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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen von Einzelschicht- oder
Mehrschicht-Folienstrukturen, die zum Verpacken, Binden, Befestigen,
Versiegeln, Etikettieren oder Abgeben von Substanzen wie Chemikalien
oder Arzneimitteln benutzt werden. Insbesondere betrifft diese Erfindung
ein Verfahren zum Formen von Folienstrukturen, die eine Oberfläche mit
einer Vielzahl von Merkmalen aufweisen, die verschiedene Oberflächenkontakteigenschaften
wie die Haftung aufweisen, welche durch das Ausüben von Druck auf die Folienstruktur
gesteuert werden können.
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Folienstrukturen
sind für
verschiedene Zwecke durch den Oberflächenkontakt mit anderen Objekten weit
verbreitet. Solche Zwecke weisen das Verpacken, Binden, Befestigen,
Versiegeln und Abgeben chemischer Mittel auf. Eine Wirkoberfläche einer
Folienstruktur kann ein Wirkmittel tragen, das einen bestimmten Wirkeffekt
auf eine Zieloberfläche
hat, wenn das Wirkmittel und die Oberfläche des Zielobjekts miteinander
in Kontakt treten. Eines der gebräuchlichsten Beispiele solcher
Folienstrukturen ist ein Blattmaterial mit einem Klebewirkmittel.
Wenn die Klebeseite auf eine Oberfläche eines anderen Objekts aufgebracht
wird, klebt das Blattmaterial an der Kontaktoberfläche des
Objekts und bildet eine Bindung. Ein anderes Beispiel ist ein Blattmaterial
mit einer Trägerseite,
die eine Chemikalie oder ein Arzneimittel enthält. Wenn die Trägerseite
mit einer Oberfläche
eines Objekts in Kontakt tritt, wird das Mittel (eine Chemikalie
oder ein Arzneimittel) auf die Zieloberfläche abgegeben, um auf der Oberfläche zu wirken.
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Bei
den oben beschriebenen Anwendungen möchte ein Benutzer oft steuern,
wann, wo, wie, welcher Teil der Folie und in welchem Maße das beabsichtigte
Wirkmittel aufgebracht wird. Herkömmliche Folienstrukturen bieten
solche zweckmäßigen Merkmale
nicht. Zum Beispiel ist auf dem Fachgebiet der Bänder, Etiketten und anderer
Gegenstände,
die Haftklebstoffe (PSA) benutzen, um eine mit Klebstoff beschichtete
Oberfläche auf
eine Zieloberfläche
zu kleben, manchmal die vorzeitige Haftung ein Problem. Das heißt, bevor
die mit Klebstoff beschichtete Oberfläche über der Zieloberfläche angemessen
positioniert werden kann, bewirkt ein unbeabsichtigter Kontakt des
Klebstoffs mit der Zieloberfläche
eine vorzeitige Haftung an einer oder mehreren Stellen, wodurch
eine angemessene Positionierung behindert wird. Außerdem kann
ein unbeabsichtigter Kontakt zwischen unterschiedlichen Teilen der
gleichen mit Klebstoff beschichteten Oberfläche auch zu Problemen und Verschwendung
führen.
Haftklebstoff-Blattstrukturen (die aus einem Substrat wie einer
Folie oder einem Blatt und einer Haftklebstoffschicht zusammengesetzt
sind, die auf seiner Oberfläche
geformt ist) werden zum Beispiel in einer Vielfalt von Anwendungen
wie Schildern, Dekorations- und Anzeigeanwendungen in Automobilen,
Gebäuden
und Behältern
eingesetzt. Solche Haftklebstoffschichten weisen eine sehr hohe
Anfangshaftstärke
auf, was die Haftung stark unkontrollierbar macht. Wenn eine präzise Positionierung
der Folienstruktur erforderlich ist, haben sogar erfahrene Facharbeiter
die Schwierigkeiten bei dem genauen Binden einer Haftklebstoffschicht
an die gewünschte
Stelle in einem Vorgang, wobei oft die Entfernung von der gewünschten Stelle
notwendig ist. Bei einem herkömmlichen
Haftklebstoff ist es jedoch schwierig, die Position der Folienstruktur
einzustellen, sobald der Anfangskontakt hergestellt worden ist.
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Ein
weiteres Beispiel, bei dem mehr Benutzerkontrolle gewünscht wird,
ist in dünnen
Folien zu finden, die gewöhnlich
zum Verpacken von Lebensmitteln benutzt werden. Die meisten im Handel
erhältlichen
Lebensmittelverpackungen "haften" unerwünschterweise aneinander,
wenn sie abgegeben werden. Solche unerwünschten Eigenschaften machen
es schwierig, die Aufbringung der Folie zu steuern.
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Andere
haben versucht, das oben beschriebene Problem der fehlenden Benutzersteuerung
zu überwinden.
Die US-Patentschrift
Nr. 5,965,235 an McGuire et al. offenbart zum Beispiel ein dreidimensionales Blattmaterial
mit einer Aufbringungsseite, von der mehrere beabstandete dreidimensionale
Vorsprünge
nach außen
verlaufen. Die Vorsprünge
sind durch ein verbundenes Netzwerk dreidimensionaler Zwischenräume zwischen
benachbarten Vorsprüngen
getrennt. Die Blattstruktur, die in McGuire et al. offenbart ist,
ist ausgeführt,
um der Verschachtelung übereinander
angeordneter Schichten standzuhalten. Die dreidimensionalen, verschachtelungsresistenten
Blattmaterialien werden mit Hilfe einer dreidimensionalen Formstruktur
hergestellt, die ein amorphes Muster beabstandeter dreidimensionaler
Aussparungen umfasst, die durch miteinander verbundene Erhöhungen getrennt
sind. Um die dreidimensionalen, verschachtelungsresistenten Blattmaterialien
herzustellen, wird ein Blatt auf die Formstruktur eingeführt und
in Übereinstimmung
mit der Formstruktur permanent verformt.
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WO
87/25268 offenbart ein System zur Abgabe einer Substanz (wie eines
Arzneimittels) mit einer dreidimensionalen Struktur mit äußersten
Oberflächenmerkmalen
und Zwischenräumen
zum Aufnehmen einer Substanz. Die Substanz weist eine Ebene unter
den äußersten
Oberflächenmerkmalen
auf, so dass die Substanz vor einem unbeabsichtigten Kontakt mit
der externen Oberfläche
geschützt
wird. Die Substanz bleibt geschützt,
bis die dreidimensionale Struktur in die im Wesentlichen zweidimensionale
Struktur ausreichend verformt ist, und die dadurch freigelegten
Substanzen kontaktieren eine externe Oberfläche, ohne dass eine Nachgiebigkeit
der externen Oberfläche
notwendig ist.
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Die
Herstellung des dreidimensionalen Materials enthält die Schritte Beschichten
einer Substanz auf eine Formungsoberfläche, Übertragen der Substanzbeschichtung
von der Formungsoberfläche
auf ein Materialstück
und Formen des Materialstücks
in eine dreidimensionale Struktur auf der Formungsstruktur, während die
Substanz mit der Formungsoberfläche
in Kontakt steht.
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Eine
dreidimensionale Blattstruktur, die derjenigen von WO 97/25268 ähnlich ist,
ist in WO 98/55109 offenbart, wobei die Blattstruktur ferner ein
selektiv aktivierbares Blattmaterial bereitstellt, um eine Substanz (das
heißt,
ein Arzneimittel) auf die Zieloberfläche abzugeben und zu dispergieren.
Die Aufbringungsseite des Blattmaterials weist mehrere hohle Vorsprünge auf,
die nach außen
verlaufen und voneinander durch Mulden getrennt sind, während die
gegenüberliegende
Seite mehrere Vertiefungen aufweist, die mit den hohlen Vorsprüngen übereinstimmen.
Eine Substanz haftet an einer Stelle, die vor äußerem Kontakt geschützt ist
und die Mulden und/oder Vertiefungen umfasst, und füllt diese
teilweise aus. Das Blattmaterial kann selektiv aktiviert werden,
indem die hohlen Vorsprünge
verformt werden, um die Substanz auf die Zieloberfläche abzugeben.
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US-Patentschrift
Nr. 5,240,761 an Calhoun et al. offenbart ein Verfahren zum Trennen
einer dichten Monoschicht elektrisch leitfähiger Teilchen, die eine Klebeschicht
abdecken, durch Strecken der Klebeschicht. Die resultierende Folie
weist eine entfernbare Trägerschicht
auf und kann bei entfernter Trägerschicht
benutzt werden, um zwei Substrate elektrisch miteinander zu verbinden,
die elektrisch leitfähige
Elemente aufweisen.
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Aufgrund
der Bedeutung dreidimensionaler Folienstrukturen mit steuerbaren
Kontakteigenschaften ist es wünschenswert,
weniger teure und effizientere Verfahren zur Herstellung solcher
Folienstrukturen zu entwickeln und alternative Folienstrukturen
bereitzustellen, die für
eine Vielfalt von Anwendungen geeignet sind.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Formen einer Folienstruktur
bereit. Dieses Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Folienstruktur,
die eine erste Hauptoberfläche,
eine zweite Hauptoberfläche und
einen oberen Abschnitt unter der ersten Hauptoberfläche aufweist;
Schneiden des oberen Abschnitts der Folienstruktur derart, dass
der obere Abschnitt mehrere trennbare Oberflächenelemente definiert; und
Strecken der Folienstruktur zum Trennen der trennbaren Oberflächenelemente über die
erste Hauptoberfläche
der Folienstruktur und zum Vergrößern der
freiliegenden Fläche
einer Zwischenoberfläche
der Folienstruktur durch Zwischenräume zwischen benachbarten getrennten
trennbaren Oberflächenelementen
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In
einer Ausführungsform
des oben genannten Verfahrens bilden die freiliegenden Abschnitte
der Zwischenoberfläche
mehrere Aussparungen, wobei jede Aussparung eine Aussparungsfläche aufweist,
die einen Abstand zur ersten Hauptoberfläche aufweist und durch einen
der Zwischenräume
zwischen benachbarten und getrennten Oberflächenelementen freigelegt ist.
In einer anderen Ausführungsform
des oben genannten Verfahrens enthält die Folienstruktur ferner
ein Wirkmittel, das mindestens teilweise die Zwischenoberfläche der
Folienstruktur definiert. In einem Aspekt dieser Ausführungsform
liegt das Wirkmittel in Form einer Schicht vor, die benachbart zu
und unter der oberen Schicht liegt und wobei, wenn die erste Hauptoberfläche der
gestreckten Folienstruktur auf eine Oberfläche eines Substrats aufgebracht
wird, das Wirkmittel einen merklich stärkeren Kontakt mit der Oberfläche des
Substrats aufweist, wenn Druck in Richtung der Oberfläche des
Substrats auf die zweite Hauptoberfläche der gestreckten Folienstruktur
aufgebracht wird. In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform
enthält
der Schritt des Schneidens: vollständiges Durchschneiden der oberen
Folienschicht und teilweises Durchschneiden der Wirkmittelschicht.
In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform umfasst das Wirkmittel
einen Klebstoff. In noch einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform
enthält
der Schritt des Bereitstellens: Coextrudieren des Klebstoffs und
eines Maskierungsmaterials, wobei das Maskierungsmaterial der obere
Abschnitt der Folienstruktur ist. In einer anderen Ausführungsform
des obigen Verfahrens ist der Druck ein Finger- oder Handdruck.
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In
einer anderen Ausführungsform
des obigen Verfahrens enthält
der Schritt des Schneidens das vollständige Durchschneiden der Oberschicht.
In einer anderen Ausführungsform
des obigen Verfahrens enthält der
Schritt des Schneidens: Schneiden in mehr als eine Richtung. In
einer anderen Ausführungsform
des obigen Verfahrens weisen die trennbaren Oberflächenelemente
vor dem Strecken eine Dichte von mindestens 61,2 Elementen je cm2 (400 Elemente je Quadratinch) auf. In einem
Aspekt dieser Ausführungsform
weisen die trennbaren Oberflächenelemente
vor dem Strecken eine Dichte von mindestens 382 Elementen je cm2 (2.500 Elemente je Quadratinch) auf. In
einem Aspekt dieser Ausführungsform
weisen die trennbaren Oberflächenelemente
vor dem Strecken eine Dichte von mindestens 1.528 Elementen je cm2 (10.000 Elemente je Quadratinch) auf. In
einer anderen Ausführungsform
des obigen Verfahrens ist die Folienstruktur vielschichtig. In einem
anderen Aspekt dieser Ausführungsform
wird die vielschichtige Folienstruktur durch Coextrusion gebildet.
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In
einer anderen Ausführungsform
des obigen Verfahrens enthält
der Schritt des Streckens das biaxiale Strecken der Folienstruktur.
In einer anderen Ausführungsform des
obigen Verfahrens enthält
der Schritt des Streckens das gleichzeitige biaxiale Strecken der
Folienstruktur. In einer anderen Ausführungsform des obigen Verfahrens
ist das Strecken nicht-elastisches Strecken. Hierin beschrieben
wird auch eine Folienstruktur, die durch das obige Verfahren geformt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die beiliegenden Figuren
näher erläutert, wobei
in den mehreren Ansichten eine ähnliche
Struktur mit ähnlichen
Bezugszeichen gekennzeichnet ist und wobei:
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1 eine
Seitenschnittansicht einer Folienstruktur nicht gemäß dem erfinderischen
Verfahren ist, bevor die Folienstruktur gestreckt wird.
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2A eine
Seitenschnittansicht einer Folienstruktur nicht gemäß dem erfinderischen
Verfahren ist, nachdem die Folienstruktur gestreckt worden ist.
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2B eine
schematische Draufsicht einer Folienstruktur nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, nachdem die Folienstruktur gestreckt worden ist.
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2C eine
Seitenschnittansicht einer Folienstruktur nicht gemäß dem erfinderischen
Verfahren ist (wobei Teilchen in dem Wirkmittel aufgenommen sind),
nachdem die Folienstruktur gestreckt worden ist.
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3 eine
Seitenschnittansicht einer Folienstruktur gemäß dem erfinderischen Verfahren
ist, bevor die Folienstruktur gestreckt wird.
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4A eine
Seitenschnittansicht einer Folienstruktur gemäß dem erfinderischen Verfahren
ist, nachdem die Folienstruktur gestreckt worden ist.
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4B eine
schematische Draufsicht einer Folienstruktur gemäß dem erfinderischen Verfahren
ist, nachdem die Folienstruktur gestreckt worden ist.
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5 eine
Seitenschnittansicht einer Folienstruktur nicht gemäß dem erfinderischen
Verfahren ist, bevor die Folienstruktur gestreckt wird.
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6A eine
Seitenschnittansicht einer Folienstruktur nicht gemäß dem erfinderischen
Verfahren ist, nachdem die Folienstruktur gestreckt worden ist.
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6B eine
schematische Draufsicht einer Folienstruktur nicht gemäß dem erfinderischen
Verfahren ist, nachdem die Folienstruktur gestreckt worden ist.
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7 eine
Rasterelektronenmikrographie (× 50)
ist, die eine Draufsicht einer Folienstruktur nicht gemäß dem erfinderischen
Verfahren darstellt, bevor die Folienstruktur gestreckt wird.
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8 eine
Rasterelektronenmikrographie (× 300)
ist, die eine Seitenschnittansicht einer Folienstruktur nicht gemäß dem erfinderischen
Verfahren darstellt, bevor die Folienstruktur gestreckt wird.
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9 eine
Rasterelektronenmikrographie (× 30)
ist, die eine Draufsicht einer Folienstruktur nicht gemäß dem erfinderischen
Verfahren darstellt, nachdem die Folienstruktur gestreckt worden
ist.
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10 eine
Rasterelektronenmikrographie (× 500)
ist, die eine Seitenschnittansicht einer Folienstruktur nicht gemäß dem erfinderischen
Verfahren darstellt, nachdem die Folienstruktur gestreckt worden
ist.
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11 eine
Rasterelektronenmikrographie (× 30)
ist, die eine Draufsicht einer Folienstruktur gemäß dem erfinderischen
Verfahren darstellt, bevor die Folienstruktur gestreckt wird.
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12 eine
Rasterelektronenmikrographie (× 30)
ist, die eine Draufsicht einer Folienstruktur gemäß dem erfinderischen
Verfahren darstellt, nachdem die Folienstruktur gestreckt worden
ist.
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13 eine
Seitenschnittansicht der Folienstruktur aus 2A ist,
die auf ein Substrat aufgebracht ist, und den auf die Folienstruktur
aufgebrachten Druck darstellt.
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14 eine
Seitenschnittansicht der Folienstruktur aus 4A ist,
die auf ein Substrat aufgebracht ist, und den auf die Folienstruktur
aufgebrachten Druck darstellt.
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15 eine
Seitenschnittansicht der Folienstruktur aus 6A ist,
die auf ein Substrat aufgebracht ist, und den auf die Folienstruktur
aufgebrachten Druck darstellt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Folienstrukturen
mit steuerbaren Oberflächenkontakteigenschaften.
Solche Folienstrukturen werden hierin auch beschrieben. Um solch
eine Folie herzustellen, wird mittels eines geeigneten Verfahrens
(wie der herkömmlichen
Coextrusion oder Laminierung) eine vielschichtige Folienanordnung
geformt. Die vielschichtige Folienanordnung weist eine Zwischenoberfläche auf,
die ein Wirkmittel wie einen Klebstoff, vorzugsweise in Form einer
Schicht enthalten kann. Die vielschichtige Folienanordnung kann
auch eine Basisschicht enthalten. Die vielschichtige Folienanordnung weist
ferner einen oberen Abschnitt auf, der die Zwischenoberfläche (und
das Wirkmittel davon, falls enthalten) mindestens teilweise maskiert.
Der obere Abschnitt umfasst mehrere vorbestimmte trennbare Oberflächenelemente.
Zum Beispiel kann der obere Abschnitt eine Maskierungsschicht wie
eine geritzte oder geschnittene kontinuierliche Folienschicht sein.
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Die
mehreren vorbestimmten trennbaren Oberflächenelemente, die in dem oberen
Abschnitt enthalten sind, können
die Zwischenoberfläche
(und das Wirkmittel davon, falls enthalten) mindestens teilweise
freilegen und/oder den Freilegungsgrad davon durch Öffnungen,
Aussparungen oder Vertiefungen zwischen den getrennten Oberflächenelementen
derart erhöhen,
dass die resultierende vielschichtige Folienanordnung eine aktivierbare
Oberflächenkontakteigenschaft
aufweist, wobei, wenn die erste Hauptoberfläche der vielschichtigen Folienanordnung
auf eine Oberfläche
des Substrats aufgebracht wird, die Zwischenoberfläche und/oder das
Wirkmittel davon einen merklich stärkeren Kontakt mit der Oberfläche des
Substrats aufweist, nachdem die vielschichtige Folienanordnung aktiviert
worden ist als davor.
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Für diese
Anwendungsarten, die von der vorliegenden Erfindung in Betracht
gezogen werden, wird die Aktivierung der aktivierbaren Oberflächenkontakteigenschaft
erreicht, indem Druck, zum Beispiel Finger- oder Handdruck oder
ein gleichwertiger Druck auf die zweite Hauptoberfläche der
vielschichtigen Folienanordnung aufgebracht wird. In dieser Offenbarung
bezieht sich eine Fingerdruck oder ein Handdruck auf die Druckart, die
ein/eine Durchschnittsbenutzer/in normalerweise mit Hilfe seiner/ihrer
Finger oder Hand anwenden würde, wenn
er oder sie versucht, eine Klebstofffolie an ein Substrat zu kleben.
Jedoch ist jeder beliebige Druck geeignet, der die aktivierbare
Oberflächenkontakteigenschaft
erfolgreich aktiviert.
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Bei
diesen Aufbringungsarten, die von der vorliegenden Erfindung berücksichtigt
werden, bewahren die getrennten Oberflächenelemente für einen
wirksamen Zeitraum (zum Beispiel mehrere Stunden oder länger) und
ohne die Unterstützung
einer externen Kraft vorzugsweise mindestens teilweise ihre relative
Trennung und die Öffnungen
dazwischen. Mit anderen Worten, die getrennten Oberflächenelemente
gehen nicht zu ihrer ursprünglichen
Position zurück,
bevor die Folienstruktur gestreckt wurde.
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Wie
in der vorliegenden Erfindung verwendet, ist die Hauptfunktion des
Streckprozesses die Erzeugung eines gewünschten Oberflächenmerkmals,
das eine steuerbare Oberflächenkontakteigenschaft
aufweist. Um dies zu erreichen, wird ein oberer Abschnitt benutzt,
der mehrere trennbare Oberflächenelemente umfasst.
Die trennbaren Oberflächenelemente
werden danach durch Strecken der Folienanordnung getrennt, um ein
gewünschtes
topografisches Muster zu erreichen. Die Technik macht das Oberflächenmerkmal
des Folienendprodukts vorhersagbar und leicht steuerbar.
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In
der Regel wird die Folienanordnung entlang zwei zueinander senkrechter
Richtungen (das heißt, biaxiales
Strecken) gleichmäßig gestreckt,
um die Oberflächenelemente
in der Ebene der Folie zu trennen. Jedoch kann die Folienanordnung
entlang einer oder mehr als zwei Richtungen und in unregelmäßigen Ausmaßen in beide
Richtungen gestreckt werden, je nach der spezifischen Leistung,
die in der Folienendstruktur gewünscht
wird. Bei einer Streckung in mehr als eine Richtung, kann das Strecken
in unterschiedliche Richtungen entweder gleichzeitig oder nacheinander
ausgeführt
werden. Darüber
hinaus kann die Folienanordnung mit diskontinuierlichen Vorgängen gestreckt
werden. Zum Beispiel kann die Folie in eine oder mehrere Richtungen
gestreckt werden, dann mit einer gewünschten Behandlung (wie Erwärmen, Glühen oder
einfaches Abwarten) behandelt werden und danach entweder in die
gleiche Richtung oder in eine andere Richtung noch einmal gestreckt
werden. Im Wesentlichen kann jede beliebige Art und Weise des Streckens
benutzt werden, sofern sie die Schaffung einer gewünschten
Trennung der trennbaren Oberflächenelemente
wie hierin beschrieben unterstützt.
Im Allgemeinen wird ein Streckungsverhältnis von mindestens 1:1,05
erwartet. In dieser Offenbarung steht ein Streckungsverhältnis von
1:X für
eine Streckungsmenge in eine bestimmte Richtung, wobei die Folienendlänge in diese
Richtung das „X"-fache ihrer ursprünglichen
Länge in
die gleiche Richtung beträgt.
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Versuches
des Standes der Technik zur Herstellung ähnlicher topografischer Merkmale
in Klebefolien enthalten diejenigen, die auf Folgendem basieren:
1) Beschichten von Klebstoffen in Aussparungen einer strukturierten
Folie; 2) Prägen
oder Drucken nicht klebender Vorsprünge über eine Klebefolie; und 3)
beliebiges Aufbrechen einer zerreißbaren dünnen Oberschicht durch Verformung
(siehe zum Beispiel US-Patentschrift
Nr. 5,948,493 an Groeger).
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Unter
den oben aufgezählten
Verfahren des Standes der Technik weist das Beschichtungsverfahren den
Nachteil auf, dass es ein zweistufiger Prozess ist und ferner die
Rheologiesteuerung von Klebstoff betrifft. Das Druckverfahren weist
auch den Nachteil auf, dass es ein zweistufiger Prozess ist. Das
dritte Verfahren führt
zu einer ungesteuerten Merkmalsgröße und Oberflächengeometrie
(das heißt,
die Größe und Geometrie der
aufgebrochenen Oberflächenelemente
sind von Natur aus zufällig)
und zu einer eingeschränkten
topografischen Gestaltung durch den oberen Abschnitt, da der obere
Abschnitt gewöhnlich
sehr dünn
sein muss.
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Im
Vergleich dazu weist das erfinderische Verfahren zum Strecken einer
Folienanordnung mit trennbaren Oberflächenelementen einige Vorteile
auf, die nachstehend erläutert
werden.
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Wie
oben erläutert,
ist es die Hauptfunktion des Streckungsprozesses gemäß der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zum Erhalten einer bestimmten steuerbaren
Oberflächenkontakteigenschaft
bereitzustellen. Der Streckungsprozess erbringt jedoch bestimmte
zusätzliche
Vorteile. Zum Beispiel kann der Streckungsprozess gemäß dem erfinderischen
Verfahren in Übereinstimmung
mit einer herkömmlichen
Folienherstellungsausstattung umgesetzt und folglich in einem integrierten
Prozess erreicht werden und bietet eine Dünnschichtfähigkeit. Da dünne Bahnen
gewöhnlich
schwer herzustellen sind (wie zum Beispiel durch Guss), ist es effizienter,
zuerst eine dicke Bahn zu bilden, dann die dicke Bahn zu strecken
und sie auf eine gewünschte Dicke
der Endfolie auszudünnen.
Mit Hilfe der Technik gemäß der vorliegenden
Erfindung können
Folien hergestellt werden, die weniger als 2 mil (0,0508 mm) dick
sind, jedoch noch immer ein gewünschtes
Oberflächenkontaktmerkmal
aufweisen. Es ist ferner möglich,
Folien herzustellen, die weniger als 0,5 mil (0,0127 mm) dick sind,
jedoch noch immer ein gewünschtes
Oberflächenkontaktmerkmal
aufweisen.
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Ein
weiterer zusätzlicher
Vorteil der Aufnahme der Technik in einer Linie mit Folienherstellungsbändern sind
die geringeren Herstellungskosten. Die Folienherstellungsbänder, die
gemäß der vorliegenden
Offenbarung benutzt werden, können
wesentlich schneller sein als typische Bahnguss- oder Formungsvorgänge. Darüber hinaus
können
Folienherstellungsbänder
in dieser Offenbarung breitere Ausgaberollen herstellen als die
meisten Gussprozesse.
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Außerdem kann
das biaxiale Strecken mit Hilfe einer standardgemäßen Folienherstellungsausstattung
ausgeführt
werden. Zu diesem Zweck sind sowohl ein Gussaufspannverfahren als
auch ein Schlauchfolienverfahren praktikable Mittel.
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Aufgespannte
Gussfolien können
nacheinander (das heißt,
durch Strecken in der Maschinenlaufrichtung und nachfolgendes Strecken
in die Querrichtung in einem Spannrahmen) oder gleichzeitig (das
heißt,
mittels eines gleichzeitigen Spannrahmens) hergestellt werden. Zu
diesem Zweck können
sowohl mechanische als auch elektromechanische Spannrahmen eingesetzt
werden.
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Verschiedene
Techniken, die dem Stand der Technik entsprechen, wie Lösungsmittelguss,
Laminierung oder Coextrusion können
angewendet werden, um eine vielschichtige Konstruktion zu formen.
Wenn die vielschichtige Konstruktion durch Coextrusion und/oder
Wärmelaminierung
hergestellt wird, müssen
die einzelnen Schichten geeignet sein, um in einem geschmolzenen
Zustand verarbeitet zu werden.
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In
dieser Offenbarung werden Folienstrukturen mit einem Klebstoff als
Wirkmittel zu Veranschaulichungszwecken als ein Hauptbeispiel benutzt.
Verschiedene Klebstoffarten, die dem Stand der Technik entsprechen
und gebräuchliche
Haftklebstoffe enthalten, können
benutzt werden.
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Die
hierin offenbarte Erfindung ist jedoch gleichermaßen auf
Folienstrukturen anwendbar, die andere Wirkmittel wie Chemikalien,
Arzneimittel oder sogar mikroelektronische Elemente enthalten. Geeignete
Wirkmittel enthalten, sind jedoch nicht beschränkt auf Reinigungsmittel, medizinische
Mittel, Weichmacher, Schmiermittel, Farbstoffe, Konservierungsstoffe,
Schutzmittel, Würzmittel,
Duftstoffe, schweißhemmende
Mittel und Deodorants. Das Wirkmittel, das in der Folienendstruktur
aufgebracht wird, kann in Form einer kontinuierlichen Schicht, verbundener
Flicken oder diskreter Stücke
vorliegen. Außerdem
kann eine Kombination von mehr als einer Art von Wirkmitteln benutzt
werden. Zum Beispiel kann ein nicht klebendes Wirkmittel wie eine
Chemikalie über
einem Klebstoff angeordnet werden. In einer anderen Kombinationsform
können
zwei oder mehr Wirkmittel miteinander vermischt werden.
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Neben
der Benutzung eines Wirkmittels, das kein Klebstoff ist, kann für bestimmte
Zwecke auch eine strukturierte Folie ohne Wirkmittel hergestellt
werden, indem das Verfahren dieser Erfindung angewendet wird. Zum
Beispiel kann eine Folie mit gestreckten und strukturierten Aussparungen
auf einer Oberfläche
als eine Lebensmittelverpackung benutzt werden, die keine Haftung
aufweist, jedoch eine gute Entlüftung
durch die Aussparungen ermöglicht,
um Gefrierband zu verhindern. Zur Herstellung solch einer Folie
kann entweder eine Einzelschicht- oder eine Mehrschicht-Vorläuferbahn
auf eine für
gewünschte
Strukturen angemessene Tiefe geritzt oder geschnitten werden. Andere
Verwendungen für
eine Schutzverpackung, die einen begrenzten oder gesteuerten Auslass
von Luft/Feuchtigkeit usw. in oder aus einer Öffnung oder Umhüllung ermöglichen,
die von der Verpackung bedeckt ist, sind mit der erfinderischen
Folienstruktur möglich.
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Basierend
auf den benutzten trennbaren Oberflächenelementen und den Herstellungsverfahren
davon sind hierin drei Folienherstellungsverfahren offenbart. Im
Gegensatz zu US-Patentschrift Nr. 5,948,493 an Groeger, in der eine
zerreißbare
dünne Oberschicht
durch Verformung zufällig
aufgebrochen wird, werden in den drei hierin beschriebenen Verfahren
trennbare Oberflächenelemente
eingesetzt, die vorbestimmt sind, entlang den vorbestimmten Grenzen
davon trennbar sind und durch Strecken nacheinander getrennt werden.
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Schließlich können verschiedene
Arten trennbarer Oberflächenelemente
in dem oberen Abschnitt benutzt werden, einschließlich derjenigen,
die dem Stand der Technik entsprechen. Dementsprechend können verschiedene
Verfahren zur Herstellung der trennbaren Oberflächenelemente benutzt werden,
die dem Stand der Technik entsprechen. Mit den Vorteilen aller Lehren
hierin und basierend auf Faktoren wie den Herstellungskosten, Ausstattung
und beabsichtigten Anwendungsarten der Produktfolie kann eine Auswahl
getroffen werden.
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Erstes Verfahren (nicht
gemäß der vorliegenden
Erfindung)
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In
einem ersten Verfahren umfassen die trennbaren Oberflächenelemente
Teilchen. Das erste Verfahren ist mit Bezug auf 1, 2A, 2B, 2C und 7 bis 10 dargestellt.
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1 zeigt
eine Seitenschnittansicht einer Folienstruktur 2 vor dem
Strecken gemäß dem ersten
Verfahren. Die Folienstruktur 2 weist eine erste Abmessung
(Breite – senkrecht
zu der Seite aus 1), eine zweite Abmessung (Länge – dargestellt
durch L in 1) und eine dritte Abmessung
(Dicke – dargestellt
durch T in 1) auf, wobei die erste und
die zweite Abmessung vorzugsweise viel größer als die dritte Abmessung sind.
Die bestimmte Folienstruktur 2, die in 1 dargestellt
ist, weist eine Klebeschicht 4 auf (die als ein Wirkmittel
fungiert). In einer Ausführungsform
kann die Folienstruktur 2 auch eine streckbare Basisfolie 6 aufweisen.
Mehrere nicht klebende Teilchen 8 werden auf einer freigelegten
Zwischenoberfläche 9 (Oberseite
der Klebeschicht 4, wie dargestellt) angeordnet und durch
die Klebeeigenschaften der Klebeschicht 4 daran geklebt.
Zur maximalen Steuerung der Trennung der Teilchen 8 durch
Strecken befinden sich die Teilchen 8 vorzugsweise, jedoch
nicht notwendigerweise, in einer eng gepackten Anordnung zueinander.
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Das
Wort "Teilchen" umfasst Materialien
in Pulver-, Faser- oder Granalienform. Es gibt keine spezifischen
Einschränkungen
bezüglich
der Größe oder
Form der verwendeten Teilchen, obwohl die Größe im Allgemeinen groß genug
sein muss, um sich über
die Oberfläche
der Wirkschicht in der Endfolie zu erheben. In Abhängigkeit
der Temperatur während
der Verarbeitung und der gewünschten
Leistungsfähigkeit
in der Endfolie können
nicht kreisförmige
Teilchen, faserähnliche
(längliche)
Teilchen, feste oder hohle Teilchen, metallische, anorganische,
organische, keramische, organische oder polymere Teilchen eingesetzt
werden.
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Obwohl
die Teilchen 8, wie in 1 dargestellt,
außerdem
im Wesentlichen kugelförmig
sind, eine gleichmäßige Größe (mit
einem Durchmesser D1) aufweisen, auf der
Oberfläche 9 gleichmäßig verteilt
sind und eine Monoschicht 8a bilden, ist solch eine Auswahl
von Teilchen 8 und Verteilung davon nicht erforderlich. Teilchen
von jeder beliebigen Form können
benutzt werden, sofern sie eine erforderliche Abmessung (Höhe) D1 in der Dickenrichtung T der Folienstruktur 2 aufweisen.
Mischungen von Populationen von Teilchen mit variierender durchschnittlicher
Größe oder
Populationen mit einer Verteilung von Teilchengrößen können ebenfalls eingesetzt werden,
um eine spezifische Leistung in der Endfolie zu erhalten. Eine Vielzahl
von Anwendungen verschiedener Teilchenpopulationen ist auch möglich. Zum
Beispiel kann zuerst eine Population mit großen Teilchen aufgebracht werden,
um eine Monoschicht zu definieren, und danach kann eine Population
mit kleinen Teilchen aufgebracht werden, um die Zwischenräume der
Ausgangsteilchenschicht zu füllen,
was zu einer stetigen, koordinierten Anordnung beider Populationen
führt.
Solche Schemata könnten
mit Teilchen von angemessener Größe und mit
eingestreuten Streckungsvorgängen
viele Male ausgeführt
werden.
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2A und 2B zeigen
eine Folienstruktur 12, die durch das Strecken der Folienstruktur 2,
vorzugsweise sowohl in die erste als auch die zweite Abmessung der
Folie entlang ihrer Breite und Länge
(obwohl das Strecken in nur eine Richtung ausreichend sein kann,
wird in machen Fällen
das Strecken in mehr als zwei Richtungen gewünscht) geformt wird.
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Die
Basisschicht 6 wird in eine Basisschicht 16 gestreckt.
Die Teilchen 8 werden durch das Strecken voneinander getrennt,
bleiben jedoch als eine Monoschicht 18a wirksam, wodurch Öffnungen,
Aussparungen oder Vertiefungen 10 zwischen Teilchen 18 geschaffen
werden. Die Klebeschicht 4 in 1 wird in
eine Klebeschicht 14 in 2A und 2B gestreckt.
Ein Abschnitt der Zwischenoberfläche 19 (der
obersten Fläche der
Klebeschicht 14, wie dargestellt) wird folglich durch die Öffnungen 10 freigelegt.
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Eine
Ebene P1 (2A) über die
Oberseite der Monoschicht 18a von Teilchen 18 definiert
eine erste Hauptoberfläche
der Folienstruktur 12. Wenn die Teilchen 18 unterschiedliche
Größen aufweisen,
wird die erste Hauptoberflächenebene
P1 ungefähr
durch eine Ebene quer über
die Oberseite einiger der größten Teilchen 18 definiert.
Die erste Hauptoberfläche
P1 ist in der Regel eine Aufbringungsseite
der Folienstruktur 12, was bedeutet, dass diese Seite der
Folienstruktur 12 auf eine Oberfläche eines Zielobjekts aufgebracht
werden soll, um eine gewünschte
Wirkung wie die Haftung zu erhalten.
-
Nach
dem Strecken weisen die freigelegten Abschnitte der Klebeschicht 14 eine
durchschnittliche Dicke d2 (2A)
auf. Das Strecken der Folienstruktur (2, 12) kann
die Größe und Form
der Teilchen 8/18 beeinflussen oder auch nicht,
je nach den Eigenschaften der Teichen 8/18 und
der Temperatur, bei welcher das Strecken ausgeführt wird. Kunststoffteilchen
zum Beispiel neigen während
des Streckens insbesondere bei hohen Temperaturen zur Verformung.
Ungeachtet dessen, ob die Teilchen 8/18 verformt
werden oder welchen Verformungsgrad sie aufweisen, ist die Größe der Teilchen
nach dem Strecken (Teilchen 18) die Grundlage, um die Folienstruktur 12 derart
zu gestalten, dass aufgrund der Existenz von Teilchen 18 in
der gestreckten Folienstruktur 12 mindestens ein Teil des
Klebstoffs 14 um einen wirksamen Abstand von der ersten
Hauptoberfläche
P1 der Folienstruktur 12 beabstandet
bleibt. Zu Veranschaulichungszwecken bleibt der Klebstoff 14 in 2A von
der ersten Hauptoberfläche
P1 der Folienstruktur 12 um einen
Abstand beabstandet, der in etwa dem Durchmesser (Höhe) D2 der Teilchen 18 entspricht, wobei
D2 eine Variable ist, wenn die Teilchen 18 eine nicht
gleichmäßige Größe aufweisen.
Wenn die Teilchen 18 nicht kugelförmig sind, entspricht D2 der Höhe
von Teilchen 18 in der Dickenrichtung der Folienstruktur 12.
Da die Teilchen 18 jedoch in den Klebstoff 14 sinken können, ist
in einer Ausführungsform
die Höhe
D2 mindestens einiger der größten Teilchen 18 größer als
die durchschnittliche Dicke d2 der freigelegten
Abschnitte der Klebeschicht 14 nach dem Strecken. Dies
gewährleistet,
dass, selbst wenn die Teilchen 18 in der Klebeschicht 14 begraben
sind, die freigelegten Abschnitte des Klebstoffs 14 aufgrund
der Existenz mindestens einiger der größten Teilchen 18 von
der ersten Hauptoberfläche
P1 der Folienstruktur 12 um einen
wirksamen Abstand beabstandet bleiben. In noch einer anderen Ausführungsform
beträgt
die Höhe
D2 mindestens einiger der größten Teilchen 18 mindestens
das Zweifache der durchschnittlichen Dicke d2 der
freigelegten Abschnitte der Klebeschicht 14 nach dem Strecken.
Dies gewährleistet,
dass, selbst wenn die Teilchen 18 in der Klebeschicht 14 begraben
sind, die freigelegten Abschnitt des Klebstoffs 14 aufgrund
der Existenz mindestens einiger der größten Teilchen 18 von
der ersten Hauptoberfläche
P1 der Folienstruktur um einen Abstand beabstandet
bleiben, der gleich oder größer als
die durchschnittliche Dicke d2 der freigelegten Abschnitte
der Klebeschicht 14 ist.
-
Das
Strecken kann in einer elastischen oder nichtelastischen Weise ausgeführt werden.
Das Strecken ist vorzugsweise nicht-elastisch, um einen bestimmten
Trennungsgrad unter den getrennten Oberflächenelementen (Teilchen 18)
mindestens teilweise beizubehalten, nachdem Streckkräfte von
der Folienstruktur entfernt worden sind und keine anderen externen
Kräfte
vorhanden sind, welche die Trennung unterstützen. In dieser Offenbarung
wird das nicht-elastische Strecken definiert als das Strecken der
Folienstruktur in eine oder mehrere Richtungen um mindestens 5%
ihres Anfangszustands (1:1,05), wobei die Endabmessung(en) in der gestreckten
Folie mindestens eine permanente Verformung von mindestens 5% (1:1,05)
bis zu einer permanenten Verformung von mindestens 50% der auferlegten
Streckung (1:1,025) aufweisen. Das Strecken kann bei Raumtemperatur
ausgeführt
werden oder die Folie kann erwärmt
werden, um eine Verformung zu ermöglichen.
-
Die
resultierende Folienstruktur 12 zeigt eine steuerbare Oberflächenkontakteigenschaft,
wenn die erste Hauptoberfläche
P1 auf der Aufbringungsseite (der teilchentragenden
Seite) auf eine Oberfläche
eines Zielobjekts aufgetragen wird. Wenn das Wirkmittel ein Klebstoff
(Klebeschicht 14) ist, zeigt die Folienstruktur 12 eine
Andruckhafteigenschaft. Insbesondere zeigt die Folienstruktur 12 aufgrund
der Existenz von Teilchen 18 eine verminderte Tendenz zur
vorzeitigen Haftung an sich selbst (und/oder an einer Zieloberfläche), zeigt jedoch
einen zunehmenden Haftungsgrad, wenn ein angemessener Druck wie
ein Fingerdruck oder ein Handdruck auf eine zweite Hauptoberfläche 20 der
Folienstruktur 12 in eine Richtung aufgebracht wird, die
zu der Zieloberfläche
im Wesentlichen quer verläuft,
wie in 13 dargestellt. Die zweite Hauptoberfläche 20 ist
die Rückseite
der Folienstruktur 12 (zum Beispiel auf der Oberfläche 20 der
Basisschicht 16).
-
Die
Folienstruktur 12 ist für
Verpackungsanwendungen für
verderbliche Lebensmittel besonderes geeignet und bietet gegenüber den
standardgemäßen „Haft-„-Folien,
die heute zur Verpackung von Lebensmitteln auf dem Markt sind (und
eine starke Tendenz zum Aneinanderkleben aufweisen), einen Vorteil.
Neben dem Andruckhaftmerkmal können
die Haftleistungseigenschaften der Folienstruktur, die in dem ersten
Verfahren eingesetzt wird, basierend auf dem Zwischenraum zwischen
den Teilchen 8; der Größe der Teilchen 8,
der Halteleistung des Klebstoffs, der Dicke des Klebstoffs und der
Dicke und der Steifheit der Basisschicht (oder der zusätzlichen
Schichten und Materialien, welche die Basisschicht umfassen kann)
eingestellt werden.
-
Die
Teilchen 8 können
auf die Klebeoberfläche
durch Flutbeschichtung der Teilchen (zum Beispiel mit Hilfe eines
Fließbettbeschichters)
vor dem Streckvorgang aufgebracht werden. Überschüssige Teilchen 8 können von
der Folienbahn abgeblasen oder von der Bahn abgeschüttelt werden,
um eine gleichmäßige Monoschicht
der Teilchen 8 über
dem Klebstoff 4 zu erhalten. Standardgemäße Folienstreckgeräte, die
dem Stand der Technik entsprechen, wie Längenausrichter, Spannrahmen
usw. können
benutzt werden, um die gestreckte Folie 12 herzustellen.
-
In
einer alternativen Version des ersten Verfahrens können die
Teilchen 8 in die Wirkschicht 4 (zum Beispiel
den Klebstoff 4) aufgenommen werden, indem die Teilchen 8 in
die Wirkschicht 4 gemischt werden und nachfolgend eine
vielschichtige Folie 2 hergestellt wird. Bei einer Klebeschicht 4 können die
Teilchen 8 zum Beispiel in den Klebstoff 4 aufgenommen
werden, indem die Teilchen in den Klebstoff gemischt und die Mischung
danach auf ein Basismaterial coextrudiert oder beschichtet wird.
In diesem Fall können
Teilchen notwendig sein, die aus Materialien mit einer hohen Schmelztemperatur
gefertigt sind, um die Teilchenform während des Extrusionsverfahrens
zu bewahren.
-
In
dieser alternativen Version des ersten Verfahrens kann die coextrudierte
Folie dann gestreckt werden, um eine ähnliche Folienkonstruktion 13 (2C),
wie oben beschrieben, zu erhalten. In der oben erwähnten alternativen
Version des ersten Verfahrens (2C) neigt
die Wirkschicht 14 dazu, die Teilchen 18 einzukapseln,
sie wird jedoch im Allgemeinen über
der obersten Fläche 17 der
Teilchen 18 sichtbar ausgedünnt, wenn die wirksame oder
durchschnittliche Dicke d3 der Wirkschicht 14 in
der (gestreckten) Endfolie kleiner ist als die Größe der Teilchen 18.
Bei einer Klebeschicht (Wirkschicht) 14 führt die
ausgedünnte
Klebeschicht über den
Teilchen 18 zu einer unbedeutenden Klebstoff-Halteleistung
und zu einer Neupositionierbarkeit der Endfolie 13. Dies
kann von einem Herstellungsstandpunkt ein effizienteres Verfahren
bieten als ein separater Teilchenbeschichtungsvorgang.
-
Das
Konzept der Benutzung nicht klebender Teilchen, um eine Klebeoberfläche klebefrei
zu machen, ist im Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel offenbart
US-Patentschrift
Nr. 4,556,595 an Ochi eine Haftklebeblattstruktur mit Verlagerungseigenschaften,
die aus einer Haftklebeschicht und nicht klebenden festen Teilchen
zusammengesetzt ist, die über
die Oberfläche
der Klebeschicht zufällig,
jedoch gleichmäßig verteilt
sind. Die Patentschrift von Ochi lehrt jedoch nicht das Trennen
oder Beabstanden der Teilchen in einer Weise, die hierin beschrieben
ist.
-
Das
Problem des Beabstandens der Teilchen ist in der Vergangenheit durch
mehrere Schemata angesprochen worden. Diese Schemata enthalten:
1) Aufsprühen/Ansaugen
von Teilchen auf einen Klebstoff; 2) Abscheiden von Feststoffen
aus einem flüssigen
Medium gefolgt von einem Trocknungsprozess; und 3) indirektes Aufbringen
der Teilchen auf eine gemusterte Beschichtung und dann Laminieren
der Beschichtung auf einen Klebstoff. Die Verfahren des Standes
der Technik sind tendenziell teuer, erfordern eine spezielle Ausstattung
und sind im Hinblick auf die Gewährleistung
der Beständigkeit
des Endprodukts schwierig zu verwalten.
-
Die
Technik gemäß dem ersten
Verfahren ist eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik, weil
die Öffnungen
zwischen benachbarten Teilchen 8 durch den Streckungsgrad,
der auf die Folie 2 ausgeübt wird, gesteuert werden.
Durch Integrieren des Teilchenbeschichtungsverfahrens und des Verfahrens
zur Herstellung der Folie können
eine hohe Produktivität
und geringe Kosten erreicht werden.
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Für die Anwendungsarten,
die von dem ersten Verfahren berücksichtigt
werden, müssen
die Teilchen 8/18 nicht aus einem elektrisch leitfähigen Material
gefertigt sein. In der Tat kann es bei bestimmten Anwendungen notwenig
oder wünschenswert
sein, dass die Teilchen 8/18 aus einem elektrisch
nicht leitfähigen
Material gefertigt sind. Andererseits können verschiedene mechanische
Eigenschaften der Teilchen 8/18 für verschiedene
Anwendungen wünschenswert
sein und werden folglich zu einem wichtigen Faktor, der bei der
Auswahl des Materials zur Herstellung der Teilchen 8/18 berücksichtigt
werden muss.
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7 bis 10 stellen
eine bevorzugte Folienstruktur dar, die in dem ersten Verfahren
eingesetzt wird, bevor und nachdem sie gestreckt worden ist. 7 ist
eine Rasterelektronenmikrographie (× 50), die eine Draufsicht
einer Folienstruktur darstellt, bevor die Folienstruktur gestreckt
wird. 8 ist eine Rasterelektronenmikrographie (× 300),
die eine Seitenschnittansicht einer Folienstruktur darstellt, bevor
die Folienstruktur gestreckt wird. 9 ist eine
Rasterelektronenmikrographie (× 30),
die eine Draufsicht einer Folienstruktur darstellt, nachdem die
Folienstruktur gestreckt worden ist. 10 ist
eine Rasterelektronenmikrographie (× 500), die eine Seitenschnittansicht
einer Folienstruktur darstellt, nachdem die Folienstruktur gestreckt
worden ist.
-
Zweites Verfahren (gemäß der vorliegenden
Erfindung)
-
In
einem zweiten Verfahren umfasst der obere Abschnitt, der trennbare
Oberflächenelemente
enthält), eine
geritzte oder geschnittene Maskierungsschicht. Mit geritzt ist jedes
beliebige Anzeichen von Schwäche der
Trennung gemeint. Das zweite Verfahren wird mit Bezug auf 3, 4A, 4B, 11 und 12 dargestellt.
-
3 zeigt
eine Seitenschnittansicht einer Folienstruktur 22 vor dem
Strecken gemäß einer
Darstellung des erfinderischen Verfahrens. Die Folienstruktur 22 weist
eine erste Abmessung (Breite – senkrecht
zu der Seite aus 3), eine zweite Abmessung (Länge – dargestellt
durch L in 3) und eine dritte Abmessung (Dicke – dargestellt
durch T in 3) auf, wobei die erste und
die zweite Abmessung vorzugsweise viel größer als die dritte Abmessung
sind. Die bestimmte Folienstruktur 22, die in 3 dargestellt
ist, weist eine Klebeschicht 24 auf (die als ein Wirkmittel
fungiert). In einer Ausführungsform
kann die Folienstruktur 22 auch eine streckbare Basisschicht 26 aufweisen.
Eine Maskierungsschicht 27 befindet sich auf der Klebeschicht 24 und definiert
folglich eine erste Hauptoberfläche 29 der
Folienstruktur 22. Vorzugsweise weist die Maskierungsschicht 27 eine
im Wesentlichen gleichförmige
Dicke H auf, welche die Klebeschicht 24 von der ersten
Hauptoberfläche 29 der
Folienstruktur 22 gleichmäßig beabstandet.
-
Wie
in 3 dargestellt, ist die Maskierungsschicht 27 von
oben durchgeritzt oder durchgeschnitten, um Ritze oder Schnitte 70 vorzugsweise
in einer Reihe paralleler Linien (nicht dargestellt) entlang der
ersten und der zweiten Abmessung zu bilden, so dass die Maskierungsschicht 27 in
ein Gitter vierseitiger Segmente 28 wie Quadrate, Diamanten,
Rechtecke oder Rauten geritzt oder geschnitten wird, wobei jedes
Segment von seinem Nachbarn mechanisch isoliert ist. Jedes Segment 28 bildet
folglich ein trennbares Oberflächenelement.
Es besteht jedoch keine Notwendigkeit für eine bestimmte Art und Weise
oder Form der Ritze und Schnitte, sofern die Schnitte die gewünschten
trennbaren Oberflächenelemente 28 auf
der Maskierungsschicht 27 erzeugen, wenngleich unterschiedliche
Schneidemechanismen eine unterschiedliche Effizienz oder Produktivität aufweisen
können.
In den hierin beschriebenen Beispielen wurde ein Schneidemesser
benutzt, jedoch können
sämtliche
herkömmliche
Verfahren wie Laserablation oder Prägen angewendet werden, um die Maskierungsschicht
in trennbare Oberflächenelemente
zu trennen. Darüber
hinaus besteht keine Notwenigkeit für eine bestimmte Form oder
relative Größen der
trennbaren Elemente 28, sofern die Folienendstruktur (die gestreckte
Folie) die gewünschten
Oberflächenkontakteigenschaften
aufweist. Im Allgemeinen weist jedes trennbare Oberflächenelement 28,
das aus dem Schneiden resultiert, eine n-seitige vieleckig geformte
Oberseite auf.
-
Für die Anwendungen,
die von der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden, ist
es erwünscht,
dass die trennbaren Oberflächenelemente 28 vor
dem Strecken eine Dichte aufweisen, die höher als 100 Elemente je Quadratinch
(15,5 Elemente je Quadratzentimeter), vorzugsweise 1.000 Elemente
je Quadratinch (155 Elemente je Quadratzentimeter), mehr bevorzugt
2.500 Elemente je Quadratinch (388 Elemente je Quadratzentimeter)
vor dem Strecken und noch mehr bevorzugt 10.000 Elemente je Quadratinch
(1.550 Elemente je Quadratzentimeter) ist. Es wird in Betracht gezogen,
dass eine Dichte der trennbaren Oberflächenelemente vor dem Strecken
von sogar 40.000 Elementen je Quadratinch (6.200 Elementen je Quadratzentimeter)
möglich
ist.
-
Vorzugsweise
(wie in 3 dargestellt) wird die Maskierungsschicht 27 vollständig durchgeschnitten, während die
Klebeschicht 24 teilweise durchgeschnitten wird, obwohl
es ausreichend sein kann, dass das die Ritze die Dicke der Maskierungsschicht 27 in
gewisser Weise bloß schwächen oder
nur teilweise trennen, um den gewünschten Trennungseffekt zu
erreichen. In der Ausführungsform,
bei der eine streckbare Basisschicht 26 benutzt wird, wird
bevorzugt, dass die vielschichtige Folienstruktur 22 vor
dem Schneiden der Maskierungsschicht 27 geformt wird. Dennoch
ist es möglich,
dass die Maskierungsschicht 27 zuerst entweder allein oder zusammen
mit dem Wirkmittel (Klebeschicht) 24 geritzt oder geschnitten
wird und danach zusammen mit der Basisschicht 26 laminiert
wird.
-
In
beiden oben beschriebenen Situationen und im Gegensatz zu derjenigen
in dem ersten Verfahren (Teilchen) werden die trennbaren Oberflächenelemente 28 direkt
auf einem kontinuierlichen Abschnitt der Folienstruktur 22 geformt,
statt in die Folienstruktur als vorgeformte diskrete Stücke wie
im Falle der Teilchen aufgenommen zu werden. Hier bezieht sich "ein kontinuierlicher
Abschnitt der Folienstruktur" je
nach der Ausführungsform
auf einen oder mehrere der folgenden Abschnitte: die Basisschicht 26,
einen ungeschnittenen Abschnitt der Klebeschicht 24 oder
einen ungeschnittenen Abschnitt der Maskierungsschicht 27.
-
4A und 4B zeigen
eine Folienstruktur 32, die aus dem Strecken der Folienstruktur 22 vorzugsweise
in beide der ersten und der zweiten Abmessung der Folie geformt
wird. (Wieder kann das Strecken in nur eine Richtung oder in mehr
als zwei Richtungen in manchen Fällen
erwünscht
sein.) Die Basisschicht 36 in 4A ist
ein Ergebnis des Streckens der Basisschicht 26 in 3.
Die Klebeschicht 34 ist ein Ergebnis des Streckens der
Klebeschicht 24 in 3. Die Segmente 38 der
Maskierungsschicht (27, 37) werden auch ausgestreckt
und werden voneinander durch das Strecken getrennt, wodurch Öffnungen,
Aussparungen oder Vertiefungen 30 zwischen den Segmenten 38 geschaffen
werden, dienen jedoch in gewissem Maße noch immer als eine Maskierungsschicht 37 für die Klebeschicht 34.
Die Öffnungen
(Aussparungen oder Vertiefungen) 30 ermöglichen mindestens eine teilweise
freiliegende Fläche
oder größere freiliegende
Fläche
von Abschnitten der Zwischenoberfläche 31, die ein Abschnitt
der oberen Oberfläche
der Klebeschicht 34 ist, wie dargestellt, jedoch nur eine
Fläche
der Aussparung 30 sein kann, wenn kein Wirkmittel benutzt
wird. Das Strecken kann zu einer Verminderung der Dicke der Oberflächensegmente
führen.
-
Eine
Ebene P2 (4A) quer über die
Maskierungsschicht 37 definiert eine erste Hauptoberfläche der Folienstruktur 32.
Die freiliegenden Zwischenoberflächenabschnitte 31 der
Klebeschicht 34 sind von der Ebene P2 durch
die Segmente 38 um einen Abstand beabstandet, der mindestens
genauso groß ist
wie die Dicke der Segmente 38, welche die gleiche bleiben
kann wie die Dicke H der ursprünglichen
Segmente 28 oder auch nicht. Die erste Hauptoberfläche ist
in der Regel eine Aufbringungsseite der Folienstruktur 32,
was bedeutet, dass diese Oberfläche
oder Seite der Folienstruktur 32 auf eine Oberfläche eines
Zielobjekts aufgebracht wird, um eine beabsichtigte Wirkung wie
die Haftung zu erhalten.
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Die
resultierende Folienstruktur 32 weist eine steuerbare Oberflächenkontakteigenschaft
wie die Haftungsleistung auf, die derjenigen der Folienstruktur 12 ähnlich ist,
die in dem ersten Verfahren dargestellt ist. Die Folienstruktur 32 weist
Erhebungen nicht klebender Vorsprünge (Segmente 38)
auf, die ein Wirkmittel (Klebeschicht 34) vor einem verfrühten Kontakt
mit einer Zieloberfläche
schützen.
Das Wirkmittel kann dann durch die Aufbringung von Druck auf die
Rückseite 40 der
Folienstruktur 32 mit der Zieloberfläche in Kontakt gebracht werden,
wie in 14 dargestellt.
-
Wie
in dem ersten Verfahren können
auch andere Wirkmittel benutzt werden. Außerdem kann für bestimmte
Zwecke mittels des Verfahrens dieser Erfindung auch eine strukturierte
Folie ohne Wirkmittel hergestellt werden. Zum Beispiel kann eine
Folie 32 mit gestreckten und strukturierten Aussparungen 30 auf
der Aufbringungsseite P1, jedoch nicht enthaltend
den Klebstoff 34, als eine Lebensmittelverpackung benutzt
werden, die keine Haftung aufweist, jedoch eine gute Entlüftung durch
die Aussparungen ermöglicht,
um Gefrierband zu verhindern.
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Variationen
des Ritzens und Schneidens der Maskierungsschicht 27 können von
einem Fachmann angewendet werden. Zum Beispiel kann das Schneiden
mit Hilfe einer Vielfalt von Schemata ausgeführt werden. Anstatt, wie oben
beschrieben, ein Schneidemesser zu benutzen, können alternative Schneide-
oder Oberflächenschwächungsmittel
wie ein Wasserstrahl, Laserstrahl, Drehdüse oder Prägewalze benutzt werden. Im
Allgemeinen können
Wasserstrahle und Laserstrahle zu einem breiteren geschnittenen
Streifen führen
als ein Schneidemesser. Ferner sind Wasserstrahle und Laserstrahle
am besten geeignet, wenn die Schneiderichtung entlang der Maschinenlaufrichtung
ist. Ein Vorteil bei einem Laserstrahl ist, dass komplizierte Muster
wie Wellen, Schnörkel,
vorgegebene Konturen usw. durch Programmieren des Wegs in die Laserabtastvorrichtung erreicht
werden können.
Es wird auch in Betracht gezogen, dass in bestimmten Situationen
(zum Beispiel durch Benutzen einer spröden Oberschicht) das Schneiden
mittels einer Prägewalze
effektiv ausgeführt
werden kann.
-
Die
Größe und Geometrie
der Erhebungen wie Diamanten, Quadrate, Rechtecke oder im Allgemeinen sämtliche
Parallelogramme kann basierend auf dem Schneiden bei verschiedenen
Winkeln und bei verschiedenen Schneidezwischenräumen variiert werden. Der Zwischenraum
kann durch die relative Geschwindigkeit der Bahn und die Geschwindigkeit
der Schneidevorrichtung gesteuert werden. Bei den Materialien in
dem zweiten Verfahrensbeispiel unten betrug der minimale Abstand
entlang der Maschinenlaufrichtung, der zu einer guten Trennung der
Diamanten führte,
etwa 250 Mikrometer (μm).
Wenn die Schnitte näher
zueinander ausgeführt
wurden, bestand ein erhöhtes
Risiko, dass sich die obere Polyethylenschicht von dem Klebstoff
ablöste
und sich nachfolgend nicht in Erhebungen trennte, sondern aufgrund
dieser Schichtablösung
Diamantenanhäufungen
bildete. Durch Benutzen alternativer Materialien wie der Benutzung
eines Oberschichtmaterials, das eine höhere Bindestärke an die
Klebeschicht aufweist, wären
nähere
Schnitte möglich.
-
Es
ist auch möglich,
dass die Schnitte nur in eine Richtung ausgeführt werden, wodurch ein Rippenmuster
in der Endfolie gebildet werden kann. Ein doppeltes Schneiden ist
möglich,
wobei entlang paralleler Richtungen mit Hilfe einer Vielzahl von
Schneidestationen eine Vielzahl von Schnitten gemacht werden, um kleiner
Schnittzwischenräume
zu erhalten als bei nur einem einzigen Schnitt in diese Richtung
möglich
wäre. Eine
Vielzahl von Schnitten bei einer Vielzahl von Winkeln würde zu anderen
Formen wie Dreiecken und anderen Vielecken führen. Es ist folglich möglich, eine
große
Vielfalt steuerbarer Formen und Größen der topografischen Merkmale
oder der trennbaren Oberflächenelemente
zu erreichen.
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11 und 12 veranschaulichen
eine bevorzugte Folienstruktur, die in dem zweiten Verfahren eingesetzt
wird. 11 ist eine Rasterelektronenmikrographie
(× 30),
die eine Draufsicht einer Folienstruktur darstellt, bevor die Folienstruktur
gestreckt wird. 12 ist eine Rasterelektronenmikrographie
(× 30),
die eine Draufsicht einer Folienstruktur darstellt, nachdem die
Folienstruktur gestreckt worden ist.
-
Drittes Verfahren (nicht
gemäß der vorliegenden
Erfindung)
-
In
einem dritten Verfahren umfasst der obere Abschnitt, der trennbare
Oberflächenelemente
enthält, Stämme einer
mit Stämmen
versehenen Bahnfolie. Das dritte Verfahren ist mit Bezug auf 5, 6A und 6B dargestellt.
-
5 zeigt
eine Seitenschnittansicht einer Ätzfolienstruktur 42 vor
dem Strecken gemäß dem dritten Verfahren.
Die Folienstruktur 42 weist eine erste Abmessung (Breite – senkrecht
zu der Seite aus 5), eine zweite Abmessung (Länge – dargestellt
durch L in 5) und eine dritte Abmessung
(Dicke – dargestellt
durch T in 5) auf, wobei die erste und
die zweite Abmessung vorzugsweise viel größer als die dritte Abmessung sind.
-
Die
Folienstruktur 42 weist eine streckbare Basisschicht 46 auf,
von der sich mehrere Stämme 48 erstrecken.
Obwohl die Stämme 48 getrennt
ausgebildet sein können,
sind sie vorzugsweise als Bestandteil der Basisschicht 46 ausgebildet.
Zum Beispiel kann eine mit Stämmen
versehene Bahnfolienstruktur 42 mit Stämmen 48, die sich
von einer Basisschicht 46 und über eine Klebeschicht 44 erstrecken,
durch gleichzeitiges Coextrudieren des Klebstoffs und der Basisschicht
mittels eines mikrostrukturierten Werkzeugs gegossen werden. Ein
geeignetes Verfahren, das zum Extrudieren der mit Stämmen versehenen
Bahnfolienstruktur 42 angewendet wird, ist in US-Patentschrift
Nr. 6,106,922 ausführlich
beschrieben, von der der Anmelder der vorliegenden Anmeldung Miteigentümer ist
und die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Es wird bevorzugt,
dass die oberen Enden 47 der Stämme 48 im Wesentlichen
frei von Klebstoff 44 sind. Zu diesem Zweck werden die
Materialrheologie und andere Verfahrensbedingungen genau gesteuert,
damit die Basisschicht 46 während des Bildungsprozesses
der Stämme 48 durch
die Klebeschicht 44 sticht. Im Allgemeinen führten Basisschichtharze
mit niedriger Viskosität
zu einer besseren Durchstechung der Stämme durch die Klebeschicht 44,
wobei die Stammspitzen 47 im Wesentlichen frei von Klebstoff 44 sind
oder keinen Klebstoff darauf aufweisen. Es hat sich herausgestellt,
dass ein Material mit einem Schmelzflussindex (melt flow index =
MFI) von mehr als 50 bevorzugt wird, wenn es als eine Basisschicht 46 benutzt
wird.
-
Die
Stämme 48 werden
vorzugsweise voneinander getrennt und hinterlassen Öffnungen,
Aussparungen oder Vertiefungen 50 zwischen ihnen. Die Stämme können jede
beliebige gewünschte
Form wie eine zylindrische, verjüngte,
kegelförmige,
im Schnitt quadratische Form usw. aufweisen. Ein Wirkmittel 44 wird
bei der Öffnung 50 auf
einer Zwischenoberfläche 49 (oberste
Fläche
der Basisschicht 46 ohne Stämme, wie dargestellt) angeordnet.
Die Teilchenfolienstruktur 42, die in 5 dargestellt
ist, weist eine Klebeschicht 44 auf (die als ein Wirkmittel
wirkt). Der Klebstoff der Klebeschicht 44 bei einer Öffnung 50 kann
von dem Klebstoff bei einer anderen Öffnung 50 getrennt
sein, jedoch wird vorzugsweise der gesamte Klebstoff auf die Oberfläche 49 der
Basisschicht 46 als eine verbundene Schicht (die Stämme 48 und
folglich ähnliche
Erhebungen in der Klebeschicht 44) abgeschieden.
-
Eine
erste Hauptoberfläche
der Folienstruktur 42 ist durch die Oberseiten der Stämme 48 definiert,
wie durch die Ebene P3 in 5 dargestellt
ist. Vorzugsweise weisen die Stämme 48 eine
im Wesentlichen gleichmäßige Höhe Ho auf, die größer als die Dicke des Klebstoffs 44 ist,
wodurch die Klebefläche 44 von
der ersten Hauptoberfläche
der Folienstruktur 42 einen gleichmäßigen Abstand aufweist.
-
6A und 6B zeigen
eine Folienstruktur 52, die aus dem nicht-elastischen Strecken
der Folienstruktur 42 vorzugsweise in beide der ersten
und der zweiten Abmessung der Folie geformt wird. Die Stämme 58 in 6A sind
das Ergebnis des Streckens der Stämme 48 in 5.
Aus dem Strecken folgt, dass die Stämme 58 kürzer und
weiter voneinander entfernt sind, wodurch die Größe der Öffnungen, Aussparungen oder
Vertiefungen 60 zwischen ihnen erhöht wird. Obwohl dies nicht
erforderlich ist, wird die Klebeschicht 44 in 5 vorzugsweise
zusammen mit der Basisschicht 46 (die nach dem Strecken
zu der Basisschicht 56 in 6A wird)
gestreckt. Die Klebeschicht 54 in 6A ist
das Ergebnis des Streckens der Klebeschicht 44 in 5.
Die Öffnungen
(Aussparungen oder Vertiefungen) 60 ermöglichen mindestens eine teilweise
Freilegung von Abschnitten der Zwischenoberfläche 55, die ein Abschnitt
einer oberen Fläche
der Klebeschicht 54 ist, wie dargestellt, jedoch nur eine
Fläche
der Aussparung 60 sein kann, wenn kein Wirkmittel benutzt
wird. Die erste Hauptoberfläche
der Folienstruktur 52 ist immer noch durch die Oberseiten
der Stämme 58 definiert,
wie durch die Ebene P4 in 6A dargestellt.
Außerdem
wird die Höhe
der Stämme 58 von
HO auf HF durch
Strecken verringert. Vorzugsweise ist HF noch
immer größer als
die Dicke der Klebeschicht 54, wodurch die Klebeschicht 54 von
der ersten Hauptoberfläche
der Folienstruktur 52 beabstandet wird.
-
Die
Ebene quer über
die Oberseite der Stämme 58 (Ebene
P4) definiert eine erste Hauptoberfläche der
Folienstruktur 52. Die erste Hauptoberfläche ist
in der Regel eine Aufbringungsseite der Folienstruktur 52, was
bedeutet, dass diese Oberfläche
oder Seite der Folienstruktur 52 auf eine Oberfläche oder
ein Zielobjekt aufgebracht wird, um eine beabsichtigte Wirkung wie
die Haftung zu erhalten.
-
Die
resultierende Folienstruktur 52 weist eine steuerbare Oberflächenkontakteigenschaft
wie die Haftungsleistung auf, die derjenigen der Folienstrukturen 12 und 32 ähnlich ist,
die jeweils in dem ersten und dem zweiten Verfahren dargestellt
sind. Die Folienstruktur 52 weist Erhebungen nicht klebender
Vorsprünge
(Stämme 58)
auf, die ein Wirkmittel (Klebeschicht 54) vor einem verfrühten Kontakt
mit einer Zieloberfläche
schützen.
Das Wirkmittel kann folglich selektiv mit der Zieloberfläche in Kontakt
gebracht werden, indem ein angemessener Druck wie ein Finger- oder
Handdruck aufgebracht wird, wie in 15 dargestellt.
-
In ähnlicher
Weise wie in dem zweiten Verfahren (geschnittene Folie) offenbart,
kann für
bestimmte Zwecke auch gemäß der dritten
Ausführungsform
eine strukturierte Folie ohne Wirkmittel hergestellt werden. Zum
Beispiel kann eine Folie 52 mit gestreckten und strukturierten
Aussparungen 60 auf der Aufbringungsseite P4,
jedoch nicht enthaltend den Klebstoff 54, als eine Lebensmittelverpackung
benutzt werden, die keine Haftung aufweist, jedoch eine gute Entlüftung durch
die Aussparungen ermöglicht,
um Gefrierband zu verhindern.
-
13 stellt
die Folienstruktur 12 dar, die in dem ersten Verfahren
nützlich
ist und mit der Oberfläche eines
Substrats 80 in Kontakt steht. Die erste Hauptoberfläche P1 der Folienstruktur 12 steht mit
der ersten Oberfläche
des Substrats in Kontakt. Wenn auf die zweite Hauptoberfläche 20 der
Folienstruktur 12 Druck (angezeigt durch die Pfeile und
das Bezugszeichen P auf der rechten Seite in der Figur) aufgebracht
wird, tritt das Wirkmittel (Klebeschicht 4) mit der Oberfläche des
Substrats 80 in Kontakt. Während der Druck P aufgebracht wird,
wird die Folienstruktur verformt, um das Wirkmittel mit der Oberfläche des
Substrats in Kontakt zu bringen. Wenn kein Druck P (auf der linken
Seite der Figur) aufgebracht wird, steht das Wirkmittel mit der
Oberfläche
des Substrats 80 nicht in Kontakt. Die Teilchen 18 halten
das Wirkmittel (Klebeschicht 4) von dem Substrat 80 weg
oder außer
Kontakt, bis der Druck aufgebracht wird, um das Wirkmittel (Klebeschicht 4)
mit dem Substrat 80 in Kontakt zu bringen.
-
14 stellt
die Folienstruktur 32 dar, die in dem zweiten Verfahren
nützlich
ist und mit der Oberfläche eines
Substrats in Kontakt steht 80. Die erste Hauptoberfläche P2 der Folienstruktur 32 steht mit
der ersten Oberfläche
des Substrats in Kontakt. Wenn auf die zweite Hauptoberfläche 40 der
Folienstruktur 32 Druck (angezeigt durch die Pfeile und
das Bezugszeichen P auf der rechten Seite in der Figur) aufgebracht
wird, tritt das Wirkmittel (Klebeschicht 34) mit der Oberfläche des
Substrats 80 in Kontakt. Während der Druck P aufgebracht wird,
wird die Folienstruktur 32 verformt, um das Wirkmittel
(Klebeschicht 34) mit der Oberfläche des Substrats in Kontakt
zu bringen. Wenn kein Druck P (auf der linken Seite der Figur) aufgebracht
wird, steht das Wirkmittel mit der Oberfläche des Substrats 80 nicht
in Kontakt. Die Segmente der Maskierungsschicht 38 halten
das Wirkmittel (Klebeschicht 34) von dem Substrat 80 weg
oder außer
Kontakt, bis der Druck aufgebracht wird, um das Wirkmittel (Klebeschicht 34)
mit dem Substrat 80 in Kontakt zu bringen.
-
15 stellt
die Folienstruktur 52 dar, die in dem dritten Verfahren
nützlich
ist und mit der Oberfläche eines
Substrats 80 in Kontakt steht. Die erste Hauptoberfläche P4 der Folienstruktur 52 steht mit
der ersten Oberfläche
des Substrats in Kontakt. Wenn auf die zweite Hauptoberfläche der
Folienstruktur 52 Druck (angezeigt durch die Pfeile und
das Bezugszeichen P auf der rechten Seite in der Figur) aufgebracht
wird, tritt das Wirkmittel (Klebeschicht 54) mit der Oberfläche des
Substrats 80 in Kontakt. Während der Druck P aufgebracht wird,
wird die Folienstruktur 52 verformt, um das Wirkmittel(Klebeschicht 54)
mit der Oberfläche
des Substrats in Kontakt zu bringen. Wenn kein Druck P (auf der
linken Seite der Figur) aufgebracht wird, steht das Wirkmittel mit
der Oberfläche
des Substrats 80 nicht in Kontakt. Die Stämme 58 halten
das Wirkmittel (Klebeschicht 54) von dem Substrat 80 weg
oder außer
Kontakt, bis der Druck aufgebracht wird, um das Wirkmittel (Klebeschicht 54)
mit dem Substrat 80 in Kontakt zu bringen.
-
Kurzdarstellung
der Verfahren
-
In
allen drei (ersten, zweiten und dritten) Verfahren werden die trennbaren
Oberflächenelemente
in einer vorbestimmten und steuerbaren Weise hergestellt. In dem
ersten Verfahren werden die trennbaren Oberflächenelemente aus vorgeformten
diskreten Teilchen gebildet. Bei dem zweiten und dem dritten Verfahren werden
die trennbaren Oberflächenelemente
jedoch weiter direkt auf (das zweite Verfahren) oder aus (das dritte
Verfahren) einem kontinuierlichen Abschnitt der Folienanordnung
gebildet, ohne darin vorgeformte diskrete Objekte als trennbare
Oberflächenelemente getrennt
aufzunehmen.
-
Das
Ausmaß des
Streckens bestimmt die Trennung der trennbaren Oberflächenelemente.
Für jede Auswahl
von Basis- und Klebematerialien und Streckbedingungen wie Temperatur
und Streckgeschwindigkeit und Streckverhältnis gibt es einen optimalen
Bereich für
das Streckverhältnis.
Der bevorzugte Bereich des Streckverhältnisses verändert sich
unter anderem mit dem Material, das für die Basisschicht (6, 16, 26, 36, 46 und 56)
benutzt wird.
-
Breitere
Trennungen führen
zu erhöhten
Trennungen der nicht klebenden Vorsprünge (trennbare Oberflächenelemente).
Ein optimales Streckverhältnis
kann basierend auf der gewünschten
Leistungsfähigkeit und
der Höhe
der Vorsprünge
ausgewählt
werden.
-
Obwohl
das gleichzeitige biaxiale Strecken für diese Anwendung bevorzugt
wird, können
verschiedene Leistungseigenschaften durch andere Streckschemata,
wie durch uniaxiales, asymmetrisches biaxiales, sequentielles biaxiales,
gleichzeitiges biaxiales Strecken usw. erhalten werden.
-
Obwohl
sich das oben beschriebene Verfahren am besten für ein Gussfolien-Streckverfahren
eignet, können
daneben auch Schlauchfolienverfahren angewendet werden.
-
Darüber hinaus
können
Variationen der vielschichtigen Bahn, die in den obigen Beispielen
beschrieben worden ist, zusätzliche
Leistungseigenschaften bereitstellen. Zum Beispiel kann eine zusätzliche
Schicht oder Schichten mit einem Antiblockierungszusatzstoff enthalten
sein, um die inhärente
Haftung in der Polyethylenbasisschicht zu verringern. Für Lebensmittelverpackungsanwendungen
könnte
die obere Schicht eine Pigmentschicht wie TiO2 sein,
die möglicherweise
kosmetische und versiegelnde Eigenschaften bereitstellen könnte.
-
Obwohl
in dem ersten Verfahren ein Klebstoff erforderlich ist, damit die
Teilchen haften, kann neben dem Klebstoff ein Wirkmittel benutzt
werden, das kein Klebstoff ist. Darüber hinaus können bei
dem zweiten und dem dritten Verfahren alternative Konstruktionen
ohne die Klebefunktionalität
hergestellt werden, das heißt,
ein nicht klebendes Wirkmittel kann anstatt des Klebstoffs benutzt
werden.
-
Außerdem können die
Oberflächenkontakteigenschaften
eingestellt werden, indem eine gewünschte Steifheit der Oberflächenelemente
angewendet wird. Die Steifheit der Oberflächenelemente kann von zusammenbrechend
bis steif variieren.
-
Je
nach den Zwischenräumen
(Größe der Öffnung)
zwischen den trennbaren Oberflächenelementen (wie
Teilchen, geschnittene Segmente und Stämme), der Größe der trennbaren
Oberflächenelemente,
der Dicke und der Haftungsleistungseigenschaften des Klebstoffs
und der Steifheit und Dicke der Folienbasis können verschiedene andere Haftungsleistungseigenschaften
erhalten werden.
-
Die
hierin beschriebene Folienstruktur kann je nach der Art des benutzten
Wirkmittels, der vielschichtigen Struktur, der Variationen der trennbaren
Oberflächenelemente,
dem Streckschema, einschließlich
des Streckgrades usw. für
verschiedene andere Zwecke benutzt werden. Zum Beispiel ist eine
neuartige Anwendung der Folienstruktur und das Herstellungsverfahren,
das in der vorliegenden Erfindung offenbart wird, in einer US-Patentanmeldung
mit der Bezeichnung "Tack-on-pressure
Films for Temporary Surface Protection and Surface Modification" (US-Seriennummer
10/016,541) beschrieben, die auf die 3M Innovative Properties Company
gemeinsam übertragen worden
ist. Die oben genannte US-Patentanmeldung, die hiermit durch Bezugnahme
aufgenommen wird, offenbart ein Verfahren zum temporären Oberflächenschutz
oder Oberflächenmodifikation
mittels eines Blattmaterials, wobei ein selektiv aktivierter Klebstoff
auf einer Seite eines dreidimensionalen Blattmaterials bereitgestellt
wird, um das Blattmaterial für
Verwendungen wie Zahnlätze,
Auskleidungen für
Werkzeugablagen zu befestigen oder um die gewünschten optischen Effekte auf
einer Oberfläche
bereitzustellen, auf welche das Blattmaterial geklebt worden ist.
-
Die
Vorgehensweise der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die
folgenden ausführlichen
Beispiele weiter beschrieben. Diese Beispiele werden bereitgestellt,
um die verschiedenen spezifischen und bevorzugten Ausführungsformen
und Techniken weiter zu veranschaulichen. Man muss jedoch verstehen,
dass innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung viele
Variationen und Modifikationen vorgenommen werden können.
-
Beispiele des ersten Verfahrens
(nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung)
-
Beispiel 1
-
Als
ein Beispiel des ersten oben beschriebenen Verfahrens wurde eine
Musterfolienstruktur durch ein Verfahren hergestellt, das die folgenden
Schritte umfasst: (1) Extrusion; (2) Laminierung; (3) Flussbeschichtung;
und (4) Strecken. Details des obigen Verfahrens werden nachfolgend
beschrieben.
-
1. Extrusion:
-
Eine
Polyethylenbasisschicht wurde gegossen und ein quadratisches Stück (Probestück) von
125 mm × 125
mm wurde aus dem Gussblatt geschnitten.
-
Das
benutzte Polyethylen war Mxten CM 27057-F von Eastman Chemicals
Co., Kingsport, Tennessee. Das Material ist ein lineares Polyethylen
niedriger Dichte (LLDPE) – Harz
mit einer Dichte von 0,910 g/cc (0,910 g/ml) und einem Schmelzflussindex
(MFI) von 2. Das Harz wurde in einem HPM-Schneckenextruder (HPM
Corp., Mt. Gilead, Ohio) von 1,75 Inch (44,5 mm) bei einer Schmelztemperatur
von 450°F
(232,2°C)
extrudiert. Das geschmolzene Blatt wurde 125°F (51,7°C) auf eine abgekühlte Stahlrolle
gegossen. Der untere Abschnitt der Gussrolle wurde in Wasser getaucht,
um die Wärmeübertragung
von dem Gussblatt zu bewirken. Die Dicke des Gussblattes betrug
1.250 Mikrometer (μm).
-
2. Laminierung:
-
Eine
Schicht eines Klebstoffs wurde über
das Probestück
laminiert. Der Schmelzklebstoff war eine im Handel erhältliche
Mischung, die von H. B. Fuller Company of St. Paul, Minnesota (HL-2697PT),
hergestellt wird. Der Klebstoff wurde bei 400°F (204,4°C) mit Hilfe eines Extruders
von 0,75 Inch (19,05 mm) extrudiert und zwischen zwei silikonbeschichtete
Abdeckpapiere geklemmt. Die Dicke des Klebstoffs betrug 313 Mikrometer
(μm). Ein
Quadrat von 101 mm × 101
mm des Klebstoffs (der zwischen die Abdeckungen geklemmt war) wurde
ausgeschnitten. Nach dem Entfernen der Abdeckungen wurde der Klebstoff
auf das Probestück übertragen.
Danach wurde die zweite Abdeckung entfernt.
-
Ersatzweise
können
die obigen Extrusions- und Laminierungsschritte durch ein Coextrusionsverfahren
ersetzt werden, bei dem eine zweischichtige Bahn, welche die Klebeschicht
und die Polyethylenbasisschicht enthält, mittels eines herkömmlichen
Extrusionsverfahrens coextrudiert wird.
-
3. Flussbeschichtung:
-
Nicht
klebende vernetzte Polystyrolteilchen mit einem durchschnittlichen
Durchmesser von 29,6 Mikrometern (μm) wurden manuell auf die Klebeseite
des laminierten Probestücks
flussbeschichtet. Ein Überschuss
der oben genannten Teilchen wurde auf die Klebeoberfläche gegossen.
Das Probestück
wurde manuell nach vorne und nach hinten gekippt, um den gesamten
Klebstoffbereich für
die Teilchen freizulegen. Eine festgelegte Menge der Teilchen haftete
an dem Klebstoff, wobei im Wesentlichen eine Monoschicht der Teilchen hergestellt
wurde. Die Überschussmenge
wurde entfernt, indem das Probestück nach unten gehalten und leicht
auf die Rückseite
des Blattes geklopft wurde, so dass im Wesentlichen eine Monoschicht
der Teilchen in einer beständigen
und selbstregulierenden Weise auf dem Klebstoff zurückblieb.
Eine durchschnittliche Menge von 0,15 gm der Teilchen haftete an
dem Klebstoff. Überschussteilchen
(nicht haftende Teilchen) können
auch von der Bahn abgeblasen oder abgesaugt werden, um eine konstante
Ladung der Teilchen auf dem Klebstoff zu erhalten.
-
Die
Teilchen wurden durch das polymerisationsverfahren mit begrenzter
Koaleszenz hergestellt, wie in US-Patentschrift Nr. 5,238,736 beschrieben
ist. Das spezifische angewendete Verfahren in dem vorliegenden Beispiel
war wie folgt: Eine wässrige
Mischung aus 2.139 g entionisiertem Wasser, 15 g kolloidalem Siliziumdioxid
Ludox TM-50 (DuPont, Wilmington, Delaware), 1,04 g 50%iger Lösung eines
Diethanolamin-Adipinsäure-Kondensats
(als Beschleuniger) und 0,48 g Kaliumdichromat wurden gerührt und
durch Zugabe einer 10%igen Schwefelsäure auf einen pH von 4 eingestellt.
Eine Monomerlösung
aus 1.440 g Styrol (Dow Chemical Co., Midland, Michigan), 36 g Divinylbenzol-HF
(Dow Chemical Co.) und 2,1 g VAZO 64-Initiator (DuPont) wurden zu
der obigen wässrigen
Mischung hinzugegeben, gut vermischt und bei etwa 1.000 psi eine
Minute lang durch einen Manton-Gaulin-Homogenisator Modell #15 MR
(APV Gaulin Corp., Wilmington, Massachusetts) geleitet und dreimal
zurückgeleitet.
Die homogenisierte Suspension wurde in einen gespaltenen 5-Liter-Harzkolben gegossen,
der mit einem mechanischen Rührwerk,
Kondensator und Stickstoffeinlass ausgerüstet war. Die Suspension wurde
dann unter Stickstoff auf 70°C
erwärmt
und 24 Stunden dabei gehalten, um die Polymerisation zu vollenden.
Die polymerisierte Suspension wurde durch ein 40er Maschensieb gesiebt, dann
mit einem #54-Filterpapier auf einem Buchner-Trichter gefiltert und mehrere Male
mit Wasser ausgespült, um
einen nassen Kuchen zu ergeben, der Polystyrolteilchen von etwa
30 μm enthielt.
Der nasse Kuchen wurde dann bei Umgebungstemperatur getrocknet,
um ein frei fließendes
Pulver zu ergeben.
-
4. Strecken:
-
Das
Blatt wurde in einem Gemengestreckgerät des Typs KARO IV Laboratory
Stretcher (Bruckner, Siegsdorf, Deutschland) gestreckt. Die Strecktemperatur
betrug 244,4°F
(118°C).
Das Probestück
wurde 70 Sekunden lang erwärmt,
wonach das Probestück
bei einer konstanten Geschwindigkeit von 10% pro Sekunde auf ein
Endstreckverhältnis
von 1:7 in jede Richtung gestreckt wurde. In der gestreckten Endfolie
war die Polyethylenschicht etwa 22 Mikrometer (μm) dick und die Klebeschicht
war 5,5 Mikrometer (μm)
dick.
-
Proben
aus den obigen Blattmustern, die gemäß dem obigen Prozess hergestellt
wurden, wurden auf ihre Haftungsleistung geprüft. Die ausgeführten Prüfungen werden
wie folgt beschrieben.
-
Klebstoff-an-Klebstoff-Prüfung:
-
Die
nicht klebende Seite eines 1,5 Inch (38,1 mm) breiten Streifens
einer erfinderischen Probefolie wurde mit einem 2seitigen Übertragungsklebstoff
an die Prüfplatte
eines Gleit-/Schälprüfgeräts (Instrumentors Inc.,
Stronville, Ohio) geklebt. Das Prüfgerät wird benutzt, um die Freigabekraft
für einen
Betrieb bei hoher Geschwindigkeit zu messen.
-
Ein
1 Inch (25,4 mm) breiter Streifen der Probefolie wurde dann über den
1,5 Inch (38,1 mm) breiten Streifen der erfinderischen Probefolie
(Klebeseite an Klebeseite) gelegt und entweder mit einer Walze von
200 gm oder durch Aufbringen von Fingerdruck heruntergerollt.
-
Die
Proben wurde in dem Gleit-/Schälprüfgerät geprüft, um die
Schälkraft
(bei 90° und
bei 12 Inch (0,3 m) pro Minute) zu messen.
-
Klebstoff-an-Stahl-Prüfung:
-
Ein
1 Inch (25,4 mm) breiter Streifen der erfinderischen Probenfolie
wurde über
eine saubere Edelstahlplatte gelegt und entweder mit einer Walze
von 200 gm oder durch Aufbringen von Fingerdruck heruntergerollt
und mit dem Gleit-/Schälprüfgerät geprüft.
-
Neben
der erfinderischen Folie wurde zu Vergleichszwecken auch ein entfernbares
Büroklebeband (bezeichnet
als Clear Scotch Tape 811, erhältlich
von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota)
geprüft.
Die Verfahren, die zum Prüfen
der Vergleichsfolie (3M Clear Scotch Tape 811) angewendet wurden,
waren die gleichen wie das Verfahren, das zum Prüfen der erfinderischen Folie
angewendet wurde, mit der Ausnahme, dass die Breite der entfernbaren
Büroklebebandfolie
von 3M, die in den Prüfungen
benutzt wurde, 0,75 Inch (19,05 mm) betrug anstatt 1 Inch (25,4
mm). Dementsprechend betrug die Breite der Übertragungsfolie, die in der
Klebstoff-an-Klebstoff-Prüfung für die entfernbare
Büroklebebandprobe
benutzt wurde, auch 0,75 Inch (19,05 mm) anstatt 1 Inch (25,4 mm).
Die Prüfungsergebnisse
sind nachstehend angegeben.
-
Schälkraftprüfungsergebnisse
-
- 1.) Mit Teilchen beschichtete Folie 25,4 mm
(1 Inch); Mittelwert von zwei Prüflingen
(in Gramm): TABELLE
1
- 2.) 3M Clear Scotch Tape 811 19,05 mm (0,75 Inch), Mittelwert
von 3 Prüflingen
(in Gramm): TABELLE
2
-
Wie
in der obigen Tabelle dargestellt, weist die Probeklebefolie bei
leichter Berührung
im Wesentlichen keine Haftung auf, entwickelt jedoch eine Klebehalteleistung,
wenn eine angemessene Druckmenge aufgebracht wird, um den Klebstoff
zu aktivieren. Solch eine aktivierbare Haftung oder Andruckhafteigenschaft existiert
sowohl bei Klebstoff-an-Klebstoff- als auch bei Klebstoff-an-Nichtklebstoff-Kontakten.
Wenn die Folie an sich selbst haftet (Klebeseite-an-Klebeseite),
ist die Schälkraft
im Allgemeinen höher
als wenn die Folie an anderen Oberflächen (wie Glas, Metall usw.)
haftet. Die erfinderische Folie hat viele umsetzbare Anwendungen. Zum
Beispiel kann die Folie als eine nicht aneinanderklebende Lebensmittelverpackung
benutzt werden, die einen Fingerdruck als Aktivierungsdruck anwendet.
-
Beispiel 2
-
Als
ein Beispiel einer Folienstruktur mit hoher Klebstoff-an-Klebstoff-Haftungsleistung
und niedriger Klebstoff-an-Nichtklebstoff-Haftungsleistung wurde
ein alternatives Beispiel der mit Teilchen beschichteten Folienstruktur
gemäß der ersten
oben offenbarten Ausführungsform
hergestellt. Sofern nachstehend nicht anderweitig angegeben, waren
die Materialien, die zum Herstellen des alternativen Beispiels benutzt
wurden, die gleichen wie die in dem vorherigen Beispiel, das oben
in der ersten Ausführungsform
offenbart wurde.
-
Die
Dicke des Basisblattes betrug 1.500 Mikrometer (μm) und die des Klebstoffs betrug
625 Mikrometer (μm).
Die vernetzten Polystyrolteilchen wiesen einen durchschnittlichen
Durchmesser von 80 Mikrometern (μm)
auf. Das mit Teilchen beschichtete Probestück wurde in dem KARO-Streckgerät unter
den gleichen Bedingungen wie bei dem vorhergehenden Beispiel mit
einem Streckverhältnis
von 1:3,8 in beide Richtungen gestreckt. Die resultierende Folie
wurde unter den gleichen Bedingungen wie in dem vorhergehenden Beispiel geprüft, außer dass
in dem alternativen Beispiel eine Walze von 4,5 lb anstatt einer
Walze von 200 gm benutzt wurde. Zu Vergleichszwecken wurde auch
eine Probe eines 3M Scotch Box Sealing Tape 355 unter den gleichen
Bedingungen geprüft.
Die Prüfungsergebnisse
sind wie folgt.
-
Prüfprotokoll:
-
Klebstoff-an-Klebstoff:
zwei 25,4 mm (1'') breite Proben wurden
mit einer Walze von 2,04 kg. (4,5 lb) aneinander laminiert und danach
bei 90° (T-Schälung) mit
einem Instron-Kraftprüfgerät (im Handel
erhältlich von
Instron Corporation mit Hauptsitz in Canton, Massachusetts) bei
305 mm/Minute (12''/Minute) abgeschält.
-
Klebstoff-an-Stahl:
2,54 mm (1'') breite Proben wurden
auf eine Edelstahlplatte mit einer Walze von 2,04 kg (4,5 lb) laminiert
und danach bei 90° mit
einem Prüfgerät von Instrumental
Inc. 305 mm/Minute (12''/Minute) abgeschält.
-
Schälkraftprüfungsergebnisse
-
Mit
Teilchen beschichtete Folie verglichen mit 3M Scotch Box Sealing
Tape 355 (in Gramm):
-
-
Wie
in Tabelle 3 dargestellt, zeigte die alternative mit Teilchen beschichtete
Folie gemäß der Erfindung einen
bemerkenswerten Unterschied zwischen ihrer Klebstoff-an-Klebstoff-Schälhaftung
und ihrer Klebstoff-an-Nichtklebstoff (Stahl)-Schälhaftung. Überraschenderweise
zeigte die mit Teilchen beschichtete Folie eine Klebstoff-an-Klebstoff-Schälhaftung,
die sogar noch höher
war als die des 3M Scotch Box Sealing Tape 355.
-
Eine
Folie mit einer unerheblichen Haftung an flache Oberflächen, jedoch
einer bedeutenden Haftung an sich selbst (Klebstoff-an-Klebstoff)
kann mit Hilfe des hierin beschriebenen Verfahrens erhalten werden. Solch
eine Folie kann als ein kostengünstiger
Klebstoff betrachtet werden, der einer mechanischen Befestigung
entspricht. Solch eine Folie kann auch benutzt werden, um ein Band
zum Verpacken und Schützen
glatter Oberflächen
mit dem Vorteil einer starken Bindekraft herzustellen, die durch
Umdrehen der Bandrolle während der
Endverpackung erhalten wird, um einen Kontakt von Klebstoff zu Klebstoff
herzustellen.
-
Beispiel des zweiten Verfahrens
(gemäß der vorliegenden
Erfindung)
-
Als
ein Beispiel des zweiten oben beschriebenen Verfahrens wurde eine
Musterfolienstruktur durch ein Verfahren hergestellt, das die folgenden
Schritte umfasst: (1) Coextrudieren einer Folienbahn; (2) Schneiden; und
(3) Strecken. Details des obigen Verfahrens werden nachfolgend beschrieben:
-
1. Coextrusion:
-
Eine
dreischichtige Folie, die eine obere Polyethylen (PE)-Maskierungsschicht,
eine Klebeschicht und eine Polyethylen (PE)-Basisschicht enthielt,
wurde mit Hilfe eines Zuführblocks
coextrudiert, der an einer Schlitzdüse von 7 Inch (18 cm) befestigt
war. Die Dicke der oberen Maskierungsschicht, der Klebeschicht und der
Basisschicht betrug vor dem Strecken jeweils 1,5 mil (0,038 mm),
10 mil (0,254 mm) und 25 mil (0,635 mm).
-
Das
benutzte PE-Harz für
die oberen und die Basisschicht war Mxten CM 27057-F LLDPE von Eastman
Chemicals Co., Kingsport, Tennessee. Die Klebstoffmischung war eine
Mischung von 75% zu 25 (Gew.-%) aus Kraton D 1107 von Kraton Polymers,
Houston, Texas, und HL-2697 PT von H. B. Fuller Company. Diese sind
im Handel erhältliche
Materialien, die bei Schmelzhaftklebstoff (PSA)-Formulierungen benutzt werden.
Kraton D 1107 ist ein Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer. HL-2694 PT basiert auf
einer klebrig gemachten Blockcopolymerzusammensetzung.
-
Die
obere PE-Schicht wurde mittels eines Killion-Extruders von 0,75 Inch (19,05 mm) mit
einer Schneckengeschwindigkeit bei 33 RPM und einer Gattertemperatur
bei 470°F
(243,3°C)
extrudiert. Die Klebeschicht wurde mittels eines Brabender-Extruders
(C. W. Brabender, Hackensack, New Jersey) von 1,25 Inch (31,75 mm)
mit einer Schneckengeschwindigkeit bei 34 RPM und einer Gattertemperatur
bei 400°F
(204,0°C)
extrudiert. Die obere PE-Schicht wurde mittels eines HPM-Extruders
von 1,75 Inch (44,45 mm) mit einer Schneckengeschwindigkeit bei
35 RPM und einer Gattertemperatur bei 470°F (243,3°C) extrudiert. Der Zuführblock und
die Düse
wurden bei 470°F
(243,3°C)
betrieben.
-
Die
Gassradtemperatur wurde bei 125°F
(51,7°C)
gesteuert, wobei das Basis-PE das Rad berührte. Die Folienbahn wurde
mit Luft befestigt und die Oberflächengeschwindigkeit des Rads
betrug 1,7 m/Min.
-
2. Schneiden:
-
Die
Bahn wurde in eine Richtung geschnitten, die zu der Oberfläche der
Bahn im Allgemeinen senkrecht ist. Die Bahn war auf einer gestützten Oberfläche derart
angeordnet, dass sie durch eine konstante Dicke der Bahn geschnitten
wurde. Die Tiefe des Schnitts wurde durch Bewegen des Trägers bezüglich der
Position des Schneidemessers gesteuert. Ein Satz paralleler Schnitte
bei einem Winkel von 22,5 zu der Maschinenlaufrichtung der Bahn
wurde ausgeführt.
Die erzeugten Schnitten waren parallel zueinander und etwa 10 mil
(0,254 mm) voneinander entfernt.
-
Danach
wurde die Bahn um 45° gedreht
und wieder durch das Schneidemesser geleitet, um einen anderen Satz
paralleler Schnitte bei einem Winkel von 45° zu der ursprünglichen
Schneiderichtung zu schaffen.
-
In
beiden Schneiderichtungen wurde die Tiefe des Schnitts derart eingestellt,
dass der Schnitt vollständig
durch die obere PE-Schicht und etwa 50 des Wegs durch die Dicke
der Klebeschicht ging. Dies wurde mit Hilfe eines Mikroskops überwacht.
-
Das
resultierende Muster bestand aus physikalisch isolierten Diamanten
der oberen PE-Schicht, die an einer kontinuierlichen Klebstoffschicht
haftete.
-
3. Strecken:
-
Proben
von 3 Inch × 3
Inch (7,6 cm × 7,6
cm) wurden aus der obigen geschnittenen Bahn ausgeschnitten und
in einem Gemengestreckgerät
gestreckt. Jede Probe wurde bei einer Geschwindigkeit von 0,25 Inch (6,35
mm) pro Sekunde bei 115°C
5,5 Mal auf ein Streckverhältnis
von 1:5,5 gleichzeitig in beide Richtungen gestreckt. Die resultierende
Folie wies ein Oberflächenmerkmal
auf, das durch getrennte diamantenförmige Erhebungen definiert
war. Diese Erhebungen beabstanden die Klebeschicht von der ersten
Hauptoberfläche der
Folie. Ein ungefähres
Dickenprofil der resultierenden Folie wird wie folgt angegeben.
-
-
Die
Polyethylenbasisschicht wurde relativ gleichmäßig gestreckt, während die
gestreckte Klebeschicht je nach ihrer Nähe zu den diamantenförmigen Erhebungen
(Segmente 38 in 4A) einige
topografische Variationen zeigte. Dieses Merkmal führt zu der
Andruckhafteigenschaft.
-
Die
Proben wurden unter den gleichen Bedingungen geprüft wie denjenigen
für die
Schälkraftprüfung der
Proben in dem ersten Verfahren (Tabelle 1).
-
Geschnittene
Folie (1 Inch, 25,4 mm), Mittelwert aus zwei Prüflingen (in Gramm):
-
-
Wie
in Tabelle 5 dargestellt, zeigte die Probenfolie eine Andruckhafteigenschaft,
die derjenigen des ersten Verfahrens ähnlich war.
-
Beispiele des dritten
Verfahrens (nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung)
-
Als
ein Beispiel des dritten oben beschriebenen Verfahrens wurde eine
Musterfolienstruktur durch ein Verfahren hergestellt, das die folgenden
Schritte umfasst: (1) Coextrudieren einer Folienbahn; und (2) Strecken.
Details des obigen Verfahrens werden nachfolgend beschrieben.
-
1. Coextrusion:
-
Eine
mit Stämmen
versehene Bahn mit Stämmen,
die sich von einer Basisschicht und über einer Klebeschicht erstrecken,
wurde durch gleichzeitiges Coextrudieren des Klebstoffs und der
Basisschicht mit Hilfe eines mikrostrukturierten Werkzeugs mit 900
Löchern
pro Quadratinch (140 Löcher/cm2) gegossen, wobei jedes Loch einem Stamm 48 in
einem Formverfahren entspricht. Die Basisschicht war ein Polyethylen-Kautschuk-Copolymer
SRD7587, das von Union Carbide, einem Zweigunternehmen der Dow Chemical
Company, Midland Michigan, hergestellt wird. Die Klebeschicht wurde
aus HL-2697 PT (einem klebrig gemachten Blockcopolymer) hergestellt,
das von H. B. Fuller Company, St. Paul, Minnesota, hergestellt wird.
-
2. Strecken
-
Das
Strecken wurde in dem Gemengestreckgerät mit einem Streckverhältnis von
1:3,5 in jede Richtung bei 298°F
(148°C)
biaxial ausgeführt.
Die Dehnungsgeschwindigkeit betrug 12,5% pro Sekunde basierend auf
einer Messlänge
von 2,75 Inch (70 mm). Nach dem Strecken wurde die Höhe der Stämme von
einer ursprünglichen
Höhe (Ho) von etwa 12 mil (0,3 mm) auf eine Endhöhe (Hf) von etwa 4,2 mil (0,11 mm) verringert.
-
Gleichzeitig
wurde die Öffnung
zwischen den Stämmen
von 20 mil (0,5 mm) auf etwa 100 mil (2,5 mm) geweitet (wie zwischen
benachbarten Stämmen
gemessen). Die ungefähren
Geometrien der mit Stämmen versehenen
Bahn und der gestreckten Bahn vor dem Strecken werden wie folgt
zusammengefasst.
-
-
Das
Experiment veranschaulicht, dass mit einer optimalen Kombination
von Materialeigenschaften und Verfahrensbedingungen eine große Vielfalt
von Endgeometrien erreicht werden kann, was zu verschiedenen Folienleistungseigenschaften
führt.
-
Die
oben beschriebenen Prüfungen
und Prüfergebnisse
sollen nur der Erläuterung
dienen und nicht voraussagend sein, wobei Variationen in dem Prüfverfahren
erwartungsgemäß unterschiedliche
Ergebnisse hervorbringen.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nun mit Bezug auf mehrere Ausführungsformen
davon beschrieben worden. Die vorstehende detaillierte Beschreibung
und Beispiele sind nur aus Klarheitsgründen gegeben worden. Daraus
sind keine unnötigen
Einschränkungen
zu entnehmen. Für
den Fachmann wird es offensichtlich sein, dass viele Veränderungen
in den beschriebenen Ausführungsformen
gemacht werden können,
ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll
der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die exakten
Details und hierin beschriebenen Strukturen eingeschränkt sein,
sondern nur durch die Strukturen, die in den Ansprüchen beschrieben
sind, und die Äquivalente
dieser Strukturen.