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Diese
Erfindung betrifft eine Trennschicht für Gegenstände mit einer Klebstoff-Rückschicht.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Trennschicht für einen
Gegenstand mit einer Klebstoff-Rückschicht,
die modifizierte Oberflächengeometrien
aufweist, welche die Haftung zu Schutzbändern, wie beispielsweise Vorabdeckbändern, Vortrennbändern, Klebebändern und
dergleichen, verbessern.
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ALLGEMEINER
STAND
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Filme
mit einer Haftklebstoff-Rückschicht
können
zu dekorativen Zwecken bebildert und an ein Substrat geklebt werden.
Zum Beispiel können
große
Grafiken oder kleinere Abziehbilder auf Fahrzeugen angeordnet werden,
oder sie können
als Zeichen zu Identifikations-, Werbe- oder Dekorationszwecken verwendet werden.
Die klebrigen und aggressiven Haftklebstoffe, die in diesen Anwendungen
verwendet werden, verursachen jedoch erhebliche Handhabungs- und
Anwendungsprobleme. Idealerweise wird der Film anschmiegsam und
gleichmäßig auf
das Auftragssubstrat geklebt. Bei Gegenständen mit einer Klebstoff-Rückschicht,
die bei geringstem Kontakt haften, kann es oft besonders schwierig
sein, sie wieder aufzutragen, wenn sie versehentlich in einer ungewünschten
Position an das Substrat geklebt wurden. Außerdem können, selbst wenn ein Stück des Gegenstands
mit Klebstoff-Rückschicht
richtig auf einem Substrat positioniert wird und der Film gut haftet,
Luft oder andere Fluida unter dem Gegenstand eingeschlossen werden.
Die eingeschlossene Luft bildet eine Blase in Gegenstand und kann
ohne Ablösen
vom Gegenstand oder Lochen desselben nicht leicht entfernt werden.
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Die
grafischen Gegenstände
mit Klebstoff-Rückschicht,
die in US-Patent Nr. 5,897,930, WO 98/29516 und US Serie Nummer
09/311,101 (3M Datei Nr. 54528USA2A) beschrieben werden, weisen
eine Klebstoffschicht mit mehreren sich wiederholenden, ausgesparten,
miteinander verbundenen Mikrokanälen
auf, die den Austritt von Fluida, die unter dem Gegenstand eingeschlossen
sind, während
der Ausrichtung mit dem Substrat ermöglichen. Ein typischer Gegenstand 10 dieser
Art ist in 1 dargestellt und weist einen
Film 12 mit gegenüberliegenden
Oberflächen 14 und 16 auf.
Die Oberfläche 14 des
Films 12 ist bebildert, um eine Grafik 13 zu bilden.
Eine Schicht eines Haftklebstoffs 18 ist an die Oberfläche 16 des
Films 12 geklebt. Der Haftklebstoff 18 weist eine
Oberfläche 20 auf,
die an ein Substrat geklebt werden kann. Der Haftklebstoff 18 weist Strukturen 22 auf,
die ein Netz von Kanälen 24 definieren.
Eine Trennschicht 26 ist lösbar am Haftklebstoff 18 befestigt.
Die Trennschicht 26 weist Vorsprünge 28 auf, welche
die entsprechenden Kanäle 24 und
Strukturen 22 im Haftklebstoff 18 bilden. Die
Trennschicht 26, die in einem teilweise losgelösten Zustand
dargestellt ist, ist voll ablösbar,
wenn sie in der Richtung von Pfeil A gezogen wird, und sie wird
verwendet, um den Haftklebstoff vor dem Auftragen des Gegenstands 10 auf
ein Substrat zu schützen.
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KURZDARSTELLUNG
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Wenn
die Grafikgegenstände
mit einer Klebstoff-Rückschicht,
die in 1 dargestellt sind, hergestellt werden, kann ein
Klebeband im Fertigungsprozess verwendet werden, um die Schutztrennschicht
(siehe 26 in 1) von einer Rolle auf die Trennschicht
von einer anderen Rolle zu kleben. Vor dem Auftragen auf ein Substrat
können
Vorabdeck- oder Vortrennbänder
verwendet werden, um die Grafiken zu schützen, die Handhabung der Grafikgegenstände zu unterstützen oder
zugeschnittene Grafiken von der Trennschicht in eine richtige Ausrichtung
mit dem Substrat zu übertragen.
Wenn die Grafiken zugeschnitten werden und ein Abschnitt des umgebenden
unbebilderten Films und der umgebenden unbebilderten Klebstoffschicht
entfernt werden, wird die Trennschicht frei gelegt, und die Vorabdeck-
und Vortrennbänder
sollten genügend
an der Trennschicht haften, um eine Übertragung des Grafikgegenstands
in eine richtige Ausrichtung mit dem Substrat zu ermöglichen.
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Wenn
eine Trennschicht ein Netz von kontinuierlichen Rippen aufweist,
die in dichtem Abstand zueinander angeordnet sind (siehe 28 in 1),
ist nur eine verhältnismäßig kleine
Oberfläche
auf den oberen Enden der Rippen zum Ankleben an ein Vorabdeck-,
ein Vortrenn- oder ein Klebeband verfügbar. Die dicht beabstandeten
Rippen machen es auch schwieriger, dass die Bänder die verhältnismäßig flachen
Talflächen
zwischen den Rippen berühren
und daran haften. Die Vorabdeck-, Vortrenn- und Klebebänder weisen
spezifische Anpassungsfähigkeits-
und Haftungsvoraussetzungen auf, die sie befähigen, ihre Schutz- und Übertragbarkeitsfunktionen
auszuführen,
und diese Voraussetzungen können
nicht leicht modifiziert werden, um die Haftung an einer Trennschicht
zu verbessern.
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Statt
die Vorabdeck-, Vortrenn- oder Klebebänder chemisch zu modifizieren,
um die Haftung an einer Trennschicht zu verbessern, ist die Erfindung
bestrebt, die Merkmale auf der Trennschicht selbst zu modifizieren,
um zu ermöglichen,
dass die Bänder
wirksamer an der Trennschicht haften. Die Trennschichten der Erfindung
weisen Strukturen mit Geometrien auf, welche die Haftung von Bändern an
der Trennschicht verbessern, ohne die Auftrags-, Binde- und visuellen
Eigenschaften des grafischen Endfilmprodukts zu opfern.
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In
einer ersten Ausführungsform
ist die Erfindung eine Trennschicht, wie in Anspruch 1 definiert.
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In
einer zweiten Ausführungsform
ist die Erfindung ein Gegenstand mit einer Klebstoff-Rückschicht, wie
in Anspruch 3 definiert.
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Die
Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung
werden in den beiliegenden Zeichnungen und der folgenden Beschreibung
dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung
werden aus der Beschreibung und Zeichnungen, sowie aus den Ansprüchen ersichtlich.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittansicht eines Grafikgegenstands mit einer Klebstoff-Rückschicht;
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2 ist
eine Querschnittansicht des Gegenstands mit Klebstoff-Rückschicht
von 1, wobei Abschnitte der Filmschicht und der Klebstoffschicht
weggeschnitten sind, um die Trennschicht freizulegen;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht einer Trennschicht, die zum Bilden
einer strukturierten Oberfläche
in einer Klebstoffschicht geeignet ist;
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4 ist
eine Querschnittansicht des Gegenstands mit Klebstoff-Rückschicht
von 2, wobei ein zweiter Schutz- oder Übertragungsfilm
darauf aufgetragen ist;
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5a ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Struktur auf
einer Trennschicht;
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5b eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Kegelstumpfstruktur
auf einer Trennschicht gemäß der Erfindung;
und
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6 ist
eine Querschnittansicht, welche die Abmessungen einer Struktur auf
einer Oberfläche
einer Trennschicht gemäß der Erfindung
darstellt.
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Gleiche
Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen gleiche
Elemente.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist ein Grafikgegenstand 110 mit
einer Klebstoff-Rückschicht
dargestellt, der einen Film 112 aufweist. Der Film 112 kann
in Abhängigkeit
von der beabsichtigten Anwendung stark variieren, und er kann aus
einer großen
Vielfalt von Materialien, wie beispielsweise Polymerfilmen, Metallfolien, Metallplatten,
Keramikplatten, Schaumstofffolien und reflektierendem Folienmaterial,
hergestellt sein. Der Film 112 ist vorzugsweise aus einem
Polymermaterial hergestellt, das von den Fachleute herkömmlicherweise verwendet
wird. Geeignete Polymerfilme umfassen zum Beispiel Vinyl, Polyvinylchlorid,
weichmacherhaltiges Polyvinylchlorid, Polyurethan, Polyethylen,
Polypropylen, Fluorharz und dergleichen. Die Dicke des Films kann gemäß einer
gewünschten
Anwendung stark variieren, ist aber üblicherweise etwa 300 μm oder weniger
und vorzugsweise etwa 25 μm
bis etwa 100 μm.
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Der
Film
112 ist auf einer ersten Oberfläche
116 an eine Schicht
eines Haftklebstoffs
118 geklebt. Jeder Haftklebstoff ist
für die
Schicht
118 geeignet. Klassen von Haftklebstoffen umfassen
Acrylharzderivate, klebrig gemachter Kautschuk, klebrig gemachter
Kunstkautschuk, Ethylenvinylacetat, Silicon und dergleichen. Geeignete
Acrylklebstoffe werden zum Beispiel in US-Patent Nr. 3,239,478;
3,935,338; 5,169,727;
RE 24,906 ; 4,952,650
und 4,181,752 beschrieben. Eine geeignete Klasse von Haftklebstoffen
ist das Reaktionsprodukt wenigstens eines Alkylacrylats mit wenigstens
einem Verstärkungscomonomer.
Geeignete Alkylacrylate sind jene mit einem einer Homopolymer-Glas-Übergangstemperatur
unter etwa –10° und umfassen
zum Beispiel n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat,
Isoctylacrylat, Isononylacrylat, Octadecylacrylat und dergleichen.
Geeignete Verstärkungsmonomere
umfassen zum Beispiel Acrylsäure,
Itaconsäure,
Isobornylacrylat, N,N-Dimethylacrylamid, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidon
und dergleichen.
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Die
Klebstoffe können
Polymere sein, die in Lösemittel
oder Wasser verteilt werden und auf die Trennschicht aufgetragen
und getrocknet und wahlweise vernetzt werden. Wenn eine lösemittel-
oder wassergetragene Haftklebstoffzusammensetzung eingesetzt wird,
dann kann die Klebstoffschicht einem Trocknungsschritt unterzogen werden,
um die ganze oder einen Großteil
der Trägerflüssigkeit
zu entziehen. Zusätzliche
Beschichtungsschritte können
notwendig sein, um eine glatte Oberfläche zu erhalten. Die Klebstoffe
können
auch durch Heißschmelzen
auf die Trennschicht oder die mikrostrukturierte Trägerschicht
aufgetragen werden. Außerdem
können
monomere Vorklebstoffzusammensetzungen auf die Trennschicht aufgetragen
und mit einer Energiequelle, wie beispielsweise Wärme, UV-Strahlung,
Elektronenstrahlenbündelstrahlung
und dergleichen, polymerisiert werden.
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Die
Dicke des Klebstoffs kann in Abhängigkeit
von der beabsichtigten Anwendung stark variieren und reicht normalerweise
von etwa 10 μm
bis etwa 50 μm.
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Der
Haftklebstoff kann wahlweise einen oder mehr Zusatzstoffe, wie etwa
zum Beispiel Initiatoren, Füllmittel,
Weichmacher, Klebrigmacher, Kettenübertragungsreagenzien, Faserverstärkungsstoffe,
Web- und Vliesstoffe, Treibmittel, Antioxidationsmittel, Stabilisatoren,
Flammungsverzögerungsmittel,
Viskositätsverbesserungsmittel,
Färbemittel
und Mischungen davon, enthalten.
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Unter
Bezugnahme auf 3 weist eine abnehmbare Trennschicht 126 rippenähnliche
Vorsprünge 128 auf.
Die Klebstoffschicht 118 weist entsprechende Kanäle 124 und
Talflächen 122 auf.
Die Vorsprünge 128 in
der Trennschicht 126 können
so hergestellt sein, wie in WO 98/29516 und US-Patent Nr. 5,650,215
beschrieben. Die Topografie kann in der Trennschicht 126 durch
jede Berührungstechnik,
wie beispielsweise Gießen,
Auftragen oder Zusammenpressen, erzeugt werden. Die Topografie kann
durch wenigstens eines von (1) Gießen der Trennschicht auf ein
Werkzeug mit einem Prägemuster,
(2) Auftragen der Trennschicht auf ein Werkzeug mit Prägemuster
oder (3) Durchführen
der Trennschicht durch eine Presswalze, um die Trennschicht gegen
ein Werkzeug mit einem Prägemuster
zusammenzupressen, hergestellt werden. Die Topografie des Werkzeugs,
das verwendet wird, um das Prägemuster
in der Trennschicht 126 zu erzeugen, kann unter Verwendung
jeder bekannten Technik, wie etwa zum Beispiel chemisches Ätzen, mechanisches Ätzen, Laserabtragung,
Fotolithografie, Stereolithografie, Mikro-Materialbearbeitung, Rändeln, Schneiden
oder Kerbbildung, gefertigt werden.
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Die
Klebstoffschicht 118 wird vorzugsweise auf eine geprägte Trennschicht 126 aufgetragen,
um das Prägemuster
zu erzeugen. Wenn die Trennschicht 126 abgenommen wird,
weist die Klebstoffschicht 118 eine Topografie mit Strukturen
und Talflächen
auf, die im Wesentlichen das Spiegelbild der Topografie der Strukturen
und Flächen
auf der Trennschicht 126 ist. Ein typische Trennschicht 126 mit
einem bevorzugten Muster von Strukturen, rippenähnlichen Vorsprüngen 128,
ist in 3 veranschaulicht.
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Die
Trennschicht 126 kann jede Trennschicht oder Übertragungsschicht
sein, die den Fachleuten bekannt ist und so geprägt werden kann, wie zuvor beschrieben.
Die Trennschicht 126 sollte auch in engem Kontakt mit einem
Haftklebstoff angeordnet und anschließend ohne Beschädigung der
Klebstoffschicht abgenommen werden können. Nichteinschränkende Beispiele
für Trennschichten
umfassen Materialien von der Minnesota Mining & Manufacturing Company (3M) in St.
Paul, MN, der Rexam Corporation in Iowa City, IA, oder Daubert Coated
Products in Westchester, IL. Die Trennschicht 126 ist normalerweise
ein polymerbeschichtetes Papier mit einer Silicontrennbeschichtung,
ein polyethylenbeschichteter Polyethylenterephthalat- oder PET-Film
mit Silicontrennbeschichtungen oder ein Polypropylen-Gießfilm mit
einer Silicontrennbeschichtung. Die Trennschicht 126 kann
auch Strukturen aufweisen, die so ausgelegt sind, dass sie die Positionierbarkeit des
Klebstoffgegenstands verbessern, wie etwa zum Beispiel jene in Produkten,
die von 3M unter der Handelsbezeichnung Controltac erhältlich sind.
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Unter
neuerlicher Bezugnahme auf 2 ist eine
Grafik 113 auf einer zweiten Oberfläche 114 der Filmschicht 112 abgebildet.
In 2 wurden die Filmschicht 112 und die
Klebstoffschicht 118 um die Grafik 113 herum sorgfältig weggeschnitten.
Der Bereich der Filmschicht 112 und der Klebstoffschicht 118,
auf dem die Grafik 113 nicht aufliegt, wurde entfernt,
um einen Abschnitt 130 der strukturierten Oberfläche der
Trennschicht 126 freizulegen.
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Wie
in 4 dargestellt, kann, sobald die Filmschicht und
die Klebstoffschicht, wo die Grafik 113 nicht aufliegt,
entfernt sind, ein zweites Band 140 über die Grafik 113 und/oder
die Trennschicht 126 aufgetragen werden. Das Band 140 kann
verwendet werden, um die Grafik 113 vor Beschädigung während der
Handhabung zu schützen,
oder es kann ein Vorabdeck- oder Vortrennband, um die Übertragung
und Ausrichtung der Konstruktion 110 in Bezug auf ein Substrat
zu erleichtern. Das Band 140 kann auch ein Klebeband sein,
das verwendet wird, um die Trennschicht 126 vorüber gehend
mit einer anderen Trennschicht (in 4 nicht
dargestellt) zu verbinden. Im Allgemeinen weist das Band 140 eine
Filmschicht 144 und eine Klebstoffschicht 142 auf.
Das Band 140 kann in Abhängigkeit seiner beabsichtigten
Funktion auch andere Schichten aufweisen, aber diese Schichten werden
hier nicht näher
ausgeführt.
Wenn das Band 140 mit der Trennschicht 126 in
Kontakt tritt, ist die Filmschicht 144 normalerweise steif
genug, damit die Klebstoffschicht 142 des Bandes sich nicht
völlig
an die Topografie der Trennschicht 126 anpassen kann. Dies
führt zu
einer unzureichenden Haftung zwischen dem Band 140 und
der Trennschicht 126, insbesondere wenn die rippenähnlichen
Vorsprünge
auf der Trennschicht 126 zahlreich und dicht beabstandet
sind.
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Die
Trennschicht 126 der Erfindung weist ein Strukturmuster
auf einer freiliegenden Oberfläche
auf, das zum Kontakt mit einem Klebstoff geeignet ist. Dieses Muster
weist eine Konfiguration von vorstehenden Strukturen auf, in welchen
wenigstens zwei Abmessungen der Strukturen vorzugsweise mikroskopisch
sind, d.h. die topische und/oder die Querschnittansicht der Strukturen
vorzugsweise mikroskopisch sind. Der Begriff „mikroskopisch", wie hierin verwendet,
bezieht sich auf Abmessungen, die durch das menschliche Auge nicht ohne
Hilfe eines Mikroskops aufgelöst
werden können.
Die Strukturen können
entweder in einer willkürlichen Anordnung
von Strukturen oder in regelmäßigen Mustern
vorhanden sein. Ausgewählte
Muster könnten
geradlinige Muster, polare Muster und andere herkömmliche
regelmäßige Muster
umfassen.
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Die
Formen der Strukturen, die sich von einer Ebene der Oberfläche der
Trennschicht 126 nach oben erstrecken, können in
Abhängigkeit
von der beabsichtigten Anwendung der Klebstoffschicht 118 stark
variieren. Beispiele für
Strukturformen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Halbkugeln, Prismen
(wie beispielsweise quadratische Prismen, rechteckige Prismen, zylindrische
Prismen und andere ähnliche
vieleckige Merkmale), Pyramiden oder Ellipsoide. Kombinationen der
verschiedenen Strukturformen können
verwendet werden. Die bevorzugten Formen umfassen Halbkugeln, Prismen
und Pyramiden. Jede einzelne Struktur sollte normalerweise eine
Höhe von über 3 μm, aber weniger
als die Gesamtdicke der Klebstoffschicht und vorzugsweise von etwa
3 μm bis
etwa 50 μm
aufweisen.
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5A veranschaulicht
eine viereckige Pyramide 150 als eine Veranschaulichung
einer Ausführungsform,
die zur Verwendung als eine Struktur in der Trennschicht 126 geeignet
ist. Die Struktur 150 weist wenigstens eine Seitenwand 132 auf,
die einen Winkel α zu
einer Ebene der Oberfläche
der Trennschicht 126 bildet. Der Winkel α kann von
einem Winkel gewählt
werden, der – gemessen
in Bezug auf die Ebene der Oberfläche der Trennschicht 126 – größer als
0° und kleiner
als 90° und
notwendig ist, um verbesserte Grade von Haftung zwischen der Trennschicht 126 und
der Klebstoffschicht 142 auf einem Schutzfilm 140 bereitzustellen.
Der Winkel α ist
vorzugsweise kleiner als etwa 50° und
insbesondere etwa 30° bis
etwa 50°.
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5B stellt
eine viereckige Kegelstumpfpyramide 151 dar, die ebenfalls
als eine Struktur in der Trenn schicht 126 verwendet werden
kann. Die Struktur 151 weist wenigstens eine Seitenwand 132 auf,
die einen Winkel α zu
einer Ebene der Oberfläche
der Trennschicht 126 bildet. Der Winkel α kann aus
einem Winkel gewählt
werden, der – gemessen
in Bezug auf die Ebene der Oberfläche der Trennschicht 126 – größer als 0° und kleiner
als 90° und
notwendig ist, um verbesserte Grade von Haftung zwischen der Trennschicht 126 und
der Klebstoffschicht 142 auf dem Schutzfilm 140 bereitzustellen.
Der Winkel α ist
vorzugsweise kleiner als etwa 50° und
insbesondere etwa 30° bis
etwa 50°.
Die Kegelstumpfstruktur 151 weist eine Basis mit einer
Breite W1 und eine flache obere Fläche 152 mit
einer Breite W2 auf.
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Die
Strukturen der Trennschicht 126 sind vorzugsweise im Wesentlichen
kontinuierlich. Der Begriff „im Wesentlichen
kontinuierlich",
wie in dieser Anmeldung verwendet, bezieht sich auf ein Muster von
Strukturen, das ein im Wesentlichen ununterbrochenes Netz von Kanälen in der
Klebstoffschicht erzeugt. Das kontinuierliche Muster von Strukturen
endet entweder am Umfangsabschnitt der Trennschicht oder tritt mit
anderen Strukturen in Verbindung, die am Umfangsabschnitt der Trennschicht
enden. Die kontinuierlichen Strukturen sind vorzugsweise im Wesentlichen
linear und können überlappend
oder nichtüberlappend
sein. Die Strukturen in der Trennschicht 126 sind vorzugsweise
im Wesentlichen regelmäßig. Der
Begriff „regelmäßig" bezieht sich auf
ein Muster von Strukturen, das ein regelmäßiges, sich wiederholendes
Muster über
wenigstens einen Abschnitt der Oberfläche der Trennschicht und vorzugsweise über die
ganze Oberfläche
der Trennschicht aufweist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die regelmäßigen und
kontinuierlichen Strukturen im Wesentlichen lineare Rippen 128,
die sich von einer Ebene einer Oberfläche der Trennschicht 126 nach
oben erstrecken. Die Rippen 128 können überlappend oder nichtüberlappend
sein. Wie in WO 98/295,116 beschrieben, sollten die Rippen 128 gemäß den folgenden
konstruktionstechnischen Überlegungen
bemessen sein. Erstens sollten die Rippen vorzugsweise groß genug
sein, um einen Austritt von Fluida zum Umfang des Gegenstands zu
ermöglichen,
aber nicht so groß,
dass ein Eintritt unerwünschter
Fluida unter den Gegenstand ermöglicht
wird. Zweitens sollten die Rippen 128 nicht so groß sein,
dass das Erscheinungsbild der freiliegenden Oberfläche des
Films 112 beeinträchtigt
wird, insbesondere wenn der Film 112 zu bebildern ist.
Drittens sollten die Rippen 128 nicht so groß sein,
dass die Klebeverbindungsleistung des Gegenstands beeinträchtigt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform überlappen
die Rippen 128 einander in einem kreuzweise schraffierten
Muster, und das kreuzweise schraffierte Muster ist in Bezug auf
die Kante der Trennschicht um 45° abgewinkelt.
Wenn die Trennschicht 126 von der Klebstoffschicht abgenommen
und der Gegenstand 110 auf ein Substrat aufgebracht wird,
ermöglichen
die Kanäle
in der Klebstoffschicht, die durch die Rippen in der Trennschicht
erzeugt werden, das Entweichen von Fluid, das an der Grenzfläche zwischen
der Klebstoffschicht und dem Substrat eingeschlossen ist, zum Umfang
des Gegenstands und sein Ausströmen
an die Umgebungsluft.
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Die
Querschnittsform der Rippen 128 kann gemäß den Verarbeitungsverfahren,
die zu ihrer Herstellung verwendet werden, stark variieren, aber
jede weist vorzugsweise einen V-förmigen oder trapezförmigen Querschnitt
bei Betrachtung in einer Querrichtung auf. Die Abmessungsgrenzen
der Rippen können
durch ihr Aspektverhältnis
beschrieben werden. Das Aspektverhältnis wird definiert als das
Verhältnis
in einer Querschnittansicht senkrecht zu (1) der Ebene der Trennschicht 126 und
(2) der Längsrichtung
einer Rippe 128 der größten mikroskopischen
Abmessung der Rippe parallel zur Ebene der Trennschicht (siehe W1 in 6) zur größten mikroskopischen
Abmessung des Rippenkanals senkrecht zur Ebene der Trennschicht
(siehe W2 in 6). In Abhängigkeit
von der spezifischen Art von Rippe und den zuvor umrissenen Überlegungen
hinsichtlich der Rippenkonstruktion sind die Grenzen des Aspektverhältnisses
vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 100 und vorzugsweise etwa 1 bis etwa
10.
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Im
Gegenstand mit einer Klebstoff-Rückschicht
der Erfindung weisen die Strukturen eine spezifische Form und eine
Größe auf,
um einer verbesserte Haftung zu einem Schutzband bereitzustellen. 6 zeigt
die Abmessungen und Charakteristiken der Strukturen auf der Oberfläche der
Trennschicht 126 der Erfindung, welche diesen verbesserten
Grad von Haftung bereitstellen.
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Unter
Bezugnahem auf 6 weist die Trennschicht 126 Strukturen
auf, die mehrere Rippen 128 bilden. Der Abstand P zwischen
den Rippen 128 kann etwa 125 μm bis etwa 2.500 μm und vorzugsweise
etwa 150 μm
bis etwa 1.300 μm
betragen. Die Höhe
jeder Rippe 128 von einer Ebene der Trennschicht 126 beträgt etwa
3 μm bis
etwa 45 μm
und vorzugsweise etwa 10 μm
bis etwa 30 μm.
Die Breite der Rippe 128 W1 an
ihrer Basis beträgt
weniger als etwa 200 μm.
Die Distanz über
das obere Ende 152 der Rippe 128 beträgt etwa
0 μm bis
etwa 200 μm.
Die Rippe 128 weist wenigstens eine Seitenwand 132 auf,
die einen Winkel α zu
einer Ebene der Oberfläche
der Trennschicht 126 bildet. Der Winkel α kann von
einem Winkel gewählt
werden, der – gemessen
in Bezug auf die Ebene der Oberfläche der Trennschicht 126 -größer als
0° und kleiner
als 90° und
notwendig ist, um verbesserte Grade von Haftung zwischen der Trennschicht 126 und
der Klebstoffschicht 142 auf einem Schutzfilm 140 bereitzustellen.
Der Winkel α ist
vorzugsweise kleiner als 50° und
insbesondere etwa 30° bis
etwa 50°.
Das Winkelprofil verstärkt
die Haftung zwischen der Trennschicht 126 und einem Band 140 (siehe 4).
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Der
zuvor beschriebene Gegenstand kann auf eine Vielfalt von Substraten,
welche glatte, luftdichte Oberflächen
umfassen, aufgebracht werden. Beispiele für geeignete Substrate umfassen
Glas-, Metall-, Kunststoff-, Holz- und Keramiksubstrate, gestrichene
Oberflächen
dieser Substrate, bebilderte Filme, Aufschriftflächen und dergleichen. Repräsentative
Kunststoffsubstrate umfassen Polyvinylchlorid, Ethylen-Propylen-Dien-Momomer-Kautschuk,
Polyurethane, Polymethylacrylat, technische Thermoplaste (z.B. Polyphenlyenoxid,
Polyetheretherketon, Polycarbonat) und thermoplastische Elastomere.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden nichteinschränkenden
Beispiel beschrieben.
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Beispiele
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Trennschicht-
und Klebstoffschichtprüflinge
wurden unter Verwendung einer Lichtmikroskopie mit einem JENA JENAVERT
(Jena, Deutschland) Einfallslichtmikroskop oder einem Bausch und
Lomb Stereomikroskop (Bausch & Lomb,
Rochester, NY) oder einer Interferometrie-Mikroskopie unter Verwendung eines WYKO
RST Oberflächenprofilers
(WYKO Corp., Tucson, AZ) bewertet.
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Versuche:
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Band-zu-Trennschicht-Ablöse/Haftversuch:
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Zwei
Inch breite Bandstreifen werden durch Laminieren bei 40 psi unter
Verwendung eines Walzenlaminators (Robert L. Greig, Inc.) mit 60D
Durometerwalzen mit einem Durchmesser von 7,6 cm (3 Inch) und einer
Breite von 81 cm (32 Inch) und Druckstangen mit einem Durchmesser
von 1,6 cm (5/8 Inch) an die Trenn- oder mikrostrukturierte Seite
der Trennschichten geklebt. Die Bänder werden nach den angegebenen
Verweilzeitbedingungen in einem konstanten Winkel von 180° unter Verwendung
einer IMASS-Haftprüfvorrichtung, die
für eine
Rate von 229 cm/min (90 Inch/min) eingestellt war, von den laminierten
Prüflingen
abgezogen. Die Band-zu-Trennschicht-Haftmessung
kann in Gramm je Inch Breite oder Gramm je zwei Inch Breite angezeigt werden.
Geringe Band-zu-Trennschicht-Haftfestigkeiten, zum Beispiel weniger
als 5 g/5 cm (2 Inch) Breite, können
zu Bandaufwerfen von der Trennschicht weg oder Abfallen der Trennschicht
ohne extreme Vorsichtsmaßnahmen
bei der Handhabung führen.
Die Bandhaftung für
eine angemessene Leistung hängt
von der Verwendung des Produkts ab. Zum Beispiel kann in einigen
Fällen
gewünscht werden,
eine Haftfestigkeit von nicht viel weniger als 25 g/5 cm (2 Inch)
Breite zu haben. Die Bandarten werden mit den Ergebnissen registriert.
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Grafik-zu-Substrat-Ablöse/Haftversuch:
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Die
Haftversuche der Grafiken zu den Substraten sind eine Modifikation
des ASTM-Verfahrens D3330 (1992) und des Verfahrens Pressure Sensitive
Tape Council PSTC-1 (1989). Kaustisch geätzte und säuregebeizte Aluminiumprüfplatten
(6061 T6, Q-Panel Co., Phoenix Arizona) und gestrichene Aluminiumprüfplatten (Fruehauf,
Indianapolis, IN) werden mit einem Lösemittel, das von der E. I.
DuPont de Nemours, Wilmington, DE, unter der Handelsbezeichnung
PrepSol erhältlich
ist, gereinigt und trocknen gelassen. Haftklebstoff- und Filmprüflinge auf
Trennschicht werden auf 2,54 cm breite Streifen zugeschnitten. Die
Trennschicht wird abgenommen, und die Streifen werden entweder unter
Verwendung eines PA-1 Handapplikators (erhältlich von der Minnesota Mining
and Manufacturing Company (3M), St. Paul, MN) mit einer Geschwindigkeit
von etwa 2,5 Zentimetern/Sekunde oder eines Vanquisher Walzenlaminators
(Stoughton Machine and Manufacturing Co., Inc., Stoughton Wisconsin)
bei 40 psi Überdruck
und mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,5 cm/Sekunde auf die Platten
aufgebracht. Ein Trägerstreifen
eines 2,54 Zentimeter breiten Films, der von 3M unter der Handelsbezeichnung
Scotchcal Series 3650 erhältlich
ist, wird Lagegenauigkeit auf jeden Prüflingsstreifen laminiert. Der
Trägerfilm
verhindert, dass die Prüflingsfilme
und Prüflingsklebstoffe
sich während
des Ablöseversuchs übermäflig strecken.
Nach 24 Stunden in einem Raum mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit
bei 22°C und
50% relativer Feuchtigkeit oder nach 7 Tagen bei 66°C, gefolgt
von 24 Stunden Ausgleichung in dem Raum mit konstanter Temperatur
und Feuchtigkeit, wird unter Verwendung eines Lloyd 500 Zugprüfgeräts (Lloyd
Instruments, Segensworth Fareham, England) eine Ablösehaftfestigkeit
bei einem 180°-Abziehen mit einer
Kreuzkopfgeschwindigkeit von 30,5 Zentimetern je Minute gemessen.
Die Prüflinge
können
verarbeitet oder unverarbeitet sein. Verarbeitete Filmprüflinge werden
mit Drucktinten und transparenten Beschichtungen beschichtet.
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Versuch hinsichtlich Zeltbildung
von Grafik auf Wellen- und
Nieten und Überlappung:
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Auf
einer gestrichenen Fruehauf-Wellplatte von 30,5 cm mal 10 cm (12
Inch mal 4 Inch) mit vier abgerundeten Nieten mit einem Durchmesser
von 12 mm und einer Höhe
von 2,5 mm wird ein Prüffilm
mit Abmessungen von 6,4 cm mal 30,5 cm (2,5 Inch mal 12 Inch) aufgebracht.
Der Film wird unter Verwendung einer Kunststoffquetschwalze auf
die Prüfplatte
aufgebracht, wobei sichergestellt wird, dass der Film sich an die Wellen
anpasst und die vier Nietköpfe
vollständig
abdeckt. Ein zweites Stück
desselben Films, 2,5 cm mal 30,5 cm (1 Inch mal 12 Inch), wird auf
dieselbe Weise auf einen Rand der ersten Schicht des aufgetragenen
Films aufgebracht, derart dass eine Breite von etwa 1,3 cm (0,5
Inch) des zweiten Streifens den ersten Film überlappt und daran haftet,
und eine Breite von etwa 1,3 cm (0,5 Inch) des zweiten Streifens
nur an der Platte haftet. Der Umgebungsbereich um die Nietköpfe herum
wird mit einem elektrischen Heißluftpistole
erwärmt,
um den Film zu erweichen, ohne ihn zu schmelzen. Unter Verwendung
einer Nietbürste
wird der Film um die Nietköpfe
herum gebürstet,
derart dass der Film verformt wird und eine feste anschmiegsame
Bindung zwischen dem Film, den Nieten und dem Umgebungsbereich ohne
erkennbare Brückenbildung
(Zeltbildung) des Films in den Tälern
erhalten wird. Die Prüfplatten
werden für
24 Stunden bei 22°C
(72°F)/50%
relativer Feuchtigkeit abgelegt. Nach 24 Stunden wird jegliches
Anheben in den Tälern,
jegliche Zeltbildung um die Nietköpfe herum und jegliche Neigung
des Überlappungsstreifens,
sich über
sich selbst abzulösen,
bewertet. Die Prüfplatten
werden für
7 Tage bei 66°C
(150°F)
in einem Ofen angeordnet und dann erneut bewertet.
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Eindruck-Plattenversuch:
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Eine
kreisförmige
Einkerbung wird in der 0,7 mm dicken Aluminiumprüfplatte unter Verwendung eines halbkugelförmigen Fallhammers
mit einem Spitzendurchmesser von 2,5 cm gemacht. Die Einkerbung
wies einen Durchmesser von etwa 2,8 cm auf der Ebene der Platte
auf und war etwa 0,6 cm tief. Ein zu prüfendes Prüfstück von 7,5 cm mal 7,5 cm wurde über der
Einkerbung zentriert und flach auf die Platte aufgebracht und über die
Einkerbung gespannt. Ein PA-1 Handapplikator mit einer Schutzhülse (SA-1,
erhältlich
von 3M) wurde verwendet, um den Prüfling unter Verwendung einer
Masse von etwa 1 kg auf die Platte zu drücken. Dann wurde der Film mit
einem Daumen in die vertiefte Einkerbung gedrückt. Es wurden wenigstens 3
kg Masse angelegt. Die Fähigkeit
des Prüflings,
sich der Einkerbung anzupassen und die vertiefte Platteneinkerbung
gleichmäßig zu berühren, wurde
wie folgt bewertet:
- 0
- das Muster passt sich
der Einkerbung gegen die eingeschlossenen Luft nicht wesentlich
an
- 1
- das Muster kann bis
zu einem Ausmaß von
etwa 50% in die Einkerbung hineingedrückt werden
- 2
- das Muster kann niedergedrückt werden,
um sich bei Hinterlassen von kleinen Luftbläschen der Einkerbung weitgehend
anzupassen
- 3
- das Muster kann niedergedrückt werden,
um sich der Einkernung langsam (mehr als 5 Sekunden) und vollständig anzupassen
- 4
- das Muster kann niedergedrückt werden,
um sich schnell (weniger als 5 Sekunden) und vollständig der Einkerbung
anzupassen
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Nieten-Plattenversuch:
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Ein
Prüfstück wurde
manuell über
einen abgerundeten Niet mit einem Durchmesser von 12 mm und einer
Höhe von
2,5 mm auf eine flache Fruehauf-Platte mit Nieten gedrückt, indem
an den Rändern
des Prüflings
3,8 cm von der Mitte des Niets begonnen wurde. Der Prüfling wurde
niedergedrückt,
indem beide Daumen mit Daumendruck (ungefähr 750 g für jeden Daumen) am Umfang unter
Verwendung einer kreisförmigen Bewegung
verwendet wurden, um große
Lufttaschen unter dem Film einzuschließen. Der Film wurde dann am Rand
der Lufttasche zum Niet hin eingedrückt, wobei die Daumen an gegenüberliegenden
Seiten des Niets gehalten wurden und halbkreisförmige Bewegungen in abwechselnden
Richtungen mit abnehmenden Radien machten, um die Daumen entlang
des Randes der Tasche zu halten (ungefähr 750 g für jeden Daumen). Die Kraft
wurde begrenzt, um den Film nicht zu zerreißen. Diese Vorgehensweise stellte
sicher, dass eine große Lufttasche
unter dem Prüfling gebildet
und daran gehindert wurde, durch Lösen des Haftklebstoffs unter
den Film zum Prüflingsrand
gedrückt
zu werden. Es wurde die Zeit bestimmt, die erforderlich war, um
die Lufttasche abzuführen
und den Film innerhalb von 2 mm des Niets anzupassen. Wenn eine
große
Lufttasche nach 5 Minuten des Bearbeitens des Films blieb, wurde
der Durchmesser der Lufttasche bestimmt. Prüflinge mit der besten Luftabführung benötigten im
Allgemeinen weniger als etwa 30 bis 60 Sekunden, damit sich der
Film an den Niet anpasste. Die schlechtesten Prüflinge schlossen nach 5 Minuten
Arbeitsanwendung etwa eine 35 mm große (oder größere) Lufttasche ein.
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Nieten-Wellplattenversuch:
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Ein
Prüfling
wurde von Hand auf eine gestrichene Fruehauf-Wellplatte aus Aluminium
von 10 cm mal 30,5 cm mit abgerundeten Nieten mit einem Durchmesser
von 12 mm und einer Höhe
von 2,5 mm aufgebracht. Der Prüfling
war groß genug,
um einen beträchtlichen
Abschnitt der Platte abzudecken. Es wurde der Grad der Leichtigkeit
bewertet, mit welcher der Prüfling
in die Täler
gedrückt
und an die Nieten angepasst werden konnte, um Lufteinschluss zu
verhindern.
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Beispiel 1 bis 14
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Trennschichten
wurden geprägt,
um Muster von vorstehenden Rippen auf der Vorderseitenfläche zu bilden.
Die Trennschichten wiesen im Allgemeinen einen 125 ccm Papierkern,
etwa 25 ccm Polyethylen mit einer matten Oberflächenbeschaffenheit auf der
Rückseite,
etwa 25 ccm Polyethylen mit einer glänzenden Oberflächenbe schaffenheit
auf der Vorderseite und eine handelsübliche Siliconbeschichtung
auf der glänzenden
Polyethylen-Seite auf. Jeder Satz von Mustern wurde unter Wärme und
Druck unter Verwendung eines Gravurprägewerkzeugs gebildet. Jedes
Gravurmuster war eine Anordnung von zwei Sätzen von einander schneidenden
parallelen Rillen, die eine quadratische Gitteranordnung bildeten,
die 45 Grad von der Achse des Werkzeugs orientiert war. Vergleichsbeispiele
(Beispiel 1) ohne mikrogeprägte
Rippen wurden ebenfalls bewertet. Die Fläche der oberen Rippenenden
in Bezug auf die Fläche
des Trennschichtprüflings
wurde für jedes
Muster berechnet und zeigte höchstens
eine geringe oder gar keine Zunahme in Bezug auf jene mit steiler
geneigten Seitenwänden.
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Die
Trennschichten wurden unter Verwendung zweier repräsentativer
Schutzbänder,
die von 3M unter den Handelsbezeichnungen SCPS-53X und SCPS-55 erhältlich sind,
auf Band-zu-Trennschicht-Haftung geprüft. Außerdem wurden die Trennschichten
unter Verwendung einer modifizierten Version von SCPS-55 geprüft. Die
Ergebnisse zeigten, dass die Trennschichten mit der Rippentopografie
dieser Erfindung zu einer verbesserten Haftung von aufgebrachten
Bändern
führen
und die Auswahl von verwendbaren Bändern erweitern, die mit Produkten
mit diesen Trennschichten verwendet werden können.
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Eine
Acrylhaftklebstofflösung
(in US-Patent Nr. 5,296,277 als eine Klebstofflösung 1 beschrieben und mit
18,5 phr eines Harzes modifiziert, das von der Arizona Chemical
Co. unter der Handelsbezeichnung Nirez 2019 erhältlich ist) wurde auf die Trennschichten
aufgetragen und für
10 Minuten bei 66°C
getrocknet, um einen Klebstofffilm von ungefähr 32 ccm Dicke zu bilden.
Die freiliegende Klebstoffseite dieser Prüflinge wurde bei Raumtemperatur
auf einen 46 ccm dicken, weichmacherhaltigen, weißen und
anpassungsfähigen
Vinyl- oder PVC-Film laminiert, der mit jenem identisch ist, der
in Filmen verwendet wird, die von 3M unter der Handelsbezeichnung
Controltac Plus Graphic Marking Film Series 180-10 erhältlich sind.
Die Laminierung verwendete einen Vanquisher Walzenlaminator (Stoughton
Machine and Manufacturing Co., Inc., Stoughton Wisconsin) bei 200
kPa (30 psi) Überdruck
und mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,5 cm/Sekunde, um eine im
Wesentlichen flache Konstruktion zu ermöglichen. Die Entfernung der
Trennschicht legte eine Klebstoffschicht mit einer im Wesentlichen
umgekehrten Topografie von verhältnismäßig flachen
Klebstofftälern
und kontinuierlichen Mikrokanälen
frei. Die Mikrokanäle
wiesen im Wesentlichen dieselbe Form wie die Trennschichtrippen auf.
Die Filme mit einer Klebstoff-Rückschicht
wurden hinsichtlich der Luftablassauftragsleistung (mit Eindruck-Plattenversuch
und Nieten-Plattenversuch), sowie der allgemeinen Auftragsleichtigkeitsleistung
(z.B. Nieten/Wellplattenversuch) bewertet. Die Haftungs- und Halteleistung
wurden unter Verwendung des Grafik-zu-Substrat-Ablöse/Haftversuchs und des Versuchs
hinsichtlich Zeltbildung von Grafik auf Wellen und Nieten und Überlappung
bewertet. Die Ergebnisse zeigten ausgezeichnete Auftrags-, Luftablass-
und Haftungsleistungseigenschaften für die Prüflinge, die aus den Trennschichten
der vorliegenden Erfindung hergestellt waren, und sie waren vergleichbar
oder besser als die Prüflinge,
die aus der Trennschicht von Beispiel 2 hergestellt waren. Beispiele
für die
Vergleichstrennschicht von Beispiel 1 wiesen keine Luftablasseigenschaften auf.
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Tabelle
1. Vorabdeckband 1-Masse Haftfestigkeiten nach 1 h/KTF, 24 h/KTF,
24 h/120 F oder 14 Tagen/KTF g/2'' Breite bei 90''/min (Schnitt von 3)
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Es
wurden etliche Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. Nichtsdestotrotz versteht es sich von
selbst, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne
sich vom Geist und Rahmen der Erfindung zu entfernen. Demgemäß liegen
andere Ausführungsformen
im Rahmen der folgenden Ansprüche.
