(Zusatzpatent zum Hauptpatent 440 515) Verfahren zum Zusammenkleben zweier Gebilde mit Hilfe einer selbstklebenden Schicht und Mittel zur Ausführung des Verfahrens Gegenstand des Patentanspruches I des Hauptpaten tes ist ein Verfahren zum Zusammenkleben zweier Gebilde mit Hilfe einer am einen Gebilde angebrachten selbstklebenden Schicht, wobei das andere Gebilde eine klebstoffannehmende Oberfläche aufweist, nach Ermögli chung einer nichtklebenden Berührung zwischen diesen Gebilden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in die genannte selbstklebende Schicht eine Vielzahl kleiner zerdrückbarer Körper mit nichtklebender Oberfläche in gleichmässiger spärlicher Verteilung derart teilweise ein gebettet werden,
dass sie die Oberfläche der selbstkleben den Schicht überragende Vorsprünge bilden.
Der Patentanspruch 1I des Hauptpatentes betrifft ein Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Patentan spruch I. Dieses Mittel ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schicht selbstklebenden Klebstoffes aufweist, die eine Vielzahl gleichmässig und spärlich über die Oberflä che mindestens einer Seite der Schicht verteilte, je teilweise in diese eingebettete dünnwändige zerbrechliche Mikrohohlkugeln enthält.
Das vorliegende Zusatzpatent betrifft eine weitere Ausbildung der in den Patentansprüchen I und II des Hauptpatentes definierten Erfindung. Die erfindungsge mässe weitere Ausbildung des Verfahrens besteht darin, dass die Schicht selbstklebenden Klebstoffes in gleich- mässiger, spärlicher Verteilung statt mit einer Vielzahl je teilweise in sie eingebetteter (somit an ihrer Oberfläche Erhöhungen bzw.
Vorsprünge bildender), dünnwandiger zerbrechlicher Mikrohohlkugeln mit einer Vielzahl kleiner Erhöhungen, deren jede mindestens im Bereich ihres Scheitels von einem auf der Schicht aufsitzenden zer- drückbaren Körperchen mit nichtklebender Oberfläche bedeckt ist, versehen wird, derart, dass diese Körperchen die Oberfläche der selbstklebenden Schicht überragende Vorsprünge bilden.
Die erfindungsgemässe weitere Ausbildung des Mit tels zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Schicht selbstklebenden Klebstof fes eine Vielzahl kleiner Erhöhungen aufweist, deren jede mindestens im Bereich ihres Scheitels von einem auf der Schicht aufsitzenden zerdrückbaren Körperchen mit nichtklebender Oberfläche bedeckt ist.
In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungs form des erfindungsgemässen Mittels dargestellt, das in diesem Falle ein Blattmaterial ist.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines zur Zeit bevorzugten Verfahrens zur Herstellung des Blattmate rials; Fig. 2 dient zur Erläuterung des Verfahrens und zeigt anhand typischer Querschnitte verschiedene Stufen der Herstellung des Blattmaterials; Fig. 3 ist ein Querschnitt und Fig. 4 ist eine Drauf sicht auf einen Teil des zum Aufbringen fertigen mit Klebstoff überzogenen Blattmaterials, und Fig.5 ein Querschnitt durch eine Ausführungsform des Blattmaterials, der Einzelheiten in vergrössertei Form zeigt.
Wie in Fig. 1 gezeigt wird, wird ein Trägermaterial 10, das von einer Zuführungsrolle 11 abgewickelt wird, zunächst an der Beschichtungsstation 12 mit einer Lö sung 13 eines nichtklebenden Beschichtungsmaterials dünn überzogen, wonach an der Oberfläche mit Hilfe eines Filzwischers 14 saubergewischt und über einer Wärmequelle 15 getrocknet wird. Sodann wird an der Beschichtungsstation 17 eine Schicht einer Klebstofflö- sung 16 aufgebracht und das Produkt erneut über einer Wärmequelle 18 getrocknet.
Sodann wird ein von einer Zuführungsrolle 20 abgewickeltes dünnes Unterlagemate- rial 19 zwischen Druckwalzen 21 und 22 in Druckberüh rung mit dem mit Klebstoff überzogenen Trägermaterial gebracht und das aus mehreren Schichten zusammenge setzte Produkt 23 auf eine Lagerrolle 24 aufgewickelt, von der es je nach Wunsch entfernt werden kann.
Wie in Fig. 2 gezeigt wird, besteht hier das Trägerma terial 10 aus einer papierähnlichen Unterlage 25, die auf einer Seite einen Kunststoffüberzug 26 aufweist, der durch Prägen oder auf andere Weise mit einem Muster von kleinen Einbuchtungen bzw. Vertiefungen 27 verse hen worden ist, die hier der Bequemlichkeit halber als etwa halbkugelförmig gezeichnet worden sind.
Diese Vertiefungen werden mit der Beschichtungslösung 13 gefüllt, die beim Trocknen eine dünne Ablagerung 28 in jeder der einzelnen Vertiefungen 27 zurücklässt. Die getrocknete Klebstoffablagerung 29 füllt den übrigen Raum der Vertiefungen aus und bildet über der Träger oberfläche einen zusammenhängenden Überzug. Das Un- terlagmaterial 19 bedeckt diesen Überzug und wird durch die Klebstoffschicht 29 klebemässig gehalten.
Das Trägermaterial 10 lässt sich von dem aus der Unterlage 19 und der Klebstoffschicht 29 bestehenden Filmprodukt 31 leicht durch Abziehen von Hand abtren nen. Die auf diese Weise freiliegende Oberfläche der Klebstoffschicht 29 weist ein Muster von Erhöhungen 32 auf, deren jede für sich mit einer nichtklebenden Ablage rung 28 bedeckt ist, während sich zwischen den Erhöhun gen flache bzw. ebene Klebstoffoberflächen 33 befinden, wie im einzelnen aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht.
Der Aufbau des Klebeblattmaterials wird in seinen Einzelheiten aus der Fig.5 deutlich. Die dünnwandige nichtklebende Ablagerung 28, die hier in teilweisem Querschnitt gezeigt wird, weist eine kappenförmige Ge stalt auf und bedeckt den Scheitel der Klebstofferhöhun- gen 32, mit der zusammen sie die an der Oberfläche des fertigen Blattmaterials einen Höcker bildet. Sie erstreckt sich von diesem Scheitel aus weiter über die Oberfläche der Erhöhung, und zwar in diesem Falle über etwa die Hälfte der Höhe des Höckers.
Wie gezeigt wird, ist der Kunststoffüberzug 26 in den Papierträger 25 eingedrückt und bildet entlang des Randes der Vertiefung 27 einen schwach erhöhten Wulst. Bei einer gegenwärtig bevor zugten Ausführungsform der Erfindung stehen die Ab messungen etwa in dem gezeigten Verhältnis zueinander, wobei die Vertiefung 27 eine Tiefe von etwa 0,01 cm und am Wulstrand einen Durchmesser von etwa 0,013 cm aufweist.
Mit Polyäthylen überzogenes Papier ist ein besonders wirksames Trägermaterial. Das Papier liefert eine ange messene Festigkeit, Biegsamkeit, Wärmebeständigkeit und Abmessungsbeständigkeit. Der Polyäthylenüberzug ist angemessen wärmebeständig und lässt sich dabei dennoch in geeigneter Weise dauerhaft prägen, ist lö- sungsmittelbeständig und liefert eine gute Ablöseoberflä- che, von der sich der Klebstoff 29 und die dünnen kappenförmigen Ablagerungen 28 leicht ablösen.
Gege benenfalls kann die Ablösung dieser Materialien von der Oberfläche des Polyäthylens durch einen dünnen über- zu- eines Trennmittels wie z.B. Polymethylsilicon, der auf das Polyäthylen aufgebracht wird, weiter erleichtert werden.
Ein spezielles, beispielhaftes Trägermaterial, mit dem gute Ergebnisse erzielt wurden, besteht aus einer geglätteten Papierunterlage mit einem Gewicht von 106 g/cm2, die mit etwa 29,4 g/m2 Polyäthylen über zogen worden ist, und wobei die Polyäthylenschicht weiterhin einen dünnen, zusammenhängenden Überzug eines Silicon-Trennmittels aufweist.
Der Polyäthylenüberzug lässt sich in bequemer Weise zwischen einer Hartkautschuk-Gegenwalze und einer Metall-Prägewalze prägen. In typischer Weise weist die Kautschukwalze eine Oberflächen-Durometerablesung von 75 - 90 auf. Die Prägewalze besitzt eine Zinkoberflä- ehe, die durch eine schützende, säurebeständige Schablo ne hindurch über etwa 4/5 der Gesamtfläche bis zu einer Tiefe von etwa 0,013 - 0,015 cm geätzt worden ist, wobei in gleichmässiger Verteilung etwa 930 - 1240 Vorsprünge je cm= Oberfläche zurückbleiben.
Diese Vorsprünge können die Form von Kegelstümpfen oder etwas unregel- mässigen Halbkugeln aufweisen, wie in allgemeiner Wei se durch die Form der Vertiefung 27 von Fig. 5 angedeu tet wird, oder sie können irgendeine andere geeignete Gestalt aufweisen, wie weiter unten dargelegt wird. Das Prägen wird mit einer Temperatur der Metallwalze von etwa 129 - 135 C und einer Temperatur der Kautschuk walze von etwa 82 C unter einem Druck von etwa 8,75 kg/cm2 und einer Lineargeschwindigkeit von etwa 2,5 cm/Sekunde durchgeführt.
Die oben gegebenen Abmessungen stellten bevorzugte Werte dar, die jedoch in breitem Masse variiert werden können. Im allgemeinen wird die Zahl der Höcker je Flächeneinheit im Falle von sehr kleinen Höckern grös- ser sein. Der Abstand zwischen den Erhöhungen, d.h. der Bereich der ebenen Klebstoffoberfläche, kann mit zuneh mender Höhe und zunehmendem Durchmesser der Erhö hungen vergrössert werden. Die Höhe der Erhöhungen sollte nicht weniger als 15:i, betragen. Der Abstand zwischen den Erhöhungen soll nicht weniger als etwa 1/ des maximalen Durchmessers der Erhöhung betragen.
Innerhalb dieser allgemeinen Begrenzungen werden die speziellen Mengen und Abmessungen so gewählt, dass in jedem Falle eine Klebeblattmaterial erhalten wird, das sich auf einer klebestoffannehmenden Arbeitsfläche leicht in die gewünschte Stellung bringen lässt, ohne an dieser zu haften und das dann durch einfache Anwen dung von Druck klebemässig mit dieser Oberfläche verbunden werden kann.
Polymethylmethacrylat ist ein gegenwärtige bevorzug tes Material für die nichtklebenden Kappen 28. Eine 24%ige Lösung dieses Polymerisats in Cellosolve-Acetat ( Cellosolve ist eine eingetragene Marke der Union Carbide Corp.) dringt in die kleinen Vertiefungen des geprägten Trägermaterials ein, und der Überschuss lässt sich leicht abwischen.
Das Lösungsmittel greift das Polyäthylen sowie das Silicon nicht an und lässt sich bei mässig erhöhter Temperatur leicht abdampfen, ohne eine Blasenbildung hervorzurufen. Der getrocknete Rück stand bleibt auf der inneren Oberfläche der Vertiefung zurück und bedeckt deren geschlossenes Ende völlig, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist.
Diese zurückbleibenden Kappen lassen sich von dem Trägermaterial leicht ablösen und sind nach dem Ablö sen dünn und zerbrechlich. Andere filmbildende Polyme- risate, Harze bzw. andere Stoffe mit gleichwertigen Eigenschaften sind ebenfalls brauchbar.
So können Vi- nylpolymerisate, Epoxyharze, Alkydharze, Polyäthylme- thacrylat, und Mischpolymerisate von Methacrylaten und Styrol brauchbar sein, obgleich weniger wünschenswert als das Polymethylmethacrylat. Natriumsilikat und ande re anorganische filmbildende Substanzen sind in ähnli cher Weise brauchbar, wenn die Fliesseigenschaften,
die Trockeneigenschaften und andere Eigenschaften geeignet sind bzw. geeignet gemacht werden können. Substanzen, die durch einfaches Abdampfen eines flüchtigen Lö sungsmittels rasch hart werden, wie z.B. das Polymethyl- methacrylat, werden bevorzugt, während solche, die eine chemische Umsetzung bzw. Härtung erfordern, vom praktischen, wirtschaftlichen Standpunkt der Herstellung aus gesehen weniger wünschenswert sind .
Die Schutzkappe 28 bedeckt den Scheitel der Kleb stofferhöhung und erstreckt sich vom Scheitel aus über die Seiten der Erhöhung über eine Entfernung, die vorzugsweise mindestens etwa 1/ der Höhe des Höckers entspricht. Kleinere Kappen schützen die Klebstoffober- fläche normalerweise nicht angemessen, wenn das Blatt- material über der Arbeitsfläche in die gewünschte Stel lung gebracht wird.
Die gewünschte Abdeckung lässt sich am leichtesten erzielen, wenn man die zur Herstellung der Kappen dienende Substanz aus einer Lösung in einem flüchtigen Lösungsmittel in einer geeigneten Kon zentration - im allgemeinen innerhalb des Bereichs von etwa 20 - 35% - aufbringt. Die verwendete Substanz sollte daher bei den angegebenen Konzentrationen Lö sungen mit ausreichender Fliessfähigkeit bilden, um ein Überziehen des Trägermaterials und ein Eindringen in die Vertiefungen zu ermöglichen. Die Substanz sollte weiterhin die Eigenschaft besitzen, sich in erhärteter Form beim Abziehen des Klebstoffüberzuges aus den Vertiefungen des Kunststoffträgermaterials entfernen zu lassen.
Eine brauchbare druckempfindliche Klebstoffmasse besteht aus einem Mischpolymerisat aus 95 Gewichtstei len Fuselölacrylat und 5 Teilen Acrylsäure, das in einer Konzentration von etwa 20 - 25 /o in einem Gemisch aus handelsüblichem Heptan und Äthylacetat aufgebracht wird. Solche Klebstoffe sind in der Schweizer Patent schrift 364 314 beschrieben worden.
Ein weiterer brauch barer Klebstoff enthält 566 Teile eines Mischpolymeri- sats aus 3 Teilen 2-Äthylbutylacrylat und 1 Teil Äthyl- acrylat, 141 Teile eines verträglichen, wärmehärtenden (heat-advancing) Phenol-Aldehyd-Harzes, 28 Teile Sali- cylsäure und 85 Teile < cZirex (Zinkresinat) in 6690 Teilen Heptan und 226 Teilen Alkohol.
Das Klebstoffgemisch wird z.B. mit Hilfe eines Ra kel- oder Stabbeschichters in Form einer glatten, gleich- mässigen Schicht aufgebracht. Ein Rakelabstand von etwa 0,04 cm, der ausreicht, um eine trockene Klebstoff ablagerung mit einem Gewicht von etwa 5,9 mg/cm2 zu bilden, hat sich in der beschriebenen speziellen Struktur als wirksam erwiesen. Der Überzug wird durch etwa 10- minütiges Erhitzen in einem Ofen auf 65 C getrocknet. Die Menge an Klebstoff kann variiert werden.
Sie sollte ausreichen, dass ein angemessener Vorrat von Klebstoff unter den Erhöhungen vorliegt, damit die zerbrochenen oder gefalteten nichtklebenden Kappen unter Druck umflossen werden können. Der Klebstoff braucht jedoch nicht in unwirtschaftlichem Überschuss vorliegen.
Die Fähigkeit dieser druckempfindlichen Klebstoffe, unter Beanspruchung ins plastische Fliessen zu kommen, wird durch eine andere Ausführungsform des Beschich- tungsverfahrens veranschaulicht, bei der die Klebstofflö- sung anfangs auf die glatte, filmähnliche Unterlage aufgebracht und dort getrocknet wird.
Das Blattmaterial wird mit der Klebstoffoberfläche in Berührung mit der vorher hergestellten geprägten Oberfläche des Träger blattmaterials in Berührung gebracht, und die beiden Bahnen werden dann z.B. bei etwa 82 - 94 C und unter einem starken Quetschwalzendruck zusammengepresst. Der lösungsmittelfreie, jedoch noch fliessfähige Klebstoff wird dabei in die Vertiefungen der geprägten Oberfläche gepresst und gelangt in dauerhafte, klebende Berührung mit den kappenförmigen, nichtklebenden Ablagerungen 28, die in ihnen enthalten sind.
Ein biaxial orientierter Polystyrolfilm mit einer nomi nellen Dicke von etwa 0,008 cm stellt ein bevorzugtes Unterlagematerial dar. Dieser Film wird bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform gegen die freiliegende Klebstoffoberfläche gepresst und hierdurch fest mit die ser verbunden. Andere Kunststoffilme, -Folien, -Platten oder Blattmaterialien, wie z.B. Vinylharzfilme, Alumi niumfolien, dünne Kupferplatten oder die verschieden- sten überzogenen oder bedruckten Gewebe- oder papier ähnlichen Bahnenmaterialien können ebenfalls verwendet werden.
Die mit dem Klebstoff in Berührung kommende Oberfläche kann gegebenenfalls mit einer Klebstoffgrun- diermasse vorbehandelt bzw. grundiert werden, um die Festigkeit der Klebstoffbindung an ihr zu erhöhen. Sehr dünne Überzüge der gleichen Klebstofflösung können als brauchbare Grundiermittel verwendet werden.
Das in Form von Rollen 24 oder in Form von Stapeln geschnittener Blätter vorliegende fertige Produkt lässt sich trotz der Neigung des Klebstoffs, unter Beanspru chung zu fliessen, längere Zeit ohne Verschlechterung lagern. Das ablösbare Trägermaterial 10 schützt die Klebstoffoberfläche, insbesondere die Erhöhung 32, in dem es sich deren Oberflächenkonturen genau anpasst. Das Produkt vermag überraschend hohen Drücken stand zuhalten, ohne dass dadurch in irgendeiner Weise die Fähigkeit beeinträchtigt würde, später vom Trägermate rial abgelöst und mit der mit Klebstoff überzogenen Seite auf eine klebstoffannehmende Oberfläche aufgebracht zu werden.
Es versteht sich, dass das Unterlagematerial 19 be druckt, geprägt, gefärbt, reflexionsfähig gemacht oder auf andere Weise verziert oder mit funktionellen Oberflä chenelementen versehen werden kann, und zwar entwe der vor oder nach seinem Einbau in die Blattstruktur. Die Druckbeständigkeit des zusammengesetzten Schicht gebildes ist insofern besonders bedeutungsvoll, als sie die Oberflächenbehandlung des Unterlagematerials gestattet, nachdem dieses mit dem Klebstoff in der in Fig.l gezeigten Weise verbunden worden ist. Auf diese Weise wird auch das Schneiden oder Ausstanzen des Blattmate rials auf die gewünschte Grösse und Gestalt erleichtert.
Bei der Anwendung werden das mit Klebstoff überzo gene Unterlagematerial und das Trägermaterial durch Abziehen voneinander getrennt, und das Unterlagemate- rial wird mit der Klebstoffoberfläche gegen die klebstoff- annehmende Arbeitsfläche gebracht, die überzogen wer den soll.
Die Schutzkappen 28, die die Klebstofferhöhun- gen 32 bedecken und nichtklebend sind, haften nicht an der Arbeitsfläche, sondern gestatten, das Blattmaterial auf der Arbeitsfläche hin- und herzubewegen und leicht in die gewünschte Stellung zu bringen, z.B. Kante an Kante und in Übereinstimmung mit anderen Abschnitten, die vorher aufgebracht worden sind. Wenn sich der Ab schnitt in der gewünschten Stellung befindet, lässt sich eine klebende Berührung durch einfache Druckanwen dung auf die obere Oberfläche erreichen, wie z.B. mit Hilfe der Fingerspitzen oder mit einem stumpfkantigen Schaber oder einer kleinen, harten Walze.
Die Kappen 28 werden hierdurch zerbrochen, zertrümmert oder gefaltet, die Bruchstücke in die Klebstoffschicht gedrückt, die Klebstofferhöhungen geglättet und zum Umfliessen der Bruchstücke gezwungen und die ebenen Klebstoff-Flä- chen, die sich zwischen den Erhöhungen befinden und diese umgeben, in klebende Berührung mit der Arbeits fläche gebracht. Auf diese Weise wird der Abschnitt an der gewünschten Stelle angeklebt und kann nicht mehr über die Oberfläche der Arbeitsstelle bewegt werden.
Es versteht sich, dass die Zahl der Erhöhungen je Flächeneinheit, der Durchmesser und die Höhe der Erhöhungen, die Dicke und Tiefe der nichtklebenden Kappen und vielleicht andere spezielle Mengen und Abmessungen innerhalb der obengenannten ungefähren Grenzen beträchtlich variiert werden können, und zwar in Abhängigkeit z.B. von der Weichheit bzw. Festigkeit des Klebstoffes, der Dicke der Klebstoffschicht, der Biegsamkeit bzw.
Steifheit des Unterlagematerials, den in bezug auf die in Frage stehende Strukturen zur Verfü gung stehenden bzw. statthaften Druck sowie der Ober flächenkontur und der Natur der klebstoffannehmenden Oberfläche der Arbeitsstelle, auf die das mit Klebstoff überzogene Blattmaterial aufgebracht werden soll. In den meisten Fällen jedoch, und insbesondere bei solchen Produkten wie dünnen Zier- bzw, Schutzfilmen bzw.
folien, die auf glatte Glas-, Stahl-, Aluminium- oder Email-Arbeitsflächen aufgebracht werden sollen, sind sowohl der Durchmesser als auch die Höhe der Erhöhun gen nicht geringer als etwa 0,025 mm und nicht grösser als etwa 0,25 mm und haben vorzugsweise einen Wert von etwa 0,025 - 0,15 mm; und die Erhöhungen machen etwa<B>1/10</B> bis etwa 1 / 3, vorzugsweise etwa <B>115</B> bis etwa 1/4, der gesamten Klebstoff-Fläche aus. In ähnlicher Weise erstrecken sich die nichtklebenden Kappen, die die Scheitel der Klebstofferhöhungen bedecken, über mindestens etwa 1/4 der Höhe der Höcker.
Obgleich oben speziell halbkugelförmige und kegelstumpfförmige Walzenvorsprünge genannt worden sind, liegt es auf der Hand, dass auch andere Formen, wie längliche Leisten bzw. Wulste, Würfel, Dreiecke, Zylinder, Kegel und dgl., verwendet werden können.
Erfindungsgemäss ist also in bequemer Weise eine direktes Aufkleben der verschiedensten Zier-, Schutz- oder anderweitig brauchbaren Filme, Blätter, Folien und anderer Gegenstände in der gewünschten Lage und Anordnung auf klebstoffannehmenden Träger- bzw. Un- terlagematerialien möglich.
Es liegt auf der Hand, dass die Klebstoffschicht selbst gesondert in der gewünschten Lage und Anordnung angebracht werden kann, indem man das bleibende Unterlagematerial durch ein entfern bares Trägermaterial ersetzt, so dass anschliessend Ge genstände, die selbst keinen Klebstoffüberzug tragen, mit dieser Klebstoffschicht verklebt werden können.