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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft bedruckbare Haftgegenstände.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft bedruckbare Haftgegenstände. Die
vorliegende Erfindung ist besonders für Klebebänder und Haftetikette ohne
Trägermaterial
nützlich.
Bilder und Drucksachen, einschließlich Zeichen, Strichcodes,
Symbole und Grafiken, werden häufig
verwendet. Bilder und Angaben in Form von Warnungen, Erklärungen,
Unterhaltung, Werbung oder anderen Informationen usw. werden auf
einer Vielfalt von Innen- und Außenflächen angebracht.
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Zu
Techniken, die zum Drucken von Bildern und Druckmaterial verwendet
werden können,
gehören Thermomassetransferdrucken
(auch bekannt als einfach Thermotransferdrucken), Matrixdrucken,
Laserdrucken, Elektrofotografie (einschließlich Fotokopieren) und Tintenstrahldrucken.
Zum Tintenstrahlen kann das Drucken mittels Drop-on-Demand-Tintenstrahltechniken
oder Techniken mit kontinuierlichem Strahl gehören. Zu Drop-on-Demand-Tintenstrahltechniken
gehören
das Piezotintenstrahldrucken und das Thermotintenstrahldrucken,
die sich dadurch unterscheiden, wie die Tintentropfen gebildet werden.
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Tintenstrahltinten
können
auf einem organischen Lösungsmittel
basierende, wässrige
(auf Wasserbasis) oder feste (Phasenänderung) Tintenstrahltinten
sein. Feste Tintenstrahltinten weisen als Bestandteil ein festes
Wachs- oder Harzbindemittel auf. Die Tinte wird geschmolzen. Die
geschmolzene Tinte wird dann mittels Tintenstrahlen gedruckt.
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Die
Komponenten eines Tintenstrahlsystems, das zur Erstellung von Grafiken
verwendet wird, können in
drei Hauptkategorien eingeteilt werden: die Kategorie Computer,
Software und Drucker, die Kategorie Tinte und die Kategorie Aufnahmemedium.
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Computer,
Software und Drucker steuern die Größe, Anzahl und Platzierung
der Tintentröpfchen
und leiten das Aufnahmemedium durch den Drucker. Die Tinte enthält den Farbstoff.
Das Aufnahmemedium stellt einen Aufbewahrungsort zur Aufnahme und
zum Festhalten der Tinte zur Verfügung. Die Qualität des Tintenstrahlbildes
ist von dem Gesamtsystem abhängig.
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Die
Zusammensetzung und die Wechselwirkungen zwischen Tinte und Aufnahmemedium
sind in einem Tintenstrahlsystem am wichtigsten. Bei Druckern, die
heute eine Auflösung
von mehr als 2400 × 2400
dpi aufweisen, ist die Größe der Tintenstrahltröpfchen kleiner
als je zuvor. Eine typische Tröpfchengröße für diese dpi-Genauigkeit
beträgt
weniger als 10 Pikoliter. Einige Druckerhersteller arbeiten daran,
noch kleinere Tröpfchengrößen zu erhalten,
während
andere Druckerhersteller mit den größeren Tröpfchengrößen für großformatige Grafiken zufrieden
sind.
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Bei
Behältern,
Paketen, Kartons und anderen Behältnissen
(im Allgemeinen als "Schachteln" bezeichnet) zum
Aufbewahren und Versenden von Produkten wird in der Regel ein Paketklebeband
verwendet, wie ein Klebeband, um die Klappen oder Abdeckungen zu
befestigen, damit sich die Schachtel während der normalen Versendung,
Handhabung und Lagerung nicht aus Versehen öffnet. Paketklebeband bewahrt
die Unversehrtheit einer Schachtel während des gesamten Distributionszyklus.
Paketklebeband kann an anderen Teilen von Schachteln und auf anderen
Arten von Gegenständen
verwendet werden. Ein typisches Paketklebeband umfasst einen Träger aus
Kunststofffolie mit einer bedruckbaren Oberfläche und eine Haftklebeschicht.
Dieses Band kann bedruckt und zum Verschließen der Schachtel auf eine
Schachtel aufgebracht werden. Es kann auch bedruckt, zu einem Etikett
zugeschnitten und auf einer Schachtel oder einem Gegenstand angebracht
werden. Diese Bänder
können
in Rollen- oder Stapelform hergestellt werden und es können Informationen
auf die Bänder
aufgedruckt oder anderweitig darauf aufgebracht oder in oder auf
den Bändern
enthalten sein.
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Diese
Schachteln zeigen im Allgemeinen Angaben über den Inhalt an. Zu den am
häufigsten
auf der Schachtel angebrachten Angaben gehören Chargennummer, Datumscodes,
Produktidentifikationscodes und Strichcodes. Diese Angaben können mithilfe
einer Vielzahl von Verfahren auf der Schachtel angebracht werden.
Dazu gehören
ein Vorbedrucken der Schachtel bei der Herstellung oder das Aufdrucken
der Angaben auf die Schachtel bei der Verwendung. Zu weiteren Ansätzen gehören die
Verwendung von Etiketten, üblicherweise
weißes
Papier mit vorgedruckten Informationen, die entweder von Hand oder
mit einem automatischen Etikettenaufkleber während der Produktion aufgebracht
werden.
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Ein
neuer Trend bei der Vermittlung von Informationen über das
Produkt besteht in der Forderung, schachtelspezifische Informationen
zur Verfügung
stellen zu können.
So kann beispielsweise jede Schachtel spezifische Angaben über ihren
Inhalt und den endgültigen
Zielort des Produkts, einschließlich
Chargennummern, Seriennummern und Kundenbestellnummern, enthalten.
Die Angaben werden in der Regel auf einem Band oder Etiketten bereitgestellt,
das bzw. die auf den jeweiligen Kunden zugeschnitten ist/sind und
bei Bedarf, im Allgemeinen beim Aufbringen auf die Schachtel, gedruckt
wird/werden.
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Ein
System zum Drucken von Informationen beinhaltet das Thermotransferdrucken
auf Band oder Etikette unter Verwendung von Farbbändern und
einem speziellen Wärmeübertragungsdruckkopf.
Ein Computer steuert den Druckkopf durch Bereitstellen von Eingangsdaten
am Kopf, der diskrete Stellen auf dem Farbband erwärmt. Das
Farbband berührt
das Etikett direkt, sodass die Tinte beim Erwärmen einer diskreten Fläche schmilzt
und auf das Etikett übertragen
wird. Bei einem anderen Ansatz unter Verwendung dieses Systems werden
Etiketten verwendet, die bei Wärmezufuhr
die Farbe wechseln (direkte Thermoetikette). Bei einem anderen System
werden veränderliche
Angaben von einem Tintenstrahldrucker mit einem Druckkopf direkt
auf eine Schachtel oder Etikett gedruckt. Ein Computer kann die
Tintenmuster, die auf die Schachtel oder das Etikett gesprüht werden,
steuern.
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Sowohl
Wärmeübertragungs-
als auch Tintenstrahlsysteme erzeugen scharfe Bilder. Bei sowohl
Tintenstrahl- als auch Wärmeübertragungssystemen
hängt die
Druckqualität
von der Oberfläche
ab, auf die die Tinte aufgebracht wird. Es scheint, dass das beste
System zum Drucken veränderlicher
Informationen ein System ist, bei dem die Tinte und das Drucksubstrat
korrekt aufeinander abgestimmt werden können, um ein wiederholfähiges hochwertiges
Bild zu erzeugen, insbesondere Strichcodes, die mit einem elektronischen
Scanner mit hoher Zuverlässigkeit
lesbar sein müssen.
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Ungeachtet
der spezifischen Drucktechnik enthält die Druckvorrichtung ein
Hantierungssystem zum Führen
einer ununterbrochenen Bandbahn zum Druckkopf und nach dem Drucken
weg vom Druckkopf, um sie anschließend auf dem fraglichen Gegenstand
(beispielsweise einer Schachtel) aufzubringen. Zu diesem Zweck wird
die Bandbahn üblicherweise
in aufgerollter Form ("Bandvorratsrolle") bereitgestellt,
sodass die Druckvorrichtung eine Halterung enthält, die die Bandvorratsrolle
drehbar aufnimmt. Wenn die Bandrolle ohne Trägermaterial ist, befindet sich
der Klebstoff des Bands in innigem Kontakt mit der bedruckbaren
Oberfläche der
nächsten Wicklung
des Bands auf der Rolle.
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Beispiele
für mikrostrukturierte
Tintenaufnahmemedien sind
WO
99/55537 ,
WO 00/73083 ,
WO 00/73082 ,
WO 01/58697 und
WO 01/58698 zu entnehmen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die
Verwendung eines mikroporösen
oder mikrostrukturierten Tintenaufnahme-Haftgegenstands ohne Trägermaterial
hat spezielle Probleme aufgeworfen. Im Allgemeinen neigt die Haftschicht
zum Fließen
in die mikrostrukturierten Elemente der Mikrostrukturfläche oder
der porösen
Fläche
des mikroporösen
Substrats. Unter bestimmten Zeit-, Druck- und Temperaturbedingungen
kann die Haftschicht auf die darunter liegende Fläche übertragen
werden oder daran gebunden werden. Aus diesem Grund kann das Klebemittel
in einem Stapel Etikette ohne Trägermaterial
oder auf einer Klebebandrolle nicht mehr von der mikrostrukturierten
Fläche
unmittelbar darunter getrennt werden. Dies führt entweder zu einem Versagen
zwischen dem Klebemittel und seinem Träger oder zu einem vollständigen Versagen
beim Entfernen der oberen Schicht des Haftgegenstands.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Haftgegenstand mit einem Aufnahmemedium,
umfassend eine mikrostrukturierte Fläche, die zu einem Stapel gestapelt
oder auf eine Bandrolle aufgewickelt werden kann, wobei die Entfernbarkeit
des oben liegenden Haftgegenstands oder der Vorderkante des Klebebands
erhalten bleibt. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung
einen Gegenstand, umfassend mindestens eine Hauptfläche, umfassend
eine mikrostrukturierte Fläche,
wobei die mikrostrukturierte Fläche
mikrostrukturierte Elemente umfasst, wobei die mikrostrukturierten
Elemente Wände
umfassen und mindestens eine Wand eine veränderliche Höhe mit einer maximalen Höhe und einer
Mindesthöhe
im Wandverlauf aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus einen mehrschichtigen
Gegenstand, umfassend eine erste Schicht und eine zweite Schicht.
Die erste Schicht umfasst einen ersten Träger, wobei der Träger eine erste
Hauptfläche
und eine zweite Hauptfläche
umfasst, wobei die erste Hauptfläche
eine mikrostrukturierte Fläche
umfasst, die tief liegende mikrostrukturierte Elemente umfasst,
wobei die mikrostrukturierten Elemente Wände aufweisen, die die mikrostrukturierten
Elemente voneinander trennen und wobei mindestens eine Wand eine
veränderliche
Höhe im
Wandverlauf mit einer maximalen Höhe und einer Mindesthöhe aufweist; und
eine erste Klebstoffschicht auf der zweiten Hauptfläche des
ersten Trägers.
Die zweite Schicht umfasst einen zweiten Träger, wobei der Träger eine
erste Hauptfläche
und eine zweite Hauptfläche
umfasst, wobei die erste Hauptfläche
eine mikrostrukturierte Fläche
umfasst, die tief liegende mikrostrukturierte Elemente umfasst,
wobei die mikrostrukturierten Elemente Wände aufweisen, die die mikrostrukturierten
Elemente voneinander trennen und wobei mindestens eine Wand eine
veränderliche
Höhe im
Wandverlauf mit einer maximalen Höhe und einer Mindesthöhe aufweist;
und eine zweite Klebstoffschicht auf der zweiten Hauptfläche des
zweiten Trägers.
Bei dem mehrschichtigen Gegenstand ist die erste Klebstoffschicht
mit der ersten Hauptfläche
des zweiten Trägers
in Kontakt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung
einer Folie, umfassend Extrudieren eines Harzes zwischen einer Anpresswalze
und einer Gusswalze unter Druck, wobei die Temperatur der Gusswalze
während
des Verfahrens (Teerfahren) niedriger als die für die volle Replikation im
Werkzeug erforderliche Temperatur (TVR)
ist. Im Allgemeinen ist TVerfahren mindestens
5°C niedriger
als TVR.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine quer verlaufende Querschnittsansicht durch die in 1 dargestellte
Ausführungsform entlang
der Linie 2-2.
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3 ist
eine quer verlaufende Querschnittsansicht durch die in 1 dargestellte
Ausführungsform entlang
der Linie 3-3.
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4 ist
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung einschließlich einer
mehrschichtigen Struktur.
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5–6 sind
Querschnittsansichten im Wandverlauf zusätzliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Genaue Beschreibung der Erfindung
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Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung gelten folgende Begriffsbestimmungen:
"Mikrostrukturiertes
Element" bedeutet
eine erkennbare geometrische Form, die entweder herausragt oder vertieft
ist.
"Mikrostrukturierte
Fläche" ist eine Fläche umfassend
mikrostrukturierte Elemente.
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1 ist
eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die optische Aufnahme zeigt mikrostrukturierte
Elemente 20 und Wände 21,
die die mikrostrukturierten Elemente umschließen.
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2 zeigt
einen Haftgegenstand, der erfindungsgemäße Merkmale trägt. 2 zeigt
eine längs
verlaufende Querschnittsansicht einer in 1 dargestellten
Ausführungsform
entlang der Linie 2-2. Der Haftgegenstand umfasst einen mikrostrukturierten
Träger 212 und
eine Klebstoffschicht 214. Der mikrostrukturierte Träger 212 umfasst
eine erste Hauptfläche 216 und
eine zweite Hauptfläche 218.
Eine Klebstoffschicht 214 ist mit der zweiten Hauptfläche 218 in
Kontakt. Die Klebstoffschicht 214 kann eine kontinuierliche
Schicht oder eine diskontinuierliche Schicht (z. B. Streifen oder
Punkte aus Klebstoff) sein.
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3 zeigt
eine längs
verlaufende Querschnittsansicht einer in 1 dargestellte
Ausführungsform entlang
der Linie 3-3. In der in 3 dargestellten Ausführungsform
legt die erste Hauptfläche 316 des
mikrostrukturierten Trägers
mikrostrukturierte Elemente, in diesem Fall tief liegende mikrostrukturierte
Elemente 320, innerhalb der ersten Hauptfläche 316 fest.
Die mikrostrukturierten Elemente 320 weisen eine Fläche 322 auf.
Die Fläche 322 der
mikrostrukturierten Elemente kann glatt oder strukturiert (z. B.
innerhalb der Fläche 322 der
mikrostrukturierten Elemente festgelegte Rippen (nicht dargestellt))
sein. Die Rippen können
ein beliebiges Muster, wie gerade Linien oder sich schneidende Linien
annehmen.
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Die
mikrostrukturierten Elemente 20 sind von Wänden 21 umschlossen.
Die in 1 dargestellten Wände 21 haben eine
veränderliche
Höhe. Die
Wände 21 weisen
eine Höhe
(d. h. Höhe über der
Fläche
des mikrostrukturierten Elements 22) von etwa 5 bis etwa
200 Mikrometer auf, beispielsweise zwischen etwa 5 und etwa 100
Mikrometer. In bestimmten Ausführungsformen
beträgt
der Höhenunterschied
zwischen der kleinsten Höhe
der Wand (Mindesthöhe)
und der größten Höhe (maximale
Höhe) zwischen
etwa 1 und etwa 50 Mikrometer, beispielsweise zwischen etwa 1 und
etwa 30 Mikrometer, und er kann an jedem beliebigen Punkt im Wandverlauf
auftreten. In bestimmten Ausführungsformen
beträgt
der Unterschied zwischen Mindesthöhe und maximaler Höhe zwischen
etwa 5 und etwa 20 Mikrometer. 3 veranschaulicht
beispielsweise, dass die Wände 21 in
einigen Ausführungsformen
Schnittpunkte 323 aufweisen (d. h. an denen eine Wand auf
eine andere trifft) und dass die maximale Höhe an diesem Schnittpunkt zu
finden ist. In anderen Ausführungsformen weisen
die Wände
einen Punkt 325 zwischen zwei Schnittpunkten im Wandverlauf
auf, und die Mindesthöhe ist
an diesem Punkt 325 zu finden. In anderen Ausführungsformen
beträgt
die Mindesthöhe
Null (0) und ein Teil der Wand kann die gleiche Höhe wie die
Oberfläche
des mikrostrukturierten Elements 322 aufweisen.
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Die
Wände weisen
im Allgemeinen eine Dicke von zwischen etwa 1 und etwa 50 Mikrometer,
beispielsweise zwischen etwa 1 und etwa 30 Mikrometer auf. In bestimmten
Fällen
weisen die Wände
eine Dicke von zwischen etwa 5 und etwa 30 Mikrometer auf.
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Im
Allgemeinen wird mit der Wahl der geometrischen Konfiguration der
mikrostrukturierten Elemente eine Kapazität erreicht, die für die Steuerung
der Platzierung von individuellen Tintentröpfchen ausreicht. In einigen
Ausführungsformen
wird die geometrische Konfiguration derart gewählt, dass der Zwischenraum
der mikrostrukturierten Elemente (d. h. der Mittenabstand zwischen
mikrostrukturierten Elementen) zwischen etwa 1 und etwa 1000 Mikrometer,
beispielsweise zwischen etwa 10 und etwa 500 Mikrometer liegt. In
spezifischen Ausführungsformen
beträgt
der Abstand zwischen etwa 50 und etwa 400 Mikrometer.
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Die
mikrostrukturierten Elemente können
jede beliebige Struktur aufweisen. Die Struktur des mikrostrukturierten
Elements kann beispielsweise im Bereich von kubischen Elementen
mit parallelen vertikalen, planaren Wänden auf der einen Seite bis
hin zu hemisphärischen
Elementen auf der anderen Seite reichen, wobei jede zwischen diesen
beiden Extremen liegende feste geometrische Konfiguration der Wände möglich ist.
Zu spezifischen Beispielen gehören
kubische Elemente, zylindrische Elemente, konische Elemente mit
gewinkelten, planaren Wänden,
stumpfe pyramidenförmige
Elemente mit gewinkelten, planaren Wänden, wabenförmige Elemente
und Elemente mit kubisch geformten Ecken. Andere nützliche
mikrostrukturierte Elemente sind in den PCT-Veröffentlichungen
WO 00/73082 und
WO 00/73083 .
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Das
Muster der Topographie kann regelmäßig, willkürlich oder eine Kombination
dieser beiden sein. "Regelmäßig" bedeutet, dass das
Muster geplant und wiederholfähig
ist. "Willkürlich" bedeutet, dass eines oder
mehrere Merkmale der mikrostrukturierten Elemente auf nicht regelmäßige Weise
verändert
werden. Zu Beispielen für
Merkmale, die verändert
werden, gehören
der Zwischenraum, die Rautiefe, die Tiefe, die Höhe, der Wandwinkel, der Eckenradius
und dergleichen eines mikrostrukturierten Elements. Kombinationsmuster können beispielsweise
Muster umfassen, die über
einen Bereich mit einem Mindestradius von zehn mikrostrukturierten
Elementbreiten von einem beliebigen Punkt aus willkürlich angeordnet
sind, wobei diese willkürlichen
Muster jedoch über
größere Abstände im Gesamtmuster
wiederholfähig
sind. Die Begriffe "regelmäßig", "willkürlich" und "Kombination" werden hier zur
Beschreibung des Musters verwendet, das von einem sich wiederholenden
Maß des
Werkzeugs mit darauf aufgebrachtem mikrostrukturiertem Muster auf
die Bahnlänge übertragen
wird. Wenn das Werkzeug beispielsweise eine zylindrische Walze ist,
entspricht ein sich wiederholendes Maß einer Umdrehung der Walze.
In einer anderen Ausführungsform
kann das Werkzeug eine Platte sein und das sich wiederholende Maß wäre die Platte
und das sich wiederholende Maß entspräche einer
Abmessung oder beiden Abmessungen der Platte.
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Das
Volumen eines mikrostrukturierten Elements kann im Bereich von etwa
1 bis etwa 20.000 pl, beispielsweise von etwa 1 bis etwa 10.000
pl, liegen. Bestimmte Ausführungsformen
weisen ein Volumen von etwa 3 bis etwa 10.000 pl auf, beispielsweise
von etwa 30 bis etwa 10.000 pl, wie von etwa 300 bis etwa 10.000 pl.
Das Volumen der mikrostrukturierten Elemente kann abnehmen, wenn
die Drucktechnik kleinere Tintentröpfchengrößen bereitstellt.
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Bei
Anwendungen, in denen Desktop-Tintenstrahldrucker (typische Tröpfchengröße 3–20 pl)
zur Bilderzeugung verwendet werden, liegen die Volumen der mikrostrukturierten
Elemente im Allgemeinen im Bereich von etwa 300 bis 8000 pl. Bei
Anwendungen, in denen großformatige
Desktop-Tintenstrahldrucker (typische Tröpfchengröße 10–200 pl) zur Bilderzeugung
verwendet werden, liegen die Volumen der mikrostrukturierten Elemente
im Allgemeinen im Bereich von etwa 1.000 bis 10.000 pl.
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Eine
andere Möglichkeit
zur Charakterisierung der Struktur der mikrostrukturierten Elemente 20 ist
die Beschreibung der mikrostrukturierten Elemente mithilfe von Aspektverhältnissen.
Ein "Aspektverhältnis" ist das Verhältnis der
Höhe eines
mikrostrukturierten Elements zur Breite eines mikrostrukturierten
Elements. Nützliche
Aspektverhältnisse
für ein
tief liegendes Element liegen im Bereich von etwa 0,01 bis etwa
2, beispielsweise von etwa 0,05 bis etwa 1 und in bestimmten Ausführungsformen
von etwa 0,05 bis etwa 0,8. Nützliche
Aspektverhältnisse
für ein
herausragendes Element liegen im Bereich von etwa 0,01 bis etwa
15, beispielsweise von etwa 0,05 bis etwa 10 und in bestimmten Ausführungsformen
von etwa 0,05 bis etwa 8.
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Die
Gesamthöhe
der mikrostrukturierten Elemente ist von der Form, dem Aspektverhältnis und
dem gewünschten
Volumen des mikrostrukturierten Elements abhängig. Die Höhe eines mikrostrukturierten
Elements kann im Bereich von etwa 5 bis 200 Mikrometer liegen. In
einigen Aus führungsformen
liegt die Höhe
im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 Mikrometer, beispielsweise von
etwa 30 bis etwa 90 Mikrometer.
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Der
Zwischenraum von mikrostrukturierten Elementen liegt im Bereich
von 1 bis etwa 1000 Mikrometer. Bestimmte Ausführungsformen weisen einen Zwischenraum
von mikrostrukturierten Elementen von etwa 10 bis etwa 500 Mikrometer,
beispielsweise von etwa 50 bis etwa 400 Mikrometer, auf. Der Zwischenraum
von mikrostrukturierten Elementen kann einheitlich sein, es ist
jedoch nicht immer erforderlich oder wünschenswert, dass der Zwischenraum
einheitlich ist. Es ist bekannt, dass in einigen Ausführungsformen
der Erfindung die Einhaltung eines einheitlichen Elementzwischenraum
zwischen den mikrostrukturierten Elementen weder erforderlich bzw.
wünschenswert
ist, noch dass alle Merkmale einheitlich sein müssen. Somit kann die mikrostrukturierte
Oberfläche
eine Auswahl verschiedener Arten von Merkmalen, beispielsweise mikrostrukturierte Elemente
mit möglicherweise
einer Vielfalt von Zwischenräumen,
aufweisen. Die durchschnittliche Rautiefe einzelner Elemente beträgt von etwa
1 bis etwa 200 Mikrometer.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einer mehrschichtigen Struktur 400. 4 stellt
zwei Schichten einer mehrschichtigen Struktur mit einem ersten Haftgegenstand 410a und
einem zweiten Haftgegenstand 410b dar. Der erste Haftgegenstand 410a umfasst
einen mikrostrukturierten Träger 412a und
eine Klebstoffschicht 414a. Der mikrostrukturierte Träger 412a umfasst
eine erste Hauptfläche 416a und
eine zweite Hauptfläche 418a.
Der zweite Haftgegenstand 410b umfasst einen mikrostrukturierten
Träger 412b und
eine Klebstoffschicht 414b. Der mikrostrukturierte Träger 412b umfasst
eine erste Hauptfläche 416b und
eine zweite Hauptfläche 418b.
Die erste Klebstoffschicht 414a ist in direktem Kontakt
mit der ersten Hauptfläche 416b des
zweiten mikrostrukturierten Trägers 412b.
Um den ersten Haftgegenstand 410a vom zweiten Haftgegenstand 410b zu
entfernen, wird die erste Klebstoffschicht 414a somit von
der ersten Hauptfläche 416b des
zweiten mikrostrukturierten Trägers 412b abgelöst.
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5 und 6 veranschaulichen
verschiedene Ausführungsformen
eines Querschnitts durch einen erfindungsgemäßen Gegenstand.
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Mikrostrukturierter Träger
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Der
mikrostrukturierte Träger
umfasst üblicherweise
ein Polymer. Der Träger
kann eine feste Folie sein. Der Träger kann in Abhängigkeit
von der gewünschten
Verwendung durchsichtig, durchscheinend oder undurchsichtig sein.
Der Träger
kann in Abhängigkeit
von der gewünschten
Verwendung klar oder gefärbt
sein. Der Träger
kann in Abhängigkeit
von der gewünschten
Verwendung fakultativ strahlendurchlässig, optisch reflektierend
oder optisch rückstrahlend
sein.
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Zu
nicht begrenzenden Beispielen für
polymere Folien, die in der vorliegenden Erfindung als Folien nützlich sind,
gehören
thermoplastische Kunststoffe, wie Polyolefine (z. B. Polypropylen,
Polyethylen), Poly(vinylchlorid), Copolymere aus Olefinen (z. B.
Copolymere aus Propylen), Copolymere aus Ethylen mit Vinylacetat
oder Vinylalkohol, fluorierte thermoplastische Kunststoffe, wie
Copolymere und Terpolymere aus Hexafluorpropylen und oberflächenmodifizierten
Versionen davon, Poly(ethylenterephthalat) und Copolymere davon, Polyurethane,
Polyimide, Acryle und Füllstoffversionen
der vorstehend Genannten unter Verwendung von Füllstoffen, wie Silikaten, Siliciumdioxid,
Aluminaten, Feldspat, Talkum, Calciumcarbonat, Titandioxid und dergleichen.
Ebenfalls nützlich
in der Anwendung sind coextrudierte Folien und laminierte Folien,
die aus den vorstehend genannten Materialien hergestellt sind. Genauer
gesagt, ist der mikrostrukturierte Träger aus Polyvinylchlorid; Polyethylen,
Polypropylen und Copolymeren davon gebildet.
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Eigenschaften
des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Trägers können mit fakultativen Beschichtungen
gesteigert werden, die die Steuerung der Tintenaufnahmefähigkeit
der mikrostrukturierten Fläche
des Trägers
verbessern. Geeignete Beschichtungen sind dem Fachmann gut bekannt.
Es ist möglich,
jede beliebige dieser Beschichtungen in Kombination mit der erfindungsgemäßen mikrostrukturierten
Fläche
zu verwenden.
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Es
kann ein Flüssigkeitsmanagementsystem
mit einer Vielfalt von Tensiden verwendet werden oder es können Polymere
gewählt
werden, die besonders geeignete Flächen für die jeweiligen Fluidbestandteile
der pigmentierten Tintenstrahltinten bereitstellen. Tenside können kationisch,
anionisch, nichtionisch oder zwitterionisch sein. Dem Fachmann stehen
zahlreiche Arten von Tensiden zur Verfügung. Demgemäß kann jedes
beliebige Tensid oder jede beliebige Kombination aus Tensiden oder
Polymer(en) verwendet werden, das bzw. die eine Polymerfläche hydrophil
macht.
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Diese
Tenside können
auf die mikrostrukturierten Elementflächen der mikrostrukturierten
Elemente der mikrostrukturierten Fläche beschichtet oder anderweitig
aufgebracht werden. In den Beschichtungssystemen wurden verschiedene
Arten von Tensiden verwendet. Zu diesen gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein,
fluorchemische Tenside, Tenside auf Silicium- und Kohlenwasserstoffbasis,
wobei die Tenside kationisch, anionisch oder nichtionisch sein können. Ferner
kann das nichtionische Tensid entweder alleine oder in Kombination
mit einem anderen Tensid, wie einem anionischen Tensid in einem
organischen Lösungsmittel oder
in einer Mischung aus Wasser und organischem Lösungsmittel verwendet werden,
wobei das organische Lösungsmittel
aus der Gruppe aus Alkohol, Amid, Keton und dergleichen ausgewählt ist.
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Es
können
verschieden Arten nichtionischer Tenside verwendet werden, dazu
gehören,
ohne darauf beschränkt
zu sein: Fluorkohlenwasserstoffe, Blockcopolymere aus Ethylen- und
Propylenoxid mit einer Ethylenglycolbasis, Polyoxyethylensorbitan-Fettsäureester,
Octylphenoxypolyethoxyethanol, Tetramethyldecyndiol, Siliciumtenside
und dergleichen, die dem Fachmann bekannt sind.
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Eine
Antihaftauflage (Schutzschicht mit geringer Haftfähigkeit)
kann zusätzlich
auf die mikrostrukturierte Fläche
aufgebracht werden. Die Antihaftauflage kann eine kontinuierliche
Schicht oder eine diskontinuierliche Schicht (z. B. Streifen oder
Punkte) sein. Die Antihaftauflage kann auf die gesamte mikrostrukturierte Fläche, einschließlich der
mikrostrukturierten Elemente, oder nur auf bestimmte Bereiche der
mikrostrukturierten Fläche
aufgebracht werden. Bei Ausführungsformen,
die tief liegende mikrostrukturierte Elemente umfassen, kann die
Antihaftauflage beispielsweise nur auf die Fläche und nicht in die mikrostrukturierten
Elemente aufgebracht werden. In einigen Ausführungsformen kann das Material
für die
Antihaftauflage in das Material, das zur Herstellung des mikrostrukturierten
Trägers
verwendet wird, eingemischt und in den Träger eingearbeitet werden.
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Es
können
andere Beschichtungsmaterialien verwendet werden, die das Aussehen
oder die Haltbarkeit des gedruckten Bilds auf der mikrostrukturierten
Fläche
verbessern sollen. Es kann beispielsweise eine Tintenstrahlaufnahmebeschichtung
verwendet werden. Die Tintenstrahlaufnahmebeschichtung kann eine oder
mehrere Schichten umfassen. Nützliche
Tintenstrahlaufnahmebeschichtungen sind hydrophil und sorbieren
wäss rige
Tinte. Zu derartigen Beschichtungen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein,
Polyvinylpyrrolidon, Homopolymere und Copolymere und substituierte
Derivative davon, Polyethylenimin und Derivate, Vinylacetat-Copolymere,
beispielsweise Copolymere aus Vinylpyrrolidon und Vinylacetat, Copolymere
aus Vinylacetat und Acrylsäure
und dergleichen und hydrolysierte Derivate davon; Polyvinylalkohol,
Acrylsäure-Homopolymere
und -Copolymere; Copolyester; Acrylamid-Homopolymere und -Copolymere;
Cellulosepolymere; Styrol-Copolymere mit Allylalkohol, Acrylsäure und/oder
Maleinsäure
oder Ester davon, Alkylenoxidpolymere und -Copolymere; Gelatinen
und modifizierte Gelatinen; Polysaccharide und dergleichen. Wenn
der fragliche Drucker wässrige
Farbtinten zum Drucken verwendet, dann kann ein geeignetes Beizmittel
auf die mikrostrukturierte Fläche
aufgetragen werden, um die Farbstoffe zu entmobilisieren oder "zu fixieren". Verwendbare Beizmittel
bestehen im Allgemeinen, ohne darauf beschränkt zu sein, aus denjenigen,
die in Patenten, wie
US 4,500,631 ;
US 5,342,688 ;
US 5,354,813 ;
US 5,589,269 ; und
US 5,712,027 zu finden sind. Ein bestimmtes
Beispiel für
eine Tintenstrahlaufnahmebeschichtung ist eine Lösung, die Polyvinylpolymere
und -copolymere, enthaltend Vinylpyridin, enthält, wie in der gleichzeitig
anhängigen
vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 60/357863, eingereicht am 19. Februar 2002, beschrieben.
Verschiedene Gemische dieser Materialien mit anderen Beschichtungsmaterialien,
beispielsweise ein Gemisch aus Antihaftauflage und einer hier angeführten Tintenstrahlaufnahme,
fallen ebenfalls in den Schutzumfang der Erfindung.
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Ferner
kann eine direkte Beeinflussung des Substrats mittels im Fachgebiet
allgemein bekannten Mitteln in Verbindung mit der Erfindung verwendet
werden. So können
beispielsweise mit Flammen behandelte Flächen, mittels Coronaentladung
behandelte Flächen
(Luft und Stickstoff) oder auf der Oberfläche dehydrochloriertes Poly(vinylchlorid)
als bedruckbares Substrat zu einem mikrostrukturierten Träger gemacht
werden.
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Klebstoff
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Der
mikrostrukturierte Träger
kann durch den Zusatz einer Klebstoffschicht auf die zweite Hauptfläche des
mikrostrukturierten Trägers
in einen Haftgegenstand umgewandelt werden. Der Klebstoff kann ein
Haftklebstoff sein. In dieser Erfindung kann jede geeignete Haftklebstoff-Zusammensetzung
verwendet werden. Die Haftklebstoffe können beliebige herkömmliche
Haftklebstoffe sein, die sowohl an dem mikrostrukturierten Träger und
an der Fläche,
die den Haftgegenstand aufnimmt, anhaften. Die Haftklebstoff-Komponente
kann jedes Material sein, das Haftklebstoff-Eigenschaften aufweist,
einschließlich
der Folgenden: (1) Klebrigkeit, (2) Haften an einem Substrat mit
nicht mehr als Fingerdruck und (3) ausreichende Fähigkeit,
auf einem Substrat haften zu bleiben. Weiterhin kann die Haftklebstoff-Komponente
ein einziger Haftklebstoff sein oder der Haftklebstoff kann eine
Kombination aus zwei oder mehr Haftklebstoffen sein.
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Zu
erfindungsgemäß nützlichen
Haftklebstoffen gehören
beispielsweise diejenigen auf der Basis von natürlichen Kautschuken, synthetischen
Kautschuken, Styrol-Blockcopolymeren, Polyvinylethern, Poly(meth)acrylaten
(darunter sowohl Acrylate als auch Methacrylate), Polyolefinen und
Siliconen.
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Der
Haftklebstoff kann von Natur aus klebrig sein. Falls erwünscht, können klebrig
machende Mittel zu einem Grundmaterial gegeben werden, um den Haftklebstoff
herzustellen. Zu nützlichen
klebrig machenden Mitteln gehören
beispielsweise Rosinesterharze, aromatische Kohlenwasserstoffharze,
aliphatische Kohlenwasserstoffharze und Terpenharze. Für besondere
Zwecke können
andere Materialien zugegeben werden, darunter beispielsweise Öle, Weichmacher,
Antioxidationsmittel, Ultraviolett-Stabilisatoren ("UV"), hydriertes Butylgummi,
Pigmente und Härtungsmittel.
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In
einer bestimmten Ausführungsform
basiert der Haftklebstoff auf einem Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer.
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In
einer Ausführungsform
ist der Klebstoff ein Klebstoff mit geringer Fließfähigkeit.
Ein Klebstoff mit geringer Fließfähigkeit
ist die Lehre der US-Patentanmeldung Seriennr. 60/391,497, eingereicht
am 25. Juni 2002.
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Eine
bestimmte Ausführungsform
der Erfindung weist einen faserverstärkten Haftklebstoff auf, wie
in der gleichzeitig anhängigen
US-Patentanmeldung 09/764478, eingereicht am 17. Januar 2001 und
der US-Teilfortführungsanmeldung
Seriennr. 10/180,784, eingereicht am 25. Juni 2002, beschrieben.
In einer derartigen Ausführungsform
kann jede geeignete Haftklebstoffzusammensetzung als Klebstoffmatrix
für den
faserverstärkten
Klebstoff verwendet werden. Der Haftklebstoff kann ein Klebstoff
mit geringer Fließfähigkeit sein,
einige Haftklebstoffe, die keine Klebstoffe mit geringer Fließfähigkeit
darstellen, können
trotzdem als Matrix für
den faserverstärkten
Haftklebstoff geeignet sein. Der Haftklebstoff wird dann mit einem
faserigen Verstärkungsmaterial
verstärkt.
Bei der Ausübung
der vorliegenden Erfindung können
verschiedene Verstärkungsmaterialien
verwendet werden. In spezifischen Ausführungsformen ist das Verstärkungsmaterial
ein Polymer. In bestimmten Ausführungsformen
ist das Verstärkungsmaterial
elastomer. Zu Beispielen für
Verstärkungsmaterialien
gehören
ein Olefinpolymer, wie Polyethylen ultraniedriger Dichte.
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Gegenüber dem
mikrostrukturierten Träger
können
zusätzliche
Klebstoffschichten auf der Klebstoffschicht enthalten sein. Beispielsweise
kann eine zweite Kleb stoffschicht auf die Klebstoffschicht mit geringer Fließfähigkeit
aufgetragen sein. Die zweite Klebstoffschicht kann, muss aber nicht
ein Klebstoff mit geringer Fließfähigkeit
sein. Beispielsweise kann eine dünne
Lage einer zweiten Klebstoffschicht, die kein Klebstoff mit geringer
Fließfähigkeit
ist, nützlich
sein, um die Klebrigkeit des Haftgegenstands zu maximieren.
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Verfahren zur Herstellung
des Bands
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Das
Band umfasst eine mikrostrukturierte Folie und eine Klebstoffschicht.
Die mikrostrukturierte Folie weist eine erste Hauptfläche auf,
die eine mikrostrukturierte Fläche
umfasst, und eine zweite Hauptfläche.
Die mikrostrukturierte Fläche
kann auf einer Vielzahl von Wegen hergestellt werden, wie unter
Verwendung von Guss-, Beschichtungs- oder Verpresstechniken. Das
Mikrostrukturieren der ersten Hauptfläche des Trägers kann beispielsweise durch
mindestens eines von (1) Gießen
eines geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffs unter Verwendung
eines Werkzeugs mit einem mikrostrukturierten Muster, (2) Beschichten
einer Flüssigkeit
auf ein Werkzeug mit einem mikrostrukturierten Muster, Verfestigen
der Flüssigkeit
und Entfernen der gebildeten Folie oder (3) Leiten einer thermoplastischen
Folie durch eine Andruckwalze zum Pressen gegen ein Werkzeug mit
einem mikrostrukturierten Muster erfolgen. Das Werkzeug kann unter
Verwendung einer beliebigen einer Vielzahl von Techniken, die dem
Fachmann gekannt sind, hergestellt werden, wobei die Auswahl zum
Teil von dem Werkzeugmaterial und den Merkmalen der gewünschten
Topographie abhängig
ist. Zu beispielhaften Techniken gehören Ätzen (beispielsweise mittels
chemischen Ätzens,
mechanischen Ätzens
oder anderer Abtragmittel, wie Laserabtragen oder Abtragen mittels
reaktiver Ionen usw.), Fotolithografie, Stereolithografie, spanende
Mikrobearbeitung, Rändeln
(beispielsweise Rändelfräsen oder
säuregestütztes Rändeln), Kerben
oder Schneiden usw. Zu alternativen Verfahren zur Bildung der mikro strukturierten
Fläche
gehören thermoplastisches
Extrudieren, Verfahren zur Beschichtung von härtbaren Flüssigkeiten und Stanzen von
thermoplastischen Schichten, die ebenfalls härtbar sind.
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Das
Verpressverfahren bedient sich einer dem Fachmann für Pressformen
bekannten Heißpresse. Der
in der Presse ausgeübte
Druck liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 48 kPa bis etwa 2400 kPa. Die Temperatur der
Presse an der Formoberfläche
liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 50°C
bis etwa 200°C, beispielsweise
von etwa 110°C
bis etwa 170°C.
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Die
Verweilzeit in der Presse liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 1 Sekunde bis etwa 5 Minuten. Der verwendete
Druck und die verwendete Temperatur und Verweilzeit hängen in
erster Linie von dem jeweiligen mikrogeprägten Material und der Art des
zu erzeugenden mikrostrukturierten Elements ab, was dem Fachmann
bekannt ist.
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Die
Verfahrensbedingungen sollten ausreichen, damit das Material fließen und
generell die Form der Oberfläche
des verwendeten Werkzeugs annehmen kann. Jede beliebige generell
erhältliche
kommerzielle Heißpresse
ist verwendbar.
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Das
Extrusionsverfahren umfasst das Leiten eines extrudierten Materials
oder vorgeformten Substrats durch einen Spalt, der von einer Kühlwalze
und einer Gusswalze gebildet wird, auf die das Umkehrmuster der gewünschten
Mikrostruktur eingraviert ist. Es kann aber auch eine Eingangsfolie
in einen Extrusionsbeschichter oder Extruder geführt werden. Dann wird eine
Polymerschicht mittels Heißschmelzen
auf die Eingangsfolie aufgetragen (extrudiert). Die Polymerschicht
wird dann zu einer mikrostrukturierten Fläche geformt.
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Es
kann ein Einschnecken- oder ein Doppel schneckenextruder verwendet
werden. Die Bedingungen werden so gewählt, dass die allgemeinen dem
Fachmann bekannten Bedingungen erfüllt sind. Das Temperaturprofil
im Extruder kann in Abhängigkeit
von den Schmelzmerkmalen des Harzes im Bereich von 100°C bis 250°C liegen.
Die Temperatur an der Düse
liegt in Abhängigkeit
von den Merkmalen des Harzes im Bereich von 150°C bis 250°C. Der am Spalt ausgeübte Druck
kann im Bereich von etwa 140 bis 1380 kPa und vorzugsweise von etwa
350 bis etwa 550 kPa liegen. Die Temperatur der Andruckwalze kann
im Bereich von etwa 5°C
bis etwa 150°C,
beispielsweise von etwa 10°C
bis etwa 100°C,
liegen und die Temperatur der Gusswalze kann im Bereich von etwa
25°C bis
etwa 100°C,
beispielsweise etwa 40°C
bis etwa 60°C
liegen. Im Allgemeinen ist die Temperatur der Gusswalze während des
Verfahrens (TVerfahren) niedriger als die
für die
volle Replikation im Werkzeug erforderliche Temperatur (TVR). TV ist die Mindesttemperatur
der Gusswalze und sollte derart eingestellt sein, dass eine vollständige Replikation
des Musters im Werkzeug auf die Harzfolie gewährleistet ist. TVR ist
von zahlreichen Faktoren abhängig,
einschließlich
des verwendeten Harzes, der Liniengeschwindigkeit und dem Druck
im Spalt. Der Fachmann kann TVR für beliebige
Verfahrensbedingungen bestimmen. TVerfahren ist
im Allgemeinen mindestens 5°C
niedriger als TVR. Die Bewegungsgeschwindigkeit
durch den Spalt liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 0,25 bis etwa 500 Meter/min, ist aber im Allgemeinen
so schnell, wie es die Bedingungen zulassen.
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Kalandrieren
kann mittels eines kontinuierlichen Verfahrens unter Verwendung
eines Spalts erreicht werden, wie es im Fachgebiet der Folienbehandlung
bekannt ist. In der vorliegenden Erfindung wird eine Bahn mit einer
geeigneten Oberfläche
und mit einer ausreichenden Dicke zur Aufnahme des gewünschten
mikrostrukturierten Musters durch einen Spalt geführt, der
durch zwei Zylinderwalzen gebildet wird, wobei eine davon ein Umkehrbild
der gewünschten
Prägung
auf ihrer Oberfläche
eingraviert hat. Die Oberflächenschicht
ist am Spalt mit der Gravurwalze in Kontakt. Die Bahn wird im Allgemeinen
beispielsweise mithilfe von Strahlungswärmequellen (beispielsweise
Heizlampen, Infrarotheizern usw.) und/oder durch Verwendung von
Heizwalzen am Spalt auf Temperaturen von 100°C bis zu 540°C erwärmt. Bei der Ausübung der
Erfindung wird im Allgemeinen eine Kombination aus Wärme und
Druck am Spalt (üblicherweise
100 bis 500 lb/Inch (1,8 kg/Zentimeter bis 9 kg/Zentimeter)) verwendet.
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Die
zweite Hauptfläche
des mikrostrukturierten Trägers
wird mit einer Klebstoffzusammensetzung wie vorstehend beschrieben
klebebeschichtet. Dies kann unter Verwendung jeder beliebigen im
Fachgebiet bekannten Beschichtungstechnik erreicht werden.
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Der
gebildete Haftgegenstand kann ein Antihaftauflage auf der Klebstoffschicht
(nicht dargestellt) umfassen, obwohl eine Antihaftauflage nicht
erforderlich ist. Antihaftauflagen sind bekannt und im Handel von
einer Vielzahl von Quellen erhältlich.
Zu Beispielen von Antihaftauflagen gehören silikonbeschichtetes Kraftpapier,
silikonbeschichtetes polyethylenbeschichtetes Papier, silikonbeschichtete
oder nicht beschichtete Polymermaterialien, wie Polyethylen oder
Polypropylen. Die vorstehend genannten Grundmaterialien können auch mit
polymeren Antihaftauflagen, wie Silikonharnstoff, fluorierten Polymeren,
Urethanen und langkettigen Alkylacrylaten beschichtet sein.
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Bedruckter Gegenstand
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Der
beschriebene Haftgegenstand lässt
sich wünschenswerterweise
bedrucken. Die mikrostrukturierten Elemente enthalten jede beliebige
Tintenaufnahmebeschichtung und jede beliebige auf die mikrostrukturierte
Fläche
aufgebrachte Tinte, was zu einem gesteuerten Bild führt.
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Druckverfahren
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Der
Haftgegenstand kann mittels jedes im Fachgebiet bekannten Verfahrens
bedruckt werden. Insbesondere kann der vorliegende Haftgegenstand
in einen Tintenstrahldrucker gegeben und mit hohen Geschwindigkeiten
(d. h. Geschwindigkeiten von mehr als 5 cm/Sekunde) unter Bewahrung
eines sauberen Bilds bedruckt werden.
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Die
folgenden Beispiele offenbaren weitere Ausführungsformen der Erfindung.
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Die
Erfindung ist in den folgenden Punkten zusammengefasst:
- 1. Gegenstand, umfassend mindestens eine Hauptfläche, umfassend
eine mikrostrukturierte Fläche,
wobei die mikrostrukturierte Fläche
mikrostrukturierte Elemente umfasst, wobei die mikrostrukturierten
Elemente Wände
umfassen und mindestens eine Wand eine veränderliche Höhe mit einer maximalen Höhe und einer Mindesthöhe im Wandverlauf
aufweist.
- 2. Gegenstand nach Punkt 1, wobei sich mindestens zwei Wände schneiden
und die Wandhöhe
im Schnittpunkt die maximale Höhe
im Wandverlauf ist.
- 3. Gegenstand nach Punkt 2, wobei sich zwischen zwei beliebigen
Schnittpunkten im Wandverlauf ein Punkt mit der Mindesthöhe im Wandverlauf
befindet.
- 4. Gegenstand nach Punkt 2, wobei der Punkt in der Mitte zwischen
zwei beliebigen Schnittpunkten im Wandverlauf ein Mittelpunkt ist
und der Mittelpunkt die Mindesthöhe
im Wandverlauf aufweist.
- 5. Gegenstand nach Punkt 1, wobei die maximale Höhe zwischen
etwa 5 und etwa 200 Mikrometer beträgt.
- 6. Gegenstand nach Punkt 1, wobei die Mindesthöhe zwischen
etwa 0 und etwa 200 Mikrometer beträgt.
- 7. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der Unterschied zwischen der
maximalen Höhe
und der Mindesthöhe zwischen
etwa 1 und etwa 50 Mikrometer beträgt.
- 8. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der Unterschied zwischen der
maximalen Höhe
und der Mindesthöhe zwischen
etwa 1 und etwa 30 Mikrometer beträgt.
- 9. Gegenstand nach Punkt 1, wobei der Unterschied zwischen der
maximalen Höhe
und der Mindesthöhe zwischen
etwa 5 und etwa 20 Mikrometer beträgt.
- 10. Mehrschichtiger Gegenstand, umfassend:
eine erste Schicht,
umfassend
einen ersten Träger,
wobei der Träger
eine erste Hauptfläche
und eine zweite Hauptfläche
umfasst, wobei die erste Hauptfläche
eine mikrostrukturierte Fläche
umfasst, die tief liegende mikrostrukturierte Elemente umfasst,
wobei die mikrostrukturierten Elemente Wände aufweisen, die die mikrostrukturierten
Elemente voneinander trennen und wobei mindestens eine Wand eine
veränderliche
Höhe im
Wandverlauf mit einer maximalen Höhe und einer Mindesthöhe aufweist;
und
eine erste Haftklebstoffschicht auf der zweiten Hauptfläche des
ersten Trägers;
und
eine zweite Schicht, umfassend
einen zweiten Träger, wobei
der Träger
eine erste Hauptfläche
und eine zweite Hauptfläche
umfasst, wobei die erste Hauptfläche
eine mikrostrukturierte Fläche
umfasst, die tief liegende mikrostrukturierte Elemente umfasst,
wobei die mikrostrukturierten Elemente Wände aufweisen, die die mikrostrukturierten
Elemente voneinander trennen und wobei mindestens eine Wand eine
veränderliche
Höhe im
Wandverlauf mit einer maximalen Höhe und einer Mindesthöhe aufweist;
und
eine zweite Haftklebstoffschicht auf der zweiten Hauptfläche des
zweiten Trägers,
wobei
die erste Klebstoffschicht mit der ersten Hauptfläche des
zweiten Trägers
in Kontakt ist.
- 11. Verfahren zur Herstellung einer Folie, umfassend:
Extrudieren
eines Harzes zwischen einer Anpresswalze und einer Gusswalze unter
Druck, wobei die Temperatur der Gusswalze während des Verfahrens (TVerfahren) niedriger als die für die volle
Replikation im Werkzeug erforderliche Temperatur (TVR)
ist.
- 12. Verfahren nach Punkt 10, wobei TVerfahren mindestens
5°C niedriger
als TVR ist.
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Beispiele
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Prüfverfahren
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Bilder einer mikrostrukturierten Folie
und Unterschied der Wandhöhe
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Bilder
der mikrostrukturierten Folie, die ein dreidimensionales Relief
zeigen, wurden unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops
mit einer Vergrößerung von
etwa 40 bis 250 erhalten. Der Höhenunterschied
der Wände,
die die Vertiefungen bilden, wurde mittels weißlicht-Interferometrie erhalten.
Für Beispiel 1
(zum Vergleich) und 2 wurde ein Interferometer von Wyko verwendet,
für Beispiel
3 (zum Vergleich) und 4–10 ein
Interferometer von Zygo.
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Schälfestigkeit
(Beginn)
-
Eine
Probe der extrudierten mikrostrukturierten Folie mit einer Breite
von 2 Inch und einer Länge
von 5 Inch (5,08 mal 12,7 cm) wurde unter Verwendung eines Doppelklebebands
derart auf einer Stahlplatte (2 × 5 × 1/16 Inch (5,08 × 12,7 × 0,16 cm))
befestigt, dass die mikrostrukturierte Fläche frei lag. Diese und Proben des
Paketklebebands 3M Scotch® Nr. 311 (einem Allzweck-Paketklebeband
mit einem 0,00095 Inch (24 Mikrometer) dicken Acrylhaftkleber auf
einem 0,0011 Inch (28 Mikrometer) dicken biaxial gereckten Polypropylenträger, erhältlich von
3M Company, St. Paul, MN) wurden 24 Stunden lang bei 77°F (25°C) und 50%
relativer Feuchte konditioniert. Dann wurde ein Stück Klebeband
mit einer Länge
von etwa 7 Inch und einer Breite von 1 Inch in Längsrichtung mit der Klebstoffseite
nach unten derart auf die mikrostrukturiert Fläche der Folie aufgebracht,
dass etwa 2 Inch (5,08 cm) des Bands über die Kante des Foliensubstrats
hinaus ragten. Dieser Abschnitt wurde zurückgebogen und bildete eine
1 Inch (2,54 cm) lange Lasche. Eine 4,5 Pound (2,04 kg) schwere
Gummiwalze wurde mit einer Geschwindigkeit von 12 Inch/Minute (30,5
cm/Minute) mechanisch einmal in jeder Richtung (vorwärts und
rückwärts) über das
Band geführt.
Dieser Aufbau wurde dann unter Verwendung eines SINTECH 6 (erhältlich von
MTS Systems Corporation, Research Triangle Park, NC), der mit einer 50-Pound-Lastzelle
ausgerüstet
war, mit einer Backentrenngeschwindigkeit von 50 Inch/Minute (127
cm/Minute) zum Messen der Schälfestigkeit
bei 90° bei
Raumtemperatur verwendet. Der angegebene Wert war ein Durchschnitt
von 3 Proben. Das Verfahren wurde auch unter Verwendung des Paketklebebands
3M Scotch® Superior
Performance Nr. 375 (einem Paketklebeband mit höherer Leistung mit einem 0,0011
Inch (28 Mikrometer) dicken Schmelzhaftklebstoff auf einem 0,002
Inch (51 Mikrometer) dicken biaxial gereckten Polypropylen träger, erhältlich von
3M Company, St. Paul, MN) anstatt des Klebebands Nr. 311 verwendet.
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Schälfestigkeit
(gealtert)
-
Die
Schälfestigkeiten
wurden mit Aufbauten aus Stahlplatte/mikrostrukturierter Folie/Klebeband
gemessen, die wie vorstehend unter "Schälfestigkeit
(Beginn)" beschrieben
vorbereitet und wie folgt gealtert wurden. Die Aufbauten wurde 24
Stunden lang bei 150°F
(66°C) gealtert
und dann 24 Stunden lang bei 77°F (25°C) und 50%
relativer Feuchte äquilibriert,
ehe die Prüfung
der Schälfestigkeit
wie vorstehend beschrieben durchgeführt wurde.
-
Beispiel 1 (zum Vergleich)
-
Eine
mikrostrukturierte Folie wurde hergestellt, die eine im Wesentlichen
einheitliche Höhe
sowohl der Wände
als auch der Schnittpunkte der senkrecht zueinander verlaufenden
Wände aufwies.
Genauer gesagt wurde eine Mischung aus klarem Polypropylenharz (FINA
3376, einem Polypropylen-Homopolymerharz, enthaltend Calciumstearat,
mit einem Schmelzindex (nach ASTM D1238, 230°C/2,16 kg Last) von zwischen
etwa 2,5 und etwa 3,1 g/10 Minuten, einer Hunter-Farbe "b" von 2,0 oder weniger und löslichen
Xylenverbindungen zwischen etwa 3,5 und 4,5%, erhalten von ATOFINA
Petrochemical Company, Dallas, TX) und einem weiß pigmentierten Polypropylenharz
(ein 1:1-Gemisch, bezogen auf das Gewicht, aus Titandioxid und PP4792
E1, einem Polypropylenharz mit einem typischen Schmelzindex von
2,7 g/10 Minuten (230°C/2,16
kg), erhältlich
von ExxonMobil Chemical, Houston, TX) in einem Verhältnis von
83:17 (Gew:Gew) unter Verwendung eines Killion Einschneckenextruders
(erhältlich
von Davis Standard Killion, Pawcatuck, CT) zwischen zwei erwärmte Andruckwalzen
extrudiert, die sich in unmittelbarer Nähe der Düse befanden. Der Extruder hatte
einen Durchmesser von 3,18 Zentimeter (cm) (1,25 Inch), ein Verhältnis Länge/Durchmesser
von 30:1 und fünf
Heizzonen, die wie folgt eingestellt waren: Zone 1, 124°C (255°F); Zone
2, 177°C
(350°F);
Zone 3, 235°C
(455°F);
Zone 4, 243°C
(470°F);
und Zone 5, 249°C
(480°F).
Die Düsentemperatur
betrug 249°F
(480°C).
Das geschmolzene Harz verließ die
Düse und
wurde zwischen die beiden Andruckwalzen gezogen, die unter Druck
geschlossen wurden. Bei der oberen Andruckwalze handelte es sich
um eine gummibeschichtete Walze und bei der unteren Andruckwalze
um eine Werkzeugwalze aus Metall, auf deren Oberfläche ein
mikrostrukturiertes Muster eingraviert war. Beide Andruckwalzen
hatten einen Durchmesser von etwa 30,5 cm (12 Inch) und waren hohl,
um das Erwärmen
oder Abkühlen
der Walzen mittels Leiten einer Flüssigkeit durch ihr Inneres
zu ermöglichen.
Die obere Walze war auf 38°C
(100°F)
eingestellt, die untere Walze auf 110°C (230°F). Die Bahngeschwindigkeit betrug
zwischen etwa 3,0 und 3,7 Meter/Minute (9,8 bis 12,1 Fuß/Minute).
-
Auf
der Werkzeugwalze aus Metall waren drei Sätze von Rillen eingraviert.
Es waren zwei Sätze
parallele Rillen vorhanden, die senkrecht zueinander angeordnet
waren und die nachstehend als Hauptrillen bezeichnet sind. Diese
beiden senkrechten Sätze
aus wendelförmigen
Rillen verliefen in einem Winkel von etwa 45° zur Walzenachse und wiesen
eine Tiefe von etwa 75 Mikrometer (Mikron oder μm), eine Breite von etwa 18 μm am unteren
Ende und 38 μm
am oberen Ende auf und waren etwa 125 μm zueinander beabstandet. Der
dritte Satz Rillen, nachstehend als Nebenrillen bezeichnet, verlief
in einem Winkel von etwa 90° zur
Walzenachse (d. h. parallel zur Bahnrichtung) und wies eine Tiefe
von zwischen etwa 8 und etwa 10 Mikrometer, eine Breite von etwa
8 Mikrometer am unteren Ende und etwa 11 Mikrometer am oberen Ende
und eine Beabstandung zueinander von 35 μm auf.
-
Die
mikrostrukturierte Fläche
der Werkzeugwalze prägte
das extrudierte Polypropylenharz unter Bereitstellung einer Polypropylenfolie
mit einer ersten Hauptfläche
mit einem mikrostrukturierten Muster darauf und einer zweiten Hauptfläche. Die
derart erhaltene Prägefolie
mit einer Gesamtdicke von 0,0056 Inch (142 Mikrometer) kühlte vor
Erreichen der Aufrollwalze ab. Das Prägemuster der Folie umfasste
Vertiefungen oder Versenkungen, die durch Wände getrennt waren. Die Vertiefungen
hatten Rautenform mit einer Nenntiefe von 75 μm und die Wände befanden sich 45° zur Maschinenrichtung
(Bahnrichtung) der mikrostrukturierten Folie. Darüber hinaus
enthielt der Boden der Vertiefungen Rillen, die in einem Winkel
von 45° zur
Richtung der Wände
der Vertiefungen verliefen (d. h., sie verliefen parallel zur Bahnrichtung)
und die eine Nennhöhe
zwischen 8 und 10 μm,
eine Breite am oberen Ende von etwa 8 Mikrometer und am unteren
Ende von etwa 11 Mikrometer und eine Beabstandung zueinander von
35 μm aufwiesen.
Die Untersuchung mit einem Interferometermikroskop von Wyco (Modell
RST, erhalten von Veeco Metrology Group, Tucson, AZ) ergab im Wesentlichen
einheitliche Wandhöhen
im Wandverlauf, einschließlich
der Schnittpunkte, an denen sich die senkrecht zueinander verlaufenden
Wände überschnitten.
Die Rillenhöhe
erschien ebenfalls einheitlich.
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Beispiel 2
-
Beispiel
1 wurde mit folgenden Abwandlungen wiederholt. Die Werkzeugwalze
aus Metall wurde auf eine Temperatur von 99°C (210°F) eingestellt. Die erhaltene
mikrostrukturierte Folie hatte eine Gesamtdicke von 0,0050 Inch
(127 Mikrometer), was mittels Interferometer untersucht wurde. Es
wurde festgestellt, dass die Wände
eine sattelförmige
Form im Hinblick auf ihre Höhe
aufwiesen. In einer Position zwischen den Schnittpunkten wurde ein
Minimum der Wandhöhe
beobachtet und im Bereich der Schnittpunkte ein Maximum, wobei der Höhenunterschied
etwa 14 μm
betrug. Die Rillen am Boden der Vertiefungen zeigten eine einheitliche
Höhe.
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Beispiel 3 (zum Vergleich) und 4–7
-
Es
wurden mikrostrukturierte Folien hergestellt, die verschiedene Höhenunterschiede
zwischen den Schnittpunkten der senkrecht zueinander verlaufenden
Wände und
einem Punkt im Wandverlauf zwischen den Schnittpunkten aufwiesen.
Diese wurden auf ihre Trenneigenschaften von Klebebändern sowohl
zu Beginn als auch nach Altern bei erhöhten Temperaturen und auf die
Höhenunterschiede
der Wände
hin beurteilt. Genauer gesagt, wurde ein klares Polypropylenharz
(Spritzgussharz Homopolymer 4018 mit einem Schmelzindex von 13,5
g/10 Minuten (230°C/2,16
kg), erhältlich
von BP Amoco Polymers, Naperville, IL) unter Verwendung eines Davis
Standard Einschneckenextruders (erhältlich von Davis Standard Killion,
Pawcatuck, CT) zwischen zwei erwärmte
Andruckwalzen extrudiert, die sich in unmittelbarer Nähe der Ausgangsdüse befanden.
Der Extruder hatte einen Durchmesser von 6,35 (cm) (2,50 Inch),
ein Verhältnis
Länge/Durchmesser
von 38:1 und sechs Heizzonen, die wie nachstehend in Tabelle 1 dargestellt
eingestellt waren: Aus Tabelle 1 gehen auch die gemessenen Temperaturen
an Feedblock und Düse
hervor.
-
Das
geschmolzene Harz verließ die
Düse und
wurde zwischen die beiden Andruckwalzen gezogen, die unter Druck
geschlossen wurden. Bei der oberen Andruckwalze handelte es sich
um eine gummibeschichtete Walze und bei der unteren Andruckwalze
um eine Werkzeugwalze aus Metall, auf deren Oberfläche ein mikrostrukturiertes
Muster eingraviert war. Dieses Muster bestand aus Hauptrillen und
Nebenrillen wie denjenigen, die in Beispiel 1 beschrieben wurden,
jedoch mit folgenden Abwandlungen. Der Satz Nebenrillen hatte eine
Tiefe zwischen etwa 4 und etwa 5 Mikrometer, eine Breite von etwa
8 μm am
unteren Ende und etwa 11 μm
am oberen Ende und die Beabstandung zueinander betrug etwa 35 μm. Beide
Andruckwalzen hatten einen Durchmesser von etwa 45,7 cm (18 Inch)
und waren hohl, um das Erwärmen
oder Abkühlen
der Walzen mittels Leiten einer Flüssigkeit durch ihr Inneres
zu ermöglichen.
Die Temperatur der oberen Gummiwalze und der unteren aus Metall
sowie die Bahngeschwindigkeiten in jedem Beispiel gehen nachstehend
aus Tabelle 1 hervor.
-
Die
Gesamtdicken der Folien aus Beispiel 1–10 gehen nachstehend aus Tabelle
3 hervor. Die gebildeten mikrostrukturierten Folien wurden auf die
Höhenunterschiede
der Wände
und auf ihre Trenneigenschaften von Klebebändern sowohl zu Beginn als
auch nach Altern bei erhöhten
Temperaturen hin wie in den vorstehenden Prüfungsverfahren beschrieben
beurteilt. Die Ergebnisse gehen nachstehend aus Tabelle 4 hervor. Tabelle 1
| Parameter | Beispiel |
| 3(zum Vergleich) | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Feedblock °C (°F) | 238 (460) | 238 (460) | 238 (460) | 238 (460) | 238 (460) |
| Zone 1°C (°F) | 108 (226) | 108 (226) | 120 (248) | 147 (297) | 147 (297) |
| Zone 2°C (°F) | 182 (360) | 182 (360) | 182 (360) | 183 (361) | 182 (360) |
| Zone 3°C (°F) | 204 (400) | 204 (400) | 204 (400) | 204 (400) | 204 (400) |
| Zone 4°C (°F) | 216 (420) | 216 (420) | 216 (420) | 216 (420) | 215 (419) |
| Zone 5°C (°F) | 216 (420) | 216 (420) | 216 (421) | 216 (420) | 216 (420) |
| Zone 6°C (°F) | 216 (420) | 216 (420) | 216 (420) | 216 (420) | 214 (418) |
| Düse °C (°F) | 238 (460) | 238 (460) | 238 (460) | 238 (460) | 238 (460) |
| Gummiwalze °C (°F) | 21 (70) | 22
(71) | 16
(61) | 16
(61) | 16
(61) |
| Werkzeugwalze °C (°F) | 77 (170) | 77 (170) | 71 (160) | 63 (145) | 57 (135) |
| Bahngeschwindigkeit
Meter/Minute (Fuß/Minute) | 5,36 (17,6) | 9,14 (30,0) | 13,7 (45,0) | 18,3 (60,0) | 22,9 (75,0) |
-
Beispiel 8–10
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Es
wurden mikrostrukturierte Folien hergestellt, die verschiedene Höhenunterschiede
zwischen den Schnittpunkten der senkrecht zueinander verlaufenden
Wände und
einem Punkt im Wandverlauf zwischen den Schnittpunkten aufwiesen.
Diese wurden auf ihre Trenneigenschaften von Klebebändern sowohl
zu Beginn als auch nach Altern bei erhöhten Temperaturen und auf die
Höhenunterschiede
der Wände
hin beurteilt. Genauer gesagt wurde eine Mischung aus klarem Polypropylenharz
(Spritzgussharz Homopolymer 4018, erhältlich von BP Amoco Polymers,
Naperville, IL) und einem weiß pigmentierten
Polypropylenharz, wie dem in Beispiel 1 verwendeten, im Verhältnis 83:17
(Gew.:Gew.) unter Verwendung des vorstehend in Beispiel 3 (zum Vergleich) und
4–7 beschriebenen
Verfahrens zu einer mikrostrukturierten Folie extrudiert.
-
Die
Temperaturen von Zonen, Feedblock, Düse, Gummiwalze und Metallwalze
sowie die Bahngeschwindigkeiten gehen nachstehend aus Tabelle 2
hervor.
-
Die
derart erhaltenen gebildeten mikrostrukturierten Folien mit einer
Gesamtdicke von etwa 0,0055 Inch (140 Mikrometer) wurden auf die
Höhenunterschiede
der Wände
und auf ihre Trenneigenschaften von Klebebändern sowohl zu Beginn als
auch nach Altern bei erhöhten
Temperaturen hin wie in den vorstehenden Prüfungsverfahren beschrieben
beurteilt. Die Ergebnisse gehen nachstehend aus Tabelle 4 hervor. Tabelle 2
| Parameter | Beispiel |
| 8 | 9 | 10 |
| Feedblock °C (°F) | 238
(460) | 227
(440) | 227
(440) |
| Zone
1°C (°F) | 153
(308) | 158
(316) | 158
(316) |
| Zone
2°C (°F) | 182
(360) | 193
(380) | 193
(380) |
| Zone
3°C (°F) | 205
(401) | 204
(400) | 204
(400) |
| Zone
4°C (°F) | 216
(421) | 216
(420) | 216
(420) |
| Zone
5°C (°F) | 216
(421) | 227
(440) | 227
(440) |
| Zone
6°C (°F) | 216
(420) | 227
(440) | 227
(440) |
| Düse °C (°F) | 238
(460) | 227
(440) | 227
(440) |
| Gummiwalze °C (°F) | 54
(130) | 54
(130) | 54
(130) |
| Werkzeugwalze °C (°F) | 57
(135) | 57
(135) | 57
(135) |
| Bahngeschwindigkeit
Meter/Minute (Fuß/Minute) | 22,9
(75,0) | 22,9
(75,0) | 22,9
(75,0) |
Tabelle 3
| Beispiel | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Dicke (Inch/1000) | 5,6 | 5,0 | 8,5 | 5,9 | 5,9 | 6,3 | 5,6 | 5,5 | 5,5 | 5,5 |
| Dicke (μm) | 142 | 127 | 216 | 150 | 150 | 160 | 142 | 140 | 140 | 140 |
Tabelle 4
| Beispiel | Höhenunterschied
(Mikrometer) | Band
311 Beginn (oz/Inch) (N/cm) | Band
311 gealtert (oz/Inch) (N/cm) | Band
375 Beginn (oz/Inch) (N/cm) | Band
375 gealtert (oz/Inch) (N/cm) |
| 3
(zum Vergleich) | 0 | 9,0
(0,975) | 16,7
(1,81) | 23,7
(2,57) | 17,0
(1,84) |
| 4 | 1 | 9,7
(1,05) | 17,0
(1,84) | 27,3
(2,96) | 17,7
(1,92) |
| 5 | 3 | 9,0
(0,975) | 15,3
(1,66) | 25,7
(2,78) | 17,3
(1,87) |
| 6 | 3 | 8,7
(0,942) | 14,3
(1,55) | 28,7
(3,11) | 16,0
(1,73) |
| 7 | 10 | 7,3
(0,791) | 16,0
(1,73) | 27,3
(2,96) | 15,0
(1,62) |
| 8 | 14 | 5,3
(0,574) | 11,7
(1,27) | 24,0
(2,60) | 13,3
(1,44) |
| 9 | 13 | 5,0
(0,541) | 11,0
(1,19) | 22,3
(2,42) | 12,7
(1,38) |
| 10 | 13 | 6,3
(0,682) | 13,0
(1,41) | 22,7
(2,46) | 13,3
(1,44) |
-
Für den Fachmann
ist es offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen
an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne
dabei vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.