DE19620109A1

DE19620109A1 - Selbstklebend beschichtetes, luftdurchlässiges Trägermaterial, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE19620109A1
Application number: DE19620109A
Authority: DE
Inventors: Peter Jauchen; Peter Himmelsbach
Original assignee: Beiersdorf AG
Current assignee: Beiersdorf AG
Priority date: 1996-05-18
Filing date: 1996-05-18
Publication date: 1997-11-20
Also published as: ATE194276T1; US6180544B1; AU719280B2; EP0901356B1; AU2773097A; DE59701976D1; EP0901356A1; WO1997043992A1; ES2148976T3

Description

Die Erfindung betrifft selbstklebend ausgerüstete, luftdurchlässige Trägermaterialien, welche auf mindestens einer Seite vollflächig mit einer Heißschmelzselbstklebemasse beschichtet sind, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie ihre Verwendung.

Heißschmelzselbstklebemassen auf Basis natürlicher und synthetischer Kau tschuke und anderer synthetischer Polymere sind bekannt und werden zuneh mend eingesetzt. Ihr wesentlicher Vorteil besteht darin, daß im Gegensatz zu den aus Lösung oder als wäßrige Dispersion aufgebrachten Massen, keine aufwendigen und zum Teil umweltbelastenden Verfahren zum Entfernen der Lösungsmittel oder des Wassers notwendig sind.

Es wurde bereits vorgeschlagen derartige Selbstklebemassen, insbesondere auf Acrylat-Basis, für medizinische Produkte einzusetzen, wobei auch luftdurchlässige Gewebe oder Vliese als Trägermaterial genannt werden (US-PS 4 762 888, US-PS 4 879 178, EP-PS 436 159 und EP-PS 578 151). Ein Nachteil dieser vollflächig beschichteten Produkte ist jedoch ihre zu geringe Luft- und Wasserdampfdurchlässigkeit. Eine Verbesserung der Klebeeigen schaften läßt sich zudem meist nur mit einem höheren Masseauftrag erreichen.

Es ist ferner bekannt, derartige Selbstklebemassen nicht nur vollflächig son dern auch rasterpunktförmig, beispielsweise durch Siebdruck (DE-PS 42 37 252), wobei die Klebstoffpünktchen auch unterschiedlich groß und/oder unter schiedlich verteilt sein können (EP-PS 353 972), oder durch Tiefdruck in Längs- und Querrichtung zusammenhängenden Stegen aufzubringen (DE-PS 43 08 649).

Der Vorteil des rasterförmigen Auftrags besteht darin, daß die Klebematerialien bei entsprechend porösem Trägermaterial luft- und wasserdampfdurchlässig sowie in der Regel leicht wieder ablösbar sind.

Ein Nachteil dieser Produkte besteht jedoch darin, daß bei zu hoher Flächen deckung der an sich undurchlässigen Klebeschicht die Luft- und Wasser dampfdurchlässigkeit sich entsprechend verringert sowie der Klebemassenver brauch steigt und bei geringer Flächendeckung der Klebeschicht die Klebe eigenschaften leiden, d. h. das Produkt löst sich zu leicht vom Untergrund.

Gemäß der WO 95/01408 werden spezielle elastomere, Heißschmelz klebeschäume auf Blockcopolymer-Basis als Kaschierkleber bei der Windel herstellung eingesetzt, wobei es jedoch nur auf deren elastische Eigenschaften ankommt.

Aufgabe der Erfindung war es deshalb, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Produkt bzw. Verfahren zu entwickeln, welches - bei entsprechend porösem Trägermaterial - eine sehr gute Luft- und Wasserdampfdurch lässigkeit sowie im allgemeinen gute Klebeeigenschaften bei geringem Klebemassenverbrauch aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein selbstklebend ausgerüstetes, luftdurchlässiges Trägermaterial mit einer mindestens auf einer Seite voll flächig aufgebrachten Heißschmelzklebemasse, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die thermoplastische Klebemasse geschäumt ist und das Produkt bei einem Masseauftrag von mindestens 20 g/m², vorzugsweise 30-160 g/m², eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 3 cm³/cm²/s aufweist.

Bewährt haben sich insbesondere Produkte mit einer Luftdurchlässigkeit von 3-150 cm³/cm²/s, bevorzugt 15-125 cm³/cm²/s und insbesondere 25-100 cm³/cm²/s.

Die Wasserdampfdurchlässigkeit sollte dabei mindestens 100 g/m²/24 h. bevorzugt 100-5000 g/m²/24 h und insbesondere 500-3000 g/m²/24 h betragen.

Je nach Trägermaterial und dessen Temperaturempfindlichkeit kann die Selbstklebeschicht direkt aufgetragen sein oder zuerst auf einen Hilfsträger aufgebracht und dann auf den endgültigen Träger transferiert werden. Auch ein nachträgliches Kalandern des beschichteten Produktes und/oder eine Vorbe handlung des Trägers, wie Coronabestrahlung, zur besseren Verankerung der Klebeschicht kann vorteilhaft sein.

Die Klebemassen werden bevorzugt mit inerten Gasen wie Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgasen, Kohlenwasserstoffen oder Luft oder deren Gemi schen geschäumt. In manchen Fällen kann sich auch ein Schäumen durch thermische Zersetzung gasentwickelnder Substanzen wie Azo-, Carbonat- und Hydrazid-Verbindungen als geeignet erweisen.

Der Schäumungsgrad, d. h. der Gasanteil, sollte mindestens etwa 10 Vol.-% betragen und kann bis zu etwa 80% reichen. In der Praxis haben sich Werte von 30-70%, bevorzugt 50% Gasanteil gut bewährt. Wird bei relativ hohen Temperaturen von ca. 100°C und vergleichsweise hohem Innendruck gearbei tet, entstehen sehr offenporige Klebstoffschaumschichten, die besonders gut luft- und wasserdampfdurchlässig sind.

Als Selbstklebemassen lassen sich die bekannten thermoplastischen Heiß schmelzklebemassen einsetzen auf Basis natürlicher und synthetischer Kau tschuke und anderer synthetischer Polymere wie Acrylate, Methacrylate, Poly urethane, Polyolefine, Polyvinylderivate, Polyester oder Silikone mit entspre chenden Zusatzstoffen wie Klebharzen, Weichmachern, Stabilisatoren und anderen Hilfsstoffen soweit erforderlich. Ihr Erweichungspunkt sollte höher als 80°C liegen, da die Applikationstemperatur in der Regel mindestens 90°C beträgt, bevorzugt zwischen 120° und 150°C bzw. 180-220°C bei Silikonen. Gegebenenfalls kann eine Nachvernetzung durch UV- oder Elektronenstrah len-Bestrahlung angebracht sein.

Besonders geeignet haben sich Selbstklebemassen auf Basis von A-B-A-Block copolymeren, welche aus harten und weichen Segmenten bestehen. Bevorzugt ist A ein Polymerblock basierend auf Styrol und B ein Polymerblock auf Basis von Ethylen, Propylen, Butylen, Butadien, Isopren oder deren Mischungen wie Ethylen/Butylen. Zusätzlich enthalten derartige Heißschmelz klebemassen in der Regel ein oder mehrere aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffharze als Klebharze, ein oder mehrere mittel- oder langket tige Fettsäuren oder deren Ester sowie Stabilisatoren und gegebenenfalls andere Hilfsstoffe. Die Mengenbereiche der Bestandteile bewegen sich meist zwischen 15-70% Blockcopolymeren, 20-70% Klebharzen, 10-50% Weich machern und geringen Mengen Stabilisatoren und anderen Hilfsstoffen.

Als Trägermaterialien können praktisch alle an sich porösen und luftdurchlässigen Träger, die üblicherweise für technische oder medizinische Zwecke verwendet werden, eingesetzt werden, d. h. Gewebe oder Gewirke, elastisch oder unelastisch, Kunststoffolien, Papiere, Vliese, Schaumstoffe oder Laminate daraus.

Die selbstklebend ausgerüsteten Trägermaterialien, die erfindungsgemäß mit einer geschäumten Heißschmelzselbstklebemasse beschichtet sind, zeichnen sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Durch die Schäumung der Klebemasse und die dadurch entstandenen offenen Poren in der Masse sind bei Verwendung eines an sich porösen Trägers die mit der Klebemasse beschichteten Produkte gut wasserdampf- und luftdurchlässig. Die benötigte Klebemassenmenge wird erheblich reduziert ohne Beeinträchtigung der Klebeeigenschaften. Die Klebemassen weisen eine überraschend hohe Anfaßklebrigkeit (tack) auf, da pro Gramm Masse mehr Volumen und damit Klebeoberfläche zum Benetzen des zu beklebenden Untergrundes zur Verfügung steht und die Plastizität der Klebemassen durch die Schaumstruktur erhöht ist. Auch die Verankerung auf dem Trägermaterial wird dadurch verbessert. Außerdem verleiht die geschäumte Klebebeschichtung den Produkten ein weiches und anschmiegsames Anfühlen.

Durch das Schäumen wird zudem die Viskosität der Klebemassen in der Regei gesenkt. Hierdurch wird die Schmelzenergie erniedrigt und es können auch thermoinstabile Trägermaterialien direkt beschichtet werden.

Die subjektiven Produktvorteile Anfaßklebrigkeit und Anschmiegsamkeit lassen sich unter Verwendung einer dynamisch-mechanischen Frequenzmessung gut quantifizieren. Hierbei wird ein schubspannungsgesteuertes Rheometer ver wendet.

Die Ergebnisse dieser Meßmethode geben Auskunft über die physikalischen Eigenschaften eines Stoffes durch die Berücksichtigung des viskoelastischen Anteils. Hierbei wird bei einer vorgegebenen konstanten Temperatur der Schmelzhaftkleber zwischen zwei planparallelen Platten mit variablen Fre quenzen und geringer Verformung (linear viskoelastischer Bereich) in Schwin gungen versetzt. Über eine Aufnahmesteuerung wird computerunterstützt der Quotient (Q = tan δ) zwischen dem Verlust- (G′′ viskoser Anteil) und dem Spei chermodul (G′ elastischer Anteil) ermittelt. Für das subjektive Empfinden der Anfaßklebrigkeit (Tack) wird eine hohe Frequenz und für die Anschmiegsam keit eine niedrige Frequenz gewählt und die entsprechenden Quotienten über dem Schäumungsgrad ermittelt. Je höher der entsprechende Zahlenwert des Quotienten ist, desto besser ist die subjektive Eigenschaft.

Die Anfaßklebrigkeit und die Anschmiegsamkeit konnten erfindungsgemäß verbessert werden, wie in der Tabelle dargestellt.

Q = tan δ = G′′/G′

Es wurden verschiedene Schmelzhaftkleber, d. h. A auf Acrylat-, B und C auf Blockcopolymeren-Basis, gewählt und die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Anstieg der tan δ-Werte durch die Schäumung, d. h. eine meßbar bessere Anschmiegsamkeit und Anfaßklebrigkeit.

Die geschilderten Vorteile machen die erfindungsgemäßen Trägermaterialien besonders geeignet für medizinische Zwecke. Daraus beispielsweise herge stellte Pflaster, Binden oder Bandagen oder zusätzlich mit einer Wundauflage versehene Wundverbände sind bei entsprechend ausgewähltem luftdurchläs sigem Trägermaterial und einer hypoallergenen Klebemasse besonders gut hautverträglich, da sie über die ganze Fläche ausgeprägt luft- und wasser dampfdurchlässig sowie weich und anschmiegsam sind. Sie wirken wie gepol stert und weisen dadurch gute Trageeigenschaften auf bei gleichzeitig gutem Haftvermögen.

Die Produktvorteile durch das Schäumen der Klebemassen wie hohe Klebkraft sowie gute Luft- und Wasserdampfdurchlässigkeit können aus den folgenden Messungen entnommen werden.

1. Pflasterbinden mit geschäumten Hotmeltklebemassen kleben stärker auf der Haut als Pflasterbinden mit ungeschäumten Klebemassen bei gleichem Masseauftrag. Da die Klebkraft auf der Haut von Hauttyp zu Hauttyp unterschiedlich ist, wurde die ungeschäumte Klebemasse mit einem Index 100 benannt und die geschäumte Pflasterbinde in Relation gebracht. Dieses ergab folgende Ergebnisse:

Index = Klebkraft auf der Haut (geschäumt)/Klebkraft auf der Haut (ungeschäumt).

Tabelle 1

Klebkraftsteigerung auf Haut

2. Pflasterbinden mit geschäumten Hotmeltklebemassen sind luftdurchlässiger als Pflasterbinden mit ungeschäumten Klebemassen bei gleichem Masse auftrag. Die Luftdurchlässigkeit von Pflasterbinden mit nicht geschäumten Klebemassen betrug bei den überprüften Mustern < 1 cm³/cm²/sec. Die Luft durchlässigkeiten beziehen sich auf einen Schäumungsgrad von 50% im Endprodukt.

Tabelle 2

Luftdurchlässigkeit in Abhängigkeit vom Masseauftrag

3. Die Luftdurchlässigkeit ist abhängig vom Schäumungsgrad. Die Ergebnisse wurden bei einem Masseauftrag von 80 g/m² ermittelt.

Tabelle 3

Abhängigkeit der Luftdurchlässigkeit vom Schäumungsgrad

4. Weiterhin ist für die Haut die Durchlässigkeit für Wasserdampf von besonderer Bedeutung. Analoge Pflasterbinden mit ungeschäumten Klebe massen sind nicht wasserdampfdurchlässig. Die dargestellten Proben sind bei 23,5°C vorkonditioniert worden. Als Prüfparameter sind beispielhaft die Temperatur 37°C, der Sättigungsdampfdruck 6,274 kPa und die relative Luftfeuchtigkeit 30% genannt.

Tabelle 4

Wasserdampfdurchlässigkeitsrate in Abhängigkeit vom Masseauftrag

5. Im Folgenden wird die Abhängigkeit der Wasserdampfdurchlässigkeit vom Schäumungsgrad gezeigt. Hierfür wurde ein Masseauftrag von 80 g/m² gewählt. Die unter Punkt 4 beschriebenen Parameter sind konstant geblieben.

Tabelle 5

Wasserdampfdurchlässigkeitsrate in Abhängigkeit vom Schäumungs grad

Auch kohäsive Haftbeschichtungen, d. h. Antirutschbeschichtungen, welche nur auf sich selbst kleben bzw. kaum klebenden Charakter aufweisen, können erfindungsgemäß hergestellt werden.

Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Klebebeschichtungen, wie geringer Klebstoffverbrauch, hohe Anfaßklebrigkeit und gute Anschmieg samkeit auch an unebenen Flächen durch die Elastizität und Plastizität der geschäumten Klebemassen, lassen sich auch auf rein technischem Gebiet nut zen. Die erhaltenen Selbstklebebänder und andere auf diese Weise selbstkle bend ausgerüsteten Produkte lassen sich vielfältig einsetzen.

Ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäß selbstklebend ausgerüsteten Trägermaterialien arbeitet nach dem Schaum- Mix-System. Hierbei wird der thermoplastische Haftkleber unter hohem Druck bei ca. 120 Grad Celsius mit trockenen Gasen wie z. B. Stickstoff, Luft oder Kohlendioxid in unterschiedlichen Volumenanteilen (etwa 10-80%) in einem Stator/Rotorsystem umgesetzt. Während der Gasvordruck < 100 bar ist, betragen die Mischdrücke Gas/Thermoplast im System 40-100 bar, bevorzugt 40-70 bar. Der so hergestellte Haftklebeschaum gelangt über eine Leitung zum Düsenauftragswerk einer Schmelzbeschichtungsanlage.

Nachfolgend wird die Erfindung durch Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Für die in der Orthopädie üblichen funktionalen Tapeverbände werden relativ starre, unelastische Gewebe eingesetzt. Tapeverbände werden zur Immobili sation des Bewegungsapparates und als Stützverbände u. a. zur Prophylaxe, Erstversorgung, Therapie und Rehabilitation angewendet. Hierzu werden starre Trägermaterialien mit einer Höchstzugkraft von ca. 60 N/cm und einer Höchstzugkraft-Dehnung von kleiner 20% einseitig mit einer Klebemasse beschichtet.

Erfindungsgemäß wurde eine geschäumte Hotmeltklebemasse auf Basis eines Blockcopolymeren verwendet. Hierzu wurden starre Gewebe mit ca. 40, 80, und 120 g/m² beschichtet. Alle Muster kleben auf der Haut und sind luftdurchlässig. Je größer der Klebemassenauftrag desto stärker klebt die Binde auf der Haut. Die Luftdurchlässigkeit nimmt mit steigendem Masse auftrag ab. Die mit 40 g/m² Klebemasse ausgerüstete Binde zeigte die beste Wasserdampfdurchlässigkeit. Der Schäumungsgrad betrug ca. 50%.

Hierdurch konnte gezeigt werden, daß die Luft- und Wasser dampfdurchlässigkeit funktional von dem Masseauftrag abhängen.

Weiter wurden starre Gewebe mit unterschiedlichem Schäumungsgrad hergestellt. Dabei zeigt sich der funktionale Zusammenhang der Luft- und Wasserdampfdurchlässigkeit in Abhängigkeit vom Schäumungsgrad. Je höher der Gasanteil in der applizierten Klebemasse ist, desto größer die Durch lässigkeit. Produkte mit einem Schäumungsgrad von 70% wiesen in der Versuchsreihe die höchste Durchlässigkeit auf (Tab. 3 und Tab. 5).

Muster mit der gleichen Klebemasse, welche jedoch ungeschäumt ist, weisen keine oder deutlich geringere Durchlässigkeiten auf.

Beispiel 2

Elastische Binden werden bisher in der Regel indirekt beschichtet. Hierbei wird die Klebemasse auf silikonbeschichtetes Trennpapier ausgestrichen und das Lösemittel im Trockenkanal entfernt. Anschließend wird das elastische Trä germaterial, ein Gewebe oder Gewirke, aufkaschiert. Eine derart hergestellte Binde ist jedoch nicht immer ausreichend luftdurchlässig.

Eine erfindungsgemäß hergestellte Binde wurde im Heißschmelz beschichtungsverfahren mit einer mit Stickstoff geschäumten Klebemasse auf Basis eines Blockcopolymeren mit einem Masseauftrag von ca. 80 g/m² beschichtet. Bei dem Blockcopolymeren handelt es sich um ein Styrol-Ethylen- Butylen-Styrol-Blockcopolymerisat, welches mit Paraffinkohlenwasserstoffen versetzt worden ist. Das Verhältnis war ein Teil Polymer zu einem Teil Paraffinkohlenwasserstoff. Zu der hergestellten Mischung wurden 10% Polystyrolharz (z. B. Amoco 18240) gegeben. Der Kleber enthielt ferner ein Prozent Alterungsschutzmittel (β-(3,5 Di-t.butyl-4-hydroxy-phenyl)-propion säure-n-octadecylester), Handelsname IRGANOX 1076) und weitere Koh lenwasserstoffharze und Fettsäureester, welche im Gesamtkleber nur zu gerin gen Mengen enthalten sind. Der Kleber ist handelsüblich erhältlich (Fa. Fuller). Die Klebemasse wurde nach dem oben beschriebenen Verfahren bei 1200 C im Verhältnis 1 : 2 mit Stickstoff geschäumt. Der daraus resultierende Gasanteil im Endprodukt betrug dann 50%.

Die Luftdurchlässigkeit der Binde betrug im ungedehnten Zustand 20-35 cm³/cm²/s und im gedehnten Zustand ca. 100 cm³/cm²/s. Die Wasser dampfdurchlässigkeit war größer als 500 g/m²/24 h. Durch die geschäumte, teilweise offenporige Klebemasse ist die Binde auch in einem mehrlagigen Verband luft- und wasserdampfdurchlässig. Sie wird für Kompressions-, Stütz- und Entlastungsverbände eingesetzt, wobei die hohe Sofort- und Dauerklebekraft vorteilhaft sind. Weiter unterstützt die Klebemasse auf Basis des Blockcopolymers durch die Elastizität des Klebers die kompressive Wirkung der Binde. Die Modellierbarkeit und Anwenderempfindung sind durch die Schäumung der Klebemasse verbessert worden.

Claims

1. Selbstklebend ausgerüstetes, luftdurchlässiges Trägermaterial mit einer mindestens auf einer Seite vollflächig aufgebrachten Heißschmelz selbstklebemasse, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Klebemasse geschäumt ist und das Produkt bei einem Masseauftrag von mindestens 20 g/m² eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 3 cm³/cm²/s aufweist.

2. Selbstklebend ausgerüstetes Trägermaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Luftdurchlässigkeit von 3-150 cm³/cm²/s, bevorzugt 15-125 cm³/cm²/s, insbesondere 25-100 cm³/cm²/s aufweist.

3. Selbstklebend ausgerüstetes Trägermaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebemassenauftrag 30-200 g/m², vorzugsweise 30-160 g/m² beträgt.

4. Selbstklebend ausgerüstetes Trägermaterial gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Wasserdampfdurchlässigkeit von mindestens 100 g/m²/24 h aufweist.

5. Selbstklebend ausgerüstetes Trägermaterial gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Wasserdampfdurchlässigkeit von 100-5000 g/m²/24 h, bevorzugt 500-3000 g/m²/24 h aufweist.

6. Selbstklebend ausgerüstetes Trägermaterial gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemasse mit einem inerten Gas wie Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgasen, Kohlenwasserstoffe oder Luft oder deren Gemische geschäumt ist.

7. Selbstklebend ausgerüstetes Trägermaterial gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasanteil in der Klebemasse 10-80 Volumenprozent, vorzugsweise etwa 30-70%, beträgt.

8. Selbstklebend ausgerüstetes Trägermaterial gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebemasse auf A-B-A Blockcopolymer-Basis aufgebaut ist, wobei A Polystyrol und B Ethylen, Propylen, Butylen, Butadien, Isopren oder deren Mischungen wie Ethylen/Butylen bedeuten.

9. Verfahren zur Herstellung von selbstklebend ausgerüstetem Trägermaterial gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißschmelzselbstklebemassen unter hohem Druck mit inerten Gasen in Volumenanteilen von 10-80% in einem Stator/Rotorsystem umgesetzt werden, der so hergestellte Haftklebeschaum in die Düsenzuführung einer Schmelzbeschichtungsvorrichtung geleitet wird und von dieser auf das Trägermaterial appliziert wird.

10. Verwendung eines selbstklebend ausgerüsteten Trägermaterials gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 für medizinische Produkte.

11. Verwendung gemäß Anspruch 10, wobei die medizinischen Produkte Heftpflaster, Fixierpflaster, Testpflaster, Wundschnellverbände, Binden, ortho pädische Binden und Bandagen, Wundauflagen, Inzisionsfolien oder Colosto miebeutel sind.