DE69737697T2

DE69737697T2 - Elektronisch gesteuert schneidbare mehrlagige filme für bilddarstellungen

Info

Publication number: DE69737697T2
Application number: DE69737697T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey O. Saint Paul EMSLANDER; Diane L. Saint Paul REGNIER; Danny L. Saint Paul FLEMING
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2017-10-14
Also published as: CA2290976A1; EP0988146A1; KR20010013273A; CN1196584C; EP0988146B8; CN1254309A; BR9714715A; DE69737697D1; JP3885111B2; KR100550371B1; AU4752197A; JP2002508719A; WO1998055296A1; AU738131B2; EP0988146B1; NZ501096A

Description

Diese Erfindung betrifft mit Folien mit Klebstoffrückseite, die zum elektronischen Schneiden zur Bildung von Bildgrafiken verwendet werden.
Elektronisch schneidbare Folien werden verwendet, um durch die Verwendung eines computerbetriebenen Messers oder Stichels über der Fläche einer Folie Bildgrafiken und Beschriftungen zu erzeugen. Im Handel erhältliche elektronische Schneideeinrichtungen beinhalten Gerber Scientific Products, Manchester, Connecticut, und Zünd Systemtechnik AG, Altstatten, Schweiz.
Typischerweise wird bei diesen elektronischen Schneideanwendungen Polyvinylchlorid (PVC) als Folie verwendet, da es gut mit dem computerbetriebenen Messer geschnitten wird und da es, wenn es richtig formuliert ist, bei Verwendung in Außenanwendungen ein gutes Aussehen und eine gute Haltbarkeit bereitstellen kann.
Typischerweise wird eine laminierte Bahn, bestehend aus einer Folie, die gefärbtes Vinyl enthält/einem Klebstoff/einer Trägerlage, mit einem computerbetriebenen Messer in das gewünschte Muster geschnitten. Nach dem Schneiden wird die unerwünschte Folie/der unerwünschte Klebstoff von der Trägerlage entfernt, was zu einem graphischen Muster führt, das an die Trägerlage gebunden ist. Diese Grafik wird dann durch die Verwendung eines Vorbeabstandungsbands, das die geschnittene Vinylfolie von der Trägerlage abhebt und das Design zur Aufbringung an seiner Stelle hält, auf das gewünschte Substrat übertragen.
In einigen Ländern besteht der Wunsch, die Verwendung von PVC aufgrund der Befürchtung, das es für die Umwelt schädlich sein kann, wenn es verbrannt wird, aus diesen Anwendungen zu beseitigen. Es besteht auch der Wunsch, eine billigere Folie und ein billigeres Herstellungsverfahren für die Anwendung zu finden, während nach wie vor eine angemessene Folienleistung hinsichtlich der Schneidbarkeit, des Aussehens und der Alterung (Haltbarkeit) bewahrt wird.
Die US-Patentschriften Nr. 4,713,273 ; 4,888,075 ; 4,946,532 ; 5,143,570 ; 5,372,669 und 5,585,193 offenbaren coextrudierte Folien zur Verwendung bei Etiketten, Bändern oder Zeichen.
Die Technik benötigt ein besseres Polymermaterial für elektronische Schneideverwendungen. Die oben besprochenen Probleme bei PVC sprechen für ein Ersatzpolymermaterial.
Polyethylen ist ein möglicher Kandidat für ein Ersatzpolymermaterial und kann, wenn es richtig gewählt wird, leicht mit elektronischen Schneidern geschnitten werden. Polyethylen kann eine angemessene Alterungsleistung bereitstellen, wenn es richtig formuliert wird und gegen UV-Strahlung stabilisiert wird. Doch Polyethylen leidet insofern an mehreren Nachteilen, als es keine angemessene Beständigkeit gegenüber kleineren Kratzern und Abrieb bietet, die man bei einer typischen Bildgrafikanwendung erwarten würde. Überdies stellt Polyethylen keine angemessene Bindung des Klebstoffs an sich selbst bereit, was zu einem Versagen des Produkts führt, da sich der Klebstoff von der Folie löst.
Unerwarteter Weise stellt die vorliegende Erfindung durch Coextrudieren einer oberen abriebbeständigen Schicht, eines leicht schneidbaren Kernmaterials, und einer Klebstoff-Grundschicht ein Ersatzpolymermaterial für das elektronische Schneiden bereit. Überraschenderweise beeinflusst das Hinzufügen der abriebbeständigen Schicht und der Klebstoff-Grundschicht die Schneidbarkeit der Folie nicht wesentlich.
Daher ist ein Gesichtspunkt der Erfindung eine elektronisch schneidbare Folie mit (a) einer Kernschicht, die Polyolefin umfasst, und die einander gegenüberliegende Hauptflächen umfasst; (b) einer abriebbeständigen Schicht, die an einer Hauptfläche angeordnet ist und ein abriebbeständiges ionomeres Harz umfasst; und (c) einer Klebstoff-Grundschicht, die Ethylenvinylacetat umfasst und an einer gegenüberliegenden Hauptfläche angeordnet ist.
Ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung dieser Folie, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Führen von drei extrudierbaren Harzen in ein Mundstück, das drei Schlitze umfasst; (b) Coextrudieren der drei Harze durch das Mundstück, um die Folie zu bilden.
Ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verwendung dieser Folie, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Schneiden der Folie in ein gewünschtes Muster; (b) Anordnen der Folie auf einem Substrat; und (c) Entfernen von unerwünschter Folie vom Muster.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, die benötigte Abriebbeständigkeit auf einer Hauptfläche einer abriebempfindlichen Polymerfolie bereitzustellen, ohne den Zweck der Folie, elektronisch geschnitten zu werden, um Bildgrafiken zu bilden, zu beeinträchtigen.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, ebenfalls ohne die Anforderungen der elektronischen Schneidbarkeit zu beeinträchtigen, eine Klebstoff-Grundschicht auf einer gegenüberliegenden Hauptfläche der Polymerfolie bereitzustellen. Das Vorhandensein der Klebstoff-Grundschicht gestattet das Auftragen eines optionalen, aber bevorzugten Haftklebstoffs und einer schützenden Trennlage auf diese gegenüberliegende Hauptfläche der elektronisch schneidbaren Folie der vorliegenden Erfindung.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, die elektronisch schneidbare Folie der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Coextrusionstechniken in Massenherstellungseinrichtungen unter Qualitätssteuerung herzustellen, was ein wirtschaftliches Ersatzpolymermaterial mit überlegener Qualität für elektronische Schneidetätigkeiten in der Grafikindustrie erzeugt.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit der Folie, „Oberflächeneindrücke", die bei einer schneidbaren Folie auf Vinylbasis ein Hauptproblem darstellen können, auf ein Mindestmaß zu verringern. Der Ausdruck „Oberflächeneindrücke", wie er in der Industrie bekannt ist, bezieht sich auf die Oberflächenunvollkommenheiten, die verursacht werden, wenn die Folie zu einer Rolle aufgewickelt wird, was verursacht, dass die obere Schicht der Folie während der Lagerung mit der Hinterseite der Trägerschicht in Kontakt gelangt. Durch das Hinzufügen von aufeinanderfolgenden Schichten der Folie/des Klebstoffs/der Schicht auf sich selbst während des Aufwickelprozesses wird Druck auf diese Grenzfläche ausgeübt. Der erhöhte Druck erzeugt in einigen Bereichen der Folie ein mattes Aussehen, was bei einer Folie, die dazu gestaltet ist, über einen hohen Glanz zu verfügen, als ein unansehnlicher Fehler betrachtet wird. Diese Wirkung wird durch eine erhöhte Temperatur beschleunigt. Der genaue Grund für die Oberflächeneindrücke ist unbekannt, doch wird vermutet, dass er mit dem Vorhandensein von Plastifiziermitteln in der PVC-Folie in Zusammenhang steht.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit der Folie der vorliegenden Erfindung, aufgrund der Merkmale der geringen Oberflächenenergie und der geringen chemischen Reaktivität der abriebbeständigen Schicht Graffitis oder anderen Oberflächenbeschichtungsänderungen zu widerstehen.
Weitere Merkmale und Vorteile sind bei der Beschreibung der folgenden Ausführungsformen der Erfindung im Hinblick auf die folgende Zeichnung identifiziert.
1 ist eine Querschnittansicht einer elektronisch schneidbaren Folie der vorliegenden Erfindung.
Der Folienaufbau
1 zeigt eine elektronisch schneidbare Folie 10, die eine Kernschicht 12 umfasst, welche eine Hauptfläche 13 aufweist, die eine abriebbeständige Schicht 14 trägt, und eine gegenüberliegende Hauptflache 15 aufweist, die eine Klebstoff-Grundschicht 16 trägt.
Die Kernschicht 12 umfasst von etwa 50 % bis etwa 80 %, und vorzugsweise etwa 65 % der Dicke der Folie 10. Die abriebbeständige Schicht 14 umfasst von etwa 5 % bis etwa 25 %, und vorzugsweise etwa 15 % der Dicke der Folie 10. Die Klebstoff-Grundschicht umfasst von etwa 5 % bis etwa 30 %, und vorzugsweise etwa 20 % der Dicke der Folie 10.
Die Dicke der Folie 10 kann von etwa 30 Mikron (0,00125'') bis etwa 150 Mikron (0,006'') und vorzugsweise von etwa 60 Mikron (0,0024'') bis etwa 100 Mikron (0,004'') reichen.
Optional, wie gezeigt, aber vorzugsweise in Kontakt mit der Schicht 16, weist die Folie 10 auch eine Beschichtung eines Haftklebstoffs 18 und eine geeignete Trennlage 19 zum Schutz des Klebstoffs 18 auf.
Mit dem optionalen Klebstoff und der optionalen Lage kann die gesamte Dicke des Aufbaus von etwa 150 Mikron (0,006'') bis etwa 425 Mikron (0,017'') und vorzugsweise von etwa 185 Mikron (0,0075'') bis etwa 275 Mikron (0,011'') reichen.
Die Kernschicht
Polyolefinfolien können gut für Stanzschneidetätigkeiten funktionieren, wenn sie richtig gewählt sind. Nichtbeschränkende Beispiele für Polyolefinfolien beinhalten Polyethylene, Polypropylene, und Copolymere, die Ethylene und Propylene enthalten. Diese Polyolefinharze sind von einer Anzahl von Quellen wie etwa Exxon Chemical Co., Houston, Texas, 77253, im Handel erhältlich.
Bei der vorliegenden Erfindung wird für die Kernschicht 12 der Folie 10 eine Folie aus Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE) bevorzugt. Diese Folie kann einen Sekantenmodul aufweisen, der wie durch ASTM D-882 definiert von etwa 24,6 bis etwa 70,3 kg/mm² (35.000 bis 100.000 Pounds/Inch²) reicht (und vorzugsweise etwa 35,15 kg/mm² (50.000 Pounds/Inch²) beträgt).
Andere mögliche Kandidaten für die Kernschicht 12 beinhalten Polyolefinharze, sofern man eine Folie wählt, die einen passenden Sekantenmodul aufweist. Zum Beispiel ist Polyethylen hoher Dichte ein Kandidat, sofern der Sekantenmodul nicht geringer als etwa 35,15 kg/mm² (50.000 lbs/Inch²) ist.
Die Kernschicht kann eine Dicke aufweisen, die von etwa 25 Mikron (0,001'') bis etwa 125 Mikron (0,005'') und vorzugsweise von etwa 50 Mikron (0,002'') bis etwa 100 Mikron (0,004'') reicht.
Zur Unterstützung der Verarbeitung und der Färbung kann eine Vielfalt von Zusätzen zur Kernschicht 12 enthalten sein. Nichtbeschränkende Beispiele für derartige Zusätze beinhalten Ultraviolettlichtstabilisatoren, Wärmestabilisatoren, Antistatikmittel und Färbemittel, die in den Beispielen näher identifiziert sind.
Die abriebbeständige Schicht
Die abriebbeständige Schicht 14 der Folie 10 stellt viele der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung bereit. Die Schicht 14 ist an jener Hauptfläche 13 der Kernschicht 12 angeordnet, die dazu bestimmt ist, elektronisch geschnitten zu werden.
Ionomere können gut für elektronische Schneidetätigkeiten funktionieren, wenn sich richtig gewählt sind. Nichtbeschränkende Beispiele für abriebbeständige Polymere beinhalten Ethylenmethylacrylat-Ionomerharze (wie etwa Surlyn^TM-Ionomere, die von DuPont, Wilmington, Delaware, USA, im Handel erhältlich sind). Vorzugsweise ist das Harz das Surlyn^TM-1705-1-Ionomer von DuPont.
Die Schicht 14 weist sowohl Abriebbeständigkeit als auch Graffitibeständigkeit auf, wobei erstere wie durch eine in den Beispielen beschriebene manuelle Prüfung bestimmt ist (John, wir verfügen über kein ASTM-Verfahren für die Prüfung, die Hauptanforderung dieser Schicht ist, der Kernschicht eine erhöhte Abriebbeständigkeit bereitzustellen).
Diese Abriebbeständigkeit bringt Graffitibeständigkeit mit sich, die durch manuelle Prüfung bestimmt werden kann.
Die abriebbeständige Schicht kann eine Dicke aufweisen, die von etwa 5 Mikron (0,0002'') bis etwa 40 Mikron (0,0016'') und vorzugsweise von etwa 9 Mikron (0,0004'') bis etwa 20 Mikron (0,0008'') reicht.
Zur Unterstützung der Verarbeitung und der Färbung kann eine Vielfalt von Zusätzen zur Schicht 14 enthalten sein. Nichtbeschränkende Beispiele für derartige Zusätze beinhalten Ultraviolettlichtstabilisatoren, Wärmestabilisatoren, Füllmittel, Antihaftmittel, Gleitmittel, Antistatikmittel, antimikrobielle Wirkstoffe, und Färbemittel, die in den Beispielen näher identifiziert sind.
Die Klebstoff-Grundschicht
Die Klebstoff-Grundschicht 16 der Folie 10 stellt einige der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung bereit. Ohne Schicht 16 würde die Folie 10 aufgrund der Zusammensetzung der Kernschicht 12 Schwierigkeiten haben, an einen Klebstoff laminiert zu werden. Die Schicht 16 ist auf jener Hauptfläche 15 der Kernschicht 12 angeordnet, die der Fläche 13, welche dazu bestimmt ist, elektronisch geschnitten zu werden, gegenüberliegt.
Klebstoff-Grundschichten umfassen Ethylenvinylacetatharze (wie etwa Elvax^TM-Ethylenvinylacetatharze, die von DuPont im Handel erhältlich sind). Vorzugsweise ist das Harz Elvax^TM-3135B-Harz von DuPont.
Wie durch eine in den Beispielen beschriebene manuelle Prüfung bestimmt weist die Schicht 16 eine Haftung sowohl an der Kernschicht 12 als auch an einem Haftklebstoff auf.
Die Klebstoff-Grundschicht kann eine Dicke aufweisen, die von etwa 6 Mikron (0,00024'') bis etwa 50 Mikron (0,002'') und vorzugsweise von etwa 12 Mikron (0,0005'') bis etwa 20 Mikron (0,0008'') reicht.
Zur Unterstützung der Verarbeitung und der Färbung kann eine Vielfalt von Zusätzen zur Schicht 16 enthalten sein. Nichtbeschränkende Beispiele für derartige Zusätze beinhalten Ultraviolettlichtstabilisatoren, Füllmittel, Antihaftmittel, Wärmestabilisatoren, Antistatikmittel, antimikrobielle Wirkstoffe, und Färbemittel, die in den Beispielen näher identifiziert sind.
Optionale Klebstoff- und Lageschichten
Folien der vorliegenden Erfindung sind für ein elektronisches Schneiden, das ein Kleben der Folie auf ein Substrat zur Bildung eines Bildes umfasst, sehr geeignet. Obwohl die Folie 10 ohne eine Beschichtung mit einem Haftklebstoff an einer Hauptfläche hergestellt werden kann, ist bevorzugt und in 1 gezeigt, dass eine Klebstoffschicht 18 und eine schützende Trennlage 19 bereitgestellt sind.
Die Klebstoffschicht 18 ist für den Zweck vorhanden, die fertiggestellte Bildgrafik auf eine tragende Fläche wie etwa ein Zeichen, eine Plane, eine Wand, einen Boden, oder eine Decke eines Gebäudes, eine Seitenwand eines Lastwagens, eine Reklametafel oder jede beliebige andere Stelle, an der eine Bildgrafik mit hervorragender Qualität zur Bildung, Unterhaltung, oder Information verwendet werden kann, zu kleben.
Die Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) bietet eine Vielfalt von Medien an und hat eine Reihe von Haftklebstoffformulierungen entwickelt, die an der Hauptfläche eingesetzt werden können, welche der zur Abbildung bestimmten Fläche gegenüberliegt. Unter diesen Klebstoffen sind jene, die in den US-Patentschriften Nr. 5,141,790 (Calhoun et al.); 5,229,207 (Paquette et al.); 5,296,277 (Wilson et al.); 5,362,516 (Wilson et al.); und den gleichzeitig anhängigen, mitübertragenen PCT-Patentanmeldungen mit den Seriennummern US97/09274 (Sher et al.) (Anwaltsverzeichnis Nr. 52771USA9A); US97/00626 (52144USA8A); und US97/00609 (52143USA1A) offenbart sind.
Die Klebstoffschicht 18 kann eine Dicke aufweisen, die von etwa 12 Mikron (0,0005'') bis etwa 75 Mikron (0,003'') reicht und vorzugsweise von etwa 20 Mikron (0,0008'') bis etwa 40 Mikron (0,00016'') reicht.
Um die Klebstoffschicht 18 während der Lagerung der Folie 10 zu schützen, sollte eine im Handel erhältliche Trennlage verwendet werden. Viele im Handel erhältliche Trennlagen sind zur Verwendung bei dieser Erfindung ziemlich annehmbar, wenn eine Klebstoffschicht 18 und eine Trennlage 19 auf die Folie 10 laminiert werden. Unter diesen Lagen sind jene, die durch Daubert Coated Products Inc., Westchester, Illinois, USA, und durch Rexam Release, Oakbrook, Illinois, USA, hergestellt werden. Für die optionale Lage 19 ist gegenwärtig ein mit Silikon trennbeschichtetes Papier entweder von Rexam oder von Daubert bevorzugt.
Das Verfahren zur Herstellung der Folie
Die mehrschichtige Folie dieser Erfindung kann durch eine Anzahl von Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel können die Schicht 12 und die optionalen Schichten 14 und 16 unter Verwendung jeder beliebigen geeigneten Art von Coextrusionsmundstück und jeder beliebigen geeigneten Art von Verfahren der Folienherstellung wie etwa Blasfolienextrusion oder Gießfolienextrusion coextrudiert werden. Die Klebstoffschicht 18 kann mit den anderen Schichten coextrudiert werden, von einer Lage zur Folie übertragen werden, oder in einem zusätzlichen Prozessschritt direkt auf die Folie aufgetragen werden. Für die beste Leistung bei der Coextrusion werden die Polymermaterialien für jede Schicht so gewählt, dass sie ähnliche Eigenschaften wie etwa die Schmelzviskosität aufweisen.
Techniken der Coextrusion finden sich in vielen Bezugnahmen, einschließlich Progelhof, R.C., und Throne, J.L., „Polymer Engineering Principles", Hanser/Gardner Publications Inc., Cincinnati, OH, 1993. Alternativ können eine oder mehrere der Schichten als ein gesonderter Bogen extrudiert werden und zusammenlaminiert werden, um die Folie zu bilden. Eine oder mehrere der Schichten können auch durch Auftragen einer wässrigen oder lösemittelbasierten Dispersion auf eine oder mehrere vorher extrudierte Schichten gebildet werden. Dieses Verfahren ist aufgrund der zusätzlichen Prozessschritte und des zusätzlichen Abfalls, die damit verbunden sind, weniger erwünscht.
Vorzugsweise ist erwünscht, die Haftung der Klebstoff-Grundschicht 16 durch eine Koronabehandlung zu verbessern. Koronabehandlungsprozesse sind Fachleuten bekannt. Vorzugsweise führt die Koronabehandlung der Schicht 16 zu Oberflächenspannungen von mehr als 40 Dyne/cm².
Im Handel erhältliche Herstellungsausrüstungen besitzen eine Coextrusions-Folienbildungs-Einrichtung mit der Fähigkeit, für den Extrusionsprozess maßgeschneiderte Mundstücke herzustellen.
Folien der vorliegenden Erfindung können unter Verwendung der Einrichtung von Gerber Scientific oder Zünd, die für Fachleute im Handel erhältlich sind, elektronisch geschnitten werden. Sobald sie geschnitten ist, kann die Folie auf ein Substrat geklebt werden und kann das Gitter entfernt werden, um diese bestimmte Farbe in der Bildgrafik zu bilden.
Typischerweise stellt jede Folie eine Farbe für die Bildgrafik dar, und verfügt der Kunsthandwerker über einen Vorrat verschiedenster Folien mit unterschiedlichen Farben, um die Grafik durch Anordnen von geschnittenen Folien auf einem einzelnen Substrat zu vervollständigen.
Bei den Folien 10 der vorliegenden Erfindung können der Kernschicht 12 oder der abriebbeständigen Schicht 14, oder der Klebstoff-Grundschicht 16, oder Kombinationen davon Färbemittel hinzugefügt sein, um die verschiedenen Farben, die für mehrfarbige Bildgrafiken als nötig erachtet werden, herzustellen. Planen und Beschilderun gen können typischerweise elektronisch geschnittene, mehrfarbige Bildgrafiken unter Verwendung von Folien der vorliegenden Erfindung verwenden. Tatsächlich kann jede beliebige der früher durch vinylbasierte Folien durchgeführten Verwendungen durch Folien der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
Wie vorher erwähnt verringern Folien der vorliegenden Erfindung das Erscheinen von Oberflächeneindrücken, die bei vinylbasierten Folien häufig sind, auf ein Mindestmaß. Daher kann die Lagerung von Folien der vorliegenden Erfindung viel vorhersagbarer und benutzerfreundlicher sein.
Weitere Merkmale und Vorteile anderer Ausführungsformen der Erfindung sind in den folgenden Beispielen identifiziert.
Beispiele
Formulierung A

Abriebbeständige Schicht 14–15 % der Dicke 1000 Teile Harz DuPont Surlyn^TM 1705-1 (DuPont Wilmington, DE, 19880) 50 Teile Talkkonzentrat Polyfil MT 5000 (Polyfil Corp., Rockway, NJ, 07866) 50 Teile UV-Konzentrat Ampacet #10407 (Ampacet Corp., Tarrytown, NY, 10591) 80 Teile schwarzes Farbkonzentrat Standridge #12085 (Standridge Color Corp., Bridgewater, NJ, 08807)
Kernschicht 12–65 % der Dicke 1000 Teile Polyethylenharz mittlerer Dichte Exxon 129.24 (Exxon Chemical Co., Houston, TX, 77253) 50 Teile UV-Konzentrat Ampacet #10407 80 Teile schwarzes Farbkonzentrat Standridge #12085
Klebstoff-Grundschicht 16–20 % der Dicke 1000 Teile Ethylenvinylacetatharz DuPont Elvax^TM 3135B (DuPont, Wilmington, DE, 19880) 150 Teile Talkkonzentrat Polyfil MT 5000 50 Teile Antihaftkonzentrat Polyfil ABC 5000 50 Teile UV-Konzentrat Ampacet #10407 80 Teile schwarzes Farbkonzentrat Standridge #12085

Vergleichsformulierung B

Abriebbeständige Schicht 14–15 % der Dicke 1000 Teile Harz DuPont Surlyn^TM 1705-1 50 Teile Talkkonzentrat Polyfil MT 5000 50 Teile UV-Konzentrat Ampacet #10407 80 Teile schwarzes Farbkonzentrat Standridge #12085
Kernschicht 12–65 % der Dicke 1000 Teile Polyethylenharz mittlerer Dichte Exxon 129.24 50 Teile UV-Konzentrat Ampacet #10407 80 Teile schwarzes Farbkonzentrat Standridge #12085
Klebstoff-Grundschicht 16–20 % der Dicke 1000 Teile Polyethylenharz mittlerer Dichte Exxon 129.24 50 Teile Antihaftkonzentrat Polyfil ABC 5000 50 Teile UV-Konzentrat Ampacet #10407 80 Teile schwarzes Farbkonzentrat Standridge #12085

Vergleichsformulierung C

Abriebbeständige Schicht 14–15 % der Dicke 1000 Teile Harz DuPont Surlyn^TM 1705-1 50 Teile Talkkonzentrat Polyfil MT 5000 50 Teile UV-Konzentrat Ampacet #10407
Kernschicht 12–65 % der Dicke 1000 Teile Polyethylenharz mittlerer Dichte Exxon 129.24 50 Teile UV-Konzentrat Ampacet #10407 80 Teile schwarzes Farbkonzentrat Standridge #12085
Klebstoff-Grundschicht 16–20 % der Dicke 1000 Teile Polyethylenharz mittlerer Dichte Exxon 129.24 50 Teile Antihaftkonzentrat Polyfil ABC 5000 50 Teile UV-Konzentrat Ampacet #10407 80 Teile schwarzes Farbkonzentrat Standridge #12085

Die Vergleichsformulierung B unterscheidet sich von der Formulierung A, da ihr eine Klebstoff-Grundschicht fehlt. Die Vergleichsformulierung C unterscheidet sich von der Vergleichsformulierung C, da ihr das Färbemittel in der abriebbeständigen Schicht fehlt. Die Vergleichsformulierung C unterscheidet sich von der Formulierung A, da ihr das Färbemittel in der abriebbeständigen Schicht fehlt und ihr eine Klebstoff-Grundschicht fehlt.
Jede der obigen Formulierungen wurde gemäß den Einzelheiten, die in den nachstehenden Beispielen bereitgestellt sind, unter Verwendung des Blasfolienprozesses coextrudiert und an der Fläche 15 der Kernschicht 12 koronabehandelt. Jede Folie wurde dann ferner auf einen Acrylatcopolymer-Haftklebstoff, der auf ein tonbeschichtetes Papier mit einer Silikon-Trennfläche aufgetragen war, laminiert.
Schneide- und Entgitterungsprüfung, Beispiel 1 bis 3
Jede der Formulierungen A bis C wurde unter Verwendung eines herkömmlichen Blasfolien-Coextrusionsprozesses zu einer mehrschichtigen Folie der vorliegenden Erfindung gemacht. Jeder von drei Extrudern, einer für jede Schicht 12, 14 bzw. 16, lieferte eine geschmolzene Formulierung zu einem ringförmigen Mundstück, wo die Schmelzen kombiniert wurden, um einen einzelnen geschmolzenen Strom zu bilden, der aus drei unterschiedlichen Schichten in einer Hülsenform bestand. Für jedes Beispiel bildete die Schmelze des „oberen" Extruders die abriebbeständige Schicht, bildete die Schmelze des „mittleren" Extruders die Kernschicht, und bildete die Schmelze des „unteren" Extruders die Klebstoff-Grundschicht. Die geschmolzene Polymerhülse wurde dann durch Einbringen von Luft in die Hülse und deren Einschluss zwischen dem Mundstück und Andruckwalzen an der Oberseite des Blasfolienturms auf ihren endgültigen Durchmesser und ihre endgültige Dicke aufgeblasen. Die Folienhülse wurde dann zu zwei flachen Folienbahnen aufgeschnitten, wovon jede an der Klebstoff-Grundschicht koronabehandelt wurde und auf einen Kern gewickelt wurde. Die sich ergebenden Beispiele wiesen jeweils eine Dicke von etwa 0,0024'' (60 Mikron) auf. Die Folie wurde dann abgewickelt, und eine Acrylatcopolymer-Haftklebstoffschicht mit einer Dicke von 0,001'' (25,4 Mikron) und eine Trennlage mit einer Dicke von 0,004'' (101 Mikron) wurden unter Verwendung des Drucks von zwei Laminierwalzen bei Umgebungstemperatur auf die Klebstoff-Grundschicht laminiert.
Jede der Formulierungen A bis C wurde unter Verwendung eines durch die „Graphix Advantage" Release 6.0-Software von Gerber Scientific (Manchester, CT, 06040) angetriebenen Zünd-Flachbettschneiders Modell #P-1200, der eine Standard-45°-Klinge verwendete, hinsichtlich der Schneideeigenschaften bewertet. Die Folien wurden unter Verwendung des Fonts „Helvetica Medium" mit den Zeichen „QWERTYUIOP" in eine Höhe von 1'' (25 mm), 0,5'' (12,5 mm), 3/8'' (10 mm) und 1/4'' (6 mm) geschnitten.
Um jede Textfolie wurde eine einzelne „Gittergrenze" oder ein Kasten geschnitten, um die Entgitterung zu unterstützen. Die Schneideeigenschaften der Folie wurden durch Untersuchen der geschnittenen Buchstaben hinsichtlich des Abhebens von Buchstaben, unvollständiger Schnitte durch die Folie, des Reißens der Folie, oder jegliches anderen durch die Tätigkeit des Messers durch die Folie verursachten Mangels, der Probleme hinsichtlich der Ästhetik oder der Verarbeitung der geschnittenen Grafik verursachen würde, bewertet. Die Entgitterungsleistung wurde durch Anheben der Folien/Klebstoff-Kombination in der oberen rechten Ecke des „Gitterkastens" von der Lage und rasches diagonales Ziehen der Folie/des Klebstoffs zur unteren linken Ecke des „Gitterkastens" bewertet.
Die Folie wurde dann hinsichtlich zurückgebliebener Buchstaben untersucht, und die Folie wurde als bis zu einer annehmbaren Höhe schneidbar beurteilt, wenn alle Buchstaben der geschnittenen Höhe zurückblieben. Die Buchstabenhöhe wird in der elektronischen Folienschneideindustrie verwendet, um die Eignung der Folie zur Verwendung anzugeben. Typischerweise wird eine Folie, die eine Höhe der verbliebenen Buchstaben von 1/2'' oder weniger aufweist, als zur Verwendung in elektronischen Schneideanwendungen geeignet betrachtet.
Die Folien wurden dann hinsichtlich der Schneide- und Entgitterungsleistung bewertet. Alle Folien waren ohne sichtbare Mängel sehr gut schneidbar. Die Entgitterungsleistung wurde mit einer annehmbaren Entgitterung von 1/2'' (12,5 mm) bei allen Proben ebenfalls als gut beurteilt. Die Formulierungen B und C sind nicht wegen der Schneideeigenschaften, sondern wegen unzulänglicher anderer Eigenschaften, wie sie nachstehend erkennbar sind, als Vergleiche beschrieben.
Klebstoff-Grund-Prüfung, Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 5
Folien, die die Formulierung A und die Vergleichsformulierung B verwendeten, wurden wie oben beschrieben mit einer Dicke von 60 Mikron (0,0024'') hergestellt, an der Nicht-Surlyn^TM-Seite koronabehandelt, und auf einen Acrylatcopolymer-Klebstoff und eine Trennlage laminiert. Die Folien wurden dann in Streifen von 25 mm (1'') geschnitten und auf eine Aluminiumplatte aufgebracht. Nach 24 Stunden wurden die Folien/Klebstoff-Streifen durch Ziehen der Folie in einem Winkel von 180° von der Platte entfernt. Das Folien/Klebstoff-Laminat von Beispiel 4 wurde sauber ohne Klebstoffrückstand an der Platte entfernt, während das Folien/Klebstofflaminat von Vergleichsbeispiel 5 zu einem Lösen der Klebstoffschicht von der Folie und einem Zurückbleiben auf der Aluminiumplatte führte. Dies ist als 100%ige Klebstoffübertragung beschrieben und gibt eine schlechte Haftung des Klebstoffs an der Folie an. Diese Prüfung gibt an, dass eine Grundschicht, die in der Formulierung A enthalten ist, im Vergleich zu einer nicht grundierten Folie aus der Vergleichsformulierung B eine verbesserte Klebstoffbindung und Produktleistung bereitstellt.
Oberflächeneindruckprüfung, Vergleichsbeispiel 6 und Beispiel 7
Der folgende Prüfvorgang wurde verwendet, um die aus der Formulierung A hergestellte Folie hinsichtlich der Empfindlichkeit gegenüber Oberflächeneindrücken mit im Handel erhältlichen kalandrierten elektronisch schneidbaren Vinylfolien zu vergleichen.
Proben einer typischen elektronisch schneidbaren Folie (A) mit mittlerer Güte – 3M Tartan^TM 2500-94 von der Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M), St. Paul, MN, USA – wurden als Vergleichsbeispiel 6 verwendet. Die Formulierung A, die wie oben beschrieben mit einer Dicke von 0,0024'' (60 Mikron) extrudiert und mit Klebstoff und einer Trennlage laminiert wurde, wurde als Beispiel 7 verwendet. Proben von Vergleichsbeispiel 6 und Beispiel 7 wurden in eine Größe von 10 cm × 10 cm geschnitten und (unter Verwendung ihrer Nummern, um die Stapelreihenfolge anzugeben) wie folgt gestapelt: 6766776667776, und zwischen zwei Edelstahlplatten mit einer Größe von 10 cm × 10 cm angeordnet. Dieser Stapel aus Platten und Folienproben wurde dann in einem Ofen mit einer Temperatur von 65 °C (150 °F) angeordnet, wobei auf der oberen Edelstahlplatte ein Gewicht von 6 kg angeordnet wurde. Nach einer Stunde zeigte die Vinylfolie von Vergleichsbeispiel 6 schwere Oberflächeneindrücke, während die Folie von Beispiel 7 keinerlei sichtbare Veränderung des Aussehens der Oberfläche zeigte. Nach einer 48stündigen Alterung bei der gleichen Temperatur zeigten die Vinylfolien von Vergleichsbeispiel 6 sehr schwere Oberflächeneindrücke, während die Folien von Beispiel 7 erneut keinerlei sichtbare Veränderung des Aussehens der Oberfläche zeigten.
Kratzbeständigkeitsprüfung von Vergleichsbeispiel 8 und Beispiel 9
Die folgende Prüfung wurde vorgenommen, um die Kratzbeständigkeit einer im Handel erhältlichen Folie aus Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE) (Produkt Nr. 935 von Huntsman Packaging, South Deerfield, MA, USA) und einer Folie der Formulierung A zu vergleichen.
Der Zweck dieser Prüfung ist Folgender: Bilder, die elektronisch geschnitten und auf Flächen aufgebracht werden, werden typischerweise unter Verwendung eines Vorbeabstandungsbands aufgebracht, das entfernt wird, nachdem das Bild erfolgreich auf die gewünschte Fläche übertragen wurde. Das aufgebrachte Bild benötigt dann einen zusätzlichen Schritt des Reibens der Fläche mit einem Kunststoffapplikator, um die richtige Bindung sicherzustellen. Dies erfolgt typischerweise mit einem Kunststoffapplikator wie etwa einem PA-1 von 3M, der allgemein als Quetschwalze bezeichnet wird (3M, St. Paul, MN, USA).
Eine Einzelschichtfolie der Folie aus Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE) mit der Produktnummer 935, die eine Dicke von 100 Mikron (0,004'') aufwies, wurde koronabehandelt und dann auf einen Acrylatcopolymer-Klebstoff und eine silikonbeschichtete Trennlage laminiert. Dieser Schritt erfolgte, um der Folie während des Prüfvorgangs eine erhöhte Starrheit bereitzustellen.
Als dieses Laminat von Vergleichsbeispiel 8 mit einem PA-1-Applikator von 3M gerieben wurde, zeigte die Folie eine große Anzahl von für den Menschen sichtbaren kleinen Kratzern, die durch den Kunststoffapplikator verursacht wurden. Die Kratzer verändern den Glanz der Folie und machen sie für die Verwendung als Grafikfolie für die meisten Verwendungen unannehmbar.
Beispiel 9: Eine Folie der Formulierung A wurde wie oben beschrieben unter Verwendung des Blasfolienprozesses mit einer Dicke von 90 Mikron (0,0035'') hergestellt, koronabehandelt, und auf einen Acrylatcopolymer-Klebstoff und eine silikonbeschichtete Trennlage laminiert. Als diese Folie mit einem PA-1-Kunststoffapplikator von 3M gerieben wurde, kam es zu viel weniger für den Menschen sichtbaren Kratzern, und wurde die Folie als zur Verwendung in Bildgrafikanwendungen annehmbar erachtet.
Färbemittelprüfung, Vergleichsbeispiel 10 und Beispiel 11
Folien, die die Vergleichsformulierungen B und C verwendeten, wurden wie oben beschrieben mit einer Dicke von 60 Mikron (0,0024'') hergestellt und auf den Klebstoff und die Lage laminiert. Die Materialien stellten wie oben beschrieben beide einen annehmbaren Grad des Glanzes und der Kratzbeständigkeit bereit, wurden aber als Vergleichsformulierungen erachtet, da der unteren Schicht Klebstoffgrundierungseigenschaften fehlten. Die Vergleichsformulierung B unterschied sich von C darin, dass die Formulierung B in der abriebbeständigen Schicht ein Färbemittel aufwies, während dies bei C nicht der Fall war. Die Ergebnisse dieser Prüfung geben an, dass das Färbemittel in der abriebbeständigen Schicht nicht benötigt wird, was die Vergleichsformulierung C hinsichtlich der Glanzbeschaffenheit gegenüber der Vergleichsformulierung B bevorzugt macht. Ein derartiger Laminataufbau würde nützlich sein, wenn mehrere Folienfarben hergestellt würden, da die durchsichtige abriebbeständige Schicht auf allen Farben die gleiche wäre, wodurch allen Farben ein gleichmäßiger Glanzgrad bereitgestellt würde. Dies ist wichtig, da bekannt ist, dass unterschiedliche Pigmente aufgrund von Unterschieden in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften und auch aufgrund von Unterschieden im Ladungsgrad, der für jedes Pigment benötigt wird, um den Folien den gewünschten Grad an Opazität bereitzustellen, unterschiedliche Grade des Oberflächenglanzes in Folien bereitstellen. Daher würde Formulierung A ohne Färbemittel in der abriebbeständigen Schicht eine bevorzugte Formulierung zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung sein.
Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Die Ansprüche folgen.

Claims

Elektronisch schneidbare Folie mit: (a) einer Kernschicht, die Polyolefin umfasst, und die einander gegenüberliegende Hauptflächen umfasst; (b) einer abriebbeständigen Schicht, die an einer Hauptfläche angeordnet ist, wobei die abriebbeständige Schicht ein abriebbeständiges ionomeres Harz umfasst; und (c) einer Klebstoff-Grundschicht, die an einer gegenüberliegenden Hauptfläche angeordnet ist, wobei die Klebstoff-Grundschicht Ethylenvinylacetat umfasst.
Folie nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Kernschicht von etwa 50 % bis etwa 80 % der Dicke der Folie reicht; wobei die Dicke der abriebbeständigen Schicht von etwa 5 % bis etwa 25 % der Dicke der Folie reicht; wobei die Dicke der Klebstoff-Grundschicht von etwa 5 % bis etwa 30 % der Dicke der Folie reicht; und wobei die Dicke der Folie von etwa 30 Mikron bis etwa 150 Mikron reicht.
Folie nach Anspruch 1 oder 2, wobei die abriebbeständige Schicht auch Graffitibeständigkeit bereitstellt.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend eine Klebstoffschicht, die auf der Klebstoff-Grundschicht angeordnet ist.
Folie nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Trennlage, die auf der Klebstoffschicht angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Führen von drei extrudierbaren Harzen in ein Mundstück, das drei Schlitze umfasst; (b) Coextrudieren der drei Harze durch das Mundstück, um die Folie von Anspruch 1 zu bilden.
Verfahren zur Verwendung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Schneiden der Folie in ein gewünschtes Muster; (b) Anordnen der Folie auf einem Substrat; und (c) Entfernen von unterwünschter Folie vom Muster.