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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft druckempfindliche Klebebänder, die unter Verwendung eines Krepppapierträgers hergestellt werden, beispielsweise Abdeckbänder. Insbesondere betrifft die Erfindung solche Bänder bzw. Tapes, die recyceltes Post-Consumer-Abfall-(PCW; „post-consumer waste”)Papier als einen Bestandteil des Krepppapierträgers umfassen, während sie immer noch erwünschte physikalische Eigenschaften aufweisen.
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Hintergrund der Erfindung
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Papierträger („paper backings”) werden gewöhnlich in vielen druckempfindlichen Klebebändern verwendet. Das Papier kann mit einem Material imprägniert sein, das es ermöglicht, die Papierfasern zusammenzubinden, um die Stärke bzw. Festigkeit des Papiers zu erhöhen, wodurch die Neigung des Bandes, sich aufzuspalten oder zu delaminieren, verringert wird. Ein druckempfindlicher Klebstoff wird typischerweise auf einer Seite des Papierblattes aufgebracht, während eine Trennbeschichtung typischerweise auf der Gegenseite aufgebracht wird. Eine Sperrschicht kann auf einer Seite des Papiers als Basis für die Trennbeschichtung aufgebracht sein, und ein Primer kann gegebenenfalls auf der anderen Seite des Papiers aufgebracht sein, um das Anhaften des Klebstoffs zu unterstützen. Das beschichtete Blatt wird dann aufgewickelt und zu Rollen geschnitten, um ein Klebeband zu bilden.
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In vielen Anwendungen ist es wichtig, dass das Band bei minimaler Steifheit des Bandes dehnbar und anpassungsfähig ist. Beispielsweise schmiegt sich ein Band, das zum Abdecken von gekrümmten und irregulär geformten Oberflächen verwendet wird, eng an solche Oberflächen an, ohne zu reißen. Zusätzlich dazu, dass sie dehnbar und anpassungsfähig sind, ist es bevorzugt, dass solche Bänder relativ glatte Oberflächen haben, um die Menge an Klebstoff und Trennbeschichtung, die benötigt werden, um die Oberflächen zu bedecken, zu minimieren, und ein Versickern (beispielsweise von Farbe) unter dem Rand des Abdeckbandes zu minimieren. Es ist auch erwünscht, dass das Band so dünn wie möglich ist, um eine verbesserte Anstrichkante bereitzustellen.
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Die Dehnbarkeit und Anpassungsfähigkeit von Bändern wurden traditionellerweise durch mechanisches Kreppen des Papiers, das im Bandträger verwendet wird, unter Verwendung einer Kreppklinge erzielt, um dem Papiergewebe entweder vor oder nach dem Aufbringen eines Imprägniermittels Grate zu verleihen. Siehe hierzu beispielsweise
US Patent Nr. 2,214,006 (Ziegler). Der Grad der Dehnbarkeit kann weiter durch Zugabe eines Kautschuk-Harz-Imprägniermittels kontrolliert werden, um die Fasern des gekreppten Trägers zu binden. Siehe hierzu beispielsweise
US Patent Nr. 2,410,078 (Kellgren).
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Wenn ein Abdeckband von Oberflächen nach einem Anstrich entfernt wird, ist es erwünscht, dass die Anzahl von Kantenrissen („edge tears”) (auch bekannt als „Spalten” („slivering”)) minimal ist, um ein schnelles Entfernen des Bandes zu erleichtern. Der Grad des Spaltens korreliert bekanntermaßen mit der Reißfestigkeit in Querrichtung (CD; „cross-directional”) des Papierträgers, wobei höhere CD-Reißwerte zu geringeren Spaltraten führen.
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Zudem ist es wichtig, dass der Krepppapierträger, der für ein Abdeckband verwendet wird, auf Produktionsanlagen verwendet werden kann, um eine Massenfertigung zu ermöglichen. Die physikalischen Voraussetzungen der Produktionsanlagen beim Papierzulieferer wie auch der Bandherstellungsanlage müssen in Betracht gezogen werden. Beispielsweise führen eine ungenügende Reißfestigkeit in Maschinenrichtung (MD; „machine directional”) oder Reißfestigkeit in Querrichtung zu einem Reißen des Papiers und einem Verstopfen der Anlagen. Es ist daher wichtig, dass die Anforderungen der Anlagen in Betracht gezogen werden, wenn Änderungen vorgenommen werden, die die physikalischen Eigenschaften des Papiers beeinträchtigen könnten.
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Papierprodukte, die einen gewissen Gehalt an recyceltem Papiermaterial beinhalten, sind aus Umweltsicht wünschenswert und bei den Verbrauchern begehrt. Es wäre daher wünschenswert, eine Abdeckbandzusammensetzung herzustellen, die einen bestimmten Prozentsatz an recyceltem Post-Consumer-Abfall-(PCW)Zellstoff im Krepppapierträger umfasst. Um als ein recyceltes Papierprodukt bezeichnet zu werden ist gewöhnlich ein Gehalt an recycelten Fasern von zumindest 30% notwendig. Um die umweltfreundliche Attraktivität des Produkts zu verbessern wäre es weiter wünschenswert, die Verwendung von Chemikalien im Produkt zu reduzieren oder zu eliminieren, insbesondere die Verwendung von Imprägniermitteln auf Lösungsmittelbasis.
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Historisch wurde das Krepppapier, das zur Herstellung von Abdeckbändern verwendet wurde, aus neu gebleichten, halb gebleichten und ungebleichten Zellstoffen bzw. Pulpen mit strikten Standards für die Papiereigenschaften hergestellt. Sogar die Baumart und geographische Herkunft des Zellstoffs, der zur Herstellung des Papiers verwendet wurde, waren ein streng gehütetes Geheimnis, da Zellstoff aus verschiedenen Quellen zu signifikanten Unterschieden in der Verarbeitbarkeit und den physikalischen Eigenschaften führt. Es wird daher in der Branche angenommen, dass das Einbringen jeglicher Menge von PCW-Zellstoff in Krepppapier für Bandträger den Endprodukteigenschaften abträglich sein würde. Es ist unklar, ob ein Krepppapier, das PCW enthält; die erforderlichen physikalischen Eigenschaften aufweisen würde, wie z. B. MD- und CD-Reißfestigkeit, Imprägniermittelaufnahme, Dehnung usw. Daher gibt es keine kommerziell erhältlichen Bandprodukte, die PCW haltiges Krepppapier umfassen.
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Es gibt daher einen Bedarf an verbesserten Abdeckbandzusammensetzungen, die recycelten PCW-Zellstoff im Krepppapierträger umfassen, die die vom Verbraucher erwünschten Eigenschaften beibehalten, insbesondere ein geringes Auftreten von Kantenrissen, und die Eigenschaften, die zur Massenherstellung erforderlich sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Abdeckbandzusammensetzung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein Krepppapier umfassend Post-Consumer-Abfall-(PCW)Zellstoff in einer Menge von zumindest ungefähr 30 Gew.-% basierend auf dem Trockengewicht des Papiers; ein für die Verwendung in Abdeckbändern geeignetes Polymerimprägniermittel, das in das Papier absorbiert ist, um ein gesättigtes Papier zu bilden, das eine Trockenimprägniermittelbeladungsmenge von zumindest 40 Gew.-% basierend auf dem Trockengewicht des Papiers aufweist, wobei das gesättigte Papier einen Reißwert („tear value”) in Querrichtung (CD) von zumindest 40 gf hat; einen Klebstoff auf einer ersten Seite des gesättigten Papiers; und ein Trennmittel auf einer zweiten Seite des gesättigten Papiers gegenüber der ersten Seite.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Abdeckbandzusammensetzung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein Krepppapier umfassend Post-Consumer-Abfall-(PCW)Zellstoff in einer Menge von ungefähr 30 bis 50 Gew.-% basierend auf dem Trockengewicht des Papiers; und ein Polymerimprägniermittel, das in das Papier absorbiert ist, um ein gesättigtes Papier zu bilden, das eine Trockenimprägniermittelbeladungsmenge von 40 bis 60 Gew.-% basierend auf dem Trockengewicht des Papiers aufweist; einen Klebstoff auf einer ersten Seite des gesättigten Papiers; und ein Trennmittel auf einer zweiten Seite des gesättigten Papiers gegenüber der ersten Seite.
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Die Abdeckbandzusammensetzung der Erfindung kann durch Beschichten eines Klebstoffs auf zumindest einen Teil einer Hauptfläche des Krepppapierträgers im Anschluss an die Sättigung hergestellt werden. Ein Primer kann ggf. auf den Träger aufgetragen werden, um das Anhaften des Klebstoffs auf dem Träger zu unterstützen. Wenn der Klebstoff nur auf einer Seite des Trägers aufgetragen wird, kann eine Trennbeschichtung ggf. auf dem Träger gegenüber dem Klebstoff verwendet werden, so dass das Blatt in Rollenform ausgegeben werden kann. Eine Sperrschicht kann auch auf den Träger als Basis für die Trennbeschichtung aufgetragen werden. Eine Trennfolie („release liner”) kann auch optional beinhaltet sein, um die Klebstoffoberfläche zu schützen. Das Abdeckband wird bevorzugt unter Verwendung von Produktionsanlagen für die Massenherstellung hergestellt.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abdecken einer Werkstückoberfläche bereitgestellt, um das Anstreichen einer ersten Fläche der Oberfläche zu erleichtern. Dieses Verfahren umfasst das Anbringen des Abdeckbands der Erfindung auf einer zweiten Fläche der Oberfläche. Das Verfahren ergibt wünschenswerterweise eine verminderte Zahl von Kantenrissen der Bandzusammensetzung nach Entfernen von der Oberfläche nach dem Anstrich, im Vergleich mit einer anderweitig identischen Bandzusammensetzung, insbesondere bezüglich des PCW Gehalts des Papiers, mit einer anderen Trockenimprägniermittelbeladung.
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Die Erfindung stellt vorteilhafterweise eine Abdeckbandzusammensetzung bereit, die zumindest ungefähr 30% PCW-Zellstoff im Krepppapierträger aufnimmt, wobei erwünschte physikalische Eigenschaften, insbesondere CD-Reiß-Eigenschaften und Eigenschaften bezüglich des Auftretens von Kantenrissen, beibehalten werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nach der Zusammenfassung der Erfindung werden nun bevorzugte Ausführungsformen hiervon in Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
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1 einen Vergleich von verschiedenen Qualitätsparametern für 30 Gew.-% PCW enthaltendes Papier im Vergleich mit einer Kontrolle, die PCW nicht enthält, bereitstellt;
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2a die Ergebnisse von Tests der 3 Tage-Adhäsion an Glas für Bänder umfassend 30 Gew.-% PCW-Papier bei zwei verschiedenen Imprägniermittelbeladungen im Vergleich mit einer Kontrolle, die PCW nicht enthält, zeigt;
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2b die Ergebnisse von Tests des 3 Tage-Abrollens („unwinding”) für die Bänder, die in 2a gezeigt sind, zeigt;
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2c die Ergebnisse von Zugprüfungen der Bänder, die in 2a gezeigt sind, darstellt;
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2d die Ergebnisse von Dehnungsprüfungen der Bänder, die in 2a gezeigt sind, darstellt;
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3 die Anzahl an Kantenrissen, unter Verwendung des beschriebenen Spalttests („slivering test”), für Papierchargen mit verschiedenen Imprägniermittelbeladungen zeigt; und,
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4 einen Plot von CD-Reiß-Eigenschaften in Kraftgramm bzw. Pond (gf; „grams force”) gegenüber dem Papiertyp zeigt, wobei die Fehlerbalken das 95% Konfidenzintervall (CI) um den Mittelwert darstellen.
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Ausführliche Beschreibung
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Bevorzugt hat das in dem Krepppapierträger verwendete Papier ein Trockenflächengewicht von 35–60 g/m2 (oder gsm), weiter bevorzugt von 42–50 g/m2, beispielsweise ungefähr 42, 45 oder 50 g/m2. Das Papier kann im Wesentlichen aus Zellulosefasern bestehen. Alternativ kann es andere Fasern, Füllstoffe, Farbstoffe usw. enthalten, wie sie auf dem Gebiet bekannt sind. Das Papier kann eine Bruchdehnung von 4–20%, bevorzugt von 5–18%, weiter bevorzugt von 6–14% aufweisen. Die Dicke des Papiers kann von 3–7 mil (0,08–0,18 mm) betragen.
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Das Krepppapier enthält zumindest ungefähr 30 Gew.-%, basierend auf dem Trockengewicht des Papiers, eines Post-Consumer-Abfall-(PCW)Zellstoffs, der geeignet ist für die Anwendung in der Herstellung von Krepppapier. Der PCW-Zellstoff ist gebleicht oder halbgebleicht. Papier, das mit 30% PCW hergestellt wurde, weist bevorzugt die folgenden typischen Eigenschaften auf: 45 gsm nominales Flächengewicht; Dickenziel („caliper target”) 4,1 mils; 1 Lage 100 cc Porositätsziel von 1,25 Sekunden; MD Zugziel von 14,5 lb/in; MD Dehnungsziel von 11%; MD nasses Zugziel von 3,1 lb/in; und CD Zug („CD tensile”) von 6,4 lb/in. Aus Sicht der Papierherstellung führt eine Erhöhung der Menge von PCW-Zellstoff im Papier schließlich zu abträglichen physikalischen Eigenschaften, die die Geschwindigkeit herabsetzen, bei der das Papier auf Produktionsanlagen hergestellt werden kann. Dementsprechend wurde gefunden, dass Krepppapiere, die für die Massenherstellung geeignet sind, bevorzugt bis zu 50 Gew.-% des Post-Consumer-Abfall-(PCW)Zellstoffs, basierend auf dem Trockengewicht des Papiers, enthalten. Es ist für den Fachmann verständlich, dass es die Beschaffenheit von recycelten Materialen schwer macht, akkurat und einheitlich zu charakterisieren; In diesem Zusammenhang bedeutet der Ausdruck „ungefähr”, dass ein annehmbarer Bereich von Herstellungs- und Messtoleranz für PCW enthaltende Materialen, beispielweise +/–2–3 Gew.-%, basierend auf dem Trockengewicht des Papiers, eingeschlossen ist.
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Ein Polymerimprägniermittel wird während der Herstellung im Krepppapierträger absorbiert oder in den Krepppapierträger imprägniert. Das Imprägniermittel hat bevorzugt eine Glasübergangstemperatur, Tg, unterhalb ungefähr 10°C und weiter bevorzugt unterhalb ungefähr 0°C. Geeignete Imprägniermittel umfassen beispielsweise synthetisches oder natürliches Isopren, Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kautschuk, Rohkautschuk, Acrylate, plastifizierte Elastomere, oder Kombinationen von Elastomeren, die ein geeignetes Fasergleiten bereitstellen. Um den umweltfreundlichen Aspekt der Bandzusammensetzung hervorzuheben, ist es bevorzugt, ein wasserbasierendes Imprägniermittel anstelle eines lösungsmittelbasierten Imprägniermittels zu verwenden. Latexkautschuk-Imprägniermittel sind ein Beispiel für eine Klasse von wasserbasierenden Imprägniermitteln. Ein bevorzugtes Imprägniermittel ist ein Latex SBR Imprägniermittel.
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Das Imprägniermittel wird in einer Menge bereitgestellt, die geeignet ist, die Differenz in der CD-Reißfestigkeit zwischen PCW enthaltendem Krepppapier und üblichem Krepppapier in einem Grad herabzusetzen, bei dem kein signifikanter Unterschied beim Spalten („slivering”) beobachtet wird. Unter ökonomischen Gesichtspunkten ist es bevorzugt, die Imprägniermittelbeladung auf einen minimalen Wert zu reduzieren, um Kosten zu sparen. Darüber hinaus hat die Auswahl des Imprägniermittels, lösungsmittelbasierend oder wasserbasierend, einen Einfluss auf die benötigte Imprägniermittelbeladung wie auch auf die Kosten. Bei der Massenproduktion sind ökonomische Imprägniermittelbeladungen für wasserbasierende Imprägniermittel typischerweise weniger als 60% basierend auf dem Trockengewicht des Papiers.
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Jedoch wurde in der vorliegenden Erfindung überraschend gefunden, dass Imprägniermittelbeladungen, zumindest für wasserbasierende Imprägniermittel, über einem bestimmten Minimalwert einen wichtigen Einfluss auf die gewünschten physikalischen Eigenschaften, insbesondere CD-Reißfestigkeit, des Papiers haben. Dementsprechend wird in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eine bevorzugte Imprägniermittelbeladung von zumindest 40 Gew.-% basierend auf dem Trockengewicht des Papiers verwendet, weiter bevorzugt zumindest 46 Gew.-% basierend auf dem Trockengewicht des Papiers. Obwohl Imprägniermittelbeladungen von bis zu 60 Gew.-% basierend auf dem Trockengewicht des Papiers verwendet werden können, sind bevorzugte Bereiche von 40–60 Gew.-% basierend auf dem Gewicht des trockenen Papiers, und weiter bevorzugt von 46–52 Gew.-% basierend auf dem Gewicht des trockenen Papiers.
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Aus Sicht des Verbrauchers ist es erwünscht, dass Bandzusammensetzungen minimale Kantenrisse nach Anhaften an einer Wandoberfläche aufweisen. Das Auftreten von Kantenrissen korreliert mit der CD-Reißfestigkeit des gesättigten Papiers. Es wurde experimentell herausgefunden, dass gesättigte PCW enthaltende Papiere mit einer CD-Reißfestigkeit von zumindest 40 Kraftgramm (gf), bevorzugt zumindest 44 gf, geeignet sind, die gewünschte Kantenrissleistung zu erhalten. Dieses Ergebnis ist überraschend, da die CD-Reißfestigkeit von gesättigten gewöhnlichen (nicht PCW enthaltenden) Krepppapieren, die die selbe Spaltleistung („slivering performance”) erzielen, auf einer statistisch signifikanten Basis höher ist, als die der gesättigten PCW Papiere. Dementsprechend kann eine vergleichbare Spaltleistung mit einem gesättigten PCW enthaltenden Papier bei einer geringeren CD-Reißfestigkeit erhalten werden als mit gewöhnlichem Papier.
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Klebstoffe, die für die Herstellung des Bands und der Einheit („assembly”) der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen druckempfindliche und druckunempfindliche Klebstoffe, umfassend Lösungsmittel-, Wärme- oder strahlungsaktivierte Systeme. Druckempfindliche Klebstoffe (PSAs; „pressure sensitive adhesives”) sind eine bevorzugte Klasse von Klebstoffen für die Verwendung in der Erfindung. PSAs sind normalerweise bei Raumtemperatur klebrig und können durch Anwendung von, höchstens, leichtem Fingerdruck an einer Oberfläche anhaften.
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Nützliche Klebstoffe können auf Zusammensetzungen von Polyacrylat; Polyvinylether; Dienhaltigem Kautschuk (wie natürlicher Kautschuk, Polyisopren, und Polyisobutylen); Polychloropren; Butylkautschuk; Butadien-Acrylnitrilpolymer; thermoplastischem Elastomer; Block-Copolymeren (wie z. B. Styrol-Isopren- und Styrol-Isopren-Styrol-Block-Copolymeren, Ethylen-Propylen-Dien-Polymeren, und Styrol-Butadienpolymeren); Poly-alpha-Olefin; amorphem Polyolefin; Silikon; Ethylen enthaltendem Copolymer (wie z. B. Ethylenvinylacetat, Ethyl-Ethylacrylat, und Ethyl-Methacrylat); Polyurethan; Polyamid; Epoxy; Polyvinylpyrrolidon und Vinylpyrrolidon-Copolymeren; Polyestern; und Mischungen des Obigen basieren. Eine allgemeine Beschreibung von nützlichen druckempfindlichen Klebstoffen kann in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 13, Wiley-Interscience Publishers (New York, 1988) gefunden werden. Eine weitere Beschreibung von nützlichen druckempfindlichen Klebstoffen kann gefunden werden in Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol. 1, Interscience Publishers (New York, 1964).
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PSA-Zusammensetzungen, die besonders für die Bandzusammensetzung dieser Erfindung geeignet sind, umfassen einen Elastomerbestandteil und einen klebrigmachenden Harzbestandteil, wobei der klebrigmachende Bestandteil in einer Menge von ungefähr 20 bis ungefähr 300 Gewichtsteilen, bevorzugt ungefähr 50 bis ungefähr 150 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen des Elastomerbestandteils vorhanden ist. Bevorzugte PSAs umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Acrylat- oder Kautschukharz-Elastomerbestandteile, umfassend natürlichen Kautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), oder Mischungen derselben.
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Um die Bandzusammensetzung und Einheit der vorliegenden Erfindung zu bilden kann der Klebstoff auf eine erste Seite des Trägerpapiers durch jegliches Verfahren aufgetragen werden, das einen Transfer des Klebstoffs auf und ein Rückhalten davon durch den Träger ergibt. Beispielsweise kann der Klebstoff auf den Papierträger durch Lösungsmittelbeschichten, Emulsionsbeschichten aus Wasser, Heißschmelzbeschichten oder jegliches anderes geeignetes Beschichtungsverfahren aufgetragen werden. Der Klebestoff kann auch durch jegliches gewöhnliches Verfahren gehärtet werden, beispielsweise Wärme-, Elektronenstrahlung- oder Ultraviolett-(UV)Härten.
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Ein Trennmittel kann gegebenenfalls auf einer zweiten Seite des Trägerpapiers gegenüber dem Klebstoff verwendet werden, sodass die Bandzusammensetzung in Rollenform abgegeben werden kann. Das Trennmittel oder die Trennbeschichtung stellen eine Oberfläche zur Verfügung, an der der druckempfindliche Klebstoff nicht stark anhaftet. Gewöhnliche Trennbeschichtungen für druckempfindliche Klebstoffe basieren auf langkettigen Alkylgruppen wie Octadecylisocyanat oder Octadecylacrylat. Andere Trennbeschichtungen umfassen Fluorcarbon, Organosilikon, Silikon, Polyvinylchlorid, Polyamid oder Melaminmaterialien. Trennbeschichtungen werden gewöhnlich in einem Gewichtsbereich von 0,01 bis 2,0 Gramm pro Quadratmeter Träger aufgetragen.
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Eine Sperrschicht kann aufgetragen werden, bevor die Trennbeschichtung aufgetragen wird. Die Sperrschicht verleiht dem beschichteten Träger bevorzugt eine gewisse Lösungsmittelresistenz. Die Sperrschicht kann ein Elastomer mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von –5°C bis 75°C umfassen. Nützliche Sperrschichten beinhalten solche, die auf Acrylaten, Polyestern, Styrol-Butadienen, Styrol-Butadien-Acrylnitrilen, Melaminen, Polyamiden oder Harnstoff-Formaldehydharzen basieren. Die Sperrschicht wird typischerweise im Gewichtsbereich von 2 bis 10 Gramm pro Quadratmeter Träger aufgetragen. Alternativ kann eine thermoplastische Schicht als Sperrschicht angewendet werden. Typische Beispiele für diese Materialen schließen Polyamide (wie Nylon), und Polyolefine (wie Polypropylen, Polyethylen, Polybutylen, Polybutadien, Poly-4-Methylpenten und andere Polyolefine), Polystyrol, Polyester, Co-Polyester, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Copolymere (wie Ethylen/Propylen Copolymer, Propylen/Butylen Copolymer, Ethylen/Propylen/Butylen Copolymer, Ethylen/Vinylacetat Copolymer und Ethylen/Butylacrylat Copolymer), Polymethyl-Methacrylat, thermoplastisches Kautschuk-Block-Copolymer, und Verschnitte und Mischungen davon ein.
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Eine Primerbeschichtung kann auf das Trägerpapier vor Auftragen des Klebstoffes aufgetragen werden. Primerzusammensetzungen können natürlichen Kautschuk, SBR oder Neoprenkautschuk, oder Mischungen davon, die mit Harzen gemischt sind, die reaktiv und/oder unreaktiv sind, und Füllstoffe umfassen. Die Primerbeschichtung wird typischerweise im Gewichtsbereich von 2 bis 8 Gramm pro Quadratmeter Träger aufgetragen.
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Die Dicke der fertigen Bandzusammensetzung kann im Bereich von 0,01–1 mm, von 0,05–0,5 mm, oder von 0,10–0,20 mm liegen. Solch ein dünnes Blatt stellt eine verbesserte Anstrichkante bei Abdeckanwendungen bereit.
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Abdeckbandzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung können auf Rollen oder als klebende Blätter bereitgestellt werden. Wenn sie auf Rollen bereitgestellt werden, kann die Breite des Bandes von ungefähr 0,5 bis ungefähr 20 cm betragen, und sie können auf Papierrollen oder Kunststoffrollen mit einem Innendurchmesser von ungefähr 2 bis ungefähr 10 cm bereitgestellt werden. Wenn sie als klebende Blätter bereitgestellt werden, können die Blätter ausgestanzt sein, um die Aufbringung auf gekrümmte und/oder nicht ebene Oberflächen zu erleichtern.
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Klebeblätter werden normalerweise mit einer Trennfolie versehen, um Stapeln, Transport und Verarbeitung zu erleichtern.
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Weitere Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung werden nun mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben, welche in einer nicht-einschränkenden Weise ausgelegt werden sollen.
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Beispiel 1 – Vergleich von Papiereigenschaften
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Versuche wurden durch einen Papierlieferanten unternommen, um das Ausmaß, in dem PCW-Zellstoff in Krepppapier ohne nachteiligen Einfluss auf das Herstellungsverfahren eingebracht werden kann, zu bestimmen. Es wurde experimentell bestimmt, dass bis zu ungefähr 50 Gew.-% PCW-Zellstoff, basierend auf dem Trockengewicht des Papiers, ohne nachteiligen Einfluss auf die Anlagenleistung eingebracht werden können. Jedoch wurde ein PCW Gehalt von 30 Gew.-% auf Trockenbasis ausgewählt, um Kennzeichnungsvorschriften zu erfüllen, während gleichzeitig der Einfluss auf die Anlagen zur Massenfertigung des Bands und die finalen Produkteigenschaften minimiert wurde.
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Ein Krepppapier enthaltend 30 Gew.-% PCW-Zellstoff auf Basis des Trockenpapiergewichts wurde vom Lieferanten erhalten und mit einer Standard-(nicht-PCW enthaltenden)Krepppapierkontrolle (als Kontrolle 1 bezeichnet) verglichen. Die folgenden Qualitätskontrollmaße wurden mit dem ungesättigten Papier, wie bereitgestellt, gemäß den in Klammern angegebenen Standardmethoden gemessen: Flächengewicht (g/m2); Papierdicke („caliper thickness”) (mil) (TAPPI T-411); Porosität (s) (TAPPI T-460); MD-Dehnung (%) (TAPPI T-494), MD-Zug (lb/in) (TAPPI T-494), MD-nasser Zug (lb/in) (TAPPI T-456), MD/CD-Zugverhältnis (TAPPI T-494). Die Ergebnisse dieser Versuche sind in 1 dargestellt. Das PCW enthaltende Papier hatte über alle Qualitätskontrollmaße hinweg eine ähnliche Leistung wie das Kontrollpapier.
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Beispiel 2 – Bandeigenschaften
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Auf Basis des Erfolgs der anfänglichen Qualitätskontrollversuche mit dem Papier wie geliefert wurde eine Abdeckbandzusammensetzung aus dem 30 Gew.-% PCW-Papier auf den Produktionsanlagen hergestellt und Standard-Band-Tests unterzogen. Um den umweltfreundlichen Aspekt des Produkts zu erhöhen wurden nur wasserbasierende Imprägniermittel verwendet. Die Zusammensetzungen der Bänder sind in der Tabelle 1 dargelegt. Tabelle 1: Zusammensetzung von PCW enthaltendem Band und Standard-Band-Kontrolle
| Kategorie | PCW-Charge A1 | PCW-Charge A2 | Kontrolle A |
| Papierflächengewicht (g/m2) | 45 | 45 | 45 |
| Art des Imprägniermittels | SBR Latex | SBR Latex | SBR Latex |
| Imprägniermittelbeladung (Gew.-%) | 46,4 | 40 | 46,4 |
| Klebstoffbeschichtung (g/m2) | 35 | 35 | 35 |
| Sperrbeschichtung (g/m2) | 4 | 4 | 4 |
| Trennbeschichtung (g/m2) | 2 | 2 | 2 |
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Überraschenderweise traten keine signifikanten Probleme während der Herstellung bzgl. der Maschinengeschwindigkeit, Verstopfung, Sättigung oder Beschichten des PCW-Papiers auf; dies widerspricht früheren Erfahrungen bzgl. der Auswirkungen von Änderungen im Papier beim Herstellungsverfahren.
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Die Imprägniermittelbeladung wurde in obenstehender Tabelle unter Verwendung des nominalen Flächengewichts (45 gsm) und des Zielimprägniermittelgewichts gemäß der folgenden Formel berechnet: Imprägniermittelbeladung (%) = Zielimprägniermittelgewicht (gsm)/nominales Flächengewicht (gsm)·100
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Diese Berechnungsmethodik wurde angenommen, um typischen Variabilitäten im Träger und dem Imprägniermittelgewicht Rechnung zu tragen, und um die Methodik, die von Fachleuten beim Durchführen solcher Test verwendet wird, widerzuspiegeln.
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Eine Bandzusammensetzung, die unter Verwendung von gewöhnlichem Papier (als Kontrolle A bezeichnet) hergestellt wurde, wurde zusammen mit dem PCW enthaltenden Band geprüft. Die Ergebnisse von Standardtests mit den fertigen Bandzusammensetzungen sind in 2a–2d gezeigt. Die Zielspezifikationen und die unteren und oberen Spezifikationsgrenzen sind in jeder Figur durch horizontale Linien gezeigt. Adhäsionswerte für die Bänder wurden bestimmt, nachdem das Band auf ein gereinigtes Glassubstrat aufgetragen und die Probe heruntergerollt wurde. Die Probe wurde bei einem 180° Winkel zu 90 inch pro Minute (ipm) abgezogen.
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Rollenabrollwerte („roll unwind values”) wurden durch Messung der Kraft zum Abrollen der Bandrolle bei einer Geschwindigkeit von 90 ipm gemessen.
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Das Einbringen von PCW in die Bandzusammensetzung („tape composition”) hatte einen Einfluss auf alle geprüften Variablen im Vergleich zur Kontrolle, aber für den bestimmten PCW-Gehalt und die Imprägniermittelbeladung der getesteten Bänder übertraf der Einfluss nicht die Spezifikationsgrenzen.
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Beispiel 3 – Spaltleistung („slivering performance”)
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Nach erfolgreichem Abschluss dieser vorläufigen Tests wurden Proben von Bändern mit 30 Gew.-% PCW-Träger, die mit verschiedenen Graden an Imprägniermittelbeladungen hergestellt wurden, in Bezug auf die Spaltleistung gegenüber einem Kontrollband, das mit gewöhnlichem Trägerpapier hergestellt wurde (als Kontrolle B gekennzeichnet), verglichen. Ein Acryl-Lateximprägniermittel wurde verwendet. Es wurde angenommen, dass die Imprägniermittelbeladung einen Einfluss auf die Spaltleistung haben würde, und dementsprechend wurde ein breiterer Bereich an Imprägniermittel-Mengen als in früheren Versuchen geprüft. Die Eigenschaften der geprüften Proben sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Imprägniermittel-Mengen sind auf Basis des Trockenpapiergewichts angegeben. Tabelle 2: PCW enthaltende Bänder und Kontrollbänder, die für die Spalttests verwendet wurden
| | PCW-Charge B1 | PCW-Charge B2 | PCW-Charge B3 | Kontrolle B |
| Imprägniermittelbeladung (Gew.-%) | 46,4 | 40 | 35,6 | 46,4 |
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Die Bänder wurden gemäß einem internen 3M-Testverfahren, das als „Wandplattentest” („Wallboard Testing”) bezeichnet wird, geprüft. Der Test bildet eine praktische Anwendung eines Abdeckbands auf einer Wandplatte nach. Die Testprozedur erfordert die Präparierung einer Wandplatte mit einem Primer. Der Primer wird trocknen gelassen, und im Anschluss wird eine weiße Basisschicht aufgetragen und getrocknet. Die Abdeckbandprobe wird dann auf kontrollierte Weise auf die Basisbeschichtung aufgetragen. Eine dunklere Farbe wird dann über das Abdeckband und die Basisfarbe aufgetragen. Dies wird dann getrocknet. Kleine Abschnitte der Abdeckbänder werden in bestimmten Intervallen – 4 Stunden, 8 Stunden, 24 Stunden und 72 Stunden – abgezogen. Adhäsionsmessungen und visuelle Beobachtungen werden durchgeführt, wie Anstrichlinienqualität, Abreißen von der Wandplatte, und jegliche Kantenrisse, die durch das Abdeckband erfolgten. Typischerweise werden vier verschiedene Kombinationen von Farben für diese Auswertung verwendet.
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Signifikante Unterschiede zwischen den vier getesteten Proben wurden mit einer spezifischen Halbglanzlatexfarbe (Sunproof ExteriorTM von Pittsburgh Paints) in Bezug auf das Auftreten von Kantenrissen bemerkt. Kantenrisse werden gewöhnlicherweise von Fachleuten als „Spalten” („slivering”) bezeichnet. Diese Ergebnisse sind in 3 angezeigt.
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Mit Bezug auf 3 ist ersichtlich, dass die Anzahl von Kantenrissen mit zunehmendem Sättigungsgrad signifikant abnahm. Die Proben der Charge 3 zeigten inakzeptabel hohe Grade von Kantenrissen zu jedem Zeitpunkt größer 8 Stunden. Die Proben der Charge 2 mit zumindest 40 Gew.-% Imprägniermittelbeladung wiesen ein signifikant reduziertes Auftreten von Kantenrissen im Vergleich zu Charge 3 auf. Nach 24 Stunden ist das Auftreten eines einzelnen Kantenrisses als wahrscheinlich für den Verbraucher akzeptierbar anzunehmen. Jedoch hatten die Proben der Charge 2 immer noch ein höheres Auftreten von Kantenrissen nach 72 Stunden als Charge 1, was mit den Kontrollproben vergleichbar war. Es wird angenommen, dass ein Auftreten von Kantenrissen. nach 72 Stunden der bevorzugte Leistungsstandard ist, und dies wurde mit 30 Gew.-% PCW enthaltenden Proben bei einer Imprägniermittelbeladung von zumindest 46 Gew.-% (abgerundet von 46,4 Gew.-%) erzielt.
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Beispiel 4 – CD-Reißwerte
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Basierend auf den während der Wandplattenprüfung ersichtlichen Resultaten wurden weitere Tests vorgenommen, um die CD-Reißwerte von gesättigten Papieren, die den Proben der Charge B1 und Kontrolle B entsprechen, die in Tabelle 2 beschrieben wurden, im Vergleich mit ihren ungesättigten Äquivalenten zu bestimmen. CD-Reißwerte sind bekannt dafür, mit der Spaltleistung zu korrelieren, und sind unter Verwendung von Standard TAPPI Verfahren messbar.
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Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck „CD-Reißwert” („CD tear”) auf das mittlere durchschnittliche Ergebnis von Reißversuchen in Querrichtung, gemessen mit einem Elmendorf Reißtester gemäß TAPPI Verfahren T414. Das TAPPI Testverfahren T496 (Probenherstellung für internen Reißwiderstand in Querrichtung für Papier, Pappe und ähnliche Materialien) wurde zur Herstellung der Rohpapierproben verwendet.
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Die CD-Reißergebnisse sind in Tabelle 3 und
4 zusammengefasst. Tabelle 3: Zusammenfassung der CD-Reißergebnisse
| Probe | PCW-Gehalt (Gew.-% Trockengewicht) | Imprägniermittelbeladung (Gew.-%) | Reiß (gf) | Δ Reiß (gf) |
| Rohkontrollpapier | 0 | k. A. | 86,2 | 17,6 |
| Roh-PCW-Papier | 30 | k. A. | 68,6 |
| Gesättigte Kontrolle | 0 | 46,4 | 54,1 | 9,8 |
| Gesättigtes PCW | 30 | 46,4 | 44,3 |
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Die Reißergebnisse zeigen, dass der Unterschied im durchschnittlichen CD-Reißwert zwischen der Kontrolle und PCW enthaltenden Proben von 17,6 gf vor Sättigung auf 9,8 gf nach der Sättigung abnahm. Dies war eine statistisch signifikante Abnahme. Der verringerte Unterschied im CD-Reißwert scheint mit der beobachteten verringerten Wahrscheinlichkeit von Spalten der PCW enthaltenden Proben bei den gewählten Imprägniermittelbeladungen zu korrelieren. Aus dem Obigen kann bestimmt werden, dass ein CD-Reißwert von zumindest 40 gf für eine annehmbare Spaltleistung in PCW enthaltenden Proben, bevorzugt zumindest 44 gf (abgerundet), erforderlich ist.
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Nachdem bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, wird es für den Fachmann klar sein, dass bestimmte Varianten und Äquivalente für hierin beschriebene Elemente ersetzt werden können, ohne von der Art abzuweichen, in der die Erfindung wirkt. Der Erfinder beabsichtigt, dass alle Unterkombinationen von Merkmalen, die hierin beschrieben sind, im Umfang der beanspruchten Erfindung beinhaltet sind, selbst wenn dies nicht explizit beansprucht ist, und dass Merkmale, die in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben sind, auch in Verbindung mit anderen Ausführungsformen verwendet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2214006 [0004]
- US 2410078 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 13, Wiley-Interscience Publishers (New York, 1988) [0030]
- Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol. 1, Interscience Publishers (New York, 1964) [0030]
