EP3215580A1 - Elektrostatische behandlung von release-schichten - Google Patents

Elektrostatische behandlung von release-schichten

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Publication number
EP3215580A1
EP3215580A1 EP15793741.8A EP15793741A EP3215580A1 EP 3215580 A1 EP3215580 A1 EP 3215580A1 EP 15793741 A EP15793741 A EP 15793741A EP 3215580 A1 EP3215580 A1 EP 3215580A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
release layer
release
adhesive
substrate
silicone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP15793741.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nikolay BELOV
Hermann Neuhaus-Steinmetz
Dennis Perlbach
Tobias Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tesa SE
Original Assignee
Tesa SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tesa SE filed Critical Tesa SE
Publication of EP3215580A1 publication Critical patent/EP3215580A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/40—Adhesives in the form of films or foils characterised by release liners
    • C09J7/401—Adhesives in the form of films or foils characterised by release liners characterised by the release coating composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/40—Adhesives in the form of films or foils characterised by release liners
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/466—Radiofrequency discharges using capacitive coupling means, e.g. electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2483/00—Presence of polysiloxane
    • C09J2483/005—Presence of polysiloxane in the release coating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2242/00—Auxiliary systems
    • H05H2242/20—Power circuits
    • H05H2242/22—DC, AC or pulsed generators

Definitions

  • the present invention relates to a method for the treatment of a release layer, comprising the steps of (i) providing a substrate having a release layer between at least one charging electrode and a counter electrode; and (ii) applying charges to the release layer by applying a DC voltage between the at least one charging electrode and the counter electrode, the at least one charging electrode being surrounded by an ionizable ambient gas.
  • the present invention further relates to release layer substrates obtainable by the method described herein, and to adhesive tapes comprising the release layer substrate and an adhesive described herein.
  • Adhesive tapes are often wound into a roll in the form of an Archimedean spiral at the end of the manufacturing process.
  • the adhesive is covered before winding the adhesive tape with a release liner (also referred to as release or covering).
  • Release liners are also used for covering flat goods such as labels.
  • release liners can be adjusted in such a way that one side of the adhesive tape is first exposed during the unwinding of the tape. This is possible if the release values between the respective release layer and the adhesive on the individual sides of the double-sided adhesive tape differ from one another.
  • release liners paper or film carriers are used, which are equipped with a release layer in order to reduce the adhesion tendency of adhering products to these surfaces (release-effective function).
  • the release agents used are various substances, such as silicones, fluorinated silicones, fluorinated alkanes and polyolefins, silicone copolymers, carbamates, waxes or mixtures thereof. Silicones have this because of their good processability and advantageous Separation properties largely enforced over the last few years. Due to the large number of different compositions, silicones can also be used to adjust the release values of release liners.
  • the level of the respective peel force of a pressure-sensitive adhesive of a silicone-based release liner is usually adjusted by silicone resins and in particular by so-called MQ resins.
  • MQ resins Although it is possible with the MQ resins to specifically adjust the release forces of a release liner and in particular the release forces of the release liner from the individual sides of a double-sided adhesive tape, a specific silicone composition must be selected for each desired release force coated on a carrier and cured. This makes it necessary to use and also stockpile multiple release liners with different MQ resin contents when there is a need for different release properties. Due to the large variety of different adhesive composition such storage is hardly feasible. Furthermore, the use of many different coating compositions can lead to increased waste material, since the individual coating compositions can not be permanently stored. Instead, the particular coating composition must be prepared just prior to application. In addition, it is known that the use of MQ resins can change the release force profile of silicone-coated release liners.
  • the separation force profile is the dependence of the release force on the withdrawal speed of the release liner from the adhesive.
  • the force required to remove a release liner from an adhesive increases (or decreases) in the range of low take-off speeds (from 0 to, for example, 20 m / min) with increasing take-off speed before a release force sets in which is only slightly lower than the take-off force depends.
  • the release force increases in the range of low take-off speeds (increasing profile) or decreases (sloping profile) depends on the content of MQ resin in the formulation. For high resin contents, sloping profiles are often observed and for low resin contents frequently rising profiles.
  • the separating force profile may be reversed in the release force profile.
  • the profile of the release force profile in silicone resin-containing formulations is difficult to predict, especially in the range of low take-off speeds. For example, it has been observed that in the low pull-off rate range of 0-20 m / min, the release values are high in the case of high MQ resin concentration and decrease with increasing drawdown speed, although the release values are low at low draw speeds for low MQ resin or resin free formulations and usually increase slightly with increasing take-off speed.
  • the object of the present invention is therefore to address the disadvantages of the prior art and to provide an improved process with which the release values of release liners can be adjusted in a targeted manner, even for strongly tacky products, in a simple manner. without there being any significant change in the course of the release force profile compared to an untreated liner (reference liner) or excessive interaction between the treated surface and the adhesive by over-treatment.
  • the present invention addresses this problem and the problems of the prior art by providing a method of treating a release layer comprising the steps of: providing a substrate having a release layer between at least one
  • the DC voltage is applied such that electrical charges escape from the at least one charging electrode and result in ionization of atoms or molecules within an ionizable ambient gas surrounding the at least one charging electrode. It is believed that the ionized atoms or molecules undergo acceleration towards the counterelectrode after ionization. It is also believed that upon impact of such accelerated atoms or molecules on the release layer, there is a chemical change in the surface and an increase in the surface polarity of the release layer. This change in polarity is considered to be the cause of the particular suitability of release layers treated according to the invention in release liners of adhesive tapes.
  • the release layer is exposed to a charge density of 50 to 10000 ⁇ * ⁇ " ⁇ / ⁇ " ⁇ 2 .
  • the present invention further relates to substrates with a release layer, which are obtainable by the process according to the invention; and an adhesive tape comprising the substrate with the release layer and an adhesive layer in contact with the release layer.
  • charges are applied to the release layer.
  • an electrical DC voltage is applied between the at least one charging electrode and the counterelectrode, so that there is an electron flow between the charging electrode and the counterelectrode, which is preferably designed as a roller or a plate.
  • the charges preferably exit the charging electrode.
  • the inventors assume that this results in ionization of atoms or molecules within the ambient gas in the immediate vicinity of the at least one charging electrode.
  • the present invention also refers to "electrode system.” Since the at least one charging electrode / electrode system is basically also suitable for generating electrostatic discharges, the present invention also speaks in the context of the method described herein "Electrostatic treatment” and the application of charges to the release layer can be used synonymously with “applying electrostatic charges to the release layer” for the purposes of the present invention, although they are not formally electrostatic charges
  • Charges on the release layer are preferably made while the substrate is being moved on a transport device, If the transport device is a roller, then this roller may be designed as a counterelectrode In this way, the charges, for example Electrically ionized atoms or molecules from the ambient gas of the at least one charging electrode are accelerated in the direction of the roller, and electrons can be removed via this roller, so that an electrical treatment current between the at least one charging electrode and the transport device is formed.
  • the required high voltage for generating the electrical treatment current is generated by a high voltage generator and is preferably 5-50 kV.
  • the current is preferably 0.1 -10 mA.
  • a portion of the charges emerging from the at least one charging electrode or from the electrode system results in ionization of atoms and molecules within the ambient gas.
  • Such ionized atoms and molecules experience high acceleration in the electric field between the at least one charging electrode / electrode system and the counter electrode configured as a transporting device. It is believed that ionization of atoms and molecules occurs because the electric field in the immediate vicinity of the sharp electrode tips or edges exceeds the ionization field strength of the ambient gas. This ionization is also visible through luminous phenomena in the immediate vicinity of the peaks. In the case of air as ambient gas, mainly oxygen and nitrogen ions are generated.
  • the release layer is preferably aligned between the at least one charging electrode and the counter electrode such that the release layer is oriented in the direction of the charging electrode.
  • the distance between the at least one charging electrode and the release layer on the substrate is in this case preferably from 1 to 30 mm, particularly preferably from 3 to 10 mm.
  • the at least one charging electrode comprises a plurality of juxtaposed pointed needles covering the desired area across the width of the release layer to be treated.
  • the treatment width can be adjusted by covering the electrode tips in the side areas as needed.
  • the targeted coverage of certain areas can achieve a strip-like treatment.
  • the intensity of the treatment effect can be varied. It has been found that the treatment effect for a specific product depends approximately on the electrical charges which have flowed from an electrode onto a surface unit of a release layer. Formally, this is the generated charge density on the release layer.
  • the charge density D results from the product of the current I and the treatment time t divided by the treatment area A, assuming a uniform charge distribution over the treatment surface.
  • treatment dose is also sometimes used for the charge density.
  • the separation behavior of the release layers described herein can be adjusted in a targeted manner, without reversing the course of the release force profile in the range of low take-off speeds.
  • the release force of the treated release layer with respect to a particular adhesive surface increases with increasing treatment dose.
  • the inventive method allows the treatment of release layers such that the treated release layers as well Separating materials against strongly adhesive surfaces such as acrylate-based PSAs are suitable.
  • the method according to the invention allows the provision of release layers whose release forces are in the range from 2 to 100 cN / cm in relation to strongly adhesive adhesives.
  • the release layer applied to a support can be guided over a roller, so that the side of the release layer facing the at least one charging electrode is treated.
  • Air between the roller and the carrier can also cause a treatment effect on the back of the carrier.
  • the air can be pressed out in front of the roller, for example with the aid of a pressure roller, an air nozzle, or some other measure.
  • the carrier is thus guided over a roller and pressed onto this roller.
  • the release layer is applied to a support.
  • the support is over the entire area, i. Covering and not only selectively covered by the release layer, so that the thickness of the release layer is preferably in a range of 0.05 - 5 ⁇ .
  • the release layer contains at least one silicone, at least one fluorinated silicone, at least one fluorinated or partially fluorinated alkane or polyolefin, at least one silicone copolymer, at least one carbamate, at least one wax, or mixtures of two or more of the mentioned substances.
  • the release layer is particularly preferably silicone-based.
  • silicone-based in the sense of the present invention means that the release layer contains at least one silicone-based polymer (hereinafter also "base polymer").
  • base polymers are Polysiloxanes, preferably functionalized and unfunctionalized polydimethylsiloxanes used.
  • the composition underlying the release layer contains up to 80 parts by weight, more preferably up to 40 parts by weight of a silicone resin, based on 100 parts by weight of silicone resin and base polymer.
  • Suitable silicone resins are known resins, preferably MQ resins. Suitable resins are described in D. Statas in: Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 3rd Edition, page 664. Commercially available examples of particularly preferred resins are RCA 395 from Bluestar Silicones, Syl- Off® SL 40 from Dow Corning, and CRA® 17 from Wacker Silicones.
  • the composition underlying the release layer is free of silicone resins.
  • the release layer to be treated by the method according to the invention can be based on solvent-containing and / or solvent-free systems.
  • a "solvent-containing system” means that the system concerned is applied as an actual solvent-containing system, after which, however, only a maximum of traces of the solvent in the release layer are present after thermally initiated drying and crosslinking System "and thus indicates the special properties of such a solvent-based release layer.
  • the composition on which the release layer is based can be radiation-crosslinking (UV or electron beam), condensation-curing or addition-crosslinking.
  • the composition which forms the release layer to be treated is preferably addition-curing.
  • the composition underlying the release layer is preferably a crosslinkable silicone system. These include mixtures of crosslinking catalysts, so-called thermally curable condensation or addition-crosslinking polysiloxanes and crosslinking component. For condensation-crosslinking silicone systems, tin compounds such as dibutyltin diacetate are frequently included in the composition as crosslinking catalysts.
  • the composition underlying the release layer is particularly preferably an addition-crosslinking silicone system. Silicone-based release coatings on addition-curing basis can be cured by hydrosilylation. These release agents usually comprise the following components:
  • alkenylated polydiorganosiloxane especially linear and branched polymers containing terminal and non-terminal alkenyl groups
  • catalysts for addition-crosslinking silicone systems for example, platinum or platinum compounds, such as, for example, the Karstedt catalyst (a Pt (O) complex compound) have prevailed.
  • Karstedt catalyst a Pt (O) complex compound
  • rhodium compounds can be used.
  • photoactive catalysts so-called photoinitiators
  • UV-curable cationically crosslinking siloxanes based on epoxide and / or vinyl ethers
  • UV-curable free-radical crosslinking siloxanes such as acrylate-modified siloxanes.
  • electron beam curable silicones e.g., silicone acrylates
  • Corresponding systems may also contain other additives, such as stabilizers or leveling agents, depending on the intended use.
  • compositions in which the crosslinking reaction between organopolysiloxanes having hydrocarbyl substituted with mercapto groups bonded directly to the silicon atoms and organopolysiloxanes having vinyl groups bonded directly to the silicon atoms are described for example in US 4,725,630 A1.
  • organopolysiloxane compositions described, for example, in DE 33 16 166 C1 which have epoxy groups substituted hydrocarbon radicals bonded directly to the silicon atoms
  • the crosslinking reaction is induced by liberation of a catalytic amount of acid which is obtained by photodecomposition of added onium salt catalysts.
  • Others through a cationic mechanism curable organopolysiloxane compositions are materials which, for example, have propenyloxysiloxane end groups.
  • composition on which the release layer to be treated according to the invention is based further constituents such as anchoring aids; organic and / or inorganic pigments; Fillers such as carbon black and organic and / or inorganic particles (e.g., polymethyl methacrylate (PMMA), barium sulfate or titanium oxide (2)); and organic and / or inorganic antistatics such as ionic polyelectrolytes, organic salts, ionic liquids, metal powders (e.g., silver powder), graphite, and carbon nanotubes.
  • anchoring aids e.g., polymethyl methacrylate (PMMA), barium sulfate or titanium oxide (2)
  • organic and / or inorganic antistatics such as ionic polyelectrolytes, organic salts, ionic liquids, metal powders (e.g., silver powder), graphite, and carbon nanotubes.
  • the composition on which the release layer to be treated according to the invention is based in each case independently 0 to 5 parts by weight of one or more anchoring aids, one or more pigments, one or more fillers, and one or more antistatic agents, respectively based on 100 parts by weight of base polymer and silicone resin.
  • the inventive method is suitable for targeted adjustment of the release forces of release liners.
  • the application of electrostatic charges as described herein makes it possible to increase the separation forces without significantly changing the release force profile, ie the course of the release force as a function of the withdrawal speed, of the (untreated) release layer.
  • the method according to the invention allows the provision of release liners in which the absolute release force values can be set without significant change in the release force profile as a function of the dose.
  • the shape of the diagram does not change significantly when the release forces (Y-axis) are applied against the withdrawal speed (X-axis), but the profile merely shifts
  • the shape of the separating force profile ie the shape of the curve itself, remains substantially unchanged can from a surface to be treated in a simple way release layers with different degrees of separation compared to a and the same adhesive.
  • the release force profiles of the different release layers are still preserved. Overlapping the release forces of different release layers can thus be avoided both at low and at high take-off speeds.
  • the present invention also relates to release layers, which are obtainable by the process according to the invention, and release liners, comprising a support and a release layer.
  • this support is selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polybutylene, polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC) and paper.
  • Particularly preferred supports are glassine papers, clay-coated papers, Kraft papers, machine-grade papers and polyolefin-coated papers, and biaxially stretched PET, mono- and biaxially drawn PP, cast PP (extruded PP), HDPE and LDPE.
  • suitable carriers which are provided with a release layer and are particularly suitable for treatment with the method according to the invention are siliconised glassine papers from Mondi (G-Liner), siliconized polyolefin-coated papers from Loparex (Polyslik TM), siliconized PET films from Siliconature (SILPHAN S), siliconized mono- and biaxially stretched PP films, as well as cast aluminum films from Siliconature (SILPROP S, SILPROP M, SILPROP K) and siliconized HDPE and LDPE films from the company Mondi.
  • the present invention relates to adhesive tapes comprising a release liner whose release layer has been treated by the method described herein. In the case of these adhesive tapes, at least one side of the adhesive of the adhesive tape is in contact with the release layer obtainable by the process according to the invention.
  • the present invention relates to adhesive tapes in which the adhesive which is in contact with the release liner of the invention comprises an acrylate-based adhesive, preferably an acrylate-based adhesive having a bond strength to steel of 1 to 20, particularly preferably 5 Is -15 N / cm.
  • the coating weight of the adhesive is 50 g / m 2.
  • the adhesive forces on steel mentioned herein are determined as follows: A 2 cm wide and 25 cm longer strip of the adhesive tape is glued to the test plate by rolling it twice five times with a winding speed of 10 m / min using a 4 kg roller.
  • test plate is clamped in the lower clamping jaw of the tensile testing machine (BZ2.5 / TN1 S Zwick) and the adhesive tape is stretched over its free end by means of a tensile testing machine (BZ2.5 / TN1 S Zwick) at a peeling angle of 180 ° at a speed of 300 mm / min deducted.
  • the necessary force is determined.
  • the measurement results are averaged over three measurements and normalized to the width of the strip in N / cm.
  • the adhesive which is in contact with the release liner of the release liner of the adhesive tape described herein has a maximum proportion of acrylic acid and methacrylic acid (hereinafter also “(meth) acrylic acid content”) 5, preferably 3, more preferably 1 percent by weight, based on the total composition of the adhesive, by which is meant that the proportion of acrylic acid and methacrylic acid units in the adhesive composition together does not exceed the stated values.
  • Units “includes both copolymerized acrylic acid and methacrylic acid within possible (sticky) sticky polymers of the adhesive as well as a possible (residual) monomer content of acrylic acid and methacrylic acid in the composition. In other words, the proportion exceeds copolymerized acrylic acid and methacrylic acid units and possible residual monomers in its sum not the maximum proportions mentioned.
  • a double-sided siliconized PE-Coated release paper Poly Slik 603/80 gloss / gloss sf from Loparex B.V. in the 330 mm width was treated on a coating machine with an electrostatic charging rod R130 from Eltex, which was arranged transversely to the web direction over a chromium-plated roller, at web speeds of 12 m / min to 50 m / min on a chromium-plated roller.
  • the required high voltage for generating an electric treatment current from the charging electrodes (hereinafter also "tips of the charging rod") to the release paper passed over the roller was generated by means of a high voltage generator KNH35 from Eltex.
  • the voltage was set to 12 kV and the current was
  • the gap between the charging rod and the release paper was set at 5 mm and the effective width of the charging rod was 356 mm, and the treatment of the release paper was conducted in an air atmosphere a possible measure of the expected strength of the treatment effect, the electrical charge density, which corresponds to the amount of electrical charge per unit area on the release paper shown.
  • the calculation of the charge density is performed according to the formula (1).
  • the release force of the pretreated release papers is determined by bonding with three test strips each 20 mm wide.
  • the test strips used are test tapes with the product numbers tesa 7475 and tesa 7476.
  • Tesa 7475 is an adhesive tape with a PET film as a carrier, on which an acrylate compound is applied (adhesion to steel 12.5 N / cm).
  • Tesa 7476 is an adhesive tape with a fabric tape as support on which a synthetic rubber is applied (bond strength to steel 8 N / cm).
  • the samples are stored for 24 hours at 70 ° C for tesa 7475 and at 40 ° C for tesa 7476 under a weight load of the bond of 2 N / cm 2 before the measurement.
  • test strips are cut to a length of 220 mm and stored for two hours under test conditions.
  • the upper test strip of the bond is clamped in the upper jaw of a tensile testing machine, as used in AFERA 4001.
  • the lower test strip is clamped in the lower jaw.
  • the jaw distance is 50 mm.
  • the measurement is made at a speed of 300 mm / min, with which the jaws are moved apart.
  • the mean value of the force required for the separation of the bond over a distance of 100 mm corresponds to the separating force.
  • the measurements are carried out at a test climate of 23 ⁇ 1 ° C and 50 ⁇ 5% rel. Humidity carried out.
  • the separation forces measured on the treated release paper are shown in Table 1.
  • a double-sided siliconized glassine release paper KS 800 68H004 / 63H from B. Laufenberg GmbH in the 330 mm width was coated on a coating system with an Eltex electrostatic charging rod R130, which was arranged transversely to the web direction over a chrome-plated roller, at web speeds of 12 m / min to 50 m / min electrostatically treated on a chromium-plated roller.
  • the high voltage needed to generate an electrical treatment current from the tips of the charging rod to the release paper passed over the roller was generated by a high voltage generator KNH35 from Eltex.
  • the voltage was set at 12 kV and the current was 2.6 mA irrespective of the web speed.
  • the gap between the charging rod and the release paper was set at 5 mm and the effective width of the charging rod was 356 mm.
  • the treatment of the release paper has been carried out in an air atmosphere.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Behandlung einer Release-Schicht, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Substrates mit einer Release-Schicht zwischen wenigstens einer Aufladungselektrode und einer Gegenelektrode; und Aufbringen von Ladungen auf die Release-Schicht durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode, wobei die wenigstens eine Aufladungselektrode von einem ionisierbaren Umgebungsgas umgeben ist. Beschrieben werden ferner Substrate mit einer Release-Schicht, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind; sowie Klebebänder, umfassend solch ein Substrat mit der Release-Schicht sowie wenigstens eine Klebmasse.

Description

Elektrostatische Behandlung von Release-Schichten Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Release-Schicht, umfassend die Schritte (i) Bereitstellen eines Substrates mit einer Release-Schicht zwischen wenigstens einer Aufladungselektrode und einer Gegenelektrode; und (ii) Aufbringen von Ladungen auf die Release-Schicht durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode, wobei die wenigstens eine Aufladungselektrode von einem ionisierbaren Umgebungsgas umgeben ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Substrate mit einer Release-Schicht, die nach dem hierin beschriebenen Verfahren erhältlich sind, sowie Klebebänder, umfassend das hierin beschriebene Substrat mit Release-Schicht und eine Klebmasse.
Allgemeiner Stand der Technik Klebebänder werden am Ende des Herstellungsprozesses häufig zu einer Rolle in Form einer archimedischen Spirale aufgewickelt. Hierzu wird die Klebmasse vor dem Wickeln des Klebebandes mit einem Release-Liner (auch als Trenn- oder Abdeckmaterial bezeichnet) eingedeckt. Release-Liner kommen ferner zur Eindeckung von flacher Ware wie Etiketten zum Einsatz. Im Falle doppelseitiger Klebebänder können Release-Liner so eingestellt werden, dass beim Abrollen des Bandes gezielt zunächst eine Seite des Klebebands freigelegt wird. Dies ist möglich, wenn sich die Trennwerte zwischen der jeweiligen Release-Schicht und der Klebmasse auf den einzelnen Seiten des doppelseitigen Klebebandes voneinander unterscheiden. Als Release-Liner werden Papier- oder Folienträger verwendet, die mit einer Release- Schicht ausgerüstet sind, um die Adhäsionsneigung von adhärierenden Produkten gegenüber diesen Oberflächen zu verringern (trennwirksame Funktion). Als Trennmittel kommen verschiedene Stoffe zum Einsatz wie Silikone, fluorierte Silikone, fluorierte Alkane und Polyolefine, Silikon-Copolymere, Carbamate, Wachse oder Mischungen hiervon. Silikone haben sich hierbei aufgrund ihrer guten Prozessierbarkeit und ihrer vorteilhaften Trenneigenschaften über die letzten Jahre weitgehend durchgesetzt. Aufgrund der Vielzahl unterschiedlicher Zusammensetzungen können mit Silikonen auch die Trennwerte von Release-Linern gezielt eingestellt werden. Das Niveau der jeweiligen Abzugskraft einer Haftklebemasse von einem silikonbasierten Release-Liner wird üblicherweise durch Silikonharze und insbesondere durch sogenannte MQ-Harze eingestellt. Eine gute Übersicht über Silikonharze und insbesondere MQ-Harze bietet D. Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 3rd Edition, S. 664. Die unterschiedlichen Abzugskräfte der einzelnen Release-Schichten gegenüber einer Klebmasse sind das Resultat verschiedener MQ-Harzanteile in der jeweiligen Release-Zusammensetzung.
Obwohl mit den MQ-Harzen die Möglichkeit besteht, die Abzugskräfte eines Release- Liners und insbesondere die Abzugskräfte des Release-Liners von den einzelnen Seiten eines doppelseitigen Klebebandes gezielt einzustellen, muss für jede gewünschte Abzugskraft eine ganz bestimmte Silikon-Zusammensetzung ausgewählt werden, die anschließend auf einen Träger beschichtet und gehärtet wird. Dies macht es erforderlich, mehrere Release-Liner mit verschiedenen MQ-Harzgehalten zu verwenden und diese auch zu bevorraten, wenn ein Bedarf an unterschiedlichen Trenneigenschaften besteht. Aufgrund der großen Vielfalt unterschiedlicher Klebmassezusammensetzungen ist eine solche Bevorratung kaum realisierbar. Ferner kann es durch den Einsatz vieler verschiedener Beschichtungszusammensetzungen vermehrt zu Abfallmaterial kommen, da sich die einzelnen Beschichtungszusammensetzungen nicht dauerhaft lagern lassen. Stattdessen muss die jeweilige Beschichtungszusammensetzung direkt vor dem Auftragen hergestellt werden. Darüber hinaus ist bekannt, dass der Einsatz von MQ-Harzen das Trennkraftprofil Silikonbeschichteter Release-Liner verändern kann. Als Trennkraftprofil wird die Abhängigkeit der Trennkraft von der Abzugsgeschwindigkeit des Release-Liners von der Klebmasse bezeichnet. Typischerweise steigt oder sinkt die zum Abziehen eines Release-Liners von einer Klebmasse benötigte Kraft (Trennkraft) im Bereich niedriger Abzugsgeschwindigkeiten (von 0 bis beispielsweise 20 m/min) mit steigender Abzugsgeschwindigkeit, bevor sich eine Trennkraft einstellt, die nur noch gering von der Abzugskraft abhängt. Ob die Trennkraft im Bereich geringer Abzugsgeschwindigkeiten steigt (ansteigendes Profil) oder sinkt (abfallendes Profil), hängt vom Gehalt an MQ-Harz in der Formulierung ab. Für hohe Harzgehalte werden häufig abfallende Profile beobachtet und für niedrige Harzgehalte häufig ansteigende Profile. Wird nun der Anteil der MQ-Harze in der Silikon-Zusammensetzung der Release- Beschichtung erhöht, um die Trennkräfte des Release-Liners gegenüber einer bestimmten Klebmasse zu erhöhen, kann es im Trennkraftprofil zu einer Umkehr des Trennkraftverlaufs kommen. Damit wird der Verlauf des Trennkraftprofils bei silikonharzhaltigen Formulierungen gerade im Bereich niedriger Abzugsgeschwindigkeiten schwer vorhersagbar. So wurde beobachtet, dass im Bereich niedriger Abzugsgeschwindigkeiten von 0-20 m/min die Trennwerte im Falle einer hohen MQ- Harzkonzentration hoch sind und mit steigender Abzugsgeschwindigkeit abfallen, obwohl die Trennwerte im Falle niedriger MQ-Harzkonzentrationen oder harzfreier Formulierungen bei geringen Abzugsgeschwindigkeiten niedrig sind und mit steigender Abzugsgeschwindigkeit gewöhnlich leicht zunehmen.
Der Einsatz von MQ-Harzen in silikon-basierten Release-Schichten ist für die gezielte Einstellung bestimmter Trennkräfte also nicht immer ideal.
Aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt ist das elektrostatische Aufladen von Klebmassen, um ein blasenfreies Auftragen der Klebmassen auf Trägermaterialien zu gewährleisten. Ferner wird im Stand der Technik die Korona-Behandlung silikon- beschichteter Träger beschrieben. Bei den Korona-behandelten Materialien des Standes der Technik handelt es sich allerdings nicht um Release-Liner, die für stark haftklebrige Acrylatklebmassen mit hohen Klebkräften auf Stahl eingesetzt werden könnten. Denn der durch eine Korona-Behandlung erzielte Effekt führt zu einer derart starken Wechselwirkung zwischen den genannten stark haftklebrigen Klebmassen und der Korona-behandelten Oberfläche, dass sich ein derart behandeltes Substrat nicht mehr als Release-Material eignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt insofern die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu adressieren und ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, mit dem die Trennwerte von Release-Linern auch für stark haftklebrige Produkte auf einfache Art und Weise gezielt eingestellt werden können, ohne dass es zu einer signifikanten Veränderung des Verlaufes des Trennkraftprofils gegenüber einem unbehandelten Liner (Referenzliner) oder einer zu starken Wechselwirkung zwischen der behandelten Oberfläche und der Klebmasse durch Überbehandlung kommt.
Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung adressiert diese Aufgabe und die Probleme des Standes der Technik, indem ein Verfahren zur Behandlung einer Release-Schicht bereitgestellt wird, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Substrates mit einer Release-Schicht zwischen wenigstens einer
Aufladungselektrode und einer Gegenelektrode; und
- Aufbringen von Ladungen auf die Release-Schicht durch Anlegen einer positiven oder negativen Gleichspannung zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode, wobei die wenigstens eine Aufladungselektrode von einem ionisierbaren Umgebungsgas umgeben ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Gleichspannung derart angelegt, dass elektrische Ladungen aus der wenigstens einen Aufladungselektrode austreten und zu einer Ionisierung von Atomen oder Molekülen innerhalb eines ionisierbaren Umgebungsgases führen, das die wenigstens eine Aufladungselektrode umgibt. Es wird vermutet, dass die ionisierten Atome oder Moleküle nach der Ionisierung eine Beschleunigung in Richtung der Gegenelektrode erfahren. Es wird ferner vermutet, dass es beim Auftreffen derart beschleunigter Atome oder Moleküle auf die Release- Schicht zu einer chemischen Veränderung der Oberfläche und einer Erhöhung der Oberflächenpolarität der Release-Schicht kommt. Diese Veränderung der Polarität wird als Ursache für die besondere Eignung erfindungsgemäß behandelter Release-Schichten in Release-Linern von Klebebändern betrachtet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Release-Schicht einer Ladungsdichte von 50 bis 10000 μΑ*η"ΐίη/η"ΐ2 ausgesetzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Substrate mit einer Release-Schicht, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind; sowie ein Klebeband umfassend das Substrat mit der Release-Schicht und eine mit der Release-Schicht in Kontakt stehende Klebmasse. Bei dem hierin beschriebenen Verfahren zur Behandlung einer Release-Schicht werden Ladungen auf die Release-Schicht aufgebracht. Hierzu wird zunächst eine elektrische Gleichspannung zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode angelegt, so dass es zu einem Elektronenfluß zwischen der Aufladungselektrode und der Gegenelektrode, die bevorzugt als eine Walze oder eine Platte ausgebildet ist, kommt. Bevorzugt treten die Ladungen hierbei aus der Aufladungselektrode aus. Die Erfinder gehen davon aus, dass es hierbei zu einer Ionisierung von Atomen oder Moleküle innerhalb des Umgebungsgases in der direkten Nähe der wenigstens einen Aufladungselektrode kommt. Diese ionisierten Atome oder Moleküle erfahren aufgrund ihrer Ladung eine Beschleunigung in Richtung der Gegenelektrode, so dass sie zu dem Substrat mit der Release-Schicht transportiert werden. Es wird vermutet, dass es bei dem Auftreffen der ionisierten Atome oder Moleküle auf die Release-Schicht zu einer Veränderung der Oberflächenpolarität der Release- Schicht kommt. Kommen als wenigstens eine Aufladungselektrode mehrere Aufladungselektroden zum Einsatz, spricht die vorliegende Erfindung auch von „Elektrodensystem". Da die wenigstens eine Aufladungselektrode / das Elektrodensystem grundsätzlich auch zur Erzeugung elektrostatischer Entladungen geeignet ist, spricht die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit dem hierin beschriebenen Verfahren auch von„elektrostatischer Behandlung", und das Aufbringen von Ladungen auf die Release- Schicht kann für die Zwecke der vorliegenden Erfindung synonym mit „Aufbringen elektrostatischer Ladungen auf die Release-Schicht" verwendet werden, obwohl es sich formal nicht um elektrostatische Ladungen handelt. Das Aufbringen der Ladungen auf die Release-Schicht geschieht bevorzugt, während das Substrat auf einer Transportvorrichtung bewegt wird. Handelt es sich bei der Transportvorrichtung um eine Walze, so kann diese Walze als Gegenelektrode ausgebildet sein. Auf diese Weise können die Ladungen, beispielsweise ionisierte Atome oder Moleküle aus dem Umgebungsgas der wenigstens einen Aufladungselektrode in Richtung Walze beschleunigt werden, und Elektronen können über diese Walze abgeführt werden, so dass ein elektrischer Behandlungsstrom zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Transportvorrichtung entsteht. Die benötigte Hochspannung zur Erzeugung des elektrischen Behandlungsstromes wird mit einem Hochspannungsgenerator erzeugt und beträgt bevorzugt 5-50 kV. Die Stromstärke beträgt bevorzugt 0,1 -10 mA. Durch Erzeugung des elektrischen Behandlungsstromes unter Einsatz einer Hochspannung von 5-50 kV führt ein Teil der aus der wenigstens einen Aufladungselektrode oder aus dem Elektrodensystem austretenden Ladungen zu einer Ionisierung von Atomen und Molekülen innerhalb des Umgebungsgases. Derart ionisierte Atome und Moleküle erfahren in dem elektrischen Feld zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode / dem Elektrodensystem und der als Transportvorrichtung ausgestalteten Gegenelektrode eine hohe Beschleunigung. Es wird vermutet, dass es zu einer Ionisierung von Atomen und Molekülen kommt, weil das elektrische Feld in der direkten Umgebung der scharfen Elektrodenspitzen oder Kanten die lonisationsfeldstärke des Umgebungsgases übersteigt. Diese Ionisation ist auch durch Leuchterscheinungen in der direkten Nähe der Spitzen sichtbar. Im Falle von Luft als Umgebungsgas werden hauptsächlich Sauerstoff- und Stickstoff-Ionen erzeugt.
Für eine effiziente Verfahrensführung wird die Release-Schicht bevorzugt derart zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode ausgerichtet, dass die Release-Schicht in Richtung Aufladungselektrode orientiert ist. Der Abstand zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Release-Schicht auf dem Substrat beträgt hierbei bevorzugt von 1 und 30 mm, besonders bevorzugt 3-10 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die wenigstens eine Aufladungselektrode mehrere nebeneinander angeordnete spitze Nadeln, die den gewünschten Bereich über die Breite der zu behandelnden Release-Schicht abdecken. Die Behandlungsbreite kann durch Abdecken der Elektrodenspitzen in den Seitenbereichen nach Bedarf eingestellt werden. Ebenso lässt sich durch das gezielte Abdecken bestimmter Bereiche eine streifenförmige Behandlung erreichen.
Je nach Abstand zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Release- Schicht auf dem Substrat und auch nach der an die Aufladungselektrode angelegten positiven oder negativen Hochspannung kann die Intensität des Behandlungseffektes variiert werden. Es sich gezeigt, dass der Behandlungseffekt für ein bestimmtes Produkt angenähert von dem von einer Elektrode auf eine Flächeneinheit einer Releaseschicht geflossenen elektrischen Ladungen abhängt. Formal ist dieses die erzeugte Ladungsdichte auf der Releaseschicht.
Bei einer nicht bewegten Releaseschicht ergibt sich die Ladungsdichte D aus dem Produkt aus dem Strom I und der Behandlungszeit t dividiert durch die Behandlungsfläche A, wenn man eine gleichmäßige Ladungsverteilung über die Behandlungsfläche voraussetzt.
Für eine mit eine bestimmten Geschwindigkeit v bewegten Bahn lässt sich die Formel (1 ) umwandeln in:
D str = 1
(2)
Dstr: Ladungsdichte in μΑ*η"ΐίη/η"ΐ2
I: Stromstärke in μΑ
v: Maschinengeschwindigkeit m/min
b: Effektive Breite Aufladungsstab in m
Im Folgenden wird für die Ladungsdichte zum Teil auch der Begriff Behandlungsdosis verwendet.
Durch Einstellen der Ladungsdichte zwischen 50 und 10000 μΑ*η"ΐίη/η"ΐ2 lässt sich das Trennverhalten der hierin beschriebenen Release-Schichten gezielt einstellen, ohne dass es zu einer Umkehr des Verlaufs des Trennkraftprofils im Bereich geringer Abzugsgeschwindigkeiten kommt. Dabei nimmt die Trennkraft der behandelten Release- Schicht gegenüber einer bestimmten adhäsiven Oberfläche mit steigender Behandlungsdosis zu. Ferner erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Behandlung von Release-Schichten derart, dass sich die behandelten Release-Schichten auch als Trennmaterialien gegenüber stark adhäsiven Oberflächen wie Acrylatbasierten Haftklebmassen eignen. Insbesondere erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Bereitstellung von Release-Schichten, deren Trennkräfte gegenüber stark haftklebrigen Klebmassen in einem Bereich von 2 bis 100 cN/cm liegen.
Zur Behandlung kann die beispielsweise auf einen Träger aufgebrachte Release-Schicht über eine Walze geführt werden, sodass die der wenigstens einen Aufladungselektrode zugewandte Seite der Release-Schicht behandelt wird. Durch Luft zwischen der Walze und dem Träger kann auch ein Behandlungseffekt auf der Trägerrückseite auftreten. Um eine unerwünschte Behandlung der Rückseite des Trägers zu unterdrücken, ist es sinnvoll, durch die Bahnbewegung und Walzenrotation eingeführte Schleppluft zwischen dem zu behandelnden Material und der Walze zu vermeiden. Hierzu kann die Luft vor der Walze, beispielsweise mit Hilfe einer Andruckwalze, einer Luftdüse, oder einer anderen Maßnahme herausgepresst werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Träger also über eine Walze geführt und auf diese Walze gedrückt.
Überraschender Weise wurde gefunden, dass das hierin beschriebene Aufbringen elektrostatischer Ladungen auf die Release-Schicht eine besonders schonende und dennoch gleichmäßige Behandlung der Release-Schicht ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Release-Schicht auf einen Träger aufgetragen. Bevorzugt wird der Träger vollflächig, d.h. deckend und nicht lediglich punktuell von der Release-Schicht bedeckt, so dass die Dicke der Release-Schicht bevorzugt in einem Bereich von 0,05 - 5 μηη liegt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Release-Schicht wenigstens ein Silikon, wenigstens ein fluoriertes Silikon, wenigstens ein fluoriertes oder teilfluoriertes Alkan oder Polyolefin, wenigstens ein Silikon-Copolymer, wenigstens ein Carbamat, wenigstens ein Wachs oder Mischungen von zwei oder mehr der genannten Stoffe. Besonders bevorzugt ist die Release-Schicht silikon-basiert.„Silikon-basiert" im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Release-Schicht wenigstens ein Polymer auf Silikonbasis (im Folgenden auch „Basispolymer") enthält. Als Basispolymere werden Polysiloxane, bevorzugt funktionalisierte und unfunktionalisierte Polydimethylsiloxane verwendet.
Bevorzugt enthält die der Release-Schicht zugrundeliegende Zusammensetzung bis zu 80 Gewichtsteile, besonders bevorzugt bis zu 40 Gewichtsteile eines Silikonharzes, bezogen auf 100 Gewichtsteile Silikonharz und Basispolymer. Als Silikonharz kommen bekannte Harze, bevorzugt MQ-Harze in Frage. Geeignete Harze beschreibt D. Statas in: Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 3rd Edition, Seite 664. Kommerziell erhältliche Beispiele besonders bevorzugter Harze sind RCA 395 von Bluestar Silicones, Syl-Off® SL 40 von Dow Corning, sowie CRA® 17 von Wacker Silicones. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die der Release-Schicht zugrundeliegende Zusammensetzung frei von Silikonharzen.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnde Release-Schicht kann auf lösungsmittelhaltigen und/oder lösungsmittelfreien Systemen beruhen. Ein „lösungsmittelhaltiges System" bedeutet, dass das betreffende System als tatsächlich lösungsmittelhaltiges System aufgetragen wird, nach der in der Regel thermisch initiierten Trocknung und Vernetzung jedoch nur noch maximal Spuren des Lösemittels in der Release-Schicht vorliegen. Der Fachmann spricht dennoch von einem „lösungsmittelhaltigen System" und kennzeichnet damit die speziellen Eigenschaften einer solchen Lösungsmittel-basiert erhaltenen Release-Schicht.
Die der Release-Schicht zugrunde liegende Zusammensetzung kann Strahlungsvernetzend (UV- oder Elektronenstrahl-), kondensations- oder additionsvernetzend sein. Bevorzugt ist die Zusammensetzung, die die zu behandelnde Release-Schicht bildet, additionsvernetzend.
Die der Release-Schicht zugrunde liegende Zusammensetzung ist bevorzugt ein vernetzbares Silikonsystem. Dazu zählen Mischungen aus Vernetzungskatalysatoren, so genannten thermisch härtbaren kondensations- oder additionsvernetzenden Polysiloxanen und Vernetzerkomponente. Für kondensationsvernetzende Silikonsysteme sind als Vernetzungskatalysatoren häufig Zinnverbindungen wie Dibutylzinndiacetat in der Zusammensetzung enthalten. Besonders bevorzugt ist die der Release-Schicht zugrunde liegende Zusammensetzung ein additionsvernetzendes Silikonsystem. Silikonbasierende Release-Schichten auf additionsvernetzender Basis lassen sich durch Hydrosilylierung härten. Diese Trennmittel umfassen üblicherweise die folgenden Bestandteile:
• ein alkenyliertes Polydiorganosiloxan (insbesondere lineare und verzweigte Polymere mit endständigen und nichtendständigen Alkenylgruppen),
• ein Polyorganowasserstoffsiloxan-Vernetzungsmittel sowie
• einen Hydrosilylierungskatalysator.
Als Katalysatoren für additionsvernetzende Silikonsysteme (Hydrosilylierungs- katalysatoren) haben sich beispielsweise Platin oder Platinverbindungen, wie zum Beispiel der Karstedt-Katalysator (eine Pt(O)-Komplexverbindung) durchgesetzt. Alternativ hierzu können auch Rhodiumverbindungen eingesetzt werden.
Weiterhin können auch photoaktive Katalysatoren, so genannte Photoinitiatoren, in Kombination mit UV-härtbaren kationisch vernetzenden Siloxanen auf Epoxid- und/oder Vinyletherbasis beziehungsweise UV-härtbaren radikalisch vernetzenden Siloxanen wie etwa acrylatmodifizierten Siloxanen verwendet werden. Ebenso ist die Verwendung von elektronenstrahlhärtbaren Silikonen (z.B. Silikonacrylaten) möglich. Entsprechende Systeme können je nach Verwendungszweck auch weitere Zusätze wie Stabilisatoren oder Verlaufshilfsmittel enthalten.
Ebenfalls verwendbar sind Massen, bei denen die Vernetzungsreaktion zwischen Organopolysiloxanen, die mit Mercaptogruppen substituierten Kohlenwasserstoff direkt an den Siliciumatomen gebunden aufweisen, und Organopolysiloxanen mit direkt an die Siliciumatome gebundenen Vinylgruppen in Gegenwart eines Photosensibilisators erfolgt. Solche Massen werden beispielsweise in der US 4,725,630 A1 beschrieben. Beim Einsatz der zum Beispiel in der DE 33 16 166 C1 beschriebenen Organopoly- siloxanmassen, die mit Epoxygruppen substituierte, direkt an die Siliciumatome gebundene Kohlenwasserstoffreste aufweisen, wird die Vernetzungsreaktion durch Freisetzung einer katalytischen Säuremenge induziert, die durch Photozersetzung zugesetzter Oniumsalzkatalysatoren erhalten wird. Andere durch einen kationischen Mechanismus härtbare Organopolysiloxanmassen sind Materialien, welche zum Beispiel Propenyloxysiloxanendgruppen aufweisen.
Zusätzlich zu dem Basispolymer und einem möglichen Silikonharz können in der Zusammensetzung, die der erfindungsgemäß zu behandelnden Release-Schicht zugrunde liegt, weitere Bestandteile wie Verankerungshilfen; organische und/oder anorganische Pigmente; Füllstoffe wie Ruß und organische und/oder anorganische Partikel (z.B. Polymethylmethacrylat (PMMA), Bariumsulfat oder Titanoxid (ΤΊΟ2)); sowie organische und/oder anorganische Antistatika wie ionische Polyelektrolyte, organische Salze, ionische Flüssigkeiten, Metallpulver (z.B. Silberpulver), Graphit und Carbon-Nanotubes enthalten sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Zusammensetzung, die der erfindungsgemäß zu behandelnden Release-Schicht zugrunde liegt, jeweils unabhängig voneinander 0 bis 5 Gewichtsteile einer oder mehrerer Verankerungshilfen, eines oder mehrerer Pigmente, eines oder mehrerer Füllstoffe, sowie eines oder mehrerer Antistatika, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Basispolymer und Silikonharz.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur gezielten Einstellung der Trennkräfte von Release-Linern. Dabei ermöglicht das Aufbringen elektrostatischer Ladungen wie hierin beschrieben eine Erhöhung der Trennkräfte, ohne dass sich das Trennkraftprofil, d.h. der Verlauf der Trennkraft in Abhängigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit, der (unbehandelten) Release-Schicht signifikant verändert. Insofern erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Bereitstellung von Release-Linern, bei denen sich die absoluten Trennkraftwerte ohne wesentliche Änderung des Trennkraftprofils in Abhängigkeit der Dosis einstellen lassen. Mit dem Ausdruck„Einstellen der absoluten Trennkraftwerte ohne wesentliche Änderung des Trennkraftprofils" ist gemeint, dass sich die Form des Diagramms beim Auftragen der Trennkräfte (Y-Achse) gegen die Abzugsgeschwindigkeit (X-Achse) nicht wesentlich ändert. Stattdessen verschiebt sich das Profil lediglich in seinen absoluten Werten (Y-Achse) in Abhängigkeit von der Behandlungsdosis. Die Form des Trennkraftprofils, d.h. die Form des Kurvenverlaufes selbst, bleibt jedoch im Wesentlichen unverändert. Der Erhalt des Trennkraftprofils über unterschiedliche Behandlungsdosen ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens. Denn hierdurch können ausgehend von einer zu behandelnden Oberfläche auf einfache Art Release-Schichten mit unterschiedlich starkem Trennverhalten gegenüber ein und derselben Klebmasse hergestellt werden. Die Trennkraftprofile der unterschiedlichen Release-Schichten bleiben dennoch erhalten. Ein Überlappen der Trennkräfte verschiedener Release-Schichten kann somit sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten vermieden werden. Dies hat den Vorteil, dass im Falle doppelseitiger Klebebänder auch bei lediglich geringem Unterschied der Trennwerte ein selektives Abziehen genau des Release-Liners mit der geringeren Trennkraft von der Klebmasse möglich ist, ohne auf unterschiedliche Silikonzusammensetzungen angewiesen zu sein. Gerade im Bereich hochautomatisierter Prozesse werden so Fehler vermieden, da ein identisches oder zumindest ähnliches Trennkraftprofil einen sicheren und gleichmäßigen Unterschied der Trennkräfte zwischen den beiden Release-Schichten und der Klebmasse über sämtliche Abzugsgeschwindigkeiten gewährleistet. Darüber hinaus liegt ein weiterer Vorteil des Erhalts bekannter Trennkraftprofile darin, dass Klebmassen beispielsweise von einem Liner auf ein Substrat übertragen werden können, ohne bei Änderung der Prozessgeschwindigkeit Prozessparameter, wie z.B. Andruckkräfte, nachregeln zu müssen.
Vor diesem Hintergrund betrifft die vorliegende Erfindung auch Release-Schichten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind, sowie Release-Liner, umfassend einen Träger und eine Release-Schicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dieser Träger ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylen, Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) Polyvinylchlorid (PVC) und Papier. Besonders bevorzugte Träger sind Glassine-Papiere, Clay-Coated Papiere, Kraftpapiere, maschinenglatte Papiere und Polyolefin-beschichtete Papiere sowie biaxial verstrecktes PET, mono- und biaxial verstrecktes PP, Cast PP (extrudiertes PP), HDPE und LDPE. Beispiele geeigneter Träger, die mit einer Release-Schicht versehen sind und sich für eine Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders eignen sind silikonisierte Glassine-Papiere der Firma Mondi (G-Liner), silikonisierte Polyolefin-beschichtete Papiere der Firma Loparex (Polyslik™), silikonisierte PET-Filme der Firma Siliconature (SILPHAN S), silikonisierte mono- und biaxial verstreckte PP-Folien sowie Cast-PP-Folien der Firma Siliconature (SILPROP S, SILPROP M, SILPROP K) und silikonisierte HDPE- und LDPE-Folien der Firma Mondi. In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Klebebänder, umfassend einen Release-Liner, dessen Release-Schicht mithilfe des hierin beschriebenen Verfahrens behandelt wurde. Bei diesen Klebebändern steht wenigstens eine Seite der Klebmasse des Klebebandes in Kontakt mit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Release-Schicht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung Klebebänder, bei denen die mit dem erfindungsgemäßen Release-Liner in Kontakt stehende Klebmasse eine Acrylat-basierte Klebmasse, bevorzugt eine Acrylat-basierte Klebmasse mit einer Klebkraft auf Stahl von 1 -20, besonders bevorzugt von 5-15 N/cm ist. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt das Auftragsgewicht der Klebmasse 50 g/m2. Die hierin genannten Klebkräfte auf Stahl werden hierzu wie folgt bestimmt: Ein 2 cm breiter und 25 cm länger Streifen des Klebbandes, wird auf der Prüfplatte durch fünfmaliges doppeltes Überrollen mit der Aufrollgeschwindigkeit von 10 m/min mittels einer 4 kg Rolle verklebt. Die Prüfplatte wird in die untere Klemmbacke der Zugprüfmaschine (BZ2.5/TN1 S Zwick) eingespannt und der Klebstreifen über sein freies Ende mittels einer Zugprüfmaschine (BZ2.5/TN1 S Zwick) unter einem Schälwinkel von 180° mit einer Geschwindigkeit von 300 mm/min abgezogen. Die dafür notwendige Kraft wird ermittelt. Die Messergebnisse werden über drei Messungen gemittelt und normiert auf die Breite des Streifens in N/cm angegeben.
Bei den Prüfplatten handelt es sich um polierte Stahlplatten (Werkstoff Nr. 1.4301 , DIN EN 10088-2, Oberfläche 2R) mit der Oberflächenrauhigkeit Ra = 80-130 nm).
In einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die mit der Release-Schicht des Release-Liners des hierin beschriebenen Klebebandes in Kontakt stehende Klebmasse einen maximalen Acrylsäure- und Methacrylsäure-Anteil (im Folgenden auch „(Meth)Acrylsäure-Anteil") von 5, bevorzugt 3, besonders bevorzugt 1 Gewichtsprozent auf, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Klebmasse. Hiermit ist gemeint, dass der Anteil an Acrylsäure- und Methacrylsäure-Einheiten in der Klebmassezusammensetzung die genannten Werte gemeinsam nicht übersteigt. Der Begriff „Acrylsäure- und Methacrylsäure-Einheiten" umfasst sowohl einpolymerisierte Acrylsäure und Methacrylsäure innerhalb möglicher (haft)klebriger Polymere der Klebmasse als auch einen möglichen (Rest-)Monomergehalt von Acrylsäure- und Methacrylsäure in der Zusammensetzung. Mit anderen Worten übersteigt der Anteil einpolymerisierter Acrylsäure- und Methacrylsäure-Einheiten und möglicher Restmonomere in seiner Summe nicht die genannten maximalen Anteile.
Experimenteller Teil
Die folgenden beispielhaften Experimente sollen die Erfindung näher erläutern, ohne durch die Wahl der angegeben Beispiele die Erfindung unnötig zu beschränken. Beispiele 1 -4
Ein doppelseitig silikonisiertes PE-Coated Trennpapier Poly Slik 603/80 gloss/gloss sf von Loparex B.V. in der 330 mm Breite wurde an einer Beschichtungsanlage mit einem elektrostatischem Aufladungsstab R130 von der Fa. Eltex, der quer zur Bahnrichtung über einer verchromten Walze angeordnet war, bei Bahngeschwindigkeiten von 12 m/min bis 50 m/min auf einer verchromten Walze behandelt. Die benötigte Hochspannung zur Erzeugung eines elektrischen Behandlungsstromes von den Aufladungselektroden (im Folgenden auch „Spitzen des Aufladungsstabes") auf das über die Walze gefahrene Trennpapier wurde mit einem Hochspannungsgenerator KNH35 der Fa. Eltex erzeugt. Die Spannung wurde auf 12 kV festgelegt und die Stromstärke betrug abhängig von der Bahngeschwindigkeit 0,7 - 1 ,6 mA. Der Spalt zwischen dem Aufladungsstab und dem Trennpapier wurde auf 5 mm eingestellt und die effektive Breite des Aufladungsstabes betrug 356 mm. Die Behandlung des Trennpapiers ist in einer Luft-Atmosphäre durchgeführt worden. Als ein mögliches Maß für die zu erwartende Stärke des Behandlungseffektes hat sich die elektrische Ladungsdichte, die der elektrischen Ladungsmenge pro Flächeneinheit auf dem Trennpapier entspricht, gezeigt.
Die Berechnung der Ladungsdichte wird entsprechend der Formel (1 ) durchgeführt.
Dstr: Ladungsdichte in μΑ min/m2
I: Stromstärke in μΑ
v: Maschinengeschwindigkeit m/min b: Effektive Breite Aufladungsstab in m
Die Trennkraft der vorbehandelten Trennpapiere wird über Verklebungen mit drei jeweils 20 mm breiten Teststreifen bestimmt. Als Teststreifen werden Testklebebänder mit den Produktnummern tesa 7475 und tesa 7476 verwendet. Bei tesa 7475 handelt es sich um ein Klebeband mit einer PET-Folie als Träger, auf der eine Acrylatmasse aufgebracht ist (Klebkraft auf Stahl 12,5 N/cm). Bei tesa 7476 handelt es sich um ein Klebeband mit einem Gewebeband als Träger, auf dem eine Synthese-Kautschuk aufgebracht ist (Klebkraft auf Stahl 8 N/cm). Die Proben werden vor der Messung für 24 Stunden bei 70°C für tesa 7475 und bei 40°C für tesa 7476 unter einer Gewichtsbelastung der Verklebung von 2 N/cm2 gelagert. Nach der Lagerung werden die Teststreifen auf eine Länge von 220 mm zugeschnitten und für zwei Stunden bei Prüfklima gelagert. Für die Messung wird der obere Teststreifen der Verklebung in die obere Klemmbacke einer Zugprüfmaschine, wie sie in AFERA 4001 verwendet wird, eingespannt. Der untere Teststreifen wird in der unteren Klemmbacke eingespannt. Der Klemmbackenabstand beträgt dabei 50 mm. Die Messung erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 300 mm/min, mit der die Klemmbacken auseinander gefahren werden. Der über eine Strecke von 100 mm ermittelte Mittelwert der für die Trennung der Verklebung benötigten Kraft entspricht der Trennkraft. Die Messungen werden bei einem Prüfklima von 23 ± 1 °C und 50 ± 5% rel. Luftfeuchte durchgeführt. Die an dem behandelten Trennpapier gemessenen Trennkräfte sind in der Tabelle 1. dargestellt.
Tabelle 1 : Trennkraft von unbehandeltem und behandeltem Trennpapier gegen Acrylatklebeband tesa 7475 und Synthesekautschuklebeband tesa 7476
Trennkraft Trennkraft
Ladungsdichte
Beispiel No. Bahngeschwindigkeit Strom tesa 7475 tesa 7476
[m/min] [μΑ] [μΑ min/m2] [cN/cm] [cN/cm]
0 - - 0 3 14
1 100 1600 441 7 15
2 50 1200 663 8 16
3 25 900 989 1 1 16
4 12 700 1545 13 17
Vergleichsweise höhere Trennkräfte sind leicht durch erhöhte Ladungsdichten erreichbar. Beispiele 5-7
Ein doppelseitig silikonisiertes Glassine Trennpapier KS 800 68H004/63H von B. Laufenberg GmbH in der 330 mm Breite wurde an einer Beschichtungsanlage mit einem elektrostatischem Aufladungsstab R130 von der Fa. Eltex, der quer zur Bahnrichtung über einer verchromten Walze angeordnet war, bei Bahngeschwindigkeiten von 12 m/min bis 50 m/min auf einer verchromten Walze elektrostatisch behandelt. Die benötigte Hochspannung zur Erzeugung eines elektrischen Behandlungsstromes von den Spitzen des Aufladungsstabes auf das über die Walze gefahrene Trennpapier wurde mit einem Hochspannungsgenerator KNH35 von Fa. Eltex erzeugt. Die Spannung wurde auf 12 kV festgelegt und die Stromstärke betrug unabhängig von der Bahngeschwindigkeit 2,6 mA. Der Spalt zwischen dem Aufladungsstab und dem Trennpapier wurde auf 5 mm eingestellt und die effektive Breite des Aufladungsstabes betrug 356 mm. Die Behandlung des Trennpapiers ist in einer Luft-Atmosphäre durchgeführt worden.
Die Berechnung der Stromdichte wird entsprechend der Formel (1 ) durchgeführt. Die Messungen der Trennkraft wurden wie in den oben genannten Beispielen durchgeführt. Die an dem elektrostatisch behandelten Trennpapier gemessenen Trennkräfte sind in der Tabelle 2. aufgelistet. Tabelle 2: Trennkraft von unbehandeltem und behandeltem Trennpapier gegen Acrylatklebeband tesa 7475 und Synthesekautschuklebeband tesa 7476
Trenn kraft Trenn kraft
Ladungsdichte
Beispiel No. Bahngeschwindigkeit Strom tesa 7475 tesa 7476
[m/min] [μΑ] [μΑ min/m2] [cN/cm] [cN/cm]
0 - - 0 3 7
5 50 2600 1438 27 10
6 25 2600 2899 67 14
7 12 2600 6086 134 21
Vergleichsweise höhere Trennkräfte sind leicht durch erhöhte Ladungsdichten erreichbar.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Behandlung einer Release-Schicht, umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Substrates mit einer Release-Schicht zwischen wenigstens Aufladungselektrode und einer Gegenelektrode; und
Aufbringen von Ladungen auf die Release-Schicht durch Anlegen einer
Gleichspannung zwischen der wenigstens einen Aufladungselektrode und der Gegenelektrode, wobei die wenigstens eine Aufladungselektrode von einem ionisierbaren Umgebungsgas umgeben ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei aus der wenigstens einen Aufladungselektrode austretende Ladungen zu einer Ionisierung von Atomen oder Molekülen innerhalb des Umgebungsgases führen.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Release-Schicht zu der wenigstens einen Aufladungselektrode hin orientiert ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Release-Schicht einer Ladungsdichte von 50 bis 10000 μΑ*ΓΤΐίη/Γη2 ausgesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Aufladungselektrode wenigstens eine Nadelelektrode ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Release-Schicht das Substrat auf einer seiner Seiten vollflächig bedeckt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat ein bahnförmiger Träger ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Träger ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus biaxial verstrecktem Polyethylenterephthalat, Polybutylen, Polypropylen, Polyethylen, monoaxial verstrecktem Polypropylen, biaxial verstrecktem Polypropylen, PVC, Cast PP und Papier.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Release-Schicht wenigstens ein Silikon, wenigstens ein fluoriertes Silikon, wenigstens ein Silikon- Copolymer, wenigstens ein Carbamat, wenigstens ein fluoriertes, teilfluoriertes oder unfluoriertes Alkan oder Polyolefin, wenigstens ein Wachs oder Mischungen von zwei oder mehr der genannten Stoffe enthält.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die der Release- Schicht zugrunde liegende Zusammensetzung wenigsten ein Polymer auf Silikonbasis enthält.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei die der Release-Schicht zugrunde liegende Zusammensetzung bis zu 80 Gewichtsteile eines Silikonharzes enthält, bezogen auf 100 Gewichtsteile Silikonharz und Polymer auf Silikonbasis.
12. Substrat mit einer Release-Schicht, erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 -1 1.
13. Substrat mit einer Release-Schicht gemäß Anspruch 12, wobei das Substrat mit der Release-Schicht ein Release-Liner für ein Klebeband ist.
14. Klebeband, umfassend ein Substrat mit einer Release-Schicht gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13 sowie wenigstens eine Klebmasse.
15. Klebeband nach Anspruch 14, wobei die wenigstens eine Klebmasse mit der Release-Schicht und/oder mit einer der Release-Schicht abgewandten Seite des Substrates in Kontakt steht.
16. Klebeband nach Anspruch 15, wobei die wenigstens eine Klebmasse mit der Release-Schicht in Kontakt steht und einen maximalen (Meth)Acrylsäure-Anteil von 5, bevorzugt 3, besonders bevorzugt 1 Gewichtsprozent nicht übersteigt, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der wenigstens einen Klebmasse, die mit der Release-Schicht in Kontakt steht.
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