Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
polymeren Schaums aus durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung.
Insbesondere betrifft sie ein Verfahren, bei dem eine polymere
durch Strahlung härtbare Zusammensetzung mechanisch aufgeschäumt
wird und der Schaum durch Strahlung gehärtet wird, um einen
Schaum zu bilden. Sie betrifft auch Verbundschichtstoffe
(Laminate) wie Drucktücher, die unter Verwendung einer geschäumten,
durch Strahlung vernetzten Zusammensetzung hergestellt wurden,
und ein Verfahren zur Herstellung dieser Laminate. Sie ist
insbesondere dort anwendbar, wo dünne Schichten aus Schaum
verwendet werden.
Hintergrundtechnik
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Die US-A-4 415 615 betrifft die Herstellung von photogehärteten
klebrigen Schäumen, die durch teilweise Härtung erhalten werden.
In Spalte 4, Zeile 38 bis 51 dieses Patents ist offenbart, daß
die klebrigen Schäume des Patents bei Raumtemperatur nicht
klebrig sein müssen, aber beim Erhitzen klebrig werden.
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Die Verwendung von Schaum in zusammenpreßbaren Drucktüchern und
anderen graphischen Vorrichtungen wie Drucktüchern,
Graviergummis, Kastendüsenbefestigungsplatten und Zugbögen ist in der
Technik bekannt.
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Zusammenpreßbare Drucktücher bieten Druckern einen Vorteil
gegenüber nicht-zusammenpreßbaren Drucktüchern, indem die
Notwendigkeit für ein präzises Unterpacken wegfällt, um ein
akzeptables Ausmaß an Druck zwischen der Druckplatte, dem Drucktuch und
einem Rapier oder einem anderen zu bedruckenden Material zu
erreichen. In diesem zusammenpreßbaren Drucktüchern wird häufig
Schaum verwendet, um den Druck über einen weiten Quetschbereich
relativ konstant zu halten. Die Schäume liegen normalerweise in
sehr dünnen Schichten vor. Es ist wichtig, daß der Schaum von
einer solchen Natur ist, daß er eine gute
Kompressionsverformungsrestbeständigkeit (Kompressions-Set-beständigkeit) und eine
gleichmäßige Kompressibilität sowie ein gleichförmiges Maß
aufweist (um so gleichförmig zu drucken) und in der Lage ist,
aufgebracht (während der Herstellung des Tuchs) und auf ein
gleichförmiges Maß gehärtet zu werden.
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Schäumungsmittel und Blähmittel, d. h. Verbindungen, die in der
Lage sind, Gase wie Kohlendioxid bei Zersetzung freizugeben,
normalerweise bei hohen Temperaturen, sind verwendet worden, um
in der Vergangenheit Schäume aus polymeren Latices und Lösungen
von Polymeren in organischen Lösungsmitteln herzustellen. Solche
Schäume sind bei hohen Temperaturen über einen ausgedehnten
Zeitraum gehärtet worden, wobei Schwefel als Härtungsmittel
verwendet wurde.
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Solche Systeme können, wenn sie verwendet werden, um
Schaumschichten herzustellen, bei denen eine gleichförmige
Zusammenpreßbarkeit, ein gleichförmiges Maß und eine gute
Kompressionsverformungsrestbeständigkeit wichtig sind, nachteilig dahingehend
sein, daß die Vorgänge mit hoher Betriebstemperatur wie die
Aufschäumung, die Härtung und die Wasser- oder
Lösungsmittelentfernung zu ungleichmäßiger Schaumbildung führen können. Dies trifft
insbesondere zu, wenn die Vorgänge zeitraubend sind und zu einem
teilweisen Zusammenfallen des Schaums führen, bevor eine
ausreichende Härtung aufgetreten ist, um die Schaumstruktur und das
Formmaß beibehalten zu können. Solche Unzulänglichkeiten können
zu einer ungleichförmigen Zusammenpreßbarkeit führen.
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Es besteht daher ein Bedarf an Schäumen, die eine gute
Kompressionsverformungsrestbeständigkeit sowie eine gleichförmige
Zusammenpreßbarkeit besitzen und in der Lage sind, zu einem
gleichförmigen Maß geformt und gehärtet zu werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens der Herstellung eines gehärteten
Schaumlaminats veranschaulicht.
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Fig. 2 ist ein vergrößerter Abschnitt des gemäß Fig. 1
hergestellten gehärteten, geschäumten Laminats.
Beschreibung der Erfindung
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Es ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer
gehärteten, geschäumten, polymeren Zusammensetzung beschrieben,
die im wesentlichen aus geschlossenen Zellen besteht, bei dem
eine durch Strahlung härtbare, Oligomer umfassende
Zusammensetzung mechanische aufgeschäumt wird und die aufgeschäumte
Zusammensetzung durch Strahlung gehärtet wird, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß die aufgeschäumte Zusammensetzung vollständig
gehärtet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die Notwendigkeit von
hohen Temperaturen, von Blähmitteln, einer
Lösungsmittelentfernung und von länglichen Härtungszeiträumen.
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Es sind auch Laminate beschrieben, die eine durch Strahlung
gehärtete Zusammensetzung in Form eines Schaums umfassen, der
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Außerdem
ist ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats beschrieben,
welches die Strahlungshärtung einer photohärtbaren
Zusammensetzung durch ein Gewebesubstrat umfaßt, wobei aktinische Strahlung
verwendet wird. Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Herstellung
eines Laminats beschrieben, welches die Strahlungshärtung einer
durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung im Kontakt mit einer
transparenten Folie mit einem matten oder texturieren Aussehen
umfaßt, um eine nicht-klebrige und/oder texturierte Oberfläche
des gehärteten Polymers zu liefern.
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Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
auf die angefügten Figuren Bezug genommen, die zur Illustration
aber nicht zur Einschränkung gedacht sind.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer der
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Gewebesubstrat 10 wird
kontinuierlich zu einem Fördermittel 11 geführt. Eine
aufgeschäumte, durch Strahlung härtbare Zusammensetzung 14 wird
kontinuierlich aus einer mechanischen Aufschäumungsvorrichtung 12
auf die Oberfläche des Substrats 10 aufgebracht. Eine zweite
Gewebeschicht 16 wird kontinuierlich auf die Oberfläche der
geschäumten, durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung 14
aufgelegt, unmittelbar bevor der Verbund aus Gewebe und Schaum unter
einem Rakel 18 durchgeführt wird, das das Maß des Schaumes und
des Laminats am Punkt 20 vorgibt. Der Verbund wird dann einer
Strahlung 22 ausgesetzt, wodurch der Schaum gehärtet wird, um
ein gehärtetes Schaumlaminat 24 (Fig. 2) zu bilden, das aus den
zwei Gewebeschichten 10 und 16 und dem gehärteten Schaum 15
besteht.
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Der erfindungsgemäße Schaum besitzt gute Kompressions- und
Kompressionsverformungsrestbeständigkeitseigenschaften. Diese
Eigenschaften sind wichtig, wenn der Schaum in Produkten wie
Drucktüchern verwendet wird, bei denen gleichförmige
Kompressions- und gute
Kompressionsverformungsrestbeständigkeitseigenschaften äußerst wünschenswert sind. Der Schaum der vorliegenden
Erfindung kann beispielsweise durch Ausbreiten mit einem
gleichförmigen Maß aufgebracht werden. Er besitzt außerdem ein
gleichförmiges spezifisches Gewicht. Das gleichförmige Maß und das
gleichförmige spezifische Gewicht führen zu einer gleichförmigen
Zusammenpreßbarkeit, einem wichtigen Merkmal bei in Bezug auf
Zusammenpreßbarkeit empfindlichen Produkten wie Drucktüchern.
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Eine Strahlungsbehandlung von Zusammensetzungen, um gehärtete
polymere Materialien herzustellen, ist in der Technik bekannt,
wobei verschiedene Formen von Strahlung beschrieben sind, die
verwendet werden können, wenn Photoinitiatoren und/oder
Photosensibilisatoren verwendet werden, wobei diese Zusammensetzungen
durch die Strahlung gehärtet und/oder polymerisiert werden
können (beispielsweise reaktive
Verdünnungsmittel/Oligomer-Zusammensetzungen) usw.
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Das mechanische Aufschäumen von flüssigen Zusammensetzungen, um
polymere Schäume herzustellen, ist ebenfalls bekannt.
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Die vorliegende Erfindung macht sich zunutze, daß gefunden
wurde, daß bei Verwendung bekannter mechanischer Aufschäumtechniken
zusammen mit bekannten Bestrahlungstechniken eine
Polymerschaumschicht hergestellt werden kann, die eine gleichmäßige
Zusammenpreßbarkeit (Kompressibilität) über ihre gesamte Oberfläche
sowie eine gute Beständigkeit in bezug auf
Kompressionsverformungsrest besitzt. Diese beiden Eigenschaften sind extrem
wichtig bei sehr dünnen Schaumschichten, die in graphischen
Vorrichtungen verwendet werden.
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Im allgemeinen sind andere als die hierin ansonsten
beschriebenen herkömmlichen bekannten Techniken der mechanischen
Aufschäumung und Strahlungshärtung anwendbar und können
erfindungsgemäß verwendet werden.
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Beispiele von bekanntem Stand der Technik, worin
Strahlungshärtungstechniken und durch Strahlung härtbare Zusammensetzungen
beschrieben sind, sind die US-A-3 560 237, 3 535 193, 3 637 419,
3 700 541, 3 700 574, 3 715 293, 3 719 638, 3 891 523,
3 899 611, 4 038 350, 4 112 017, 4 376 800, 4 387 012,
4 483 951, 4 057 188 und die GB-A-1 304 112.
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Der hierin verwendete Ausdruck "Strahlungshärtung" soll
Photopolymerisation, Photohärtung und alle Formen der Bildung einer
polymeren Matrix (Netzwerk) umfassen, die durch Strahlung
erhalten werden, einschließlich, aber nicht darauf begrenzt,
kovalente
Kohlenstoff-Kohlenstoff-Vernetzungen, Homopolymerisation,
Copolymerisation, Verzweigung und Pfropfung.
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Die erfindungsgemäßen Schäume und Schaumschichten weisen die
folgenden Eigenschaften auf.
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Die Hohlräume (Blasen), die vom Aufschäumen herrühren, sind im
wesentlichen kugelförmig in ihrer Form und leer, d. h. sie
enthalten keine Fremdsubstanzen wie hohle Mikrokugeln, Mikroballons
oder zerbrechliche Blasen oder die Nebenprodukte von chemischen
Blähmitteln oder Reste derselben. Der Schaum weist außerdem im
wesentlichen geschlossene Zellen auf.
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Die Schaumschicht ist im wesentlichen hautfrei. Dies ist anders
als bei einigen bekannten Schäumen, bei denen entweder einer
oder beide der oberen und unteren Bereiche der Schaumschicht
eine viel geringere Konzentration an Hohlräumen aufweisen, d. h.
ein kleineres Hohlraum/Feststoff-Verhältnis als der
Mittelbereich der Schaumschicht, was entweder beabsichtigt oder
unbeabsichtigt ist, so daß im wesentlichen eine relativ ungeschäumte
Hautschicht gebildet wird.
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Wenn die Schaumschicht sehr dünn ist, beispielsweise bei
Drucktüchern, kann die Bildung einer dichten Schicht, die im
wesentlichen frei von Hohlräumen ist, innerhalb der Schaumschicht den
weniger dichten Bereich des Schaums erheblich verkleinern. Wenn
eine Schaumschicht beispielsweise 0,3 mm dick ist und einen
oberen und unteren Bereich besitzt, die im wesentlichen
ungeschäumt und jeweils 0,1 mm dick sind, ist der geschäumte Bereich
in der Mitte der Schicht nur 0,1 mm dick. In dem hautfreien
Schaum der vorliegenden Erfindung sind im wesentlichen die
gesamten 0,3 mm der Dicke geschäumt.
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Dies liefert nicht nur eine erhöhte Kompressibilität, sondern
führt auch dazu, falls eine Variation im Maß des Schaumbereichs
auftritt, beispielsweise beim Aufbringen der Schaumschicht durch
Ausbreiten vor dem Härten oder während des Härtens, daß die
Variation in der Kompressibilität beim Schaum aus dem
beschriebenen Stand der Technik größer ist als beim
erfindungsgemäßen Schaum.
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Einige der bekannten Schäume werden hergestellt, indem eine
dünne Schicht aus Polymer mit Salz gemischt wird und dann das
Salz mit Wasser extrahiert wird, um Hohlräume zu bilden. Dieses
Salzextraktionsverfahren bildet Hohlräume mit einer
unregelmäßigen, nicht-kugeligen, nicht-elliptischen Form, die eine größere
Tendenz dazu haben, ineinander zu münden, wodurch
Hohlraumnetzwerke erzeugt werden. Der erfindungsgemäße Schaum weist keine
unregelmäßig geformten Hohlräume und keine solche Netzwerke auf.
Vielmehr sind die Hohlräume in dem erfindungsgemäßen Schaum, wie
zuvor hierin erwähnt worden ist, im wesentlichen kugelförmig.
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Einige Schäume benötigen die Anwesenheit von Mikroballons, Kork,
gemahlenem Schwammkautschuk, Mikrosphären oder zerbrechlicher
Blasen, die entweder während der Verwendung des Schaums intakt
bleiben oder während der Verwendung des Schaums zusammenfallen
oder zerbrechen, wobei die Reste derselben innerhalb der
Hohlräume verbleiben. Die Hohlräume in dem erfindungsgemäßen Schaum
sind leer, d. h. sie enthalten keine solche Strukturen oder Reste
derselben.
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Der erfindungsgemäße Schaum ist ein geschlossenzelliger Schaum,
d. h. normalerweise wirken mindestens 80% des Hohlraumvolumens
nicht miteinander, um Netzwerke oder Poren zu bilden. Der
erfindungsgemäße Schaum ist besonders vorteilhaft, wenn er in dünnen
Schichten verwendet wird, z. B. solchen, die ein Maß zwischen
0,08 und 1,0 mm, insbesondere 0,25 bis 0,5 mm aufweisen.
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Unter Verwendung erfindungsgemäßen Verfahrens und Schaums können
Laminate gebildet werden, bei denen der Schaum sandwichartig
zwischen zwei Gewebeschichten vorliegt, ohne daß zusätzliche
Klebstoffe verwendet werden, um den Schaum an das Gewebe zu
binden. Der Schaum ist sein eigener Gewebeklebstoff.
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Die durch Strahlung härtbare Zusammensetzung der vorliegenden
Erfindung muß eine flüssige Konsistenz haben, um das mechanische
Aufschäumen zu erlauben. Wenn die flüssige Konsistenz erhalten
werden kann, indem eine Zusammensetzung erhitzt wird, ist ein
solches Erhitzen erlaubt.
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Durch Strahlung härtbare Zusammensetzungen können erhalten
werden, indem eine Oligomer umfassende Polymerzusammensetzung mit
einem reaktiven Verdünnungsmittel gemischt wird, das ausreichend
mit der Polymerzusammensetzung mischbar ist, um eine
Zusammensetzung mit einer Viskosität zu erzeugen, die zum Aufbringen auf
ein Substrat und zum Schäumen geeignet ist.
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Alternativ kann die feste Zusammensetzung bis zu einem
geschmolzenen, flüssigen Zustand erhitzt werden, um eine geeignete
Viskosität zu liefern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann, obwohl es nicht darauf
beschränkt ist, zusammen mit Polymeren verwendet werden, die
Homopolymere von konjugierten Diene wie Polybutadien und
Polyisopren sind oder Copolymere von konjugierten Dienen und
Vinylmonomeren wie Butadien/Styrol und
Butadien/Acrylnitril-Copolymeren sind. Andere Beispiele von Polymeren, die verwendet werden
können, sind Ethylen/Propylen-Copolymere und -Terpolymere sowie
Polychloropren und natürlicher Kautschuk.
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Wenn die durch Strahlung härtbare Zusammensetzung aus einem
Oligomer hergestellt wird, d. h. einem Polymer mit niedrigem
Molekulargewicht (normalerweise mit einem Molekulargewicht unter
30 000 und üblicher im Bereich von 500 bis 6000 und am
üblichsten im Bereich von 1000 bis 5000), und die Viskosität des
Oligomers ausreichend niedrig ist, damit es bei Raumtemperatur oder
nach geringem Erhitzen eine Flüssigkeit ist, kann es zusammen
mit oder ohne einem reaktiven Verdünnungsmittel als Teil der
durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung verwendet werden. Wenn
kein reaktives Verdünnungsmittel verwendet wird, muß das
Oligomer selbst reaktiv sein, um so während der Bestrahlung eine
Polymermatrix zu bilden. Das heißt, daß das Oligomer reaktive
Stellen wie Ungesättigtheit in Form von Kohlenstoff-Kohlenstoff-
Doppelbindungen und/oder Epoxidgruppen aufweisen muß, die durch
Strahlung und, falls notwendig, in Gegenwart eines
Photoinitiators und/oder eines Photosensibilisators aktiviert werden, um zu
freiradikalischen und/oder kationischen Härtungen zu führen.
Wenn ein reaktives Verdünnungsmittel verwendet wird, kann das
Oligomer reaktiv oder nicht-reaktiv sein. Wenn das Oligomer
nicht-reaktiv ist, ist das reaktive Verdünnungsmittel
vorzugsweise multifunktionell, um so ein Polymernetzwerk zu bilden.
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Bevorzugte Zusammensetzungen sind Kombinationen eines reaktiven
Oligomers und eines reaktiven Verdünnungsmittels. Der gehärtete
Schaum ist eine Matrix, d. h. ein Polymernetzwerk. Das Netzwerk
umfaßt ein Homopolymer des reaktiven Verdünnungsmittels, wenn
ein solches verwendet wird, und/oder ein Copolymer aus dem
Verdünnungsmittel und dem Oligomer, wenn das Oligomer reaktiv ist.
Es kann auch eine kovalente Kohlenstoff-Kohlenstoff-Vernetzung
zwischen den polymeren Materialien der Matrix vorhanden sein.
Die Vernetzung tritt bei einer Elektronenstrahlbestrahlung
wahrscheinlicher auf als beispielsweise bei aktinischer Strahlung.
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Solange hierin nichts anderes angegeben ist, sind die
allgemeinen Regeln des Standes der Technik in bezug auf
Strahlungshärtung anwendbar. Wenn beispielsweise aktinische Strahlung
verwendet wird, sollte die durch Strahlung härtbare Zusammensetzung
im allgemeinen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen
enthalten, d. h. Ungesättigtheit, und Photoinitiatoren und/oder
Photosensibilisatoren sollten verwendet werden. Wenn jedoch eine
höhere energetische Strahlung wie beispielsweise
Elektronenstrahlen verwendet wird, ist das Erfordernis der Ungesättigtheit
und/oder von Photoinitiatoren/Photosensibilisatoren vermindert.
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Insgesamt erlaubt es ein wenig Experimentieren im Zusammenhang
mit den Offenbarungen aus dem Stand der Technik, die Auswahl der
geeigneten Strahlungsparameter für das speziell gewünschte
Ergebnis zu treffen.
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Obwohl Ausdrücke wie Photoinitiator und Photosensibilisator
sowie Oligomer, reaktives Verdünnungsmittel, Tensid, Weichmacher
usw. bekannt sind, ist im folgenden eine kurze Beschreibung
solcher Ausdrücke angegeben.
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Ein Oligomer umfaßt Polymere mit niedrigem Molekulargewicht, die
nur ein Paar Monomereinheiten aufweisen. Typische Oligomere sind
diejenigen mit durchschnittlichen zahlenmäßigen
Molekulargewichten im Bereich von 500 bis 6000, aber manche Leute
berücksichtigen auch Oligomere mit Molekulargewichten so hoch wie 30 000.
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Oligomere können reaktiv oder nicht-reaktiv sein. Ein reaktives
Oligomer umfaßt ein solches, das in der Lage ist, bei Einwirkung
von Strahlung in Gegenwart, falls notwendig, eines
Photoinitiators und/oder Photosensibilisators freie Radikale zu bilden, und
enthält normalerweise Ungesättigtheit. Es ist klar, daß
Oligomere diejenigen Materialien einschließen können, die bei
Einwirkung von Strahlung durch andere als einen freiradikalischen
Mechanism gehärtet werden können, z. B. Epoxide, die mit
photolytisch erzeugten kationischen Katalysatoren durch Strahlung
gehärtet werden können. Die reaktiven Oligomere sind bevorzugt,
weil sie an der Polymerisations- der Vernetzungsreaktion
teilnehmen, die durch Bestrahlung initiiert wird, im Gegensatz zu
den nicht-reaktiven Oligomeren, die dem Netzwerk des
polymerisierten, reaktiven Verdünnungsmittels einverleibt sind.
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Ein reaktives Verdünnungsmittel ist ein Monomer mit niedriger
Viskosität, das mit dem Oligomer verträglich ist und verwendet
wird, um die Viskosität des Oligomers zu einem handhabbaren
flüssigen Zustand zu erniedrigen, und außerdem an der durch
Bestrahlung initiierten Polymerisation oder Vernetzung
teilnimmt.
Reaktive Verdünnungsmittel können multifunktionelle
Monomere oder monofunktionelle Monomere sein. Typische
multifunktionelle Monomere sind die Di- und Triacrylate und -methacrylate.
Typische monofunktionelle Monomere sind die Alkylacrylate,
Arylacrylate und Alkoxyalkylacrylate und -methacrylate. Die
reaktiven Verdünnungsmittel fungieren nicht nur dahingehend, daß sie
die Viskosität des Oligomers verringern, sondern beeinträchtigen
auch die Härtungsrate und die Eigenschaften der gehärteten
Zusammensetzung.
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Ein Photoinitiator ist eine Verbindung, die wirksam ist, eine
freiradikalische Additionspolymerisation zu fördern, indem
reaktive Spezies wie freie Radikale auf dem Wege unimolekularer
Spaltung zu erzeugen, die von einer Photoanregung herrührt.
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Photosensibilisatoren sind Verbindungen, die wirksam sind, eine
freiradikalische Additionspolymerisation durch bimolekulare
photochemische Reaktionen des Energiedonator- oder Transfertyps
oder Wasserstoffabstraktiontyps oder durch Bildung eines
Donator-Akzeptor-Komplexes mit Monomeren oder Additiven zu fördern,
die zu ionischen oder radikalen Spezies führen.
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Es ist bevorzugt, in durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzungen, die aufzuschäumen und durch Strahlung zu härten sind, einen
Weichmacher und ein Tensid zu verwenden.
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Ein Weichmacher ist eine Verbindung, die einem Polymer zugesetzt
wird, um die Verarbeitung zu vereinfachen und die Flexibilität
und Zähigkeit des Endprodukts zu erhöhen.
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Ein Tensid ist eine Verbindung, die die Oberflächenspannung
einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen zwei
Flüssigkeiten oder zwischen einer Flüssigkeit und einem
Feststoff verringert und die Stabilität des Schaums fördert.
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Durch Strahlung härtbar bedeutet die Fähigkeit durch Einwirkung
von Strahlung entweder inhärent, d. h. in Abwesenheit von
Photoinitiatoren und/oder Photosensibilisatoren, oder durch
Verwendung von Photoinitiatoren und/oder Photosensibilisatoren
vernetzt und/oder polymerisiert und/oder copolymerisiert zu werden.
Mit Strahlung ist gemeint, daß thermische Strahlung und
niederenergetische elektromagnetische Strahlung im Mikrowellen- und
Radiowellenbereich ausgeschlossen sind, aber ionisierende
Strahlung wie Gammastrahlung, Röntgenstrahlung und subatomare,
geladene Teilchen, wenn sie in einem Cyclotron oder Betatron
beschleunigt worden sind, umfaßt sind.
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Photohärtbar wird verwendet, um die Fähigkeit der Härtbarkeit
durch aktinische Strahlung, d. h. Strahlung in den sichtbaren
oder ultravioletten Spektralbereichen, gehärtet zu werden. Eine
photopolymerisierbare Zusammensetzung ist eine solche, die in
der Lage ist, durch aktinische Strahlung gehärtet zu werden, und
enthält im allgemeinen einen Photoinitiator und/oder einen
Photosensibilisator.
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Wiederum sind alle oben gemachten Ausführungen Richtlinien,
wobei Strahlungshärtungstechniken bekannt sind.
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Mit mechanischem Aufschäumen ist die gleichmäßige Dispergierung
eines Gases durch mechanische Mittel in einer flüssigen, durch
Strahlung härtbarer Zusammensetzung, die frei von Blähmitteln
ist, gemeint, im Gegensatz zur in situ Erzeugung von Gasen wie
Kohlendioxid durch Zersetzung von Blähmitteln wie
Azodicarbonamid oder durch Expansion von flüssigen Gasen wie Freon in den
gasförmigen Zustand in der durch Strahlung härtbaren
Zusammensetzung durch Druckerniedrigung. Das mechanische Aufschäumen
umfaßt die Einführung und Dispergierung von Luft oder einem
andere inerten Gas (d. h. nicht-reaktiv mit der Zusammensetzung)
in der durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung mittels
hochscherender Bewegung oder Mischung, um so eine hochkonzentrierte
Dispersion von Blasen in einer Flüssigkeit zu erzeugen und einen
Schaum zu bilden. Es umfaßt auch das Durchblasen von Gasen, die
außerhalb der durch Strahlung härtbaren flüssigen
Zusammensetzung erzeugt worden sind, durch diese Zusammensetzung.
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Beispiele von Vorrichtungen und Techniken, die beim mechanischen
Aufschäumen verwendet werden sind Mischer, Homogenisatoren wie
Kolloidmühlen, mechanische Aufschäummaschinen wie diejenigen,
die von Oakes Machine Corporation und Ease Inc. verkauft werden,
die kontinuierlich ein Gas in eine Flüssigkeit einspritzen und
große Bewegung und Dispergierung liefern, Drahtpeitschen wie
Hobart-Mischer mit planetaren Gängen usw.
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Der Schaum wird normalerweise auf einem Trennbogen, einem
Substrat oder zwischen zwei Substraten, von denen eines oder beide
den Durchgang von Strahlung erlauben, verteilt und dann wird die
Aufschäumung einer Strahlung ausgesetzt, bis sie gehärtet ist.
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Wie zuvor erwähnt, kann jede durch Strahlung härtbare
Zusammensetzung, die eine Flüssigkeit ist oder durch Erhitzen zu einer
Flüssigkeit gemacht werden kann, in dem Verfahren zur
Herstellung des gehärteten, geschäumten Polymers verwendet werden. Das
einzige zu erfüllende Kriterium ist dasjenige, das sie in der
Lage sein muß, aufgeschäumt zu werden und im aufgeschäumten
Zustand zu bleiben, bis sie durch Strahlung gehärtet ist.
Vorzugsweise umfaßt die durch Strahlung härtbare Zusammensetzung:
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(a) Oligomer, wobei Beispiele von Oligomeren, die verwendet
werden können, aliphatische oder aromatische
Urethanacrylatoligomere, Epoxyacrylate, cellulosische Acrylate,
Alkylacrylate, Polythiole, Epoxies, Polyester, insbesondere
diejenigen, die ungesättigt sind, acrylierte Polyesterurethane,
Vinylester, acrylierte Epoxyurethane, acrylierte
Polyetherurethane, acrylierte Polyester/Polyetherurethane usw. sind.
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Typische reaktive Oligomere sind diejenigen, die Acryl- oder
Methacrylsäureestergruppen aufweisen und der folgenden
Strukturformel
entsprechen, in der R ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehen aus Wasserstoff und Methyl:
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Weitere Beispiele von Oligomeren sind diejenigen, die den
folgenden Strukturformeln entsprechen, in denen R in jedem Fall
Wasserstoff oder Methyl ist und HDO, ADA und TDI die
kondensierten Formen von Hexandiol, Adipinsäure bzw. Toluoldiisocyanat
sind. N ist eine ganze Zahl von typischerweise 1 bis 30.
ACRYLIERTE UND METHACRYLIERTE URETHANE
ACRYLIERTE UND METHACRYLIERTE POLYETHER
ACRYLIERTE UND METHACRYLIERTE POLYESTER
ACRYLIERTE ACRYLATE
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wobei R'
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ist,
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(b) Reaktives Verdünnungsmittel, das ein ethylenisch
ungesättigtes Monomer ist, das homopolymerisierbar, mit dem Oligomer
kompatibel und polymerisierbar ist, wenn das Oligomer reaktiv
ist, und verwendet wird, um die Viskosität der
Zusammensetzung einzustellen und zu den physikalischen Eigenschaften
des gehärteten Elastomers beizutragen; Beispiele für
reaktive Verdünnungsmittel, die erfindungsgemäß verwendet werden
können, sind: Styrol, Vinyltoluol, α-Methylstyrol,
Methylacrylat, Methylmethacrylat, Propylacrylat, Butylacrylat, 2-
Ethylhexylacrylat, Cyclohexylacrylat, Isodecylacrylat,
Vinylacetat, 2-Phenoxyacrylat, Glycidylmethacrylat,
Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Caprolactonacrylat,
1,6-Hexandioldiacrylat, Pentaerythrittriacrylat,
Trimethylolpropantriacrylat, Aryloxyalkylacrylate und -methacrylate,
Alkoxyalkylacrylate und -methacrylate wie 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-
Hydroxypropylmethacrylat, N-Vinylpyrrolidon,
Polypropylenglykolmonomethacrylat usw.
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(c) Photoinitiator und/oder Photosensibilisator, der in der Lage
ist, die Strahlungshärtung zu initiieren oder zu
beschleunigen, insbesondere, wenn die Strahlungsquelle aktinisch
anstelle von Elektronenstrahlen ist, und/oder das Oligomer
oder reaktive Verdünnungsmittel nicht inhärent durch
Bestrahlung härtbar ist; Beispiele von
Photoinitiatoren/Photosensibilisatoren, die verwendet werden können, sind:
Benzophenon, Benzoin, Acetophenon, Benzoinmethylether,
Michler's Keton, Xanthon, Propiophenon, Fluorenon, Carbazol, 2-,
3- oder 4-Methylacetophenone, Chlorthioxanthone, 2-Acetyl-4-
methylphenylacetat, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon usw.
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(d) Weichmacher, um Kompressions- und permanenten
Rest-Beständigkeitseigenschaften aufrechtzuerhalten und/oder einen
weicheren Schaum zu machen; Beispiele der Weichmacher, die
erfindungsgemäß verwendet werden können, sind: halogenierte
organische Verbindungen, Triarylphosphate, Carbonsäureester
von organischen Alkoholen, Phosphatester von organischen
Alkoholen usw.
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(e) Tensid, um das Aufschäumen zu verbessern und den Schaum vor
und während der Strahlungshärtung zu stabilisieren;
Beispiele von Tensiden, die verwendet werden können, sind:
Alkylarylpolyetheralkohole, Dioctylnatriumsulfosuccinat,
Silikonflüssigkeiten usw.
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Die Mengen der Komponenten, die verwendet werden können, sind
bezogen auf Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteil des Oligomers: 5
bis 80 Teile, vorzugsweise 15 bis 40 Teile des reaktiven
Verdünnungsmittels, 0,5 bis 10 Teile, vorzugsweise 1 bis 3 Teile
des Photosensibilisators, 5 bis 30 Teile, vorzugsweise 15 bis 25
Teile des Weichmachers und 0,5 bis 5 Teile, vorzugsweise 1 bis
2 Teile des Tensids.
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In die Zusammensetzung können andere Materialien eingeschlossen
werden wie Antioxidantien, Inhibitoren, Flammenhemmungsmittel,
Klebrigmacher und dergleichen, wobei die Kriterien diejenigen
sind, daß die Materialien die Polymerisation der Zusammensetzung
nicht einbeträchtigen oder den Durchgang der Strahlung
verhindern.
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Wenn aktinische Strahlung verwendet wird, um die durch Strahlung
härtbare Zusammensetzung zu härten, darf die Zusammensetzung
sowie jedes Substrat, beispielsweise Gewebe, durch das die
aktinische Strahlung dringt und das zwischen der Strahlungsquelle
und der Zusammensetzung angeordnet ist, nur leicht gefärbt sein,
d. h. nicht so dunkel, daß große Mengen der aktinischen Strahlung
absorbiert werden und dadurch die Härtung der Zusammensetzung
inhibiert wird. Beispielsweise sollte die Zusammensetzung, wenn
aktinische Strahlung verwendet wird, keinen Ruß enthalten.
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Eine bevorzugte durch Strahlung härtbare Zusammensetzung umfaßt
ein Polyesterurethanacrylatoligomer und ein reaktives Acrylat-
oder Methacrylatverdünnungsmittel.
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Ein besonders bevorzugtes Oligomer ist ein solches, bei dem eine
Mischung aus Ethylenglykol und Propylenglykol (vorzugsweise in
einem jeweiligen Molverhältnis von etwa 80/20) mit Adipinsäure
kondensiert worden ist, um einen Polyester mit einem
durchschnittlichen zahlenmäßigen Molekulargewicht von ungefähr 500
bis 6000, vorzugsweise 1000 bis 4000 zu bilden. Das
Polyesteroligomer wird dann mit Toluoldiisocyanat umgesetzt, um ein
Polyesterurethan zu bilden, das dann mit mindestens einer
Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyethylacrylat
und Hydroxyethylmethacrylat acryliert wird. Das Endprodukt kann
typischerweise ein Molekulargewicht von 3000 bis 6000 aufweisen.
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Besonders bevorzugt als reaktive Verdünnungsmittel sind
Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Diethylenglykoldiacrylat,
Diethylenglykoldimethacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat,
Tripropylenglykoldimethacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat,
Isocyanatomethacrylat, Tetraethylenglykoldimethacrylat, 1,6-
Hexandioldimethacrylat und Pentaerythrittetramethacrylat.
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Das Aufschäumen wird am besten durch Verwendung eines einer
Reihe kommerziell verfügbarer Hochscherungsmischer bewirkt, in
dem die durch Strahlung härtbare Zusammensetzung und die Luft
oder das Inertgas wie Stickstoff eingemessen werden. Das
Verhältnis von Gas zu Flüssigkeit wird so eingestellt, daß ein
Schaum mit dem gewünschten Hohlvolumen und der gewünschten
Kompressibilität sowie den gewünschten physikalischen Eigenschaften
erzeugt wird. Im allgemeinen bildet das Gas 10 bis 90 Vol.-% des
gehärteten Schaums, vorzugsweise 15 bis 65%.
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Der Schaum wird aus dem Mischer entnommen und auf einem
Trennbogen oder Substrat entweder ansatzweise oder kontinuierlich
verteilt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein
kontinuierliches Verfahren verwendet, wobei der Trennbogen oder das
Substrat durch eine Ausbreitungsvorrichtung gezogen wird oder
bewegt wird, während er/es auf einem Förderband auf liegt, und
eine Bank aus Schaum wird hinten dem Ausbreitungsmittel wie
einem Rakel aufgebaut, um das genaue Maß des zu härtenden
Schaums zu liefern. Die Strahlungsquelle wird stromabwärts von
dem Ausbreitungsmittel angeordnet, um den Schaum schnell zu
härten und eine Veränderung des Maßes, einen Verlust an Blasen
oder eine Veränderung der Blasengröße zu vermeiden. In einer
typischen Situation kann der Schaum beispielsweise in weniger
als 5 Sekunden nach dem Ausbreiten auf das geeignete Maß
gehärtet sein. Die vorliegende Erfindung schließt auch die
Notwendigkeit aus, ein Lösungsmittel zu verdampfen, was Veränderungen
im Maß hervorrufen kann, sowie die Notwendigkeit, die Emissionen
die dadurch entsteht, aufzunehmen und/oder wiederzugewinnen. Die
Tatsache, daß die vorliegende Erfindung im allgemeinen bei
Raumtemperatur und atmosphärischem Druck durchgeführt wird, führt
auch zu einer Energieeinsparung. Nach dem Härten kann der Schaum
von dem Trennbogen entfernt werden oder zusammen mit dem
Trennbogen
oder Substrat belassen und auf einer Rolle gelagert
werden, die so wie sie ist verwendet werden kann oder weiter zu
Laminaten verarbeitet werden kann.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wurde
unerwarteterweise gefunden, daß der Schaum zwischen zwei Substraten aus
enggewobenem Stoff oder Fließstoff, die nicht optisch
transparent sind, sandwichartig eingeschlossen und der Stoff
aktinischer Strahlung ausgesetzt werden kann, um eine Härtung des
Schaumes zu bewirken. Die einzigen Kriterien für das Substrat
bestehen darin, daß es in der Lage ist, den speziellen
Strahlungstyp durchzulassen, und das Substrat durch die durch
Strahlung härtbare Zusammensetzung nicht nachteilig beeinträchtigt
wird. Beispiele von Stoffen, die erfindungsgemäß verwendet
werden können, sind: Baumwolle, Nylon, Polyester, Aramid, Rayon,
Acrylate und dergleichen. In Abhängigkeit vom Stofftyp, d. h.
seiner Webart, dem Materialtyp, der Tauchzusammensetzung usw.,
sind größere oder kleinere Mengen (Intensitäten) an aktinischer
Strahlung erforderlich, um einen geeigneten Härtungsgrad zu
erhalten. Wenn aktinische Strahlung verwendet wird, sollte das
Substrat auch eine helle Farbe haben.
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Wegen der kurzen Zeit, die zur vollständigen Härtung der durch
Strahlung härtbaren Polymerzusammensetzung benötigt wird,
üblicherweise etwa 0,5 Sekunden bis etwa 60, vorzugsweise 1 bis
15 Sekunden, wenn kommerziell erhältliche Quellen für
hochenergetische aktinische Strahlung oder
Hochenergieelektronenstrahlung verwendet werden, können weitere Stufen vorgesehen sein, um
den Laminaten weitere Schichten zuzufügen.
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Es ist klar, daß der Härtungszustand durch Kontrolle der
Einwirkungszeit, der Strahlungsmenge, des Abstandes von der
Strahlungsquelle zu der Zusammensetzung und der Rate, mit der die
Zusammensetzung durch die Strahlungsquelle geführt wird,
variiert werden kann. Verschiedene Härtungszustände können verwendet
werden, um das Polymer mit einer Eigenschaft zu versehen, die es
für eine stromabwärtige Weiterverarbeitung förderlicher machen
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Es ist anzumerken, daß das geschäumte Material nicht vollständig
durch Strahlung gehärtet sein muß, um von der Anwendung der
Erfindung zu profitieren. Es ist vielmehr ausreichend, daß es
bis zu einem Grad gehärtet ist, der ausreicht, den Schaum dazu
zu bringen, seine Struktur unbeschränkt beizubehalten, d. h. das
Zusammenfallen einen signifikanten Teils des geschäumten
Materials zu vermeiden und das Maß beizubehalten. Die durch Strahlung
härtbare Zusammensetzung kann mit anderen Härtungsmitteln wie
Schwefel oder Peroxiden gemischt sein, um eine vollständige
Härtung bis zu dem gewünschten Grad zu erlauben, beispielsweise
bei höheren Temperaturen, oder die Härtung kann vollständig
durch Verwendung von Strahlung bewirkt werden
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Manchmal ist es tatsächlich vorteilhaft, die durch Strahlung
härtbare Zusammensetzung nur teilweise zu härten, beispielsweise
wenn es gewünscht ist, daß die Oberfläche der geschäumten
Zusammensetzung klebrig bleibt, um Haftung an einer
Materialschicht zu bewirken, die anschließend darauf aufgebracht wird,
um ein Laminat herzustellen. Anschließend kann dann die Härtung
vervollständigt werden.
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Wenn Beständigkeit in bezug auf den Kompressionsverformungsrest
gewünscht ist, ist es normalerweise das beste, in Abwesenheit
von Schwefel zu härten, um das Vorhandensein von
Polysulfidvernetzungen zu vermeiden und so eine Polymermatrix zu liefern, die
frei von Polysulfidvernetzungen ist.
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Es ist gefunden worden, daß in jedem Stadium, eine Vielfalt von
Schichten den Laminaten hinzugefügt werden kann, z. B.
zusätzliche Schichten aus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestelltem Schaum, ungeschäumte, durch Strahlung härtbare
Zusammensetzungen, entweder um daran eine weitere Schicht aus
Substrat zu kleben oder als Deckbeschichtung, transparente Folien,
insbesondere diejenigen mit einem matten oder texturierten
Aussehen, um sie auf eine Schicht aus geschäumter oder
ungeschäumter, durch Strahlung härtbarer Polymerzusammensetzung
aufzubringen, als Trennbögen zu dienen und nicht-klebende Oberflächen zu
liefern oder um einen Oberflächeneffekt zu erzeugen, wenn die
Folien mit einem Muster oder Design texturiert sind, Klebstoffe
oder andere herkömmliche Kautschuke oder Kombinationen davon.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß
es bei Raumtemperatur durchgeführt werden kann. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß es keine Inertatmosphäre benötigt. Es
ist wurde unerwarteterweise gefunden, daß sogar durch Strahlung
härtbare Zusammensetzungen, die durch Luft inhibiert werden,
d. h. diejenigen, bei denen Luft oder Sauerstoff die Härtung
inhibiert, sogar gehärtet werden können, wenn Luft als
aufschäumendes Gas verwendet wird, wodurch ein Schaum erzeugt wird, der
eine Matrix aus einer durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung
und eine zelluläre Struktur aus Luft umfaßt. Die Reaktion kann
natürlich auch in einer inerten Atmosphäre, z. B. in Gegenwart
von Stickstoff, durchgeführt werden.
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Es gibt vier Hauptquellen für Strahlungsenergie: Gammastrahlung,
hochenergetische Elektronen, Neutronen und aktinische Strahlung.
Jede dieser Quellen hat ihre jeweiligen Vor- und Nachteile. Die
Verwendung von Strahlungsenergie zur Härtung von Polymeren ist
jüngeren Datums und erst in den letzten paar Jahren sind die
beiden kommerziell am attraktivsten Quellen, aktinische
Strahlung und Elektronenstrahlung, für einen industriellen
Gebrauch entwickelt worden. Das zur Erzeugung der Strahlung
notwendige Gerät oder die zur Erzeugung der Strahlung notwendige
Vorrichtung ist nicht Gegenstand dieser Erfindung und jede
Quelle oder jedes Gerät, das in der Lage ist, die benötigte
Intensität an Strahlung zu erzeugen und bekannt ist, kann verwendet
werden.
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Eine durch Strahlung härtbare Zusammensetzung, die besonders für
die erfindungsgemäße Verwendung geeignet ist, umfaßt:
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(a) ein Polyesterurethanacrylatoligomer,
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(b) Hydroxyethylmethacrylat (reaktives Verdünnungsmittel),
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(c) 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon (Photosensibilisator),
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(d) eine Mischung aus Triarylphosphaten (Weichmacher) und
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(e) ein Polyoxyethylenoctylphenoltensid.
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Die erfindungsgemäße durch Strahlung härtbare Zusammensetzung
ist besonders in Laminaten, insbesondere flexiblen Laminaten
brauchbar.
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Wenn die obige Zusammensetzung als Deckbeschichtung für die
erfindungsgemäßen Laminate verwendet wird, kann das Tensid
ausgeschlossen werden, muß es aber nicht, und geringe Mengen an
Farbe vermittelnden Mitteln können eingeschlossen sein. Wenn die
obige Zusammensetzung als Zwischenschicht oder
Verbindungsschicht verwendet wird, können sowohl das Tensid als auch der
Weichmacher ausgeschlossen sein, müssen dies aber nicht.
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Von den Laminaten, die Gegenstand dieser Erfindung sind, sind
kompressible Laminate umfaßt, die aus verschiedenen Schichten
bestehen, wie in Tabelle I gezeigt ist.
TABELLE I
Laminatschichten kompressible Laminatkonstruktionen
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wobei
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F =
eine Schicht aus geschäumtem, durch Strahlung härtbarem
Polymer ist, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt worden ist,
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PP = eine Schicht aus ungeschäumter, durch Strahlung härtbarer
Polymerzusammensetzung ist,
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R = eine Schicht aus Deckbeschichtung ist,
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S = eine Substratschicht ist,
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A = eine Schicht aus haftvermittelndem Klebstoff ist und
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PSA = eine Schicht aus Haftklebstoff ist.
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Die Schicht F aus geschäumtem, durch Strahlung härtbarem Polymer
ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden,
wie es zuvor beschrieben worden ist. Die Schaumschicht dient
dazu, dem Laminat Kompressibilität zu vermitteln. Insbesondere
bei Druckanwendungen kompensiert es einen großen Bereich von
Druckverformungsresten.
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Die Schicht PP aus ungeschäumter, durch Strahlung härtbare
Polymerzusammensetzung, wobei vorzugsweise das Tensid und der
Weichmacher ausgeschlossen sind, dient als Bindemittel zwischen den
ihr benachbarten Schichten. Vorzugsweise kann sie auch ein
haftungsförderndes Mittel wie Dimethylaminoethylmethacrylat
enthalten.
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Die Schicht R aus Deckbeschichtung kann aus jeder einer Reihe
herkömmlicher elastomerer Zusammensetzungen und Mischungen
derselben hergestellt werden wie beispielsweise natürlichem
Kautschuk, Polyisopren, Polybutadien, Copolymeren aus Styrol und
Butadien, Copolymeren aus Acrylnitril und Butadien,
Polyacrylnitril, Copolymeren aus Acrylnitril, Butadien und Styrol,
Polychloropren usw. Sie kann auch aus nicht-elastomeren Polymeren
wie Nylon usw. bestehen. Sie kann auch die ungeschäumte, durch
Strahlung härtbare Polymerzusammensetzung sein, wobei
vorzugsweise das Tensid ausgeschlossen ist. Wenn sie als
Druckübertragungsoberfläche verwendet werden soll, ist es ein bevorzugtes
Kriterium für die Deckbeschichtung, daß sie beständig gegen
Lösungsmittel ist, die in Drucktintenformulierungen verwendet
werden.
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Die Schicht S aus Substrat kann gewebter Stoff, ein Vließstoff
oder eine Kunststoffolie sein. Beispiele für gewebte Stoffe sind
Baumwolle, Nylon, Polyester, Aramid, Rayon, Acrylate und
dergleichen. Vließstoffe werden hergestellt, indem Fasern zu Matten
zusammengefaßt und durch Schmelzen, Verwendung von Klebstoffen
oder Nadelung miteinander verbunden werden. Die Substratschicht
vermittelt den Laminaten dimensionsmäßige Stabilität. Beispiele
von Kunststoffolien sind Polyvinylchlorid, Polyethylen,
Polypropylen, Polyester und dergleichen.
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Die Schicht A aus Klebstoff kann aus jedem Klebstoff bestehen,
der in der Lage ist, eine Bindung zwischen dem Substrat und den
Haftkleberschichten zu bilden, die stark genug ist, daß eine
Trennung des Haftklebers von dem Laminat ausgeschlossen ist. Ein
besonders geeigneter Klebstoff basiert auf einem Copolymer aus
Acrylnitril und Butadien, das mit Härtungsmitteln und Harzen
gemischt und in Methylethylketon gelöst ist.
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Die Schicht PSA aus Haftkleber liefert die Verankerungsmittel
zum Anbringen des Laminats an einen Zylinder oder Walze wie
einer Druckpresse. Jeder einer Reihe von Haftklebern kann
verwendet werden. Das Hauptkriterium für den Haftkleber besteht
darin, daß er ausreichend Lagerbeständigkeit hat, um seine
Klebeeigenschaften zu behalten, bis das Laminat verkauft und
verwendet worden ist. Besonders geeignet ist jeder von einer
Reihe von Acrylhaftklebern.
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In der folgenden Beschreibung einer Laminatkonstruktion sind die
Bereiche der Maße der Schichten in mm in Klammern hinter dem
Schichtnamen angegeben. Das Laminat A aus Tabelle I wird aus
einer einzelnen Schicht aus Substrat (0,13 bis 0,41)
hergestellt, auf die eine Schicht aus geschäumter, durch Strahlung
härtbarer Polymerzusammensetzung (0,25 bis 0,66) aufgebracht
wird, die dann einer Strahlung ausgesetzt wird, bis sie gehärtet
ist. Die Deckbeschichtungsschicht (0,05 bis 0,25) wird auf den
Schaum aufgebracht und anschließend wird die
Deckbeschichtungsschicht gehärtet. Die Rückseite des Substrats wird dann mit der
Klebstoffhaftvermittlungsschicht (0,03 bis 0,08) beschichtet und
anschließend wird die Haftkleberschicht (0,03 bis 0,13)
aufgebracht. Das Laminat A kann auf Geschäftsformular- und
Umschlagdruckpressen verwendet werden, um Tinte von der Druckplatte auf
das Papier zu übertragen. Das Gesamtmaß von Laminat A beträgt
etwa 0,90 mm.
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Die Laminate B und C werden aus zwei bzw. drei Schichten aus
Substrat (0,10 bis 0,64) hergestellt, wobei zwischen denen
jeweils eine Schicht aus geschäumtem, durch Strahlung härtbarem
Polymer (0,08 bis 0,64) sandwichartig durch Ausbreiten einer
geschäumten, durch Strahlung härtbaren Polymerzusammensetzung
zwischen zwei Substratschichten eingeschlossen wird. Die drei
Schichten werden durch einen Ausbreitmechanismus geführt, um das
geeignete Maß zu liefern, und werden dann schnell einer
Strahlung ausgesetzt, um das Polymer zu härten und die Schichten zu
verbinden. Für das Laminat C wird das Laminat aus der vorherigen
Behandlung als Substrat verwendet, auf das eine weitere Schicht
aus geschäumter, durch Strahlung härtbarer
Polymerzusammensetzung (0,08 bis 0,38) ausgebreitet, mit der dritten
Substratschicht (0,10 bis 0,38) bedeckt, durch den Abmeßmechanismus
geführt und einer Strahlung ausgesetzt wird, um das Photopolymer
zu härten. Als nächstes wird eine Schicht aus Deckbeschichtung
(0,05 bis 0,50), vorzugsweise Nylon, auf eine der äußeren
Oberflächen des Substrats aufgebracht. Das typische Maß von
Laminat B ist etwa 1,3 mm und das von Laminat C ist 1,7 mm.
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Die Laminate B und C sind als Packtücher auf Zeitungs-Offset-
Pressen brauchbar und können auch als zusammendrückbare
Drucktücher verwendet werden, wenn die Deckbeschichtung so gewählt ist,
daß sie Tinte aufnimmt und lösungsmittelbeständig ist.
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Die Laminate D und E werden hergestellt, indem eine
Klebstoffhaftvermittlerschicht (0,03 bis 0,08) und anschließend eine
Schicht aus Haftklebstoff (0,03 bis 0,13) auf solche äußeren
Substratoberflächen der Laminate B und C aufgebracht werden, die
nicht mit der Deckbeschichtung beschichtet worden sind.
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Die Laminate D und E sind als Packtücher auf Zeitungs-Offset-
Pressen brauchbar, bei denen die Tücher an die Preßwalzen oder
Zylinder mit Hilfe eines Haftklebstoffs angebracht werden.
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Die Laminate F und G werden aus drei bzw. vier Substratschichten
(0,10 bis 0,41) hergestellt, wobei zwischen zwei von diesen
Schichten eine Schicht aus geschäumter, durch Strahlung
härtbarer Polymerzusammensetzung (0,20 bis 0,97) sandwichartig
angeordnet und anschließend bestrahlt wird, um den Schaum wie oben
beschrieben zu härten. An dieser Sandwichkonstruktion werden
zusätzliche Substratschichten durch Ausbreiten einer Schicht aus
ungeschäumter, durch Strahlung härtbarer Polymerzusammensetzung
(0,03 bis 0,13) angebracht und anschließend das Substrat
aufgebracht, woraufhin durch Einwirkung von Strahlung gehärtet wird.
Bei Laminat G ist die vierte Lage aus Substrat an die dritte
Lage unter Verwendung einer zweiten Schicht aus ungeschäumtem,
durch Strahlung härtbarem Polymer angebracht. Schließlich wird
eine Deckbeschichtung (0,13 bis 0,51) auf die äußere
Substratschicht aufgebracht, die an die Schaumschicht grenzt. Ein
typisches Maß von Laminaten F und G ist 1,7 mm bzw. 2,1 mm.
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Die Laminate F und G sind als zusammendrückbare
Offset-Drucktücher auf einer Bahn- oder Bogenzufuhr-Offset-Druckpresse
brauchbar. Die Schaumschicht liefert Kompressibilität, die einen
größeren Packungsspielraum erlaubt und zu einem niedrigeren Druck
bei einer vorgegebenen Impression gegenüber
nicht-zusammendrückbaren Tüchern erlaubt. Laminat F kann als
Graviergummikonstruktion verwendet werden, wenn die Deckbeschichtung aus einer
Graviergummiverbindung ausgewählt ist und auf die untere
Substratoberfläche
eine Schicht aus ungeschäumtem, durch Strahlung
härtbarem Polymer aufgebracht ist.
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Die Laminate H und I werden aus einer Substratschicht (0,10 bis
0,38) hergestellt, vorzugsweise einer Polyvinylchloridfolie, auf
die eine Schicht aus ungeschäumter, durch Strahlung vernetzbarer
Polymerzusammensetzung (0,03 bis 0,08) aufgebracht wird und
anschließend Strahlung einwirkt, um die Zusammensetzung zu
härten. Auf die gehärtete, ungeschäumte Zusammensetzung wird eine
Schicht aus geschäumter, durch Strahlung härtbarer
Polymerzusammensetzung (0,20 bis 0,51) aufgebracht und anschließend durch
Bestrahlung gehärtet. Bei Laminat H wird auf die gehärtete,
geschäumte Zusammensetzung eine Deckbeschichtung (0,13 bis 0,51)
aufgebracht, vorzugsweise aus der ungeschäumten, durch Strahlung
härtbaren Polymerversion. Bei Laminat I wird auf die gehärtete,
geschäumte Zusammensetzung eine zweite Schicht aus ungeschäumter
Zusammensetzung aufgebracht, dann eine zweite Schicht aus
Substrat, vorzugsweise Polyvinylchloridfolie und anschließend wird
durch Bestrahlung gehärtet, woraufhin eine Deckbeschichtung
aufgebracht wird. Auf die erste Substratschicht wird eine
Haftvermittlerlage (0,03 bis 0,08) und ein Schicht aus Haftklebstoff
(0,03 bis 0,13) aufgebracht. Typische Gesamtmaße der Laminate H
und I sind 0,81 bzw. 0,90 mm.
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Die Laminate H und I sind auf Geschäftsformular- und Umschlag-
Offset-Druckpressen brauchbar, um Tinte von der Druckplatte auf
das Papier zu übertragen.
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Das Laminat J wird hergestellt, indem eine Schicht aus
aufgeschäumter, durch Strahlung härtbarer Polymerzusammensetzung
(0,38 bis 1,0) auf einer Schicht aus Substrat (0,10 bis 0,41),
vorzugsweise gewebtem Stoff, ausgebreitet wird, der Schaum mit
einer Schicht aus klarer abtrennbarer Folie bedeckt wird, die
drei Schichten durch einen Ausbreitmechanismus geführt werden,
um das geeignete Maß vorzugeben, und dann Strahlung einwirkt, um
den Schaum zu härten. Nach dem Härten wird die abtrennbare Folie
von dem Schaum abgezogen. Als nächstes wird eine Schicht aus
Haftvermittler (0,03 bis 0,08) und eine Schicht aus
Haftklebstoff (0,03 bis 0,13) auf die Unterseite der Substratschicht
aufgebracht. Das Gesamtmaß ist etwa 0,81 mm.
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Das Laminat K wird hergestellt, indem eine Schicht aus
ungeschäumter, durch Strahlung härtbarer Polymerzusammensetzung
(0,03 bis 0,08) auf eine Schicht aus Substrat (0,01 bis 0,41),
vorzugsweise eine nicht-zusammenpreßbare Polyesterfolie
aufgebracht wird und anschließend durch Strahlung gehärtet wird. Auf
die gehärtete, ungeschäumte Zusammensetzung wird eine Schicht
aus aufgeschäumter, durch Strahlung härtbarer
Polymerzusammensetzung (0,38 bis 1,0) aufgebracht, die mit einer klaren,
abtrennbaren Folie bedeckt wird, wird durch einen
Ausbreitmechanismus geführt, um das geeignete Maß vorzugeben, und wird
anschließend einer Strahlung ausgesetzt, um die Schaumschicht zu
härten. Nach der Härtung wird die abtrennbare Folie von der
Schaumschicht abgezogen. Als nächstes wird eine Schicht aus
Haftvermittler (0,03 bis 0,08) und eine Schicht aus
Haftklebstoff (0,03 bis 0,13) auf die Unterseite der Substratschicht
aufgebracht. Das Gesamtmaß ist etwa 0,81 mm.
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Das Laminat L wird hergestellt, indem eine Schicht aus
aufgeschäumter, durch Strahlung härtbarer Polymerzusammensetzung
(0,20 bis 0,30) sandwichartig zwischen zwei Schichten aus
Substrat (0,10 bis 0,41) ausgebreitet wird, durch einen
Ausbreitmechanismus geführt wird, um das geeignete Maß vorzugeben, und
dann die Konstruktion einer Strahlung ausgesetzt wird. Auf eine
der äußeren Substratoberflächen wird eine Schicht aus
ungeschäumter, durch Strahlung härtbarer Polymerzusammensetzung
(0,03 bis 0,08) aufgebracht und anschließend durch Strahlung
gehärtet. Auf die gehärtete, ungeschäumte Schicht wird eine
Schicht aus aufgeschäumter, durch Strahlung härtbarer
Polymerzusammensetzung (0,08 bis 0,13) aufgebracht, die von einer Schicht
aus klarer, abtrennbarer Folie bedeckt wird, wird durch einen
Ausbreitmechanismus geführt, um das geeignete Maß vorzugeben,
und wird dann einer Strahlung ausgesetzt, um den Schaum zu
härten. Nach der Härtung wird die abtrennbare Folie von dem Schaum
abgezogen. Als nächstes wird eine Schicht aus Haftvermittler
(0,03 bis 0,08) und eine Schicht aus Haftklebstoff (0,03 bis
0,13) auf die verbleibende äußere Substratoberfläche
aufgebracht. Das typische Maß ist 1,0 mm.
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Die Laminate J, K und L sind als zusammendrückbare Packtücher
für flexographische Druckplatten und auch als Packtücher für
Briefpressenzugbögen geeignet.
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Das Laminat M wird hergestellt, indem eine Oberfläche einer
Substratschicht (0,76 bis 1,27) mit einer ungeschäumten, durch
Strahlung härtbaren Polymerzusammensetzung (0,03 bis 0,13)
beschichtet wird und durch Bestrahlung gehärtet wird. Die andere
Oberfläche des Substrats wird dann mit einer Schicht aus
aufgeschäumter, durch Strahlung härtbarer Polymerzusammensetzung
(0,08 bis 0,13) beschichtet, die mit einer abtrennbaren Folie
bedeckt wird. Das Laminat wird dann durch einen
Ausbreitmechanismus geführt, um das geeignete Maß vorzugeben, und zur Härtung
einer Strahlung ausgesetzt. Nach der Härtung wird die
abtrennbare Folie von dem Schaum abgezogen. Das Gesamtmaß ist etwa
0,81 mm.
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Das Laminat M ist als Kastendüsenbefestigungsplatte zum
Abdichten oder Bedrucken von Wellpappkartons brauchbar. Es liefert
eine dehnungskontrollierte Basis zum Halten von flexographischen
Platten. Das Laminat M kann auch als Sublaminat verwendet
werden, auf das eine Konstruktion wie Laminat B mit einer
Deckbeschichtung aus Graviergummi (1,27 bis 3,8) aufgebracht
wird, um eine Graviergummikonstruktion mit einem Gesamtmaß von
etwa 6,4 mm zu liefern.
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Das Laminat N wird hergestellt, indem eine Schicht aus
aufgeschäumter Photopolymerzusammensetzung (0,20 bis 1,0) zwischen
zwei Substratschichten (0,28 bis 0,41) ausgebreitet wird, die
drei Schichten durch einen Ausbreitmechanismus geführt werden,
um das geeignete Maß vorzugeben, und dann die Konstruktion zur
Härtung der Zusammensetzung und Verbindung der Schichten einer
Strahlung ausgesetzt wird. Das Gesamtmaß ist etwa 1,07 mm.
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Das Laminat N kann als Sublaminat verwendet werden, um andere
Konstruktionen herzustellen wie beispielsweise die Laminate B,
C, D, E, F, G und L, die oben beschrieben sind, oder es kann als
Isolierungsschicht oder als Polsterung verwendet werden, die man
unter einem Tischtuch findet, um ein Verschrammen des Furniers
und dergleichen zu verhindern.
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Das Laminat P ist eine Variante von Laminat F, bei der die
Deckbeschichtung, vorzugsweise ein ungeschäumtes, durch Strahlung
härtbares Polymer (0,13 bis 0,51) auf die Substratschicht
aufgebracht ist, die der ungeschäumten, durch Strahlung härtbaren
Polymerschicht benachbart ist.
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Das Laminat P kann als zusammendrückbares Offset-Drucktuch
verwendet werden.
BEISPIEL
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Eine durch Strahlung härtbare Zusammensetzung, die 100
Gewichtsteile (pbw) acryliertes Polyesterurethan (Uvithane 782 von
Morton Thiokol Incorporated), 16 pbw Hydroxyethylmethacrylat, 8 pbw
gemischtes Triarylphosphatweichmacher (Kronitex 100 von FMC
Corporation), 1,5 pbw 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon
(Irgacure 651 von Ciba-Geigy Corporation) und 1 pbw
Polyoxyethylenoctylphenoltensid (Triton X100 von Rohm & Haas Company)
enthielt, wurde in einem Oakes®-Mischer aufgeschäumt, wobei Luft
als aufschäumendes Gas in einer solchen Menge verwendet wurde,
daß sich 21 bis 28 Vol.-% Luft bezogen auf die durch Strahlung
härtbare Zusammensetzung ergaben. Der Schaum, der eine
Konsistenz besaß, die einer Rasiercreme ähnlich war, wurde zwischen
zwei Schichten aus Baumwollgewebe sandwichartig angeordnet, mit
einer Geschwindigkeit von 6 cm/sek durch ein Ausbreitungsmittel
geführt, um das Maß vorzugeben, dann ultravioletter Strahlung
ausgesetzt, wobei Hochenergiequecksilberlampen verwendet wurden,
die von Fusion Systems Corporation verkauft werden, um den
Schaum zu härten. Tabelle II zeigt das tatsächliche Maß des
Laminats, die Kompressions- und Haftungsergebnisse für die
angegebenen Vol.-% Luft und das spezifische Gewicht der
Schaumschicht. Das tatsächliche Maß wurde mit einem Randall-Stickney-
Maßprüfgerät gemessen. Die Kompressionsergebnisse waren ein
Maßstab für die Abweichung vom Anfangsmaß, die durch Einwirkung
von 1,16 MPa (168 psi) Last hervorgerufen wurde. Der
Haftungstest bestimmte die Schälhaftung an einem 1 Inch (2,54 cm)
Streifen der Laminate auf ein Spannprüfgerät bei einer
Laufgeschwindigkeit von 0,85 mm/sek (2 inch/Minute).
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Die obigen Schäume enthielten eine große Vielfalt an
Blasengrößen. Einige der Blasen waren recht groß. Tatsächlich hatten über
10% der Blasen einen Durchmesser von gleich bis mindestens 25%
vom Schaummaß.
TABELLE II
Volumen % Air spezifisches Gewicht tatsächliches Maß mm Kompression Haftung
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Unter Berücksichtigung eines nominellen Maßes von 0,38 mm für
jede Substratschicht kann es leicht bestimmt werden, daß das Maß
der Schaumschichten 0,29 mm war.
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Es ist anzumerken, daß die Erfindung, obwohl die Verwendung
bestimmter Ausführungsformen der Erfindung bevorzugt ist, nicht
auf die Verwendung einer speziellen Form von Strahlung, einer
speziellen durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung oder auf
mechanische Aufschäumung beschränkt ist.
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Es ist klar, daß nicht alle Schäume, die erfindungsgemäß
hergestellt werden, in der Lage sind, für alle Zwecke und
Vorrichtungen, die hierin beschrieben sind, verwendet zu werden.
Beispielsweise sind nicht alle Schäume für die Verwendung in
zusammendrückbaren Drucktüchern geeignet.
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Obwohl die Polymermatrix des Schaums nicht notwendigerweise
elastischer Natur zu sein braucht, um einen kompressiblen Schaum
zu bekommen, der für graphische Vorrichtungen geeignet ist, ist
es häufig wünschenswert, daß sie elastomer ist.
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Die Auswahl der Strahlungsart und der Intensität sowie die
Auswahl der durch Strahlung härtbaren Zusammensetzung und, falls
ein Schaum herzustellen ist, des Typs der mechanischen
Vorrichtung und Verfahrensweise hängen von der Art des gewünschten
Produkts ab. Die Auswahl basiert auf Routineversuchen in
Zusammenhang mit bekanntem Stand der Technik in bezug auf
Strahlungshärtung- und Schäumungstechniken. Es ist anzumerken, daß
ein Schaum, um zusammenpreßbar zu sein, nicht notwendigerweise
ein Elastomer enthält.
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Während bestimmte beispielhafte Ausführungsformen und Details
zum Zwecke der Veranschaulichung der Erfindung angegeben worden
sind, ist es den Fachleuten klar, daß verschiedene Änderungen
und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne den
Erfindungsbereich zu verlassen.