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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft mit Stielen versehene Bahnkonstruktionen. Insbesondere
betrifft die Erfindung mit Stielen versehene Bahnkonstruktionen,
die aus mindestens zwei Polymermaterialien gebildet sind.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Haken-
und Schlingenbefestigungsmittel, wie jene, die gegenwärtig unter
dem Warenzeichen ScotchmateTM von 3M vertrieben
werden, sind ein herkömmliches
mechanisches Befestigungsmittel. Eine übliche Hakenform ist ein pilzförmiger Haken,
der auch als hermaphroditisches mechanisches Befestigungsmittel
verwendet werden kann, indem er in andere Haken und nicht in Schlingen
eingreift. Diese Hakenstrukturen, die an Bahnen zur Bildung eines
Befestigungsmittels gebildet sind, sind eine herkömmliche
Art einer mit Stielen versehenen Bahn. Ein Stiel ist ein Fortsatz
von einer Oberfläche,
wie einer Bahn, unabhängig
von seiner Form, seiner Länge,
seinem Längen/Breiten-Verhältnis, seiner
Geometrie oder anderen Eigenschaften.
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US-A-4,056,593
und US-A-4,959,265 offenbaren ein frühes Verfahren zum Extrudieren
von Polymerbahnen mit hochstehenden Stielen, die als mit Stielen
versehene Bahnen bekannt sind. Die mit Stielen versehene Bahn ist
aus einem einzigen Material gebildet. In der Hakenstruktur von Patent
Nr. US-A-5,077,870 wird ein thermoplastisches Einzelkomponentenharz
zu einem Werkstück
extrudiert, das eine Reihe von Hohlräumen aufweist, die bei einer
Trennung ein Array von Stielen bilden. Die Stiele werden dann kalandriert,
um einen breiteren Kopf an der Oberseite des Stiels zu bilden. Die
Form, die Dimensionen und die Winkelstellung der Flansche des Kopfes
und die Anzahl von Stielen pro Flächen bestimmen, wie leicht
Schlinge von dem Haken erfasst wird und an diesem hält. Das
Haken- und Stielmaterial bestimmt die Flexibilität des Hakens, die Steifheit
des Stiels und die Reibung des Hakens an der Schlinge. Einige Harze,
die in der Hakenstruktur verwendet werden, sind Thermokunststoffe
mit hohem Modul, die für
eine geeignete Festigkeit zum Tragen der Hakenstruktur sorgen, aber
keine angemessene Biegefestigkeit bereitstellen, um ein Brechen
oder Bersten der Haken beim Lösen
aus der Schlinge zu vermeiden. Ebenso weist der Haken keine geringe
Reibung für
die Bewegung der Schlinge von der Oberseite der Unterseite des Hakens
auf.
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US-A-5,393,475
offenbart ein Verfahren zur Herstellung mit Stielen versehener Bahnen
mit Stielen an beiden Seiten unter Verwendung von zwei verschiedenen
Materialien. Dieses Patent offenbart das Extrudieren von zwei verschiedenen
Materialien zur Bildung von zwei Basisabschnitten und das Bilden
von Haken durch Füllen
von Hohlräumen
mit dem Material auf zwei Walzen, zwischen denen das Material hindurchläuft. Danach werden
die Basisabschnitte zwischen den zwei Walzen gepresst, um sie aneinander
zu laminieren oder zu heften. In einer Ausführungsform wird eine dritte
Schicht mit chemischer Affinität
für die
ersten zwei Schichten verwendet. Bei diesem Prozess wäre ein Abkühlen der
zwei Ströme
vor dem Laminieren erforderlich.
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EP-A-575
828 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
einer mit Stielen versehenen Bahn mit Stielen an beiden Seiten unter
Verwendung eines einzigen oder zwei verschiedener Materialien. Wenn
zwei verschiedene Materialien verwendet werden, werden die Materialien
separat zur Bildung von zwei folienartigen Basisabschnitten extrudiert.
Dann werden Haken an jedem Basisabschnitt gebildet, indem Hohlräume an entsprechenden
Walzen, zwischen welchen das Material hindurchläuft, mit dem Material gefüllt werden.
Nach dem Bilden der Haken werden die Basisabschnitte zwischen den
zwei Walzen gepresst, um die Basisabschnitte aneinander zu laminieren
oder zu heften.
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Haken
können
auch unter Anwendung einer Profilextrusion gebildet werden, die
eine lange Rippe auf der Bahn bildet. Die Rippe wird dann seitlich
geschlitzt und dann gekrümmt
oder gedehnt, um mehrere Stiele zu bilden. Auf den Stielen können entweder
vor oder nach dem Schlitzen Köpfe
gebildet werden.
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Es
besteht ein Bedarf an mit Stielen versehenen Bahnen, wie zum Beispiel
mechanischen Befestigungsmitteln, mit einer größeren Vielfalt von Eigenschaften,
um eine vielseitigere Anwendung zu ermöglichen.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zum Herstellen einer Bahn, wie in Anspruch 1
definiert, und eine Bahn, die nach einem solchen Verfahren hergestellt
wird, nach Anspruch 8 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche beziehen
sich auf einzelne Ausführungsformen
der Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Materialbahn
mit mehreren Stielen, die sich von mindestens einer Seite der Bahn
aus erstrecken, nach Anspruch 1.
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Die
erste und zweite Materialschicht können aus coextrudiertem thermoplastischen
Material oder schmelzverarbeitbarem Polymermaterial gebildet werden.
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Die
Stiele können
durch Pressen der mehrschichtigen Folie gegen mindestens eine, ein
Array von Löchern
enthaltende, temperaturgesteuerte Oberfläche zur Ausbildung eines Arrays
von Stielen gebildet werden.
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Kappen
können
an den Spitzen der Stiele durch Pressen der Stiele gegen eine erhitzte
Oberfläche, um
Kappen auf den Spitzen der Stiele auszubilden, gebildet werden.
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Als
Alternative können
die Stiele durch Extrudieren mehrerer Schichten aus einem thermoplastischen oder
schmelzverarbeitbaren Material durch eine geformte Düse gebildet
werden, um eine mehrschichtige Folie mit mehreren erhabenen Rippen
auf mindestens einer Oberfläche
auszubilden. Mehrere scharfe Kanten werden senkrecht durch die Rippen
geführt
und die mehrschichtige Folie wird gedehnt, um jede Rippe in mehrere Stiele
zu teilen. Die Stiele können
mit einer Hakenform gebildet oder anschließend gegen eine erhitzte Oberfläche gepresst
werden, um einen Stiel mit Haken oder Kappe zu bilden.
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Der
Schmelzformungsschritt kann das gleichzeitige Schmelzformen der
ersten und zweiten Materialschicht beinhalten. Der Verbindungsschritt
kann das Verbinden der ersten und zweiten Schicht beinhalten, bevor
irgendeine Schicht abgekühlt
ist. Das Schmelzformen kann durch Coextrudieren der ersten und zweiten Materialschicht
ausgeführt
werden.
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Die
Erfindung ist auch eine Materialbahn, die durch das Verfahren der
Erfindung hergestellt wird, und zwei Seiten und mehrere Stiele nach
Anspruch 8 umfasst. Die Schichten können aus schmelzverarbeitbaren Polymermaterialien
gebildet sein. Eine der Schichten kann diskontinuierlich sein.
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Die
Stielabschnitte haben Formen, die aus der Gruppe von Stäben, Prismen,
Kugeln, Quadern, unregelmäßigen gewinkelten
Formen und unregelmäßigen gekrümmten Formen
ausgewählt
sind.
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In
anderen alternativen Ausführungsformen
können
beide Oberflächen
der Bahn Stiele aufweisen und einer oder mehrere dieser Stiele können Kappen
haben. Ebenso kann mindestens eine Oberfläche der Bahn für einen
Farbstoff empfänglich
sein, um ein dauerhaftes Bild zur Verwendung in einer Drucksache
und in graphischen Anwendungen zu bilden, oder kann Reibungs- und
Trenneigenschaften aufweisen. Ebenso können zusätzliche Materialschichten gebildet
und mit der ersten und zweiten Schicht verbunden werden, während diese
alle geschmolzen sind, bevor irgendeine Schicht abgekühlt ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer mit Stielen versehenen Bahn, wobei
die Stiele aus einer kontinuierlichen unteren Materialschicht gebildet
sind, und ein Teil der Stiele und der Bahnoberfläche zwischen den Stielen von
der oberen Materialschicht bedeckt sind.
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2 ist
eine Querschnittsansicht einer mit Stielen versehenen Bahn, wobei
die Oberseite der Stiele, ein Teil der Stiele und die Bahnoberfläche zwischen
Stielen von einer diskontinuierlichen oberen Materialschicht bedeckt
sind, und der Großteil
des Stiels aus einer kontinuierlichen unteren Materialschicht gebildet
ist.
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3 ist
eine Querschnittsansicht einer mit Stielen versehenen Bahn, wobei
die Bahn Stiele und eine Bahnoberfläche zwischen den Stielen aufweist,
die von einer kontinuierlichen oberen Materialschicht bedeckt sind,
und die Stiele einen Kern haben, der vorwiegend aus einer unteren
Materialschicht besteht.
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4 ist
eine Querschnittsansicht einer mit Stielen versehenen Bahn, wobei
die Bahn Stiele und eine Bahnoberfläche zwischen den Stielen aufweist,
die von einer kontinuierlichen oberen Materialschicht bedeckt sind,
und die Stiele einen Kern haben, der minimal aus einer unteren Materialschicht
besteht.
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5 ist
eine Querschnittsansicht einer mit Stielen versehenen Bahn, wobei
der Stiel aus vielen, im Wesentlichen kontinuierlichen, mehrfachen
Materialschichten besteht.
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Ausführliche
Beschreibung
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Mechanische
Hakenbefestigungsstrukturen sind eine Art von mit Stielen versehener
Bahn. Diese mechanischen Befestigungsmittel weisen eine gewisse
Art von Haken auf, der an einem Stiel gebildet ist, der seinerseits
auf einer Bahn ausgebildet ist. In einigen Anwendungen bestehen
die Hakenstrukturen und Basisträger
aus mehreren Komponenten. In der vorliegenden Erfindung werden diese
mehreren Komponenten gemeinsam gebildet, wie durch Schmelzformen
(wie Extrusion), um die Leistungseigenschaften der mechanischen
Befestigungsmittel zu verbessern. Diese Leistungsverbesserungen
hängen
von der Auswahl der Materialien ab und umfassen: Hakenfestigkeit,
Haken- und Stielflexibilität, Dauerhaftigkeit,
Abriebbeständigkeit, Schlingenrückhaltekraft,
Schlingeneingriff, Weichheit, äußeres Erscheinungsbild,
Schäl-
und Scherfestigkeit. Durch die Auswahl der Materialien und Konfigurationen
werden die Eigenschaften des mechanischen Befestigungsmittels einzelnen
Anwendungen angepasst.
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Eine
andere Art von mit Stielen versehener Bahn hat kappenlose Stielstrukturen.
Die Stieloberfläche kann
selbsteingreifend sein, wenn die Oberfläche der Stiele selbsthaftend
ist.
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Einige
Eigenschaften, die die Leistungsverbesserungen betreffen, umfassen
die Dicke der Materialschichten, die Stielkonstruktion (ob die Stiele
aus einem oder mehreren Materialien gebildet sind und die relative
Anordnung der Materialien, wenn der Stiel aus mehr als einem Material
besteht), die Schichtgeometrie (kontinuierlich, diskontinuierlich
oder mehrschichtig), die Stieldichte, die Stielgeometrie (ob die
Stiele im Wesentlichen gerade oder gewinkelt sind oder geformte
Haken haben) und die Eigenschaften der zweiten Oberfläche der
Konstruktion.
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Das
mehrschichtige Befestigungsmittel enthält mindestens zwei thermoplastische
(oder schmelzverarbeitbare Polymer-) Schichten, die gebildet, verbunden,
während
sich die Schichten im geschmolzenen Zustand befinden, und abgekühlt werden,
wobei mindestens eine Oberfläche
ein Array von Stielen aufweist. Die Materialien können jeweils
verschiedene Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel kann eines nachgiebig
sein, während
das andere steif ist. Einige Beispiele für Materialarten sind Polyolefine,
wie Polypropylen oder Polyethylen; andere Thermokunststoffe, wie
zum Beispiel Polystyrol, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere,
Acrylat-modifizierte Ethylen-Vinylacetat-Polymere
und Ethylen-Acrylsäure-Copolymere;
Elastomere, wie Natur- und Synthetikgummi, Styrol-Blockcopolymere,
die Isopren-, Butadien- oder Ethylen(Butylen)-Blöcke enthalten, Metallocenkatalysierte
Polyolefine, Polyurethane und Polydiorganosiloxane; druckempfindliche
Haftkleber, wie Acryl-, Natur- oder Synthetikgummi, klebrig gemachte
Styrol-Blockcopolymere, klebrig gemachtes Polydiorganosiloxan-Harnstoff-Copolymer
und amorphes Poly(1-Alken); Heißschmelzhaftkleber,
wie Ethylen-Vinylacetat;
weiche Thermokunststoffe, wie Nylon oder Polyvinylchlorid; nicht klebrige
Haftkleber; oder Mischungen. Mehrere Schichten, wie mehr als drei
und für
gewöhnlich
bis zu hundert Schichten, können
auch zu neuen Zusammensetzungen der Bahnkonstruktionen führen, die
an der Oberfläche
mit Stielen versehen sind und die Eigenschaften aufweisen, die sich
von jenen der einzelnen verwendeten Materialien unterscheiden.
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Die
Materialien können
auch zur Bereitstellung gewünschter
Eigenschaften an einer oder beiden Seiten der Bahn verwendet werden.
Einige Beispiele dafür
enthalten klebende Oberflächen,
Oberflächen,
die eine schleifende oder Hochreibungsoberfläche bereitstellen können, Trennoberflächen, die
eine Oberfläche
geringer Reibung bereitstellen können,
und aktive Oberflächen,
die eine Aufnahmefläche
für Materialien
wie Haftkleber, Beschichtungen oder Farbstoffe bereitstellen, um
ein dauerhaftes Bild zu erzeugen. Farbstoffe können einen großen Bereich
von Materialien umfassen, wie Tinten in Wasser, oder Tinten in organischen
Lösemitteln, oder
Tinten, die aus 100% aktivem Material bestehen. Diese Tinten können durch
Verfahren wie die Bestrahlung mit UV-Licht oder elektrostatische
Graphikbilderzeugung gehärtet
werden. Beschichtungen können
eine beliebige Anzahl von Materialien enthalten, entweder als Material
aus 100% Feststoffen oder aufgelöst
oder dispergiert in einer Kombination aus Wasser und organischen
Lösemitteln.
Ein Beispiel wäre
eine Beschichtung, die ein Bedrucken des Materials mit einem Tintenstrahldrucker
ermöglicht.
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Die
relativen Schichtdicken beeinflussen die Rolle, die ein bestimmtes
Material spielen könnte.
Eine dünne
Schicht Haftkleber, die die äußere Schicht
eines Stiels bildet, und ein steifes Polymer, das einen dicken Kern
eines Stiels bildet, ergibt ein Stiel-Array, das steifer ist als
jenes mit einer dicken Haftkleberschicht über einem dünnen, steifen Kern.
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Durch
Regulieren der Dicke, Viskosität
und der Verarbeitungsbedingungen können zahlreiche verschiedene
Konstruktionen aus einer Basis und einem Stiel hergestellt werden.
Diese Konstruktionen bestimmen, gemeinsam mit der Materialwahl,
die Leistung des fertigen mechanischen Befestigungshakens. 1 zeigt
eine erste Konstruktion einer Folie oder Bahn 10 mit Stielen 12.
Diese Konstruktion verwendet zwei Schichten aus coextruiertem Material,
eine obere Schicht 14 und eine untere Schicht 16.
In dieser Konstruktion wird mehr Material der unteren Schicht verwendet.
Die untere Schicht 16 bildet die Folienbasis und den Kern und
den oberen Teil der Stiele 12. Die obere Schicht 14 bildet
eine Oberflächenschicht
auf der Folienbasis und um den unteren Abschnitt der Stiele. Wie
in 1 dargestellt und wie in vielen der anderen Ausführungsformen
wird ein einziges Material zur Bildung der oberen und unteren Schichten 14, 16 verwendet.
In alternativen Ausführungsformen
können
mehrere Materialen und mehrere Teilschichten die entsprechenden
oberen und unteren Schichten 14, 16 bilden.
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2 zeigt
eine Konstruktion mit mehr Material in der oberen Schicht 14 als
in der Konstruktion von 1. Die untere Schicht 16 bildet
wieder die Folienbasis 10 und den Kern der Stiele 12.
Hier bildet die obere Schicht 14 eine Krone auf einem Stiel,
der aus der unteren Schicht 16 besteht. Die obere Schicht 14 bildet
auch eine Oberflächenschicht
auf der Folienbasis, einschließlich
einer Materialhülle,
die die Basis des Stiels umgibt.
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In 3 bildet
die untere Schicht 16 die Folienbasis 10 und eine
Säule Kernmaterial
für die
Stiele 12. Die obere Schicht 14 bildet die Oberflächenschicht
auf der Basis und auf den Stielen. In 4 bildet
die untere Schicht 16 wieder die Folienbasis 10 und
einen kleinen Teil der Stiele 12. Die obere Schicht 14 bildet
die Oberflächenschicht
auf der Basis und bildet den Großteil des Stielmaterials. Die
untere Schicht kann jeden Teil der Stiele bilden.
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5 zeigt
eine mit Stielen versehene Folienkonstruktion unter Verwendung vieler
Materialschichten 18. Diese vielen Schichten könnten nur
einige wenige, wie zwei Schichten, oder eine große Anzahl verschiedener Schichten
sein. Die Schichten können
zwei oder mehr verschiedene Materialien sein, die sich wahlweise in
verschiedenen Schichten wiederholen können. Die Folienbasis und der
Stiele sind jeweils aus vielen Materialschichten gebildet. Diese
Konstruktion kann zu einem Endprodukt führen, bei dem nur ein Material
(die oberste Schicht) die Oberflächenschicht
auf der Basis und die Außenfläche der
Stiele bildet. Als Alternative, wie dargestellt, können die
Stiele viele Schichten haben, die entlang der Länge des Stiels vom Boden des Stiels
bis zur Oberseite frei liegen.
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Die
Schichten der mit Stielen versehenen Folie können vor der Stielbildung gleichzeitig
oder hintereinander gebildet werden, solange sie verbunden werden,
während
beide geschmolzen sind, was der Falle sein kann, bevor irgendeine
der Schichten abgekühlt
ist. Somit werden die Schichten nicht aneinander laminiert und gleichzeitig
abgekühlt.
Nach der Bildung der Stiele an einer Seite der Bahn wird kein weiteres
Material zu der anderen Seite der Bahn zur Vollendung der Bahn hinzugefügt. Wahlweise
kann anderes Material, wie Haftkleber und Aufdrucke, auf die Bahn
aufgebracht werden, abhängig
von der beabsichtigten Verwendung und Anwendung der Bahn.
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Eine
Coextrusion kann erfolgen, indem verschiedene Schmelzströme von verschiedenen
Extrudern in eine Mehrfach-Breitschlitzdüse oder einen mehrschichtigen
Beschickungsblock und eine Filmdüse
geleitet werden. Bei der Beschickungsblocktechnik werden mindestens
zwei verschiedene Materialien von verschiedenen Extrudern in verschiedene
Schlitze (für
gewöhnlich
2 bis mehr als 200) in einem Beschickungsblock geleitet. Die einzelnen
Ströme
werden in dem Beschickungsblock vereint und treten in eine Düse als schichtenförmiger Stapel
ein, der zu schichtenförmigen
Folien ausfließt,
wenn das Material die Düse
verlässt.
Die schichtenförmige
Folie, die aus der Düse
austritt, wird zwischen einem Spalt hindurchgeleitet, der von zwei Walzen
gebildet wird. Mindestens eine davon hat eine bearbeitete Oberfläche zur
Bildung von Stielen. Als Alternative können die Stiele durch Hindurchleiten
der Bahn durch eine strukturierte Düsenlippe gebildet werden, um
eine Bahn mit Stegen an der Unterseite der Bahn zu bilden, wobei
dann die Stege aufgeschlitzt und die Bahn zur Trennung der Stiele
gedehnt wird. Die Mehrfach-Breitschlitzdüse vereint die verschiedenen
geschmolzenen Ströme
von verschiedenen Extrudern an der Düsenlippe. Die Schichten werden
dann wie oben zur Bildung der Stiele behandelt. Dieses Verfahren
ist für
gewöhnlich
wegen der erhöhten
Komplexität
bei zunehmender Anzahl von Schichten auf 2 bis 3 schichtenförmige Folien
begrenzt.
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Eine
serielle Bildung kann zum Beispiel durch sequenzielle Extrusion
erfolgen, wobei zunächst
eine Schicht extrudiert wird und dann eine andere. Dies kann mit
einer oder mehreren Düsen
durchgeführt
werden. Als Alternative können
die Schichten in Formen oder durch andere bekannte Verfahren gebildet
werden. Die gleichzeitige Bildung kann zum Beispiel durch Coextrusion
erfolgen. Es kann entweder eine einzige Mehrfach-Breitschlitzdüse oder
ein Beschickungsblock, der sich in mehrere Hohlräume teilt, verwendet werden,
um mehrere Schichten zu erzeugen. Als Alternative können die
Schichten in Formen oder durch andere bekannte Verfahren gebildet
werden.
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Die
Stieldichte hängt
von der Anwendung für
das Produkt ab. Dichten im Bereich von 12 bis 465 Stielen/cm2 (81 bis 3000 Stielen/Quadratzoll) sind
am nützlichsten.
Es können
viele verschiedene Stielgeometrien verwendet werden. Die Stiele
können
gerade, gewinkelt oder mit Kopf ausgebildet sein. Stiele mit Kopf
können wie Pilze,
Golf-Tees oder Nagelköpfe
geformt sein. Sie können
ein extrudiertes Profil haben. Gerade Stiele können selbsteingreifend sein,
können
eine Außenschicht
aus druckempfindlichem Haftkleber ("pressure-sensitive adhesive" – PSA) haben oder können anschließend mit
einem PSA beschichtet werden.
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Die
mit Stielen versehene Bahn kann auch eine glatte Oberfläche haben,
mit einer coextrudierten Schicht an der glatten Seite der Bahn (der
den Stielen gegenüber
liegenden Seite), die die mechanische Befestigungsfunktion der mit
Stielen versehenen Oberfläche
mit einer anderen Funktion kombiniert.
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Zusätzlich können verschiedene
Zusatzstoffe verwendet werden, wie physikalische oder chemische Treibmittel
(um einen Abschnitt oder die Gesamtheit einer oder mehrerer Schichten
vorzugsweise zu schäumen
oder auszudehnen) oder Füllmittel
(um die Festigkeit oder Fließeigenschaften
des Materials zu verändern).
Eine Anwendung von Schäumungsmitteln
ist die Bildung einer Kappe beim Schäumen, indem das Schäumungsmittel
in das Material eingebracht wird, das sich in der Spitze des Stiels
befindet. Mikrokügelchen, Flammverzögerungsmittel,
innere Trennmittel, Farbstoffe, wärmeleitende Partikel und elektrisch
leitende Partikel können
auch verwendet werden.
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Haken
können
auch gebildet werden, indem an den Stielen Kappen zur Bildung von
Pilzköpfen
geformt werden, wie in US-A-5,077,870 offenbart ist. Ebenso können Haken
unter Verwendung der Profilextrusion gebildet werden, die eine lange
Rippe auf der Bahn bildet. Die Rippe wird dann seitlich geschlitzt
und dann zur Bildung mehrerer Stiele gedehnt. Die Köpfe können an
den Stielen entweder vor oder nach dem Schlitzen gebildet werden.
Dies ist in US-A-4,894,060 offenbart.
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Die
mit Stielen versehenen Bahnen dieser Erfindung können im Prinzip in jeder Anwendung
wie andere mit Stielen versehene Bahnen verwendet werden.
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Beispiele
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Diese
Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher veranschaulicht, die den
Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen. In den Beispielen
sind alle Teile, Verhältnisse
und Prozentsätze
auf das Gewicht bezogen, wenn nicht anders angegeben. Die folgenden
Testverfahren wurden zur Charakterisierung der Zusammensetzungen
der mit Stielen versehenen Bahn in den folgenden Beispielen verwendet:
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180° Schälfestigkeitstest ("Peel Adhesion Test")
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Mit
Stielen versehene, 1,25 cm breite und 15 cm lange Bahnproben wurden
auf 180° Schälfestigkeit an
rostfreiem Stahl und/oder glatten, gegossenen, biaxial orientierten
Polypropylenfilmen getestet. Die Proben wurden auf die Testflächen geklebt,
indem die Bänder
mit einer 2,1 kg (4,5 Pfund) Walze in vier Durchläufen gewalzt
wurden. Nach dem Altern bei kontrollierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen
(etwa 22°C, 50%
relative Feuchte) über
etwa 1 Stunde wurden die Bänder
unter Verwendung eines Gleit/Schältesters,
Modell 3M90, erhältlich
von Instrumentors, Inc., in 180° Geometrie
bei 30,5 cm/min (12 Zoll/min) Schälrate getestet, falls nicht
anders angegeben. Die Ergebnisse sind in N/dm angegeben.
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Reißfestigkeitstest ("Tear Strength Test")
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Ein
Ende einer Probe, das etwa 75 mm lang und genau 63 mm breit war,
wurde in einer vertikalen Ebene positioniert, wobei sich die lange
Dimension horizontal erstreckte und die Enden der Probe zwischen
zwei feststehenden Klemmen aufgenommen wurden, die mit einem horizontalen
Abstand von 2,5 mm zu zwei beweglichen Klemmen angeordnet waren,
die das andere Ende der Probe aufnahmen. In der unteren Kante der Probe
wurde zwischen den zwei Klemmpaaren ein 20 mm Schlitz gebildet.
Ein Pendel, das am Umfang eine Skala hatte, wurde dann frei fallen
gelassen, so dass die vorgeschnittene Probe entlang einer Fortsetzung
des Schlitzes zerrissen wurde. Ein reibschlüssig montierter Zeiger auf
der Skala zeigte den Widerstand der Probe gegen den Reißvorgang
in Gramm an. Dieser Test wird allgemein als Elmendorf-Reißfestigkeitstest
bezeichnet und die Werte sind in Gramm/Lage angegeben.
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Streckbelastungstest ("Load At Yield Test", ASTM D-882-81)
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Ein
25,4 mm (1,0 Zoll) breiter mal etwa 150 mm Folienstreifen wurde
in eine Zugfestigkeitstestmaschine, einen InstronTM Tensile
Tester, eingebracht, wobei die oberen und unteren Backen 25,4 mm
beabstandet waren. Die Backen wurden dann bei einer Rate von 254
mm/min (10 Zoll/min) bis zum Erreichen der Streckgrenze getrennt.
Die bahnabwärts
liegende Richtung der Folien wurde nach dem Äquilibrieren der Folien bei 70
bis 72°C
und 50% RF über
2 Wochen getestet. Die Streckbelastung wurde in Pfund/Zoll Breite
angegeben.
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Kerbschlagfestigkeitstest
("Impact Strength
Test")
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Die
Kerbschlagfestigkeit wurde geprüft.
Es wurden zwei Arten von Tests durchgeführt: (a) vollständige Folie
und (b) 2,5 cm (1 Zoll) Falte. Im Test mit vollständiger Folie
wurden mehrere Folien, die jeweils 10,2 cm × 15,2 cm (4 Zoll × 6 Zoll)
maßen,
aus einer größeren Folie
geschnitten, die 24 Stunden bei etwa 23°C und 50% RF konditioniert und
dann in eine Probenhalterung gebracht worden war. Die Probenhalterung
wurde in einen Dynamic Ball Tester, Modell 13-13 TMI, eingebracht,
dessen Zeiger bei "p" eingestellt war.
Ein Pendel mit vorbestimmtem Gewicht wurde gelöst und auf die Probe prallen
gelassen. Die Zeigerposition wurde in Einheiten von cm-kg aufgezeichnet.
Beim 2,5 cm (1 Zoll) Faltentest wurden mehrere Folien, die jeweils
2,5 cm × 15,2
cm (1 Zoll × 6
Zoll) maßen,
aus einer größeren Folie
geschnitten, die 24 Stunden bei etwa 23°C und 50% RF konditioniert worden
war. Die Enden wurden zur Bildung einer Schlaufe gehalten und ein
Teil der Schlaufe wurde in einen Sentinel Heat Sealer, Modell Nr.
12AS, von Packaging Industries, Inc., der auf 0,62 MPa (90 psi)
eingestellt war, für
0,2 sec bei abgeschalteter Wärme
eingebracht. Der erhaltene Streifen wurde mit einer Falte über seine
2,5 cm Breite etwa bei der Hälfte
der Länge
des Streifens in die Mitte der Halterung gebracht und mit einem
12,3 mm breiten Klebeband in Position gehalten. Die Probenhalterung
wurde dann in einen Dynamic Ball Tester, Modell 13-13 TMI, eingebracht,
die Probe wurde getestet und der Schlag gegen die Falte aufgezeichnet.
Die Ergebnisse wurden wie oben für
den Test mit voller Breite aufgezeichnet.
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Bandabnahmetest ("Tape-Snap-Test")
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Die
Tintenadhäsion
wurde unter Verwendung des Bandabnahmetests (ASTM Nr. 3359) ausgewertet. Der
Bandabnahmetest besteht aus dem Kerben einer Tintenschicht mit der
Kante einer einschneidigen Rasierklinge ohne Beschädigung der
darunter liegenden Druckfläche,
wobei Linien im Abstand von 1 cm in einem kreuzweise schraffierten
Muster gezogen werden. Ein Stück
ScotchTM 610 Band (3M), das etwa 10 cm lang war,
wurde auf die kreuzweise schraffierte Fläche unter Verwendung eines
PA1 Applikators (3M) aufgebracht, wobei etwa 8 cm des Bandes an
die Tinte gebunden waren und ein Ende frei blieb, das vom Tester
erfasst wurde. Der Tester hielt das Band mit einer Hand, während er
mit der anderen Hand die Graphik ruhig hielt. Das Band wurde bei
etwa 180° so
rasch wie möglich
vom Tester abgezogen. Ein ausgezeichnetes Ergebnis ist, wenn keine
Tinte durch das Band entfernt wird; ein gutes Ergebnis ist, wenn
wenig (5% oder weniger) entfernt wird, ein schlechtes Ergebnis ist,
wenn signifikante Teile der Tinte entfernt werden (5% bis 25%);
ein Versagen ist, wenn nahezu die gesamte Tinte entfernt wird.
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Beispiele 1 bis 5
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Die
Filme der Beispiele 1 bis 5, die an der Oberfläche mit Stielen versehen waren,
hatten alle eine PSA-Schicht
auf der Stieloberflächenseite
des Films und waren selbsteingreifende Befestigungsmittel.
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In
Beispiel 1 wurde Komponente A (obere Schicht 14), HL-2542-X
(ein PSA auf Gummibasis in Pelletform, erhältlich von H. B. Fuller), in
einen Einzelschneckenextruder mit einem Durchmesser von etwa 25
mm (1,0 Zoll), einem L/D von 24/1, einer Schneckendrehzahl von 15,7
U/min und einem Anstiegsprofil auf etwa 182°C eingebracht. Die Komponente
A wurde durch den Extruder geleitet und kontinuierlich bei einem
Druck von mindestens etwa 0,69 MPa (100 psi) durch eine erhitzte
Röhre mit
Hals und in eine Öffnung
in einem dreischichtigen Beschickungsblock ("feed block") mit einstellbarer Schaufel (CloerenTM, Modell 86-120-398, erhältlich von
Cloeren Co. und eingerichtet für
zwei Schichten) geleitet, der an einer 25,4 cm (10 Zoll) breiten
Filmdüse
(UltraflexTM 40-Düse, Modell 8811741, erhältlich von
Extrusion Dies, Inc.) montiert war. Die Komponente B (untere Schicht 16),
Shell SRD 7-560 (ein Ethylen-Polypropylen-Schlag-Copolymer, nun
von Union Carbide erhältlich)
wurde in einen zweiten Einzelschneckenextruder mit einem Durchmesser
von etwa 32 mm (1,25 Zoll), einem L/D von 24/1, einer Schneckendrehzahl
von 30 U/min und einem Temperaturprofil, das stetig auf etwa 204°C anstieg,
eingebracht. Die Komponente B wurde dann kontinuierlich bei einem
Druck von mindestens etwa 0,69 MPa (100 psi) durch eine erhitzte
Röhre mit
Hals und in eine zweite Öffnung
in dem dreischichtigen Beschickungsblock eingebracht. Der Beschickungsblock
und die Düse
waren auf etwa 193°C
eingestellt. Der Düsenspalt
war 0,5 bis 0,8 mm (20 bis 30 mils). Die zweischichtige, geschmolzene
Konstruktion, eine obere Schicht, Komponente A, und eine Basisschicht,
Komponente B, wurde von der Düse
abgegeben und in einen Spalt geleitet, der durch zwei Walzen gebildet
wurde und einen Spaltdruck von 0,62 Kpa (90 psi) aufwiese. Die erste
Walze wies eine bearbeitete Oberfläche auf, die auf 59°C erhitzt
war, und enthielt Hohlräume
mit Durchmessern von etwa 280 Mikron (11 mils), Tiefen von mehr
als etwa 2,5 mm (100 mils) und Abständen von etwa 813 Mikron (32
mils), was zu einem Stiel-Array mit einer Stieldichte von etwa 140
Stielen/cm2 (900 Stielen/Quadratzoll) führte. Die
zweite Walze hatte eine chromplattierte Oberfläche, die auch auf 59°C erhitzt
war. Die Oberseite der zweischichtigen, geschmolzenen Konstruktion
war der bearbeiteten Oberfläche
zugewandt und die Basisseite wies zu der Chromoberfläche. Der
erhaltene gegossene Film wurde von der bearbeiteten Oberfläche bei
einer Rate von etwa 1,5 m/min (5 fpm) entfernt, um einen Film, der
an der Oberfläche
mit Stielen versehen war, mit stabartigen Stielfortsätzen zu
bilden, die von der Oberfläche
des Films abstanden, mit einem Durchmesser von etwa 300 Mikron und
einer Höhe
von 587 Mikron. Diese Stielstrukturen, ähnlich jener in 3,
waren vollständig
mit der Haftkleberschicht bedeckt und hatten einen Kern aus Komponente
B.
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In
den Beispielen 2 bis 5 wurde der Film, der an der Oberfläche mit
Stielen versehen war, auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 gebildet,
mit der Ausnahme, dass eine bearbeitete Oberfläche mit einer anderen Lochdichte,
ein anderer Extruder für
Komponente A und andere Verfahrensbedingungen verwendet wurden.
Die bearbeitete Oberfläche
hatte eine Hohlraumdichte, die Filme, die an der Oberfläche mit
Stielen versehen war, mit etwa 390 Stielen/cm2 (2500
Stielen/Quadratzoll) ergab. Komponente A wurde in einen Einzelschneckenextruder
mit einem Durchmesser von etwa 32 mm (1,25 Zoll) und einem L/D von
30/1 geleitet. Die Schneckendrehzahl für die Extruder, die die Komponente
A und Komponente B bewegten, waren in einem Verhältnis von 12,0/30,0, 7,0/9,3,
7,0/9,3 beziehungsweise 10,0/9,25 für die Beispiele 2 bis 5 und
die Maximaltemperaturen der Extruder, die die Komponenten A und
B zuführten,
waren 185°C/204°C, 205°C/221°C, 205°C/221°C beziehungsweise
185°C/204°C für die Beispiele
2 bis 5. Die Bahngeschwindigkeiten waren 2,1 m/min (7 fpm), 2,1
m/min (7 fpm), 3,0 m/min (10 fpm) beziehungsweise 2,1 m/min (7 fpm)
für die
Beispiele 2 bis 5. Die Spaltwalzen für jedes Beispiel hatten einen
Druck von 0,62 MPa (90 psi) und die Oberfläche jeder Walze wurde auf 65°C, 60°C, 60°C beziehungsweise
48°C für die Beispiele
2 bis 5 erhitzt.
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Die
Filme von Beispiel 1 bis 5, die an der Oberfläche mit Stielen versehen waren,
wurden auf 180° Schälfestigkeit
(unter Verwendung des zuvor beschriebenen Tests) getestet. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 1 gemeinsam mit den Extruderschnecken-Drehzahlverhältnissen
für Komponente
A und Komponente B und die Stieldichte für jedes Beispiel beschrieben.
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-
-
Die
coextrudierten Filme, die an der Oberfläche mit Stielen versehen waren,
waren selbsteingreifend und benötigten
weder Spitze mit Kappen noch schlingenförmige Gegenstücke, um
mechanisch aneinander befestigt zu werden. Die Adhäsion wurde
durch die Dicke der Komponente A, die durch die relativen Schneckendrehzahlen
bestimmt wurde, die für
Komponente A und Komponente B verwendet wurden, die Filmbahngeschwindigkeit
und die Dichte des Stiel-Arrays beeinflusst. Eine geringe Stiel-Array-Dichte
der PSA (Komponente A) an den Spitzen der Stiele und an der Basis
zwischen den Stielen war die primäre Eingriffsfläche, da der
Abstand zwischen den Stielen viel größer ist als der Durchmesser
der Stiele. Bei hoher Stiel-Array-Dichte waren die Seiten der Stiele
und die Täler
zwischen den Stielen die primären
Eingriffsflächen,
da PSA beide Seiten der Stiele und die Basis zwischen den Stielen
beschichtete. Wenn die Stiel-Array-Dichte ausreichend war, um einen
hochfrequenten seitlichen Eingriff der Stiele zu erhalten, hatte
die Dicke der Haftkleberschicht eine deutlichere Wirkung.
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Beispiel 6 bis 12 und
Vergleichsbeispiel 1
-
Die
Filme von Beispiel 6 bis 12, die an der Oberfläche mit Stielen versehen waren,
bestanden aus verschiedenen Kombinationen von mindestens zwei verschiedenen
Polymeren, einschließlich
Thermokunststoffen, thermoplastischen Elastomeren und Elastomeren.
Komponente A dient als Hüllschicht
und Komponente B dient als Kernschicht.
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In
jedem Beispiel wurden 0,5 bis 1,0 Gewichtsprozent blaues Pigment
einer Komponente zugegeben und 0,5 bis 1,0 Gewichtsprozent rotes
Pigment der anderen Komponente zugegeben, um eine visuelle Bestimmung
der Konfiguration der Stiele und anschließenden Köpfe und Schäfte der geformten Stiele zu
ermöglichen.
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Der
Film von Beispiel 6, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
wurde auf gleiche Weise wie jener von Beispiel 1 hergestellt, mit
der Ausnahme, das andere Materialien und Verfahrensbedingungen verwendet
wurden. Komponente A war PP7644 (ein Polypropylenpolymer, Schmelzfluss
23 g/10 sec, erhältlich von
Amoco) und Komponente B war PP5A95 (ein Polypropylenpolymer, Schmelzfluss
9,5 g/10 sec). Komponente A wurde bei 102 U/min durch einen Einzelschneckenextruder
(32 mm (1,25 Zoll), 24/1 L/D) geleitet, der auf etwa 246°C erhitzt
war. Komponente B wurde bei 60 U/min durch einen Einzelschneckenextruder
(19 mm (0,75 Zoll), 38/1 L/D) geleitet, der auf etwa 216°C erhitzt
war. Der Beschickungsblock war auf etwa 246°C erhitzt. Der Film, der an
der Oberfläche
mit Stielen versehen war, bewegte sich mit einer Geschwindigkeit
von 1,5 m/min (5 fpm). Die Oberfläche der Walze mit der bearbeiteten
Oberfläche
wurde auf etwa 50°C
erhitzt und die Walze mit der chromplattierten Oberfläche wurde
auf etwa 50°C
erhitzt. Bei einer visuellen Prüfung
sahen die Stiele auf der Oberfläche
dem in 3 dargestellten Stiel ähnlich. Die Stiele vereinten
den weicheren Griff der weicheren thermoplastischen Komponente A
mit der steiferen Kernstütze
der härteren
thermoplastischen Komponente B.
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In
Beispiel 7 wurde der Film, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
auf gleiche Weise wie jener von Beispiel 6 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass Komponente A PP5A95 war und bei 45 U/min durch einen
19 mm (0,75 Zoll) KillionTM Einzelschneckenextruder
mit einem L/D von 32/1 geleitet wurde, der auf etwa 216°C erhitzt
war. Die Komponente B war ENGAGETM EG8200
(ein Ethylen/Poly-α-olefin-Copolymer,
erhältlich von
Dow Plastics Co.) und wurde bei 75 U/min durch einen 32 mm (1,25
Zoll) KillionTM Einzelschneckenextruder
mit einem L/D von 24/1 geleitet, der auf etwa 232°C erhitzt
war. Der Film, der an der Oberfläche
mit Stielen versehen war, bewegte sich mit einer Geschwindigkeit
von 2,4 m/min (8 fpm). Die Walze mit der bearbeiteten Oberfläche und
die Walze mit der chromplattierten Oberfläche waren auf etwa 70°C erhitzt.
Bei einer visuellen Prüfung
waren die Stiele auf der Oberfläche
dem Stiel ähnlich,
der in 1 dargestellt ist. Bei den Stielspitzen war die
höhere
Reibung der elastischen Komponente B mit der steiferen Stütze der
Zylinderbildung der steiferen thermoplastischen Komponente A kombiniert.
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In
Beispiel 8 wurde der Film, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
auf gleiche Weise wie jener von Beispiel 7 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass Komponente A EngageTM EG8200
war und bei 50 U/min durch den Extruder geleitet wurde und Komponente
B PP5A95 war und bei 70 U/min durch den Extruder geleitet wurde.
Der Film, der an der Oberfläche
mit Stielen versehen war, bewegte sich mit einer Geschwindigkeit
von 2,1 m/min (7 fpm). Die Walze mit der bearbeiteten Oberfläche und
die Walze mit der chromplattierten Oberfläche wurden auf etwa 7°C gekühlt. Bei
einer visuellen Prüfung
waren die Stiele auf der Oberfläche
dem Stiel ähnlich,
der in 1 dargestellt ist. Die Stielspitzen vereinten
die geringere Reibung der steiferen thermoplastischen Komponente
B mit der flexibleren Stütze
der Zylinderbildung der steiferen elastomeren Komponente A.
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In
Beispiel 9 wurde der Film, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
auf gleiche Weise wie jener von Beispiel 7 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass Komponente A EngageTM EG8200
war und bei 60 U/min durch den Extruder geleitet wurde, und Komponente
B StyronTM 666D (ein Polystyrol, erhältlich von
Dow Chemical Co.) war und bei 60 U/min durch den Extruder geleitet
wurde. Der Film, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 2,1 m/min (7 fpm). Die
Walze mit der bearbeiteten Oberfläche und die Walze mit der chromplattierten
Oberfläche
wurden auf etwa 7°C
erhitzt. Bei einer visuellen Prüfung
waren die Stiele auf der Oberfläche
dem Stiel ähnlich,
der in 3 dargestellt ist. Die Stiele vereinten den glatten
Griff der elastomeren Komponente A mit der steifen Kernstütze einer
harten thermoplastischen Komponente B.
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In
Beispiel 10 wurde der Film, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
auf gleiche Weise wie jener von Beispiel 7 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass die Komponente A bei 60 U/min durch den Extruder geleitet
wurde, und Komponente B eine vorgemischte Mischung aus 20 Gewichtsprozent
StyronTM 666D und 80 Gewichtsprozent PP5A95
war und bei 50 U/min durch den Extruder geleitet wurde. Der Film,
der an der Oberfläche
mit Stielen versehen war, bewegte sich mit einer Geschwindigkeit
von 3,0 m/min (10 fpm). Die Walze mit der bearbeiteten Oberfläche und
die Walze mit der chromplattierten Oberfläche wurden auf etwa 50°C erhitzt.
Bei einer visuellen Prüfung
waren die Stiele auf der Oberfläche
dem Stiel ähnlich,
der in 3 dargestellt ist. Die Stiele vereinten den weicheren
Griff der weniger steifen, elastomeren Komponente A mit der Verstärkung, die
durch einen Kern mit länglichen
diskontinuierlichen Bereichen eines steiferen Thermokunststoffes
in einem kontinuierlichen Bereich desselben Materials als Hülle bereitgestellt
wurde.
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In
Beispiel 11 wurde der Film, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
auf gleiche Weise wie jener von Beispiel 7 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass die Komponente A Nr. 1057 (ein Polypropylenhomopolymer,
Schmelzflussindex von 11 g/10 sec, erhältlich von Union Carbide) war
und bei 15 U/min durch einen 38 mm (1,5 Zoll) Einzelschneckenextruder,
Davis Standardmodell DS15S, mit einem L/D von 24 : 1 und einem Temperaturprofil,
das von etwa 190°C
auf 232°C
anstieg, geleitet wurde. Komponente B war eine vorgemischte Mischung
aus CarbideTM 5A97 (einem Polypropylenhomopolymer,
Schmelzflussindex von 5 g/10 sec, erhältlich von Union Carbide) und
VectorTM 4111 (einem Styrol-Isopren-Blockcopolymer,
erhältlich
von Dexco Polymers). Die Mischung wurde in einem Gewichtsverhältnis von
40 : 60 hergestellt und bei 15 U/min durch einen 64 mm (2,5 Zoll)
Einzelschneckenextruder, Davis Standardmodell 25IN25, mit einem
L/D von 24 : 1 und einem Temperaturprofil, das von etwa 204°C auf 232°C anstieg,
geleitet. Der dreischichtige CloerenTM Beschickungsblock
war ein Modell J. O. 90-802 und die Düse war eine 63,5 mm (25 Zoll)
CloerenTM Epoch Extrusion J. O. 90-802.
Die relativen Beschickungsraten von Komponente A und Komponente
B führten
zu einem Film mit einer ABA-Konstruktion,
wobei das Gewichtsverhältnis
von ABA 10 : 80 : 10 war. Der Film, der an der Oberfläche mit
Stielen versehen war, bewegte sich bei einer Geschwindigkeit von
12,2 m/min (40 fpm). Die Walze mit der bearbeiteten Oberfläche und
die Walze mit der chromplattierten Oberfläche wurden auf etwa 38°C erhitzt.
Bei einer visuellen Prüfung
waren die Stiele auf der Oberfläche
dem Stiel ähnlich,
der in 3 dargestellt ist. Die thermoplastische elastomere
Komponente B stellte einen elastischen Stielkern bereit, der die
Flexibilität
der Stiele erhöhte,
und eine Hülle
aus der Komponente A machte die Stiele zweckdienlich steif. Ebenso
stellte der große Überschuss
von Komponente B einen elastischeren Basisfilm bereit, der ermöglichte,
dass der Film, der an der Oberfläche
mit Stielen versehen war, deutlich elastischer als jener war, der
nur aus Komponente A bestand.
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In
Vergleichsbeispiel 1 wurde ein Film, der an der Oberfläche mit
Stielen versehen war, nur aus einer einzigen Schicht SRD 7-560 mit
einer ähnlichen
Dicke und Stiel-Array-Dichte wie jener von Beispiel 11 hergestellt.
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In
Beispiel 12 wurde der Film, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
auf gleiche Weise wie jener von Beispiel 11 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass Komponente A AttaneTM 4802
(ein Polyethylen ultrageringer Dichte, erhältlich von Dow Chemical Co.)
war und bei 48 U/min durch den Extruder geleitet wurde, und Komponente
B SRD 7-560 war und bei 122 U/min durch den Extruder geleitet wurde.
Komponente A wurde zu den äußeren zwei
Schichten des Beschickungsblocks geleitet und Komponente B wurde
zur mittleren Schicht geleitet. Die relativen Beschickungsraten
von Komponente A und Komponente B ergaben einen Film mit einer ABA-Konstruktion, wobei
das Gewichtsverhältnis
von ABA 10 : 80 : 10 war. Der Film, der an der Oberfläche mit
Stielen versehen war, bewegte sich bei einer Geschwindigkeit von
18,3 m/min (60 fpm). Die Walze mit der bearbeiteten Oberfläche und
die Walze mit der chromplattierten Oberfläche wurden auf etwa 71°C erhitzt.
Bei einer visuellen Prüfung
waren die Stiele auf der Oberfläche
dem Stiel ähnlich,
der in 3 dargestellt ist. Die thermoplastische Komponente
B mit geringem Molekulargewicht stellte einen weniger steifen Stielkern bereit,
so dass sich die Stiele weicher anfühlten. Die Hülle aus
Komponente A machte die Stiele zweckdienlich steif. Ebenso stellte
der große Überschuss
von Komponente B einen flexibleren Basisfilm bereit, der ermöglichte,
dass der Film, der an der Oberfläche
mit Stielen versehen war, deutlich weniger steif als Vergleichsbeispiel
1 war.
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Wie
aus den Beispielen 6 bis 12 hervorgeht, können die Eigenschaften der
Köpfe,
der Stiele und der Basisfilme über
einen weiten Bereich variieren, abhängig sowohl von der Art der
Polymerkomponenten, die als Hülle
oder Kernmaterial verwendet werden, wie auch der Konfiguration der
Polymere in den Schäften,
den Köpfen
der mit Kappen versehenen Stiele und in dem Basisfilm. Ebenso wurde
beobachtet, dass mehrschichtige Stiele die bearbeitete Oberfläche vollständiger füllten als
homogene Stiele (Beispiel 12 im Vergleich zu Vergleichsbeispiel
1).
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Beispiel 13
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Es
wurde ein dreischichtiger, an der Oberfläche mit Stielen versehener
Film mit einer diskontinuierlichen Mittelschicht hergestellt. Der
Film wurde auf gleiche Weise wie jener in Beispiel 12 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass verschiedene Materialien und Verfahrensbedingungen
verwendet wurden. Komponente A war SRD7-560 und wurde bei 50,1 und
41,3 U/min durch zwei 64 mm (2,5 Zoll) Einzelschneckenextruder,
jeweils mit einem L/D von 24 : 1 und einem Temperaturprofil, das
von etwa 218°C
auf 274°C
stieg, und in die äußeren zwei
Schichten eines dreischichtigen CloerenTM Modells
eines Beschickungsblocks mit einstellbarer Schaufel geleitet. Komponente
B, KratonTM G1657 (ein lineares Styrol-(Ethylen-Butylen)-Blockcopolymer,
erhältlich
von Shell Chemical Co.) wurde bei 45 U/min durch einen 38 mm (1,5
Zoll) Einzelschneckenextruder mit einem L/D von 24 : 1 und einem
Temperaturprofil, das von etwa 160°C auf 204°C stieg, und in die mittlere Schicht
des Beschickungsblocks geleitet. Ein Stahleinsatz wurde an die untere
Schaufel geschraubt, und die obere Schaufel wurde in den Kontakt
mit dem Einsatz bewegt, um den Fluss von Komponente B in 6 mm (1/4 Zoll)
breite Schlitze zu begrenzen, die an dem Einsatz in Abständen von
83 mm (3,25 Zoll) ausgebildet waren. Die Komponente B trat aus den
Einsatzkanälen
und wurde von der oberen und unteren Schicht von Komponente A unmittelbar
vor dem Erreichen der Abquetschfläche einer 45,7 mm (18 Zoll)
CloerenTM Düse eingekapselt. Die Walze
mit der bearbeiteten Oberfläche
und die Walze mit der chromplattierten Oberfläche wurden bei etwa 26°C beziehungsweise
6°C gehalten.
Der film, der an der Oberfläche
mit Stielen versehen war, bewegte sich bei einer Geschwindigkeit
von 15,2 m/min (50 fpm) und hatte eine Stielhöhe von etwa 760 Mikron (30
mils), eine Stieldichte von etwa 140 Stielen/cm2 (900
Stielen/Quadratzoll) und ein Gesamtgewicht von etwa 170 g/m2. Der Film, der an der Oberfläche mit
Stielen versehen war, wurde dann über eine Walze geleitet, die auf
etwa 137°C
erhitzt war, so dass die Spitzen der Stiele erweicht wurden und
pilzförmige
Köpfe oder
Kappen bildeten. Als der Film in die Querrichtung gezogen wurde,
wies der Film elastische Dehnungseigenschaften in dem Bereich auf,
wo die diskontinuierliche Komponente B eingebettet war.
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Beispiel 14, 15 und Vergleichsbeispiel
2
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Die
Filme von Beispiel 14 und 15, die an der Oberfläche mit Stielen versehen waren,
bestanden aus zwei verschiedenen Polymeren, Komponente A und Komponente
B, die in abwechselnden Schichten, d. h., ABA ... BA, angeordnet
waren, wie in 6 dargestellt.
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In
Beispiel 14 wurde der Film, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
auf gleiche Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, mit der Ausnahme,
dass andere Materialien und andere Verarbeitungsbedingungen verwendet
wurden, die eine mehrschichtige Anordnung enthielten, die zu einer
Polymerbahn mit 29 Schichten führte.
Komponente A war CarbideTM 7-587 (ein Propylen-Copolymer, erhältlich von
Union Carbide) und wurde bei 122 U/min durch einen 64 mm (2,5 Zoll)
Einzelschneckenextruder, Davis Standardmodell 25IN25, mit einem
L/D von 24 : 1 und einem Temperaturprofil, das von etwa 204°C auf 232°C anstieg,
geleitet. Komponente B war ExactTM 4041
(ein Ethylen-Buten-Copolymer-Polyolefin,
erhältlich
von Exxon) und wurde bei 48 U/min durch einen 38 mm (1,5 Zoll) Einzelschneckenextruder,
Davis Standardmodell DS 15 S, mit einem L/D von 24 : 1 und einem
Temperaturprofil, das von etwa 190°C auf 232°C anstieg, geleitet. Die zwei
geschmolzenen Materialien wurden dann zu vorbestimmten Schlitzstellen
in einer 70 mm (97,5 Zoll) Extrusionsdüse, Modell Nr. 71, erhältlich von
Johnson Plastic Machinery, geleitet. Der Beschickungsblock enthielt
einen Einsatz mit einer linearen Anordnung benachbarter Schlitze,
die jeweils eine X- (Breiten-) Dimension von 12,5 mm für alle Schichten
(d. h., innere und äußere) von
Komponente A aufwiesen. Alle anderen Schlitze hatten eine X-Dimension
von 9,4 mm. Übertragungsrohre
verbanden jeden Extruder mit einem ersten und zweiten Verteiler, die
die Materialien an die vorbestimmten Schlitzstellen in dem Einsatz
abgaben. Es waren 29 Schlitze vorhanden, 15 für Komponente A und 14 für Komponente
B. Das Produkt, das aus dem Einsatz austrat, hatte einen im Allgemeinen
rechteckigen Querschnitt und wies abwechselnde Schichten aus Komponente
A und Komponente B auf. Nachdem das Produkt aus dem Einsatz ausgetreten
war, war es vergleichsweise gleichmäßig entlang seiner Y-Achse (Höhe) zusammengepresst,
während
es vergleichsweise gleichmäßig entlang
seiner X-Achse (Breite) ausgedehnt war. Der nun breite und relativ
dünne Film
wurde durch die einstellbaren Lippen der Düse geleitet um einen flachen
Film zu erhalten. Die Beschickungsraten wurden so eingestellt, dass
ein Film mit einem Gewichtsverhältnis
von Komponente A zu Komponente B von 80 : 20 erhalten wurde. Der
Film bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 16,5 m/min (54 fpm).
Die Walze mit der bearbeiteten Oberfläche und die Walze mit der chromplattierten
Oberfläche
waren auf etwa 71°C
beziehungsweise 93°C
erhitzt.
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Der
Film von Beispiel 15, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
wurde auf gleiche Weise wie jener von Beispiel 14 hergestellt, mit
der Ausnahme, dass 121 Schlitze verwendet wurden, wodurch ein Film mit
61 abwechselnden Schichten aus Komponente A und 60 abwechselnden
Schichten aus Komponente B erhalten wurde, und die Filmgeschwindigkeit
betrug 12,2 m/min (40 fpm).
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In
Vergleichsbeispiel 2 wurde ein Film, der an der Oberfläche mit
Stielen versehen war, aus nur einer einzigen Schicht CarbideTM 7-587 mit gleicher Dicke und Stiel-Array-Dichte
wie in Beispiel 14 hergestellt.
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Jeder
Film, der an der Oberfläche
mit Stielen versehen war, wurde auf Reißfestigkeit, Streckbelastung und
Kerbschlagfestigkeit getestet. Die Ergebnisse sind in der folgenden
Tabelle dargestellt.
-
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Wie
aus Tabelle 2 hervorgeht, übertraf
die Reißfestigkeit
und Kerbschlagfestigkeit der mehrschichtigen, an der Oberfläche mit
Stielen versehenen Filme jene der Vergleichsbeispiele. Unter einer
Querschnitts-SEM wurde überraschenderweise
beobachtet, dass die mehrfachen Schichten in den Stielen intakt blieben.
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Beispiel 16 und Vergleichsbeispiel
3
-
Beispiel
16 zeigt die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung zur Herstellung
einer Folie, die an der Oberfläche
mit Stielen versehen ist, die einen Aufdruck oder andere Zeichen
leicht annimmt. Ein Zweikomponenten-Film, der an der Oberfläche mit
Stielen versehen war, wurde aus Polypropylen (Shell "SRD 7-560") und BynelTM 3101 Copolymer (einem Acrylatmodifizierten
Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, erhältlich von E. I. DuPont de
Nemours, Wilmington, Delaware) hergestellt. Das Polypropylen wurde
bei etwa 55 U/min von einem 38 mm Einzelschneckenextruder (Johnson
Company) mit einem L/D von 30 : 1 und einem Temperaturprofil, das von
etwa 150°C
auf 205°C
anstieg, extrudiert. Getrennt davon wurde das Copolymer bei etwa
20 U/min von einem 25 mm Killion Einzelschneckenextruder (Killion
Company, Ann Arbor, Michigan) mit einem L/D von 30 : 1 und einem
Temperaturprofil, das von etwa 150°C auf etwa 205°C anstieg,
extrudiert. Die zwei Extrudate wurden in einer 203 mm breiten, geteilten
Breitschlitzfilmdüse
(Extrusion Dies, Incorporated, Chippewa Falls, Wisconsin) vereint.
Der extrudierte Zweikomponentenfilm wurde in den Spalt zwischen
der oberen und mittleren Walze eines 3-Walzensatzes geleitet, der
mit einer Kühlvorrichtung
versehen war und bei 2,68 m/min (8,8 Fuß/min) drehte. Die obere und
untere Walze bestanden aus chromplattiertem Stahl und die mittlere
Walze war mit Gummi beschichtet, wobei der Gummi ein gleichförmiges Array
von Löchern
mit einem Durchmesser von 0,508 mm (0,020 Zoll) und einer Tiefe
von 2,03 mm (0,080 Zoll) an seiner Oberfläche aufwies. Das Array von
Löchern
war in gleichmäßig beabstandeten,
versetzten Reihen angeordnet, die parallel zur Drehachse der Walze
lagen. Der Abstand zwischen den Löchern in jeder Reihe betrug
2,79 mm (0,110 Zoll) und die Reihen waren 1,40 mm (0,055 Zoll) beabstandet.
Beim Austritt aus dem Spalt zwischen der oberen und mittleren Walze
blieb der Film mit der mittleren Walze über 180° des Durchlaufs in Kontakt (bis
er in den Spalt zwischen der mittleren und unteren Walze eintrat
und diesen verließ),
und wurde dann auf die untere Walze übertragen. Nach dem Transport
in Kontakt mit der Oberfläche
der unteren Walze über
etwa 180° des
Durchlaufs wurde der erhaltene Zweikomponentenfilm, der an der Oberfläche mit
Stielen versehen war, zu einer Aufwickelvorrichtung geleitet. Der
erhaltene Film hatte eine Stielseite aus Polypropylen und eine glatte
Seite, die aus einer 25 bis 50 mm dicken Schicht Bynel-Copolymer bestand.
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In
Vergleichsbeispiel 3 wurde ein Film, der an der Oberfläche mit
Stielen versehen war und aus Shell Polypropylen SRD7-560 bestand,
mit Stieldimensionen und einer Stiel-Array-Dichte gleich dem Vergleichsbeispiel
2 (mit der Ausnahme, dass die Filmgeschwindigkeit 12,2 m/min (40
fpm) betrug) anschließend
bearbeitet, um an den Stielen Kappen zu bilden. Der Film, der an
der Oberfläche
mit Stielen versehen war, wurde dann mit einer Schicht BynelTM 3101 mit einer Dicke von 25 Mikron unter
Verwendung eines 44 mm (1,35 Zoll) Einzelschneckenextruders, Prodex
Modell 13524, der ein L/D von 14 : 1 und ein Temperaturprofil hatte,
das auf etwa 227°C
anstieg, und einer Einschichtendüse
mit einer Breite von etwa 305 mm (12 Zoll) beschichtet. Die Bahn
bewegte sich bei einer Geschwindigkeit von 9,1 m/min (20 Fuß/min).
Die Extrusionsbeschichtung erfolgte an einem erhitzten Walzenspalt,
wo eine Chromwalze auf 121°C
erhitzt war, und einer Gummi-Stützwalze, die
die Stieloberfläche
berührte,
auf 10°C
erhitzt war, um die Bindungen an der Grenzfläche zu maximieren, ohne die
Stielstrukturen mit Kappen zu verformen.
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Beispiel
16 und Vergleichsbeispiel 3 wurden anschließend mittels Koronaentladung
oberflächenbehandelt
und mit SSKP-4000 Black Flexographic Ink (erhältlich von Werneke Inks, Plymouth,
Minnesota) unter Verwendung eines Pamarco Hand Proofer (erhältlich von
Pamarco Inc., Roselle, New Jersey) beschichtet. Die Tinte wurde
bei Umgebungsbedingungen zehn Minuten trocknen gelassen.
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Für jede Probe
wurde eine gute Druckqualität
erhalten und an jeder ein Bandabnahmetest durchgeführt. Für Beispiel
16 wurde eine gute Tintenadhäsion
nachgewiesen und keine Ablösung
der Komponente B von Komponente A beobachtet. Für Vergleichsbeispiel 3 wurde
ein gute Tintenadhäsion
nachgewiesen, aber eine gewisse Ablösung zwischen Komponente B
und Komponente A beobachtet.
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Beispiel 17
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Ein
Material ähnlich
Beispiel 16, das an der Oberfläche
mit Stielen versehen war, wurde auf andere Weise coextrudiert. Eine
Cloeren Einschichtendüse
mit einer Breite von etwa 70 cm wurde mit Material von einem Cloeren
3-Schichten-Beschickungsblock, der nur auf zwei Schichten eingestellt
war, zugeführt.
Komponente A wurde aus 96% Union Carbide SRD 7-587 und 4% Reed Spectrum
Pigment Concentrate (11000409224) gemischt und dann bei 15,9 U/min
durch einen 64 mm Davis Standard-Einzelschneckenextruder
mit einem L/D-Verhältnis
von 24 : 1 und einem Temperaturprofil, das von 215°C auf 260°C anstieg,
geleitet. Komponente B war eine Mischung aus 96% Bynel 3101 und
4% Reed Spectrum Pigment Concentrate, die bei 27 U/min durch einen
38 mm Davis Standard-Einzelschneckenextruder mit einem L/D-Verhältnis von
24 : 1 und einem Temperaturprofil, das von 150°C auf 205°C anstieg, geleitet wurde. Die
relativen Beschickungsraten wurden so eingestellt, dass die Filmdicke
von Komponente A etwa 130 bis 150 Mikron plus die Höhe der Stifte
betrug, und die Komponente B etwa 25 bis 50 Mikron dick war. Der
Film, der an der Oberfläche
mit Stielen versehen war, bewegte sich bei einer Geschwindigkeit
von 16,8 m/min. Die Walze mit verschiedenen bearbeiteten Oberflächen wurde
auf etwa 52°C
erhitzt und die chromplattierten Walzen wurden auf etwa 15°C erhitzt. Die
durchschnittlichen Spaltdrücke
waren jeweils 23 psi. Nach dem Trimmen der Kanten wurde eine fertige Bahnbreite
von 50 cm erhalten. Das Produkt wurde mit Stiftdichten von 50 Stiften/cm2 und 140 Stiften/cm2 hergestellt.
-
Die
mit Stielen versehene Bahn wurde dann bei 12 m/min durch zwei erhitzte
Spalte geleitet, wo die heiße
Walze, die der mit Stielen versehenen Oberfläche zugewandt war, auf etwa
140°C erhitzt
war und eine kalte Chromwalze, die der B-Schicht zugewandt war,
auf etwa 7°C
gekühlt
war. Auf den Stielen wurden pilzförmige Kappen gebildet, während die
Schicht der Komponente B unverändert
blieb. Die B-Schicht wurde einer Luftkorona-Behandlung unterzogen,
um die Tintenaufnahmefähigkeit
der B-Schicht zu verbessern.
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Eine
erste Probe mit einer Stiftdichte von 140 Stiften/cm2 wurde
mit Hilfe des elektrostatischen ScotchprintTM-Verfahrens
bedruckt. Bedrucktes Übertragungspapier
8603 wurde auf die glatte B-Schicht unter Verwendung eines Orca
III-Laminators hitzelaminiert, wobei die Temperatur einer oberen
Walze 92°C
und die Temperatur einer unteren Walze 56°C betrug, bei 50 psi Druck und
einer Laminiergeschwindigkeit von 0,76 m/min. Das Bild wurde vollständig übertragen.
Die visuelle Prüfung
zeigte, dass eine fehlerfreie Übertragung mit
guter Farbdichte erhalten wurde.
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Eine
zweite Probe mit einer Stiftdichte von 50 Stiften/cm2 und
140 Stiften/cm2 wurde mit schwarzer Siebdrucktinte,
Scotchcal 9705, unter Verwendung eines 390T Siebes bedruckt und
mit fokussierten Quecksilberdampf-Mitteldruck-W-Lampen bei 168 mI/cm2 (American Ultraviolet Co., Murrary Hill,
NJ) gehärtet.
Die bedruckten Proben wurden unter Verwendung des Bandabnahmetests
auf Tintenadhäsion
getestet. Für
beide Lots wurde eine ausgezeichnete Tintenadhäsion erhalten.
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Diese
Proben wurden mit SCOTCHCAL 3972, auf Lösemittel basierender Siebdrucktinte
unter Verwendung eines Siebes, Siebnummer 225, siebgedruckt und
bei 66°C
30 Minuten getrocknet. Es wurde eine ausgezeichnete Druckqualität erhalten
und beide Proben bestanden den Bandabnahmetest mit ausgezeichneten
Ergebnissen. In beiden Fällen
wurde keine Ablösung
zwischen den Schichten aus Bynel 3101 und SRD 7-587 während des
Bandabnahmetests beobachtet.
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Beispiel 18
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Lot
9701-3, das wie in Beispiel 17 hergestellt wurde, hatte eine Ink
Jet Receptor Beschichtung (3M 8502URC), die auf die glatte Seite
des 9701-3 Materials auf einem 3M 9540 Laminator bei 82°C, 0,3 m/min und
bei 64 psi wärmelaminiert
wurde. Die folgende Konstruktion wurde dann durch einen Novajet
III Tintenstrahldrucker (Encad Inc. 6059 Cornerstone Ct. W., San
Diego, Kalifornien) mit American Inkjet Inks (American Inkjet, 13
Alexander Rd., Billeria, Massachusetts) geleitet. Eine Prüfung mit
dem Bandabnahmetest zeigte eine gute Tintenverankerung, wobei keine
Tinte von der Oberfläche
der Bahn entfernt wurde.
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Vergleichsbeispiel 4
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Eine
Stieloberfläche,
dieselbe wie in Vergleichsbeispiel 3, wurde auf gleiche Weise mittels
Koronaentladung oberflächenbehandelt.
Eine Tintenstrahlrezeptor-Beschichtung wurde auf die glatte Oberfläche laminiert
und die Beschichtung wurde auf dieselbe Weise wie Beispiel 18 bedruckt.
Die Prüfung
mit dem Bandabnahmetest führte
zu einer vollständigen
Entfernung der Tinte und der Tintenstrahlrezeptor-Beschichtung von der
Oberfläche
der Bahn.
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Beispiel 19 (nicht Teil
der Erfindung)
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Die
Filme von Beispiel 19, die an der Oberfläche mit Stielen versehen waren,
bestanden aus zwei verschiedenen Polymeren, Komponente A und Komponente
B, die in einer zweischichtigen Konfiguration angeordnet waren,
wobei jede Seite des Films ein Stiel-Array aufwies, das von der
Oberfläche
abstand.
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Der
Film von Beispiel 19, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
zeigt die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung, ein industriellen
Walzenbeschichtungsmaterial herzustellen, das an beiden Hauptflächen Fortsätze aufweist,
die jeweils eine andere Zusammensetzung haben. Solche Artikel bieten
eine verbesserte Reibungsfläche
mit einem integralen Befestigungssystem. Ein geschmolzener Zweikomponenten-Polymerfilm mit zwei
Hauptflächen
wurde durch Extrudieren von Material durch eine geteilte, Zweikomponentenfilm-Breitschlitzdüse hergestellt,
die von zwei Einzelschneckenextrudern gespeist wurde, die beide
bei 204°C arbeiteten.
Die erste Hauptfläche
des Zweikomponentenfilms bestand aus Komponente A, Shell Polypropylen SRD
7-560, nun von Union Carbide Corporation, Danbury, CT, erhältlich.
Die zweite Hauptfläche
bestand aus Komponente B, RexflexTM FP-D1720, flexibilisiertem
Polypropylen, das im Handel von Rexene Corporation, Dallas, Texas,
erhältlich
ist. Der extrudierte Zweikomponentenfilm wurde in den Spalt zwischen
der oberen und mittleren Walze eines vertikalen Satzes von drei
temperaturkontrollierten, gemeinsam drehenden zylindrischen Walzen,
Aluminiumhülsen,
mit einem 5 Zoll (12,70 cm) Durchmesser geleitet. Die mittlere und
obere Walze haben Aluminiumhülsen
mit zylindrischen Hohlräumen
(0,66 mm (0,026 Zoll) Tiefe mal 0,46 mm (0,018 Zoll) Durchmesser,
beziehungsweise 1,32 mm (0,052 Zoll) Tiefe mal 0,46 mm (0,018 Zoll)
Durchmesser), die in Reihen parallel zu der Drehachse um den Umfang
jeder Walze angeordnet sind, wobei die Hohlräume und Reihen jeweils 1,41
mm (0,0556 Zoll) voneinander beabstandet sind. Abwechselnde Hohlraumreihen
waren 0,71 mm (0,0278 Zoll) versetzt, um ein zickzackförmiges Array
zu bilden. Der kontinuierliche, geschmolzene Zweikomponentenfilm
wurde in den Spalt zwischen der oberen und mittleren Walze abgeschieden,
die Walze wurde bei etwa 180° zu
dem Spalt zwischen der mittleren und unteren Walze gedreht, wo der
nun teilweise gekühlte
Zweikomponentenfilm mit der Oberfläche der dritten Walze in Kontakt
kam und auf diese übertragen wurde,
die eine chromplattierte Stahlwalze ist, und die dritte Walze drehte
um weitere 180°,
wo der geformte Zweikomponentenartikel von der zweiten Walzenoberfläche durch
eine spannungsgesteuerte Aufwickelvorrichtung entfernt wurde. Die
Stiele, die auf der ersten Hauptoberfläche gebildet wurden, waren
leicht zu einer pilzförmigen
Kappe bei Kontakt mit einer heißen
Oberfläche
verformbar, um eine mechanische Befestigungsfläche bereitzustellen, die für den Eingriff
mit einer Oberfläche
mit einer Faserschlingenoberfläche
oder mit sich selbst geeignet ist. Die Fortsätze, die derart auf der zweiten
Hauptfläche
gebildet wurden, waren zäh
und flexibel, stellten eine kontrollierte Reibung bereit, wenn sie
bei Verwendung als Kontaktfläche
einer Industriewalze mit einer durchlaufenden Bahn oder Folie in
Eingriff gelangten.
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Beispiel 20
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Der
Film von Beispiel 20, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
bestand aus zwei verschiedenen Polymeren, Komponente A und Komponente
B, die in einer dreischichtigen ABA-Konfiguration angeordnet waren
und Stiele, die in 1 dargestellt sind, aufwiesen,
wobei die mittlere Schicht, die aus Komponente B bestand, elastisch
und imstande ist, Spannungen zu entlasten, die andernfalls in anschließenden Bearbeitungsprozessen
aufträten.
Dieser Film wurde unter Verwendung der Extrusion hergestellt.
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Komponente
A, SRD 7-560, wurde in einen Einzelschneckenextruder mit einem Durchmesser
von 64 mm, einem L/D-Verhältnis
von 24 : 1, einer Drehzahl von 122 U/min und einem ansteigenden
Temperaturprofil von 185°C
auf 232°C
geleitet. Komponente B, ExactTM ULDPE, ein
lineares Polyethylen geringer Dichte, erhältlich von Exxon, wurde in
einen Einzelschneckenextruder mit einem Durchmesser von 38 mm, einem L/D-Verhältnis von
24 : 1, einer Drehzahl von 41 U/min und einem ansteigenden Temperaturprofil
von 185°C auf
232°C geleitet.
Dann wurde Komponente A in die obere und untere einer 46 mm (18
Zoll) breiten dreischichtigen Düse
geleitet und Komponente B wurde in die mittlere geleitet, um einen
geschmolzenen dreischichtigen Film zu bilden. Der geschmolzene dreischichtige
Film wurde in einen Spalt geleitet, der aus zwei Walzen mit einer
bearbeiteten Oberflächenseite
und einer glatten Oberflächenseite
gebildet wurde, und mit einer Kraft von bis zu 0,41 MPa (60 psi)
gepresst. Die bearbeitete Oberfläche
enthielt Hohlräume
mit einem Durchmesser von etwa 430 Mikron (17 mils), Tiefen von
mehr als etwa 1,52 mm (60 mils) und Abständen, die zu einem Stiel-Array
führten,
das eine Stieldichte von etwa 50 Stielen/cm2 (324 Stielen/Quadratzoll)
hatte. Die zwei Oberflächen
hatten eine Temperatur, die bei etwa 90°C gehalten wurde. Der erhaltene
gegossene Film wurde von der bearbeiteten Oberfläche bei einer Rate von etwa
16,5 m/min (55 fpm) entfernt, um einen Film, der an der Oberfläche mit
Stielen versehen war, zu erhalten, der 4 ähnlich war.
Der Film hatte eine Basisdicke von etwa 127 Mikron (5 mils) mit
stabartigen Stielfortsätzen,
die von der Oberfläche
auf dem Film abstanden und einen Durchmesser von etwa 430 Mikron
und eine Stielhöhe
von etwa 760 Mikron (30 mils) hatten. Der 127 Mikron Basisfilm bestand
aus drei Schichten, zwei äußeren Schichten
aus Komponente A mit einer Dicke von etwa 51 Mikron (2 mils) und
einer mittleren Schicht aus Komponente B mit einer Dicke von etwa 25
Mikron (1 mil). Der Film, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war,
wurde dann bei 7,6 m/min (25 fpm) mit der Stieloberfläche an Oberseite
durch einen erhitzten Satz aus drei Walzen mit zwei Spalten zur
Bildung von Kappen an dem Ende der Stiele geleitet, die Durchmesser
von 760 Mikron (30 mils) und Höhen
von etwa 510 Mikron (20 mils) hatten. Die zwei äußeren Walzen waren auf etwa
149°C erhitzt,
die mittlere Walze auf etwa 16°C
und die Größe der beiden
Spalte war zwischen 380 und 635 Mikron (15 bis 25 mils).
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Der
dreischichtige, an der Oberfläche
mit Stielen versehene Film, dessen Stiele Kappen aufwiesen, wurde
als Unterlagsschicht in einem beschichteten Schleifartikel verwendet,
der nach den Lehren von US-A-5,551,961
hergestellt worden war. Das verwendete Schleifmaterial war ein wärmebehandeltes
Aluminiumoxid, Güte
180, und sowohl die Grund- wie auch Leimbeschichtungen waren eine
Mischung aus phenolischen und Harnstoff-Formaldehydbindemitteln.
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Infolge
der Mittelschicht aus dehnbarem Thermokunststoff geringen Molekulargewichts,
wurde ein Großteil
der Belastung, die an sich in einem Homopolymerschleiffilm mit einer
mechanischen Befestigungsoberfläche
durch die Grundbeschichtung und das Härtungsverfahren verursacht
wird, verringert und der erhaltene Schleiffilm hatte bessere Eigenschaften,
wie Rollneigung.