DE60203400T2

DE60203400T2 - Filmmaterial enthaltende struktur

Info

Publication number: DE60203400T2
Application number: DE60203400T
Authority: DE
Inventors: M. Julie GRISSMEYER; H. Frederick MARTIN; Jose Porchia
Original assignee: SC Johnson Home Storage Inc
Current assignee: SC Johnson Home Storage Inc
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2022-09-07
Also published as: EP1425233A1; CA2459923A1; EP1425233B1; CA2459923C; US20030049395A1; AR036445A1; US6635077B2; ES2236558T3; TW576790B; WO2003022709A1; JP2005502550A; DE60203400D1

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Filme bzw. Folien und insbesondere ein Folienmaterial.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Eine Materialbahn bzw. ein Materialbogen dient oft zum Schutz einer Oberfläche und/oder von Gegenständen, die sich u. U. dort befinden. Bspw. hat man seit Jahren Papier zum Be- bzw. Auslegen von Regalböden, Schubläden und anderen Oberflächen von Gegenständen verwendet. Das Papier kann unbeschichtet, beschichtet und/oder rückseitig mit einem Klebstoff versehen sein. Papier oder andere Materialien hat man auch für Platzsets oder als Tischbedeckung verwendet.
Ein weiteres Beispiel für die Verwendung einer Bahn bzw. eines Bogens ist die als Schutzabdeckung größerer Strukturen – bspw. als Fußbodenschutz beim Renovieren oder als Auskleidung eines Kfz-Kofferraums oder einer Lkw-Ladefläche. Diese Produkte müssen typischerweise beständig genug sein, um ein Begehen und/oder andere Formen schwerster Beanspruchung auszuhalten; als zeitweilige Schutzabdeckung können auch andere, weniger dauerhafte Materialien (bspw. Papier) dienen.
Die US-PS 1 151 895 (Mix) offenbart ein hygienisches Knetbrett, auf das ein von einer Rolle abgewickelter Abschnitt Pergamentpapier so aufgelegt wird, dass er es vollständig bedeckt. Ähnliche Anordnungen offenbaren die US-PSn 1952 375 (Johnson) und 2 369 898 (Hoel), wenngleich in letzterer Wachs- an Stelle von Pergamentpapier verwendet wird.
Die US-PS 5 193 793 (Pollock) offenbart eine Mischplatte, auf der ein Stapel Kunststoffbögen angeordnet ist. Die Kunststoffbögen sind rückseitig mit einer Klebstoffschicht versehen, die die Bögen miteinander verbindet. Ein Benutzer kann eine Masse auf dem obersten Bogen mischen und ihn dann abziehen und entsorgen, so dass für den nächsten Gebrauch eine saubere Oberfläche vorliegt.
Man hat eine Anzahl von Anordnungen entwickelt, bei denen zum Festlegen eines Gegenstandes auf einer Oberfläche ein elektrostatisch aufgeladener Bogen dient. Bspw. offenbart die US-PS 5 970 638 (Henley) einen transparenten elektrostatischen Vinylbogen und eine Abdeckfolie, zwischen denen ein Gegenstand wie eine getrocknete und gepreßte Blume dicht eingeschlossen wird, um einen Zierartikel auszubilden. Der Zierartikel kann auf eine nicht poröse Oberfläche aufgebracht werden, auf der die elektrostatische Folie ihn in der Solllage fixiert. Andere Anordnungen mit elektrostatischen Bögen zum Anbringen von Gegenständen gehen aus den US-PSn 5 826 851 (Arbisi), 4 741 119 (Baryla), 5 102 171 (Saetre) und 4 992121 (Rubino) hervor.
Die US-PS 5 899 010 (Peck) offenbart ein mehrfach verwendbares Anzeigesystem mit einem Bogen aus Kunststoff und einer Vielzahl von anhaftenden flexiblen geladenen Vinyl-Zeichen, die auf den Kunststoffbogen zu einer Mitteilung aufbringbar sind. Die Zeichen werden durch ihre elektrostatische Ladung auf dem Kunststoffbogen festgehalten. In einer alternativen Ausführungsform trägt der Kunststoffbogen eine elektrostatische Ladung und sind die Zeichen aus nicht porösem Kunststoff gefertigt.
Die US-PS 5 010 671 (Stonehouse) offenbart eine Flip-Chart aus mindestens zwei aufeinander liegenden Bögen. Die Bögen sind elektrostatisch geladen und auf einer Oberfläche durch statisches Anhaften lösbar festlegbar. Die Bögen sind mit einem Filzstift löschbar beschreibbar und auf einer Unterlage mit Klammern fixiert. Sie lassen sich einzeln von den Klammern abreißen und von der Flip-Chart entfernen.
Die US-PS 5 207 581 (Boyd) offenbart ein Schreibgerät mit flexibler Elektret-Folie, die mit einem Trockenlöschmarker beschreibbar ist. Die Vorrichtung weist eine Rolle Elektret-Folie in einem Behälter, Winkel zum Anbringen des Behälters an einer Wand oder einem Flip-Chart-Ständer und eine Schneideinrichtung auf, mit der die Folie sich zu Bögen unterteilen lässt.
Die US-PS 5 258 214 (Cooledge u. a.) offenbart eine thermoplastische Folie mit aufgedrucktem Bild sowie einer statischen elektrischen Ladung zum Festlegen der Folie auf einer Oberfläche. Das Material lässt sich in Form von Bögen oder Rollen mit Perforationslinien abpacken, an denen man es aufteilen kann.
Die WO-A-01 04546 offenbart eine flexible Packung mit zwei Kammern, die ein aufbrechbarer Verschluss voneinander trennt. Die beiden Kammern enthalten Chemikalien, die, wenn gemischt, Wärme erzeugen. Die Anordnung kann von einer für Flüssigkeiten undurchlässigen Folie getragen werden.
Die JP-A-180575 zeigt eine Kältepackung, die zu zwei Abschnitten unterteilt ist, die Chemikalien enthalten, die, wenn gemischt, endotherm reagieren und einen Kühleffekt erzeugen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Struktur bereit, wie sie in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt isometrisch ein Folienmagerial mit einer auf ihm fixierten Mehrkammerstruktur;
2 ist ein Schnitt allgemein in de Ebene 11-11 der 1;
3 zeigt als schaubildliche Draufsicht eine Vorrichtung zum Laden und Aufwickeln eines Folienmaterials zu Rollen;
4 zeigt isometrisch eine in der vorliegenden Erfindung nutzbare mehrlagige Polymerisatfolie.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein in der vorliegenden Erfindung nutzbares Folienmaterial 10 kann aus einem Polymerisat oder anderen Stoff bestehen, das/der eine elektrische Ladung problemlos annehmen und festhalten kann. Vorzugsweise ist der Stoff kostengünstig, so dass er einmal benutzt und aufbereitet oder entsorgt werden kann. Weiterhin weist das Folienmaterial eine solche Elastizität auf, dass es, wenn gebogen, nicht bricht. Erfindungsgemäß weist nach der bevorzugten Ausführungsform das Material eine Kunststofffolie auf, die für Flüssigkeiten undurchlässig und vorzugsweise behördlich für den Kontakt mit Nahrungs- und Lebensmitteln zugelassen ist.
Das Folienmaterial 10 hat eine Dicke bis zu etwa 203 μm (8 mils), besser im Bereich von etwa 12,7 μm (0,5 mils) bis etwa 127 μm (5 mils), vorzugsweise im Bereich von etwa 25,4 μm (1 mil) bis etwa 102 μm (4 mils) und am besten im Bereich von etwa 38,1 μm (1,5 mils) bis etwa 76,2 μm (3 mils). Weiterhin wird das Folienmaterial vorzugsweise durch Anlegen eines positiven oder negativen elektrischen Feldes von mindestens 15000 V aus einer Entfernung von näherungsweise zwischen 12,7 mm (1/2 in.) und 25,4 mm (1 in.), besser von mindestens etwa 20000 V und am besten von 30000 V aus einer Entfernung von im wesentlichen 19 mm (3/4 in.). Falls erwünscht, kann das Material auf einer Seite einem positiven und auf der anderen Seite einem negativen elektrischen Feld – jeweils der oben angegebenen Feldstärke – ausgesetzt werden. In alternativen Ausführungsformen wird das Folienmaterial auf beiden Seite gleich gepolten Feldern ausgesetzt (d. h. eine erste Seite des Materials wird einem ersten positiven Feld und eine zweite Seite desselben einem zweiten positiven Feld ausgesetzt oder das Material beidseitig einem ersten bzw. einem zweiten negativen Feld ausgesetzt). Zusätzlich dazu behält das Material 10 vorzugsweise eine Ladung bei, die ausreicht, um nach Ablauf einer vorgegeben Zeitspanne nach dem Laden des Materials – bspw. drei Monate oder mehr – ein elektrisches Feld einer Spannung von im wesentlichen mindestens etwa 1500 V zu entwickeln. Vorzugsweise behält das Material genug Ladung bei, um ein elektrisches Feld einer Spannung von mindestens etwa 2500 V und am besten mindestens etwa 3500 V zu entwickeln, und zwar mindestens für die längste zu erwartende Zeitspanne vom ersten Aufbringen einer Ladung auf das Folienmaterial 10 bis zu dessen Einsatz durch den Verbraucher.
Das Folienmaterial weist vorzugsweise einen Einzelschicht- oder mehrlagigen Aufbau aus einem oder mehr beliebigen geeigneten Polymerisatmaterialien auf, das/die zu einer Folien ausgebildet ist/sind – bspw. ein Olefin (bspw. Polypropylen oder Polyethylen), Nylon, PET, Teflon oder eine andere Familie von Chemikalien, die sich zu einer Folie bilden lassen und/oder nicht orientierte, orientierte oder biaxial orientierte Stoffe umfassen. Alternativ kann die Folie Kombinationen solcher Materialien in verschiedenen Schichten aufweisen, die coextru diert oder aufeinander laminiert oder sonstwie zusammengefügt sind. Das Material lässt sich zu einer Bahn extrudieren und zu einer oder mehr großen Stammrollen aufwickeln. Danach wird das Folienmaterial von der/den Stammrolle(n) abgewickelt und durch eine beliebige handelsübliche elektrostatische Lademaschine geführt.
Die 3 stellt den vorgenannten Vorgang ausführlicher dar, wobei Folienmaterial 10 von einer großen Stammrolle 21 mittels einer angetriebenen Bettrolle 23 abgezogen und über eine weitere Rolle 25 geführt wird, die an einer Lademaschine 26 angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Lademaschine 26 um eine Tetra-Ladestange der Fa. Simco, Hatfield, PA, US, die vorzugsweise eine positive Ladung auf das Folienmaterial 10 aufbringt. Ebenfalls bevorzugt läuft das Folienmaterial mit eine Liniengeschwindigkeit von etwa 4,06 ms^–1 (800 ft./min.) durch die Lademaschine 26; höhere oder niedrigere Laufgeschwindigkeiten sind ebenfalls möglich. Das geladene Folienmaterial 10 läuft dann über weitere Rollen 27a, 27b, 27c und wird zu einzelnen Rollen aufgewickelt, die ein drehbarer Revolver 28 trägt. Vorzugsweise sind die Rollen 25, 27a, 27c mit Bürsten oder anderen Vorrichtungen zum Maschinengestell geerdet, während die Rollen 27a–27c mit einer Teflon-Bschichtung isoliert sind. Zusätzlich ist die Rolle 25 vorzugsweise mit einer elektrisch nicht leitfähigen industriellen Hartbeschichtung versehen.
Das vorgenannte Fertigungsverfahren führt zu einer eingeschränkten Handhabung durch das Fertigungspersonal gegenüber einem Verfahren, bei dem die extrudierte Folie auf eine große Stammrolle aufgewickelt, diese insgesamt elektrisch geladen und die geladene Folie dann von der Stammrolle ab- und zu Einzelrollen aufgewickelt oder zu Bögen aufgeteilt wird. Diese eingeschränkte Handhabung führt zu einem besseren Ladungserhalt und einer verbesserten Folienqualität. Auch halten die erzeugten Ozonmengen sich innerhalb akzeptabler Grenzen.
Falls erwünscht, lässt sich das Folienmaterial 10 noch im halbgeschmolzenen Zustand laden; man erhält so ein Elektret mit in der Folienstruktur verteilten internen Ladungen. Insbesondere umfasst dieser Prozess die Schritte des Umbildens eines geschmolzenen thermoplastischen Materials zu einer Bahn, des elektrischen Ladens der Bahn, während diese eine Temperatur im wesentlichen bei oder über einem Verfestigungspunkt aufweist, Abkühlen der Bahn unter den Verfestigungspunkt nach dem Laden und Aufwickeln der Bahn zu Einzelrollen unmittelbar nach dem Kühlschritt. Die Bahn kann ein- oder mehrlagig aufgebaut sein, wobei man letzteren Aufbau durch Coextrusion erhält. Vorzugsweise wird bei diesem Verfahren einer Lademaschine ähnlich oder identisch mit der oben beschriebenen Lademaschine 26 eingesetzt, die laufabwärts einer Auspressdüse liegt, die die thermoplastische Bahn ausgibt. Nach dem Laden lässt man das halbgeschmolzene Material an der Umluft abkühlen oder man kühlt es aktiv mittels einer Kühlrolle. Die Bahn kann auf einer oder beiden Seiten koronabehandelt werden, um sie mit einem Markerstift beschreibbar zu machen. Danach wird die abgekühlte Bahn vorzugsweise sofort zu Einzelrollen in Benutzergröße aufgewickelt und abgepackt.
Beim Laden wird das Material 10 einem positiven oder negativen elektrischen Feld vorzugsweise dann ausgesetzt, wenn seine Temperatur gerade höher als dessen Glasübergangstempratur T_G ist. Ebenfalls bevorzugt wird das halbgeschmolzene Material in einer Entfernung von angenähert 12,7 mm (1/2 in.) bis 25,4 mm (1 in.) mindestens etwa 15000 V bis 17000 V ausgesetzt; besser werden mindestens etwa 20000 V und am besten mindestens etwa 30000 V in einer Entfernung von 19 mm (3/4 in.) angewandt. Falls erwünscht, setzt man das Material 10 auf einer Seite einem positiven und auf der anderen Seiten einem negativen elektrischen Feld aus, wobei die Felder die oben angegebenen Stärken haben. In alternativen Ausführungsformen behandelt man das Folienmaterial 10 auf beiden Seiten mit gleich gepolten elektrischen Feldern, d. h. eine erste Seite mit einem ersten und eine zweite Seite mit einem zweiten positiven Feld oder die erste und die zweite Seite des Materials 10 mit einem ersten bzw. zweiten negativen Feld.
Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen elektrostatischen Laden, bei dem Oberflächenladungen im Material 10 entstehen, ergibt dieses Verfahren einen stabilen Erhalt der elektrischen Ladung über die Zeit und bei bestehenden Umweltbedingungen. Ebenfalls wenn erwünscht, lässt die Folie sich anfänglich laden, während sie noch teilweise geschmolzen ist, und dann nach dem Verfestigen und unmittelbar vor dem Aufwickeln zu Einzelrollen durch eine Lademaschine führen, um ein Produkt zu erhalten, das interne und Oberflächenladungen in Kombination aufweist.
Unabhängig davon, ob sie nur wenn teilweise geschmolzen oder vor und nach dem Verfestigen geladen wird, hat die resultierende Folie vorzugsweise mindestens die oben angegebenen Ladungserhaltungseigenschaften. So behält das resultierende Folienmaterial 10 vorzugsweise über eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Laden – bspw. drei Monate oder mehr – eine Ladung bei, die ausreicht, um ein elektrisches Feld bei einer Spannung von im wesentlichen mindestens etwa 1500 V zu entwickeln. Besser behält das Material 10 genug Ladung bei, um ein elektrisches Feld von mindestens etwa 2500 V und am besten von mindestens etwa 3500 V Spannung zu entwickeln, und dies mindestens über die längste Zeitspanne, die vom anfänglichen Anlegen der Ladung an das Folienmaterial 10 bis zu dessen Einsatz durch den Benutzer zu erwarten ist.
Das Folienmaterial 10 kann nach Wunsch farblos oder pigmentiert oder transparent, durchscheinend oder opak sein. Wie in der 4 dargestellt, kann es sich in einer Ausführungsform um einen coextrudierten oder laminierten mehrschichtigen Aufbau handeln, der eine kavitierte Mittelschicht 30 aus einem Polypropylen, wie es die Fa. Exxon Mobil Corp. unter dem Warenzeichen OPPA LYTE^® vertreibt, eine erste und eine zweite Zwischenschicht 32, 34 aus Polypropylen, das durch Zugabe von Titandioxid modifiziert wurde, um eine weiße Pigmentierung zu erhalten, sowie eine obere und eine untere Außenschicht 36, 38 aufweist. In dieser Ausführungsform besteht die obere Außenschicht 36 vorzugsweise aus Polypropylen, das koronabehandelt wurde, um eine Beschriftung mit einem Dauer- oder Trockenlöschstift zu ermöglichen. Weiterhin besteht die untere Außenschicht 38 vorzugsweise aus Polypropylen mit Zugabe eines beliebigen Stoffs, der ein Kaltverschließen des Folienmaterials 10 erlaubt. Ggf. kann die untere Außenschicht 38 koronabehandelt sein, um ein permanentes oder entfernbares Beschriften zu erlauben, wie oben ausgeführt. Zusätzlich kann die resultierende Folie auf ein anderes Element – bspw. ein Substrat – auflaminiert sein.
Schließlich kann das Material ein- oder beidseitig bedruckt und an einer oder mehr Orten 39 (4) perforiert sein, damit es sich auch ohne eine Schneidleiste zu Einzelbögen aufteilen lässt.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Folienmaterial 10 mit der in 4 gezeigten Ausführungsform identisch, weist aber die Außenschichten 36, 38 nicht auf. Zusätzlich hierzu sind die drei Schichten coextrudiert oder laminiert und weisen sie jeweils 187, 155LLG102 BOPP der Fa. Exxon Mobil Corp. auf, wobei die Schichten weder durch Pigment modifiziert noch kavitiert sind, um ein durchsichtiges Produkt zu erhalten.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die 1 und 2 zeigen einen Aufbau mit einem oder zwei Kammern oder Taschen, die an dem elektrisch geladenen Folienmaterial 10 befestigt sind. Bspw. weist eine Mehrkammeranordnung 80 mindestens eine erste und eine zweite Kammer bzw. Tasche 82, 84 auf, die eine zerreißbare Zwischenwand 86 voneinander trennt. Die Kammern 82, 84 sind zwischen einer Grundschicht, die ein Abschnitt Folienmaterial 10 ist, und einer Deckschicht 88 fixiert, die beliebig auf der Grundschicht befestigt sein kann. Im Fall eines Aufbaus mit mehr als zwei Kammern sind diese untereinander durch eine oder mehr zerreißbare Wände getrennt. In jeder Kammer ist eine chemische Verbindung angeordnet und die zerreißbaren Wände lassen sich wahlweise mit der Hand zerreißen, um die Chemikalien zu mischen und so eine gewünschte chemische Reaktion einzuleiten. Mittels der Ladung des Folienmaterials 10 lässt der Aufbau sich auf einer beliebigen Oberfläche anbringen. Bspw. kann man mittels eines Mehrkammeraufbaus eine Kältepackung erstellen, deren Komponenten vor dem Einsatz durch zerreißbare Wände getrennt sind. Soll die Kältepackung angewandt werden, kann der Benutzer die Wände zerreißen, so dass die Chemikalien sich mischen und der Kühlprozess eingeleitet wird; dann kann man die Kältepackung auf einen zu behandelnden Bereich des Körpers einer Person auflegen. Vorteilhafterweise hält die Ladung des Folienmaterials 10 die Kältepackung im zu behandelnden Bereich fest. Andere ähnliche Anordnungen sind denkbar, in denen Chemikalien wahlweise vermischt werden, um Wärme, Licht, Rauch oder andere Nebenprodukte zu erzeugen, und die von der elektrischen Ladung des Folienmaterials 10 auf einer Oberfläche festgehalten werden.
Jedes der Merkmale einer der oben offenbarten Ausführungsformen lässt sich mit einem oder mehr Merkmalen einer oder mehr anderer Ausführungsformen kombinieren, die oben erläutert sind. So kann ein elektrisch geladener Bogen aus Polymerisatmaterial, das wie oben beschrieben ausgeführt ist und die angegebenen Ladungserhaltungseigenschaften aufweist, mit einer flüchtigen Substanz wie einem Insektizid oder einem Duftstoff beschichtet oder getränkt sein; auch lassen sich, falls erwünscht, eine oder beide Seiten des Bogens so behandeln, dass man sie mit einem Markerstift – bspw. einem Trockenlöschstift – beschriften kann. Das Material lässt sich in Bogen- oder Rollenform bereit stellen; in letzterem Fall lässt es sich zerreißen oder mit einer Schneidleiste oder einem anderen Gerät, wie oben beschrieben, zur Sollgröße aufteilen. Alternativ kann man das Material perforieren, um es problemlos zu Einzelbögen aufzuteilen, wie oben angemerkt.
Für den Fachmann liegen aus der vorgehenden Beschreibung zahlreiche Modifikationen auf der Hand. Daher ist diese nur als beschreibend aufzufassen und soll die beste Ausführungsform der Erfindung darlegen, um den Fachmann in die Lage zu versetzen, sie anzuwenden und auszuführen. Das ausschließliche Recht an allen Modifikationen, die in den Rahmen der beigefügten Ansprüche fallen, bleibt vorbehalten.

Claims

Struktur mit: einer Folie (10) mit einem Paar gegenüberliegender Seiten, die für Flüssigkeiten undurchlässig ist; einer Anordnung (80), die von der Folie getragen wird und eine erste und eine zweite Kammer (82, 84) aufweist, die eine zerreißbare Wand (86) voneinander trennt; und einer ersten und einer zweiten Zusammensetzung, die in der ersten bzw. der zweiten Kammer (82, 84) angeordnet sind, wobei die Wand (86) zerreißbar ist, um ein Vermischen der ersten mit der zweiten Zusammensetzung zu ermöglichen; dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (10) elektrisch so stark geladen ist, dass sie drei Monate nach dem Laden ein elektrisches Feld einer Spannung von mindestens 1500 V erzeugt.
Struktur nach Anspruch 1 weiterhin mit einer Decklage (88), die so an der Folie befestigt ist, dass die Anordnung (80) zwischen der Decklage (88) und der Folie (10) eingefangen ist.
Struktur nach Anspruch 1 oder 2, deren Folie aus einem Polymerisat hergestellt ist.
Struktur nach Anspruch 3, bei der das Polymerisat Polypropylen ist.
Struktur nach Anspruch 3, bei der das Polymerisat aus der aus den Olefinen, Nylon, PET und Teflon bestehenden Gruppe gewählt ist.
Struktur nach Anspruch 1 oder 2 in Kombination mit einer tragenden Fläche, auf der die Struktur angeordnet ist.
Struktur nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der die erste und die zweite Zusammensetzung, wenn vermischt, ein Nebenprodukt erzeugen.
Struktur nach Anspruch 7, bei der das Nebenprodukt ein Kühlprozess ist.
Struktur nach Anspruch 7, bei der das Nebenprodukt Wärme ist.
Struktur nach Anspruch 7, bei der das Nebenprodukt Licht ist.
Struktur nach Anspruch 7, bei der das Nebenprodukt Rauch ist.