebänder erhalten, die auf den unterschiedlichen Haftuntergründen gut und sicher kleben. Auf Stahl als Standardhaftuntergrund für polare Substrate wird eine Klebkraft im Frischzustand (maximal eine Woche nach Herstellung) von minimal 3,5 N/cm und auf Polyethylen als unpolares Substrat eine Klebkraft im Frischzustand von mindestens 2 N/cm erreicht, die wie gefordert zumindest zu 50 % über sechs Monate erhalten bleiben.
Von den meisten der gängigen Haftuntergründe lässt sich das Klebeband nach bis zu sechsmonatiger Verwendung rückstandsfrei beziehungsweise mit minimalen Rückständen ohne Zerstörung des Trägers entfernen. Ein langwieriges Entfernen von Bruchstücken oder Kleberresten, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Lösemitteln, die die Substratoberfläche angreifen können, entfällt damit im Gegensatz zu bisherigen Gewebebändern wie insbesondere Duct Tapes und Midgrades, wo dies der Fall ist und verständlicherweise zu Missfallen bei den Anwendern führt.
Derartige erfindungsgemäße Universal-Gewebebänder lassen sich leicht und mit einer geraden Risskante ohne Ausfransen per Hand in Querrichtung ablängen. In Maschinenrichtung weist das Gewebeband dagegen hohe Festigkeiten auf und kann somit für viele Bandagierungs- und Fixieranwendungen eingesetzt werden, bei denen es auf Zugfestigkeit ankommt. Meist wird eine leicht erhöhe Initialkraft zum Einreißen der Kante benötigt, wobei das weitere Durchreißen dann leicht und gleichmäßig erfolgen kann. Diese leicht erhöhte Einreißkraft schützt vorteilhaft das Gewebeband vor unbeabsichtigtem Durchreißen beim Handling sowie in der endgültigen Anwendung.
In Außenanwendungen erweist sich das erfindungsgemäße Universal-Gewebeklebeband als äußerst stabil und für Daueranwendungen von mindestens sechs Monaten geeignet. Während insbesondere die Duct Tapes nach wenigen Wochen beim direkten Einwirken von Sonnenlicht und Regen in ihre Bestandteile zerfallen, bleiben bei dem erfindungsgemäßen Gewebeband die Funktionalität und Produktintegrität erhalten:
• ausreichende Festigkeit für mechanische Beanspruchungen,
• gute Haftung auf dem Substrat und
• gegebenenfalls nach Ende der Anwendung die Möglichkeit für ein weitgehend rückstandsfreies Wiederentfernen des Klebebandes.
Gerade letzteres ist bei den bekannten Naturkautschuk- und Synthesekauschuk- Gewebebändern nicht gegeben, da über den Angriff an den Doppelbindungen das
Gerüstelastomer zerstört wird und die Klebemasse je nach Rezeptur und Belastung Phasen durchläuft, wo die Klebemasse von weich und fließfähig bis hin zu hart und trocken wird und sich in der einen oder anderen Form dem Wiederablösen widersetzt.
Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Trägermaterials weist ein derartiges Klebeband eine hochwertige Optik auf. Eine dichte Gewebestruktur wie bei Bekleidungstextilien anstelle von offenen, ausgedünnten, netzartigen Strukturen wie bei den Duct Tapes verbindet sich mit einer hochwertigen Kunststoffoberfläche, die sich deutlich von den „billigen" PE-Folienoberflächen der Midgrades und Duct Tapes unterscheidet, verbunden mit einer überraschend positiven Kombination von hoher Zugfestigkeit/Handein- und Weiterreißbarkeit sowie Witterungsbeständigkeit sowohl gegen UV- und Sonnenlicht als auch gegen Feuchtigkeit.
Bei geeigneter Auswahl der Einzelkomponenten und Rezeptierung für die Klebemasse erhält man ein auf unterschiedlichsten Untergründen gut haftendes Tape, das auch für Anwendungen im Außenbereich längere Zeit ohne merkliche Eigenschaftsverschlechterungen eingesetzt werden kann. Als Klebemassen sind unter anderem geeignet: Polyacrylate sowie Systeme, basierend auf Kautschuken ohne ungesättigte Doppelbindungen, aber auch bekannte Kautschukklebemassen bei entsprechend verbesserter UV-Stabilisierung.
Trotz der an sich guten mechanischen und haptischen Eigenschaften können für länger andauernde Außenanwendungen (modifizierte) Naturfasern wie Baumwolle, Viskose oder Zellwolle nicht empfohlen werden, da neben Festigkeitsverlusten unter Feuchteeinfluss mit Abbau durch Mikroorganismen zu rechnen ist. Fasern aus synthetischen Polymeren wie Polyester (PET, PBT, PEN), Polyacrylate, Polyamide, Polyimide, Polyethylen, Polypropylen etc. sind dagegen vorteilhafter. Insbesondere PET als Werkstoff bietet sich an, da er verrottungsfest, ausreichend UV- und feuchtestabil und in Form von Fasern und Endlosfilamenten kommerziell im Textilbereich weltweit etabliert und kostengünstig verfügbar ist.
Für technische Anwendungen wie Kabelbandagierung haben PET-Gewebebänder seit den neunziger Jahren Eingang gefunden, wobei hier neben der Verrottungsfestigkeit und höheren Dauer- und Spitzentemperaturbeständigkeit wesentlich die hohen mechanischen Festigkeiten (zum Beispiel auf Zug, aber auch gegen Scheuern) maßgeblich waren. PET- Gewebebänder wie beispielsweise tesa®51006 oder 51026 sind jedoch nicht
handeinreißbar, sondern müssen mit Messern, Scheren, Dispensern etc. abgelängt werden. Erste, aber nur mit Einschränkungen als handeinreißbar zu bezeichnende PET- Gewebeklebebänder wurden vor einem Jahrzehnt eingeführt, wobei durch eine merkliche Flächengewichtsreduzierung auf 70 g/m2 und weniger sowie durch zusätzliche Bearbeitungsschritte wie das Chinzen (friktioniertes Kalandern) die Festigkeiten herabgesetzt werden - derartige Gewebe sind jedoch sehr dünn und werden von den Anwendern eher als folienartig denn als Gewebe empfunden, so dass eine Eignung für die hochwertigen Universal-Gewebeklebebänder entfällt. Auch die Eignung in Außenanwendungen ist nicht sichergestellt.
Durch geschickte Wahl der Garne, der Gewebekonstruktion sowie der Prozessschritte ist es jedoch möglich, auch PET-Gewebe in dem angestrebten Grammagebereich von 50 bis 150 g/m2, insbesondere 70 bis 130 g/m2, bei Dicken von unter 100 bis 250 μm mit befriedigenden Handein- und -weiterreißbarkeiten herzustellen. Mit dem in DE 10 2005 044 942 A1 beschriebenen Verfahren zur Schädigung des Garnes werden die Festigkeiten gezielt herabgesetzt, so dass sich ein ausgewogenes Verhältnis von verbleibender Höchstzugkraft in Kettrichtung und Quereinreißbarkeit einstellen lässt.
Alternativ dazu kann das Gewebe so konstruiert werden, dass die Kette, die im späteren Gewebe beim Querdurchreißen durchgetrennt werden muss, so gewählt wird, dass die einzelnen Kettfäden dies ohne unmäßigen Kraftaufwand erlauben: entweder wird der Fadenquerschnitt reduziert, so dass das Durchreißen ohne Probleme möglich ist, oder aber über die Materialauswahl für die Kette wird akzeptables Durchtrennverhalten eingestellt. Um genügend Gesamtfestigkeit in Kettrichtung (MD = machine direction) bei dem späteren Gewebe zu erreichen, ist die Anzahl der Fäden pro Längeneinheit so zu wählen, dass die gewünschte Höchstzugkraft MD von minimal 40 N/cm und maximal 100 N/cm erreicht wird. Idealerweise anzustreben ist für das Universal-Gewebeklebeband eine Höchstzugkraft MD von 60 bis 80 N/cm. Geeignet für die Kette ist beispielsweise PET-Garn von 75 den oder feinerem Titer, aber auch spröde Materialien, die bei impulsartigem Einbringen der Energie beim Reißvorgang ein Brechen des Kettfadens ergeben: PET-Fasem mit geeigneten Comonomeren oder Kristallisierung oder auch Kettgarn auf Basis von PA6.6. Um bei derartigen Ketten ein Gewebe mit angestrebter Haptik und Optik zu erhalten, müssen die Schussfäden entsprechend dicker und schwerer gewählt werden. Dadurch steigt zum einen das Flächengewicht in den Bereich von 70 g/m2 und mehr, zum anderen werden die angestrebten Dicken für das Gewebe
von 100 bis 250 μm erzielt; auch wirkt das Gewebe trotz der dünnen Kettfäden hochwertig, da die dickeren Schussfäden die Optik bestimmen. PET-Schussgame ab 150 den sind möglich, besonders vorteilhaft hinsichtlich Optik und Haptik ist aber ein 300 den
PET-Garn.
Analoges gilt für die Verwendung von anderen synthetischen Polymeren anstelle von
PET als Werkstoff für das Garn.
Eine weitere Möglichkeit, ein erfindungsgemäßes Grundgewebe mit einer akzeptablen Ein- und Durchreißbarkeit in Querrichtung zu erzeugen, ist, insbesondere für die Kette Garne aus einer Fasermischung zu verwenden, wobei zumindest eine dieser Faserarten löslich und damit nachträglich entfernbar ist. Somit würde ein Garn mit ausreichender Festigkeit für den Spinn- und Webprozess vorliegen und erst in einem nachgelagerten Prozessschritt eine Ausdünnung und Schwächung erfolgen, die die gewünschte Eigenschaft der Quereinreißbarkeit für das Gewebe zur Folge hat. Als Fasermischungen sind vielfältige Kombinationen denkbar, wobei sich die Verwendung von widerstandsfähigen Polymeren als permanentes Kettgarn wie beispielsweise PET-Fasern in Kombination mit wasserlöslichen beziehungsweise chemisch oder enzymatisch abbaubaren Materialien wie Polyvinylalkohol, Polylactate und änliches anbietet. Je nach gewählter Faserkombination sind die Mischungsanteile so zu wählen, dass die Endfestigkeit des (Kett-)Garns in dem Zielbereich zu liegen kommt.
Auf dem Gewebeträger können weitere textile Lagen aufgebracht sein, wobei alle Lagen und das Gewebe insbesondere durch parallel zueinander verlaufende Fäden vernäht werden.
Die weiteren textilen Lagen können aus Geweben bestehen, die dem erfindungsgemäß eingesetzten ähnlich sind, sie können aber von aus anderen Geweben oder Vliesen gebildet werden.
Auch wenn mit derartigen unbeschichteten Geweben Selbstklebebänder hergestellt werden können, so erfordert ein Premium-Universalgewebeband eine hochwertige einseitige Kunststoffbeschichtung. Damit wird eine glatte, homogene Oberfläche erzielt und das Gewebe geschlossen, so dass aggressive Chemikalien von der Klebemasse und dem Verklebungsuntergrund ferngehalten werden. Des Weiteren erfolgt eine
kostengünstige und flexible Farbgebung über diese Beschichtung, da ein Färben des Gewebes selbst aufwändiger ist. Überraschenderweise ergibt sich neben diesen bekannten Aspekten, dass die erfindungsgemäße Farbbeschichtung die Handeinreißbarkeit des Rohgewebes bei geeigneten Rezepturen deutlich verbessert, so dass diesbezügliche Ansprüche an das Gewebe selbst reduziert werden können. Bei der einseitigen Beschichtung mit einer geeigneten Farbpaste auf der Oberseite dringt diese Beschichtung zumindest mit halber Gewebedicke in das Gewebe ein bedingt durch die dreidimensional strukturierte Oberfläche. Nach dem Trocken beziehungsweise Aushärten der Kunststoffschicht sind die Kett- und Schussfäden geometrisch fixiert, ähnlich wie es EP 1 074 595 A1 zwingend für die Kettfäden durch die Kleberbeschichtung fordert.
Für die Kunststoffbeschichtungen sind vom Grundsatz her eine Vielzahl von Systemen möglich: Organosole, strahlenvemetzbare Präpolymersysteme, nicht-klebende Hotmelts, Polymerlösungen etc. Bevorzugt und etabliert sind dagegen wässrige Dispersionen aus Gründen der Kosten, Verfügbarkeit und vorhandenen Standardauftragstechnologien im Textilbereich.
Als Werkstoffe können beispielsweise Polyurethane, (Ethylen-)Vinylacetat-, PVC-, Styrol- Butadien- oder Acrylatsysteme gewählt werden. Aus Gründen der Ökologie, der Kosten, Verfügbarkeit und hinsichtlich der Anforderung „Außenanwendung/ Witterungsbeständigkeit1 sind Acrylate zu bevorzugen. Diese werden je nach vorhandener Beschichtungstechnologie verdickt und mit entsprechenden Farbpasten/- pigmenten dispergiert, um die farbgebende einseitige Beschichtung zu erzeugen.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Zweistrich-Beschichtung erwiesen: Um einen guten „Griff des finalen Gewebebandes zu erreichen, das heißt angenehmes Anfassen, anschmiegsames und flexibles Verhalten, so dass das Klebeband auch auf gewölbten, unebenen Flächen gut verklebt werden kann, sollte der farbgebende Grundstrich weich und flexibel sein. Die Glasübergangstemperatur für das Bindemittel in der Farbpaste sollte unterhalb der Raumtemperatur liegen, insbesondere bei im Bereich von 0 CC oder tiefer.
Für gute Widerstandsfähigkeit des Klebebandes ist dagegen ein harter, chemisch resistenter Abschlusslack günstig. Ein derartiger Topcoat schützt nicht nur die Lagen darunter, sondern wirkt bei richtiger Auswahl auch als Barriereschicht gegen die Klebemasse, die bei der späteren Klebebandrolle in direktem Kontakt mit dem Topcoat
liegt: Wechselwirkungen wie Migration von Bestandteilen des Klebers in die Kunststoffbeschichtung oder umgekehrt sind unerwünscht, da sie zu Veränderungen der jeweiligen Eigenschaften führen und im Extremfall die definierte Grenzfläche zwischen Klebemasse und Kunststoffoberfläche aufgelöst wird. Die Folge hiervon wäre ein starkes Aufziehen der Klebemasse und damit hohe Abrollkräfte. Topcoats, insbesondere auf Acrylatbasis, mit einer Glasübergangstemperatur oberhalb Raumtemperatur, insbesondere von 30 bis 50 0C und darüber, sind geeignet, ebenso chemisch oder thermisch vernetzende Systeme, wenn die finalen Filmeigenschaften in demselben Bereich liegen. Zu hart darf der Topcoat aber auch nicht ausfallen, damit bei Verklebungen um enge Radien durch Biegen oder Knicken im Topcoat keine Risse auftreten und damit die geschlossene Lackschicht geschädigt wird.
Die farbgebende Kunststoffbeschichtung ist mit 15 bis 75 g/m2, insbesondere 20 bis 50 g/m2, gesamthaft aufzubringen, um eine gute Farbgebung, geschlossene Schicht und eine gleichmäßige Oberflächenstruktur zu erreichen. Bei dem Zweistrichkonzept stellt der Grundstrich mit 50 bis 95 % den Hauptanteil dar. Aus Gründen geringer Komplexität hat es sich als günstig erwiesen, den Grundstrich pigmentiert mit 70 bis 95 % der Gesamtmenge als farbgebende Schicht aufzubringen und den Topcoat mit 5 bis 30 % als unpigmentierte, transparente Decklackierung. Hinsichtlich Rezeptierung und Prozessparametern ist darauf zu achten, dass einerseits die Haftung des Grundstrichs zu dem Rohgewebe hoch ist, andererseits aber auch die Verbundhaftung zwischen Grundstrich und Topcoat, damit es bei dem späteren Klebeband nicht zu Ausrissen oder Ablösen der farbgebenden Kunststoffschicht kommt, beispielsweise beim Abrollen von der Rolle.
Bei geeigneter Wahl der Decklackierung und der Klebemasse kann auf eine zusätzliche Releaselackierung verzichtet werden. Bei Bedarf, wenn beispielsweise eine leichte Abrollbarkeit von der Klebebandrolle erwünscht ist, können dem Decklack ein oder mehrere Releaseadditive zugemischt oder aber eine separate Releaselackierung/- bedruckung gewählt werden. Da aber eine Abrollkraft (bei Abzugsgeschwindigkeiten von 0,3 m/min) von 2 bis 8 N/cm für angenehme Handhabung günstig ist und sich auch etabliert hat, kann im Normalfall auf den Einsatz von zusätzlichen anti-adhäsiven Komponenten verzichtet werden.
Für die Kleberbeschichtung kommt prinzipiell eine Reihe von Klebmassesystemen in Frage. Neben guten Kleb- und Hafteigenschaften auf einer möglichst großen Palette von verschiedenen Untergründen muss die jeweilige Klebemasse ausreichend Stabilität gegen UV-Strahlung, Sonnenlicht, Sauerstoff, Feuchtigkeit etc. bieten, das heißt gegen Anforderungen, wie sie in Außenanwendungen auftreten.
Klebemassen auf Basis von Silikonen, Polyolefinsysteme wie beispielsweise Polyisobutylen, Bitumen, Polyurethane, Polyvinylacetate sowie Acrylate können eingesetzt werden, aber auch etablierte Natur- und Synthesekautschukklebemassen, sofern insbesondere die Sensitivität der Elastomere in den Doppelbindungen durch entsprechende Licht- und Alterungsschutzmittel beseitigt wird.
Aus Gründen der Kosten, Verfügbarkeit und auch der Klebeigenschaften im täglichen Einsatz als General Purpose Tape werden bevorzugt Acrylate sowie stabilisierte Natur- und Synthesekautschuksysteme eingesetzt. Da die Kleberschicht durch das Trägermaterial gegen Feuchtigkeit, UV-Strahlung etc. geschützt wird und nur ein geringer Teil, insbesondere am Rand des Klebebandes, überhaupt direkt attackiert wird, sind die Anforderungen an die Klebemasse geringer als beispielsweise bei Klebebändern mit offenen Geweben oder UV-durchlässigen Folien als Trägermaterial.
Acrylatklebemassen sind per se stabil gegen UV-Strahlung, kleben sehr gut auf polaren Untergründen, weisen aber Schwächen auf unpolaren Untergründen auf. Diese Schwächen können zumindest teilweise kompensiert werden, indem den Reinacrylaten geeignete Harze oder Additive zugemischt werden, die das Auffließen und das Haften auf unpolaren Substraten wie Polyethylen oder Polypropylen verbessern. Acrylatklebemassen können sowohl aus Lösung, als Hotmelt, als Präpolymer oder als Dispersion aufgebracht werden. Bei Dispersionen ist wegen des Feuchtekontaktes in Außenanwendungen auf eine ausreichende Wasserbeständigkeit der Klebemasse zu achten. Während Dispersionen früher wegen der Emulgatoren ausgeprägte Feuchteempfindlichkeiten aufwiesen, sind moderne Acrylatdispersionen deutlich verbessert und für derartige Anwendungen geeignet. Bei Einsatz von strahlenvernetzbaren, insbesondere UV-vernetzbaren Acrylaten ist darauf zu achten, dass der Vernetzungsgrad stabil bleibt und sich in der Außenanwendung nicht wesentlich verändern kann. Eine Weitervernetzung unter Einfluss der Sonnenstrahlung könnte Klebeigenschaften verändern wie beispielsweise die Klebkraft reduzieren, so dass gegebenenfalls Anwendungen nicht sicher über längere Zeiten bedient werden.
Überwiegend werden für Universal-Gewebebänder jedoch Kautschukklebemassen eingesetzt, da sie eine gute Kombination aus Klebkraft, Tack und Kohäsion sowie ausgewogenes Klebverhalten auf nahezu allen relevanten Haftuntergründen zeigen und somit dafür prädestiniert sind. Wegen der großen Anzahl von Doppelbindungen sind Elastomere, die aus Butadien- beziehungsweise Isopreneinheiten aufgebaut sind, jedoch sehr empfindlich gegen UV-Licht, Ozon etc. sowie thermisch ausgelöste Oxidation. Das Gerüstpolymer wird an den Doppelbindungen angegriffen und teilweise vernetzt, aber auch abgebaut, was zu massiven Veränderungen der Klebeigenschaften führen kann: Erweichen der Klebemasse bis hin zum honigartigen Fließen oder aber Verlackung durch dreidimensionale Vernetzung, das heißt vollständiger Verlust der Selbstklebeeigenschaften. Allgemeine Informationen zu Kautschukklebemassen sind unter anderem Standardwerken für Klebebänder wie beispielsweise dem „Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas zu entnehmen. Auch wenn Naturkautschukklebemassen, die für bisherige Universal-Gewebebänder (Duct Tapes, Midgrades, Premium Tapes) den Standard darstellen, über UV- Schutzadditive wie Ruß, Titandioxid, Lichtschutzmittel wie beispielsweise HALS (Hindered Amine Light Stabilizer) und Ähnliches deutlich stabilisiert werden können, stellt die Vielzahl der Doppelbindungen in der Hauptkette jedoch weiterhin einen Schwachpunkt dar, so dass derartige Systeme für hohe Ansprüche nicht die erste Wahl darstellen.
Vorteilhafter ist die Verwendung von hydrierten oder zumindest teilhydrierten Styrol- Butadien-Blockcopolymeren (SBC) als Elastomerkomponente (ähnliches gilt für den Einsatz von Styrol-Isopren-Copolymeren). Wie beispielsweise in dem Übersichtsartikel „An Overview of Styrene Block Copolymer Adhesives" [Edward M. Petrie, Adhesives&Sealants, www.specialchem4adhesives.com] nachzulesen ist, lässt sich eine Verbesserung der Langzeitstabilität gegen thermo- und photooxidative Prozesse erreichen, wenn gesättigte SBCs verwendet werden: Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol (SEBS) als hydriertes SBS oder Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol (SEPS) als hydriertes SIS. Die im Weichsegment hydrierten Elastomere weisen gute Stabilitäten auf, sind jedoch hinsichtlich ihrer Klebeigenschaften verändert, was zum Teil durch entsprechende Rezeptierung kompensiert werden kann.
Vorteilhafter ist es jedoch für die erfindungsgemäßen Premium Universal- Gewebeklebebänder auf teilhydrierte Elastomere zurückzugreifen, die sehr gute Klebeigenschaften mit guten Außenbewitterungseigenschaften verbinden. Bei der Herstellung von Blockcopolymeren auf der Basis von Vinylaromaten, bevorzugt Styrol und 1 ,3-Dienen, besonders Isopren und Butadien, werden im Dienblock sowohl 1 ,2- als auch 1 ,4-verknüpfte Diene eingebaut. Der Anteil an 1 ,2-Dienen kann durch die Prozessführung gesteuert werden. Da die 1 ,2-verknüpften Diene eine endständige Doppelbindung enthalten, während die Doppelbindung bei den 1 ,4-verknüpften Dienen in der Hauptkette liegt, ist eine selektive Hydrierung der endständigen und damit reaktiveren Doppelbindungen möglich.
In DE 102 52 089 A1 werden darauf basierende Klebemassen für Haftklebfolienstreifen beschrieben, die sich unter Verstrecken rückstands- und zerstörungsfrei wieder ablösen lassen. Überraschenderweise lassen sich durch geeignete Rezeptierung auf Basis dieser teilhydrierten SBC-Elastomere Selbstklebemassen für das Universal-Gewebeband entwickeln, die sowohl die Anforderung nach sicherer Verklebung auf unterschiedlichen Untergründen erfüllen als auch gute Langzeitbeständigkeiten in Außenanwendungen aufweisen.
Bevorzugt besteht die Klebemasse aus
• mindestens einem Blockcopolymer P1 mit einem oder mehreren endständigen Blöcken bestehend aus Vinylaromaten und mindestens einem Block bestehend aus konjugierten Dienen, bei dem die endständigen Doppelbindungen, entstanden durch 1 ,2-Verknüpfung, zu mehr als 80 % hydriert sind, während die Doppelbindungen in der Hauptkette, entstanden durch 1 ,4-Verknüpfung, zu weniger als 30 % hydriert sind, und
• mindestens einem Blockcopolymer P2 mit einem oder mehreren endständigen Blöcken bestehend aus Vinylaromaten und mindestens einem Block bestehend aus konjugierten Dienen, bei dem mindestens 95 % der Doppelbindungen hydriert sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Blockcopolymere einen Polyvinylaromatenanteil von 10 Gew.-% bis 35 Gew.-% auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Anteil der beiden Vinylaromatenblockcopolymere in Summe bezogen auf die gesamte Klebmasse 20 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 35 bis 55 Gew.-%.
Bei der Herstellung von Blockcopolymeren auf der Basis von Vinylaromaten, bevorzugt Styrol und 1 ,3-Dienen, besonders Isopren und Butadien, werden im Dienblock die Diene sowohl 1 ,2- als auch 1 ,4-verknüpft eingebaut. Der Anteil an 1 ,2-verknüpften Dienen kann durch das Lösungsmittel, die Temperatur oder den Katalysator gesteuert werden. Da die 1 ,2-vernüpften Diene eine endständige Doppelbindung enthalten, während die Doppelbindung bei den 1 ,4-verknüpften Dienen in der Hauptkette liegt, ist eine selektive Hydrierung der endständigen und damit reaktiveren Doppelbindungen möglich.
Als Blockcopolymere kommen solche Polymere zum Einsatz, die zum einen Blöcke aus Vinylaromaten (A-Blöcke) wie zum Beispiel Styrol und zum anderen solche gebildet durch Polymerisation von 1 ,3-Dienen (B-Blöcke) wie zum Beispiel Butadien und Isopren oder einer Mischung aus beiden besitzen. Dabei sind die B-Blöcke so polymerisiert, dass sie einen hohen Anteil an Vinylgruppen durch eine 1 ,2-Verknüpfung von über 20 % besitzen, die im Gegensatz zu den Doppelbindungen in der Hauptkette hydriert sind. Wenn das nichthydrierte Blockcopolymer ein SBS ist, entsteht nach der selektiven Hydrierung ein so genanntes SBBS (Styrol-Butadien/Butylen-Styrol). Da die Selektivität der Hydrierung nicht 100 % ist, können Blockcopolymere zum Einsatz kommen, dessen vinylische Doppelbindungen, entstanden durch 1 ,2-Verknüpfung, zu mehr als 80 % hydriert sind, während die Doppelbindungen in der Hauptkette nur zu maximal 30 % hydriert sind.
Als zweite Komponente kommen Blockcopolymere zum Einsatz, die zum einen Blöcke aus Vinylaromaten (A-Blöcke) wie zum Beispiel Styrol und zum anderen solche gebildet durch Polymerisation von 1 ,3-Dienen (B-Blöcke) wie zum Beispiel Butadien und Isopren oder einer Mischung aus beiden besitzen, wobei die gesamten Doppelbindungen der B- Blöcke zu einem Anteil von über 95 % hydriert sind.
Die Blockcopolymere können lineare A-B-A Struktur aufweisen. Einsetzbar sind ebenfalls Blockcopolymere von radialer Gestalt sowie sternförmige und lineare Multiblockcopolymere. Als weitere Komponente können A-B-Zweiblockcopolymere eingesetzt werden.
Anstelle der bevorzugten Polystyrolblöcke können auch Polymerblöcke auf Basis anderer aromatenhaltiger Homo- und Copolymere (bevorzugt Ce- bis C12-Aromaten) mit Glasübergangstemperaturen von größer ca. 75 0C genutzt werden wie zum Beispiel α-methylstyrolhaltige Aromatenblöcke.
Die beiden Elastomere, zum einen teilhydriert P1 und zum anderen zu mindestens 95 % hydriert P2, liegen erfindungsgemäß in einem Verhältnis (Gewichtsanteile) von 25:75 bis zu einem Verhältnis von 90:10 vor, bevorzugt im Bereich von 40:60 und 80:20.
Als Klebrigmacher dienen Klebharze, die mit dem Elastomerblock der Vinylaromatenblockcopolymere verträglich sind. Geeignete Klebharze sind unter anderem vorzugsweise nicht hydrierte, partiell oder vollständig hydrierte Harze auf Basis von Kolophonium oder Kolophoniumderivaten, hydrierte Polymerisate des Dicyclopentadiens, nicht hydrierte, partiell, selektiv oder vollständig hydrierte Kohlenwasserstoffharze auf Basis von C5-, C5/C9- oder C9-Monomerströmen, oder Polyterpenharze auf Basis von α-Pinen und/oder ß-Pinen und/oder δ-Limonen. Vorgenannte Klebharze können sowohl allein als auch im Gemisch eingesetzt werden.
Dabei können sowohl bei Raumtemperatur feste als auch flüssige Harze zum Einsatz kommen.
Um eine hohe Alterungs- und UV-Stabilität zu gewährleisten, sind hydrierte Harze bevorzugt.
Als weitere Additive können typischerweise genutzt werden:
• Plastifizierungsmittel wie zum Beispiel Weichmacheröle oder niedermolekulare flüssige Polymere wie zum Beispiel niedermolekulare Polybutene
• primäre Antioxidantien wie zum Beispiel sterisch gehinderte Phenole
• sekundäre Antioxidantien wie zum Beispiel Phosphite oder Thioether
• Prozessstabilisatoren wie zum Beispiel C-Radikalfänger
• Lichtschutzmittel wie zum Beispiel UV-Absorber oder sterisch gehinderte Amine
• Füllstoffe wie Fasern, Ruß, Zinkoxid, Titandioxid, Mikrovollkugeln, Voll- oder Hohlglaskugeln, Kieselsäure, Silikaten, Kreide
• Verarbeitungshilfsmittel
• Endblockverstärkerharze sowie
• gegebenenfalls weitere Polymere von bevorzugt elastomerer Natur; entsprechend nutzbare Elastomere beinhalten unter anderem solche auf Basis reiner Kohlenwasserstoffe wie zum Beispiel ungesättigte Polydiene wie natürliches oder synthetisch erzeugtes Polyisopren oder Polybutadien, chemisch im Wesentlichen gesättigte Elastomere wie zum Beispiel gesättigte Ethylen-Propylen-Copolymere, α-Olefincopolymere, Polyisobutylen, Butylkautschuk, Ethylen-Propylenkautschuk sowie chemisch funktionalisierte Kohlenwasserstoffe wie zum Beispiel halogenhaltige, acrylathaltige oder vinyletherhaltige Polyolefine, um nur einige wenige zu nennen.
Erfindungsgemäß ist es auch, wenn die Klebemasse alle die genannten Zuschlagstoffe jeweils nicht aufweist.
Die Herstellung und Beschichtung der Klebemasse kann aus Lösung, Dispersion sowie aus der Schmelze erfolgen. Bevorzugt wird aus Lösung sowie aus der Schmelze gearbeitet. Besonders bevorzugt ist die Herstellung der Klebemasse aus der Schmelze, wobei Batch- als auch kontinuierliche Verfahren zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhaft ist die kontinuierliche Fertigung mit Hilfe eines Extruders.
Nahezu unabhängig von der Art der verwendeten Klebemasse benötigt ein erfindungsgemäßes Universal-Gewebeband eine gewisse Schichtdicke für die Klebemasse, um auch auf rauen oder strukturierten Haftuntergründen wie Holz, Stein, Beton etc. sicher zu kleben. Bei einem Masseauftrag von 70 bis 200 g/m2 wird das angestrebte Klebverhalten erzielt. Die absolute Menge der klebtechnisch wirksamen Schichtdicke hängt unter anderem auch von der Struktur des Gewebes ab: je nach Rauigkeit der zu beschichtenden Seite werden Mengen bis zu 50 g/m2 benötigt, allein um die Vertiefungen im Gewebe auszufüllen, ohne dass dieser Teil der Klebemasse über die „Gipfel des Gewebegebirges" hinausragt und für Verklebungen zur Verfügung steht. Als grobe Orientierung für den Massebedarf bei dem angestrebten Klebverhalten ist eine „wirksame" Schichtdicke von 60 bis 150 μm zu nennen.
Abhängig von der Art der Klebemasse und ihrer Darreichungsform ist die Beschichtungstechnologie zu wählen. Hier kann auf bekannte Systeme wie Rakel, Walzen, Düsen etc. zurückgegriffen werden. Die geeignete Auswahl kann durch einen Fachmann ohne Probleme vorgenommen werden. Während in vielen Fällen die Kombination Klebemasse/Beschichtungstechnologie zu einem ausreichenden Eindringen der Klebemasse in die Vertiefungen des Gewebes und damit für eine gute Verankerung der Kleberschicht auf dem Träger führt, muss in Fällen, in denen eine Klebmasseschicht als Film beispielsweise aus der Düse ausgezogen und nur aufgelegt wird, durch zusätzlichen Einsatz von Druck und Temperatur für eine intensivere und dauerhafte Kontaktbildung zwischen den beiden Schichten gesorgt werden. Dies kann durch einen nachgelagerten Druck- und Anpressvorgang wie beispielsweise durch eine Kalanderstation erreicht werden. Alternativ lässt sich dies aber auch durch eine Trägervorbehandlung wie beispielsweise durch einen zusätzlichen Primerstrich erreichen, die die Haftung und Verankerung der Klebemasse auf dem Träger physikalisch/chemisch verstärkt.
Trocknung, Vernetzung, Aushärtung der Klebeschicht schließen sich nach Bedarf an und sind als Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften ist das erfindungsgemäße Klebeband für Außenanwendungen in beispielsweise Haus und Garten besonders geeignet. Wird das Klebeband UV-Strahlen und der Witterung ausgesetzt, kommen die Vorteile zum Tragen. Auch Schädlingsangriffe können dem Klebeband wenig anhaben.
Prüfmethoden
Klebkraft
Die Bestimmung der Klebkraft wurde wie folgt durchgeführt. Als definierter Haftgrund wurden eine Stahlfläche, eine Polyethylenfläche (PE) und ein Sandpapier der Körnung 150 eingesetzt. Das zu untersuchende verklebbare Flächenelement wurde auf eine Breite von 20 mm und eine Länge von etwa 25 cm zugeschnitten, mit einem Handhabungsabschnitt versehen und unmittelbar danach fünfmal mit einer Stahlrolle von 4 kg bei einem Vorschub von 10 m/min auf den jeweils gewählten Haftgrund aufgedrückt. Unmittelbar im Anschluss daran wurde das verklebbare Flächenelement in einem Winkel
von 180° vom Haftgrund mit einem Zugprüfungsgerät (Firma Zwick) abgezogen und die hierfür bei Raumtemperatur benötigte Kraft gemessen. Der Messwert (in N/cm) ergab sich als Mittelwert aus drei Einzelmessungen.
UV-Test
Zur Messung der UV-Stabilität wurden die Muster in 20 mm Breite und 25 cm Länge auf eine Glasplatte mit einer Stärke von 4 mm verklebt und fünfmal mit einer 2 kg Rolle angerollt.
Die Muster wurden mit der Glasseite nach oben in einer UV-Kammer mit Xenonlampe bei einer Bestrahlungsstärke von 300 W/m2 gelagert. Jeden Tag wurde ein jeweils neuer Streifen pro Beispiel aus der UV-Kammer genommen und nach Konditionierung auf Raumtemperatur für 1 h von der Glasplatte abgezogen.
Dabei wurde registriert, ob es merkliche Veränderungen, Reißer oder Klebmasserückstände auf der Glasplatte gab.
Bewitterungstest
Als Schnelltest anstelle der langwierigen Freibewitterung wurde der so genannte „Suntest" in Anlehnung an die ISO 4892-2 (2006) durchgeführt. Dazu wurden Muster auf Hart-PVC, Glas und PE verklebt und einer Kombination von UV-Bestrahlung mittels einer 765 Watt Xenonlampe und temporärer Bewässerung unterworfen. In den zweistündigen Zyklen folgte nach 18 min einer Kombination aus Bewässerung und Bestrahlung ein Zeitraum von 102 min Bestrahlung ohne Bewässerung.
Nach der Bewitterungszeit wurden die Streifen nach Rekonditionierung auf Raumtemperatur visuell beurteilt, anschließend unter 90° und 180° abgezogen und hinsichtlich Reißern und Rückständen beurteilt. Nach Herstellerangaben (zum Beispiel Firma Atlas) entspricht eine Woche Suntester ca. 3 Monaten Freibewitterung in Mitteleuropa.
Soweit die abgezogenen Teststreifen es zuließen, wurde hiervon die Klebkraft nach Lagerung ermittelt.
Sporadisch durchgeführte Dauerteste unter realen Außenbedingungen (Freibewitterung) erfolgten in Hamburg auf denselben Haftgründen auf einem Gebäudedach mit Südausrichtung unter einem Neigungswinkel von 45°. Die Ergebnisse waren vergleichbar zu den oben genannten Schnelltesten.
Im Folgenden wird die Erfindung durch einige Beispiele näher erläutert, ohne die Erfindung damit einschränken zu wollen.
Beispiele
Beispiel 1
Ein schwarzes PET-Gewebe mit Leinwandbindung, einer Fadenzahl von 31 cm"1 in der Kette, 22 cm'1 im Schuss, mit 75 den Garn in der Kette sowie 300 den Garn im Schuss, weist nach der kontinuierlichen Alkalisierung gemäß DE 10 2005 044 942 A1 bei einem Flächengewicht von 100 g/m2 eine Höchstzugkraft in Kettrichtung von 70 N/cm auf. Einseitig wird eine schwarz pigmentierte Acrylatdispersion mit einem Auftrag von 35 g/m2 beschichtet. Die aufgrund ihres niedrigen TG-Werts weiche und zum Blocken neigende Beschichtung wird sofort anschließend mit einem transparenten Topcoat auf Basis einer harten Acrylatdispersion mit einem Auftrag von 10 g/m2 abdeckend beschichtet und so getrocknet, dass der selbstvernetzende Topcoat ausgehärtet ist.
Die Weiterreißbarkeit und insbesondere die Einreißbarkeit in Schussrichtung von der Kante her werden durch diese Beschichtung deutlich verbessert. Das Trägermaterial ist „handeinreißbar".
Auf die offene Gewebeseite werden 75 g/m2 Acrylathotmeltmasse (acResin® 204 der BASF mit 15 Gew.-% Harz Foral® 85) beschichtet und mit 35 mJ/cm2 UV-vemetzt; die leicht unter Soll liegende Klebkraft auf Polyethylen kann ohne Probleme durch den Fachmann durch Modifizierung der Harzkomponente und/oder Erhöhung des Masseauftrags in den Zielbereich angehoben werden.
Beispiel 2
Das Trägermaterial aus Beispiel 1 wird mit 110 g/m2 einer Synthesekautschuk-
Hotmeltklebemasse beschichtet, bestehend aus
• 44 Gew.-% Elastomeranteil (3/4 Tuftec® P 1500, einem teilhydrierten SBS- Blockcopolymer der Firma Asahi mit 30 Gew.-% Blockpolystyrolgehalt, und 1/4 Kraton® G 1657, einem SEBS-Blockcopolymer der Firma Kraton mit einem
Zweiblockgehalt von 35 Gew.-% und einem Blockpolystyrolgehalt von 13 Gew.-%),
• 42 Gew.-% des hydrierten C9-Harzes Regalite R 1090 der Firma Eastman,
• 12 Gew.-% eines Flüssigharzes (Regalite R 1010 der Firma Eastman) und
• 2 Gew-.% Alterungsschutzmittel und UV-Absorber,
• jeweils 0,5 Gew.-% Irganox 1010 und Irgafos 168 sowie
• 1 Gew.-% Tinuvin P.
Das Material erfüllt alle Kriterien für ein erfindungsgemäßes Premium Gewebeband.
Beispiel 3
Vergleichbar zu Beispiel 2 wird hier alternativ ein Rohgewebe mit Ripsbindung eingesetzt, dass als Kette ein 22-er PA 6,6-Gam und im Schuss ein 150 den PET-Garn verwendet mit einer Fadenzahl in der Kette von 42 cm"1 und 44 cm"1 im Schuss
Die Höchstzugkraft liegt mit 40 N/cm am Rande des angestrebten Zielbereiches, was aber mit einer exzellenten Quereinreißbarkeit einhergeht. Für den erfindungsgemäßen
Einsatz als Premium Gewebeband können aber prinzipiell Höchstzugkraft und
Einreißbarkeit ausbalanciert werden durch ein dickeres Kettgarn und/oder Erhöhung der
Fadenzahl in Kettrichtung, um zumindest ein Höchstzugkraft von 50 N/cm und mehr zu erreichen. Die Kleberbeschichtung erfolgt wie im Beispiel 2.
In den UV- und Bewitterungstesten zeigt das Muster ähnliche, geringfügig schlechtere
Ergebnisse wie Beispiel 2.
Gegenbeispiel 4
Ein 90 g PET-Gewebe mit Leinwandbindung hat in der Kette mit einem 75 den Standardgarn eine Fadenzahl von 50 cm"1, im Schuss mit einem 150 den Garn eine Fadenzahl von 32 cm'1. Nach der erfindungsgemäßen Kunststoffbeschichtung weist der Träger eine Höchstzugkraft von 118 N/cm auf und ist nur unter unakzeptablem hohem Kraftaufwand einreißbar und damit nicht für den Universal-Gewebebandeinsatz geeignet. Das Trägermaterial wird als „nicht handeinreißbar" eingestuft. Die Kleberbeschichtung erfolgt wie im Beispiel 2.
Gegenbeispiel 5
Gegenbeispiel 5 entspricht einem kommerziellen Gewebeband aus Zellwolle mit einer Standard-Naturkautschukklebemasse.
Ein 150 mesh Zellwollgewebe (ca. 110 g/m2 Rohgewebe; symmetrische Leinwandbindung mit Nm50-Gamen in Kette und Schuss) mit oberseitiger, pigmentierter Acrylatbeschichtung (60 g/m2) und rückseitiger Naturkautschukbeschichtung (110 g/m2; keine spezielle UV-Stabilisierung) lässt sich leicht einreißen, klebt gut auf unterschiedlichen Untergründen, weist aber in den UV- und Bewitterungstesten schwerwiegende Mängel bereits nach kurzer Expositionsdauer auf. Da aufgrund seiner Zusammensetzung das Klebeband auch von Mikroorganismen leicht angegriffen und zerstört wird, ist es für Außenanwendung ungeeignet.
Tabelle:
Nur das Beispiel 2 stellt mit einer guten Kombination von Handeinreißbarkeit, von hohen mechanischen Festigkeiten, von ausgewogenem Klebverhalten, von Witterungsbeständigkeit und von rückstandsfreier Widerablösbarkeit nach längerer Verwendung ein wirkliches Premium Gewebeklebeband für Außeneinsätze dar. Mit Einschränkung hinsichtlich rückstandsfreier Widerablösbarkeit und geringerer Klebstärke auf unpolaren Untergründen gilt dies auch für Beispiel 1. Hier lassen sich aber durch Optimierung des Harzanteils in Art und Menge die genannten Klebkraft-Zielwerte einstellen.
Beispiel 3 weist Schwächen in der mechanischen Zugbelastbarkeit in Kettrichtung wegen reduzierter physikalischer Festigkeitswerte auf, dem aber mit entsprechender Modifikation der Gewebekonstruktion entgegengewirkt werden kann. Den Gegenbeispielen mangelt es dagegen entweder an den essentiellen Eigenschaften der Handeinreißbarkeit (Nr. 4) beziehungsweise der geforderten UV- und Witterungsbeständigkeit (Nr. 5).