DE60002095T3

DE60002095T3 - Verfahren zum auftragen von klebstoffen und die damit hergestellten gegenstände

Info

Publication number: DE60002095T3
Application number: DE60002095T
Authority: DE
Inventors: P. James DIZIO; E. Douglas WEISS; A. Bruce SVENTEK; G. Charles CARTER
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: WO2001015820A1; JP4805502B2; DE60002095T2; US6455152B1; EP1210183B2; DE60002095D1; JP2003508200A; US6743469B2; CA2381883A1; AU6111100A; CA2381883C; US20030082372A1; EP1210183A1; EP1210183B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit einem bestrahlten Klebstoff auf einem durch Strahlung zersetzbaren Substrat, wobei das Substrat keine wesentliche Zersetzung aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Trommeltransferverfahren für die Bestrahlung eines Klebstoffes mit Elektronenstrahl.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Klebstoffe einschließlich druckempfindlicher Klebstoffe und durch Wärme aktivierbarer Klebstoffe sind auf dem Fachgebiet für die Bindung an eine Vielzahl von Materialien wie etwa Metalle, gestrichene Oberflächen, Kunststoffe und dergleichen bekannt. Klebstoffe werden auf die Erfüllung verschiedener Anforderungen ausgelegt, indem ihre Viskosität und ihre elastischen Eigenschaften solcherart ausbalanciert werden, dass sie zu einer Ausgewogenheit der Reiß-, Abzugs- und Klebrigkeiteigenschaften führen. Druckempfindliche Klebstoffe haften im Allgemeinen durch leichten Druck und sind bei der Verwendungstemperatur klebrig. Durch Wärme aktivierbare Klebstoffe können durch leichten Druck haften und bei der Verwendungstemperatur leicht klebrig sind oder sie können zum Haften an anderen Materialien erhöhte Temperaturen oder Drücke erfordern.
Eine Vernetzung tritt auf, wenn ein Polymer, das ein geringes Molekulargewicht aufweisen kann, einer ionisierenden Strahlung ausgesetzt wird, die die Polymerketten miteinander vernetzt und das effektive Molekulargewicht erhöht. Klebstoffe können vernetzt werden, um die gewünschte Ausgewogenheit der Eigenschaften zu erzielen.
WO 00/47,684 und WO 00/47,336 offenbaren ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung aus lösemittelfreien Klebstoffsystemen auf speziell trennbehandelten Oberflächen. Das Klebstoffsystem wird auf eine mit einem Fluidfilm bedeckt, rotierende Walze aufgebracht und dann durch energiereiche Strahlung vernetzt. Dann wird ein Substrat mit der Walze in Berührung gebracht, so dass das Klebstoffsystem von der Walze auf dieses Substrat übertragen wird.
WO 99/66,001 offenbart ein teilweise selbstklebendes Trägermaterial, das dauerhaft verformte selbstklebende Kappen und/oder polygeometrische Körper aufweist, die mit Strahlung behandelt werden können.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Kurz gesagt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats bereit, das mit einem Klebstoff beschichtet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Aufbringen einer durch Elektronenstrahl modifizierbaren Klebstoffschicht auf eine mehrfach wiederverwendbaren Transferoberfläche, Bestrahlen der Klebstoffschicht mit einem Elektronenstrahl, um die Klebstoffschicht chemisch zu modifizieren, und Übertragen der bestrahlten Klebstoffschicht auf ein Substrat, wobei die Transferoberfläche eine geordnete oder willkürlich strukturierte Oberfläche mit einer Vielzahl von vertieften Strukturen mit Tiefen von etwa 1 bis 2.000 μm und Abständen von Mittelpunkt zu Mittelpunkt von etwa 50 bis 6.000 μm aufweist. In einer Ausführungsform wird der Klebstoff auf eine Trennoberfläche aufgebracht, bevor der Klebstoff auf die mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche aufgebracht wird.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine mit Klebstoff beschichtete Bahn bereit, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbar ist und die Folgendes aufweist: ein Substrat mit mindestens einer Komponente, die durch Elektronenbestrahlung zersetzbar und aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus auf Zellulose basierenden Vliesen, auf Zellulose basierenden Geweben, Papieren, Polyisobutylenfolien, Polypropylenfolien, auf Polypropylen basierenden Vliesen, Polytetrafluorethylenfolien, Vinylfolien und Kombinationen daraus besteht, und keine Modifizierung durch Elektronenbestrahlung aufweist, sowie eine am Substrat befestigte Klebstoffschicht, die in Berührung mit einer durch Bestrahlung zersetzbaren Komponente des Substrats steht, wobei der Klebstoff eine durch Elektronenstrahl modifizierte Zusammensetzung aufweist und keine wesentliche Menge eines chemischen, thermischen oder ultravioletten Vernetzungsmittels enthält, und eine strukturierte Oberfläche aufweist, die das Muster der strukturierten Oberfläche auf der Transferoberfläche genau oder grob nachbildet. Der Klebstoff ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Acrylen, Naturkautschuken, Polybutadienen, Polyisoprenen, Styrol-/Butadien-Copolymeren, Styrol-/Isopren-Copolymeren und Silikonen besteht.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine mit einem neuen Klebstoff beschichtete Bahn bereit, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbar ist und ein Substrat mit mindestens einer Komponente aufweist, die durch Elektronenbestrahlung zersetzbar ist und keine Elektronenbestrahlungsmodifizierung aufweist, sowie eine Klebstoffschicht aufweist, die eine durch Elektronenstrahl modifizierte Zusammensetzung aufweist, wobei die durch Elektronenstrahl modifizierte Klebstoffschicht ein Elektronenstrahlmodifizierungsprofil aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem zunehmenden Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke von einer Oberfläche hin zum Substrat, einem im Wesentlichen gleichen Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke, einem abnehmenden Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke und einem maximalen Vernetzungsgrad innerhalb des Klebstoffes zwischen der Oberfläche und dem Substrat besteht, und wobei sich die daraus resultierende Biegsamkeit der Konstruktion im Wesentlichen nicht von der Biegsamkeit der Konstruktion einer gleichartigen, mit Klebstoff beschichteten Bahn unterscheidet, die keine Elektronenstrahlmodifizierung aufweist. Im Wesentlichen kann mit der vorliegenden Erfindung jedes mögliche Elektronenstrahlmodifizierungsprofil erzielt werden, ohne das Substrat zu zersetzen.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine mit einem neuen Klebstoff beschichtete Bahn, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbar ist und eine durch Elektronenstrahl modifizierten Klebstoffschicht sowie ein Substrat aufweist, das an jeder Hauptoberfläche eine andere Trenncharakteristik aufweist.
In der vorliegenden Verwendung:
beschreibt „durch Bestrahlung zersetzbar" ein Material, dessen Dauerhaftigkeit oder Biegsamkeit durch Elektronenstrahlbestrahlung mit einer Dosis und einem Beschleunigungspotential abnimmt, die zum Erzielen einer gewünschten Modifizierung einer durch Elektronenstrahl modifizierbaren Klebstoffschicht nötig sind,
bedeutet „durch Elektronenstrahl modifizierbar" empfindlich für chemische Veränderungen, die durch Elektronenbestrahlung entstehen, zum Beispiel Bildung freier Radikale, chemische Aktivierung einer Außenschicht, Vernetzung, Härten, Zu- oder Abnahme des Molekulargewichts eines Polymers, Polymerisation von Oligomeren oder Monomeren, und dergleichen; somit würde die Elektronenstrahlmodifizierung eines Materials u. a. Änderungen umfassen wie zum Beispiel Versprödung, Haarrissbildung, Rissbildung, Bildung einer Außenschicht, Bindungsaufspaltung und Bilden von Zersetzungsspezies wie Oxiden,
bedeutet „strukturierte Oberfläche" eine Oberfläche mit einer Vielzahl vertiefter Strukturen, Merkmale oder Windungen, die durch einen beliebigen Vorgang erzeugt werden, einschließlich Elektroformung, Prägen, Ätzen, Formpressen, Zerspanen oder Sandstrahlen, und deren durchschnittliche Tiefe über den Großteil ihrer Fläche zwischen 1 und 2000 Mikrometer (μm) beträgt, bevorzugt jedoch über 75% ihrer Fläche oder mehr und bevorzugter über 90% ihrer Fläche, was gegebenenfalls auch gelegentliche vertiefte Strukturen mit größeren Abmessungen umfassen kann.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von durch Elektronenstrahl modifizierten Klebstoffschichten auf strahlungsempfindlichen Substraten bereitzustellen, ohne das Substrat Elektronenstrahlenergie auszusetzen. Dies ermöglicht der Herstellung von Konstruktionen mit den Vorteilen, die den Elektronenstrahlprozessen innewohnen, mit verschiedenen Elektronenstrahlmodifizierungsprofilen, ohne die mit der Elektronenstrahlenergie verbundenen nachteiligen Wirkungen auf das Substrat und ohne die Verwendung eines Trägermaterials.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Schema einer Ausführungsform eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung,
2 zeigt ein Schema einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung,
3 veranschaulicht ein strukturiertes Oberflächenmuster, das in einem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
4 veranschaulicht ein weiteres strukturiertes Oberflächenmuster, das in einem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
5 veranschaulicht noch ein weiteres strukturiertes Oberflächenmuster, das in einem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
6 zeigt ein Diagramm, das die Wirkung verschiedener Beschleunigungspotentiale auf typische Tiefe-Dosis-Kurven eines Elektronenstrahls durch eine typische Klebstoffschicht und ein Substrat veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Klebstoff beschichteten Substrats bereit, das folgende Schritte aufweist: Aufbringen einer durch Elektronenstrahl modifizierbaren Klebstoffschicht auf eine mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche, Bestrahlen der Klebstoffschicht mit einem Elektronenstrahl, um die Klebstoffschicht chemisch zu modifizieren, und Übertragen der bestrahlten Klebstoffschicht auf ein Substrat, wobei die Transferoberfläche eine geordnete oder willkürlich strukturierte Oberfläche mit einer Vielzahl von vertieften Strukturen mit Tiefen von etwa 1 bis 2.000 μm und Abständen von Mittelpunkt zu Mittelpunkt von etwa 50 bis 6.000 μm aufweist.
In 1 enthält die Beschichtungsstation 10 eine Klebstoffzuführung 12, die dem Beschichtungsgerät 14 Klebstoff zuführt. Das Beschichtungsgerät 14 führt den Klebstoff durch Leitung 16 zum Fließer 18. Mit dem Fließer 18 wird eine dünne Klebstoffschicht 20 auf eine mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche 22 auf die Drehtrommel 24 aufgebracht. Die Drehtrommel 24 ist in der Elektronenstrahlvorrichtung 30 eingeschlossen. Die in der Elektronenstrahlvorrichtung 30 eingeschlossene Elektronenstrahlquelle 26 stellt beschleunigte Elektronen zur Bestrahlung der Klebstoffschicht 20 bereit, um die Klebstoffschicht 20 chemisch zu modifizieren. Die Substratzuführungsrolle 40 wickelt sich mit der Bewegung des Substrats 42 zur Andruckwalze 46 hin ab. Die Klebstoffschicht 20 berührt das Substrat 42 in einem Walzenspalt, der zwischen der Andruckwalze 46 und der Drehtrommel 24 gebildet ist, nachdem die Klebstoffschicht 20 mit Elektronenstrahlen bestrahlt wurde. Die bestrahlte Klebstoffschicht 20 wird von der Drehtrommel 24 auf das Substrat 42 übertragen. Das Substrat 42 trägt dann die Klebstoffschicht 20 vom Punkt des Walzenspaltes weg, wodurch eine mit Klebstoff beschichtete Bahn 50 entsteht, die in Klebestreifen geschnitten werden kann.
Der Klebstoff kann kontinuierlich auf die mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche 22 einer Drehtrommel 24 aufgebracht und kontinuierlich auf das Substrat 42 übertragen werden, wenn ein kontinuierlicher Herstellungsprozess gewünscht ist. Alternativ kann eine unterbrochene Klebstoffbeschichtung in einem ansonsten kontinuierlichen System verwendet werden, um schließlich Klebstoffflecken von gewünschter Größe auf dem Substrat 42 zu erzeugen.
In 2 bringt der Klebstofffließer 118 eine Klebstoffschicht 120 auf eine Trennoberfläche 104 auf, die als ein Band dargestellt ist, das sich zwischen der Andruckwalze 106 und der Walze 108 bewegt. Der Klebstoff 120 wird dann in einem Walzenspalt, der zwischen der Andruckwalze 106 und dem Drehtrommel 124 gebildet ist, auf die mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche 122 der Drehtrommel 124 aufgebracht, um den Klebstoff durch die Elektronenstrahlvorrichtung 130 zu bewegen, welche die Elektronenstrahlquelle 126 enthält, die die Klebstoffschicht bestrahlt, um die Klebstoffschicht 120 chemisch zu modifizieren. Die Substratzuführungsrolle 140 wickelt sich mit der Bewegung des Substrats 142 zur Andruckwalze 146 hin ab. Die Klebstoffschicht 120 berührt das Substrat 142 in einem Walzenspalt, der zwischen der Andruckwalze 146 und der Drehtrommel 124 gebildet ist, nachdem die Klebstoffschicht 120 mit Elektronenstrahlen bestrahlt wurde. Die bestrahlte Klebstoffschicht 120 wird dabei von der mehrfach wiederverwendbaren Transferoberfläche 122 der Drehtrommel 124 auf das Substrat 142 übertragen. Das Substrat 142 trägt dann die Klebstoffschicht 120 vom Punkt des Walzenspalts weg, wodurch eine mit Klebstoff beschichtete Bahn 150 entsteht, die in Klebestreifen geschnitten werden kann.
Der Klebstoff kann kontinuierlich auf die Trennoberfläche 104 aufgebracht und kontinuierlich auf das Substrat 142 übertragen werden, wenn ein kontinuierlicher Herstellungsprozess gewünscht ist. Alternativ kann eine unterbrochene Klebstoffbeschichtung in einem ansonsten kontinuierlichen System verwendet werden, um Klebstoffflecken von gewünschter Größe auf dem Substrat 142 zu erzeugen.
Eine zufrieden stellende Übertragung von der Trennoberfläche auf die Transferoberfläche ist erreicht, wenn eventuelle Rückstande des Klebstoffmaterials, die auf der Trennoberfläche zurückbleiben, zu gering sind, um eine unbefriedigende Beschichtungsqualität oder Dickeschwankung in dem Klebstoff, der auf die Transferoberfläche übergeht, hervorzurufen. Faktoren, die eine befriedigende Übertragung beeinflussen, sind u. a. die Temperatur der Trennoberfläche, die Temperatur der Transferoberfläche, der Klebstofftemperatur, die Temperatur der Walzen, die Maschinengeschwindigkeit, die Klebstoffzusammensetzung, der Prozentwert der Berührungsfläche zwischen dem Klebstoff und der Transferoberfläche usw. Diese Betriebsparameter sollten solcherart ausgewählt werden, dass die richtigen Fließeigenschaften der Klebstoffzusammensetzung für den geplanten Vorgang erzielt werden.
Die durch Elektronenstrahl modifizierbare Klebstoffschicht kann durch verschiedene Beschichtungsverfahren zu einer Schicht in gewünschter Dicke aufgebracht werden, u. a. durch Filmgießen, Latexgießen, Kalandrieren, Extrusionsbeschichten oder Heißschmelzbeschichtung. Die Beschichtung kann direkt auf eine mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche aufgebracht werden, wie in 1 gezeigt. Alternativ kann die Beschichtung auf eine Trennoberfläche aufgebracht werden zum nachfolgenden Aufbringen auf eine mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche, wie durch 2 veranschaulicht. Das Trocknen oder das Modifizieren der Temperatur der durch Elektronenstrahl modifizierbaren Klebstoffschicht kann ihre Kohäsionsstärke und Klebrigkeit verändern und damit die Leichtigkeit nachfolgender Transferschritte erhöhen. Verwendbare Trocknungstechniken sind auf dem Faschgebiet bekannt und werden durch das Verfahren bestimmt, das zum Aufbringen des Klebstoffs auf die Trennoberfläche oder Transferoberfläche angewandt wird, sowie durch die anfängliche Klebstoffzusammensetzung. Die Temperaturmodifizierung kann mit auf dem Fachgebiet bekannten Techniken erfolgen, zu denen u. a. die Einwirkung von Umgebungsgas, geblasenem oder gekühltem Gas, Infrarotheizern und die Berührung mit temperaturgesteuerten Walzen gehören.
Ein Klebstoff kann auch zuerst auf eine Trennoberfläche aufgebracht werden und danach auf eine mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche übertragen werden. Die Trennoberfläche kann eine Oberfläche einer Trommel oder eines Endlosbandes sein. Die Trennoberfläche und die Prozessbedingungen werden derart ausgewählt, dass die durch Elektronenstrahl modifizierbare Klebstoffschicht, wenn sie sowohl mit der Trennoberfläche als auch der mehrfach wiederverwendbaren Transferoberfläche in Berührung steht, unter den gewählten Prozessbedingungen bevorzugt an der Transferoberfläche haftet. Die Trennoberfläche kann Materialien mit niedriger Oberflächenenergie aufweisen wie etwa Silikone, fluorierte Polymere, langkettige Urethane oder Acrylpolymere.
Die mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche nimmt die durch Elektronenstrahl modifizierbare Klebstoffschicht entweder von einer Trennoberfläche oder von einem Beschichtungsgerät auf, transportiert die Klebstoffschicht zu einer Bestrahlungszone einer Elektronenstrahlvorrichtung, wo der Klebstoff mit Elektronenstrahlen bestrahlt wird, und transportiert die durch Elektronenstrahl modifizierte Klebstoffschicht dann zu einem Ort, wo die durch Elektronenstrahl modifizierte Klebstoffschicht auf ein Substrat übertragen wird. Die mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus einer geordnet strukturierten Oberfläche oder einer willkürlich strukturierten Oberfläche mit einer Vielzahl von vertieften Strukturen mit Tiefen von etwa 1 bis 2.000 μm und Abständen von Mittelpunkt zu Mittelpunkt von etwa 50 bis 6.000 μm besteht. Sie kann auch eine temperatursteuerbare Oberfläche umfassen. Obschon 1 und 2 die mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche auf einer Drehtrommel umfassen, kann die Transferoberfläche auch ein länglicher Streifen oder ein längliches Band sein.
Eine glatte Transferoberfläche berührt den Klebstoff im Wesentlichen über ihre gesamte Oberflächenausdehnung und kann eine Oberflächenstruktur oder Mustermerkmale mit einer Tiefe von nicht mehr als 1 μm aufweisen. Solch eine Transferoberfläche kann ohne weiteres an einer durch Elektronenstrahl modifizierbaren Klebstoffschicht haften. Der Klebstoff wird auf die glatte Transferoberfläche aufgebracht oder von einer Trennoberfläche auf die Transferoberfläche übertragen. Dann wird der Klebstoff vor dem Übertragen auf das Substrat bestrahlt. Klebstoffe haften im Allgemeinen sowohl an den Materialien, die als Transferoberfläche verwendbar sind, als auch an den Materialien, die als Substrat verwendbar sind, was den nachfolgenden Transfervorgang schwierig gestaltet. Dieses Problem kann durch Änderung der Haftung des Klebstoffes an der Transferoberfläche gelöst werden, entweder durch Steuern der Berührungsfläche zwischen dem Klebstoff und der Transferoberfläche oder durch Modifizieren der Temperatur der Transferoberfläche oder durch eine Kombination daraus.
Eine bevorzugte Transferoberfläche weist eine sich wiederholend strukturierte oder gemusterte Oberfläche auf, die die Reduzierung der Oberflächenberührung zwischen der Transferoberfläche und dem Klebstoff bewirkt. Das Muster kann über die gewöhnliche Oberflächenhöhe der mehrfach wiederverwendbaren Transferoberfläche erhoben sein oder in sie vertieft sein und kann offen oder geschlossen sein.
Offene Muster ermöglichen das Entweichen von zwischen der Klebstoffschicht und der gemusterten Transferoberfläche befindlicher Luft. Beispiele offener Muster sind parallele Reihen von Linien, die durch "v"-förmige Rillen getrennt sind, wobei die Linien gewöhnlich in verschiedenen Winkeln zueinander stehen, Reihen vertiefter Pyramiden und Reihen zylindrischer Polygone.
Geschlossene Muster schließen im Allgemeinen Luft zwischen der Klebstoffschicht und der gemusterten Transferoberfläche ein, so dass die Luft unter dem Klebstoff nicht entweichen kann. Beispiele geschlossener Muster sind bis unter die Transferoberfläche vertiefte Polygone, die durch Anschlussflächen auf der Transferoberfläche getrennt sind. Die Anschlussflächen können durchgängig oder nicht durchgängig sein. 3 zeigt ein dreieckiges Muster, das bis unter die allgemein Oberflächenhöhe der mehrfach wiederverwendbaren Transferoberfläche vertieft ist. Die Anschlussflächen 32 bilden ein dreieckiges Muster auf der Transferoberfläche, das den Klebstoff trägt und die vertieften Polygone trennt. Die Abstände von Mittelpunkt zu Mittelpunkt a, b und c definieren die Abmessungen zwischen dem Mittelpunkt jedes vertieften Polygons und dem nächsten benachbarten vertieften Polygon. Die Abstände von Mittelpunkt zu Mittelpunkt zwischen zwei oder mehr benachbarten Vertiefungen können identisch oder verschieden sein. 4 zeigt ein Würfeleckenmuster, das bis unter die allgemeine Oberflächenhöhe der mehrfach wiederverwendbaren Transferoberfläche vertieft ist. Die Anschlussflächen 44 bilden ein quadratisches Muster auf der Transferoberfläche. Die Abstände von Mittelpunkt zu Mittelpunkt d und e sind für das dargestellte Quadratmuster gleich. 5 zeigt ein vertieftes Sechseckmuster mit Anschlussflächen 52 und Abständen von Mittelpunkt zu Mittelpunkt f und g.
Muster zum Entweichen der Luft können eine Kombination aus geschlossenen und offenen Mustern umfassen, zum Beispiel ein geschlossenes Muster eines Drahtsiebes über einem offenen Muster wie etwa einer sandgestrahlten Oberfläche oder einer parallel gerillten Oberfläche. Die Vertiefungen der Muster können im Verhältnis zur Klebstoffdicke sehr tief sein, denn der Klebstoff wird bevorzugt von der Oberfläche der Anschlussflächen getragen und die Berührung mit den Tiefen der Mustermerkmale kann die Übertragung auf das Substrat schwieriger gestalten.
Die in Berührung mit der Transferoberfläche stehende Fläche Klebstoffoberflächen variiert mit den Prozessbedingungen und den Klebstoffzusammensetzungen, bevorzugt zwischen etwa 10 und 80% der Fläche der Klebstoffoberfläche. Höhere Oberflächenberührungsgrade sind bei Klebstoffen mit geringerer Klebrigkeit und mit Verarbeitungstemperaturen möglich, die die Fließeigenschaften des Klebstoffs in einen Bereich niedrigerer Anfangsklebrigkeit bringen. Eine befriedigende Übertragung einer Klebstoffschicht von einer Trennoberfläche auf eine gemusterte Transferoberfläche findet bei Raumtemperatur statt, wobei bevorzugt mindestens 10% (bevorzugter 20%) der Klebstoffoberfläche in Berührung mit der gemusterten Transferoberfläche stehen. Eine befriedigende Übertragung des Klebstoffs von der Transferoberfläche auf das Substrat findet bei Raumtemperatur statt, wenn bevorzugt weniger als 80% (bevorzugter weniger als 60%) der Klebstoffoberfläche in Berührung mit der gemusterten Transferoberfläche stehen. Eine bevorzugte geordnete Transferoberfläche weist eine Schicht mit einer Vielzahl strukturierter Vertiefungen mit Strukturtiefen auf, die ausreichen um zu verhindern, dass der unmodifizierte Klebstoff eine ausreichende Fläche der Vertiefung benetzt, um die nachfolgende Übertragung auf ein Substrat (z. B. Substrat 42) zu beeinträchtigen. Die bevorzugten strukturierten Vertiefungen weisen Strukturabstände von Mittelpunkt zu Mittelpunkt auf (d. h. der Abstand vom Mittelpunkt einer Vertiefung zum Mittelpunkt der nächsten benachbarten Vertiefung), die ausreichend eng sind, um den Klebstoff auf der Transferoberfläche zu halten und ein übermäßiges Einsinken der Klebstoffschicht in die Vertiefungen des Musters zu verhindern. Übermäßiges Einsinken reduziert die Berührungsfläche zwischen einem bestrahlten Klebstoff und einem Substrat und hemmt somit die effektive Übertragung. Insbesondere liegt die Tiefe der Vertiefungen im Bereich von 1 bis 2000 μm (bevorzugter von 100 bis 1000 μm) und die Strukturabstände von Mittelpunkt zu Mittelpunkt im Bereich von 50 bis 6000 μm (bevorzugter von 200 bis 2000 μm). Folglich sind die strukturierten Transferoberflächen praktisch glatt bis makroskopisch gemustert. Strukturierte Oberflächen können mit jedem, auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren hergestellt werden, zu denen zum Beispiel Elektroformung, Prägen, Ätzen, Zerspanen, Formpressen oder Sandstrahlen gehören.
Der bevorzugte Berührungsgrad ändert sich mit der Klebstoffzusammensetzung. Sinkt oder fließt der Klebstoff in die gemusterten Vertiefungen ein, kann die befriedigende Übertragung der Klebstoffschicht auf die Substratoberfläche nachteilig beeinflusst werden. Das Einsinken wird von der Steifheit des Klebstoffs, der Breite der Vertiefungen des Musters und der Breite der Anschlussflächen zwischen den Vertiefungen des Musters beeinflusst. Eine Reduzierung der Temperatur oder die Veränderung der Zusammensetzung können die Klebstoffsteifheit verändern. Allgemein sollte die Breite der Vertiefungen im Muster bei Raumtemperatur weniger als 2,0 Millimeter (mm), bevorzugt weniger als 1,5 mm und besonders bevorzugt weniger als 0,6 mm betragen. Wenn das Muster zum Beispiel ein Sieb ist, sollten die Maschenöffnungen weniger als 2,0 mm, bevorzugt weniger als 1,5 mm und besonders bevorzugt weniger als 0,6 mm groß sein.
Außerdem kann sich ein Muster mit ausreichend breiten Anschlussflächen für die Oberflächenberührung wie eine glatte Transferoberfläche verhalten. Solch ein Muster kann nach dem Übertragen des Klebstoffs auf die Substratoberflächen Rückstande des Klebstoffs zurückbehalten oder sogar die Übertragung verhindern. Bei Raumtemperatur sollte die größte Breite der Musteranschlussflächen für die Berührung mit der Klebstoffoberfläche im Allgemeinen weniger als 240 μm betragen, bevorzugt weniger als 130 μm und bevorzugter weniger als 76 μm. Ein Muster mit breiten Anschlussflächen für die Oberflächenberührung kann ebenfalls als glatte Oberfläche wie oben angemerkt behandelt werden.
Eine glatte Transferoberfläche kann entweder erwärmt oder gekühlt sein, um die erforderliche Klebrigkeit des Klebstoffs während des Aufbringens auf oder Übertragens von der Trennoberfläche auf die Transferoberfläche und von der Transferoberfläche auf das Substrat zu erzielen. Eine temperatursteuerbare Oberfläche eröffnet verschiedene Möglichkeiten beim Erwärmen und Kühlen der Transferoberfläche entsprechend den Klebstoffeigenschaften bei verschiedenen Temperaturen, um das Aufbringen des Klebstoffs auf die Transferoberfläche und danach auf das Substrat zu erleichtern. Eine Möglichkeit ist das Kühlen heißen Klebstoffs nach dessen Aufbringen auf die Transferoberfläche und zusätzliches Kühlen nach der Elektronenbestrahlung, so dass die Transferoberfläche relativ kühl ist, wenn der Klebstoff auf das Substrat aufgebracht wird. Eine weitere Möglichkeit ist das Erwärmen des Klebstoffs auf einen geringeren Klebrigkeitsgrad auf der Transferoberfläche, um die Klebstoffschicht bevorzugt an ein relativ kühles Substrat anzuheften und eine befriedigende Übertragung auf die Substratoberfläche zu ermöglichen. Auf diese Weise werden die Prozessbedingungen an die Fließeigenschaften der Klebstoffzusammensetzung angepasst. Beispiele für Mittel zum Erzielen gesteuerter Temperaturunterschiede zwischen den zwei Oberflächen der Klebstoffschicht sind u. a: erwärmte oder gekühlte Andruckwalzen, Infrarotlampen und erwärmte oder gekühlte Gasgebläse.
Der Klebstoff kann die Strukturen in der mehrfach wiederverwendbaren Transferoberfläche füllen, wenn der Klebstoff direkt auf diese Oberfläche aufgebracht wird. Das Gießen eines Klebstofffilms und nachfolgendes Auflegen des Films auf die Oberfläche mit Hilfe einer temperatursteuerbaren Transferoberfläche, einer glatten Transferoberfläche oder Kombinationen davon sind deshalb statt des direkten Klebstoffaufbringverfahrens bevorzugt.
Die Transferoberfläche kann solcherart gestaltet sein, dass sie variablen Druck bei der Berührung der Transferoberfläche zulässt. Ein reduzierter Druck kann beim Übertragen des Klebstoffs von der Trennoberfläche auf die Transferoberfläche hilfreich sein. Reduzierter Druck kann zum Beispiel erzeugt werden, indem hinter einer perforierten Transferoberfläche in einem Bereich, in dem der Klebstoff auf der Trennoberfläche die Transferoberfläche berührt, ein Teilvakuum geschaffen wird. Ein erhöhter Druck kann den Klebstoff von einer Oberfläche zu einer anderen Oberfläche drücken. Ein erhöhter Druck kann zum Beispiel erzeugt werden, indem hinter einer perforierten Transferoberfläche, wo der Klebstoff das Substrat berührt und auf dieses übertragen wird, ein Bereich mit höherem Druck geschaffen wird. Dies ist wünschenswerter, wenn Substratoberflächen mit geringer Adhäsion verwendet werden. Solche Substrate sind u. a. Trennlagen ein, die für Trans ferklebebandkonstruktionen verwendbar sind, grobe Gewebe und lockere Vliesbahnen.
Die Transferoberfläche kann ein Endlosband oder eine Trommel oder eine Hülse sein, die auf oder um ein Endlosband oder eine Trommel angeordnet ist. Die mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche ist resistent gegen Zersetzung durch Elektronenbestrahlung, so dass sie bevorzugt mindestens 5 Mal (bevorzugter 50 Mal) mit dem Elektronenstrahl bestrahlt werden kann. Geeignete Materialien, die als resistent gegen Zersetzung durch Elektronenbestrahlung bekannt sind, sind u. a. Keramiken und Metalle wie etwa Edelstahl, Chrom, Kupfer, Nickel, Messing und Aluminium.
Der Klebstoff weist typisch ein oder mehrere durch Elektronenstrahl modifizierbare Elastomere und optional ein oder mehrere klebrigmachende Harze auf. Die durch Elektronenstrahl modifizierbare Klebstoffschicht ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Acrylen, Naturkautschuken, Polybutadienen, Polyisoprenen, Styrol-/Butadien-Copolymeren, Styrol-/Isopren-Copolymeren und Silikonen besteht. Der Klebstoff kann auch einen oder mehrere Zusatzstoffe wie etwa Antioxidationsmittel, Vernetzungsmittel, Füllstoffe, Pigmente, Weichmacher und UV-Stabilisatoren enthalten. Der Klebstoff kann druckempfindlich sein und eine Zusammensetzung aufweisen, die bei der verwendeten Temperatur klebrig ist und bei Fingerdruck haftet. Die Dicke der in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Klebstoffschicht liegt im in der Branche üblicherweise verwendeten Bereich und beträgt allgemein zwischen 15 μm und 1000 μm.
Eine Elektronenstrahlvorrichtung umfasst eine Elektronenstrahlquelle, die Elektronen in ein durch Elektronenstrahl modifizierbares Material richtet. Die Elektronenstrahlvorrichtung stellt mit Elektronen unter einem Beschleunigungspotential von 30 bis 300 Kilovolt (kV) eine typische Dosis von 5 bis 100 Kilogray (kGy) (0,5 bis 10,0 Mrad) bereit. Die Elektronenstrahlquelle kann jede beliebige Elektronenstrahlquelle sein, die eine ausreichende Elektronenstrahlung aussendet, um einen gewünschten Modifizierungsgrad einer durch Elektronenstrahl modifizierbaren Klebstoffschicht zu erzielen. Die Elektronen bewegen sich von der Elektronenstrahlquelle, die in einem Vakuum gehalten wird, durch ein Elektronenstrahlfenster in einen Luftspalt zwischen dem Fenster und dem zu bestrahlenden Klebstoff. Der Luftspalt wird üblicherweise bei etwa Atmosphärendruck gehalten. Die Bestrahlung findet oft in einer inerten Atmosphäre statt, kann aber auch in Luft oder einem Vakuum stattfinden, je nach der Zusammensetzung des verwendeten, durch Elektronenstrahl modifizierbaren Klebstoffs. Dann bewegen sich die Elektronen durch den Klebstoff hindurch zu einer Metalloberfläche hin, wie etwa zur mehrfach wiederverwendbaren Transferoberfläche. Hersteller von geeigneten Elektronenbestrahlungsquellen sind u. a. Energy Sciences Inc., in Wilmington, Massachusetts, und RPC Industries, in Hayward, Kalifornien.
Die Bestrahlung kann über den Querschnitt einer Klebstoffschicht verändert werden, ohne ein Substrat zu zersetzen, da die Bestrahlung stattfindet, bevor die Klebstoffschicht auf das Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht wird. Die Dosis, die von einer typische Klebstoffschichtdicke von 38,1 μm (1,5 mil) aufgenommen wird, und die Dosis, die von einem typischen Papiersubstrat aufgenommen wird, wenn die Bestrahlung angewandt wird, nachdem der Klebstoff mit dem herkömmlichen Verfahren auf das Substrat aufgebracht wurde, ist in 6 bei verschiedenen Beschleunigungspotentialen gezeigt. Bei einem Beschleunigungspotential von 125 kV ist die Dosis, die von einer vorderen Oberfläche der Klebstoffschicht aufgenommen wird, größer als die, die von einer hinteren, an das Substrat angrenzenden Oberfläche des Klebstoffs aufgenommen wird. Bei 200 kV ist die Dosis über die gesamte Klebstoffschichtdicke im Wesentlichen gleich. Bei 300 kV ist die Dosis an der vorderen Oberfläche des Klebstoffs geringer als an der hinteren Oberfläche. Bei allen drei Profilen wird der Klebstoff bestrahlt, während er in Berührung mit dem Substrat steht (d. h. direkt an dieses angrenzt oder berührt), wobei sich die Klebstoffschicht zwischen der Elektronenstrahlquelle und dem Substrat befindet. Mindestens ein Teil der Strahlung dringt durch den Klebstoff und in das Substrat. Im Gegensatz dazu wird beim erfindungsgemäßen Prozess die durch Elektronenstrahl modifizierte Klebstoffschicht nachfolgend auf ein Substrat übertragen, wodurch das Dosisprofil des herkömmlichen Prozesses umgekehrt wird, so dass die Klebstoffoberfläche, die der Elektronenstrahlquelle am nächsten ist, die Berührungsfläche zwischen dem Klebstoff und dem Substrat wird.
Um mit einem herkömmlichen Prozess eine geeignete Elektronenstrahldosis zum Vernetzen einer Klebstoffschicht an einer Grenzfläche zu einem Substrat zu erzielen, findet notwendigerweise ein gewisses Eindringen von Elektronen in das Substrat statt. Dieses Eindringen kann eine Elektronenstrahlmodifizierung des Substrats verursachen. Ein typisches Energiedepositionsprofil oder eine Tiefe-Dosis-Kurve (d. h. die von jedem Material in der Elektronenstrahlbahn absorbierte Energie) erreicht gewöhnlich einen Peak im Fensterbereich und im Luftspaltbereich oder im Klebstoff- oder Substratbereich. Eine Rechteckwellen-Energiedepositionskurve solcherart, dass die Klebstoffschicht über ihre gesamte Dicke eine ähnliche Dosis aufnimmt, während das Substrat keine Energie aufnimmt, ist physikalisch unmöglich. Somit wird, wenn in einem bekannten Prozess ein Klebstoff auf einem Substrat bestrahlt wird, das Substrat mit Elektronenstrahlen bestrahlt, was den Klebstoff auf das Substrat pfropfen kann, wobei die Strahlung aber auch eine Zersetzung im Substrat verursachen kann, die etwa durch eine Verringerung der mechanischen Biegsamkeit zu erkennen ist. Wird statt des vorgesehenen Substrats eine Trennlage als Trägermaterial für den Klebstoff verwendet, so wird das Entfernen des Klebstoffs von der Trennlage durch die Adhäsion zwischen dem Klebstoff und der Trennoberfläche infolge der Bestrahlung, die die Materialien aufeinander pfropfen kann, beeinflusst. Dies führt auch zu einem zusätzlichen Herstellungsschritt und Abfallmaterial, wenn das Trägermaterial entsorgt wird.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Probleme und bietet weitere Prozessvorteile. Durch das Steuern der Dosis und der Beschleunigungsspannung kann die durch Elektronenstrahl modifizierte Klebstoffschicht ein Elektronenstrahlmodifizierungsprofil aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem zunehmenden Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke von einer Oberfläche hin zu einem Substrat, einem im Wesentlichen gleichen Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke, einem abnehmenden Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke und einem maximalen Vernetzungsgrad innerhalb des Klebstoffs zwischen der Oberfläche und dem Substrat besteht. Diese Profile können erreicht werden, während die entstandene Konstruktion aus Klebstoff und Substrat eine mechanische Biegsamkeit aufweist, die sich nicht wesentlich von der Biegsamkeit einer Konstruktion ohne Elektronenstrahlmodifizierung unterschiedet, gemessen mit Hilfe der unten beschriebenen MIT-Dauerbiegeprüfung anhand der Anzahl von Biegezyklen bis zum Bruch der Konstruktion.
Die Reflexion von Elektronen durch eine Metalloberfläche, Rückstreuung genannt, steigt mit der Beschleunigungsspannung und mit zunehmender Ordnungszahl des Metalls in der Oberfläche. Die Rückstreuung kann vorteilhaft genutzt werden, um den Tiefe/Dosis-Gradienten zu steuern und einen maximalen Vernetzungsgrad innerhalb der Klebstoffdicke zu erzielen.
Eine weitere Modifizierung der Tiefe/Dosis-Kurve über die Klebstoffdicke kann durch Auswahl eines Elektronenstrahlfensters mit geringerer Dichte und/oder geringerer Dicke erzielt werden sowie durch Auswahl eines kleineren Luftspalts zwischen dem Elektronenstrahlfenster und dem Klebstoff, so dass Spannungen von weniger als 100 kV verwendet werden können. Diese Attribute verringern die Einheitsbahndicke des Elektronenstrahlvorgangs. „Einheitsbahndicke" bedeutet das Produkt aus Dicke mal Dichte einer gegebenen Materialkombination in der Elektronenstrahlbahn. Die Dicke und Dichte jedes Materials in der Bahn eines beschleunigten Elektrons kann in einen entsprechenden Querschnitt umgewandelt werden. Wenn zum Beispiel ein 300-kV-Elektron ein Material mit einer Dichte von 1,0 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) und einer Dicke von 500 μm adäquat durchdringen kann, kann er ebenso ein Material mit einer Dichte von 0,5 g/cm³ und einer Dicke von 1000 μm oder ein Material mit einer Dichte von 2,0 g/cm³ und einer Dicke von 250 μm durchdringen. Verwendbare Elektronenstrahlfenster sind u. a. Aluminium, Beryllium, Bornitrid, Silizium, Siliziumnitrid, Titan und Polymerfolien wie etwa Polyimidfolien. Wird eine Polymerfolie verwendet, so wird auf mindestens einer Oberfläche der Folie eine Schutzschicht angeordnet, um Leistung und Dauerhaftigkeit zu verbessern. Die Schutzschicht kann eine dünne Schicht aus Aluminium oder einem anderem Metall sein, das Schutz gegen Zersetzung durch freie Radikale bietet und das thermische und elektrische Leitvermögen entlang der Folie fördert.
Die kleinere Einheitsbahndicke eines dünneren Elektronenstrahlfensters oder eines Elektronenstrahlfensters mit geringerer Dichte und ein schmalerer Luftspalt von nur wenigen Millimetern ermöglicht es, den Peak der Tiefe/Dosis-Kurve in die Dicke des Klebstoffes zu verlegen. Dies bewirkt, dass der Vernetzungsgrad innerhalb der Hauptmasse des Klebstoffs höher ist als der jeder der Vernetzungsgrade auf der vorderen oder der hinteren Oberfläche.
Das Substrat kann jede/s beliebige, herkömmliche Papier oder Folie sein, die derzeit auf dem Fachgebiet bekannt sind. Beispiele solcher Substrate sind zum Beispiel Metallfolien, metallbeschichtete Polymerfolien, Polymerfolien, Papier, Krepppapier, Stoffe oder Vliese sowie trennbeschichtete Papiere und Folien. Größere Vorteile werden mit der vorliegenden Erfindung erzielt, wenn das ausgewählte Substrat durch Strahlung zersetzbar ist, weil das Substrat bei der vorliegenden Erfindung nicht mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird. Ein bevorzugtes, durch Strahlung zersetzbares Substrat ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus auf Zellulose basierenden Vliesen, auf Zellulose basierenden Geweben, Papieren, Polyisobutylenfolien, Polypropylenfolien, auf Polypropylen basierenden Vliesen, Polytetrafluorethylenfolien, Vinylfolien und Kombinationen daraus besteht. Die Substratoberfläche hat bevorzugt die Form einer Bahn.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine mit Klebstoff beschichtete Bahn, in der das Substrat keine Modifizierung durch Elektronenbestrahlung und keine Zersetzung durch Elektronenbestrahlung aufweist, die beide hierin oben beschrieben sind. Der Klebstoff enthält auch keine wesentliche Menge eines chemischen, thermischen oder ultravioletten Vernetzungsmittels und ist bevorzugt druckempfindlich. Der Klebstoff kann auf das Substrat aufgebracht und in Berührung mit einer durch Strahlung zersetzbaren Komponente des Substrats stehen (d. h. direkt an diese angrenzen oder dies berühren), so dass die Bindung zwischen dem Klebstoff und dem Substrat stärker ist als eine nachfolgende Bindung zwischen der mit Klebstoff beschichteten Bahn und einem Werkstück. Der Klebstoff weist bevorzugt eine Kohäsionsstärke auf, die größer ist als die Stärke der nachfolgenden Bindung. Bevorzugt ist der Klebstoff dauerhaft an dem Substrat befestigt.
Alternativ kann der Klebstoff getrennt an dem Substrat befestigt werden, so dass die Bindung zwischen dem Klebstoff und dem Substrat schwächer ist als eine nachfolgende Bindung zwischen der mit Klebstoff beschichteten Bahn und einem Werkstück. Dies kann durch Einfügen einer Trennbeschichtung auf einer oder beiden Hauptoberflächen des Substrats erzielt werden. Ein Substrat mit funktionsgemäß unterschiedlichen Trenngraden auf jeder Hauptoberfläche ermöglicht es der Substratoberfläche mit einem höheren Trenngrad, bevorzugt am Klebstoff zu haften, um den Klebstoff von der Transferoberfläche zu lösen. Dann kann dieses Substrat mit den unterschiedlichen Trenngraden aufgerollt werden. Dies ergibt ein Klebstofftransferband, das es ermöglicht, den Klebstoff auf ein Werkstück zu übertragen, indem die Bandkonstruktion an das Werkstück geheftet und danach das Substrat mit den unterschiedlichen Trenngraden entfernt wird, wodurch nur der Klebstoff auf dem Werkstück zurückbleibt. Die freiliegende Oberfläche des übertragenen Klebstoffs ist dann für die Bindung des Werkstücks an einen anderen Gegenstand verfügbar. Typische Trennbeschichtungen werden während des Bestrahlungsvorgangs auf die durch Elektronenstrahl modifizierte Klebstoffschicht aufgepfropft, wodurch Klebstofftransferbänder mit durch Elektronenstrahl modifizierten Klebstoffen hergestellt werden, die auf dem Fachgebiet unbekannt sind. Mit Techniken wie der hierin beschriebenen temperatur- und druckgestützten Übertragung jedoch sind nun solche Bandkonstruktionen möglich.
Der Klebstoff kann eine gemusterte Oberfläche aufweisen (d. h ein Netz von Linien auf der Oberfläche in einem sichtbaren Muster). Solch ein Muster kann ein beliebiges Muster auf der mehrfach wiederverwendbaren Transferoberfläche genau oder grob nachbilden.
Die vorliegende Erfindung ist für durch Elektronenstrahl vernetzbare Klebstoffe verwendbar, die in Bandkonstruktionen mit durch Strahlung zersetzbaren Trägerschichten enthalten sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von Konstruktionen, die den Vorteil des Elektronenstrahlprozesses ohne die nachteiligen Wirkungen auf das Substrat nutzen, die üblicherweise mit einer Elektronenbestrahlung verbunden ist. Insbesondere ermöglicht dies die Extrusionsbeschichtung mit Klebstoffen mit relativ geringem Molekulargewicht und das anschließende Aufbauen der Scherfestigkeit des Klebstoffs durch Vernetzung mittels Elektronenstrahlbestrahlung. Preiswerte Bandträgerschichten, die typisch durch Strahlung zersetzbar sind, können dann ohne Verlust der Biegsamkeit verwendet werden. Solch ein Verfahren ermöglicht auch die Herstellung einer Vielzahl von durch Elektronenstrahl modifizierten Transferbändern.
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind ferner anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht, doch sollten die konkreten Materialien und deren Mengen, sowie andere Bedingungen und Einzelheiten, die in diesen Beispielen aufgeführt sind, nicht als unzulässige Begrenzung dieser Erfindung ausgelegt werden.
Prozentwert der benetzenden Berührung
Der Klebstoff wurde auf eine strukturierte Oberfläche mit einem spezifischen Muster laminiert und die Muster-/Klebstoffanordnung unter einem Mikroskop mit reflektiertem Licht fotografiert, um den Prozentwert der Berührungsfläche zwischen dem Klebstoff und dem Muster zu bestimmen. Die Berührungsfläche war in der Vergrößerung deutlich weiß, wohingegen alle anderen Flächen durchsichtig waren. Der Prozentwert der Berührungsfläche wurde mittels Dividieren der Berührungsfläche durch die Gesamtfläche dieses Bereichs berechnet.
MIT-Dauerbiegen
Von einer Klebstoffschicht auf einem Substrat wurde ein 125 mm breiter Streifen abgeschnitten. Der Streifen wurde in ein Biegeprüfgerät Modell MIT #1 (von Tinius Olsen Testing Machine Co., Willow Grove, Pennsylvania) eingespannt. Das Prüfgerät bog den Streifen wiederholt um 270°, bis der Streifen brach. Die Anzahl der Zyklen bis zum Bruch wurde als die Messung der praktischen Stärke aufgezeichnet.
Adhäsion am Substrat
Proben von Klebebandproben mit einer Breite von 1,25 Zentimetern (cm) und einer Länge von 15 cm wurden auf Adhäsion am Substrat geprüft. Von der zu prüfenden Probenkonstruktion wurde ein Streifen abgeschnitten und Klebstoff an Klebstoff mit einem Streifen eines zweiten und verschiedenen Referenzklebebandes angeordnet, bei dem die Adhäsion des Klebstoffs am Substrat notwendigerweise stärker war als die zu erwartende Adhäsion des getesteten Klebstoffs an seinem Substrat. Die Prüfproben und Referenzbänder wurden in vier Walzdurchläufen unter dem Druck einer 2,1 kg (4,5 lb) schweren Walze aneinander geheftet. Nach der Alterung bei Umgebungstemperatur (etwa 22°C) mit etwa einer Stunde Dauer wurden die Bänder mit Hilfe eines Slip/Peel-Testers Modell 3M90 (von Imass, Inc., Accord, Massachusetts) in 180°-Stellung mit einer Schälrate von 230 cm/min (90 Inch/min) voneinander abgeschält, um die zum Trennen des Klebstoffs der Probe von seinem Substrat benötigte Kraft in N/dm zu bestimmen.
Beispiele
Transferoberflächen: Beispiele 1 bis 11
In Beispiel 1 wurde ein Klebstoff mit 55 (Gewichts-) Anteilen Naturkautschuk des SMR-Standards (Standard Malaysian Rubber CV 60) (beziehbar von Lewis & Peat, Middlebury, Connecticut), 55 Anteilen aliphatischem Olefinharz-Klebrigmacher (Escorez^TM 1304, beziehbar von Exxon Chemical Co., Houston, Texas), 45 Anteilen Styren-Butadien-Random-Copolymer-Kautschuk (Synpol^TM 1011 A, beziehbar von Ameripol Synpol Corp., Akron, Ohio) und 1,1 Anteilen Antioxidationsmittel (Irganox^TM 1010, beziehbar von Ciba-Geigy Corp., Hawthorne, New York) hergestellt. Der Klebstoff wurde mit einer Dicke von 38 μm (1,5 mil) auf eine Silikontrennlage fließbeschichtet. Auf dem freiliegenden Klebstoff wurde eine weitere Trennlage angeordnet und die Anordnung wurde zur späteren Verwendung aufgewickelt.
Die zweite Trennlage wurde von einer Probe des Klebstoffs entfernt. Die Klebstoffprobe wurde dann auf eine Transferoberfläche mit einem Muster A, in 3 gezeigt, mit den in Tabelle 1 enthaltenen Abmessungen laminiert. Die Laminationskraft betrug 45 N (10 lb) und wurde von einer Kautschukwalze, 38 mm (1,3 Inch) breit und 50 mm (2 Inch) im Durchmesser, bereitgestellt. Der Prozentwert der benetzenden Berührung (das Muster berührende Klebstoffoberfläche) wurde mit Hilfe eines optischen Mikroskops bestimmt.
Der Klebstoff wurde auf ein Abdeckbandsubstrat aus getränktem Papier übertragen, indem ein 2,5 cm (1,0 Inch) × 11,9 cm (4,7 Inch) großes Substratstück mit einer Dicke von 127 μm (5 mil) um die Kautschukwalze gewickelt, die mit dem Substrat umwickelte Walze mit etwa 1,0 m/sec mit etwa 45 N (10 lb) Kraft über den Klebstoff gerollt wurde. Hinsichtlich der Beständigkeit und Vollständigkeit der Übertragung wurde eine visuelle Bestimmung vorgenommen. Die Daten sind in Tabelle 2 gezeigt.
Der übertragene Klebstoff des Beispiels 2 war der gleiche wie in Beispiel 1, nur dass der Klebstoff mit einer Kraft von 178 N (40 lb) statt 45 N (10 lb) auf das Muster laminiert wurde, was einen anderen Prozentwert benetzender Berührung ergab als in Beispiel 1 erzielt wurde. Der Prozentwert benetzender Berührung wurde bestimmt und eine visuelle Bestimmung hinsichtlich Beständigkeit und Vollständigkeit der Übertragung wurde vorgenommen. Die Daten sind in Tabelle 2 gezeigt.

Die übertragenen Klebstoffe der Beispiele 3 bis 11 waren die gleichen wie in den Beispielen 1 und 2, nur dass andere Muster verwendet wurden, die verschiedene Prozentwerte benetzender Berührung ergaben. Die übertragenen Klebstoffe der Beispiele 10 und 11 glichen dem in Beispiel 1, nur dass eine glattes Muster verwendet wurde, was eine im Wesentlichen vollständig benetzende Berührung ergab, und das Laminieren bei Beispiel 10 bei Raumtemperatur und bei Beispiel 11 bei 120°C ausgeführt wurde. Die Musterart, die Laminationskraft, der Prozentwert der benetzenden Berührung und die visuellen Einschätzungen der Übertragung der Klebstoffschicht auf das Substrat sind in Tabelle 2 aufgelistet. Die Muster A und D sind in 3 gezeigt. Die Muster B und C sind in 4 gezeigt. Das Muster E ist in 5 gezeigt. Tabelle 1:

Oberflächenberührung für verschiedene Muster
Musterart	Bsp.	Musterform	Oberflächenberührungsbreite in μm (mil)	Musterabmess.: Basis in μm (mil)	Musterabmess.: Tiefe in μm (mil)
A	1, 2	vertieftes Dreieck	40,6; 81,3 (1,6; 3,2)	1680, 1720, 1958 (66,1; 67,7; 77,1)	711 (28)
B	3, 4	vertiefte Würfelecke	66,0 (2,6)	866, 866 (34,1; 34,1)	533 (21)
C	5, 6	vertiefte Würfelecke	61,0 (2,4)	584, 584 (23, 23)	356 (14)
D	7, 8	vertieftes Dreick	55,9; 25,4 (2,2; 1,0)	411, 411 467 (16,2; 16,2 18,4)	178 (7,0)
E	9	vertieftes Sechseck	240 (9,5)	2057 (81)	2057 (81)
F	10, 11	glatt	ebene Oberfläche	ebene Ober-fläche	ebene Oberfläche

Die Klebstoffe in den Beispielen 1 bis 11 wurden nicht bestrahlt, da ermittelt wurde, dass die Bestrahlung nicht nötig ist, um die Eignung der verschiedenen Muster für die Übertragung zu bewerten. Tabelle 2:

Beurteilung der Übertragungsqualität der verschiedenen Muster
Bsp.	Musterart	Laminationskraft in N (lb)	Temperatur der TransferOberfläche (°C)	Prozentwert benetzender Berührung	Bewertung der Übertragungsqualität
Bsp.	Musterart	Laminationskraft in N (lb)	Temperatur der TransferOberfläche (°C)	Prozentwert benetzender Berührung	Trenn- zu Transferoberfläche	Transferoberfläche zu Substrat
1 2	A	44,5 (10) 178 (40)	22	11,5 14,2	ausreichend ausreichend	gut gut
3 4	B	44,5 (10) 178 (40)	22	14,8 17,3	ausreichend gut bis ausreichend	gut gut
5 6	C	44,5 (10) 178 (40)	22	20,2 22,5	gut gut	gut gut
7 8	D	44,5 (10) 178 (40)	22 22	24 35	gut gut	gut gut bis ausreichend
9	E	44,5 (10)	22	13,0	ausreichend	ausreichend bis mangelhaft
10 11	F	44,5 (10) N/A	22 120	100 (glatt) 100	gut N/A	mangelhaft gut
gut = vollständig und sauber übertragen ausreichend = Übertragung etwas unvollständig oder unsauber, aber akzeptabel mangelhaft = vollständiges Ausbleibender Übertragung

Das sechseckige Muster in Beispiel 9 wies Begrenzungen von 240 μm (9,5 mil) Breite auf und eine relativ geringe Oberflächenberührung von 13 Die Übertragung des Klebstoffs auf das Substrat war bei Raumtemperatur grenzwertig befriedigend, da der Klebstoff in das vertiefte Muster einsank und das Substrat nicht genügend berührte, um eine gute Übertragung zu sichern. Außerdem übertrug die große gestützte Berührungsfläche an den Musterbegrenzungen nicht ohne Weiteres wegen der im Wesentlichen vollständigen Klebstoffberührung an dieser Fläche. Dies wies darauf hin, dass die örtliche Berührungsbreite und der Abstand zwischen den Berührungsflächen von Bedeutung waren, selbst wenn der Gesamtwert benetzender Berührung am unteren Ende des Prozentwertbereichs lag.
Allgemein wurde die Übertragung von der Trennoberfläche auf die Transferoberfläche der Trommel durch Berührungsflächen im oberen Prozentwertbereich erleichtert, wobei eine glatte Trommel die leichteste Übertragung bereitstellte. Die Übertragung von der Trommel auf das Substrat wurde durch Berührungsflächen im unteren Prozentwertbereich zwischen etwa 10 bis 20 Prozent benetzter Berührungsfläche erleichtert. Für die Adhäsions- und Trenneigenschaften des Klebstoffs, der Trennlage und des Substrats, die in dieser Beispielreihe verwendet wurden, lag der akzeptable Prozentwertbereich benetzter Berührung bei Raumtemperatur zwischen etwa 10 und 40 Prozent. Die obere Grenze des Prozentwertbereichs nahm auf etwa 80 bis 100 Prozent benetzter Berührungsfläche zu, wenn die Transferoberfläche erwärmt war. Somit waren viele Muster bei Raumtemperatur verwendbar und die Musterverwendbarkeit wurde verbessert, wenn die Temperatur der Transferoberfläche gesteuert wurde.
Substratzersetzung: Vergleichsbeispiele C1 bis C10, Beispiele 12 und 13
Im Vergleichsbeispiel C1 wurde ein auf Kautschuk basierender Klebstoff mit 55 (Gewichts-) Anteilen SMR CV 60 Naturkautschuk, 50 Anteilen aliphatischem Olefinharz-Klebrigmacher (Escorez^TM 1304), 45 Anteilen Styren-Butadien-Random-Copolymer-Kautschuk (Synpol^TM 1011 A), 2,0 Anteilen Titandioxid, 1,0 Anteil Antioxidationsmittel, 1,5 Anteilen linearem Polyethylen mit geringer Dichte (Dowlex^TM 6806, beziehbar von Dow Chemicals Co., Midland, Michigan) und 1,5 Anteilen Styren-Isopren-Styren-(SIS)-Block-Copolymer (Kraton^TM 1107, beziehbar von Shell Chemical Co., Houston, Texas) formuliert.
Der Klebstoff wurde mit einer Dicke von 58 μm (2,3 mil) mit einem Fließer auf ein Silikonendlostrennband (Nr. 2015 von Voss Belting aus Lincolnwood, Illinois) fließbeschichtet. Das Trennband lief mit 15,2 m/min (50 Fuß pro Minute (fpm)) über eine temperaturgesteuerte, angetriebene Hilfswalze, die konstant auf 30°C gehalten wurde. Die Klebstoffschicht auf dem Silikonband lief durch einen Eingangsschlitz in die mit Blei ausgekleidete Kammer der (oben beschriebenen) Elektronenbestrahlungseinheit, wobei die Elektronenstrahlquelle eingeschaltet war, und wurde mit einer Nickeltransferoberfläche mit Muster B (in Tabelle 1 beschrieben und in 4 veranschaulicht) in Berührung gebracht. Diese Transferoberfläche hatte die Form einer Hülse um eine angetriebene Trommel mit einem Durchmesser von 460 mm (etwa 17 Inch), die auf Raumtemperatur (etwa 22°C) gehalten wurde. Zwei aufeinander folgende Andruckwalzen hielten das Trennband mehr als doppelt so lange und mit mehr als der doppelten Fläche als von einer der Andruckwalzen bereitgestellt wurde, gegen die Trommeltransferoberfläche. Die Klebstoffschicht wurde durch diese Andruckwalzen mit 89 N (20 lb) Kraft gegen die Transferoberfläche gepresst. Die Klebstoffschicht wurde sauber auf die Transferoberfläche übertragen und dann unter der eingeschalteten Elektronenstrahlquelle hindurchgeleitet. Ein Abdeckbandsubstrat aus Papier wurde durch einen Schlitz an der Seite der Kammer, der sich hinter (oder nachgeordnet zu) der Bestrahlungszone befand (d. h. der Teil der Kammer, in dem eine Elektronenbestrahlung auf ein Werkstück oder ein Substrat gerichtet wird) in die Elektronenstrahlkammer geführt. Die Klebstoffschicht wurde durch zwei aufeinander folgende Andruckwalzen hinter dem Substrat mit der Oberfläche des Substrats in Berührung gebracht. Diese zwei Andruckwalzen erhöhten die Zeit der Klebstoffberührung und die Fläche des Klebstoffs, die sich unter Druck befand, im Vergleich zu einer einzelnen Andruckwalze. Jede der Andruckwalzen presste die Klebstoffschicht mit einer Kraft von 89 N (20 lb) gegen das Abdeckbandsubstrat aus Papier.
Die Klebstoffschicht wurde sauber auf die Oberfläche des Abdeckbandsubstrats aus Papier übertragen, zu einer Rolle aufgewickelt und nachfolgend abgewickelt und mit der MIT-Dauerbiegeprüfung auf Biegsamkeit der Trägerschicht geprüft, wobei die Durchschnittswerte aus fünf Prüfungen in Tabelle 3 ausgewiesen sind.
Die Klebebandkonstruktionen der Vergleichsbeispiele C2 bis C10 wurden wie im Vergleichsbeispiel C1 hergestellt, nur dass die entstandenen Klebebandrollen sofort durch die Elektronenbestrahlungseinheit mit eingeschalteter Elektronenstrahlquelle geleitet wurden. Die Trommeltransferoberfläche wurde umgangen, so dass die Klebstoffschicht während der Berührung mit dem Abdeckbandsubstrat aus Papier bestrahlt wurde. Der Elektronenstrahl war solcherart eingestellt, dass die obere Oberfläche der Klebstoffschichten mit verschiedenen Beschleunigungspotentialen mit verschiedenen Dosen bestrahlt wurden, die in Tabelle 4 aufgelistet sind. Die Bahnen wurden dann aufgerollt und nachfolgend abgewickelt und mit der MIT-Dauerbiegeprüfung auf Biegsamkeit der Trägerschicht geprüft, wobei die Durchschnittswerte aus drei Prüfungen in Tabelle 3 ausgewiesen sind.

Die Klebebandkonstruktionen der Beispiele 12 und 13 wurden hergestellt wie im Vergleichsbeispiel C1, nur dass die Elektronenbestrahlungseinheit eingeschaltet und solcherart eingestellt war, dass die obere Oberfläche der Klebstoffschichten mit einem Beschleunigungspotential von 200 kV mit verschiedenen Dosen bestrahlt wurde, die in Tabelle 3 aufgelistet sind. Die Bahnen wurden dann aufgerollt und nachfolgend abgewickelt und mit der MIT-Dauerbiegeprüfung auf Biegsamkeit der Trägerschicht geprüft, wobei die Durchschnittswerte aus drei Prüfungen in Tabelle 3 ausgewiesen sind. Tabelle 3:

Biegeprüfung
Bsp.	Potential in kV	Dosis in kGy	durchschn. Zyklen des MIT-Dauerbiegens	prozentuale Verringerung beim Dauerbiegen
C1	0	0	730	Basis
C2	125	40	746	–2 (Zunahme)
C3	125	70	666	9
C4	125	100	619	15
C5	150	40	583	20
C6	150	70	425	42
C7	150	100	315	57
C8	200	40	449	38
C9	200	70	238	67
C10	200	100	131	82
12	200	40	791	–8 (Zunahme)
13	200	100	792	–8 (Zunahme)

Die Substratzersetzung wurde durch Vergleich der durchschnittlichen Anzahl der Biegezyklen jedes der Beispiele mit denen der Proben mit wenig oder keiner Bestrahlung bestimmt. In den Vergleichsbeispielen C1 (keine Bestrahlung) und C2 (geringste starke Bestrahlung) zeigte sich keine Substratzersetzung. Die Vergleichsbeispiele C2 bis C10 wurden bestrahlt, während sich der Klebstoff auf dem Substrat befand. Modifizierung und Zersetzung durch Elektronenbestrahlung der Vergleichsbeispiele erhöhten proportional mit den Bestrahlungsgraden. Eine wesentliche Zersetzung durch Elektronenstrahl trat in den Vergleichsbeispielen C3 bis C10 auf.
Im Gegensatz dazu zeigte sich beim erfindungsgemäßen Prozess (Beispiele 12 und 13), bei dem die Klebstoffschicht vergleichbaren Bestrahlungsbedingungen ausgesetzt wurde, keine Modifizierung durch Elektronenbestrahlung und keine Substratzersetzung durch Elektronenstrahl, was den Vorteil dieser Erfindung nachweist. Obschon die Bestrahlungsbedingungen solcherart eingestellt waren, dass die aufgelistete Dosis auf die obere Oberfläche der Klebstoffe abgegeben wurde, zeigt 6, dass zwangsläufig eine wesentliche Menge Elektronenstrahlung das Substrat erreicht, wenn der Klebstoff bestrahlt wird, während er in Berührung mit dem Substrat steht. Die maximalen Bestrahlungsgrade auf dem Niveau der geringsten starken Bestrahlung zu halten, begrenzt zwar die Substratzersetzung im herkömmlichen Vorgang, doch begrenzt dies auch den Grad der Vernetzung im Klebstoff und den Bereich, in dem die maximale Dosis in der Klebstoffschicht ohne wesentliche Substratzersetzung angewandt werden kann. Die vorliegende Erfindung ermöglicht praktisch jeden Grad von Klebstoffvernetzung und eine Höchstdosis überall innerhalb der Klebstoffdicke ohne Substratzersetzung.
Adhäsion an Substraten: Vergleichsbeispiele C11 bis C13, Beispiele 14 bis 17

Die Klebstoffschichtkonstruktionen der Vergleichsbeispiele C11 und C12 wurden wie in den Vergleichsbeispielen C8 beziehungsweise C10 hergestellt. Die Klebstoffschichtkonstruktionen der Beispiele 14 und 15 wurden wie in den Beispielen 12 beziehungsweise 13 hergestellt. Die Klebstoffschichtkonstruktionen der Beispiele 16 und 17 wurden wie in den Beispielen 12 beziehungsweise 13 hergestellt, nur dass die bestrahlte Klebstoffschicht in einer Luftatmosphäre ausgesetzt wurde, bevor sie auf das Substrat übertragen wurde. Das Vergleichsbeispiel C13 wurde hergestellt, indem der Klebstoff mit einem herkömmlichen Heißschmelzefließer mit einer Dicke von 45,7 μm (1,8 mil) direkt auf das Abdeckbandsubstrat aus Papier aufgebracht wurde, die beschichtete Konstruktion mit 61 m/s (200 fpm) unter dem auf 200 kV eingestellten Elektronenstrahl durchgeleitet wurde, um die Oberfläche des Klebstoffs in einer Stickstoffatmosphäre mit einer Dosis von 40 kGy (4 MRad) zu bestrahlen, und die Konstruktion zu einer Rolle aufgewickelt wurde. Die Bedingungen sind in Tabelle 4 aufgelistet. Die Konstruktionen wurden hinsichtlich der Adhäsion des Klebstoffs am Substrat bewertet. Die Daten sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4:

Adhäsion am Substrat
Beispiel	Dosis in kGy	bestrahlt	Adhäsion am Substrat in N/dm
C11	40	auf dem Substrat	60
C12	100	auf dem Substrat	61
14	40	vor der Übertragung, Stickstoff	60
15	100	vor der Übertragung, Stickstoff	57
16	40	vor der Übertragung, Luft	60
17	100	vor der Übertragung, Luft	60
C13	40	auf dem Substrat	58

Es bestand kein wesentlicher Unterschied in der Adhäsion der Trägerschicht am Klebstoff, unabhängig davon, ob der Klebstoff vor oder nach dem Laminieren auf die Trägerschicht bestrahlt wurde, ob die Übertragung in einer Stickstoff- oder Luftatmosphäre ausgeführt wurde oder ob die Herstellung mit einem herkömmlichen Prozess erfolgte. Die geprüften Bestrahlungsbedingungen schlossen den hohen Bereich verwendbarer Bestrahlungen ein, die ausreichend waren, um eventuelle Unterschiede aufzuzeigen.
Dosisgradienten: Beispiele 18 bis 20

Die Klebstoffkonstruktionen in den Beispielen 18 bis 20 wurden wie in Beispiel 12 unter Verwendung des Musters B hergestellt, nur dass die Klebstoffdicke 46 μm (1,8 mil) betrug und das Beschleunigungspotential so gewählt wurde, dass es verschiedene Dosisgradienten (und somit Vernetzungsgradienten) durch den Klebstoff hindurch ergab. Radiochrom-Filmdosimeter (FWT-60-00, beziehbar von Far West Technology, Inc., Goleta, Kalifornien) wurde versetzt an beiden Seiten des zu bestrahlenden Klebstoffs angeordnet (niemals ein Dosimeter direkt über dem anderen) und dann von der Bandanordnung entfernt und nach Beendigung des Prozesses abgelesen. Zum Bestimmen der von jedem Dosimeter aufgenommenen Dosierung wurde ein Radiochrom-Ablesegerät Modell 92 (beziehbar von Far West Technology) verwendet. Die Bedingungen und Dosimeterablesewerte sind in Tabelle 5 gezeigt. Die Oberseite der Klebstoffschicht ist als die Seite definiert, die der Atmosphäre ausgesetzt ist, und die Unterseite ist als die Seite definiert, die im Endprodukt am Substrat haftet. Tabelle 5:

Dosisgradienten
Beispiel	Klebstoffseite	Beschleunigungsspannung (kV)	relative Dosis (kGy)
18	Oberseite Unterseite	125 125	0,18 1,00
19	Oberseite Unterseite	200 200	1,00 1,00
20	Oberseite Unterseite	300 300	1,06 1,00

Die Dosimeter waren 43 μm (1,7 mil) dick, so dass der genaue Gradient durch die Klebstoffschicht mit Hilfe dieser Technik nicht gemessen werden konnte, obschon eine allgemeine Tendenz beobachtet wurde. Diese wies auf einen abnehmenden Dosisgradienten durch die Klebstoffschicht bei einem Beschleunigungspotential von 125 kV, auf einen gleichen Dosisgradienten durch die Klebstoffschicht bei einem Beschleunigungspotential von 200 kV und auf einen zunehmenden Dosisgradienten durch den Klebstoff bei einem Beschleunigungspotential von 300 kV hin. Dies wurde ohne Bestrahlung der Trägerschicht ausgeführt, was mit herkömmlichen Techniken nicht möglich ist.
Temperatur, Muster, Substrat: Beispiele 21 bis 27

Für die Beispiele 21 bis 27 wurden Klebstoffkonstruktionen wie in Beispiel 12 hergestellt, nur dass verschiedene Trommeltemperaturen (entweder auf 21°C (70°F) gehalten oder auf 49°C (120°F)) erwärmt, Transferoberflächenmusterformen und -tiefen (die in Tabelle 1 beschriebenen und in 3 und 4 gezeigten Muster A, B und C), Substratarten (Papier wie in Beispiel 12 oder 100 μm (4 mil) dicke Polyethylenterephthalatfolie) und Geschwindigkeiten zwischen 6 und 40 m/min (20 und 130 fpm) verwendet wurden, wie in Tabelle 6 gezeigt. Die unmodifizierte Klebstoffschicht jedes Beispiels ließ sich sauber von der Trennoberfläche auf die Transferoberfläche übertragen und die bestrahlte Klebstoffschicht jedes Beispiels ließ sich sauber von der Transferoberfläche auf das Substrat übertragen. Tabelle 6:

Temperatur, Muster und Substrat
Bsp.	Trommeltemperatur in °C	Transfermusterform	Substrat	Geschwindigkeit in m/min (fpm)
21	21	Muster A	Papier	40 (130)
22	21	Muster B	Papier	37 (120)
23	21	Muster B	Folie	6 (20)
24	21	Muster C	Papier	37 (120)
25	21	Muster C	Folie	18 (60)
26	49	Muster B	Papier	37 (120)
27	49	Muster C	Papier	37 (120)

Diese Beispiele zeigten, dass das Steuern der Temperatur der Transferoberfläche mit verschiedenen Mustern auf Umgebungs- und höhere Temperaturen eine befriedigende Übertragung des Klebstoffs vor und nach der Bestrahlung ermöglicht.
Gekühlte Transferoberfläche: Beispiele 28 und 29
Die druckempfindlichen Klebstoffkonstruktionen der Beispiele 28 und 29 wurden mit einer Zusammensetzung aus 95 Gewichtsprozent Isooctylacrylat und 5 Gewichtsprozent Acrylsäure formuliert, die in Wasser emulsionspolymerisiert wurden und eine Scherviskosität von 150 Pa-s aufwiesen, und wurden getrocknet. Diese Zusammensetzung wurde mit 1,5 Anteilen Polyethylen (Dowlex^TM 6806, beziehbar von Dow Chemical Co., Midland, Michigan) und 1,5 Anteilen Styren-Butadien-Kautschuk (Kraton^TM 1107, beziehbar von Shell Chemical Co., Houston, Texas) vermischt.
Der erfindungsgemäße Prozess wurde mit 6 m/min (20 fpm) durchgeführt. Die Trommeltransferoberfläche wurde für Beispiel 28 auf 4°C (40°F) gekühlt und für Beispiel 29 auf 21°C (70°F) gehalten. Die unmodifizierte Klebstoffschicht jedes Beispiels ließ sich sauber von der Trennoberfläche übertragen und die bestrahlte Klebstoffschicht jedes Beispiels ließ sich sauber von der Transferoberfläche auf das Substrat übertragen. Diese Beispiele zeigten, dass das Steuern der Temperatur der Transferoberfläche auf Umgebungs- und geringere Temperaturen eine befriedigende Übertragung des Klebstoffs vor und nach der Bestrahlung ermöglicht.
Siebtransferoberflächen: Beispiele 30 bis 37
Eine 50,8 μm (2 mil) dicke Schicht der in den (oben beschriebenen) Beispielen 12 und 13 verwendeten Klebstoffzusammensetzung wurde per Fließbeschichtung auf eine Silikontrennwalze aufgebracht und dann auf ein Siebband übertragen, das die Trennwalze an einem Punkt des Walzenspaltes berührte. Das Bandmaterial war ein Maschensieb 50 × 50 aus Bronze (50 Maschenöffnungen pro horizontalem linearen Inch und 50 Maschenöffnungen pro vertikalem linearen Inch) (von McMaster-Carr Industrial Supply, Chicago, Illinois). Die unmodifizierte Klebstoffschicht wurde durch das Band durch einen Eingangsschlitz in die mit Blei ausgekleidete Kammer der oben beschriebenen Elektronenbestrahlungseinheit getragen und mit einem Beschleunigungspotential von 175 kV bestrahlt, um eine Oberflächendosis von 40kGy (4Mrad) zu erzeugen, und lief dann von der Kammer durch einen Ausgangsschlitz. Die bestrahlte Klebstoffschicht wurde mit der Oberfläche eines Abdeckbandsubstrats aus Papier durch eine Andruckwalze hinter dem Abdeckbandsubstrat aus Papier und eine Andruckwalze unter dem Band solcherart in Berührung gebracht, dass die bestrahlte Klebstoffschicht mit einer zum Übertragen der Klebstoffschicht auf das Substrat ausreichenden Kraft auf das Abdeckbandsubstrat aus Papier gepresst wurde. Die Klebstoffschicht wurde sauber auf die Oberfläche des Abdeckbandsubstrata aus Papier übertragen und zu einer Rolle aufgewickelt.

Weitere Maschenanordnungen (ebenfalls beziehbar von McMaster-Carr) wurden ebenfalls getestet und die Ergebnisse der Übertragungsbewertung erscheinen in Tabelle 7. Tabelle 7:

Siebtransferoberflächen
Beispiel	Siebmaschengröße und Material	Übertragungsqualitätsbewertung
30	14 × 14 Messing	mangelhaft
31	30 × 30 galvanisierter Stahl	ausreichend
32	40 × 40 Aluminium	ausreichend bis gut
33	50 × 50 Messing	gut
34	60 × 60 Edelstahl	mangelhaft
35	100 × 100 Messing	gut
36	100 × 100 Edelstahl	gut
37	200 × 200 Edelstahl	ausreichend bis gut

Diese Beispiele zeigten, dass sowohl die Größe der Siebmaschen als auch das Siebmaterial bedeutsam waren. Obschon mehrere Siebkonstruktionen als Transferoberfläche verwendet werden können, wurde das 50 × 50 Messingsieb für diese Klebstoffzusammensetzung und -dicke bevorzugt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines mit einem Klebestoff beschichteten Substrats, das folgende Schritte umfasst: (a) Aufbringen einer durch Elektronenstrahl modifizierbaren Klebstoffschicht auf eine mehrfach wiederverwendbare Transferoberfläche, (b) Bestrahlen der Klebstoffschicht mit einem Elektronenstrahl, um die Klebstoffschicht chemisch zu modifizieren, und (c) Übertragen der bestrahlten Klebstoffschicht auf ein Substrat, wobei die Transferoberfläche eine geordnete oder willkürlich strukturierte Oberfläche mit einer Vielzahl von vertieften Strukturen mit Tiefen von etwa 1 bis 2.000 μm und Abständen von Mittelpunkt zu Mittelpunkt von etwa 50 bis 6.000 μm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner folgenden Schritt umfasst: Aufbringen des Klebstoffes auf eine Trennoberfläche vor Schritt (a).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Transferoberfläche eine sich wiederholend strukturierte Oberfläche umfasst, die den Oberflächenkontakt zwischen der Transferoberfläche und dem Klebstoff von etwa 10 bis 80% des Klebstoffoberflächenbereichs wirksam steuert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat durch Strahlung zersetzbar ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das durch Strahlung zersetzbare Substrat aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus auf Zellulose basierenden Vliesen, auf Zellulose basierenden Geweben, Papieren, Polyisobutylenfolien, Polypropylenfolien, auf Polypropylen basierenden Vliesen, Polytetrafluorethylenfolien, Vinylfolien und Kombinationen daraus besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Klebstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acrylen, Naturkautschuken, Polybutadienen, Polyisoprenen, Styrol-/Butadien-Copolymeren, Styrol-/Isopren- Copolymeren und Silikonen besteht.
Mit Klebstoff beschichtete Bahn, die mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6 erzielbar ist und Folgendes umfassend: ein Substrat mit mindestens einer Komponente, die durch Elektronenbestrahlung zersetzbar und ausgewählt aus der Gruppe ist, die aus auf Zellulose basierenden Vliesen, auf Zellulose basierenden Geweben, Papieren, Polyisobutylenfolien, Polypropylenfolien, auf Polypropylen basierenden Vliesen, Polytetrafluorethylenfolien, Vinylfolien und Kombinationen daraus besteht, und eine am Substrat befestigte Klebstoffschicht, wobei der Klebstoff in Berührung mit einer durch Strahlung zersetzbaren Komponente des Substrats steht, wobei der Klebstoff eine durch Elektronenstrahlung modifizierte Zusammensetzung aufweist, die keine wesentliche Menge eines chemischen, thermischen oder ultravioletten Vernetzungsmittels enthält, und eine strukturierte Oberfläche aufweist, die das Muster der strukturierten Oberfläche auf der Transferoberfläche genau oder grob nachbildet.
Bahn nach Anspruch 7, wobei der Klebstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acrylen, Naturkautschuken, Polybutadienen, Polyisoprenen, Styrol-/Butadien-Copolymeren, Styrol-/Isopren-Copolymeren und Silikonen besteht.
Bahn nach Anspruch 7 oder 8, wobei die durch Elektronenbestrahlung modifizierte Klebstoffschicht ein Elektronenstrahlmodifizierungsprofil aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem zunehmendes Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke von einer Oberfläche hin zum Substrat, einem im Wesentlichen gleichen Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke, einem abnehmenden Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke und einem maximalen Vernetzungsgrad innerhalb des Klebstoffes zwischen der Oberfläche und dem Substrat besteht, und wobei sich die daraus resultierende Biegsamkeit der Konstruktion im Wesentlichen nicht von der Biegsamkeit der Konstruktion einer gleichartigen, mit Klebstoff beschichteten Bahn unterscheidet, die keine Elektronenstrahlmodifizierung aufweist.
Mit Klebstoff beschichtete Bahn, die mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 erzielbar ist und Folgendes umfassend: ein Substrat mit mindestens einer Komponente, die durch Elektronenbestrahlung zersetzbar ist, keine Elektronenbestrahlungsmodifizierung aufweist und eine erste Hauptoberfläche mit einem ersten Trenngrad und eine zweite Hauptoberfläche mit einem zweiten Trenngrad aufweist, der höher als der erste Trenngrad ist, und eine lösbar am Substrat befestigte Klebstoffschicht, wobei der Klebstoff eine durch Elektronenbestrahlung modifizierte Zusammensetzung aufweist, keine wesentliche Menge eines chemischen, thermischen oder ultravioletten Vernetzungsmittels enthält und eine strukturierte Oberfläche aufweist.
Mit Klebstoff beschichtete Bahn nach Anspruch 10, wobei: das Substrat aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus auf Zellulose basierenden Vliesen, auf Zellulose basierenden Geweben, Papieren, Polyisobutylenfolien, Polypropylenfolien, auf Polypropylen basierenden Vliesen, Polytetrafluorethylenfolien, Vinylfolien und Kombinationen daraus besteht, und die Klebstoffschicht aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acrylen, Naturkautschuken, Polybutadienen, Polyisoprenen, Styrol-/Butadien-Copolymeren, Styrol-/Isopren-Copolymeren und Silikonen besteht, eine durch Elektronenbestrahlung modifizierte Zusammensetzung aufweist und keine wesentliche Menge eines chemischen, thermischen oder ultravioletten Vernetzungsmittels enthält.
Bahn nach Anspruch 10 oder 11, wobei die durch Elektronenbestrahlung modifizierte Klebstoffschicht ein Elektronenstrahlmodifizierungsprofil aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem zunehmenden Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke von einer Oberfläche hin zum Substrat, einem im Wesentlichen gleichen Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke, einem abnehmenden Vernetzungsgrad über die Klebstoffdicke und einem maximalen Vernetzungsgrad innerhalb des Klebstoffes zwischen der Oberfläche und dem Substrat besteht, und wobei sich die daraus resultierende Biegsamkeit der Konstruktion im Wesentlichen nicht von der Biegsamkeit der Konstruktion einer gleichartigen, mit Klebstoff beschichteten Bahn unterscheidet, die keine Elektronenstrahlmodifizierung aufweist.