DE69824621T2

DE69824621T2 - Koextrudiertes mechanisches befestigungssystem

Info

Publication number: DE69824621T2
Application number: DE69824621T
Authority: DE
Inventors: E. John CEJKA; R. Mark DUPRE; O. Jeffrey EMSLANDER; H. William HARTT; D. Robert KAMPFER; V. Francis LONCAR; S. Louis Moren; L. Diane REGNIER; Jayshree Seth; W. Robert SHIPMAN; J. Alan SIPINEN; C. William UNRUH; G. Dennis WELYGAN; E. Leigh WOOD
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: CN1272769A; EP1018906A1; US20030015819A1; JP4535612B2; IL135104A0; KR20010030898A; EP1028639B1; WO1999017630A1; BR9812603A; CN1200626C; AU9677798A; DE69834050T2; DE69834050D1; CN1222234C; JP2010063908A; KR100497442B1; BR9812843A; US6106922A; ES2262246T3; CN1281343A

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft mit Stielen versehene Bahnkonstruktionen. Insbesondere betrifft die Erfindung mit Stielen versehene Bahnkonstruktionen, die aus mindestens zwei Polymermaterialien gebildet sind.
Allgemeiner Stand der Technik
Haken- und Schlingenbefestigungsmittel, wie jene, die gegenwärtig unter dem Warenzeichen Scotchmate^TM 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.
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.
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.
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.
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.
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.
Kurzdarstellung der Erfindung
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.
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.
Die erste und zweite Materialschicht können aus coextrudiertem thermoplastischen Material oder schmelzverarbeitbarem Polymermaterial gebildet werden.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Stielabschnitte haben Formen, die aus der Gruppe von Stäben, Prismen, Kugeln, Quadern, unregelmäßigen gewinkelten Formen und unregelmäßigen gekrümmten Formen ausgewählt sind.
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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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.
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.
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.
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.
5 ist eine Querschnittsansicht einer mit Stielen versehenen Bahn, wobei der Stiel aus vielen, im Wesentlichen kontinuierlichen, mehrfachen Materialschichten besteht.
Ausführliche Beschreibung
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.
Eine andere Art von mit Stielen versehener Bahn hat kappenlose Stielstrukturen. Die Stieloberfläche kann selbsteingreifend sein, wenn die Oberfläche der Stiele selbsthaftend ist.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die mit Stielen versehenen Bahnen dieser Erfindung können im Prinzip in jeder Anwendung wie andere mit Stielen versehene Bahnen verwendet werden.
Beispiele
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:
180° Schälfestigkeitstest ("Peel Adhesion Test")
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.
Reißfestigkeitstest ("Tear Strength Test")
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.
Streckbelastungstest ("Load At Yield Test", ASTM D-882-81)
Ein 25,4 mm (1,0 Zoll) breiter mal etwa 150 mm Folienstreifen wurde in eine Zugfestigkeitstestmaschine, einen Instron^TM 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.
Kerbschlagfestigkeitstest ("Impact Strength Test")
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.
Bandabnahmetest ("Tape-Snap-Test")
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 Scotch^TM 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.
Beispiele 1 bis 5
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.
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 (Cloeren^TM, Modell 86-120-398, erhältlich von Cloeren Co. und eingerichtet für zwei Schichten) geleitet, der an einer 25,4 cm (10 Zoll) breiten Filmdüse (Ultraflex^TM 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.
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.
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.
Tabelle 1
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.
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.
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.
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.
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) Killion^TM Einzelschneckenextruder mit einem L/D von 32/1 geleitet wurde, der auf etwa 216°C erhitzt war. Die Komponente B war ENGAGE^TM 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) Killion^TM 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.
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 Engage^TM 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.
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 Engage^TM EG8200 war und bei 60 U/min durch den Extruder geleitet wurde, und Komponente B Styron^TM 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.
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 Styron^TM 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.
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 Carbide^TM 5A97 (einem Polypropylenhomopolymer, Schmelzflussindex von 5 g/10 sec, erhältlich von Union Carbide) und Vector^TM 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 Cloeren^TM Beschickungsblock war ein Modell J. O. 90-802 und die Düse war eine 63,5 mm (25 Zoll) Cloeren^TM 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.
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.
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 Attane^TM 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.
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).
Beispiel 13
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 Cloeren^TM Modells eines Beschickungsblocks mit einstellbarer Schaufel geleitet. Komponente B, Kraton^TM 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) Cloeren^TM 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.
Beispiel 14, 15 und Vergleichsbeispiel 2
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.
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 Carbide^TM 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 Exact^TM 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.
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).
In Vergleichsbeispiel 2 wurde ein Film, der an der Oberfläche mit Stielen versehen war, aus nur einer einzigen Schicht Carbide^TM 7-587 mit gleicher Dicke und Stiel-Array-Dichte wie in Beispiel 14 hergestellt.
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.
Tabelle 2
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.
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 Bynel^TM 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.
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 Bynel^TM 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.
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.
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.
Beispiel 17
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.
Eine erste Probe mit einer Stiftdichte von 140 Stiften/cm² wurde mit Hilfe des elektrostatischen Scotchprint^TM-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.
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.
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.
Beispiel 18
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.
Vergleichsbeispiel 4
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.
Beispiel 19 (nicht Teil der Erfindung)
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.
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, Rexflex^TM 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.
Beispiel 20
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.
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, Exact^TM 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).
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.
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.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Bahn (10) aus Material mit mehreren Stielen (12), die sich von mindestens einer Seite der Bahn aus erstrecken, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: – Auswählen mindestens eines ersten Materials für eine erste Materialschicht (14), – Auswählen mindestens eines zweiten Materials für eine zweite Materialschicht (16), – Schmelzformen der ersten Schicht (14) mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aus dem ersten Material, – Schmelzformen der zweiten Schicht (16) mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aus dem zweiten Material, – Verbinden der ersten Oberflächen der ersten und zweiten Materialschicht (14, 16), während sich die Schichten (14, 16) im geschmolzenen Zustand befinden, zur Ausbildung einer mehrlagigen Folie und – Ausbilden mehrerer Stiele (12) auf mindestens der zweiten Oberfläche der zweiten Materialschicht (16), – wobei dieser Formschritt das Formen der mehreren Stiele (12) aus mindestens dem ersten Material und/oder dem zweiten Material und das Verfahren weiterhin den Schritt des Steuerns der Verarbeitungsbedingungen und der Dicke, Viskosität und relativer Größen des ersten und zweiten Materials umfaßt, derart, daß das erste Material, das die erste Schicht (14) bildet, in oder durch die auf der zweiten Oberfläche der zweiten Schicht (16) ausgebildeten Stiele (12) hindurch ragt und Teil der Stiele bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schmelzformschritt mindestens (1) das Schmelzformen jeder der ersten und zweiten Schicht (14, 16) aus mindestens einem schmelzverarbeitbaren Polymermaterial und/oder (2) das Coextrudieren der ersten und zweiten Materialschicht (14, 16) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Formschritt für die Stiele (12) das Pressen der mehrschichtigen Folie gegen mindestens eine ein Array von Löchern enthaltende temperaturgesteuerte Oberfläche zur Ausbildung eines Arrays von Stielen (12) umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Stielformschritt folgendes umfaßt: – Durchführen der mehrschichtigen Folie durch ein Formwerkzeug zum Formen mehrerer erhabener Rippen auf mindestens einer Oberfläche der mehrschichtigen Folie, – Durchführen mehrerer scharfer Kanten senkrecht durch die Rippen und – Dehnen der mehrschichtigen Folie, um jede Rippe zu mehreren Stielen (12) zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, weiterhin mit dem Schritt des Pressens der Stiele (12) gegen eine erhitzte Oberfläche, um Kappen auf den Spitzen der Stiele (12) auszubilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin mit dem Schmelzformen weiterer Materialschichten und Verbinden der weiteren Materialschichten mit der ersten und zweiten Materialschicht (14, 16), während sich die Schichten (14, 16) im geschmolzenen Zustand befinden, um eine mehrschichtige Folie auszubilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schmelzformschritt das gleichzeitige Schmelzformen der ersten und zweiten Material schicht (14, 16) und der Verbindungsschritt das Miteinanderverbinden der ersten und zweiten Schicht (14, 16), bevor irgendeine Schicht (14, 16) abgekühlt ist, umfaßt.
Bahn, hergestellt durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei Seiten und mit mehreren Stielen (12), die sich von mindestens einer Seite der Bahn aus erstrecken, und weiterhin umfassend: – eine erste Materialschicht (14) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, – eine zweite Materialschicht (16) mit einer ersten Seite, die der ersten Seite der ersten Schicht (14) zugewandt ist, und einer zweiten Seite, von der aus sich die mehreren Stiele (12) erstrecken, wobei die erste und zweite Materialschicht (14, 16) miteinander verbunden werden, – wobei sich die erste Materialschicht (14) von der zweiten Materialschicht (16) unterscheidet und das die erste Schicht (14) bildende Material in die auf der zweiten Schicht (16) ausgebildeten Stiele (12) ragt und mindestens einen Teil dieser bildet.
Bahn (10) nach Anspruch 8, wobei die erste und zweite Materialschicht (14, 16) jeweils aus mindestens einer Schicht mit mindestens einem schmelzverarbeitenden Polymermaterial ausgebildet sind.
Bahn (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine der Schichten (14; 16) diskontinuierlich ist und mehrere Teile des jeweiligen Materials umfaßt, die mit anderen Teilen des gleichen jeweiligen Materials nicht verbunden sind, wobei die Teile Formen aufweisen, die ausgewählt sind aus der Gruppe Stäbe, Prismen, Kugeln, Quader, unregelmäßige gewinkelte Formen und unregelmäßige gekrümmte Formen.
Bahn (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei beide Seiten der Bahn Stiele (12) aufweisen.
Bahn (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei einer oder mehrere der Stiele (12) Kappen aufweisen.
Bahn (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei mindestens eine Seite der Bahn für einen Farbstoff für die Ausbildung eines dauerhaften Grafikbilds oder eines dauerhaften Druckbilds empfänglich ist.
Bahn (10) nach Anspruch 13, wobei die erste Schicht (14) (1) eine empfängliche Schicht für die Bildübertragung, den Siebdruck, den lithographischen Druck und den Tintenstrahldruck oder (2) ein empfängliches Grundiermittel für Haftkleber und Beschichtungen ist.
Bahn (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei die Stiele (12) kappenlos sind und eine äußere Oberfläche aufweisen, die selbsthaftend ist.
Bahn (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei die erste und zweite Materialschicht (14, 16) gleichzeitig ausgebildet werden und die Bahn zudem weitere Materialschichten umfaßt, die gleichzeitig ausgebildet und mit der ersten und zweiten Schicht (14, 16) verbunden werden.