| JP3032183 | STICKING SHEET |
| JP2011046963 | ADHESIVE SHEET |
| JP2006312268 | POLYIMIDE ADHESIVE SHEET, ITS MANUFACTURING METHOD AND POLYIMIDE/METAL LAMINATE COMPRISING THE SAME |
KLUGE-PALETTA, Werner (Bürgermeister-Kröger-Straße 40, Buchholz Hamburg, 21244, DE)
BACKHAUS, Sandra (Rungwisch 4c, Hamburg, 22523, DE)
HUSEMANN, Marc (Strehlowweg 48, Hamburg, 22605, DE)
KLUGE-PALETTA, Werner (Bürgermeister-Kröger-Straße 40, Buchholz Hamburg, 21244, DE)
BACKHAUS, Sandra (Rungwisch 4c, Hamburg, 22523, DE)
| Patentansprüche 1 . Steg- oder rahmenförmige Dichtung umfassend einen Schaumkörper, eine auf der Oberseite des Schaumkörpers vorgesehene erste Klebemasse sowie eine auf der Unterseite des Schaumkörpers vorgesehene zweite Klebemasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegbreite der Dichtung an ihrer schmälsten Stelle nicht mehr 1 ,5 mm beträgt, der Schaumkörper eine maximale Dicke von 400 μηη aufweist und aus einem oder mehreren geschlossenporigen Schäumen mit einer Raumdichte im Bereich von 100 bis 400 kg/m3 besteht, wobei die erste Klebemasse eine nach ASTM-D 3330 Methode C gemessene Klebkraft auf Polymethylmethacrylat (PMMA) von mindestens 3 N/cm aufweist, wobei die zweite Klebemasse eine nach ASTM-D 3330 Methode C gemessene Klebkraft auf Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) von höchstens 1 ,5 N/cm aufweist. 2. Dichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungskräfte zwischen der ersten Klebemasse und dem Schaumkörper und zwischen der zweiten Klebmasse und dem Schaumkörper bei einer nach ASTM-D 3330 Methode C durchgeführten Messung jeweils größer sind als die Klebkraft der zweiten Klebemasse auf ABS. 3. Dichtung nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach ASTM-D 3330 Methode C gemessene Klebkraft der ersten Klebemasse auf Polymethylmethacrylat (PMMA) mindestens 5,0 N/cm; sehr bevorzugt mindestens 7,5 N/cm, besonders bevorzugt mehr als 9,5 N/cm beträgt. 4. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach ASTM-D 3330 Methode C 3330 gemessene Klebkraft der zweiten Klebemasse auf Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) 1 ,0 N/cm oder weniger beträgt. 5. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen derart gestaltet sind, dass ihr maximaler Durchmesser nicht mehr als 70 % der Stegbreite der Dichtung an ihrer schmälsten Stelle beträgt. 6. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellhöhe der eingesetzten Schäume, also die Zellausdehnung in Richtung der Dicke der Dichtung, zwischen 25 und 200 μηη beträgt. 7. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelllänge der eingesetzten Schäume, also die Zellausdehnung in einer beliebigen Richtung senkrecht auf die Richtung der Dicke der Dichtung, zwischen 0,1 und 1 mm, sehr bevorzugt zwischen 0,2 und 0,6 mm liegt. 8. Verwendung einer Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die Abdichtung in Konsumgüter-Elektronikartikeln. 9. Verfahren zum Abdichten von Fugen zwischen oder von Öffnungen in Bauteilen aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 eingesetzt wird, wobei die Stauchung der Dichtung nicht mehr als 25 ± 1 %, bevorzugt nicht mehr als 10 % ihrer Dicke im freien (also nicht verklebten) Zustand beträgt. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauchung der Dichtung 0 ± 1 % beträgt. |
Haftklebriqe Dichtung
Die Erfindung betrifft ein doppelseitige haftklebrige Dichtung mit differenziertem Klebeverhalten, ein Verfahren zur Herstellung sowie die Verwendung zur Abdichtung in portablen Elektronikgeräten.
In portablen Elektronikgeräten werden eine Vielzahl von Dichtungen eingesetzt. Mit den Dichtungen soll vermieden werden, dass z.B. Staub, Dreck oder Feuchtigkeit in das Gerät eindringt. Besonders davon betroffen sind portable Elektronikgeräte, da diese auch im Außenbereich eingesetzt werden. Ein besonderer Einsatzbereich sind z.B. Mobilfunktelefone. Hier existieren noch zusätzliche Öffnungen, um z.B. Töne zu transportieren (Lautsprecheröffnungen oder Mikrophonöffnungen). Zur Abdichtung werden in portablen Elektronikgeräten in der Regel Schaumstoffe eingesetzt. Sehr populär sind z.B. Polyurethanschaumstoffe. Diese Schaumstofftypen besitzen eine partiell offen-zellige und eine partiell geschlossen-zellige Struktur. Diese sind z.B. unter dem Trademark Poron™ von der Firma Rogers kommerziell erhältlich. Um ein optimales Abdichtungsverhalten zu erreichen, werden diese Schäume unter Druck eingesetzt. Teilweise sind diese Dichtungen einseitig klebend ausgestaltet, um ein Verrutschen der Dichtung aus der erforderlichen Position zu vermeiden. Die Dichtwirkung selbst wird erst durch das Zusammendrücken der Dichtung in der Dichtfuge bewirkt. Durch die Stauchung schließen sich alle Zellen und es kann kein Staub oder keine Feuchtigkeit mehr eindringen.
Beispielsweise wird bei der Verklebung von Displayfenstern im Gehäuse die Dichtfuge durch entsprechende Dichtungen abgedichtet. Zur Abdichtung wird die Displayeinheit gegen Dichtung und Gehäuserahmen gedrückt, so dass der Schaumstoff abdichtet. Durch die Stauchung verringert sich aber auch das druck- und stoßabsorbierende Potential des Schaums, da dieser schon gestaucht ist, um die Dichtungsfunktion zu erreichen. Generell besteht der Trend, dass die portablen Elektronikgeräte immer kleiner und dünner werden. Dadurch verringern sich die zur Verfügung stehenden Flächen und Schichthöhen zur Abdichtung. Die bestehenden Systeme können dies nicht mehr leisten. Weiterhin lastet auch ein Kostendruck auf die Hersteller. Die gängigen Polyurethantypen sind aber relativ teuer in der Herstellung. Zudem müssen sie stark komprimiert werden, um ein gutes Dichtungsverhalten zu erreichen. Dieser Platz steht aber nicht mehr zur Verfügung.
Weiterhin besteht in der Elektronikindustrie ein ausgeprägter Trend zum recyceln. Bauteile sollten auch wieder rückstandsfrei von einander entfernbar sein, um sortenrein getrennt zu werden oder auch um Reparaturprozesse zu ermöglichen. Dies stellt auch besondere Anforderungen an die Verklebung der Schaumstoffe.
Es besteht somit der Bedarf für eine haftklebrige Dichtung, die die oben zusammengefasste Auflistung der technischen Nachteile bzw. Einschränkungen nicht aufweist.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine insbesondere steg- oder rahmenförmige Dichtung, umfassend einen Schaumkörper, eine auf der Oberseite des Schaumkörpers vorgesehene erste Klebemasse sowie eine auf der Unterseite des Schaumkörpers vorgesehene zweite Klebemasse, wobei die Stegbreite der Dichtung an ihrer schmälsten Stelle nicht mehr als 1 ,5 mm beträgt, der Schaumkörper eine maximale Dicke von 400 μηη aufweist und aus einem oder mehreren geschlossenporigen Schäumen mit einer Raumdichte im Bereich von 100 bis 400 kg/m 3 besteht, wobei weiterhin die erste Klebemasse eine nach ASTM-D 3330 gemessene Klebkraft auf einer Oberfläche aus Polymethylmethacrylat (PMMA) von mindestens 3,0 N/cm aufweist (stark klebende Klebemasse), und wobei die zweite Klebemasse eine nach ASTM-D 3330 gemessene Klebkraft auf einer Oberfläche aus einem Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren (ABS) von höchstens 1 ,5 N/cm aufweist (schwach klebende Klebemasse).
Bevorzugt beträgt die nach ASTM-D 3330 gemessene Klebkraft der ersten Klebemasse auf einer Oberfläche aus Polymethylmethacrylat (PMMA) mindestens 5,0 N/cm; sehr bevorzugt mindestens 7,5 N/cm, besonders bevorzugt mehr als 9,5 N/cm,
Weiter bevorzugt beträgt die nach ASTM-D 3330 gemessene Klebkraft der zweiten Klebemasse auf einer Oberfläche aus ABS 1 ,0 N/cm oder weniger. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterentwicklungen, Verfahren zur Herstellung sowie die Verwendung der haftklebrigen Dichtung.
Die Messung der im Rahmen dieser Schrift angegebenen Klebkräfte entspricht, sofern nicht gesondert anders angegeben, gemäß ASTM D 3330/D 3330M -04 vom 01 . Oktober 2004, Testmethode (Test method) C (Adhesion of Double-Coated Tape); Abschnitt 13 (im Rahmen dieser Schrift auch kurz als„ASTM-D 3330 Methode C" bezeichnet).
In Abwandlung von Punkt 6.2 der genannten Vorschrift wurden als Panels (Messuntergründe) nicht Stahl, sondern folgende Materialien eingesetzt (alle genannten Werte beziehen sich auf diese Messuntergründe):
Als Polymethylmethacrylat wurde farbloses PMMA XT mit einer Dicke von 3 mm eingesetzt. Das Material wurde im Extrusionsverfahren hergestellt.
Die ABS-Platten sind durch Extrusion von aufgeschmolzenen ABS-Pellets mit einer Zusammensetzung von 50 Gew.-% Styrol, 30 Gew.-% Acrylnitril und 20 Gew.-% Butadien erhältlich. Es wurden Platten in 3 mm Dicke eingesetzt.
Als Glas wurde Natron-Kalkglas mit einer Dicke von 3 mm eingesetzt. Das Glas setzt sich zu 75.5 % aus Siliciumdioxid, zu 12.9 % aus Natriumoxid und zu 1 1.6 % aus Calciumoxid zusammen.
Die Oberflächen aller drei Materialien sind glatt (glänzend), kratzerfrei, unbehandelt und gereinigt. Der in Punkt 6.3 der ASTM D 3330/D 3330M -04 genannte Wert der Oberflächenrauhigkeit wird für alle drei Messuntergründe eingehalten.
Die erfindungsgemäßen Dichtungen werden üblicherweise aus größeren Schichten ausgestanzt. Für die Messung der Klebkräfte werden Proben mit den in der Messvorschrift genannten Größen eingesetzt, die denselben Schichtaufbau aufweisen wie die erfindungsgemäßen Dichtungen. Somit können die vermessenen Dichtungsmaterialproben größere Ausmaße aufweisen als die erfindungsgemäße Dichtung an sich, ohne das sich hieraus ein Widerspruch oder eine Unklarheit ergäbe.
Für die Erfindung ist es sehr von Vorteil, wenn die Verankerungskräfte zwischen der ersten Klebemasse und dem Schaumkörper und zwischen der zweiten Klebemasse und dem Schaumkörper bei einer nach ASTM-D 3330 Methode C (Abzugswinkel 180°) durchgeführten Messung jeweils größer sind als die Klebkraft der zweiten Klebemasse auf ABS. Die vorgenannte Bedingung ist dann erfüllt, wenn es bei der Durchführung der zitierten Messung zu keinem Versagen der Verankerungen der beiden Klebkräfte auf dem Schaumstoffkörper kommt, sich die Klebemassenschichten also nicht von dem Schaumstoffkörper lösen, bevor die Verbindung der zweiten Klebemasse auf der ABS- Oberfläche gelöst wird, insbesondere vollständig gelöst wird.
Durch die Einhaltung der vorgenannten Bedingung kann gewährleistet werden, dass die Dichtung beim Ablösen der Dichtung von einem Gehäusekörper (insbesondere aus ABS oder einem mit ABS in seinen Oberflächeneigenschaften vergleichbaren Material) nicht ungewünscht spaltet.
In vorteilhafter Weise ist zumindest eine der Verankerungskräfte zwischen der ersten Klebemasse und dem Schaumkörper und zwischen der zweiten Klebemasse und dem Schaumkörper, bei einer nach ASTM-D 3330 Methode C (Abzugswinkel 180°) durchgeführten Messung um mindestens 20 % größer als die Klebkraft der zweiten Klebemasse auf ABS. Sehr bevorzugt gilt dies jeweils für beide genannten Verankerungskräfte.
Die erfindungsgemäße beidseitig haftklebrig ausgestaltete Dichtung wird insbesondere für die Verklebung von Bauteilen in Elektronikkonsumgütern eingesetzt. Die Angaben der Klebkräfte der eingesetzten Klebemassen auf PMMA bzw. auf ABS entsprechen dabei typischen üblicherweise in solchen Produkten miteinander verklebten Materialien.
Eine alternative Lösung der objektiven Aufgabe lässt sich dadurch finden, dass eine Dichtung eingesetzt wird, bei der als Referenz-Verklebungsfläche beidseitig Glas verwendet wird. Somit betrifft die Erfindung weiterhin eine insbesondere steg- oder rahmenförmige Dichtung, umfassend einen Schaumkörper, eine auf der Oberseite des Schaumkörpers vorgesehene erste Klebemasse sowie eine auf der Unterseite des Schaumkörpers vorgesehene zweite Klebemasse, wobei die Stegbreite der Dichtung an ihrer schmälsten Stelle nicht mehr als 1 ,5 mm beträgt, der Schaumkörper eine maximale Dicke von 400 μηη aufweist und aus einem oder mehreren geschlossenporigen Schäumen mit einer Raumdichte im Bereich von 100 bis 400 kg/m 3 besteht, wobei weiterhin die erste Klebemasse eine nach ASTM-D 3330 gemessene Klebkraft auf einer Glasoberfläche von mindestens 5,0 N/cm aufweist (stark klebende Klebemasse), und wobei die zweite Klebemasse eine nach ASTM-D 3330 gemessene Klebkraft auf einer Glasoberfläche von höchstens 1 ,5 N/cm aufweist (schwach klebende Klebemasse). Sehr von Vorteil weisen die erste Klebemasse (stark klebende Klebemasse) und die zweite Klebemasse (schwach klebende Klebemasse) jeweils sowohl für PMMA bzw. ABS als auch für Glas die angegebenen Werte auf.
Als erste Klebemasse (stark klebende Klebemasse) und/oder als zweite Klebemasse (schwach klebende Klebemasse) werden insbesondere vorteilhaft Haftklebemassen eingesetzt.
Erste Klebemasse (stark klebende Klebemasse)
Als Klebemassensysteme, insbesondere Haftklebemassensysteme, für die erfinderischen doppelseitigen Haftklebebänder werden vorteilhaft Acrylat-, Naturkautschuk-, Synthesekautschuk-, Silikon- oder EVA-Klebemassen eingesetzt, insbesondere von Vorteil sind aus dieser Gruppe die Haftklebemassen auf Basis von Polymeren und/oder Copolymeren auf Basis von Acrylat- und/oder Methacrylatderiavten (im folgenden übergreifend als Acrylathaftklebemasse bezeichnet). Prinzipiell sind - abhängig von den gewünschten Verklebungsverhältnissen - auch die weiteren dem Fachmann bekannten Haftklebemassen einsetzbar. Für eine Übersicht entsprechend nutzbarer Haftklebemassen sei verwiesen auf das „Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989).
Die stark klebende Klebemasse wird derart gewählt bzw. weiterverarbeitet, dass sie die definierten Klebkräfte auf PMMA bzw. Glas aufweist.
Für Naturkautschukklebemassen wird der Naturkautschuk bis zu einem Molekulargewicht (Gewichtsmittel) nicht unter etwa 100.000 Dalton, bevorzugt nicht unter 500.000 Dalton gemahlen und additiviert.
Bei Kautschuk/Synthesekautschuk als Ausgangsmaterial für die Klebemasse sind weite Variationsmöglichkeiten gegeben, so kann er beispielweise aus der Gruppe der Naturkautschuke und/oder der Gruppe der Synthesekautschuke und/oder aus einem beliebigen Blend aus Naturkautschuken und/oder Synthesekautschuken gewählt werden, wobei der Naturkautschuk oder die Naturkautschuke grundsätzlich aus allen erhältlichen Qualitäten wie zum Beispiel Crepe-, RSS-, ADS-, TSR- oder CV-Typen, je nach benötigtem Reinheits- und Viskositätsniveau, und der Synthesekautschuk oder die Synthesekautschuke aus der Gruppe der statistisch copolymerisierten Styrol-Butadien- Kautschuke (SBR), der Butadien-Kautschuke (BR), der synthetischen Polyisoprene (IR), der Butyl-Kautschuke (HR), der halogenierten Butyl-Kautschuke (XIIR), der Acrylatkautschuke (ACM), der Etylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA) und der Polyurethane und/oder deren Blends gewählt werden können.
Weiterhin vorzugsweise können Kautschuken zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit thermoplastische Elastomere mit einem Gewichtsanteil von 10 bis 50 Gew.-% zugesetzt werden, und zwar bezogen auf den Gesamtelastomeranteil. Stellvertretend genannt seien an dieser Stelle vor allem die besonders verträglichen Styrol-Isopren-Styrol- (SIS) und Styrol-Butadien-Styrol (SBS) -Typen.
In einer erfinderisch besonders bevorzugten Auslegung werden bevorzugt Acrylathaftklebemassen eingesetzt.
Die eingesetzten Acrylathaftklebemassen sind bevorzugt durch radikalische Polymerisation erhältlich. Die eingesetzten Acrylhaftklebemassen umfassen vorteilhaft zu mindestens 50 Gew.-% Polymeren und/oder Copolymere [im folgenden übergreifend als (Co)Polymere bezeichnet] auf Basis eines oder mehrerer acrylischer Monomere aus der Gruppe der Verbindungen der folgenden allgemeinen Formel:
wobei R-i = H oder CH 3 ist und der Rest R 2 = H oder CH 3 ist oder gewählt wird aus der Gruppe der verzweigten oder unverzweigten, gesättigten Alkylgruppen, insbesondere solchen mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen.
Die Monomere werden bevorzugt dermaßen gewählt, dass die resultierenden Polymere bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen als Haftklebemassen eingesetzt werden können, insbesondere derart, dass die resultierenden Polymere haftklebende Eigenschaften entsprechend des„Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989) besitzen. Dies kann z.B. durch die Wahl der geeigneten statischen Glasübergangstemperatur erfolgen. Die eingesetzten Haftklebemassen haben bevorzugt eine statische Glasübergangstemperatur T G von nicht mehr als 20 °C. Die Glasübergangstemperatur wird vorteilhaft durch die Wahl der Monomere zur Herstellung der (Co)Polymere und/oder die Wahl beigemischter die Glasübergangstemperatur beeinflussender Additive, wie insbesondere Harzen, eingestellt.
Zur Erzielung der gewünschten statischen Glasübergangstemperatur der (Co)Polymere werden die Monomere sehr bevorzugt derart ausgesucht und die mengenmäßige Zusammensetzung der Monomermischung vorteilhaft derart gewählt, dass sich nach der Fox-Gleichung (G1 ) (vgl. T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123) der gewünschte T G -Wert ergibt.
(G1 )
T ' G £- n T ' G, n
Hierin repräsentiert n die Laufzahl über die eingesetzten Monomere, w n den Massenanteil des jeweiligen Monomers n (Gew.-%) und T G,n die jeweilige Glasübergangstemperatur des Homopolymers aus den jeweiligen Monomeren n in K. Durch Abmischung mit Harzen erhöht sich in der Regel die statische Glasübergangstemperatur. Durch Wahl einer geeigneten statischen Glasübergangstemperatur der (Co)Polymere und Wahl von Art und Menge ggf. zuzusetzender Harze kann dabei die gewünschte Glasübergangstemperatur der Haftklebemasse realisiert werden.
Die Bestimmung der Glastemperatur T G kann per Dynamischer Differenzkalorimetrie DDK (englisch: DSC) gemäß DIN 53765: 1994-03 erfolgen; die Angaben zur Glasübergangstemperatur im Rahmen dieser Schrift beziehen sich auf die extrapolierte Onsettemperatur T g0 E entsprechend dieser Norm, vgl. Abschnitt 2.2.1 , sofern im einzelnen nicht anders angegeben.
Die Molmassen M w (Gewichtsmittel) der eingesetzten Polyacrylate betragen bevorzugt M w > 200.000 g/mol. Die im Rahmen dieser Schrift angegebenen Molekulargewichte M w beziehen sich auf die Messung mittels Größenausschlusschromatographie (GPC).
In einer sehr bevorzugten Weise werden als Momonere Acryl- und Methacrylsäureester eingesetzt, deren Kohlenwasserstoff reste 4 bis 14 C-Atome, bevorzugt 4 bis 9 C-Atome umfassen und insbesondere Alkylgruppen sind. Spezifische Beispiele für derartige Monomere, ohne sich durch diese Aufzählung einschränken zu wollen, sind Methlacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, n-Pentylacrylat, n- Hexylacrylat, n-Heptylacrylat, n-Octylacrylat, n-Octylmethacrylat, n-Nonylacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat, Behenylacrylat, und deren verzweigten Isomere, wie z.B. Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Isooctylacrylat, Isooctylmethacrylat.
Weitere vorteilhaft einsetzbare Verbindungsklassen sind monofunktionelle Acrylate und/oder Methacrylate von überbrückten Cycloalkylalkoholen mit zumindest 6 C-Atomen im Cycloalkylalkoholrest. Die Cycloalkylalkohole können auch substituiert sein, z.B. durch C-1-6-Alkylgruppen, Halogenatomen oder Cyanogruppen. Spezifische Beispiele sind Cyclohexylmethacrylate, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylate und 3,5-
Dimethyladamantylacrylat.
In einer weiteren bevorzugten Vorgehensweise werden Monomere eingesetzt, die polare Gruppen wie Carboxylreste, Sulfon- und Phosphonsäure, Hydroxyreste, Lactam und Lacton, N-substituiertes Amid, N-substituiertes Amin, Carbamat-, Epoxy-, Thiol-, Alkoxy-. Cyanreste, Ether oder ähnliches tragen.
Moderate basische Monomere sind z.B. Ν,Ν-Dialkylsubstituierte Amide, wie z.B. N,N- Dimethylacrylamid, Ν,Ν-Dimethylmethacrylamid, N-tert.-Butylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinyllactam, Dimethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminoethylacrylat,
Diethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylacrylat, N-Methylolmethacrylamid, N-(Buthoxymethyl)methacrylamid, N-Methylolacrylamid, N-(Ethoxymethyl)acrylamid, N-Isopropylacrylamid, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
Weitere bevorzugte Beispiele sind Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Allylalkohol, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Itaconsäure, Glyceridylmethacrylat, Phenoxyethylacrlylat, Phenoxyethylmethacrylat, 2-Butoxyethylmethacrylat, 2-Butoxyethylacrylat,
Cyanoethylmethacrylat, Cyanoethylacrylat, Glycerylmethacrylat, 6-
Hydroxyhexylmethacrylat, Vinylessigsäure, Tetrahydrofufurylacrlyat, ß- Acryloyloxypropionsäure, Trichloracrylsäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Aconitsäure, Dimethylacrylsäure, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
In einer weiteren sehr bevorzugten Vorgehensweise werden als (Co)Monomere Vinylester, Vinylether, Vinylhalogenide, Vinylidenhalogenide, Vinylverbindungen mit aromatischen Cyclen und Heterocyclen in α-Stellung eingesetzt. Auch hier seien nicht ausschließlich einige Beispiele genannt: Vinylacetat, Vinylformamid, Vinylpyridin, Ethylvinylether, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und Acrylonitril. Weiterhin werden in einer weiteren Vorgehensweise Photoinitiatoren mit einer copolymerisierbaren Doppelbindung eingesetzt. Als Photoinitiatoren sind Norrish-I- und -Il-Photoinitiatoren geeignet. Beispiele sind z.B. Benzoinacrylat und ein acryliertes Benzophenon der Fa. UCB (Ebecryl P 36 ® ). Im Prinzip können alle dem Fachmann bekannten Photoinitiatoren copolymerisiert werden, die das Polymer über einen Radikalmechnismus unter UV-Bestrahlung vernetzen können. Ein Überblick über mögliche einsetzbare Photoinitiatoren die mit einer Doppelbindung funktionalisiert werden können, wird in Fouassier: „Photoinititation, Photopolymerization and Photocuring: Fundamentals and Applications", Hanser-Verlag, München 1995, gegeben. Ergänzend wird Carroy et al. in„Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints", Oldring (Hrsg.), 1994, SITA, London eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Vorgehensweise werden zu den beschriebenen Monomeren Comonomere hinzugesetzt, deren Homopolymere eine hohe statische Glasübergangstemperatur besitzen. Als Komponenten eigenen sich aromatische Vinylverbindungen, wie z.B. Styrol, wobei bevorzugt die aromatischen Kerne C 4 - bis Ci 8 - Bausteine umfassen und auch Heteroatome enthalten können. Besonders bevorzugte Beispiele sind 4-Vinylpyridin, N-Vinylphthalimid, Methylstyrol, 3,4-Dimethoxystyrol, 4- Vinylbenzoesäure, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, Phenylacrylat, Phenylmethacrylat, t- Butylphenylacrylat, t-Butylphenylmethacrylat, 4-Biphenylacrylat und -methacrylat, 2- Naphthylacrylat und -methacrylat sowie Mischungen aus denjenigen Monomeren, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
Zur Erzielung stärker klebender Eigenschaften werden den Haftklebemassen optional Harze beigemischt. Als klebrigmachende Harze sind die vorbekannten und in der Literatur beschriebenen Klebharze einsetzbar, insbesondere vorteilhaft solche, die sich homogen in dem Basispolymer bzw. Basiscopolymer lösen. Die Homogenität derartiger Lösungen kann vorteilhaft durch DSC-Messung bestimmt werden. Bei Inkompatibilitäten werden neben der statischen Glasübergangstemperatur dann noch Schmelzpeaks gemessen, die von nicht gelöstem Harz stammen.
Beispiele für gut lösliche und daher vorteilhaft einsetzbaren Harztypen sind Pinen-, Inden- und Kolophoniumharze, deren disproportionierte, hydrierte, polymerisierte, veresterte Derivate und Salze, die aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffharze, Terpenharze und Terpenphenolharze, C5-, C9- sowie andere Kohlenwasserstoffharze. Beliebige Kombinationen dieser und weiterer Harze können eingesetzt werden, um die Eigenschaften der resultierenden Klebmasse wunschgemäß einzustellen. Im Allgemeinen lassen sich alle mit dem entsprechenden Polyacrylat kompatiblen (löslichen) Harze einsetzen, wobei die Kompatibilität stark von der Polarität des Polyacrylates abhängt.
Weiterhin können der Haftklebemasse optional Phosphat-Weichmacher (Plastifizierungsmittel) beigemischt sein. Diese senken in der Regel die statische Glasübergangstemperatur und senken die Klebkräfte.
Weitere einsetzbare Zusätze sind Füllstoffe, Mikrokugeln aus anderen Materialien, Kieselsäure, Silikate, Keimbildner, Blähmittel, Compoundierungsmittel und/oder Alterungsschutzmittel, z.B. in Form von primären und sekundären Antioxidantien oder in Form von Lichtschutzmitteln zugesetzt sein.
Neben der statischen Glasübergangstemperatur insbesondere von kleiner 20° C ist der Vernetzungsgrad für die Eigenschaften entscheidend; im Besonderen gilt dies für Acrylathaftklebemassen. Zur Erzielung optimaler haftklebriger Eigenschaften ist es sehr von Vorteil, wenn der Gelwert der Haftklebemasse zwischen 30 und 70 % liegt, (s. Methode Gelwertbestimmung). Übervernetzung führt zu einem Absinken der Klebkraft, Untervernetzung zu einem kohäsiven Spalten. Die Vernetzung der Haftklebemasse kann prinzipiell mittels energiereicher Strahlung (Elektronenstrahlen und/oder ultraviolette Strahlen), alternativ oder zusätzlich auch mit thermischer Energie (Wärmezufuhr und/oder geeignete thermische Vernetzer) bewirkt werden.
Zur Erzielung des gewünschten Gelwertbereiches können Vernetzer und Promotoren zur Vernetzung beigemischt werden. Geeignete Vernetzer für eine Elektronenstrahl- vernetzung und eine UV-Vernetzung sind beispielsweise bi- oder multifunktionelle Acrylate, bi- oder multifunktionelle Isocyanate (auch in blockierter Form) oder bi- oder multifunktionelle Epoxide. Zur thermischen Vernetzung können insbesondere vorteilhaft Metallchelate oder Metallsalze hinzugesetzt werden. Besonders geeignet sind z.B. Aluminiumchelat oder Titanchelat. Der Vernetzungsgrad bei der thermischen Vernetzung kann durch die Menge des zugesetzten Vernetzers gesteuert werden. So werden in der Regel für Polyacrylate zwischen 0,1 und 0,6 Gew.-Teile Metallchelat oder Epoxyverbindung oder Isocyanatverbindung (Angaben bezogen auf das 100 Gew.-Teile Basispolymer) hinzugesetzt, um den gewünschten Vernetzungsgrad zu erreichen.
Zu einer optionalen Vernetzung mit UV-Licht können den Polyacrylathaftklebemassen UV- absorbierende Photoinitiatoren zugesetzt werden. Nützliche Photoinitiatoren, welche sehr gut zu verwenden sind, sind Benzoinether, wie z. B. Benzoinmethylether und Benzoinisopropylether, substituierte Acetophenone, wie z. B. 2,2-Diethoxyacetophenon (erhältlich als Irgacure 651 ® von Fa. Ciba Geigy ® ), 2,2-Dimethoxy-2-phenyl-1 - phenylethanon, Dimethoxyhydroxyacetophenon, substituierte α-Ketole, wie z. B. 2-Methoxy-2-hydroxypropiophenon, aromatische Sulfonylchloride, wie z. B. 2-Naphthyl sulfonylchlorid, und photoaktive Oxime, wie z. B. 1 -Phenyl-1 ,2-propandion-2-(0- ethoxycarbonyl)oxim.
Die oben erwähnten und weitere einsetzbare Photoinititatioren und andere vom Typ Norrish I oder Norrish II können folgenden Reste enthalten: Benzophenon-, Acetophenon-, Benzil-, Benzoin-, Hydroxyalkylphenon-, Phenylcyclohexylketon-, Anthrachinon-, Trimethylbenzoylphosphinoxid-, Methylthiophenylmorpholinketon-, Aminoketon-, Azobenzoin-, Thioxanthon-, Hexarylbisimidazol-, Triazin-, oder Fluorenon, wobei jeder dieser Reste zusätzlich mit einem oder mehreren Halogenatomen und/oder einer oder mehreren Alkyloxygruppen und/oder einer oder mehreren Aminogruppen oder Hydroxygruppen substituiert sein kann. Ein repräsentativer Überblick wird von Fouassier: „Photoinititation, Photopolymerization and Photocuring: Fundamentals and Applications", Hanser-Verlag, München 1995, gegeben. Ergänzend kann Carroy et al. in„Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints", Oldring (Hrsg.), 1994, SITA, London herangezogen werden. Bei der UV-Vernetzung wird der Vernetzungsgrad durch die UV-Dosis sowie durch die eingestrahlte Wellenlänge gesteuert.
Zweite Klebemasse (schwach klebende Klebemasse)
Die Klebemassensysteme, insbesondere Haftklebemassensysteme, für die schwach klebende Seite können grundsätzlich auf denselben chemischen Verbindungsklassen basieren, wie dies für die stark klebende Klebemasse bereits angegeben wurde; so werden insbesondere Acrylat-, Naturkautschuk-, Synthesekautschuk-, Silikon- oder EVA- Kleber eingesetzt, insbesondere von Vorteil sind aus dieser Gruppe die EVA-Kleber und die Acrylathaftklebemassen, wobei letztere entweder in Lösung, aus der Schmelze oder als Dispersion beschichtet werden. Die Klebemasse wird derart gewählt oder verarbeitet, dass sie eine Klebkraft auf ABS bzw. auf Glas von nicht mehr als 1 ,5 N/cm aufweist. Für Naturkautschukklebemassen gelten die bereits für starke Haftklebemassen gemachten Angaben entsprechend.
In einer erfinderisch besonders bevorzugten Vorgehensweise werden als schwach klebende Klebemassen Acrylathaftklebemassen eingesetzt.
Um sehr schwach klebende Eigenschaften zu erreichen, können insbesondere drei verschiedene Konzepte verfolgt werden:
Konzept 1 ) Konventionelle Acrylathaftklebemassen, wie sie bereits oben beschrieben sind, mit Additiven, die die Klebkraft absenken,
Konzept 2) Konventionelle Acrylathaftklebemassen, wie sie bereits oben beschrieben sind, aber mit einem Gelwert größer 90 %,
Konzept 3) (Meth-)Acrylathaftklebemassen, die eine statische Glasübergangstemperatur zwischen 25 und 35 °C aufweisen.
Konzept.1.)
Es können die bereits zuvor beschriebenen (Meth-)Acrylathaftklebemassen (siehe stark klebende Haftklebemasse) eingesetzt werden. Die Verringerung der Klebkraft wird durch Additive erreicht, die selbst keine oder nur eine äußerst geringe Haftklebrigkeit aufweisen.
Geeignete Additive sind beispielsweise Harze, die vollständig oder partiell unverträglich mit der Haftklebemasse sind. Dies ist z.B. der Fall, wenn die Harze eine unterschiedliche Polarität zum Poly(meth)acrylat aufweisen. So besitzen besonders C5- und C9- Kohlenwasserstoffharze mit Poly(meth)acrylaten eine nur sehr geringe Kompatibilität.
Weitere geeignete Additive sind aliphatische Verbindungen, wie z.B. Fettsäure, oder langkettige Carbonsäuren. Diese weisen folgende Formel auf
CxHyR wobei R bevorzugt COOH, OH, NH 2 , S0 3 H oder deren Ester oder P0 3 H oder deren Ester sein kann. Es können aber auch andere polare Gruppen eingesetzt werden. Die Anzahl der C-Atome X variiert zwischen 12 und 30, die Anzahl an H zwischen 9 und 61. Die Gruppe C x H Y kann gesättigter oder ungesättigter Natur sein, kann unverzweigt, verzweigt oder cyclisch sein.
Weiterhin können als Additive Füllstoffe hinzugesetzt werden. Als Füllstoffe kann z.B. die Klasse der pyrogenen Kieselsäuren zugesetzt werden. Sie werden u. a. als Verdickungsmittel, Gelierungsmittel oder Thixotropiemittel in Fluiden unterschiedlichster Art eingesetzt, wobei man ihren Einfluss auf die rheologischen Eigenschaften der Fluide nutzt. Es können sowohl hydrophile oder hydrophobe Kieselsäuren eingesetzt werden.
Weiterhin können auch modifizierte Schichtsilikate eingesetzt werden. Weiterhin lassen sich natürliche, anorganische oder organischen Füllstoffe, wie Calciumcarbonat, Kaolin, Talkum, Dolomit oder Silicate einsetzen.
Auch können Kieselerde, Calcium- u. Bariumsulfat, Aluminiumhydroxid, Glasfasern und - kugeln sowie Cellulose-Pulver und Ruße eingesetzt werden.
Man kann anorganische und organische Füllstoffe auch nach ihrer Dichte unterscheiden. So erhöhen die oft in Kunststoffen und auch Klebemassen verwendeten anorganischen Füllstoffe wie Kreide, Titandioxid, Calcium- und Bariumsulfat die Dichte des Composits, da sie selber eine Dichte aufweisen, die höher ist als die des Polymeren. Bei gleicher Schichtdicke ist das Flächengewicht dann höher.
Daneben gibt es Füllstoffe, die die Gesamtdichte des Composits reduzieren können. Hierzu zählen Mikrohohlkugeln, sehr voluminöse Leichtfüllstoffe. Die Kugeln sind mit Luft, Stickstoff oder Kohlendioxid gefüllt, die Kugelschalen bestehen aus Glas, bei einigen Produkten auch aus einem Thermoplasten.
Weiterhin gibt es polymere Füllstoffe mit einer Dichte, die in der Größenordnung der des
Haftklebepolymers liegt. Hierein fallen beispielsweise Polyethylen, Polypropylen,
Polyamid, Polyacrylonitril, Polyester, Polymethacrylat und Polyacrylat.
Weiterhin können als organische Füllstoffe insbesondere sowohl pflanzliche und/oder tierische Rohstoffe eingesetzt werden. Die organischen Füllstoffe liegen sehr bevorzugt feinverteilt vor, insbesondere in Form von Fasern, Schrot, Staub oder Mehl.
Als pflanzliche organische Füllstoffe werden bevorzugt nachwachsende Rohstoffe
(nachwachsende organische Materialien) gewählt, insbesondere Holz, Kork, Hanf, Flachs,
Gräser, Schilf, Stroh, Heu, Getreide, Mais, Nüsse oder Bestandteile der vorgenannten
Materialien, wie Schalen (z.B. Nussschalen), Kerne, Grannen oder dergleichen.
Insbesondere kommen Holzmehle, Korkmehle, Getreidemehle, Maismehle und/oder Kartoffelmehle zum Einsatz, ohne sich durch die Aufzählung in der erfinderischen Lehre unnötig beschränken zu wollen.
Als tierische organische Füllstoffe kommen insbesondere Knochen, Chitin (z.B. Krebspanzer, Insektenpanzer), Haare, Borsten und Horn in vorteilhafter Weise zur Anwendung, insbesondere in feinverteilter (gemahlener) Form.
Als besonders vorteilhaft haben sich Füllstoffe herausgestellt, bei denen die Größe von zumindest 99 % der Partikeln (als Größe wird der Durchmesser im Falle nahezu runder Partikeln, wie beispielsweise kornförmigen Partikeln, beziehungsweise die maximale Länge im Falle länglicher Partikeln, wie beispielsweise Fasern) nicht mehr als 1000 μηη beträgt.
Der Anteil der Füllstoffe in der Haftklebemasse beträgt vorteilhaft größer 50 Gew.-%, besonders bevorzugt größer 70 Gew.-%, ganz besonders größer 80 Gew.-%.
Weiterhin können als Additive auch Tenside hinzugeben werden. Als Tenside werden Substanzen definiert, die die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabsetzen und die Bildung von Dispersionen ermöglichen oder unterstützen bzw. als Lösungsvermittler wirken. Tenside bestehen allgemein aus einem hydrophoben („wasserabweisenden") Kohlenwasserstoff rest und einem hydrophilen („wasserliebenden") Molekülteil. Tenside bewirken, dass zwei eigentlich nicht miteinander mischbare Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Öl und Wasser, fein vermengt werden können. Unter Tensiden versteht man auch waschaktive Substanzen (Detergentien), die in Waschmitteln, Spülmitteln und Shampoos enthalten sind.
Als unpolarer Teil dient immer eine Alkylgruppe. Der polare Teil kann verschieden aufgebaut sein. Für nichtionische Tenside werden als hydrophile Gruppen Hydroxy , Ether oder Ethoxylate eingesetzt. Beispiele hierfür sind z.B. Alkylphenolethoxylate. Anionische Tenside besitzen eine Carboxylat, Sulfonat oder Sulfat Gruppe. Kationische Tenside besitzen eine quartäre Ammoniumgruppe und amphotere Tenside bevorzugt eine Carboxalat und quartäre Ammoniumgruppe.
Es können aber auch natürliche Tenside eingesetzt werden, wie z.B. Lecithin.
Weitere spezielle Tenside sind z.B. Natriumlaurylsulfat oder Cetyltrimethylammoniumbromid.
Der Anteil der Tensid-Additive beträgt bevorzugt zwischen 5 und 25 %, sehr bevorzugt zwischen 10 und 20 %. Weiterhin können als Additive zu Acrylathaftklebemassen Kautschuk-Elastomere (Naturkautschuk und/oder Synthesekautschuk) hinzugegeben werden. Für die Haftklebemassen wird bevorzugt ein Naturkautschuk mit bis zu einem Molekulargewicht (Gewichtsmittel) nicht unter etwa 100.000 Dalton, bevorzugt nicht unter 500.000 Dalton gemahlen und additiviert. Der Naturkautschuk oder die Naturkautschuke können grundsätzlich aus allen erhältlichen Qualitäten wie zum Beispiel Crepe-, RSS-, ADS-, TSR- oder CV-Typen, je nach benötigtem Reinheits- und Viskositätsniveau, und der Synthesekautschuk oder die Synthesekautschuke aus der Gruppe der statistisch copolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuke (SBR), der Butadien-Kautschuke (BR), der synthetischen Polyisoprene (IR), der Butyl-Kautschuke (II R), der halogenierten Butyl- Kautschuke (XIIR), der Acrylatkautschuke (ACM), der Etylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA) und der Polyurethane und/oder deren Blends gewählt werden. Besonders bevorzugt werden Styrol-Isopren-Styrol- (SIS), Styrol-Butadien-Styrol (SBS) -, Styrol- Ethylen-Butadien-Styrol Typen (SEBS) eingesetzt. Die Varianten sind auch in hydrierter Form, als Zweiblockpolymere und auch mit MSA (Maleinsäureanhydrid)- Funktionalisierung erhältlich.
Es können auch Blends aus Naturkautschuken und/oder Synthesekautschuken gewählt werden.
Der Anteil der Kautschuk-Additive beträgt zwischen 5 und 50 %, sehr bevorzugt zwischen 10 und 30 %.
Konzept 2)
Hier werden modifizierte Haftklebemassen eingesetzt, ausgehend von den bereits für stark klebende Klebemassen beschriebenen Verbindungen. Zur Verringerung der Klebkräfte werden die Monomere jedoch derart gewählt, dass die statische Glasübergangstemperatur keiner -20 °C, bevorzugt kleiner -30 °C liegt und dass die Vernetzung dermaßen durchgeführt wird, dass die Haftklebemasse einen Gelwert größer oder gleich 90 %, bevorzugt größer oder gleich 95 % aufweist. Die gewünschte statische Glasübergangstemperatur wird dabei wie oben beschrieben erzielt werden. Gleiches gilt grundsätzlich für die Einstellung des erforderlichen Gelwerts, wobei im vorliegenden Fall in der Regel für Polyacrylate mit einem Gelwert von 90 % oder höher mindestens 1 ,5 Gew.-% Metallchelat oder Epoxyverbindung oder Isocyanatverbindung, bezogen auf das Basispolymer, hinzugesetzt werden, besonders bevorzugt größer 2,0 Gew.-%. Es sollten nicht mehr als 10 Gew.- Vernetzer hinzugegeben werden, um eine vollständige Verlackung zu vermeiden.
Der Vernetzungsgrad wird bei der Elektronenstrahlhärtung durch die Beschleunigungsspannung und die Dosis gesteuert, wobei diese auch von der Menge der zugesetzten Vernetzer und der Dicke des zu bestrahlenden Materials abhängig ist.
Der Vernetzungsgrad wird bei der UV-Härtung durch die Wellenlänge des UV-Lichtes, der Menge an zugesetztem Photoinitiator, der Menge der Vernetzungsbeschleuniger und der Dosis gesteuert.
Konzept 3)
Die für dieses Konzept bevorzugt eingesetzten Poly(meth-)acrylate basieren zu mindestens 50 Gew.-% auf zumindest einem acrylischen Monomer aus der Gruppe der Verbindungen der folgenden allgemeinen Formel:
wobei R-i = H oder CH 3 ist und der Rest R 2 = H oder CH 3 ist oder gewählt wird aus der Gruppe der verzweigten oder unverzweigten, gesättigten Alkylgruppen mit 1 - 30 Kohlenstoffatomen.
Die Zusammensetzung der Monomere wird bevorzugt dermaßen gewählt, dass die resultierenden Polymere bei Raumtemperatur als schwach klebende Haftklebemassen eingesetzt werden können. Dies kann beispielweise mittels der Glasübergangstemperaturen der Homopolymere der eingesetzten Monomere und/oder durch geeigneten Additivzusatz kontrolliert werden, wie im Grundsatz bereits beschrieben. Die statische Glasübergangstemperatur der Haftklebemasse liegt bei diesem Konzept zwischen + 25 °C und + 35 °C. Die Molmassen M w der hierbei eingesetzten Polyacrylate betragen bevorzugt M w > 200.000 g/mol, sehr bevorzugt größer 600.000 g/mol.
In einer sehr bevorzugten Weise werden Acryl- oder Methacrylmomonere aus dem Pool gewählt, der bei der stark klebenden Haftklebemasse bereits als Pool für (Meth)Acrylatmonomere angegeben wurde.
Vorteilhaft werden als Comonomere Vinylester, Vinylether, Vinylhalogenide, Vinylidenhalogenide, Vinylverbindungen mit aromatischen Cyclen und Heterocyclen in α-Stellung eingesetzt. Auch hier seien nicht ausschließlich einige Beispiele genannt: Vinylacetat, Vinylformamid, Vinylpyridin, Ethylvinylether, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und Acrylonitril.
In einer weiteren vorteilhaften Vorgehensweise werden als Comonomere Photoinitiatoren mit einer copolymerisierbaren Doppelbindung eingesetzt, wobei insbesondere Norrish-I- und -Il-Photoinitiatoren geeignet sind. Geeignete Beispiele sind z.B. Benzoinacrylat und ein acryliertes Benzophenon der Fa. UCB (Ebecryl P 36 ® ). Im Prinzip können alle dem Fachmann bekannten Photoinitiatoren copolymerisiert werden, die das Polymer über einen Radikalmechnismus unter UV-Bestrahlung vernetzen können.
In einer weiteren bevorzugten Vorgehensweise werden Comonomere eingesetzt, die eine hohe statische Glasübergangstemperatur besitzen. Als Komponenten eigenen sich aromatische Vinylverbindungen, wie z.B. Styrol, wobei bevorzugt die aromatischen Kerne aus C 4 - bis C 18 -Bausteinen bestehen und auch Heteroatome enthalten können. Besonders bevorzugte Beispiele sind 4-Vinylpyridin, N-Vinylphthalimid, Methylstyrol, 3,4- Dimethoxystyrol, 4-Vinylbenzoesäure, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, Phenylacrylat, Phenylmethacrylat, t-Butylphenylacrylat, t-Butylphenylmethacrylat, 4-Biphenylacrylat und -methacrylat, 2-Naphthylacrylat und -methacrylat sowie Mischungen aus denjenigen Monomeren, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
Weiterhin werden optional den Haftklebemassen Harze beigemischt. Als zuzusetzende klebrigmachende Harze sind die vorbekannten und in der Literatur beschriebenen Klebharze einsetzbar, die sich homogen in der Basispolymer lösen. Dies kann z.B. durch ein DSC bestimmt werden. Bei Inkompatibilitäten werden neben der statischen Glasübergangstemperatur dann noch Schmelzpeaks gemessen, die von nicht gelöstem Harz stammen. Beispiele für gut lösliche Harztypen sind Pinen-, Inden- und Kolophoniumharze, deren disproportionierte, hydrierte, polymerisierte, veresterte Derivate und Salze, die aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffharze, Terpenharze und Terpenphenolharze, C5-, C9- sowie andere Kohlenwasserstoffharze. Beliebige Kombinationen dieser und weiterer Harze können eingesetzt werden, um die Eigenschaften der resultierenden Klebmasse wunschgemäß einzustellen. Im Allgemeinen lassen sich alle mit dem entsprechenden Polyacrylat kompatiblen (löslichen) Harze einsetzen, wobei die Kompatibilität stark von der Polarität des Polyacrylates abhängt.
Neben der geeigneten statischen Glasübergangstemperatur ist der Vernetzungsgrad eine Einflussgröße für die Eigenschaften der Haftklebemasse. Zur Erzielung optimaler haftklebriger Eigenschaften soll der Gelwert der Haftklebemasse zwischen 30 und 70% liegen. Übervernetzung führt zu einem Absinken der Klebkraft, Untervernetzung zu einem kohäsiven Spalten. Zur Erzielung dieses Gelwertbereiches können die bereits genannten Vernetzer und Promotoren eingesetzt werden.
Weiterhin lassen sich die bereits genannten Vernetzer für energiereiche Strahlung und/oder thermische Vernetzung einsetzen, so dass eine Vernetzung mittels UV-Strahlen, Elektronenstrahlen und/oder mittels thermischer Energie bewirkt werden kann. Auf die oben hierzu gemachten Ausführungen wird Bezug genommen.
Herstellverfahren für die Haftklebemassen
Zur Herstellung der Acrylathaftklebemassen der stark klebenden Seite und der schwach klebenden Seite werden vorteilhaft konventionelle radikalische Polymerisationen durchgeführt. Für die radikalisch verlaufenden Polymerisationen werden bevorzugt Initiatorsysteme eingesetzt, die zusätzlich weitere radikalische Initiatoren zur Polymerisation enthalten, insbesondere thermisch zerfallende radikalbildende Azo- oder Peroxo-Initiatoren. Prinzipiell eignen sich jedoch alle für Acrylate dem Fachmann geläufigen, üblichen Initiatoren. Die Produktion von C-zentrierten Radikalen ist im Houben Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Vol. E 19a, S. 60 - 147 beschrieben. Diese Methoden werden in bevorzugter Weise in Analogie angewendet.
Beispiele für Radikalquellen sind Peroxide, Hydroperoxide und Azoverbindungen, als einige nicht ausschließliche Beispiele für typische Radikalinitiatoren seien hier genannt Kaliumperoxodisulfat, Dibenzoylperoxid, Cumolhydroperoxid, Cyclohexanonperoxid, Di-t-butylperoxid, Azodiisosäurebutyronitril, Cyclohexylsulfonylacetylperoxid, Diisopropyl- percarbonat, t-Butylperoktoat, Benzpinacol. In einer sehr bevorzugten Auslegung wird als radikalischer Initiator 1 ,1 '-Azo-bis-(cyclohexancarbonsäurenitril) (Vazo 88™ der Fa. DuPont) oder Azodisobutyronitril (AIBN) verwendet.
Die Polymerisation kann in Substanz, in Gegenwart eines oder mehrerer organischer Lösungsmittel, in Gegenwart von Wasser oder in Gemischen aus organischen Lösungsmitteln und Wasser durchgeführt werden. Es wird dabei angestrebt, die verwendete Lösungsmittelmenge so gering wie möglich zu halten. Geeignete organische Lösungsmittel sind reine Alkane (z.B. Hexan, Heptan, Octan, Isooctan), aromatische Kohlenwasserstoffe (z.B. Benzol, Toluol, Xylol), Ester (z.B. Essigsäureethylester, Essigsäurepropyl-, -butyl- oder -hexylester), halogenierte Kohlenwasserstoffe (z.B. Chlorbenzol), Alkanole (z.B. Methanol, Ethanol, Ethylenglycol, Ethylenglycolmonomethylether) und Ether (z.B. Diethylether, Dibutylether) oder Gemische davon. Die wässrigen Polymerisationsreaktionen können mit einem mit Wasser mischbaren oder hydrophilen Colösungsmittel versetzt werden, um zu gewährleisten, dass das Reaktionsgemisch während des Monomerumsatzes in Form einer homogenen Phase vorliegt. Vorteilhaft verwendbare Colösungsmittel für die vorliegende Erfindung werden gewählt aus der folgenden Gruppe, bestehend aus aliphatischen Alkoholen, Glycolen, Ethern, Glycolethern, Pyrrolidinen, N-Alkylpyrrolidinonen, N-Alkylpyrrolidonen, Polyethylenglycolen, Polypropylenglycolen, Amiden, Carbonsäuren und Salzen davon, Estern, Organosulfiden, Sulfoxiden, Sulfonen, Alkoholderivaten, Hydroxyetherderivaten, Aminoalkoholen, Ketonen und dergleichen, sowie Derivaten und Gemischen davon.
Die Polymerisationszeit beträgt - je nach Umsatz und Temperatur - zwischen 2 und 72 Stunden. Je höher die Reaktionstemperatur gewählt werden kann, das heißt, je höher die thermische Stabilität des Reaktionsgemisches ist, desto geringer kann die Reaktionsdauer gewählt werden.
Zur Initiierung der Polymerisation ist für die thermisch zerfallenden Initiatoren der Eintrag von Wärme essentiell. Die Polymerisation kann für die thermisch zerfallenden Initiatoren durch Erwärmen auf 50 bis 160 °C, je nach Initiatortyp, initiiert werden. Für die Herstellung kann es auch von Vorteil sein, die Acrylathaftklebemassen in Substanz zu polymerisieren. Hier eignet sich insbesondere die Präpolymerisationstechnik einzusetzen. Die Polymerisation wird mit UV-Licht initiiert, aber nur zu einem geringen Umsatz ca. 10 - 30 % geführt. Anschließend kann dieser Polymersirup z.B. in Folien eingeschweißt werden (im einfachsten Fall Eiswürfel) und dann in Wasser zu hohem Umsatz durchpolymerisiert werden. Diese Pellets lassen sich dann als Acrylatschmelzkleber einsetzen, wobei für den Aufschmelzvorgang besonders bevorzugt Folienmaterialien eingesetzt werden, die mit dem Polyacrylat kompatibel sind. Auch für diese Präparationsmethode lassen sich die thermisch-leitfähigen Materialzusätze vor oder nach der Polymerisation zusetzen.
In weiteren Auslegungsvarianten der Erfindung werden zur Herstellung der erfinderischen Haftklebemassen kontrollierte radikalische oder lebende Polymerisationsprozesse eingesetzt.
Ein anderes vorteilhaftes Herstellungsverfahren für die Acrylathaftklebemassen ist die anionische Polymerisation. Hier werden als Reaktionsmedium bevorzugt inerte Lösungsmittel verwendet, wie z.B. aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, oder auch aromatische Kohlenwasserstoffe.
Schäume
Die erfindungsgemäße zweiseitig haftklebrig ausgestattete Dichtung weist zumindest einen Schaumkörper (Schaumträgerschicht) auf, die auf zumindest einem Schaum basiert. Als Schaumkörper lässt sich insbesondere eine Schaumschicht auf Basis eines geschäumten Polymers oder Copolymers, auf Basis einer geschäumten Mischung von Polymeren oder Copolymeren oder auf Basis eines Laminates von zwei, drei oder mehreren Schaumschichten, insbesondere der vorgenannten Arten, einsetzen. Auch Laminate von zwei, drei oder mehreren Schichten, von denen nicht alle Schichten geschäumt sind, mindestens aber eine, vorteilhaft zumindest die zwei außenliegenden Schichten des Laminats geschäumt sind, sind einsetzbar, wobei als Schaumschichten der Laminate insbesondere auf die vorstehend genannten Schaumschichten eingesetzt werden können. Vorteilhaft eingesetzte Schaumkörper sind diejenigen, bei denen der Schaumkörper eine Schaumschicht aus einem geschäumten Polymer oder geschäumten Copolymer oder einer geschäumten (Co)Polymermischung ist; insbesondere gemäß den nachfolgenden Schaumspezifikationen. Diese gelten aber ebenfalls für die Schaumschichten der weiteren vorgenannten Schaumkörper.
Erfindungsgemäß einsetzbare Schaumkörper umfassen bzw. sind (insbesondere sofern der Schaumkörper nur eine Schaumschicht ist) bevorzugt geschäumte Homo- und/oder Copolymere des Ethylens, insbesondere Polyethylene (PE) niederer und sehr niederer Dichte (LDPE, LLDPE, VLPDE), Ethylen-Vinylacetat Copolymere (EVA), sowie Gemische vorgenannter Polymere (z.B. PE-EVA-Schäume); weiterhin geschäumte Polyvinylacetate, Polypropylene, Ethylen-Propylen-Dien Kautschuk (EPDM) und thermoplastische Elastomere auf Basis von Styrolblockcopolymeren. Die Schaumstoffe können vernetzt oder unvernetzt zum Einsatz kommen.
Als Schaumkörper oder Schichten von Schaumkörpern werden besonders vorteilhaft Schäume aus Polyethylen, Ethylvinylacetat (PVA) und Polypropylen eingesetzt. In einer sehr bevorzugten Auslegung werden Polymerblends aus Polyethylen und Ethylvinylacetat eingesetzt, wobei vorzugsweise auf ein Ethylvinylacetat mit einem Vinylacetatanteil von bis zu 15 Gew.-% zurückgegriffen wird.
Erfindungsgemäß bevorzugt werden Schaumkörper eingesetzt, die hell oder dunkel eingefärbt sind; insbesondere weiß, anthrazitfarben oder besonders vorteilhaft schwarz gefärbt sind. Die Färbung kann sich den gesamten Schaumkörper oder einzelne Schichten hiervon betreffen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Schaumträger können zum besseren Verankern der auf ihr vorgesehenen Schichten vorbehandelt werden. Als Vorbehandlung eigenen sich besonders bevorzugt die Behandlung mit Corona, das Ätzen und/oder die Ausrüstung mit einem Haftvermittler, also einem Vorstrich, die die Verankerungseigenschaften der Folie verbessert. Als sehr bevorzugt hat sich herausgestellt, wenn die Schaumträgerschichten sowohl mit Corona behandelt als auch geätzt werden. Die Vorbehandlung des Schaumträgers kann ein- oder beidseitig geschehen.
Die erfindungsgemäßen Schäume weisen eine geschlossenzellige Struktur auf. Genutzt werden können verhautete Schäume von integraler oder nicht integraler Struktur. Erfindungsgemäß einsetzbar sind auch Laminate mehrerer Schäume. Insbesondere für den Einsatz in portablen Elektronikgeräten ist die Zellgröße von Bedeutung, da derartige Geräte immer kleiner hergestellt werden und entsprechend die eingesetzten Bauteile - wie auch Dichtungen - möglichst klein sein soll. Die maximale Zellhöhe (also die maximale Zellausdehnung in Richtung der Dicke der Dichtung) der eingesetzten Schäume beträgt daher sehr bevorzugt zwischen 25 und 200 μηη. Die maximale Zelllänge (also die maximale Zellausdehnung in einer beliebigen Richtung senkrecht auf die Richtung der Dicke der Dichtung) liegt vorteilhaft zwischen 0,1 und 1 mm, sehr bevorzugt zwischen 0,2 und 0,6 mm. Vorteilhaft liegen die Ausdehnungen aller Zellen in den genannten Bereichen.
Um eine gute Dichtigkeit zu gewährleisten, sollte die Ausdehnung der Schaumzellen in einer beliebigen Raumrichtung - insbesondere bei Einhaltung der vorgenannten Werte - nicht mehr als 80 %, bevorzugt nicht mehr als 70 % der Ausdehnung des durch die Zellen gebildeten Schaums in dieser Richtung aufweisen. Sehr bevorzugt sollte die maximale Zellausdehnung der Zellen (d.h. in der Regel die größte Ausdehnung der größten Zelle) nicht mehr als 80 %, bevorzugt nicht mehr als 70 % der kleinsten Stegbreite der Dichtung, also des kleinsten Weges, über den die Dichtung eine Abdichtung bewirkt, betragen, um einen optimalen Dichteffekt zu erzielen.
Über die Dicke der Schaumkörper lässt sich die Gesamtdicke der haftklebrigen Dichtung variieren. Bevorzugt beträgt die maximale Schichtdicke des Schaumkörpers 400 μηη. Um noch eine Schaumwirkung zu besitzen, sollte die minimale Schichtdicke bevorzugt 50 μηη nicht unterschreiten.
Die für die Schaumkörper eingesetzten Schäume weisen bevorzugt eine Raumdichte im von 100 bis 400 kg/m 3 auf.
Optionale weitere Schichten
Die erfindungsgemäße haftklebrige Dichtung kann in einer vorteilhaften Weiterentwicklung durch eine oder mehrere Trägerfolien verstärkt werden. Die Trägerfolie(n) bewirken eine Stabilisierung der haftklebrigen Dichtung. Es ist beispielsweise vorteilhaft, dass in der Regel derartig verstärkte Dichtungsmaterialien leichter gestanzt werden.
Die Folienträger basieren vorteilhaft auf Polymeren, die zu Folien extrudiert oder gegossen werden können. Geeignete Folienmaterialien sind z.B. Polyester, Polymetharylate, Polycarbonate, Polyamide, Polyolefine, Polyvinylchloride, Polyurethane, Polyimide oder Nylon. In einer besonders bevorzugten Auslegung wird Polyethylenterephthalat (PET) eingesetzt.
Vorteilhaft werden eine oder mehrere Folientragerschichten aus Polyethylenterephthalat eingesetzt, wobei jedoch auch andere Polymere, die filmbildende Eigenschaften aufweisen, eingesetzt werden könnten. Der Folienträger kann vorteilhaft transparent, weiß, anthrazit oder schwarz eingefärbt oder beschichtet sein.
Die Folien weisen bevorzugt eine Schichtdicke von 4 bis 50 μηη, mehr bevorzugt eine Schichtdicke von 12 bis 25 μηη auf. Die Klebmassenschichten weisen bevorzugt jeweils eine Schichtdicke von 10 μηη bis 100 μηη auf. Für die schwach klebende Haftklebemasse kann es von Vorteil sein, die Schichtdicke auf unterhalb 50 μηη zu beschränken. Für einige Haftklebemassenzusammensetzung kann es auch von Vorteil sein, die Haftklebemassenschichtdicke auf unterhalb 20 μηη zu beschränken. Für die stark klebende Haftklebemassenseite kann es von Vorteil sein, um den gezielten Klebkraftbereich zu erzielen, eine Schichtdicke von größer 50 μηη einzustellen.
Die Verstärkungsfolie(n) können zum besseren Verankern der auf ihr vorgesehenen Schichten vorbehandelt sein. Als Vorbehandlung eignen sich besonders bevorzugt die Behandlung mit Corona, das Ätzen und/oder die Ausrüstung mit einem Haftvermittler, also einem Vorstrich, der die Verankerungseigenschaften der Folie verbessert. Als sehr bevorzugt hat sich herausgestellt, wenn die Folie(n) sowohl mit Corona behandelt als auch geätzt werden. Je nach Produktaufbau kann auch eine Kaschierklebemasse zur Verankerung mit dem Schaumstoff eingesetzt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Schäumung direkt auf der Trägerfolie vorgenommen wurde, so dass auf diese Klebemasse verzichtet werden kann.
Als Kaschierklebemasse lassen sich dabei die dem Fachmann geläufigen, für beide Materialien (Verstärkungsfolie und Schaum) geeigneten Klebemassen einsetzen. Als Klebemassen kommen insbesondere Haftklebemassen auf (Meth-)Acrylatbasis oder auf Kautschukbasis in Frage. Es ist bei einlagigen (trägerlosen) Kaschierklebebändern und symmetrischen doppelseitigen Klebebändern insbesondere eine Kaschierklebemasse zu wählen, die eine gute Eignung für beide Trägermaterialien aufweist.
Die Kaschierklebemasse hat die Verbundfestigkeit zu gewährleisten und sollte somit eine Klebkraft aufweisen, die gewährleistet, dass sich die mittels ihr bewirkte Verbindung bei einer nach ASTM-D 3330 Methode C (180°-Messung) durchgeführten Messung gemäß nicht löst, bevor die Verbindung der zweiten Klebemasse auf der ABS-Oberfläche gelöst wird, insbesondere vollständig gelöst wird. So ist auch hier gewährleistet, dass die Dichtung beim Wiederablösen vom Untergrund hier keine ungewollte Bruchstelle aufweist.
Im Hinblick auf die Gesamtdicke der erfindungsgemäßen Dichtung zeichnet sich eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kaschierkleberschicht dadurch aus, dass sie sehr dünn gehalten wird. Insbesondere vorteilhaft werden hier Schichten von nicht mehr 50 μηη, besser von nicht mehr als 30 μηη eingesetzt. Als sehr vorteilhaft hat sich eine Kaschierkleberschicht von 20 μηη erwiesen, besonders vorteilhaft auf Basis von harzabgemischten Polyacrylaten und/oder Polymethacrylaten.
Zur Herstellung insbesondere trägerloser, einschichtiger Kaschierkleberschichten wird die Klebemasse bevorzugt mit einem Flächengewicht von nicht mehr als 50 g/m 2 , besser von nicht mehr als 30 g/m 2 aufgetragen.
Im Falle einer chemischen Vorbehandlung kann der jeweilige Träger zunächst vorteilhaft mit Vorstrich versehen werden, wobei in einer besonders bevorzugten Auslegung Reaktiv- Vorstriche verwendet werden. Als Vorstrichmaterialien eignen sich z.B. Reaktivhaftvermittler.
Eine Vorbehandlung der Trägerschichten (Folienträger und/oder Schaumträger) auf der jeweils der Kaschierklebemasse abgewandten Seite dient der besseren Verankerung der äußeren Klebemassenschicht.
Produktaufbau
Als Schaumkörper (Trägermaterialien) werden Schäume, Schaumstoffe oder Schaumstofffolienlaminate gemäß den oben hierzu gemachten Ausführungen eingesetzt, insbesondere auch bei den nachstehenden Produktaufbauten. In vorteilhafter Weise wird hierbei ein einschichtiger Schaumkörper eingesetzt, so dass sehr dünne Dichtungen realisiert werden können.
Im einfachsten Fall weist das Haftklebeband den in Figur 1 dargestellten Produktaufbau auf, hierbei bedeuten:
1 = stark klebende Klebemasse, insbesondere Haftklebemasse (erste Klebemasse)
2 = Schaumkörper 3 = schwach klebende Klebemasse, insbesondere Haftklebemasse (zweite Haftklebemasse)
Weiterhin können mehrschichtige Aufbauten realisiert werden. Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform, bei der eine Trägerfolie (4) zur Versteifung auf Seiten der stark klebenden Klebmassenschicht eingesetzt wird. Der Folienträger (4) kann aber auch zur schwach klebenden Seite orientiert sein, vgl. hierzu Fig. 3.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Trägerfolie (4) eine Kaschierklebemasse vorgesehen; vgl. Fig. 4 und 5 (Fig. 4: Trägerfolie und Kaschierklebemasse auf der stark klebenden Seite; Fig. 5: Trägerfolie und Kaschierklebemasse auf der schwach klebenden Seite).
Eine weitere Ausführungsform sieht mehr als einen Folienträger (4) zur Verstärkung vor, in Fig. 6 ist beispielhaft - und ohne sich hierdurch auf diese Ausführungsvariante beschränken zu wollen - eine Variante mit zwei Folienträgern (4) dargestellt, wobei einer der Folienträger (4) durch eine Kaschierklebemasse (5) auf dem Schaumträger (3) fixiert ist.
Die erfindungsgemäßen Dichtungen weisen insbesondere Dicken von 500 μηη oder weniger (bei Schaumkörperdicken von 400 μηη oder weniger) auf. Es lassen sich hervorragend auch Dichtungen noch kleinerer Dicke, also etwa 400 μηη oder weniger oder bevorzugt 300 μηη oder weniger, realisieren.
Erfindungsgemäß einsetzbare Schaumkörper können Dicken von 100 μηη oder weniger bis hin zu 50 μηη oder weniger aufweisen. Die Dicke der Dichtungen wird durch die Schaumkörperdicke und die Eindringtiefe der Haftklebemassenschichten in den Schaum maßgeblich beeinflusst, so dass - bei typischen Klebemassenaufträgen von 20 bis 60, etwa beispielsweise 50 g/m 2 - erfindungsgemäße Dichtungen bis herunter zu einer Dicke von etwa 100 μηη realisierbar sind.
Erfindungsgemäß weist die Dichtung an ihrer schmälsten Stelle eine Stegbreite von nicht mehr als 1 ,5 mm auf. Um eine hinreichende Stabilität zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn die Stegbreite an der schmälsten Stelle der Dichtung 0,5 mm nicht unterschreitet. Als sehr vorteilhaft haben sich beispielsweise Dichtungen herausgestellt, deren schmälste Stelle etwa 0,8 mm beträgt. Die Dichtungen können dabei rahmenförmig (beispielweise rund, oval, rechteckig, quadratisch) aufgebaut sein und derart regelmäßig, dass die Dichtung durchgängig eine (konstante) Stegbreite im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 mm, sehr bevorzugt von 0,8 mm aufweist, aber auch derart unregelmäßig, dass die Stegbreite variiert und es eine oder mehrere schmälste Stellen mit den angegebenen Stegbreiten neben breiteren Stegen oder Stegabschnitten gibt. Hierdurch lässt sich die Dichtung optimal an die Form der abzudichtenden Stelle bzw. des Bauteils anpassen.
Das erfindungsgemäße Dichtmaterial kann vorteilhaft in aufgerollter Form angeboten werden; insbesondere vor der Stanzung oder Konfektionierung zur einzusetzenden Dichtung. Zur Aufrollung wird das Dichtmaterial bevorzugt mit einem Trennfolie oder einem Trennpapier eingedeckt. Als Trennpapiere eignen sich Glassine-, HDPE- oder LDPE-Liner, die in einer bevorzugten Auslegung eine abgestufte Trennwirkung besitzen. In einer weiteren Auslegung der Erfindung wird eine Trennfolie eingesetzt. Die Trennfolie sollte in einer bevorzugten Auslegung auch eine abgestufte Trennwirkung besitzen. Des Weiteren können aber auch zwei Trennfolien oder Trennpapier oder Kombinationen zur Abdeckung eingesetzt werden.
Verwendung
Die erfindungsgemäße Dichtung wird zur Abdichtung von Fugen zwischen zwei Bauteilen eingesetzt. Die Dichtung ist insbesondere geeignet für die Abdichtung in (unbehandelten, behandelten und/oder lackierten) Artikeln aus Kunststoff, Glas, Metall oder Artikeln aus mehreren dieser Materialien.
Die erfindungsgemäße Dichtung wird insbesondere bevorzugt zum Abdichten von Fugen und/oder Öffnungen zwischen oder in Bauteilen elektronischer Geräte eingesetzt, etwa solchen aus dem Bereich der Konsumgüterelektronik, Unterhaltungselektronik und/oder Kommunikationselektronik (zum Beispiel für Mobiltelefone, PDAs, Laptops und andere Rechner, Digitalkameras und Anzeigegeräte wie etwa Displays, Digitalreader oder organische Leuchtdiodendisplays (OLEDs) sowie für Solarzellenmodule wie etwa elektrochemische Farbstoff-Solarzellen, organische Solarzellen oder Dünnschichtzellen). Als Baueinheiten werden vorliegend alle Bestandteile und Ansammlungen derselben verstanden, die in elektronischen Geräten verwendet werden, beispielsweise elektronische Bauteile (diskrete und integrierte Bauelemente), Gehäuseteile, optische und/oder mechanische Schutzvorrichtungen (Schutzscheiben, Abdeckgitter und dergleichen), elektronische Module, Antennen, Anzeigefelder, unbestückte und/oder bestückte Platinen und dergleichen.
Die Dichtung soll insbesondere geeignet sein, im verklebten Zustand auf zumindest einer ihrer verklebten Seiten wiederabgelöst zu werden, insbesondere ohne dass hier Rückstände verbleiben. Insbesondere die Eignung für einen reversiblen, mehrfachen Einsatz ist gewünscht. So lässt sich die entsprechende Dichtung nicht nur beispielsweise für einen Recycling-Prozess entfernen, sondern die Dichtwirkung bleibt auch erhalten, wenn austauschbare Teile, wie etwa Handyschalen, mit der Dichtung ausgerüstet sind (bevorzugt mittels der stark klebenden Seite) und mehrfach entfernt, wiederangebracht bzw. ausgetauscht werden können, wobei die Dichtung mit der schwach klebenden Seite am Gehäuse anhaftet und hierdurch jeweils die Dichtwirkung zu dieser Seite hin garantiert.
Die Abdichtung wird insbesondere mittels eines Verfahrens realisiert, bei der die erfindungsgemäße, doppelseitig haftklebrig ausgerüstete Dichtung auf beiden Seiten haftklebrig mit den die Fuge bildenden Bauteilen verklebt wird. Durch die geschlossenporige Ausgestaltung und die durch die Verklebung bewirkte Dichtung der Verklebungsstellen ist die gesamte Fuge abgedichtet, ohne dass es eines Druckes bedarf, der über die Bewirkung der Haftklebeverbindung hinausgeht. Bevorzugt ist die Dichtung im Anwendungszustand auf nicht mehr als 25 ± 1 % ihrer Dicke im freien (also nicht verklebten) Zustand gestaucht, mehr bevorzugt auf nicht mehr als 10 ± 1 %. Besonders bevorzugt ist die Dichtung im Anwendungszustand nicht gestaucht (also druckfrei), so dass die Stauchung (im Rahmen der Fehlergenauigkeit; siehe Abweichung) 0 % ± 1 % % beträgt (als Stauchung wird die Dickendifferenz = [(Dicke (nicht gestaucht) - Dicke (gestaucht))/Dicke (nicht gestaucht)] angegeben; wobei sich„gestaucht" auf den Anwendungszustand bezieht, „nicht gestaucht" auf den Zustand der frei vorliegenden, nicht verklebten und nicht gestauchten Dichtung).
Zumindest die Klebeverbindung auf einer der Seiten, bevorzugt der Gehäuseseite bei der Verklebung von Kleinteilen wie beispielweise Displayfenstern, Lautsprecherabdeckungen (-gittern) oder dergleichen, ist dabei reversibel, da mittels der schwach klebenden Klebemasse (zweite Klebemasse), insbesondere Haftklebemasse, bewirkt. Die Dichtung als ganzes ist derart ausgestaltet, dass beim Lösen der Dichtungssstelle die innere Struktur der Dichtung im wesentlichen erhalten bleibt, die schwach klebende Seite also löst, bevor innere Schichtzusammenhalte (z.B. zwischen Schaum und Klebemasse, Schaum und Kaschiermasse, Schaum und Folie, Kaschiermasse und Folie, Folie und Klebemasse oder dergleichen) aufgebrochen werden oder bevor die Schaumstruktur zerstört wird. Letzteres kann durch das gewählte Raumgewicht des Schaumes erzielt werden, da hierdurch stabile Schäume vorliegen.
Der Zusammenhalt der mittels der erfindungsgemäßen Dichtung abgedichteten Bauteile wird bevorzugt nicht mittels der Klebeschichten der Dichtung, sondern durch andere strukturelle Vorrichtungen des entsprechenden Gerätes selbst bewirkt, beispielweise durch mechanische Einrastvorrichtungen oder den Einsatz von Klebebändern, die nicht dichtend ausgestaltet sein brauchen. Die Klebeschichten der Dichtung dienen daher in erster Linie der Verankerung der Dichtung auf den Fügepartnern, die die Fügedichtung bilden, und nur optional und dann unterstützend zu deren Zusammenhalt. Die Dichtung braucht daher nicht derart ausgestaltet sein, dass sie als strukturell den Zusammenhang der Fügeteile bewirkendes Klebeband geeignet sein müsste. Daher ist es realisierbar, dass die schwach klebende Klebemasse entsprechend geringe Klebkräfte auf ABS bzw. auf Glas ausbildet, was die Wiederablösbarkeitseignung und ggf. die Reversibilitätseignung auf dieser Seite erhöht.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtung und des entsprechenden Abdichtverfahrens gegenüber dem Stand der Technik zeigen die Fig. 7a und 7b. Fi. 7a zeigt eine Dichtung gemäß des Standes der Technik, Figur 7b eine erfindungsgemäße Abdichtung. Beispielhaft ist, ohne sich durch diese Wahl unnötig beschränken zu wollen, die Fixierung und Abdichtung eines Display-Fensters (12) (insbesondere aus PMMA) auf einem Gehäuserahmen (13) (insbesondere aus ABS) eines elektronischen Gerätes gezeigt. Das Display-Fenster (12) schützt die elektronische Anzeigenvorrichtung (1 1 ), beispielweise eine LED, des Displays. Zwischen dem Fenster (12) und dem Gehäuse (13) liegt bauartbedingt eine Fuge (F), durch die Feuchtigkeit, Schmutz, Staub oder dergleichen in das Gerät eindringen könnte. Daher ist es notwendig, diese Fuge (F) abzudichten. Gemäß dem Stand der Technik wird die Fixierung des Fensters durch ein doppelseitiges, herkömmliches Haftklebeband (14) bewirkt, unterhalb dessen eine Schaumstoffdichtung (15) vorgesehen ist. Die Dichtwirkung dieser Dichtung (15) kommt durch Druck zustande. Hierdurch geht aber auch die druckabsorbierende Wirkung des Schaums verloren, da diese desto höher ist, je mehr Verformungsenergie der Schaum aufnehmen kann. Konstruktionsbedingt geht die Dichtwirkung irreversibel verloren, wenn das Fenster vom Gehäuse gelöst und somit der Druck zwischen Fenster (12), Gehäuse (13) und Anzeigevorrichtung (1 1 ) nachlässt. Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Dichtung (D) (vgl. Fig. 7b) wird die Fixierung des Fensters (12) auf dem Gehäuse (13) durch ein andere Vorrichtungen bewirkt, beispielweise durch ein doppelseitiges Haftklebeband (16), was diese Bauteile miteinander fixiert (für austauschbare oder mehrfach wiederlösbare Teile bietet sich alternativ eine mechanische Verbindung, beispielsweise eine Einrastverbindung, an). Die Dichtwirkung wird direkt zwischen dem Fenster (12) und der Anzeigevorrichtung (1 1 ) mittels der erfindungsgemäßen Dichtung (D) bewirkt und Trägt zur Fixierung der Bauteile nicht oder nicht maßgeblich bei. Durch beidseitige Ausrüstung mit Haftklebemassen ist die Dichtung (D) sowohl an dem Fenster (12) als auch an der Anzeigevorrichtung (1 1 ) fixiert, und die Dichtwirkung kommt aufgrund dieser Fixierung und der geschlossenporigen Ausgestaltung der Dichtung (D) bereits ohne wesentlichen Druck zustande.
Die starkklebende Seite wird in diesem Falle zum Fenster (12) orientiert, die schwach klebende Seite zur Anzeigenvorrichtung (1 1 ). Dadurch, dass beide Seiten der Dichtung (D) haftklebrig ausgestaltet sind, wird die Dichtungsfunktion verstärkt. Die Dichtung (D) muss nicht mehr oder nicht mehr so stark gestaucht werden, und daher können eine Vielzahl von Dichtungsmaterialien eingesetzt werden, die für eine Stauchung nicht geeignet wären.
So kann die Verbindung der Bauteile mehrfach geöffnet und wieder hergestellt werden, ohne dass es eines Austausches der Dichtung bedarf und ohne dass die Dichtwirkung verloren geht (beispielsweise für den Fall, dass das Gerät, etwa ein Mobilfunktelefon, repariert werden muss, kann das Gehäuse von der Displayeinheit abgezogen werden. Die schwach klebende Haftklebemassenseite lässt sich für diesen Fall rückstandsfrei vom Glas der Displayeinheit abziehen.) Dieses Prinzip ist auf die Abdichtung von Fugen zwischen anderen als den dargestellten Bauteilen bei Verwendung der erfindungsgemäßen Dichtung analog übertragbar.
Fig. 8 zeigt beispielhaft, wie die erfindungsgemäße Dichtung bei einem mechanisch im Gehäuse (D) befestigten, z.B. eingerasteten, Displayfenster (12) verwendet werden kann. Die Dichtung (D) ist zwischen Displayfenster (12) und Anzeigevorrichtung (1 1 ) drucklos oder im Wesentlichen drucklos angebracht und sowohl am Fester (12) sowie an der Anzeigevorrichtung (1 1 ) mittels der Klebemassenschichten befestigt. Somit ist die zwischen Gehäuse (13), Fenster (12) und Anzeigevorrichtung (1 1 ) verlaufende Fuge (F) auch ohne Druckeinfluss hervorragend abgedichtet und die Verbindung reversibel wiederlösbar, ohne dass die Dichtung (D) zerstört würde.
In portablen Elektronikgeräten bestehen eine Vielzahl von Dichtungen, die auf dieser Art und Weise ersetzt werden können. Beispielsweise seien hier nur die Öffnungen für das Mikrophon oder für den Lautsprecher genannt, die üblicher Weise auch mit Dichtungen versehen werden, um Wasser, Feuchtigkeit und Staub aus dem Inneren des portablen Elektronikgerätes fernzuhalten.
Die Dichtung wird üblicherweise derart eingesetzt, dass die stark klebende Seite zu Bauteilen aus PMMA, Polycarbonat, Glas oder dergleichen hin ausgerichtet ist, während die schwach klebende Seite auf ABS, insbesondere unbehandeltem ABS, Polyamid, insbesondere glasfaserverstärktem Polyamid, oder ähnlichem fixiert wird. Die angegebenen Klebkräfte sind hervorragend auf den erfindungsgemäßen Einsatz für diese Materialien angepasst.
Die erfindungsgemäße Dichtung wird vorteilhaft in Form eines Stegs oder bevorzugt in Form eines Rahmens eingesetzt, der die abzudichtende Öffnung passgenau umschließen kann. Aufgrund der immer kleiner werdenden Bauteile der elektronischen Geräte müssen Dichtungen angeboten werden, die zumindest an ihrer schmälsten Stelle 1 ,5 mm breit oder schmaler sind. Beispielsweise sind Dichtungen realisierbar, die rund oder mehreckig, beispielweise quadratisch oder rechteckig, sind und deren Stegbreite einheitlich durchgängig kleiner/gleich 1 ,5 mm beträgt, oder auch bei eckigen Rahmen derart, dass zumindest zwei gegenüberliegende Stege diese Stegbreite durchgängig aufweisen. Auch diese schmalen Stege dürfen für Wasser, Feuchtigkeit, Staub oder anderer das Gerät störende Einflussstoffe nicht durchgängig sein. Derartig schmale Stege sind jedoch gemäß einer Ausführung gemäß des Standes der Technik regelmäßig nicht realisierbar, da sich die schmalen Stege bei Druckeinfluss stark unkontrolliert verformen, sich daher nicht gleichmäßig zusammendrücken lassen und daher keine hinreichende Abdichtwirkung garantieren. Durch die drucklose Abdichtung konnte vorliegend Abhilfe geschaffen werden. Erfindungsgemäß können so auch Dichtungen geringer Dicke eingesetzt werden, die - insbesondere auch bei den genannten Stegbreiten - hervorragende dichtende Wirkung zeigen. Experimente
Die Erfindung wird im Folgenden durch Experimente beschrieben, ohne sich durch die Wahl der untersuchten Proben unnötig beschränken zu wollen.
Folgende Testmethoden wurden angewendet.
.180 ° Kl ebk rafflest . (Test A)
Der Klebkrafttest in den Beispielen wurde nach ASTM D 3330 Methode C durchgeführt. In Abwandlung von Punkt 6.2 der genannten Vorschrift wurden als Panels (Messuntergründe) nicht Stahl, sondern Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril- Butadien-Styrol-Copolymeren (ABS) und Glas jeweils gemäß der oben angeführten Spezifikationen eingesetzt. Die Oberflächen aller drei Materialien sind glatt (glänzend), kratzerfrei, unbehandelt und gereinigt. Der in Punkt 6.3 der ASTM D 3330/D 3330M -04 genannte Wert der Oberflächenrauhigkeit wird für alle drei Messuntergründe eingehalten. Die Reinigung der Untergründe erfolgte im Fall von ABS und PMMA mit Ethanol und im Fall von Glas mittels Aceton.
Es wurde die Klebkraft jeweils nach 7 Tagen Aufziehzeit bei einer Lagerung (Aufziehbedingungen: 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchte) bestimmt. Alle Messungen wurden bei Raumtemperatur unter klimatisierten Bedingungen (23 °C, 50 % relativer Luftfeuchte) durchgeführt. Die angegebenen Werte sind aus den Ergebnissen dreier Messungen gemittelt und in N/cm angegeben.
Neben der Messung der Klebkraft wurde beurteilt, ob die Haftklebemasse Rückstände auf der Glasoberfläche hinterlässt.
Dich tigkeitstest Test (Test B);
Eine PMMA-Platte mit 1 mm Dicke, 75 mm Länge und 60 mm Breite wird auf einer ABS- Platte mit den Außendimensionen von 75 mm Länge und 60 mm Breite bei einer Dicke von 3 mm verklebt (Spezifikationen von PMMA und ABS wie oben; mit Ausnahme der abweichenden Dimensionen). Der erfindungsgemäßen Dichtmaterialien werden als Stanzlinge zur Verklebung eingesetzt. Die Außendimensionen des rahmenförmigen (rechteckigen) Stanzlings betragen 72 mm x 56 mm. Es wurden Stanzlinge mit gleichmäßigen Stegbreiten zu allen Seiten von 2 mm, weiterhin solche mit gleichmäßigen Stegbreiten zu allen Seiten von 1 ,5 mm und solche mit gleichmäßigen Stegbreiten zu allen Seiten von 1 mm untersucht. Die Verklebungsfläche beträgt somit 496 mm 2 (für 2 mm Stegbreite), 375 mm 2 (für 1 ,5 mm Stegbreite) oder 244 mm 2 (für 1 mm Stegbreite). Zunächst wird der Stanzling auf der ABS-Seite mit einem Druck von 5 kg für 6 sec. verklebt. Die eingesetzten Materialien wurden zuvor für 24 Stunden bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchte akklimatisiert. Anschließend wird 0,25 g feinpulvriges und vorgetrocknetes Calciumchlorid in den Innenbereich eingefüllt, dann der Release-Liner vom Stanzling abgezogen, die PMMA-Platte symmetrisch zur ABS-Platte aufgebracht und dann die Verklebung der beiden Platten mit einem Druck von 5 kg für 6 s durchgeführt. Die schwachklebende Seite des Dichtungsstanzlings wird jeweils zur ABS-Seite aufgebracht, die starkklebende Seite zum PMMA. Die Dichtung im Probekörper liegt im Rahmen der Fehlergenauigkeit druckfrei (Stauchung 0 ± 1 %) vor.
Es wird für 24 Stunden bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit konditioniert und das Gesamtgewicht der Einheit bestimmt. Anschließend wird die Probe in Entsprechung zur Norm IEC 60529 einem Wasserdichtigkeitstest mit einer 1 m hohen Wassersäule unterzogen (der Probekörper wird derart in ein Gefäß gebracht, dass eine 1 m hohe Wassersäule über ihm steht). Nach 24 h wird die Probe der Wassersäule entnommen, mit einem Lappen vorgetrocknet und dann für 24 h bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchte akklimatisiert. Dann wird wiederum das Gesamtgewicht der Einheit bestimmt. Das Calciumchlorid wirkt als Trocknungsmittel und kann eventuell eindringendes Wasser aufnehmen. Die Gewichtszunahme durch Wasseraufnahme wird durch die Gewichtsmessung der verklebten Einheit vor und nach dem Wassersäulentest ermittelt und die Differenz bestimmt. Die Gewichtsdifferenz korreliert mit der Menge an Wasser oder Feuchtigkeit, die durch die Dichtung in den Innenraum eingedrungen ist und vom Calciumchlorid aufgenommen wurde. Die Messung wurde mit einer Mettler Toledo Waage PM 100 durchgeführt. Die Messgenauigkeit bei 23 °C und 50 % relativer Feuchtigkeit beträgt 0,0001 g.
Der Test gilt als bestanden, die Dichtung also als wasserdicht, wenn die Gewichtszunahme weniger als 0,01 g beträgt.
Abi ös ba rkej tstest .(Test C).:
Eine PMMA-Platte mit 1 mm Dicke, 45 mm Länge und 35 mm Breite wird auf einen ABS- Rahmen mit den Außendimensionen von 50 mm Länge und 40 mm Breite bei einer Dicke von 3 mm verklebt. Der ABS Rahmen ist zentral innen mit den Dimensionen 25 mm x 35 mm ausgeschnitten. Die erfindungsgemäßen Dichtungsproben werden als Stanzlinge zur Verklebung eingesetzt. Die Außendimensionen des Stanzlings betragen 46 mm x 36 mm. Die Stegbreite zu allen Seiten beträgt 2 mm. Die schwach-klebende Seite wird auf ABS aufgebracht, die stark-klebende Seite auf PMMA. Die Verklebungsfläche beträgt 304 mm 2 . Die Verklebung wird mit einem Druck von 5 kg für 6 s durchgeführt. Anschließend wird für 72 Stunden bei 23°C und 50 % Luftfeuchtigkeit konditioniert. Anschließend wird händisch der ABS Rahmen von der PMMA Platte abgezogen. Das Haftklebeband soll keine Rückstände auf dem ABS Rahmen hinterlassen.
Mit einer Stegbreite von 2 mm gilt als gewährleistet, dass auch alle schmaleren Stege rückstandsfrei ablösbar sind.
Herstellung der Proben
P.Qjy. rn.sr .1..(H aftkjebmasse stark .klebend)
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 3 kg Acrylsäure, 10 kg Methylacrylat, 35 kg 2-Ethylhexylacrylat, 35 kg Butylacrylat und 53,3 kg Aceton/lsopropanol (85:15) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 40 g 2,2'-Azoisobuttersäurenitril (AI BN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 40 g AI BN hinzugegeben. Nach 5 h und 10 h wurde mit jeweils 15 kg Aceton/lsopropanol (85:15) verdünnt. Nach 6 und 8 h wurden jeweils 100 g Dicyclohexylperoxydicarbonat (Perkadox 16 ® , Fa. Akzo Nobel) gelöst in jeweils 800 g Aceton hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 24 h Reaktionszeit abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt.
Anschließend wurde mit 20 Gew.-% eines C5-C9 KW-Harzes der Firma VFT Rüttgers (TK 90 H) in Lösung abgemischt und anschließend in der Wärme bei 120 °C im Vakuum vom Lösemittel befreit. Anschließend wurde mit 0,2 Gew.-% Aluminium-(lll)-acetylacetonat (gelöst als 10-%ige Lösung in Isopropanol) unter intensivem Rühren abgemischt. Die gesamte Lösung wird dann auf 25 % Feststoffgehalt mit Aceton verdünnt und mit einem Kommarakel beschichtet. Nach Trocknung bei 120 °C für 10 Minuten erreicht man eine vollständige Vernetzung des Haftklebstoffs.
P.Qlyrner 2.(H aftkjebmasse schwach..klebend)
Es wurde analog Polymer 1 vorgegangen. Nach Abschluss der Polymerisationsreaktion wurden 10 Gew.-% Stearinsäure gelöst in Benzin hinzugegeben. Anschließend wurde auf 25 % Feststoffgehalt mit Benzin verdünnt, 0,4 Gew.-% Aluminium-(lll)-acetylacetonat (gelöst als 10-%ige Lösung in Isopropanol) unter intensivem Rühren beigemischt.
Nach Trocknung bei 120 °C für 10 Minuten erreicht man eine vollständige Vernetzung des Haftklebstoffs.
Pol mer 3.(H aftkjebem asse schwach klebend )
Es wurde analog Polymer 1 vorgegangen. Nach Abschluss der Polymerisationsreaktion wurden 5 Gew.-% Aluminium-(lll)-acetylacetonat (gelöst als 10-%ige Lösung in Isopropanol) unter intensivem Rühren beigemischt.
Nach Trocknung bei 120 °C für 10 Minuten erreicht man eine vollständige Vernetzung des Haftklebstoffs.
Poly mer 4 _(H aftkjebem asse schwach .klebend )
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 3 kg Acrylsäure, 40 kg Stearylacrylat, 37 kg Butylacrylat und 53,3 kg Aceton/Benzin/Isopropanol (40:57:3) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 40 g 2,2'- Azoisobuttersäurenitril (AI BN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 40 g AIBN hinzugegeben. Nach 5 h und 10 h wurde mit jeweils 15 kg Siedegrenzenbenzin (60/95) verdünnt. Nach 6 und 8 h wurden jeweils 100 g Dicyclohexylperoxydicarbonat (Perkadox 16 ® , Fa. Akzo Nobel) gelöst in jeweils 800 g Siedegrenzenbenzin (60/95) hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 24 h Reaktionszeit abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt.
Anschließend wurde mit difunktionellen Isocyanat (Demodur L75, Bayer AG) 0,6 Gew.-% unter intensivem Rühren abgemischt. Die gesamte Lösung wird dann auf 25 % Feststoffgehalt mit Aceton verdünnt und mit einem Kommarakel beschichtet. Nach Trocknung bei 120 °C für 10 Minuten erreicht man eine vollständige Vernetzung des Haftklebstoffs.
Kasc „ hjerkjebemass ^
Eine Mischung aus 5 g Acrylsäure und 95 g 2-Ethylhexylacrylat entgast und mit Stickstoff abgesättigt wurde in einen Polyethylenbeutel unter Sauerstoffausschluss gefüllt. Der PE- Beutel besitzt eine silikonisierte Innenschicht und ist von außen mit Aluminium beschichtet. Dann wurde der Reaktor mit einer Co60 Quelle mit 100 Krad/h und einer Gesamtdosis von 10 Krad bestrahlt. Der Sirup wurde mit 0,5 Gew.-% Esacure KIP 150™ (α-Hydroxyketon Oligo[2-hydroxy-2-methyl-1-[4-(1-methylvinyl)phenyl]propanon ]; Fa. Lamberti) abgemischt und als Laminatklebstoff eingesetzt. Der Laminatklebstoff wird auf eine transparent PET Trägerfolie über ein Rakel beschichtet. Kaschiert wurde dann mit dem Schaumstoff. Zur UV-Polymerisation und Härtung des Laminatklebstoffes wurde eine UV-Anlage der Fa. Eltosch eingesetzt. Die Anlage ist ausgerüstet mit einem Hg- undotierten UV-Strahler mit einer Wellenlänge von 250 nm und einer Intensität von 200 W/cm.
Die Kaschierverklebung wurde mit 10 m/min durch die Anlage gefahren, wobei zur Erhöhung der Bestrahlungsdosis je Muster in mehreren Durchgängen bestrahlt wurden.
Herstellung der doppelseitigen haftklebriqen Dichtung
Die Polymere 1 bis 4 wurden aus Lösung über einen Streichbalken auf ein mit 1 ,5 g/m 2 Silikonbeschichtetes (Polydimethylsiloxan) Glassine-Trennpapier beschichtet. Anschließend wurde das Polymere in einem Trockenkanal mit max. 120 °C getrocknet. Dann wurden die beschichteten Haftklebemassen auf den entsprechenden Träger (Schaum oder Verstärkungsfolie) kaschiert.
Zur Verbesserung der Verankerung wurden die eingesetzten Schäume frisch vorher coronisiert. Dies gilt auch für den Fall der eingesetzten PET Verstärkungsfolie.
Verstärkungsfolien:
Folgende Folie wurden eingesetzt:
Mitsubishi RNK12 : Polyethylenterephthalatfolie mit 12 μηη Dicke Schäume:
Schaum 1 : Sekisui Volara XLIM 0.2 mm soft (geschlossenzelliger PE Schaum mit 0,2 mm Dicke). Mittels REM Aufnahme wurde eine maximale Zellenlänge von 330 μηη, eine maximale Zellenhöhe von 50 μηη und eine maximale Zellenbreite von 160 μηη festgestellt.
Schaum 2: Sekisui Volara XLIM 0.3 mm medium (geschlossenzelliger PE Schaum mit
0,3 mm Dicke). Mittels REM Aufnahme wurde eine maximale Zellenlänge von 370 μηη, eine maximale Zellenhöhe von 70 μηη und eine maximale Zellenbreite von 190 μηη festgestellt.
Schaum 3: Rogers Corp. PORON™ 4701-15 (gemischtzelliger Polyurethanschaum mit
0,53 mm Dicke)
Schaum 4: Rogers Corp. PORON™ 4701 -50 Firm Supported (gemischtzelliger
Polyurethanschaum mit 0,3 mm Dicke inkl. PET Verstärkungsfilm)
Beispiel 1
Schaum 2 wird auf einer Seite mit Polymer 1 (50 g/m 2 ) und auf der anderen Seite mit Polymer 2 (25 g/m 2 ) beschichtet.
Beispiel 2
Schaum 2 wird auf einer Seite mit Polymer 1 (50 g/m 2 ) und auf der anderen Seite mit Polymer 3 (25 g/m 2 ) beschichtet.
Beispiel 3
Schaum 2 wird auf einer Seite mit Polymer 1 (50 g/m 2 ) und auf der anderen Seite mit Polymer 4 (25 g/m 2 ) beschichtet.
Beispiel 4
Schaum 1 wird auf einer Seite mit Polymer 1 (50 g/m 2 ) und auf der anderen Seite mit Polymer 3 (25 g/m 2 ) beschichtet.
Beispiel 5
Schaum 2 wird mit der Kaschierklebemasse auf die 12 μηη PET Folie verklebt. Anschließend wird auf der PET Seite Polymer 1 mit 50 g/m 2 und auf der Schaumseite Polymer 3 mit 25 g/m 2 zukaschiert.
Beispiel 6
Schaum 2 wird mit der Kaschierklebemasse auf die 12 μηη PET Folie verklebt. Anschließend wird auf der PET Seite Polymer 3 mit 25 g/m 2 und auf der Schaumseite Polymer 1 mit 50 g/m 2 zukaschiert.
Referenzbeispiel 1
Schaum 1 wird auf beiden Seiten mit Polymer 1 (50 g/m 2 ) beschichtet. Referenzbeispiel 2
Schaum 1 wird auf einer Seite mit Polymer 1 (50 g/m 2 ) beschichtet. Referenzbeispiel 3
Schaum 3 wird auf beiden Seiten mit Polymer 1 (50 g/m 2 ) beschichtet. Referenzbeispiel 4
Schaum 3 wird auf einer Seite mit Polymer 1 (50 g/m 2 ) beschichtet. Referenzbeispiel 5
Schaum 4 wird auf der offenen Schaumseite und auf der PET Folienseite jeweils mit Polymer 1 (50 g/m 2 ) beschichtet.
Resultate
In einem ersten Schritt wurde die Verklebungsfestigkeiten der Beispiele und der Referenzbeispiele nach Test A bestimmt. Die Klebkräfte wurden auf Glas gemessen. Neben der Klebkraft wurden auch die Masserückstände bewertet.
Der Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1 a. Übersicht der Klebkräfte (Test A).
Tabelle 1 b. Übersicht der Klebkräfte (Test A).
Den Tabellen 1 a und 1 b ist zu entnehmen, dass alle Beispiele ähnliche Klebkräfte auf der stark klebenden Seite, da auch die Referenzbeispiele mit Polymer 1 beschichtet wurden. Auf der schwach klebenden Seite wird von allen erfinderischen Beispielen das Klebkraftkriterium kleiner 1.5 N/cm eingehalten. Die Referenzbeispiele 1 und 3 wurden auf der schwach klebenden Seite ebenfalls mit Polymer 1 ausgestattet. Daher sind die Klebkräfte mit größer 10 N/cm deutlich höher. Die Referenzbeispiele 2 und 4 besitzen keine schwachklebende Masse und sind nur einseitig beschichtet. Daher ist die Klebkraft 0. Weiterhin wurde die Glasplatte nach Masserückständen dieser schwach klebenden Masseseite untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 2. Übersicht der Masserückstände schwach-klebende Seite (Test A).
Beispiele Masserückstände (Test A)
Schwach klebende S.
1 Keine
2 Keine
3 Keine 4 Keine
5 Keine
6 Keine
Referenzbeispiel 1 Starke Rückstände
Referenzbeispiel 2 Keine
Referenzbeispiel 3 Starke Rückstände
Referenzbeispiel 4 Keine
Referenzbeispiel 5 Spalten des Schaums
Tabelle 2 belegt, dass die erfinderischen haftklebrigen Dichtungen keine Rückstände auf dem Glassubstrat hinterlassen. Nur Referenzbeispiele 1 und 3 weisen starke Rückstände auf.
In einem zweiten Test wurde die Dichtwirkung nach Testmethode B untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
Tabelle 3. Dichtigkeitsprüfung (Test B).
Beispiele Dichtigkeitsprüfung (Test B)
2 mm Stegbreite
1 0.0004 g
2 0.0002 g
3 0.0002 g
4 0.0002 g
5 0.0003 g
6 0.0003 g
Referenzbeispiel 1 0.0002 g
Referenzbeispiel 2 0.4254 g
Referenzbeispiel 3 0.0005 g
Referenzbeispiel 4 0.0034 g
Referenzbeispiel 5 0.0004 g
Beispiele Dichtigkeitsprüfung (Test B)
1.5 mm Stegbreite
1 0.0004 g
2 0.0004 g
3 0.0003 g
4 0.0003 g
5 0.0005 g 6 0.0005 g
Referenzbeispiel 1 0.0005 g
Referenzbeispiel 2 0.4483 g
Referenzbeispiel 3 0.0129 g
Referenzbeispiel 4 0.0165 g
Referenzbeispiel 5 0.0136 g
Beispiele Dichtigkeitsprüfung (Test B)
1 mm Stegbreite
1 0.0021 g
2 0.0013 g
3 0.0017 g
4 0.0018 g
5 0.001 1 g
6 0.0010 g
Referenzbeispiel 1 0.0013 g
Referenzbeispiel 2 0.4547 g
Referenzbeispiel 3 0.0363 g
Referenzbeispiel 4 0.0429 g
Referenzbeispiel 5 0.0434 g
Die Ergebnisse zeigen, dass alle erfindungsgemäßen Beispiele eine sehr gute Dichtwirkung besitzen. Die Gewichtszunahme ist sowohl mit einer Stegbreite von 2,0, 1 ,5 und 1 mm sehr gering und liegt deutlich unterhalb 0,01 g. Die leichte Zunahme könnte aus einer erhöhten Luftfeuchtigkeit resultieren oder aus Restmengen an Wasser außerhalb des Prüfkörpers. Die Referenzbeispiele verhalten sich differenziert. Bei einer Stegbreite von 2 mm bleibt das Dichtungsverhalten bei den Referenzbeispielen 1 , 3, 4 und 5 noch intakt. Die Gewichtszunahmen sind nur sehr gering und liegen unterhalb 0,01 g. Nur Referenzbeispiel 2 zeigt bereits leichte Wassereinbrüche. Die Gewichtszunahme beträgt 0,4254 g und liegt so bereits deutlich oberhalb der 0,01 g Marke.
Bei 1 ,5 mm Stegbreite verschlechtert sich das Ergebnis der Referenzbeispiele. Hier zeigen nun auch neben dem Referenzbeispiel 2 die Referenzbeispiele 3, 4 und 5 eine deutliche Wasserzunahme, und die Dichtigkeit ist nicht mehr gegeben. Alle erfindungsgemäßen Beispiele zeigen weiterhin nur eine sehr geringe Gewichtszunahme von kleiner 0,01 g und somit eine sehr gute Dichtwirkung. Bei 1 ,0 mm Stegbreite bleibt die Dichtwirkung für Referenzbeispiele 2, 3, 4 und 5 schlecht. Alle erfinderischen Beispiele zeigen weiterhin nur eine sehr geringe Gewichtszunahme von kleiner 0.01 g und somit eine sehr gute Dichtwirkung.
Zur Überprüfung wurde der Verbund des Referenzbeispiels 4 auch noch einmal um 10 % gestaucht (Fixierung mit mehreren Klammern). Auch die Stauchung und Fixierung konnte den Wassereinbruch unter der 1 m hohen Wassersäule nicht verhindern. Mit einer Stegbreite von 1 mm wurde eine Gewichtszunahme von 0,3931 g gemessen.
Weiterhin wurde die Ablösbarkeit der Dichtungen getestet (Test C). Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefasst.
Tabelle 4. Ablösbarkeit (Test C).
Die Ergebnisse aus Tabelle 4 belegen, dass sich alle erfindungsgemäßen Beispiele wieder rückstandsfrei ablösen lassen. Es verbleiben keine Masserückstände auf dem ABS. Das gleiche gilt für die Referenzbeispiele 2 und 4, da diese nur einseitig mit einer Haftklebemasse ausgestattet sind. Dagegen zeigen die Referenzbeispiele 1 , 2 und 5 eine sehr hohe Haftwirkung, so dass diese sich nur durch Spalten des Schaums ablösen lassen.
Insgesamt zeigen die praktischen Ausführungen, dass die beschriebenen erfinderischen Dichtungen ohne Kompression auch eine sehr gute Dichtwirkung aufweisen und den bestehenden Konzepten, wie z.B. einseitig haftklebrige Dichtung und Abdichtung unter Kompression, überlegen sind.
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