DE60007647T2

DE60007647T2 - Optisch einheitliche Mehrschichtfolien

Info

Publication number: DE60007647T2
Application number: DE60007647T
Authority: DE
Inventors: O. Jeffrey EMSLANDER
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: JP2003511723A; EP1216467A1; WO2001026081A1; KR100690414B1; AU2973600A; EP1216467B1; KR20020032633A; CN1188815C; CN1402866A; BR0014416A; DE60007647D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft optisch einheitliche Folien, insbesondere transluzente Mehrschichtfolien.
Folien, vorzugsweise transluzente Folien, werden für eine große Vielzahl von Anwendungen der Beschilderung mit Hintergrundbeleuchtung verwendet. Zu typischen Verwendungen gehören Substrate für Werbung, etwa Kioske, die gemeinhin in Einkaufsstraßen zu finden sind, und farbige Folien, die als Dekorationen für Schilderflächen verwendet werden. Optische Gleichförmigkeit ist bei der Herstellung transluzenter Folien wesentlich, weil jegliche Farbschwankung vom Auge leicht wahrgenommen wird, wenn Licht durch die Folie fällt, was in einem fleckigen, unerwünschten Aussehen resultiert.
Werbung und Reklameanzeigen schließen oft graphische Abbildungen ein, die auf strukturierten Oberflächen, etwa Lastwagenseiten und Planen, erscheinen, oder als Banner frei hängen. Um die Anzeige herzustellen, kann ein Bild auf einem klebstoffbeschichteten Bildaufnahmemedium, gelegentlich als graphische Markierungsfolie bezeichnet, erzeugt werden, welches dann auf das gewünschte Substrat geklebt wird. Alternativ kann das Bild zunächst auf einem temporären Träger, oder Bildtransfermedium, erzeugt und auf das Bildaufnahmemedium übertragen werden. Das Bildaufnahmemedium schließt gewöhnlich ein Grundmaterial mit einer dieses überlagernden zusätzlichen Aufnahmeschicht ein. Das Grundmaterial ist typischerweise eine plastifizierte Vinylfolie, wenngleich Papier ebenfalls verwendet werden kann.
Obwohl die graphische Anzeige für eine Langzeitinstallation von 5 Jahren oder mehr vorgesehen sein kann, handelt es sich oft um eine relativ kurzzeitige Außeninstallation (1 Woche bis 1 Jahr). Im Falle einer Kurzzeitanzeige ist das Bildaufnahmemedium wünschenswerterweise eine preisgünstige, wetterbeständige, haltbare graphische Markierungsfolie mit guter Bedruckbarkeit und Adhäsion von Tinten und/oder Tonern, die leicht auf eine Oberfläche aufzubringen und davon zu entfernen ist.
Bilder können mit einem von mehreren bekannten Verfahren, wie Elektrographie, Siebdruck, Tintenstrahldruck und Thermostofftransfer, erzeugt werden. Elektrographie beinhaltet das Führen eines Substrates, normalerweise ein dielektrisches Material, durch eine elektrographische Druckvorrichtung, wovon ein Typ ein elektrostatischer Drucker ist. Im Drucker wird das Substrat mit statischen elektrischen Ladungen beschickt (z. B. von einem Stift), um ein latentes Bild zu erzeugen, welches dann mit geeigneten Tonern entwickelt wird. Diese Technik ist besonders geeignet zum Herstellen großformatiger Bilder für die Verwendung auf Postern und Schildern.
Zum Abschluss des elektrographischen Prozesses, in dem das eingefärbte Bild auf dem dielektrischen Substrat entwickelt wurde, kann das bedruckte Substrat zwischen zwei Schichten von klarer Vinylkunststoff-Folie eingeschlossen und direkt in einer Applikation, etwa einem Außenschild, verwendet werden.
Um große Schilder herzustellen, die für Außenanzeigen geeignet sind, kann das elektrographisch auf einem dielektrischen Substrat abgeschiedene gefärbte Bild auf ein stärker wetterbeständiges Bildaufnahmemedium übertragen werden. Das dielektrische Substrat ist dann als Bildtransfermedium bekannt. Dieses Verfahren ist im U.S.-Patent Nr. 5,262,259 (Chou et al.) erörtert. Ein Bildtransfer kann auch mit Bildern praktiziert werden, die mittels einer Vielzahl anderer bekannter Verfahren erzeugt wurden, wie Rakelbeschichtung, Walzenbeschichtung, Rotogravurbeschichtung, Siebdruck und dergleichen.
Das Übertragen des Bildes von einem Bildtransfermedium auf ein Bildaufnahmemedium erfordert typischerweise die Anwendung von Druck und Wärme durch, beispielsweise, Laminieren in einem beheizten Druckwalzensystem (Heißwalzlaminierung). Diese An von Bildtransfersystem ist im U.S.-Patent Nr. 5,114,520 (Wang et al.) beschrieben. Wenngleich das Heißwalzlaminiersystem effektiv ist, wurden die Transferraten als langsam erachtet (im allgemeinen zwischen 0,5 und 1,0 m/Min.).
Bilder können auch direkt auf einem benetzbaren, dauerhaften Bildaufnahmemedium erzeugt werden, wobei solche Verfahren wie Siebdruck und Tintenstrahldruck verwendet werden.
Das Tintenstrahl-Druckverfahren ist heute sehr bekannt. In jüngster Zeit wurden Breitformatdrucker kommerziell erhältlich, was das Drucken großformatiger Gegenstände, wie Poster, Schilder und Banner, ausführbar macht. Tintenstrahldrucker sind relativ preisgünstig im Vergleich mit vielen anderen Hardcopy-Ausgabegeräten, etwa elektrostatischen Druckern. Im Allgemeinen sind Tintenstrahltinten ganz oder teilweise auf Wasserbasis. Tintenstrahlbilder können auf blankes Papier gedruckt werden oder auf ein geeignetes Bildaufnahmemedium, das behandelt oder beschichtet wurde, um seine Tintenstrahl-Aufnahmeeigenschaften zu verbessern. Es ist zum Beispiel bekannt, eine zusätzliche Materialschicht auf einem Bildaufnahmemedium aufzubringen, um das Aufnahmevermögen für und die Adhäsion von Tintenstrahltinten zu verbessern. Die Materialien, die sich gewöhnlich in einer solchen Tintenstrahl-Aufnahmeschicht finden, haften nicht generell gut an vielen Basisfolien für Bildaufnahmemedien, etwa Vinyl oder Polyester.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Gegenstand zur grafischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung bereit, welcher als Teil der Vorderseite des Gegenstandes eine Mehrschichtfolie mit mindestens zwei Schichten umfasst. Mindestens zwei der Schichten sind so pigmentiert, dass sie eine zueinander passende Farbe aufweisen, so dass die Mehrschichtfolie eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit von etwa 5% bis etwa 85% aufweist und keine sichtbaren Diskontinuitäten zeigt, wenn sie mit dem bloßen Auge unter Hintergrundbeleuchtungs-Bedingungen betrachtet wird.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie veranschaulicht, welche eine Bildaufnahmeschicht und eine pigmenthaltige Schicht einschließt.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie veranschaulicht, welche eine Bildaufnahmeschicht, eine pigmenthaltige Schicht, eine optionale Grundierungsschicht und eine optionale Klebstoffschicht einschließt.
3 ist eine schematische Darstellung eines Systems, das für die Herstellung einer optisch einheitlichen Folie gemäß der Erfindung nützlich ist.
Die 4a und 4b sind Schemata einer Apparatur, die in einem Verfahren zur Erzeugung einer Mehrschichtfolie gemäß der Erfindung benutzt werden kann.
Es wurde festgestellt, dass Farbschwankungen besonders problematisch in transluzenten Folien sind, weil das Auge geringste Farbänderungen leicht unterscheiden kann, wenn Licht durch die Folie fällt, was ein fleckiges Aussehen für das bloße Auge ergibt. Optische Gleichförmigkeit ist weniger problematisch in opaken Folien, weil weniger Licht durch die Folie gelangt, wodurch für das bloße Auge geringe Farbschwankungen minimiert werden.
Vorteilhafterweise wurde überraschend festgestellt, dass eine Mehrschichtfolie anscheinend die geringen Farbschwankungen in jeder pigmenthaltigen Schicht regellos verteilt, was zu einer optisch einheitlicheren Gesamtfolie führt. Zum Beispiel könnte eine optisch einheitliche Mehrschichtfolie zu niedrigeren Herstellungskosten für Folien, die in Schildern mit Hintergrundbeleuchtung sowie in anderen Anwendungen verwendet werden, führen, insbesondere bei Coextrusionsverfahren.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein „Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung" ein Anzeigemedium oder eine Beschilderungskonstruktion mit einer Vorderseite, wobei die Sichtbarkeit der Vorderseite mittels Licht verbessert ist, welches durch die Vorderseite geschickt wird. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass Schichten eine zueinander passende Farbe aufweisen, wenn die Unterschiede zwischen den Farben der Schicht klein genug sind, so dass beim beliebigen Auflegen einer Schicht über die andere Schicht die Farbe der zwei Schichten sich ausgleicht und somit Diskontinuitäten in irgendeiner Einzelschicht verdeckt werden, anstatt die Diskontinuitäten in einer der Schichten zu verstärken oder hervorzuheben. Demnach wird damit gerechnet, dass perfekte Farbübereinstimmung in verschiedenen Schichten schwer, wenn nicht unmöglich, zu erreichen ist, insbesondere wenn die Schichten unterschiedliche Materialien umfassen (etwa in den Folien mit unterschiedlicher Polymerzusammensetzung) oder unterschiedliche Dicken haben. Es wird auch erwogen, dass unterschiedliche Pigmente oder Färbemittel in verschiedenen Schichten verwendet werden können, und zwar aus irgendeinem von etlichen Gründen, wie Wirtschaftlichkeit oder Spezialeffekte, die nur bei Färbemitteln erkennbar sind, welche in der äußersten Schicht enthalten sind (etwa Perlglanz).
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die Bewertung, ob sichtbare Diskontinuitäten vorhanden sind, mit dem bloßen Auge unter Hintergrundbeleuchtungs-Bedingungen vorgenommen. Das bedeutet, dass eine Folie zur Identifizierung irgendwelcher sichtbarer Diskontinuitäten unter Hintergrundbeleuchtungs-Bedingungen betrachtet wird, wobei ein Leuchtgehäuse mit einem Sichtfeld von 24" mal 24" (etwa 60 cm mal 60 cm), in dem 4 Leuchtstoffbirnen von jeweils 17 Watt benutzt werden, verwendet wird. Ein geeignetes Leuchtgehäuse ist kommerziell unter der Handelsbezeichnung LUMINAIRE ULTRA Π von Clearr Corp., Minnetonka, MN, erhältlich. Die Betrachtung wird mit dem bloßen menschlichen Auge, welches normale oder auf normal korrigierte Sehkraft hat, in einem Abstand von 2 Fuß zur hintergrundbeleuchteten Folie vorgenommen. Mit „sichtbare Diskontinuitäten" sind Muster, Streifen oder Farbschwankungen in verschiedenen Bereichen der Folie gemeint, die das einheitliche Aussehen der Folie übermäßig beeinträchtigen.
Es wird ferner in Betracht gezogen, dass Schichten mit zueinander passender Farbe nicht unmittelbar benachbart zueinander sein müssen, um den Vorteil einheitlicher Farbgebung in dem Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung bereitzustellen. So kann zum Beispiel eine grüne Vorderseite durch ein vierschichtiges Material bereitgestellt werden, welches der Reihe nach eine blaue Schicht, eine gelbe Schicht, eine blaue Schicht und noch eine weitere gelbe Schicht umfasst.
Zu bevorzugten Gegenständen zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung gehören Schilder und Kioske, etwa jene, die derzeit in modernen Einkaufszentren vorherrschen, und dergleichen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Mehrschichtfolie bereit, die eine pigmenthaltige Schicht, eine Bildaufnahmeschicht und mindestens eine optionale Schicht umfasst, welche ausgewählt ist aus einer Klebstoffgrundierungsschicht, einer Klebstoffschicht, einer Penetriermittel-Schicht, einer Tintenstrahl-Aufnahmeschicht und einer darüberlaminierten Schutzschicht, wobei mindestens zwei der Schichten so pigmentiert sind, dass die Mehrschichtfolie eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit von etwa 5% bis etwa 85% aufweist und keine sichtbaren Diskontinuitäten zeigt, wenn sie mit dem bloßen Auge unter Hintergrundbeleuchtungs-Bedingungen betrachtet wird.
Eine erfindungsgemäße Mehrschichtfolie besteht vorzugsweise den Gleichförmigkeits-Vergleichstest (hier „CUT", Comparative Uniformity Test). Von einer Mehrschichtfolie wird erwartet, dass sie den CUT besteht, wenn die Standard-Abweichung eines Mittelwertes aus zehn verschiedenen Messungen der Lichtdurchlässigkeit an unterschiedlichen Stellen auf der Hauptoberfläche der Mehrschichtfolie weniger als 75% der Standard-Abweichung eines Mittelwertes aus zehn verschiedenen Messungen der Lichtdurchlässigkeit an einer Vergleichs-Einschichtfolie beträgt. Eine Vergleichs-Einschichtfolie ist eine Folie, die aus den gleichen Materialien hergestellt, unter den gleichen Bedingungen gemischt, unter Verwendung der gleichen Apparatur extrudiert wurde, wobei zum Erreichen der beabsichtigten Dicke lediglich die Abnahmegeschwindigkeit variiert wurde, und die die gleiche Gesamtdicke wie die zu bewertende mehrschichtige Folie besitzt. Stärker bevorzugt beträgt die Standard-Abweichung der Mehrschichtfolie weniger als 50% der Vergleichs-Einschichtfolie bei CUT-Auswertung, und am stärksten bevorzugt beträgt die Standard-Abweichung der Mehrschichtfolie weniger als 35% der Vergleichs-Einschichtfolie bei CUT-Auswertung. Diese Auswertung wird unter Verwendung eines Macbeth Reflektionsdensitometers Modell TR927 (Macbeth, Newburgh, NY) oder eines ähnlichen Gerätes mit gleicher Empfindlichkeit durchgeführt.
Eine Schichtformulierung besteht zum Beispiel aus 100 Teilen Chevron 129.24 Polyethylen mittlerer Dichte (Chevron Chemical Company LLC, Houston, Texas) und 2 Teilen Standridge 11937 White Titandioxid-Farbkonzentrat (Standridge Color Corporation, Social Circle, Georgia). Diese Materialien werden trocken miteinander vermengt und durch einen 1,9 cm Brabender-Laborextruder (C. W. Brabender Instruments Inc., South Hackensack, NJ) extrudiert und auf eine 50 um mal 15,24 cm messende Polyester-Trägerbahn gegossen und verfestigt, indem sie durch einen gekühlten Dreiwalzenstapel geführt werden. Es wurde eine Schnecke mit zahlreichen Mischdornen verwendet, um für eine gute Vermischung dieser Materialien zu sorgen. Drei Schichten mit einer Dicke von 88 μm, 43 μm und 35 μm wurden hergestellt.
Zwei Schichten mit einer Dicke von 43 μm und drei Schichten mit einer Dicke von 35 μm werden laminiert, indem sie mit 0,3 m/Min. unter einem Druck von 0,44 MPa durch einen auf 93°C erwärmten Pro-Tech Laminator, Modell 9540, geführt wurden, um eine Mehrschichtfolie mit zwei pigmentierten Schichten beziehungsweise drei pigmentierten Schichten herzustellen. Somit haben die Mehrschichtfolien und die Einschichtfolie alle annähernd die gleiche Dicke. Diese drei Folientypen werden unter Verwendung eines Macbeth Reflektionsdensitometers Modell TR927 (Macbeth, Newburgh, NY) hinsichtlich der Lichtdurchlässigkeit geprüft. Zehn Messwerte der Lichtdurchlässigkeit werden willkürlich von jedem Folientyp aufgenommen und die resultierende mittlere Lichtdurchlässigkeit und Standard-Abweichung für jeden Filmtyp wird dann berechnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrschichtfolie vorzugsweise von etwa 2 Schichten bis etwa 35 Schichten umfassen.
In einer Ausführungsform schließt mindestens eine von pigmenthaltiger Schicht und Bildaufnahmeschicht zwei oder mehr Subschichten ein.
Vorzugsweise umfassen die pigmenthaltige Schicht und die Bildaufnahmeschicht jeweils ein Polymer, das ausgewählt ist aus Polyester, Polyamid, Polyimid, Polyurethan, Polyethylenacrylsäure, Polyvinylchlorid, Polyethylenmethacrylsäure, thermoplastischen Kautschuken, Polypropylenoxiden, Polystyrolen, Polystyrol/Polydien-Blockcopolymeren, ionischen thermoplastischen Elastomeren, Polyethern, Polyesteramiden, Polyetheresteramiden, Siloxanen, Ethylenvinylacetat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinyldichlorid (PVDC), Acetat-Copolymeren, Polybutenen, fluorhaltigen Elastomeren, Siliconkautschuken, Polycaprolactonen und elastomeren Blockcopolymeren sowie Gemische und Kombinationen davon. Stärker bevorzugt schließen die pigmenthaltige Schicht und die Bildaufnahmeschicht jeweils ein unterschiedliches Polymer ein.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtfolie bereit, umfassend das Bereitstellen einer ersten pigmentierten Schicht; das Bereitstellen einer zweiten pigmentierten Schicht; und das Verbinden der ersten pigmentierten Schicht und der zweiten pigmentierten Schicht, wobei die Mehrschichtfolie eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit von etwa 5% bis etwa 85% aufweist und keine sichtbaren Diskontinuitäten zeigt, wenn sie mit dem bloßen Auge unter Hintergrundbeleuchtungs-Bedingungen betrachtet wird.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Verbinden der ersten pigmentierten Schicht und der zweiten pigmentierten Schicht vorzugsweise das Laminieren der ersten pigmentierten Schicht und der zweiten pigmentierten Schicht.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Bereitstellen der ersten pigmentierten Schicht das Bereitstellen eines ersten schmelzflüssigen Stroms, umfassend ein Polymer und ein Pigment, und das Verbinden der ersten pigmentierten Schicht durch Extrusion des ersten schmelzflüssigen Stroms auf der zweiten pigmentierten Schicht. Vorzugsweise umfasst das Bereitstellen der zweiten pigmentierten Schicht das Bereitstellen eines zweiten schmelzflüssigen Stroms, umfassend ein Polymer und ein Pigment, und das Verbinden der ersten pigmentierten Schicht und der zweiten pigmentierten Schicht durch Coextrusion des ersten schmelzflüssigen Stroms mit dem zweiten schmelzflüssigen Strom. Die Verwendung eines Coextrusionsverfahrens zur Herstellung transluzenter Folien mit verbesserter optischer Gleichförmigkeit könnte es ermöglichen, Folien bei geringeren Kosten mit gesteigerter Flexibilität in der Produktgestaltung herzustellen. Die Verwendung von Materialien auf Olefin-Basis anstelle von Gussvinyl zur Herstellung transluzenter Folien könnte wünschenswert sein, weil die Verwendung von PVC auf Grund der Gegenwart von Chlor immer weniger erwünscht ist. Wegen ihrer leichten Verarbeitbarkeit lassen Olefinharze ferner auch das leichte Einbeziehen anderer Materialien in die Folienstruktur durch Coextrusion zu, um funktionelle Schichten zu erzeugen, die der Folie Eigenschaften wie Graffiti-Beständigkeit, Bildaufnahmevermögen, Abriebfestigkeit, Klebstoffverankerung, Flammbeständigkeit und dergleichen verleihen. Diese funktionellen Schichten können, falls gewünscht, pigmentiert sein, um die optische Gleichförmigkeit der Folie zu steigern.
Der Begriff „Folie", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine im wesentlichen kontinuierliche Lage einer Zusammensetzung. Folie ist insofern von Schicht zu unterscheiden, als eine „Schicht" eine Teilzone der Folie sein kann, so dass eine Folie eine, zwei oder mehrere Schichten einschließen kann, d.h. Mehrfachschichten enthält.
Eine Mehrschichtfolie gemäß der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit im Bereich von etwa 5% bis etwa 85%, vorzugsweise etwa 15% bis etwa 75%, stärker bevorzugt etwa 20% bis etwa 50%. Die prozentuale Lichtdurchlässigkeit wird unter Verwendung eines Macbeth Reflektionsdensitometers Modell TR927 oder eines ähnlichen Gerätes mit gleicher Empfindlichkeit ermittelt. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrschichtfolie, die nicht optisch klar ist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Folie nicht optisch klar, wenn sie Licht unter Hintergrundbeleuchtungs-Bedingungen wie vorstehend beschrieben ausreichend streut, so dass der Betrachter die im Leuchtgehäuse befindlichen Glühlampen nicht unterscheiden kann.
Der Begriff „Coextrusion", wie er hier verwendet wird, ist zu unterscheiden von anderen Fertigungsverfahren zum Verbinden von mehr als einer Schicht, etwa Laminierung, Beschichtung, Extrusionsbeschichtung oder mechanische Mittel (z. B. Klammern, Klips etc.), die beim Zusammenfügen von Mehrschichtfolien verwendet werden. Zum Beispiel werden beim Laminieren mehrere vorgeformte Schichten der Folie unter Temperatur und/oder Druck zusammengebracht (z. B. unter Verwendung von beheizten Laminierwalzen oder einer beheizten Presse), um benachbarte Folien aneinander zu kleben. Bei der Extrusionsbeschichtung wird eine erste Schicht entweder auf ein Gussnetz oder eine vorgeformte Folie extrudiert und nachfolgende Schichten werden aufeinanderfolgend auf die zuvor bereitgestellten Schichten aufgetragen. In allen diesen Fertigungsverfahren erfolgt das Zusammenfügen der Schichten typischerweise, nachdem mindestens eine der Schichten erzeugt wurde und vor dem Hinzufügen irgendwelcher zusätzlicher Schicht(en).
Vorzugsweise hat eine Mehrschichtfolie eine Dicke von etwa 1 mil (25 μm) bis etwa 12 mil (300 μm), stärker bevorzugt etwa 1,5 mil (37 μm) bis etwa 6 mil (150 μm), und am stärksten bevorzugt etwa 2 mil (50 μm) bis etwa 4 mil (100 μm). Natürlich wird ein Fachmann leicht erkennen, dass die Dicke der Mehrschichtfolie abhängig von der Endanwendung der Mehrschichtfolie, dem eingesetzten Fertigungsverfahren und der von der Mehrschichtfolie geforderten Handhabbarkeit variiert. Ferner umfasst eine Mehrschichtfolie mindestens zwei pigmentierte Schichten und sie kann so viele Schichten umfassen, wie in dem zur Herstellung der Folie verwendeten Fertigungsverfahren praktikabel ist. Ein durchschnittlicher Fachmann erkennt sofort, dass für eine vorgegebene Gesamtdicke der Mehrschichtfolie mit steigender Anzahl der Schichten die Dicke jeder Schicht dünner wird. Dementsprechend umfasst eine erfindungsgemäße Mehrschichtfolie vorzugsweise weniger als etwa 35 Schichten, wobei mindestens zwei Schichten pigmenthaltig sind, und stärker bevorzugt etwa 2 bis etwa 12 Schichten, sofern mindestens zwei der Schichten pigmenthaltig sind. Wenngleich alle Schichten der Mehrschichtfolie pigmenthaltig sein können, umfasst eine erfindungsgemäße Mehrschichtfolie vorzugsweise etwa 2 bis etwa 12, stärker bevorzugt etwa 2 bis etwa 10, und noch stärker bevorzugt etwa 2 bis etwa 7 pigmenthaltige Schichten.
Bildaufnahmeschicht
Eine Mehrschichtfolie gemäß der vorliegenden Erfindung schließt vorzugsweise eine Bildaufnahmeschicht ein. Mit Bezug auf 1 umfasst eine Mehrschichtfolie 10 eine Bildaufnahmeschicht 12, umfassend mindestens ein Polymer und ein Pigment. Typischerweise wird das Polymer auf Grund des gewünschten Abbildungstyps, für den es verwendet werden soll, ausgewählt, etwa Flexographie oder digitale Abbildung. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Bildaufnahmeschicht ein thermoplastisches Material umfassen, wie Polyester, Polyamid, Polyimid, Polyurethan, Polyethylenacrylsäure, Polyvinylchlorid, Polyethylenmethacrylsäure, thermoplastische Kautschuke (z. B. Nitrile), Polypropylenoxide, Polystyrole, Polystyrol/Polydien-Blockcopolymere, ionische thermoplastische Elastomere, Polyether, Polyesteramide, Polyetheresteramide, Siloxane, Ethylenvinylacetat, PMMA, PVDC, Acetat-Copolymere, Polybutene, fluorhaltige Elastomere, Siliconkautschuke, Polycaprolactone und eastomere Blockcopolymere sowie Gemische der vorgenannten. Bevorzugte Polymere können ausgewählt werden aus Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren (EVA), Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymeren, Polyethylenharzen, Polypropylenharzen, Ethylenmethylacrylatharzen oder Säuremodifizierten oder Säure/Acrylat-modifizierten Ethylenvinylacetatharzen. Die letztere Substanzklasse schließt EVA-Harze ein, die mit Polymeren gemischt sind, welche eine ausreichende Menge von Säure- oder Säure/Acrylat-Funktionalität besitzen, um ein angemessenes Maß an Bildaufnahmevermögen bereitzustellen, wie zuvor für die gewünschte Anwendung definiert. Eine besonders bevorzugte Gruppe solcher Harze ist die Serie BYNEL CXA 3100 von Säure/Acrylat-modifizierten EVA-Harzen, die kommerziell von E. I. du Pont de Nemours and Co. („DuPont") erhältlich ist. Die zusätzliche chemische Funktionalität dieser BYNEL-Harze trägt zu ihren ausgezeichneten Bedruckbarkeits- und Tintenadhäsionseigenschaften bei.
Vorzugsweise umfasst die Bildaufnahmeschicht mindestens eines der vorstehend genannten Harze und mindestens ein Pigment. Wenngleich die Bildaufnahmeschicht klar sein könnte (d.h. mit einer prozentualen Lichtdurchlässigkeit von weniger als etwa 5%), hat die Bildaufnahmeschicht vorzugsweise eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit von etwa 5% bis etwa 85%.
In einer Ausführungsform wird die Menge des modifizierten EVA-Harzes in der Bildaufnahmeschicht vorzugsweise innerhalb der Grenzen der Leistungsanforderungen des Bildaufnahmemediums maximiert. Es könnten Routinemaßnahmen erforderlich sein, um diese Menge zu optimieren, obwohl eine typische Formulierung für die meisten Ausführungsformen der Erfindung mindestens 60 Gew.-%, und vorzugsweise etwa 70 Gew.-% des modifizierten EVA-Harzes umfasst. Die optimale Menge hängt von der gewünschten Anwendung und den anvisierten Kosten für das Bildaufnahmemedium ab. Die Leistung des modifizierten EVA-Harzes kann durch andere Additive in der Bildaufnahmeschicht beeinflusst werden.
Das modifizierte EVA-Harz in der Bildaufnahmeschicht stellt Bildaufnahmevermögen für eine große Vielzahl von bildgebenden Materialien bereit, die in der Elektrographie, im Siebdruck, Thermostofftransfer oder in anderen Druckverfahren verwendet werden. Das modifizierte EVA-Harz ist vorzugsweise geeignet, zu einer im wesentlichen zweidimensionalen Lage mit mindestens einer anderen angrenzenden Schicht coextrudiert zu werden, wie hier beschrieben.
Vorzugsweise wird die Bildaufnahmeschicht 12 mit einer pigmenthaltigen Schicht 14 coextrudiert, also ist die Bildaufnahmeschicht 12 relativ dünn und hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 2,5 bis 127 um (0,1 bis 5 mil). Es liegt jedoch ebenfalls im Bereich der vorliegenden Erfindung, eine dickere Bildaufnahmeschicht 12 bereitzustellen (d.h. dicker als der vorstehend beschriebene Bereich), um ausreichende Haltbarkeit und Dimensionsstabilität für die beabsichtigte Anwendung zu schaffen.
Zusätzliche Schichten
Mit Bezug auf 1 ist vorzugsweise eine pigmenthaltige Schicht 14 in einer eifindungsgemäßen Mehrschichtfolie-enthalten. Andere Schichten als die bildaufnehmenden sind dann typischerweise enthalten, zum Beispiel um die Kosten zu reduzieren und/oder die physikalischen Eigenschaften der Mehrschichtfolie zu steigern. Solche zusätzlichen Schichten schließen vorzugsweise ein Polymer und ein Pigment ein. Die pigmenthaltige Schicht 14 kann irgendein Polymer mit erwünschten physikalischen Eigenschaften für die beabsichtigte Anwendung umfassen. Beispiele dafür sind Eigenschaften wie Flexibilität oder Steifigkeit, Haltbarkeit, Reißfestigkeit, Anpassungsfähigkeit an unregelmäßige Oberflächen, Stanzbarkeit, Benetzbarkeit, Hitzebeständigkeit und Elastizität. Beispielsweise kann eine graphische Markierungsfolie, die in kurzzeitigen Außen-Werbeanzeigen verwendet wird, Außenbedingungen für eine Zeitspanne im Bereich von etwa 1 Woche bis zu mehr als einigen Jahren standhalten und weist für leichtes Anbringen und Entfernen Reißfestigkeit und Haltbarkeit auf.
Das Material für die pigmenthaltige Schicht wird vorzugsweise gleichzeitig mit anderen Schichten zu einer im wesentlichen zweidimensionalen Lage coextrudiert, wie hier beschrieben. Vorzugsweise kann eine pigmenthaltige Schicht ein thermoplastisches Material umfassen, etwa Polyester, Polyamid, Polyimid, Polyurethan, Polyethylenacrylsäure, Polyvinylchlorid, Polyethylenmethacrylsäure, thermoplastische Kautschuke (z. B. Nitrile), Polypropylenoxide, Polystyrole, Polystyrol/Polydien-Blockcopolymere, ionische thermoplastische Elastomere, Polyether, Polyesteramide, Polyetheresteramide, Siloxane, Ethylenvinylacetat (einschließlich Ethylen/Vinylacetat-Copolymere (EVA) und Säure-modifizierte oder Säure/Acrylat-modifizierte Ethylenvinylacetatharze), PMMA, PVDC, Acetatcopolymere, Polybutene, fluorhaltige Elastomere, Siliconkautschuke, Polycaprolactone und eastomere Blockcopolymere sowie Gemische der vorgenannten. Zu bevorzugten thermoplastischen Materialien, die in der pigmenthaltigen Schicht benutzt werden, gehören Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polyurethan, Polyethylenacrylsäure, Polypropylen, Polyester, Polycarbonat, Polyimide, Polyamide und Gemische davon. Andere Polymere können Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymere oder Ethylenmethylacrylatharze einschließen. Vorzugsweise umfasst die pigmenthaltige Schicht ein unplastifiziertes Polymer, um Schwierigkeiten mit Weichmachermigration und Verfärbungen in der Bildaufnahmeschicht zu vermeiden.
Die pigmenthaltige Schicht schließt vorzugsweise ein thermoplastisches Material und mindestens ein Pigment ein. Obwohl die pigmenthaltige Schicht klar sein kann (d.h. mit einer prozentualen Lichtdurchlässigkeit von weniger als etwa 5%), wird die pigmenthaltige Schicht vorzugsweise so ausgewählt, dass die Gesamtfolie eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit von etwa 5% bis etwa 85% aufweist, abhängig von der Pigmentmenge, die in der pigmenthaltigen Schicht enthalten ist.
Eine typische Dicke der pigmenthaltigen Schicht 14 liegt im Bereich von 12,7 bis 254 μm (0,5 mil bis 10 mil). Allerdings kann die Dicke außerhalb dieses Bereiches liegen, vorausgesetzt die resultierende Mehrschichtfolie ist nicht zu dick für den Einzug in den Drucker oder das Bildtransfergerät der Wahl. Eine zweckdienliche Dicke wird im allgemeinen auf Grundlage der Erfordernisse der gewünschten Anwendung ermittelt.
Optionale Klebstoffschicht
Eine Mehrschichtfolie gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch eine Klebstoffschicht einschließen, deren Anwesenheit die Mehrschichtfolie als graphische Markierungsfolie nützlich macht. Obwohl es bevorzugt ist, einen Haftklebstoff zu verwenden, kann irgendein Klebstoff verwendet werden, der für die pigmenthaltige Schicht und für die ausgewählte Anwendung besonders geeignet ist. Solche Klebstoffe sind die auf dem Fachgebiet bekannten und sie können Sekundenkleber, Haftklebstoffe, repositionierbare oder positionierbare Klebstoffe, Heißschmelzkleber und dergleichen einschließen. Zu einem bevorzugten Klebstofftyp gehören Haftklebstoffe, etwa jene, die in den U.S.-Patenten Nr. 5,141,790 (Calhoun et al.); 5,229,207 (Paquette et al.); 5,296,277 (Wilson et al.); 5,362,516 (Wilson et al.) offenbart sind.
Falls vorhanden, kann die Klebstoffschicht vorzugsweise ein Dickenmaß im Bereich von etwa 12 um (0,0005 in.) bis etwa 75 μm (0,003 in.), und noch typischer von etwa 20 μm (0,0008 in.) bis etwa 40 μm (0,0016 in.) haben.
Die Klebstoffschicht 17 wird vorzugsweise mit einer Trennschicht bedeckt (nicht gezeigt), die Schutz für den Klebstoff bietet, bis das Bildaufnahmemedium bereit zum Aufbringen auf eine Oberfläche ist. Beliebige geeignete kommerziell erhältliche Trennschichten können gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden, etwa jene, die von Daubert Coated Products, Inc., Westchester, II., und Rexam Release, Oakbrook, IL, erhältlich sind.
Optionale Grundierungsschicht
Eine Mehrschichtfolie gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch eine Grundierungsschicht umfassen. Wie in 2 veranschaulicht, befindet sich die optionale Grundierungsschicht 16 auf der Oberfläche der pigmenthaltigen Schicht 14 gegenüber der Bildaufnahmeschicht 12. Die Grundierungsschicht kann sich gegebenenfalls auf der Oberfläche der Bildaufnahmeschicht 12 gegenüber der äußeren Oberfläche 13 befinden (nicht gezeigt). Die Grundierungsschicht dient dazu, die Bindungsfestigkeit zwischen der pigmenthaltigen Schicht und einer Klebstoffschicht 17 zu erhöhen, wenn die Bindungsfestigkeit ohne die Grundierungsschicht nicht ausreichend hoch ist. Vorzugsweise umfasst die Grundierungsschicht ein Polymer und ein Pigment.
Die Grundierungsschicht 16 kann auch in einigen Anwendungen selbst als eine Klebstoffschicht dienen. Die Grundierungsschicht umfasst vorzugsweise ein Ethylenvinylacetatharz, enthaltend von etwa 5 Gew.-% bis etwa 28 Gew.-% Vinylacetat, und einen Füllstoff, wie Talk, um der Grundierungsschicht eine gewisse Oberflächenrauhigkeit zu verleihen. Der Füllstoff hilft, ein Blocken zu verhindern, und fördert die Adhäsion des Klebstoffes. Der Füllstoff liegt im allgemeinen in einer Menge im Bereich von etwa 2 bis etwa 12 Gew.-%, vorzugsweise etwa 4 bis etwa 10 Gew.-%, und stärker bevorzugt etwa 8 Gew.-% vor.
Optionale Tintenstrahlschicht
3 veranschaulicht ein Bildaufnahmemedium mit den gleichen Merkmalen wie in 2 gezeigt, mit dem Zusatz einer optionalen Tintenstrahlschicht 36 auf der äußeren Oberfläche 13 der Bildaufnahmeschicht 12. Die Tintenstrahlschicht wird vorzugsweise verwendet, wenn das Bildaufnahmemedium Bilder von einem Thermo-Tintenstrahldrucker unter Verwendung von wasserbasierenden Tintenstrahltinten (entweder auf Farbstoffbasis oder auf Pigmentbasis) empfängt, um die Eigenschaften Farbverlaufsbeständigkeit, geringes Verblassen, gleichmäßiges Verblassen und schnelles Trocknen bereitzustellen. In einer Ausführungsform umfasst die Tintenstrahlschicht mindestens zwei Schichten 32 und 34. Die oberste Schicht 32, oder obere Deckschicht, fungiert als eine durchlässige Schutzschicht, um die wasserbasierende Tinte schnell aufzunehmen, während die untere Deckschicht 34 als Tintenstrahlaufnehmer fungiert. Die untere Deckschicht enthält dispergierte Partikel von solcher Größe, dass die Oberfläche der oberen Deckschicht Spitzen aufweist oder aufgeraut ist. Die dispergierten Partikel sind vorzugsweise Maisstärke oder modifizierte Maisstärke. Alternativ kann eine Tintenstrahlschicht eine einige Schicht umfassen (nicht gezeigt), wie in den U.S.-Patenten Nr. 5,389,723 und 5,472,789, beide von Iqbal et al., beschrieben.
Es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung, andere Schichten zusätzlich zu der Bildaufnahmeschicht 12, der pigmenthaltigen Schicht 14, der optionalen Grundierungsschicht 16, der optionalen Klebstoffschicht 17 und der optionalen Tintenstrahlschicht 36 einzuschließen. Zusätzliche Schichten können nützlich sein zum Beitragen von Farbe, Steigern der Dimensionsstabilität, Fördern der Haftung zwischen unähnlichen Polymeren in den vorstehend beschriebenen Schichten und dergleichen. Nachdem das Bildaufnahmemedium mit einem Bild bedruckt wurde, kann eine optionale darüberlaminierte Schutzschicht (nicht gezeigt) auf der bedruckten Oberfläche angebracht werden. Die überlaminierte Schicht verbessert die Wetterbeständigkeit der Folie, indem sie dazu beträgt, die Folie vor Umgebungsfeuchtigkeit, direktem Sonnenlicht und anderen Klimaeffekten zu schützen, und indem sie das Bild vor Einkerbungen, Kratzern und Spritzern schützt. Zusätzlich kann die überlaminierte Schicht dem Bild eine gewünschte Oberflächenbeschaffenheit verleihen, etwa starker Glanz oder Mattglanz. Geeignete überlaminierte Schichten schließen irgendein geeignetes transparentes Kunststoff-Folienmaterial ein, das auf einer Oberfläche einen Klebstoff trägt. Die Verwendung solcher überlaminierter Schichten ist beispielsweise in U.S.-Patent Nr. 4,966,804 (Hasegawa et al.) beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jede der Schichten, die in einem Mehrschichtfolienaufbau enthalten sind, zwei oder mehr Subschichten umfassen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind „Subschichten" zwei oder mehrere Schichten mit im wesentlichen der gleichen Materialbeschaffenheit und Chemie. Zum Beispiel kann eine typische pigmenthaltige Schicht 14 mit einer Dicke von 12,7 bis 254 μm (0,5 mil bis 10 mil) aus zwei oder mehr Subschichten erzeugt werden. Alternativ kann die vorliegende Erfindung zwei oder mehr Schichten umfassen, die im wesentlichen die gleiche Funktion erfüllen, etwa Bildaufnahme oder Verstärkung, in denen aber unterschiedliche Materialbeschaffenheit oder Chemie benutzt werden. Optional können die Subschichten unter Verwendung eines Splitstrom-Extrusionsverfahrens hergestellt werden. In diesem Verfahren wird das schmelzflüssige Polymer in einer Zusammensetzung hergestellt und dem Extruder so zugeführt, dass der Strom für die Extrusion in zwei oder mehrere Fließkanäle aufgespaltet wird, um eine Mehrschichtfolie zu erzeugen. Das Extrusionsmundstück kann so gestaltet sein, dass die Subschichten aneinander angrenzend oder mit einer oder mehreren Schichten zwischen den Subschichten angeordnet werden. Die Verwendung solcher Mundstücke in Coextrusionsverfahren ist zum Beispiel in der Verpackungsfolienindustrie bekannt.
Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten optionalen Schichten kann eine erfindungsgemäße Mehrschichtfolie andere optionale Schichten einschließen, etwa eine abrasions- und/oder Graffiti-beständige Schicht, eine Trenndeckschicht und dergleichen.
Pigment(e)
Wie vorstehend erwähnt, enthalten mindestens zwei der Schichten in einer erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie ein Pigment. Wenn die Mehrschichtfolie nur zwei Schichten enthält, z. B. eine Bildaufnahmeschicht und eine pigmenthaltige Schicht, dann enthält jede dieser Schichten ein Pigment. Wenn die Mehrschichtfolie eine Bildaufnahmeschicht, eine pigmenthaltige Schicht und mindestens eine optionale Schicht enthält, dann enthalten zwei beliebige der Mehrfachschichten ein Pigment. Bevorzugte Pigmente können weiß, gelb, rot, grün, blau, grau und eine Kombination davon sein. Wenn weiß erwünscht ist, kann Titandioxid verwendet werden. Wenn gelb eine gewünschte Farbe ist, können die Farbpigmente Pigment-Gelb (P.Y.) 83, 109, 110, 120, 173, 183, 191 und dergleichen umfassen. Wenn rot die gewünschte Farbe ist, können die Farbpigmente Pigment-Rot (P.R.) 101 oder P.R. 170 umfassen, zum Beispiel RT 170-D, RT 171-P, RT 172-D und RT 173-P, die kommerziell unter der Handelsbezeichnung NAPHTHANIL-Rot von Cookson Pigments, NJ, erhältlich sind. Das Aussehen der Rot-Töne kann angepasst werden, indem Farbpigmente zugesetzt werden, wie zum Beispiel Pigment-Orange (P.O.) 36, ein Azo-Pigment, oder zum Beispiel Violettpigment (P.V.) 19, ein Chinacridon-Pigment, die kommerziell von Harwick Chemical Corp. erhältlich sind. Wenn grün die gewünschte Farbe ist, können die Farbpigmente Pigment-Grün (P.G.) 36 oder 7 umfassen, etwa das kommerziell unter der Handelsbezeichnung PALOMAR-Grün G-5420 (ein Kupferphthalocyanin-Pigment) von Miles Inc., Pittburgh, PA, erhältliche; und ENDUROPHTHAL-Grün GT-829-D (ein Phthalocyanin-Pigment) von Cookson Pigment. Wenn blau die gewünschte Farbe ist, können die Farbpigmente Pigment-B1au (P.B.) 15 umfassen, etwa das kommerziell unter der Handelsbezeichnung PALOMAR-B1au B-4720 (ein chloriertes Phthalocyanin-Pigment) von Miles Inc. erhältliche, oder ENDUROPHTHAL BLUE (ein Phthalocyaninblau-Pigment) von Cookson Pigment. Wenn ein Grauton die gewünschte Farbe ist, können die Farbpigmente Ruß-Pigment umfassen, etwa das kommerziell unter der Handelsbezeichnung NYSYNBLAK 9010 von Copolymer Rubber and Chemical Corp., Baton Rouge, LA, erhältliche.
Einem Fachmann wird ohne weiteres klar, dass die Menge an Pigment, die in mindestens zwei der Schichten einer erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie enthalten ist, von etlichen Parametern abhängt, einschließlich der gewählten Farbe, der gewünschten Dicke jeder der Schichten und der Mehrschichtfolie, der gewünschten Anwendung der Mehrschichtfolie, Intensität der Lichtquelle zur Hintergrundbeleuchtung und dergleichen. Allerdings sollten die Parameter, die sich auf die in mindestens zwei der Schichten einzuschließende Pigmentmenge auswirken, zu einer Mehrschichtfolie führen, die eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit aufweist, welche vorzugsweise von etwa 5% bis etwa 85% beträgt.
Die Festlegung der gewünschten Pigmentbeladung ist abhängig von der erforderlichen Foliendicke für die beabsichtigte Anwendung. Nach Ermittlung der optimalen Foliendicke können verschiedene Pigmentbeladungsgrade mit der gewünschten Hintergrundbeleuchtungsquelle ausgewertet werden. Einem Fachmann ist ohne weiteres klar, dass verschiedene Pigmente unterschiedliche Wechselwirkungen mit der Lichtquelle haben und wechselnde Grade von Transluzenz erzeugen. Diese Grade können leicht durch herkömmliche Tests ermittelt werden, in denen verschiedene pigmentbeladene Folien hinsichtlich ihrer optischen Transmissionseigenschaften ausgewertet werden.
Optionale Additive
Jede der vorstehenden Schichten, ob optional oder nicht, kann mindestens ein optionales Additiv enthalten. Ein optionales Additiv kann ausgewählt werden aus zusätzlichen Pigmenten, Füllstoffen, Ultraviolett(UV)-absorbierenden Mitteln, Antiblockmitteln, Flammschutzmitteln, antistatischen Mitteln und Trägerharzen für solche Additive, wobei all diese dem Fachmann vertraut sind. Diese Additive werden vorzugsweise so ausgewählt, dass sie nicht nachteilig auf ein hier beschriebenes Coextrusionsverfahren, auf Bildaufnahmevermögen, strukturelle Unversehrtheit der Mehrschichtfolie und dergleichen wirken.
Eine Bildaufnahmeschicht und/oder irgendeine zusätzliche Schicht kann einen Radikalfänger umfassen, der zum Beispiel in einer Menge von typischerweise etwa 0,05% bis etwa 1,5% und vorzugsweise von etwa 0,2 bis etwa 0,8 Gew.-%o der Gesamtzusammensetzung der Schicht, in der er vorhanden ist, vorliegt. Zu nicht-einschränkenden Beispielen des Fängers gehören gehinderte Amin-Lichtstabilisator-Verbindungen (HALS), Hydroxylamine, sterisch gehinderte Phenole und dergleichen. Der Radikalfänger regeneriert sich vorzugsweise, wie es für die HALS-Verbindungen der Fall ist.
Coextrusion
Die vorliegende Erfindung schafft besonderen Vorteil im Fall von Folien, die unter Verwendung eines Coextrusionsverfahrens hergestellt werden. Die Extrusion wurde als Herstellungsverfahren für transluzente Folien vielfach ohne Erfolg versucht, wegen der Ungleichmäßigkeit des durchgelassenen Lichtes. Dies wird leichten Variationen in der Pigmentkonzentration auf Grund nicht ganz perfekter Pigmentdispersion sowie Fließmustern von Mundstücken, die nicht vollkommen stromlinienförmig sind, zugeschrieben. Außerdem führen geringe Prozess schwankungen typischerweise zu geringfügigen Variationen der Foliendicke und zu lokalisierten Unterschieden in der Pigmentkonzentration, woraus Folien mit einem fleckigen und oftmals unansehnlichen Aussehen bei Betrachtung mit dem bloßen Auge resultieren. Eine akzeptable Pigmentdispersion ist in einem Extrusionsverfahren schwer zu erreichen, weil die Schmelzviskosität des schmelzflüssigen Polymers sehr hoch ist und die Verweilzeiten in Extrudern typischerweise kurz sind, so dass Pigmente schwer benetzt und dispergiert werden und der Extruder nur eine kurze Zeitspanne zum Erreichen einer guten Durchmischung hat. Unter idealen Bedingungen, wobei gut dispergierte Pigmentkonzentrate verwendet werden und wobei ein Extruder mit gutem Mischvermögen verwendet wird, können Einschichtfolien hergestellt werden, die gute optische Gleichförmigkeit aufweisen, jedoch nicht gut genug für Anwendungen mit Hintergrundbeleuchtung, welche typischerweise sehr empfindlich gegen geringe Variationen der Lichtdurchlässigkeitseigenschaften der Folie sind.
Ein bevorzugtes Verfahren umfasst typischerweise die Schmelzverarbeitung von mindestens zwei schmelzflüssigen Strömen zweier Polymerzusammensetzungen, das gleichzeitige Verbinden derselben sowie das Abkühlen der Ströme, um eine bildaufnahmefähige Folie zu erzeugen.
Vorteilhafterweise kann die Tragschicht in plattenartiger oder Folien-Form bereitgestellt werden, oder sie kann während der Herstellung eines Adhäsivgegenstandes gleichzeitig mit der Klebstoff-Zusammensetzung schmelzverarbeitet werden. Im letzteren Fall ist die Tragschicht nicht auf irgendeine bestimmte Dicke beschränkt und diese kann, falls gewünscht, 1 μm oder weniger betragen.
Der Begriff „Schmelzverarbeitung", wie er hier verwendet wird, bedeutet das Pumpen und Formen von schmelzflüssiger Polymer-Zusammensetzung zu einer eρfindungsgemäßen Mehrschichtfolie. Ein in dieser Erfindung nützliches Schmelzverarbeitungsverfahren ist die Coextrusion. Der Begriff „Coextrusion", wie er hier verwendet wird, bedeutet die gleichzeitige Schmelzverarbeitung mehrerer schmelzflüssiger Ströme und das Kombinieren solcher schmelzflüssiger Ströme zu einem einzigen vereinigten Extrudat, vorzugsweise von einem einzelnen Extrusionsmundstück. Wenn ein einzelnes Mundstück verwendet wird, ist es nicht erforderlich, dass die Ströme von schmelzflüssigem Material aus dem Mundstück durch eine einzige Öffnung austreten. Die schmelzflüssigen Ströme können in einem Mundstück oder außerhalb des Mundstückes vereinigt werden. Wenn die Ströme im Mundstück vereinigt werden, können sie vor Erreichen der Austrittsöffnung aufeinandertreffen (Kontakt-Mundstück) oder an der Austrittsöffnung (Nullkontakt-Mundstück). In allen Fällen werden jedoch die Ströme in der Nähe des Mundstück-Ausgangs vereinigt oder zusammengefügt.
Wie vorstehend erwähnt, wird ein Adhäsivgegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise unter Verwendung eines Coextrusionsverfahrens hergestellt, wobei mehrere schmelzflüssige Ströme zum Ausgang eines Extrusionsmundstückes transportiert und nahe am Ausgang zusammengefügt werden. Eine bevorzugte Coextrusionstechnik, die in der vorliegenden Erfindung nützlich ist, ist schematisch in 4a gezeigt. Die Extruderschnecken 100 und 120 liefern die schmelzflüssigen Ströme 102 und 122 einer ersten und einer zweiten Polymerzusammensetzung zu einem Schmelzblas-Extrudermundstück 200, dargestellt in 4b. Die Extruderschnecke 110 kann einen schmelzflüssigen Strom eines dritten Materials, etwa ein Klebstoff-Grundiermaterial 112, zu dem Schmelzblas-Extrudermundstück liefern. Es versteht sich natürlich von selbst, dass keine Notwendigkeit besteht, die Extruderschnecke 110 zu benutzen, wenn kein drittes Material erwünscht ist. Es ist ferner selbstverständlich, dass nur eine Extruderschnecke, entweder 100 oder 120, benötigt wird, um einen Schmelzstrom zu dem Schmelzblas-Extrudermundstück zu befördern. Für den Fall, dass nur eine Extruderschnecke eingesetzt wird, kann der Schmelzstrom in die Anzahl von Strömen (z. B, zwei oder mehr) pigmenthaltiger Zusammensetzungen aufgeteilt werden, die in einer erfindungsgemäßen optisch einheitlichen Mehrschichtfolie enthalten sein sollen.
Die schmelzflüssigen Ströme fließen in einen Einzelfließkanal 130. Die getrennten Schichten aus jedem Material bleiben im allgemeinen zu diesem Zeitpunkt wegen der laminaren Fließcharakteristik der Ströme erhalten. Vorzugsweise befördert oder transportiert der Kanal das nun vereinigte, schmelzflüssige Extrudat zu einem Extrudermundstück, vorzugsweise einem Extrudermundstück 200, das zur Erzeugung einer Blasfolie geeignet ist, wie in 4b gezeigt. Wie auf dem Fachgebiet bekannt, benutzt ein Blasfolien-Extrudermundstück Luft zum Verfestigen des schmelzflüssigen Extrudats, wenn es aus dem Extrusionsmundstück austritt. Bezüglich einer Beschreibung der Blasfolien-Extrusion siehe Progelhof et al., „Polymer Engeneerings Principles", Hanser/Gardner Publications, Inc., Cincinnati, OH, S. 405-431 (1993).
Die Extruderschnecken 100, 110 und 120 sind in ihrer Wirkung „Pumpen" zum Befördern der schmelzflüssigen Ströme zum Extrusionsmundstück. Der genaue eingesetzte Extruder ist nicht kritisch für das Verfahren. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die Gestaltung der Extruderschnecke die Fähigkeit des Extruders beeinflusst, gute Schmelzqualität, Temperaturgleichmäßigkeit, Dispersion von Pigmenten und Additiven, Durchsatz und dergleichen zu schaffen. Es sind eine Reihe von nützlichen Extruderschnecken bekannt und dazu gehören Einzel- und Doppelschneckenextruder, Batch-Off-Extruder und dergleichen. Diese Extruderschnecken sind von einer Vielzahl von Anbietern erhältlich, einschließlich Davis-Standard Extruders, Inc. (Pawcatuck, CT), Black Clawson Co. (Fulton, NY), Berstorff Corp. (NC), Farrel Corp. (CT), Moriyama Mfg. Works, Ltd. (Osaka, Japan).
Es kann auch andere Ausrüstung eingesetzt werden, um die schmelzflüssigen Ströme zum Extrudermundstück zu befördern. Dazu gehören Trommelentlader, Volumenmesser, Zahnradpumpen etc. Diese sind erhältlich von einer Vielzahl von Anbietern, einschließlich Graco LTI (Monterey, CA), Nordson (Westlake, CA), Industrial Machine Manufacturing (Richmond, VA), Zenith Pumps, Div., Parker Hannifin Corp. (NC).
Sobald die schmelzflüssigen Ströme aus der Pumpe ausgetreten sind, können sie durch Transferleitungen und/oder Schläuche zum Mundstück befördert werden. Es wird bevorzugt, die Höhe der Verweilzeit in der Leitung zu minimieren, um Probleme, wie Temperaturschwankungen der Schmelze, zu vermeiden. Die Begrenzung der Verweilzeit kann mit einer Vielzahl von Techniken erreicht werden, etwa Begrenzen der Länge der Leitung, Bereitstellen einer zweckmäßigen Temperaturkontrolle der Leitung und Gebrauch von statischen Mischern in der Leitung, um eine homogene Temperatur in der Leitung aufrechtzuerhalten.
Die Verwendung eines Eintragblockes ist optional, da eine Vielzahl von Systemen von Coextrusionsmundstücken bekannt sind. So kann zum Beispiel auch ein Multiverteiler-Mundstück eingesetzt werden. Beispiele von Eintragblöcken und Extrusionsmundstücken, die in der Erfindung nützlich sind, sind erhältlich von The Cloeren Company (Orange, TX); Extrusion Dies, Inc. (Chippewa Falls, WI); ER-WE-PA (GA); Egan Machinery Division, John Brown Inc. (NJ); und Welex Inc. (PA).
Die Auswahl des zu verwendenden Eintragblockes und/oder Extrusionsmundstückes ist nicht kritisch für die praktische Ausführung des Verfahrens. Es wird jedoch festgestellt, dass bestimmte Faktoren die Leistung des Extrusionsvorgangs beeinflussen. Da beispielsweise Eintragblöcke es erforderlich machen, dass Material nach dem Konfluenzpunkt im Kontakt durch einen Einzelverteiler fließt, müssen die relativen Viskositäten der Materialien sowie ihre Fähigkeit, bei einer Einzelverteiler-Temperatur verarbeitet zu werden, berücksichtigt werden. Wenn die relativen Viskositäten der Materialien über 4:1 hinausgehen, oder wenn eine Einzelverteiler-Temperatur von den Materialien nicht toleriert werden kann, werden typischerweise Multiverteiler-Mundstücke eingesetzt. In Multiverteiler-Mundstücken fließt jedes Material in seinem eigenen Verteiler zum Konfluenzpunkt. Jeder einzelne Verteiler kann spezifisch für das Fließverhalten jedes Harzes entworfen werden. Auch kann jeder Verteiler auf einer unterschiedlichen Prozesstemperatur gesteuert werden.
Multiverteiler-Mundstücke können auch mit Nullkontakt-Länge konstruiert werden, so dass die Materialien bis zur Mundstücklippe oder Austrittsöffnung nicht zusammentreffen, wobei diese besonders nützlich sind, wenn die schmelzflüssigen Ströme jeweils extreme Viskositätsunterschiede haben (z. B. ein Verhältnis von etwa 400:1 oder mehr). Alternativ können sie mit einer kurzen Kontaktlänge konstruiert sein, wobei diese besonders nützlich sind für Ströme mit gemäßigteren Viskositätsunterschieden, da die Zeitspanne von hohem Druck und hoher Temperatur, wenn die schmelzflüssigen Ströme sich zusammen in der Kontaktlänge befinden, die Bindungsstärke zwischen durch die schmelzflüssigen Ströme erzeugten Schichten in einem Adhäsivgegenstand verbessern kann.
Zusätzlich kann die Mehrschichtfolie „eingeklemmt" werden, indem sie durch ein Walzenpaar 210/215 geführt wird, welches typischerweise bereitgestellt wird, um den Luftdruck während des Schmelzblas-Extrusionsverfahrens, das den Film ausrichtet, aufrecht zu erhalten. Gegebenenfalls kann die Mehrschichtfolie ferner durch andere Klemmwalzen (nicht gezeigt) geführt werden, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist. Vorzugsweise kann die Mehrschichtfolie dann als Rolle aufgewickelt werden. Wenngleich eine schmelzgeblasene Mehrschichtfolie in einer gewünschten Breite aus der Extrusionsdüse erzeugt werden kann, kann die Länge und/oder Breite der Mehrschichtfolie unter Verwendung üblicher Verfahren zugeschnitten werden.
Falls gewünscht, können gegebenenfalls etliche zusätzliche Schritte ausgeführt werden. Zum Beispiel kann die Klebstoffschicht 17 mit den anderen Schichten coextrudiert werden, von einer Unterlage auf das Bildaufnahmemedium übertragen werden oder in einem zusätzlichen Verfahrensschritt direkt auf das Bildaufnahmemedium aufgebracht werden.
Anwendungen für Mehrschichtfolien
Eine erfindungsgemäße Mehrschichtfolie ist besonders gut geeignet für eine Vielzahl von Anwendungen, wie elektronisch geschnittene Bilder, die beliebige Buchstaben, Form oder andere gewünschte Konfiguration bilden können, Hintergrundfolien, auf denen andere Abbildungen aufgebracht werden können (für solche Verwendungen wie hintergrundbeleuchtete Planen und Schilderflächen), und direkte Abbildung.
Die erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien sind von besonderem Vorteil, wenn sie in Schilderkonstruktionen mit Hintergrundbeleuchtung, etwa Leuchtgehäusen, verwendet werden. Leuchtgehäuse werden typischerweise entweder als Anzeigemedium für Werbung oder als Beschilderungskonstruktion unter Verwendung sogenannter „Kanalgehäuse" zur Schaffung individuell beleuchteter Buchstaben, Schriftzeichen oder Muster verwendet. Diese Konstruktionen umfassen vorzugsweise ein Gehäuse mit einer Rückseite, Seitenwänden und einer Vorderseite, wobei mindestens die Vorderseite eine erfindungsgemäße Mehrschichtfolie umfasst. Um zumindest die Vorderseite aus dem Inneren des Gehäuses zu beleuchten, ist das Leuchtgehäuse mit einer Lichtquelle versehen, welche vorzugsweise eine oder mehrere Glühbirnen, Neon-Lichtquellen, mittels Faseroptik gebündeltes Licht, Remission und dergleichen umfasst.
Zur Bebilderung einer erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie können eine Vielzahl von bildgebenden Materialien benutzt werden, die einen Träger enthalten, bei dem es sich entweder um feinteilige und semikristalline oder amorphe Stoffe handeln kann, einschließlich eines filmerzeugenden oder harzartigen Bindemittels, typischerweise ein Thermoplast. Die bildgebenden Materialien können auch Pigmente oder Farbstoffe enthalten, um dem aufgebrachten Bild Kontrast oder Farbe zu verleihen. Tinten und Toner sind Beispiele bekannter bildgebender Materialien. Die bildgebenden Materialien können durch eine Vielzahl bekannter Verfahren, wie Elektrographie, Siebdruck, Rakel- oder Walzenbeschichtung, Rotogravurbeschichtung, flexographischer Druck und dergleichen, aufgebracht werden.
Ein Beispiel für ein Abbildungsverfahren unter Verwendung des eifindungsgemäßen Bildaufnahmemediums umfasst zuerst das Erzeugen eines getönten Bildes auf einem Bildtransfermedium in einem elektrostatischen Drucker unter Verwendung solcher Verfahren und Materialien, wie sie in U.S.-Patent Nr. 5,262,259 (Chou et al.) beschrieben sind, und danach das Übertragen des Bildes auf die bildaufnehmende Oberfläche auf dem Bildaufnahmemedium. Der Bildtransfer kann auf viele im Fachgebiet bekannte Weisen bewerkstelligt werden, etwa das gemeinsame Führen der Flächen durch beheizte Klemmwalzen in einem als Heißwalzlaminieren bekannten Verfahren, oder das gemeinsame Einbringen der Flächen auf einer beheizten Pressplatte in einen Vakuumabziehrahmen. Das Heißwalzlaminieren ist in U.S.-Patent Nr. 5,114,520 (Wang et al.) beschrieben. Das bebilderte Medium wird dann vorzugsweise mit einer überlaminierten Schicht überzogen. Wenn die Mehrschichtfolie eine Klebstoffschicht und eine Trennschicht beinhaltet, kann die Trennschicht entfernt werden und das bebilderte Medium an einer Wand, Fahrzeugseite, einem Banner oder einer anderen Oberfläche festgemacht werden, wobei auf dem Fachgebiet bekannte Verfahren verwendet werden.
In einem anderen Beispiel eines Abbildungsverfahrens wird das Bildaufnahmemedium direkt im Siebdruck bedruckt, wodurch das gewünschte Bild ohne den separaten Bildtransferschritt erhalten wird. Die Verfahren und Materialien zum Ausführen des Siebdruckes sind in U.S.-Patent Nr. 4,737,224 (Fitzer et al.) beschrieben. Die bebilderte Folie wird dann wie vorstehend beschrieben verwendet.
In einem anderen Beispiel eines Abbildungsverfahrens wird das Bildaufnahmemedium in einen Tintenstrahldrucker eingeführt, direkt mit dem gewünschten Bild bedruckt und dann überlaminiert und wie vorstehend beschrieben angewandt.
In einem weiteren Beispiel eines Abbildungsverfahrens wird das Bildaufnahmemedium mittels eines Thermostofftransferverfahrens direkt mit einem Bild bedruckt, wobei als Gerät etwa ein GERBER EDGE Thermotransferdrucker (Gerber Scientific Products, Inc., Manchester, CT, USA) verwendet wird. Die Bildfolie wird dann wie vorstehend beschrieben verwendet.
Beispiele
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele weiter veranschaulicht, aber die in diesen Beispielen angeführten speziellen Materialien und deren Mengen sowie andere Bedingungen und Einzelheiten sollten nicht so aufgefasst werden, dass sie die Erfindung übermäßig einschränken. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Verhältnisse und Prozentangaben gewichtsbezogen und alle Molekulargewichte sind gewichtsgemittelte Molekulargewichte.
Mehrschicht-Coextrusion
Die nachstehende Formulierung wurde auf einer Blasfolien-Coextrusionsanlage verarbeitet, um eine 52" breite Folie mit einem Dickenmaß von 0,004" herzustellen. Alle der nachstehenden Formulierungen wurden trocken gemischt.
Bildaufnahmeschicht
Eine Bildaufnahmeschicht wurde aus einer Zusammensetzung erzeugt, welche enthielt:
1000 Teile eines Säure/Acrylat-modifizierten EVA-Copolymers, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung BYNEL 3101 von E.I. du Pont de Nemours and Co., Wilmington, DE
80 Teile Titandioxidweiß-Konzentrat, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung AMPACET 11976 von Ampacet Corporation, Tarrytown, NJ
50 Teile Talk-Konzentrat, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung POLYFIL MT5000 von Polyfil Corporation, Rockaway, NJ
50 Teile Konzentrat von gehindertem Amin-Lichtstabilisator, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung AMPACET 10407 von Ampacet Corporation.
Pigmenthaltige Schicht
Eine pigmenthaltige Schicht wurde aus einer Zusammensetzung erzeugt, welche enthielt:
1000 Teile Polypropylen/Ethylen-Copolymerharz, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung FINA Z9470 von Fina Oil and Chemical Company, Deer Park, TX
80 Teile Titandioxidweiß-Konzentrat, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung AMPACET 11976 von Ampacet Corporation 80 Teile Konzentrat von gehindertem Amin-Lichtstabilisator, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung AMPACET 10407 von Ampacet Corporation.
Grundierungsschicht
Eine Grundierungsschicht wurde aus einer Zusammensetzung erzeugt, welche enthielt:
1000 Teile Ethylen/Vinylacetat-Harz, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung ELVAX 3135B von E.I. du Pont de Nemours and Co. (DuPont), Wilmington, DE
80 Teile Titandioxidweiß-Konzentrat, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung AMPACET 11976 von Ampacet Corporation
200 Teile Talk-Konzentrat, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung POLYFIL MT5000 von Polyfil Corporation
50 Teile Konzentrat von gehindertem Amin-Lichtstabilisator, kommerziell erhältlich unter der Handelsbezeichnung AMPACET 10407 von Ampacet Corporation.
Die visuelle Prüfung der Folie durch mehrere Personen im Gleichförmigkeitstest bestätigt ihre Eignung zur Verwendung in Applikationen auf Beschilderungen mit Hintergrundbeleuchtung. Die Folie war bei Hintergrundbeleuchtung transluzent mit einem sehr gleichmäßigen Aussehen. Folien, die nur eine einzelne pigmentierte Schicht mit gleichen oder ähnlichen Formulierungen enthielten, zeigten verstärkte Farbschwankungen, was sie für die Verwendung als transluzente Folien mit Hintergrundbeleuchtung inakzeptabel macht.
Beispiele 1-4 und Vergleichsbeispiele A und B
Eine Einzelfolien-Formulierung wurde verwendet, um Folien unterschiedlicher Dicke herzustellen. Die Folienformulierung bestand aus 100 Teilen Chevron 129.24 Polyethylen mittlerer Dichte (Chevron Chemical Company LLC, Houston, Texas) und 2 Teilen Standridge 11937 White Titandioxid-Farbkonzentrat (Standridge Color Corporation, Social Circle, Georgia). Diese Materialien wurden trocken miteinander vermischt und durch einen 1,9 cm Brabender Laborextruder (C.W. Brabender Instruments Inc., South Hackensack, NJ) extrudiert und auf eine 50 μm mal 15,24 cm messende Polyester-Trägerbahn gegossen und verfestigt, indem sie durch einen gekühlten Dreiwalzenstapel geführt wurden. Es wurde eine Schnecke mit zahlreichen Mischdornen verwendet, um für eine gute Vermischung dieser Materialien zu sorgen.
Eine 1 Meter lange Probe jeder Folie wurde von der Polyester-Trägerbahn entfernt und auf Lichtdurchlässigkeit durch die Hauptoberfläche der Folie geprüft, wobei ein Macbeth Reflektionsdensitometer Modell TR927 (Macbeth, Newburgh, NY) verwendet wurde. Zehn Ablesungen der Lichtdurchlässigkeit wurden von jeder Folie willkürlich erfasst und die resultierende mittlere Lichtdurchlässigkeit und Standardabweichung jeder Probe in Tabelle 1 aufgezeichnet.
Tabelle 1
Die Beispiele in Tabelle 2 wurden hergestellt, indem in Tabelle 1 hergestellte Folien heißlaminiert wurden, um eine Endfolie mit ungefähr der gleichen Dicke für alle Beispiele zu erzeugen, wie in Tabelle 2 angegeben. Alle Beispiele wurde laminiert, indem ein Pro-Tech Laminator Modell 9540, der auf 93°C erwärmt war, mit 0,3 m/Min. unter einem Druck von 0,44 MPa durchlaufen wurde. Die Lichtdurchlässigkeitsdaten dieser Proben wurden erfasst, indem die vorstehend beschriebenen Geräte und Verfahren verwendet wurden.
Tabelle 2
Generell veranschaulicht Tabelle 2 die Zunahme der optischen Gleichförmigkeit einer Folie, die aus Mehrfachschichten besteht, wobei mindestens zwei Schichten pigmenthaltig sind. Insbesondere veranschaulichen die vorstehenden Daten die Zunahme der optischen Gleichförmigkeit, die erreicht wird, indem zum Herstellen einer pigmentierten transluzenten Folie mehr als eine Folienschicht verwendet wird. Die mehrschichtige Folie aus Beispiel 3 besitzt gegenüber der Einzelschicht der Folie aus Vergleichsbeispiel B signifikant erhöhte optische Gleichförmigkeit, was durch die Abnahme der Standardabweichung der Lichtdurchlässigkeitsmessungen angezeigt wird. Beispiel 3 veranschaulicht, dass die optische Gleichförmigkeit einer mehrschichtigen Folie größer ist als die jeder einzelnen Schicht, worauf die Abnahme der Standardabweichung von der Einzelfolie hin zum gestapelten Folienaufbau hinweist, wie in Tabelle 1 gezeigt. Dieser Trend setzt sich mit zunehmender Anzahl der Schichten in der Folie fort, wie in Beispiel 4 veranschaulicht ist, in welchem die Standardabweichung nahezu ein Viertel der Standardabweichung von Vergleichsbeispiel B beträgt (d.h. ein einschichtiger Folienaufbau verglichen mit einem dreischichtigen Folienaufbau). Es wird davon ausgegangen, dass der Trend für steigende Anzahl der Schichten weitergeht.
Beispiele 5 und 6 und Vergleichsbeispiel C
In diesen Beispielen wurde die optische Gleichförmigkeit einer Mehrschichtfolie ausgewertet. In den nachstehenden Beispielen wurde eine einzige Formulierung verwendet, um Folien unterschiedlicher Dicke herzustellen. Die Folienformulierung bestand aus 100 Teilen Chevron 129.24 Polyethylen mittlerer Dichte (Chevron Chemical Company LLC, Houston, Texas) und 2 Teilen Standridge 11937 White Titandioxid-Farbkonzentrat (Standridge Color Corporation, Social Circle, Georgia). Diese Materialien wurden trocken miteinander vermischt und durch einen 1,9 cm Brabender Laborextruder (C.W. Brabender Instruments Inc., South Hackensack, NJ) extrudiert und auf eine 50 μm mal 15,24 cm messende Polyester-Trägerbahn gegossen und verfestigt, indem sie durch einen gekühlten Dreiwalzenstapel geführt wurden. Es wurde eine Schnecke mit zahlreichen Mischdornen verwendet, um für eine gute Vermischung dieser Materialien zu sorgen.
Wie vorstehend wurde eine 1 Meter lange Probe jeder Folie von der Polyester-Trägerbahn entfernt und auf Lichtdurchlässigkeit geprüft, wobei ein Macbeth Reflektionsdensitometer Modell TR927 (Macbeth, Newburgh, NY) verwendet wurde. Zehn Ablesungen der Lichtdurchlässigkeit wurden von jeder Folie willkürlich erfasst und die resultierende mittlere Lichtdurchlässigkeit und Standardabweichung jeder Probe in Tabelle 3 aufgezeichnet.
Tabelle 3
Die Beispiele in Tabelle 4 wurden hergestellt, indem Proben von in Tabelle 3 hergestellter Folie aufeinander gelegt wurden, um eine Endfolie mit ungefähr der gleichen Dicke für alle Beispiele zu erzeugen. Diese Proben wurden in engem Kontakt gehalten und es wurden 10 Messungen der Lichtdurchlässigkeit durch die verschiedenen Folienaufbauten vorgenommen. Die zur Lichtdurchlässigkeit gesammelten Daten sind nachstehend in Tabelle 4 angegeben.
Tabelle 4
Die vorstehenden Daten veranschaulichen den Anstieg der optischen Gleichförmigkeit, der erreicht wird, indem mehr als eine Folienschicht verwendet wird, um eine pigmentierte transluzente Folie herzustellen. Die mehrschichtige Folie aus Beispiel 7 hat gegenüber der Einzelschicht aus Vergleichsbeispiel D signifikant gesteigerte optische Gleichförmigkeit, wie durch die Abnahme der Standardabweichung der Lichtdurchlässigkeitsmessungen angezeigt wird. Beispiel 7 veranschaulicht, dass die optische Gleichförmigkeit einer mehrschichtigen Folie größer ist als die jeder einzelnen Schicht, worauf die Abnahme der Standardabweichung von der Einzelfolie hin zum gestapelten Folienaufbau hinweist. Dieser Trend setzte sich für Beispiel 8 fort (enthaltend drei pigmentierte Schichten), in welchem die Standardabweichung der Lichtdurchlässigkeitsmessungen weniger als ein Viertel der Standardabweichung der in Vergleichsbeispiel D (enthaltend eine einzige pigmentierte Schicht) aufgenommenen Messungen beträgt. Ferner wies Beispiel 8 eine Standardabweichung der Lichtdurchlässigkeitsmessungen auf, die ungefähr die Hälfte der in Beispiel 7 (enthaltend zwei pigmentierte Schichten) beobachteten Standardabweichung betrug. Es wird davon ausgegangen, dass dieser Trend sich voraussichtlich für steigende Anzahl der Schichten fortsetzt.
Die vorstehenden Beispiele veranschaulichen die Zunahme der optischen Gleichförmigkeit, die erreicht wird, indem eine Mehrschicht-Folienstruktur anstelle einer Einschicht-Folienstruktur verwendet wird. Die Prüfung wurde unter Verwendung von Einschichtfolien vorgenommen, um die Schwankung der optischen Dichte in jeder Schicht genauer ermitteln zu können. Das in den vorstehenden Beispielen gezeigte grundlegende Prinzip kann auch auf eine coextrudierte Folie angewandt werden, in der die Schichten zusammengefügt werden, solange sie schmelzflüssig sind, und nicht als individuelle Schichten wie vorstehend erörtert. Die Coextrusion individueller Schichten würde auch das Erzeugen viel dünnerer Folienschichten erlauben, auf Grund der verstärkenden Wirkung der gesamten Folienstruktur, die eine dünne, schwache Schicht, welche auf herkömmlichen Geräten nicht selbst gehandhabt werden könnte, wesentlich stützt.
Beispiele 9-16 und Vergleichsbeispiele E und F
In den Beispielen 9-16 und Vergleichsbeispielen E und F wurde eine Einzelfolienformulierung verwendet, um Folien unterschiedlicher Dicke, und folglich Färbung, herzustellen.
Die Beispiele 9 und 10 und Vergleichsbeispiel E bestanden aus 100 Teilen Chevron 129.24 Polyethylen mittlerer Dichte (Chevron Chemical Company LLC, Houston, Texas) und 10 Teilen Ampacet LR91075 Red Farbkonzentrat (Ampacet).
Die Beispiele 11 und 12 und Vergleichsbeispiel F bestanden aus 100 Teilen Chevron 129.24 Polyethylen mittlerer Dichte (Chevron Chemical Company LLC, Houston, Texas) und 10 Teilen Ampacet LR91069 Blue Farbkonzentrat (Ampacet).
Diese Materialien wurden trocken miteinander vermischt und durch einen 1,9 cm Brabender Laborextruder (C.W. Brabender Instruments Inc., South Hackensack, NJ) extrudiert und auf eine 50 μm mal 15,24 cm messende Polyester-Trägerbahn gegossen und verfestigt, indem sie durch einen gekühlten Dreiwalzenstapel geführt wurden. Es wurde eine Schnecke mit zahlreichen Mischdornen verwendet, um für eine gute Vermischung dieser Materialien zu sorgen.
Eine 1 yard lange Probe jeder Folie wurde von der Polyester-Trägerbahn entfernt und auf Lichtdurchlässigkeit geprüft, wobei ein Macbeth Reflektionsdensitometer Modell TR927 (Macbeth, Newburgh, NY) verwendet wurde. Zehn Ablesungen der Lichtdurchlässigkeit wurden von jeder Folie willkürlich erfasst und die resultierende mittlere Lichtdurchlässigkeit und Standardabweichung jeder Probe in Tabelle 5 aufgezeichnet.
Tabelle 5
Die Beispiele 13-16 wurden zusammengefügt, indem jeweils Proben der in den Beispielen 9-12 hergestellten Folien aufeinander gelegt wurden, um eine Endfolie mit ungefähr der gleichen Dicke für alle Beispiele zu erzeugen. Diese Proben wurden in engem Kontakt gehalten und es wurden 10 Messungen der Lichtdurchlässigkeit durch die verschiedenen Folienausbauten vorgenommen. Die zur Lichtdurchlässigkeit gesammelten Daten sind nachstehend in Tabelle 6 angegeben.
Tabelle 6
Die vorstehenden Daten veranschaulichen den Anstieg der optischen Gleichförmigkeit, der erreicht wird, indem mehr als eine Folienschicht verwendet wird, um eine pigmentierte transluzente Folie herzustellen. Die mehrschichtige rote Folie aus Beispiel 13 hat gegenüber der Einzelschicht der Folie aus Vergleichsbeispiel E signifikant gesteigerte optische Gleichförmigkeit, wie durch die Abnahme der Standardabweichung der Lichtdurchlässigkeitsmessungen angezeigt wird. Beispiel 13 veranschaulicht, dass die optische Gleichförmigkeit einer mehrschichtigen Folie größer ist als die jeder einzelnen Schicht, worauf die Abnahme der Standardabweichung von der Einzelfolie hin zum gestapelten Folienausbau hinweist. Dieser Trend setzte sich für die Dreischichtstapelung nicht fort, wegen der höheren Standardabweichung (0,65) der in Beispiel 13 verwendeten einzelnen Folienschicht gegenüber der in Beispiel 14 verwendeten Folienschicht (0,59). Der Dreischichtstapel weist gegenüber der Einschichtfolie signifikant verbesserte optische Gleichförmigkeit auf, womit die erhöhte optische Gleichförmigkeit veranschaulicht wird, die durch Verwendung von mehr als einer pigmentierten Schicht zur Erzeugung der Folie erreicht wird. Die gleichen Schlussfolgerungen können für die Beispiele von blauer Folie gezogen werden. Die mehrschichtige blaue Folie aus Beispiel 15 hat signifikant verbesserte optische Gleichföimigkeit gegenüber der einzelnen Folienschicht aus Vergleichsbeispiel F. Beispiel 16 hat schlechtere optische Gleichförmigkeit als Vergleichsbeispiel F, aber jede Schicht hat schlechtere optische Gleichförmigkeit als die von Beispiel 15. In allen vorstehenden Beispielen führt die Verwendung einer Mehrschichtfolie zu erhöhter optischer Gleichförmigkeit im Vergleich zu einer Einschichtfolie mit ungefähr der gleichen Dicke und Zusammensetzung.

Claims

1, Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung, umfassend eine Mehrschichtfolie mit mindestens zwei Schichten, wobei mindestens zwei der Schichten so pigmentiert sind, daß sie eine zueinander passende Farbe aufweisen, so daß die Mehrschichtfolie eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit von etwa 5% bis etwa 85% aufweist und keine sichtbaren Diskontinuitäten zeigt, wenn sie mit dem bloßen Auge unter Hintergrundbeleuchtungs-Bedingungen betrachtet wird.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung, umfassend eine Mehrschichtfolie mit mindestens zwei Schichten, wobei mindestens zwei der Schichten so pigmentiert sind, daß die Mehrschichtfolie eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit von etwa 5% bis etwa 85% aufweist und wobei die Mehrschichtfolie eine Standard-Abweichung der Lichtdurchlässigkeit von weniger als 75% der Standard-Abweichung einer Vergleichs-Einschichtfolie, bestimmt anhand des Gleichförmigkeits-Vergleichstests, aufweist.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrschichtfolie zwei Schichten umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrschichtfolie drei Schichten bis etwa 35 Schichten umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrschichtfolie mindestens eine Schicht, ausgewählt aus einer Klebstoffgrundierungsschicht, einer Klebstoffschicht, einer Tintenstrahlschicht und einer Kombination davon, umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrschichtfolie mindestens eine Schicht, ausgewählt aus einer Klebstoffgrundierungsschicht, einer Klebstoffschicht, einer Penetriermittel-Schicht, einer Tintenstrahl-Aufnahmeschicht und einer darüberlaminierten Schutzschicht, umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 1, wobei die zusätzliche Schicht und die Bildaufnahmeschicht jeweils ein unterschiedliches Polymer umfassen.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 1, wobei die zusätzliche Schicht ein Pigment und ein Polymer, ausgewählt aus Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polyurethan, Polyethylenacrylsäure, Polypropylen, Polyester, Polycarbonat, einem Polyimid, einem Polyamid und Gemischen davon, umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 1, wobei die Bildaufnahmeschicht ein Pigment und ein Material, ausgewählt aus einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, einem Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymer, Polyethylen, Polypropylen, einem Ethylenmethylacrylatharz, einem Säuremodifizierten Ethylenvinylacetatharz, einem Säure/Acrylat-modifizierten Ethylenvinylacetatharz und Gemischen davon, umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 2, wobei die Mehrschichtfolie eine Standard-Abweichung der Lichtdurchlässigkeit von weniger als 50% der Standard-Abweichung einer Vergleichs-Einschichtfolie, bestimmt anhand des Gleichförmigkeits-Vergleichstests, aufweist.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 2, wobei die Mehrschichtfolie eine Standard-Abweichung der Lichtdurchlässigkeit von weniger als 35% der Standard-Abweichung einer Vergleichs-Einschichtfolie, bestimmt anhand des Gleichförmigkeits-Vergleichstests, aufweist.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 2, wobei die Mehrschichtfolie zwei Schichten umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 2, wobei die Mehrschichtfolie drei Schichten bis etwa 35 Schichten umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 2, wobei die Mehrschichtfolie mindestens eine Schicht, ausgewählt aus einer Klebstoffgrundierungsschicht, einer Klebstoffschicht, einer Tintenstrahlschicht und einer Kombination davon, umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 2, wobei die Mehrschichtfolie mindestens eine Schicht, ausgewählt aus einer Klebstoffgrundierungsschicht, einer Klebstoffschicht, einer Penetriermittel-Schicht, einer Tintenstrahl-Aufnahmeschicht und einer darüberlaminierten Schutzschicht, umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 2, wobei die zusätzliche Schicht und die Bildaufnahmeschicht jeweils ein unterschiedliches Polymer umfassen.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 2, wobei die zusätzliche Schicht ein Pigment und ein Polymer, ausgewählt aus Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polyurethan, Polyethylenacrylsäure, Polypropylen, Polyester, Polycarbonat, einem Polyimid, einem Polyamid und Gemischen davon, umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 2, wobei die Bildaufnahmeschicht ein Pigment und ein Material, ausgewählt aus einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, einem Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymer, Polyethylen, Polypropylen, einem Ethylenmethylacrylatharz, einem Säuremodifizierten Ethylenvinylacetatharz, einem Säure/Acrylat-modifizierten Ethylenvinylacetatharz und Gemischen davon, umfaßt.

Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands zur graphischen Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung, umfassend: Bereitstellen einer ersten pigmentierten Schicht; Bereitstellen einer zweiten pigmentierten Schicht; und Verbinden der ersten pigmentierten Schicht und der zweiten pigmentierten Schicht, wobei die Mehrschichtfolie eine prozentuale Lichtdurchlässigkeit von etwa 5% bis etwa 85% aufweist und keine sichtbaren Diskontinuitäten zeigt, wenn sie mit dem bloßen Auge unter Hintergrundbeleuchtungs-Bedingungen betrachtet wird.

Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Verbinden der ersten pigmentierten Schicht und der zweiten pigmentierten Schicht das Laminieren der ersten pigmentierten Schicht und der zweiten pigmentierten Schicht umfaßt.

Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Bereitstellen der ersten pigmentierten Schicht das Bereitstellen eines ersten schmelzflüssigen Stroms, umfassend ein Polymer und ein Pigment, und das Verbinden der ersten pigmentierten Schicht durch Extrusion des ersten schmelzflüssigen Stroms auf der zweiten pigmentierten Schicht umfaßt.

Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Bereitstellen der zweiten pigmentierten Schicht das Bereitstellen eines zweiten schmelzflüssigen Stroms, umfassend ein Polymer und ein Pigment, und das Verbinden der ersten pigmentierten Schicht und der zweiten pigmentierten Schicht durch Coextrusion des ersten schmelzflüssigen Stroms mit dem zweiten schmelzflüssigen Strom umfaßt.

Gegenstand zur graphischen Anzeige nach Anspruch 1, bei welchem es sich um ein Leuchtgehäuse handelt, das eine Rückseite, Seitenwände und eine Vorderseite, welche die Mehrschichtfolie umfaßt, mit einer Lichtquelle, die bereitgestellt wird, um zumindest die Vorderseite vom Inneren des Gehäuses aus zu beleuchten, umfaßt, wobei die Lichtquelle im Inneren des Gehäuses befindliche Glühbirnen umfaßt.