-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Folienmaterial mit selektiv modifizierbaren
Eigenschaften durch Einwirkung bestimmter Energiearten.
-
Ein
solches Material hat einen großen
Bereich potentieller Anwendungen und kann insbesondere in einer
undifferenzierten Form hergestellt werden, die, wenn es erforderlich
ist, einer bestimmten Forderung zu genügen, in die gewählte differenzierte Form
durch Einwirkung einer geeigneten Energieart transformiert wird,
welche in der Lage ist, nur diese Transformation zu bewirken.
-
WO-A-00/69747
beschreibt ein flexibles Einwickelmaterial, insbesondere zur Verpackung,
welches aus einem Film besteht, der zum Teil mit einer Substanz
versehen ist, die bei Energieeinwirkung irreversibel expandierbar
ist.
-
Das
erfindungsgemäße Folien-
oder Filmmaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens
eine Matrix umfasst, die mit einer Vielzahl von verschiedenen Substanzen
assoziiert ist, die selektiv durch Einwirkung von Energie unterschiedlicher
Art und/oder Niveau aktiviert werden können, um selektiv chemisch
physikalische strukturelle und/oder mechanisch optische Eigenschaften
des Materials und/oder des Produkts zu modifizieren, das daraus hergestellt
worden ist.
-
Das
Folienmaterial kann verwendet werden, um flexible Folien, Filme,
einen Faden oder Röhren durch
herkömmliche
Extrusionsverfahren zu erhalten, oder kann durch Aufsprühen oder
mit der Bürste auf
die Oberfläche
irgendeines Objekts aufgetragen werden, um einen vollständigen oder
partiellen Beschichtungsfilm oder -folie zu bilden.
-
Die
allgemeinen Prinzipien und einige besondere Ausführungsformen der Erfindung
werden nachstehend im einzelnen als nicht einschränkendes Beispiel
beschrieben.
-
Wie
erwähnt,
besteht das erfindungsgemäße Folienmaterial
im allgemeinen aus einer einschichtigen oder mehrschichtigen Polymermatrix,
die in ihrem Inneren Substanzen enthält, die in der Lage sind, dem
Film oder der Folie, den Faden oder dem Rohr, das aus dem besagten
Material gebildet wird, besondere Merkmale und Eigenschaften nach
der Aktivierung der Substanzen mit Energien unterschiedlicher Art
und/oder Niveaus zu verleihen.
-
Der
Ausdruck „Matrix" bedeutet ein System, das
aus wenigstens einer einen Film oder Folie bildenden Substanz gebildet
ist, mit der die die Folieneigenschaften modifizierenden Substanzen
assoziiert sind. In einem ersten Fall wird die Matrix aus einer Einzelfilm
bildenden Substanz gebildet, in der modifizierende Substanzen dispergiert
sind, und wenn die besagte Substanz in Filmform vorliegt, bildet
die Matrix eine Schicht, mit der die modifizierten Substanzen assoziiert
sind. In einem zweiten Fall besteht die Matrix aus einem System
verschiedener Substanzen, mit denen jeweils wenigstens eine modifizierende
Substanz assoziiert ist und wenn das besagte System in Film- oder
Folienform vorliegt, besteht die Matrix aus mehreren miteinander
verbundenen Schichten (Multischicht), mit denen jeweils wenigstens
eine modifizierte Substanz assoziiert ist.
-
Das
Folienmaterial kann organisch, anorganisch, organisch-anorganisch, synthetisch
oder künstlich,
transparent oder opak oder durchscheinend mit sichtbarer und/oder
infraroter und/oder ultravioletter Lichtdurchlässigkeit durch Steuerung variierbar,
undurchlässig
oder durchlässig
für Flüssigkeiten
oder Dämpfe
oder Gase eines ausgewählten Typs
sein, einschließlich
geruchs- oder parfümhaltigen
Substanzen; mit mechanischen und physikalischen Eigenschaften, die
mit dem differenzierten Verhalten der einzelnen Schichten verbunden
sind, um eine vorgegebene intrinsische Dicke oder Formstabilität, akustische
und thermische Isolation mit solchen Eigenschaften zu erhalten,
um elektromagnetische Wellen verschiedener Wellenlängen, elektrische
und/oder magnetische Felder hoher oder niedriger Impendanz abzuschirmen,
mit hohen dielektrischen Eigenschaften, um elektrische Entladungen
in dem Einzelschicht- oder Multischichtkondensator zu verhindern,
jedoch mit optischen, physikalischen, mechanischen, elektromagnetischen
und Permiabilitätseigenschaften,
die jeweils ebenfalls erhältlich sind
durch differenzielle Energieeingriffe oder thermodynamisch oder
elektromagnetisch (UV, IR, Licht, Röntgenstrahlen, kosmische Strahlung)
oder mechanisch (Vibration oder Ultraschall oder Explosion) oder nuklear
durch Teilchen (Ionen, Protonen, Plasma, Elektronen, Alphastrahlen)
oder eine andere Energieform gesteuert ausgelöst werden, jeweils in einer Menge
und einer Qualität,
um die gewünschten
Eigenschaften zu erhalten.
-
Der
mit dem erfindungsgemäßen Folienmaterial
erhaltene Film, Faden oder Rohr liegt im allgemeinen in undifferenzierter
Form vor, d. h. mit einer Vielzahl von Eigenschaften in einem latenten
Zustand. Wenn gewisse Eigenschaften manifestiert, oder wenn bestimmte
bereits manifestierte Eigenschaften in andere Eigenschaften transformiert
werden sollen, wird dem Film, Faden oder dem Rohr die bestimmte
Energie zugeführt,
welche in der Lage ist, mit der Substanz, die für die erforderliche Transformation
verantwortlich ist, in Aktion zu treten und dadurch die Transformation
zu bewirken.
-
Die
Polymermatrix des erfindungsgemäßen Materials
kann aus einem Polyesterharz, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid,
usw. bestehen, wobei jene Substanzen, die durch Energiezufuhr die Filmeigenschaften
liefern oder modifizieren in der Polymermatrix dispergiert sind,
oder in Fasern zurückgehalten
und gegebenenfalls in die Matrix eingeführt werden, oder in Mikrokapseln
eingeschlossen sind. Die verschiedenen modifizierenden Substanzen
dürfen
weder vor oder nach der Transformation einander stören oder
auf die Matrix störend
wirken, die sie enthält,
zumindest an deren Kontaktfläche, damit
keine unerwünschten
gegenseitigen Reaktionen zwischen denselben hervorgerufen werden.
-
Statt
modifizierende Substanzen in die fließfähige Masse einzuführen, aus
der der Film durch Extrusion oder Koextrusion oder durch Ausbreiten
gebildet wird, kann die besagte Substanz, insbesondere wenn sie
in Mikrokapseln enthalten ist, dem bereits hergestellten Film zugeführt werden,
in dem ein Koextrusionsverfahren oder ein kontrollierter Auftrag auf
den Film oder zwischen zwei Filmen angewendet wird.
-
Falls
ein Einzelfilm oder ein Multischichtfilm durch Extrusion hergestellt
wird, kann der Film nach der Herstellung auf eine Spule oder Haspel
zur Aufbewahrung oder für
eine unterschiedliche Weiterverarbeitung aufgewickelt werden, gegebenenfalls
an einem anderen Ort als dem Herstellungsort, und unter Verwendung
herkömmlicher
Verpackungsmaschinen. Im Falle eines Rohres anstelle eines Films
kann dieses auf eine Spule oder Haspel aufgewickelt werden, während ein
Faden auf eine Fadenspule aufgewickelt wird.
-
Bei
Gebrauch oder wenn es notwendig ist, eine potentiell erhältliche
Eigenschaft der Folie zu erzielen, braucht ihr lediglich die vorgegebene
Menge Energie eines Typs zugeführt
werden, damit die notwendige Substanz reagiert und der Filmmodifizierungsvorgang
ausgelöst
wird, sodass sich diese Eigenschaft manifestiert oder ausbildet.
-
Um
eine weitere Eigenschaft des flexiblen Films zu aktivieren, wird
die Energie des Typs, der für diese
weitere Transformation erforderlich ist, zugeführt, um damit einen Film mit
mehr als einer manifestierten Eigenschaft zu erhalten.
-
Bei
aufeinanderfolgenden Transformationen sollten diese von irreversiblen
Typ sein, um zu verhindern, dass eine Energiezufuhr einen Abbau
oder eine Störung
nicht nur anderer unmodifizierter Substanzen, sondern auch von Substanzen
verhindert, die nach der vorhergehenden Energiezufuhr oder eines anderen
Typs bereits modifiziert worden sind. Falls die Substanz, die die
Filmeigenschaften und dessen möglichen
Vernetzungsinitiator modifiziert, die gesamte Oberfläche der
Bahn umfasst, kann eine lokalisierte Aktivierung dieser Substanz
nur auftreten, wenn die Energie mit geeigneten Maskierungselementen
zugeführt
wird, die die Einwirkung auf jene Bereiche, die effektiv betroffen
sind, beschränkt.
-
Falls
jedoch die besondere Natur der Energie keine lokalisierte Einwirkung
erlaubt, oder falls die ausgelöste
Reaktion selbstunterhaltend und selbstfortschreitend ist, muss die
modifizierende Substanz in einem kontrolliertem Ausmaß zugegeben.
-
Das
erfindungsgemäße flexible
Material kann in verschiedenen industriellen Bereichen vorteilhaft
eingesetzt werden.
-
Falls
die Polymermatrix extrudiert wird, um einen Film oder Folie zu erhalten,
kann sie beispielsweise für
herkömmliche
Verpackungsmaschinen zur Herstellung von Verpackungen verwendet
werden, die entsprechend der besonderen Anforderungen, unterschiedlichen
Arten von Energie unterworfen werden, um die Verpackung in der erforderlichen Weise
zu modifizieren. Dies bedeutet beispielsweise, dass in einem Laden
Spulen eines flexiblen Films eines Typs vorhanden sein können, der
verwendet werden kann, um Verpackungen zu bilden, die dann in der
gewünschten
Weise entsprechend den Anforderungen voneinander differenziert werden
können. Insbesondere
wenn die Verpackungsmaschine Flaschen herstellt, können diese,
obgleich sie aus dem gleichen Material hergestellt sind, damit weich
oder starr sein, dünne
Wände oder
angeschwollene (isolierende) Wände,
Wände unterschiedlicher
Farbe mit oder ohne Sperrschichten aufweisen, einfach durch Zufuhr
von Energie unterschiedlicher Eigenschaften auf die Flasche während der
Herstellung und/oder des Abfüllens.
-
Falls
die Polymermatrix jedoch dazu verwendet wird, einen Faden zu bilden,
kann aus diesem ein Gewebe oder ein Wirkartikel für den zivilen
oder industriellen Einsatz hergestellt werden. Je nach den besondere
Substanzen, die in der Polymermatrix enthalten sind und den besonderen
Eigenschaften der zugeführten
Energie kann der Faden von klar in opak, von dünn in dick, von flexibel in
starr, von elastisch in zerbrechlich, usw. umgewandelt werden, um die
Eigenschaften des Gewebe- oder Wirkartikels, der daraus hergestellt
worden ist, radikal zu modifizieren.
-
Der
Faden kann in Wirklichkeit aus mehreren koaxialen Schichten mit
darin oder dazwischen dispergierten unterschiedlichen modifizierten
Substanzen bestehen.
-
Eine ähnliche
Anordnung mit einer oder mehreren Schichten kann für ein Rohr
vorgesehen sein.
-
Eine
andere Anwendung des erfindungsgemäßen Folienmaterials, wenn es
in Form einer flüssigen
Beschichtung vorliegt, ist die Anwendung auf einem Gegenstand oder
einem Faden durch Aufsprühen
oder Verteilung mit einer Bürste,
um den Gegenstand ganz oder teilweise mit einem Film zu beschichten.
-
Die
anschließende
Zufuhr einer besonderen Energieart zur Aktivierung der besonderen
modifizierenden Substanz kann das Oberflächenaussehen des Gegenstandes
(von rau in glatt oder umgekehrt) oder dessen Beschaffenheit (von
starr in elastisch und umgekehrt) oder dessen Verhalten gegenüber dem
Licht (von transparent in opak und umgekehrt) oder dessen Farbe
oder dessen Verhalten gegenüber
bestimmten flüssigen
Substanzen zur Erzeugung eines Sperreffekts (gegenüber Luft,
Gas, Dampf, usw.) transformieren.
-
Die
modifizierenden Substanzen können
in die Polymermatrix auf verschiedene Weise eingebracht werden.
Sie können
direkt in sie eingeführt werden,
oder in Mikrokapseln, insbesondere Mikrokügelchen mit einer Haut aus
verschiedenen Materialien enthalten sein, wobei bei Einwirkung bestimmter
unterschiedlicher Energiearten die Haut aufreißt, um die enthaltende Substanz
freizusetzen oder der Abbau des Materials erfolgt, in dem sie dispergiert sind.
-
Außer den
Substanzen, die die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Folienmaterials
modifizieren, können
auch die Polymermatrix vernetzende Initiatoren enthalten sein, d.
h. Substanzen, die bei bestimmten Energieformen reaktiv sind, welche
eine Vernetzung nur dann auslösen,
wenn sie mit diesem Energietyp aktiviert werden. Um eine mögliche unerwünschte Aktivierung
zu verhindern, können
auch Vernetzungsinhibitoren in die Polymermatrix eingebracht werden,
um eine Initiatoraktivierung zu verhindern, falls die einwirkende
Energieart von der programmierten abweicht.
-
Die
Vernetzungsinitiatoren und/oder Inhibitoren dürfen nicht miteinander mit
der Matrix oder mit Substanzen, die in der Matrix enthalten sind,
weder vor noch nach ihrer möglichen
Transformation reagieren. Die Substanzen, die in der Polymermatrix
des erfindungsgemäßen Folienmaterials
enthalten sein können,
umfassen:
- – elektrochrome,
thermochrome und fotochrome Substanzen, die die Farbe ändern, wenn
sie einer elektrischen, thermischen bzw. UV-Energie ausgesetzt werden,
- – Polyvinylchloridharze
Ebecryl 584 und CN 104880, deren Vernetzungsinitiatoren Irgacure 184
und Benzophenon, und deren Vernetzungsinhibitoren O2 und
H2O, wobei diese Materialien die Steifigkeit
erhöhen,
wenn sie UV-Energie unterworfen werden;
- – Mikrokügelchen
(SIE), welche bei Einwirkung von Wärme expandieren, wobei in diesem
Fall externer Druck einen Expansionsinhibitor bildet,
- – Flüssigkristalle,
die, wenn sie einem elektrischen oder magnetischen Feld unterworfen
werden, ihre Transparenz/Opaziditäts- und Leitfähigkeitseigenschaften ändern,
- – Mikrokapseln,
die Öle
oder Geruchsstoffe enthalten, die, wenn sie Wärme oder Mikrowellenenergie
ausgesetzt werden, die Substanzen, die in ihnen enthalten sind,
freisetzen, um dem Film Geruchs- oder Gleiteigenschaften zu verleihen;
- – PET-Film,
der perforiert und wachsgefüllt
ist, welcher, wenn er Wärme
ausgesetzt wird, seine Oberflächenrauhigkeit
erhöht
- – ORMOCER
(Hybridpolymer), das, wenn es Wärme
und/oder UV-Energie ausgesetzt wird, in mehr oder weniger konzentrierter
Form vernetzt wird, um eine Sperrschicht und/oder Steifigkeit zu erhalten
- – einige
fotopolymerisierbare ungesättigte
Harze, Acrylharze, Silikonharze, Flüssigkristalle, Polyesterharze,
organisch-anorganische Substanzen und Nanokomponenten, die, wenn
sie einer bestimmten Energieart ausgesetzt werden, die Polymermatrix
versteifen,
- – einige
sublimierbare Substanzen, wie Trioxane oder Siloxane, oder Isochinon-5-carboxynitril
oder p-Dichlorbenzol,
die, wenn sie thermischer Energie ausgesetzt werden, in den gasförmigen Zustand übergeführt werden,
um das Volumen zu vergrößern.
-
Wenn
die Substanz, die in der Polymermatrix dispergiert ist, variiert
wird, ändert
sich auch die Art der zuzuführenden
Energie, welche beispielsweise thermodynamisch, elektromagnetisch
(UV, IR, Licht, Röntgen,
kosmische Strahlung) oder mechanisch (Vibration, Ultraschall, Explosion)
sein oder nuklear durch Teilchen (Ionen, Protonen, Plasma, Elektronen,
Alpha-Teilchen) gebildet sein oder eine andere Form aufweisen kann,
je nach der Menge und Qualität
der jeweils auszuführenden
Transformation. Diese Energie kann auch von natürlicher Art sein, beispielsweise
die Sonne, die Feuchtigkeit oder Elemente in der Luft, wie Sauerstoff,
Stickstoff, Wasserstoff und deren Ionen, die in der Lage sind, getrennt die
vorgegebene Transformation in kurzer Zeit auszulösen, hervorzurufen, zu entwickeln
oder zu implementieren.
-
Zu
einem besseren Verständnis
der Erfindung werden nachstehend einige theoretische Beispiele und
einige praktische Ausführungsformen
beschrieben.
-
Beispiel 1 (hypothetisch)
-
Ein
Einzelschichtfilm kann aus drei Substanzen A, B, C gebildet werden,
die in eine Matrix M gemischt werden, die mit den besagten drei
Substanzen kompatibel ist.
-
Die
drei Substanzen A, B, C bilden drei Komponenten, die als Composite
gemischt sind, und können
gleiche oder unterschiedliche Abmessungen und Formen (Fasern, Teilchen,
Mikrokügelchen)
oder physikalische Zustände
(Phasen) aufweisen; die gleich oder unterschiedlich von der Matrix
oder voneinander (Feststoffe, Flüssigkeiten,
Gase) sind.
-
Bei
Annahme einer maximalen Differenzierung kann A einer strukturellen
Transformation bei Einwirkung einer thermischen Energie T, B einer
optischen Transformation (Farbe) bei Einwirkung einer elektromagnetischen
Energie EM (UV), C einer Abmessungs-, Volumen- oder Oberflächentransformation
(Filmdicke) bei Einwirkung einer mechanisch-akustischen Energie
AC (Ultraschall) unterliegen.
-
Bei
der Auswahl von A, B, C und der Energieart T, EM, AC zu deren differenzierter
Transformation müssen
korrekte Kriterien angewendet werden. Genauer gesagt, muss A in
der Lage sein, seine mechanischen Eigenschaften gesteuert (z. B.
Steifigkeitserhöhung)
zu erhöhen,
B muss in der Lage sein, die Filmfarbe zu variieren, C muss in der
Lage sein, die Filmabmessungen oder dessen Dichte oder dessen Oberfläche zu ändern. A,
B, C müssen
Kategorien (Gebieten) angehören,
die sich nicht gegenseitig beeinflussen und von den Transformationen,
denen sie unterliegen, muss die strukturelle Transformation, welche
die Substanz A betrifft und durch Einwirkung von thermischer Energie
erhalten wird, thermodynamisch irreversibel sein, die optische Transformation, die
die Substanz B betrifft und durch Einwirkung von elektromagnetischer
Energie EM erhalten wird, muss reversibel sein, und die dimensionale
Transformation, die die Substanz C betrifft und die durch Einwirkung
der mechanisch akustischen Energie AC erhalten wird, muss reversibel
sein.
-
Beispiel 2 (hypothetisch)
-
Um
einen Mehrschichtfilm zu erhalten, werden die Substanzen A, B, C
getrennt in drei Filmen gemischt, die aus der gleichen (oder verschiedenen) Folienmatrix
M zusammengesetzt sind, welche entweder die Substanz A oder die
Substanz B oder die Substanz C enthalten. Alle Überlegungen, die im Zusammenhang
mit Beispiel 1 (Einschichtfilm) durchgeführt worden sind, können wiederholt
werden, wobei jedoch das Verfahren durch die Tatsache vereinfacht wird,
dass, da die einzelnen Substanzen in verschiedenen Filmen enthalten
sind, sich jegliche Inkompabilität
nur auf die beiden Zwischenflächen
zwischen den drei Schichten bezieht.
-
Die
einfachste Aufeinanderfolge der Transformationen umfasst erst die
Einwirkung von thermischer Energie, um eine thermodynamisch irreversible
strukturelle Transformation der Substanz A zu erhalten, dann die
Einwirkung einer akustisch mechanischen Energie, um thermodynamisch
eine irreversible dimensionale Transformation der Substanz C zu erhalten,
und schließlich
die Einwirkung elektromagnetischer Energie, um thermodynamisch eine
reversible optische Transformation der Substanz B zu erhalten.
-
Beispiel 3 (praktisch)
-
Ein
Film wird beschrieben, der aus drei Schichten besteht:
- – einer
ersten Schicht A aus einem elektrochromen Material, welches ein
Polypyrrolpolymer ist, das die Farbe von transparent in blau bei
Einwirkung eines elektrischen Feldes ändern kann,
- – einer
zweiten Schicht B, die aus einem UV-Harz, einem Fotoinitiator und
expandierenden Mikrokügelchen
besteht und in der Lage ist, nach Wärmeeinwirkung unter Expansion
der Mikrokügelchen zu
reagieren, oder nach Einwirkung von Licht einer vorgegebenen Wellenlänge, um
das UV-Harz zu vernetzen und damit den Film zu versteifen,
- – einer
dritten Schicht C, die aus einer Beschichtung, die Mikrokapseln
enthält,
gebildet wird, welche einen Geruchsstoff einschließen und
durch Druck aufgebrochen werden können, d. h. durch Einwirkung
einer bestimmten mechanischen Energie.
-
Dieser
Multischichtfilm ist in der Lage, vier Funktionen zu implementieren,
die selektiv durch Einwirkung verschiedener Arten von Energie aktivierbar
sind.
-
Insbesondere,
wenn Wärme
einwirkt, schwillt der Film an, wenn mit UV-Licht bestrahlt wird, versteift
er an den bestrahlten Teilen, wenn Druck einwirkt, setzt er Geruchsstoff
frei, wenn er einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, verfärbt er sich blau.
-
Wenn
mehr als eine Transformation erforderlich ist, können sie, aufgrund ihrer besonderen
Natur, nicht in jeder Reihenfolge erfolgen, sondern es muss eine
bestimmte Sequenz eingehalten werden, die einen Ausschluss einer
vorgegebenen Transformation durch eine Transformation verhindert,
die vorher durchgeführt
worden ist.
-
Insbesondere
muss das Anschwellen des Films dessen Versteifung ausschließen, welche
der Verfärbung
vorausgehen muss; demgemäss
muss die mögliche
Transformationsfolge beginnen mit dem Anschwellen, dann der Verfärbung und
schließlich dem
Freisetzen des Geruchsstoffs oder alternativ mit dem Freisetzen
des Geruchsstoffs, und abschließend der Verfärbung.
-
Beispiel 4 (praktisch)
-
Der
beschriebene Film besteht aus drei Schichten:
- – einer
ersten Schicht A aus PE, welche in ihrem Inneren (Masse) einen Vernetzungsinitiator
(z. B. Irgacure 184) enthält,
welcher mit UV-Licht aktiviert werden kann, um das PE zu versteifen,
- – einer
zweiten Schicht B, die aus einem Klebstoff und Mikrokügelchen
gebildet wird, die durch Zufuhr von Wärme expandiert werden können,
- – einer
dritten Schicht C aus Aluminium.
-
Der
Multischichtfilm ist in der Lage, um unabhängig oder gemeinsam zwei Funktionen
zu implementieren, d. h. bei UV-Bestrahlung
versteift er in dem bestrahlten Teil, und bei Wärmeeinwirkung schwellen die
Mikrokügelchen
an und der PE-Film wird
abtrennbar (ablösbar)
von dem Aluminiumfilm.
-
Beispiel 5 (praktisch)
-
Der
beschriebene Film besteht aus drei Schichten:
- – einer
ersten Schicht A aus PE, die in ihrem Inneren einen Vernetzungsinitiator
enthält,
der mit UV-Licht aktiviert werden kann, um das PE zu versteifen,
- – einer
zweiten Schicht B aus Papier, die mit einem ungesättigten
Harz und einem Fotoinitiator imprägniert ist, der mit einem Elektronenstrahl
aktivierbar ist, um das Papier zu versteifen.
-
Auf
den auf diese Weise erhaltenen Film wird in einem kontrollierten
Ausmaß eine
Beschichtungsflüssigkeit
aufgebracht, in der Mikrokapseln dispergiert sind, die Polybutylen
in ihrem Inneren enthalten, um eine ablösbare Bindung zu erhalten.
Der Mikrokapselfilm wird aus einem Material gebildet, das bei Temperatureinwirkung
bricht.
-
Der
erhaltene Film kann durch UV-Lichteinwirkung versteifen, ist verbindbar
und durch Wärmeeinwirkung
kann er in den Bereichen ablösbar
sein, an denen die Beschichtung aufgebracht worden ist.
-
Beispiel 6 (praktisch)
-
Ein
Film wird beschrieben, der aus drei Schichten besteht:
- – einer
ersten Schicht A aus thermochromem Material, d. h. einem Material,
das seine Farbe mit der Temperatur ändert,
- – einer
zweiten Schicht B aus Papier, welches mit Melamin behandelt und
in der Lage ist, bei Temperaturerhöhung zu versteifen,
- – einer
dritten Schicht C aus einem Material, das in der Lage ist, eine
Sperrschicht gegen H2O und O2 zu
bilden, wenn sie einer UV-Einwirkung unterworfen wird.
-
Dieser
Multischichtfilm kann bei Wärmeeinwirkung
versteifen und die Farbe ändern
und vorteilhaft zur Bildung von Verpackungen zum Einsatz in Mikrowellenöfen verwendet
werden.
-
Beispiel 7 (praktisch)
-
Es
wird eine Beschichtung beschrieben, die aus einer Polymermatrix
besteht, in der verschiedene Arten von Mikrokapseln dispergiert
sind:
- – die
Mikrokapseln des ersten Typs weisen eine Haut auf, die bei UV-Licht
schmilzt und enthalten im Innern ein fotochromes Material,
- – die
Mikrokapseln des zweiten Typs weisen eine Haut auf, die ebenfalls
bei UV-Licht schmilzt, jedoch mit unterschiedlichen Eigenschaften,
und enthalten im Innern ein fotochromes Material mit einer Farbe,
die sich von der ersten unterscheidet,
- – die
Mikrokapseln des dritten Typs bestehen aus Mikrokügelchen,
die bei Temperaturerhöhung
anschwellen.
-
Wenn
die Beschichtung auf eine Oberfläche aufgebracht
wird, bildet sie einen Film, welcher je nach den Eigenschaften der
angewendeten Energie (UV-Licht des einen oder anderen Typs oder
thermische Energie) die eine oder andere Farbe annehmen oder expandieren
kann.
-
Falls
mehr als eine Energieart einwirkt, wird die Beschichtung mehr als
einer Transformation unterworfen, um eine Zwischenverfärbung zwischen den
beiden und/oder eine Verfärbung
mit einer gleichzeitigen Expansion einzugehen.
-
Falls
ein definitiver Farbwechsel erwünscht ist,
muss eine stabilisierende Substanz eingebracht werden, die mit den
vorgenommenen Modifikationen kompatibel ist. Falls die farbmodifizierende
Substanz eine thermochrome Substanz ist, kann der stabilisierende
Effekt durch UV-Bestrahlung erhalten werden.
-
Beispiel 8 (praktisch)
-
Es
wird ein Film beschrieben, der aus drei Schichten besteht:
- – einer
ersten Schicht A, die aus einem normalen Kunststoffträgerfilm
aus PE, PP, PET oder der Nylonfamilie oder Papier aus Cellulose
oder anderen Fasern besteht, der mit einer undurchlässigen Schicht
beschichtet ist, die die Eigenschaft besitzt, strukturell undurchlässig auf
der Oberfläche zu
sein, jedoch mit der flüssig-dynamischen
Fähigkeit
durch Kapillarkräfte
oder Diffusion in die Mikroporen oder molekularen Zwischenräume des
Trägerfilms
einzudringen.
-
Die
undurchlässige
Beschichtung der Schicht A wird aus der Silikonfamilie (Ormocer)
mit flüssigdynamischen
Eigenschaften ausgewählt,
geeignet zur Ablagerung an der Oberfläche des Films unter Bildung
durch irgendein Verfahren, z. B. Breitschlitzextrusion oder Blasformen.
-
Das
Aufbringen erfolgt während
der Bildung beispielsweise eines PE-Films durch Breitschlitzextrusion
oder Blasformen. Bei der Extrusion mit einem Breitschlitz oder Flachkopfsystem
kann die undurchlässige
Beschichtung auf einer oder beiden Seiten des gebildeten Films erfolgen,
in einem Gebiet, in dem die Temperatur und Abziehgeschwindigkeit
entsprechend den rheologischen Eigenschaften des undurchlässigen Fluids
auf einfache Weise gewählt wird.
Wenn der Film durch Blasformen gebildet wird, kann die Beschichtung
in gleicher Weise in der Blase durchgeführt werden, bei einer Temperatur
und in einem Abziehgebiet, das für
die Ablagerung der undurchlässigen
Beschichtung vor der vollständigen Bildung
geeignet ist; zu ihrer Aufbringung muss eine Düse mit einer Geometrie und
Abmessungen ausgebildet sein, die für das Innere der gebildeten
Blase geeignet und derart sind, dass sie die Bildung von Mikrotröpfchen und
eine Zerstäubung
des Fluids mit undurchlässigen
Eigenschaften ermöglicht,
derart, dass die Ablagerung mit einer Dicke, Struktur und Eigenschaften
erleichtert wird, die zeitresistent sind. Bei dem Film, der durch
Breitschlitzextrusion erhalten wird, müssen die Zerstäubungsdüsen ebenfalls
in einem für
die Ablagerung geeigneten Temperatur- und Abziehbereich angeordnet
sein. In diesem Fall kann die Beschichtung jedoch mit anderen Methoden
erfolgen, die mit dem Walzeneintauchen in die undurchlässige Flüssigkeit
beginnt und über
die eine Oberfläche
des entstehenden Films bequem bewegt werden kann.
-
Der
undurchlässige
Film selbst kann Nanokomponeten in Lösung oder Suspension mit Lösungsmitteln
enthalten, die während
oder nach der Ablagerung verdampfen, als Zweikomponenten-Material.
In diesem Fall kann ein Teil des Zweikomponenten-Materials als komplementär vorstellbar
sein, welches entweder auf der Stufe, die der ursprünglichen
Ablagerung folgt oder in irgendeiner anderen geeigneten gewählten Stufe
der anschließenden
Verarbeitung des Films gesteuert wirkt;
- – eine zweite
Schicht B, die in der Praxis aus einem Klebstoff irgendeines Typs
besteht, der mit der Filmfläche
kompatibel ist, die von dem undurchlässigen Film nicht bedeckt wird.
Das Klebstoffmaterial kann ein üblicherweise
verwendetes Harz oder ein Harz sein, das durch Energie vernetzt,
ausgelöst
nach seiner Ablagerung während einer
oder mehrerer geeigneter gewählter
Stufen (vgl. WO 98/47766) und/oder kann Verstärkungsmaterialien in Form von
kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Mikrofasern eines bestimmten Längen/Durchmesserverhältnisses
oder oder Mikroteilchen oder Mikrokügelchen, einschließlich jener,
welche thermisch durch thermische oder mechanische (Ultraschall)
Auslösung
expandieren, enthalten.
-
Die
Fläche
des Films A kann mit dem Klebstoffmaterial durch Ausbreiten oder
durch Pressen oder durch Kalandrieren zwischen zwei Trägerfilmen beschichtet
sein. Das ideale Verfahren ist das eines Folienmaterials, entweder
durch Extrusionsabziehen oder durch Ablagerung durch einen Schlitz
auf eine der beiden Schichten A oder B, sodass es in einem Gebiet
konzentrisch zum Extrusionsgebiet des Blasformverfahrens unter flüssig-dynamischen
Bedingungen und an einer Stelle koextrudiert wird, sodass es bei
Vereinigung mit der Schicht A während
deren Bildung kompatibel ist.
-
Alternative
Ablagerungsmethoden können mit
denen äquivalent
sein, die für
die undurchlässige Beschichtung
der Schicht A durch Sprühen,
Walzen, Pressen oder Spinnen beschrieben sind,
- – eine dritte
Schicht C, die aus einem Trägerfilm besteht,
an dessen äußerer Oberfläche Substanzen
abgelagert sind, die optische oder elektromagnetische oder akustische
oder Wärmeisolations-,
oder elektromagnetische, oder nuklear- oder kosmische Strahlung
abschirmende Eigenschaften aufweisen, wobei diese Substanzen von
irgendeiner Art sein können,
die aufgrund des Aufbaus und der Art der Anwendung ausgewählt wird.
-
Bei
der Auswahl der Substanz und des Trägers, der die Schicht C bildet,
müssen
zwei Tatsachen in Betracht gezogen werden: Die Schicht C muss mit
den Schichten A und B kompatibel sein, von denen die Schicht A Undurchlässigkeit
verleiht und die Steifigkeit der Schicht B zunimmt, wenn dies ausgelöst wird;
darüber
hinaus müssen
die Substanzen, die die Schicht C bilden, Ablagerungseigenschaften aufweisen,
die mit dem ersten oder zweiten Herstellungsprozess für den Film,
der durch die Schichten A und B bereits gebildet ist, kompatibel
sind.
-
Wenn
die Schicht C eine Substanz enthält, die
optische Eigenschaften aufweist, insbesondere Chromismus, können Farbvariationen
durch UV-Anregung (Fotochromismus) oder durch Anwendung von Wärme (Thermochronismus)
erhalten werden, während,
wenn als optische Eigenschaften Elektroluminiszenz vorliegt, diese
durch Einwirkung eines elektrischen Feldes angeregt wird.
-
Jedenfalls
kann, wenn die Schicht C gebildet wird, die Substanz mit chromatischen
Eigenschaften dem Trägerfilm
einverleibt oder auf ihm angebracht werden. Die Schicht C kann dann
außen
auf die bereits gebildeten Schichten A und B durch Ausbreiten, Pressen
oder Sprühen
aufgebracht werden.
-
Falls
die Schicht C eine abschirmende Substanz enthält, die beispielsweise gegenüber elektromagnetischer
Strahlung wirksam ist, kann diese Schicht durch Sol-Gel-Ablagerung
gegebenenfalls in mehreren Schichten gebildet werden, von denen
die bekanntesten die sind, die aus den drei Schichten Halbleiter-Silber-Halbleiter
bestehen. Der Sol-Gel-Ablagerungsprozess
kann auch während
der Herstellung des Trägerfilmes
durch unabhängige Breitschlitzdüsenextrusion
oder Blasformen durchgeführt
werden, mit einer Ablagerung durch Aufsprühen oder Kontakt oder Spinnen
und einer anschließenden
thermischen Behandlung. Von den strahlungsabschirmenden Filmen sind
die gebräuchlichsten
und die bekanntesten jene, welche Infrarot reflektieren und/oder
UV absorbieren und/oder einen Teil der mittleren Wellen reflektieren,
welche Steuerungseinrichtungen stören oder gesundheitsschädlich sein können.
-
Falls
die Schicht C eine Substanz enthält,
die in der Lage ist, die Schicht reflektierend oder absorbierend
für Geräusch und/oder
Wärmewellen
zu machen, wird diese Substanz insbesondere als Film aufgetragen
oder auf der Oberfläche
des Trägers
abgelagert oder nach einer der bereits beschriebenen Verfahren für andere
Substanzen, die in diesem Beispiel angegeben sind, aufgebracht.
In diesem Fall wird es vorgezogen, der Oberfläche der Schicht C oder wenigstens
der Oberfläche,
die außen
an dem Multischichtfilm liegt, eine bestimmte Rauhigkeit zu verleihen,
die beispielsweise durch Kalandern erhalten wird.
-
Beispiel 9 (praktisch)
-
Es
wird ein Film beschrieben, der drei Schichten aufweist:
- – eine
erste Schicht A, die aus einem Material besteht, das chemisch oder
physikalisch klebend (beispielsweise durch Mikrosauger) ist, wobei dessen
Klebeeigenschaften sich auch durch eine besonders gesteuerte Oberfläche manifestieren kann.
Die Schicht A muss ebenfalls Filtereigenschaften besitzen (Mikroporosität), die
gesteuert durch mikroexpandierende Mittel erzielt wird, oder intrinsisch
strukturell, wie Papier, oder molekular, wie bestimmte Polymer-
oder glasartige Substanzen), hauptsächlich entwickelt, um eine
selektive Diffusion von Molekülen
oder Ionen zu ermöglichen,
die durch einen möglichen
Abbau von Subtanzen in Kontakt mit der Schicht A entstehen; diese
Substanzen, flüssig
oder gasförmig,
nutzen offensichtlich osmotisch jenen Druck aus, der sich simultan
mit der Oberflächenspannung
entwickelt, reduziert durch den Abbaueffekt, der eine Kapillardiffusion
in den Poren ermöglicht,
die eine für
den Zweck entwickelte Form und Abmessungen aufweisen. Die poröse Substanz
kann als Beschichtung auf dem Trägerfilm
erhalten werden; in diesem Fall muss der Film durch einen leicht
ablösenden
Film geschützt
werden, der vor Gebrauch entfernt werden kann.
Das Herstellungsverfahren
für diese
Substanz ist sicherlich unabhängig
von dem Herstellungsverfahren der Schicht A und ist auf dem Klebstoffgebiet
(druckempfindlich) bekannt. Die filtrierenden Substanzen können auch
durch Mechanismen der Bildung offener Zellen bei expandierbaren Substanzen
erhalten werden,
- – eine
zweite Schicht B, die wiederum aus einer Substanz besteht, die sowohl
an der ersten Schicht A und der dritten Schicht C klebt, jedoch im
Wesentlichen in ihrer Matrix Mikrokügelchen aufweist, welche bei
einer Expansion, die thermisch oder mechanisch ausgelöst wird,
genügend Druck
erzeugt, um eine Adhäsion
der Schicht A an einer Oberfläche
zylindrischer oder sphärischer
Form zu erhalten, wobei diese immer problematisch ist, falls sie
nicht mit einem gleichmäßigen verteilten
Druck erzielt wird, wie bei der Schicht B. Mikrokügelchen,
die gesteuert expandieren (thermisch oder durch Ultraschall) sind
bereits im Handel erhältlich
und können
einen hohen Druck von mehreren Atmosphären in einer kurzen Zeit in
der Größenordnung
von einer Minute erreichen, je nach ihrer Zusammensetzung, dem Expansionskoeffizienten
und dem thermischen oder mechanischen Aktivator für die Expansion.
Ihre relativ leichte Anpassungsfähigkeit
und Mischbarkeit mit flüssigen
oder festen Matrizes mit einem bestimmten Grad der Weichheit ihrer
Kunststoffmembran während
der Expansion bedeutet, dass die Mikrokügelchen nicht nur zur Erhöhung der
Dicke der Schicht B in Betracht zu ziehen sind, sondern auch als
gleichmäßig verteilte
Druck- oder Kraftaktivatoren, wenn sie ausgelöst werden. Die Schicht B muss
auch in der Lage sein, die Substanzen, die durch Abbau ihres Inhaltes
hervorgerufen werden, durch die Schicht A (äquivalente Porosität) zu diffundieren,
- – eine
dritte Schicht, die aus einer Substanz besteht, die sich mit Lakmuspapier
in Gegenwart flüssiger
oder gasförmiger
Substanzen färbt,
die durch einen möglichen
Abbau des Inhalts in Kontakt mit der Schicht A hervorgerufen werden
und durch die Poren der Schicht A und die Schicht B hindurchtreten.
Von den Substanzen, welche die Farbe oder den Glanz oder Helligkeit
oder einen anderen Parameter, der das Aussehen betrifft, ändern, müssen die
ausgewählten
filmbildend oder leicht auf der Oberfläche der Schicht B deponierbar
sein.
-
Ein
Film, der nach diesem Beispiel hergestellt wird, ermöglicht es,
Verpackungen zu erhalten, die Änderungen
ihres Gehalts und/oder in den Packungen deutlich hervorheben. In
diesem Fall können
die Substanzen, die in den beiden Schichten A und B enthalten sind,
gesteuert aktiviert werden, während
die Substanz, die in der Schicht C enthalten ist, passiv aktiviert
werden kann durch Phänomene, die
einen möglichen
Abbau des Inhalt der Packung kontrollieren.
-
Beispiel 10 (praktisch)
-
Es
wird ein Film beschrieben, der aus drei Schichten besteht:
- – eine
erste Schicht A, die aus einem Trägerfilm besteht, dessen Rauhigkeit
und Porosität
vorgegebener Form und Abmessungen in der Lage ist, erhebliche Anteile
Substanz zu absorbieren, welche durch thermische oder radioaktive
Steuerung in einer oder mehreren Stufen steif wird, mit Klebstoffeigenschaften
gegenüber
Anwendungsoberflächen
und gegenüber
der Oberfläche
des Films der zweiten Schicht B. Die erste Schicht A besteht aus
einem Film, der durch Pressen erhalten wird, mit einem chemischen
Angriff, um bestimmte Molekularverbindungen herauszulösen, oder
physikalischer oder mechanischer Behandlung, und eine Oberflächenrauhigkeit
oder ein geometrisches Muster und eine Volumenporosität aufweist,
welche beide eine vorgegebene Serie von Substanzen absorbieren können, die
flüssig
physikalische Eigenschaften aufweisen, um ein integrierter Teil
des Films zu werden, damit es in einer äquivalenten Weise zu einem
einstückigen
Film verarbeitet werden kann. Die Substanzen, die durch die Rauhigkeit
und Porosität
des Filmes A absorbiert werden, können nicht nur flüssig-dynamische
Eigenschaften aufweisen, sondern auch andere Eigenschaften, wie
eine Adhäsion
an den Wänden
der Poren und Oberflächen
der Bestandteilsubstanzen des Ausgangsfilmes, wobei eine gesteuerte
Verfestigung durch Einwirkung thermischer oder von Strahlungsenergie,
die eine Polymerisation oder eine Vernetzung hervorruft, ebenfalls
die Steifigkeit erhöht.
Diese
beiden Eigenschaften ermöglichen
es, in dem Film eine Verbundstruktur zu bilden, insbesondere, wenn
der Ausgangsfilm aus Fasern oder einem Gewebe besteht und als solcher
in der Lage ist, eine passende Steifigkeitserhöhung der gesamten Schicht A,
gegebenenfalls durch Steuerung zu erzielen;
- – eine
zweite Schicht B, die aus einem normalen einstückigen Trägerfilm, besteht, mit einer
Oberfläche,
die mit einem Klebstoff behandelt ist, um ihn in die Lage zu versetzen,
an eine oder beide Oberflächen
der Schicht A durch Walzen gebunden zu werden. Die Schicht B kann
jedoch auch aus einem Film bestehen, der eine vorgegebene Rauhigkeit
und Porosität
besitzt, jedoch nur an einem Teil ihrer Dicke, sodass der restliche
Teil es in die Lage versetzt, an der Schicht A zu kleben.
In
allen Fällen
werden die Oberfläche
der Schicht B und dessen Rauhigkeits- und Porositätsmorphologie
dann beschichtet oder behandelt, sodass die Oberfläche der
Schicht B oder ein Teil ihrer Dicke das Material der dritten Schicht
C aufnimmt oder absorbiert.
- – Eine
dritte Schicht C, die aus einem Material besteht, welches als Beschichtung
durch ein bekanntes Verfahren auf eine oder beide Oberflächen der
Schicht B aufgebracht werden kann, beispielsweise durch Sprühen oder
Ausbreiten oder Imprägnierung
oder sukzessive Absorption durch die Poren oder die Rauhigkeit der
Schicht C. Die Grundeigenschaft der Substanz, die in der Schicht
C enthalten ist, ist die, dass sie wasserabstoßend und/oder selbstreinigend
ist, um jede Art der Benetzung durch Wasser oder Feuchtigkeit der
Umgebung oder in Form von Tröpfchen
irgendeiner Form und Größe oder
als eine Tauschicht zu verhindern, um damit auch eine Eisbildung
bei Temperaturen von weniger als 0°C zu vermeiden. Zusätzlich zu
den bekannten wasserabstoßenden
Materialien können
Beschichtungen aus Siliziumdioxid (SiO2)
oder Titanoxid (TiO2) verwendet werden,
welche bei chemisch-physikalischer Koordination die Funktion einbauen,
die Bildung von Wassertröpfchen
zu verhindern, indem auf den Oberflächen eine molekulare Wasserschicht
erzeugt wird, die auch eine Ablagerung von Staub durch elektrostatische
Ladungen (statische Elektrizität)
verhindert, oder andere verschmutzende Teilchen, die auf diese Weise
durch Reinigen oder Selbstreinigen ohne Anwendung von Detergenzien
leicht entfernt werden können. Das
besondere Merkmal der Bildung des wässrigen Molekularfilms auf
der SiO2-Oberfläche besteht
darin, dass er durch Fotokatalyse des TiO2 aufgrund
von UV oder lediglich durch Sonnenlicht hervorgerufen wird. Die
Oberfläche,
wenn sie in geeigneter Weise gebildet ist, wird reversibel hydrophil
(molekulare H2O-Schicht). Wenn das UV-Licht
seine katalytische Wirkung beendet, wird in dieser Hinsicht die
Oberfläche
wasserabstoßend.
-
Die
gesteuerte oder passive Wirkung des UV-Lichts führt zu einem Film, der wasserabstoßend und
selbstreinigend durch UV-Steuerung ist.
-
Beispiel 11 (praktisch)
-
Es
wird ein Dreischicht-Film beschrieben, dessen Haupteigenschaft darin
besteht, elektrisch leitfähig
mit einer Vielzahl von Funktionen an seiner Oberfläche zu sein,
nämlich:
Verhinderung der Ansammlung elektrostatischer Ladungen und damit
der elektrostatischen Anziehung von Staub und anderen schmutzenden
Teilchen; Verhinderung der Transmission elektromagnetischer Wellen,
die den Prozess der Verschlechterung der Filminhalte verlangsamen oder
beschleunigen; unter Ermöglichung
einer gesteuerten Erwärmung
der Inhalte durch den Joule-Effekt bei Einwirkung elektrischer Energie
auf den leitfähigen
Film, versehen mit zwei Stromelektroden, die in speziell ausgewählten Bereichen
von dessen Oberfläche
wirken.
-
Der
hier beschriebene Film besteht aus drei Schichten:
- – zwei äußeren Schichten
A und C, die aus zwei Trägerfilmen
bestehen, die an ihrer äußeren Oberfläche durch
Sputtern als Einschicht- oder Multischicht-Metall mit der Grundeigenschaft einer
hohen elektrischen Leitfähigkeit
bedeckt sind, und in geeigneter Weise ausgewählt aus jenen, die ebenfalls
einen hervorragenden Widerstand gegenüber Verschlechterung an der
Atmosphäre, Abrieb
und Kratzer aufweisen. Die Oberfläche der äußeren Schicht A kann auch nur
antistatische Eigenschaften aufweisen, während die äußere Oberfläche der Schicht C auch eine
hohe elektrische Leitfähigkeit
aufweisen muss, wozu gut leitfähige
Materialien, wie Silber und/oder Gold, denen normalerweise halbleitende
Materialien zugefügt
sind, durch aufeinanderfolgende Schichtung über die gesamte abgelagerte
Oberfläche
mit Ausnahme bestimmter Öffnungen,
an denen stromführende
Elektroden zur Wärmeerzeugung positioniert
werden, und
- – eine
Schicht B, die aus einem leitfähigem
Material besteht, das insbesondere zur Abschirmung elektromagnetischer
Wellen geeignet ist, deren Wellenlänge und elektrische und/oder
magnetische Feldstärkeparameter
bilden.
-
Diese
Schicht B kann durch leitfähige
Beschichtung der inneren Oberfläche
eines oder beider Trägerschichten
A und C erhalten werden. Falls die Beschichtung beide Schichten
betrifft, kann eine Verstärkung
des Abschirmeffekts gegenüber
der elektromagnetischen Wellen erzielt werden, sowohl bei niedriger
Frequenz und großem
elektromagnetischen Feld (wie allgemein elektromagnetische Wellen,
die von elektrischen Feldern hoher Energieübertragung herrühren), wie
jenen eines anderen Typs (hohe Frequenz und niedriges elektromagnetisches Feld,
wie jene der Telekommunikation).