DE69935506T2

DE69935506T2 - Druckempfindliche klebeschichtkonstruktionen

Info

Publication number: DE69935506T2
Application number: DE69935506T
Authority: DE
Inventors: William F. Altadena SCHOLZ; Eric Chen-nan Mentor SU; Norman A. Painesville CONTI; Johannes Schut; David J. Hermosa Beach SCANLAN; Steven J. Glendale VARGAS; Ronald San Dimas UGOLICK; Jose Luis Baldwin Park MENDEZ; Edward I. Arcadia Sun
Original assignee: Avery Dennison Corp
Current assignee: Avery Dennison Corp
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: BR9909895A; DE69935506D1; US6270871B1; WO1999049440A1; AU3211199A; CA2326115A1; US20050191486A1; CN1301376A; IL138735A0; CN1155929C; US6890400B2; EP1066613B1; EP1066613A1; US20020041945A1; AU757415B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Haftklebstoff-Konstruktionen, die zur Herstellung von Aufklebern, Schildern, Abziehbildern und ähnlichem verwendet werden und insbesondere hoch verformbare, kosteneffektive Haftklebstoff-Konstruktionen. Eine solche PSA-Konstruktion weist eine Vorlaminat-Konstruktion mit einem dünnen, nicht-blockierenden, bedruckbaren kontinuierlichen Film auf, der auf einer Schicht eines Haftklebstoffs aufgebracht ist, wobei die Vorlaminat-Konstruktion wahlweise nach dem Bedrucken der Vorlaminat-Konstruktion und/oder des darüber laminierten Films überlaminiert werden kann.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Haftklebstoff (PSA)-Konstruktionen, wie z.B. Aufkleber, Bänder, Abziehbilder und ähnliches, sind im Stand der Technik bekannt. Z.B. wurden PSA-Aufkleber-Konstruktionen allgemein verwendet, um ein bestimmtes Trägermaterial (facestock) mit einer spezifischen Art von Aufdruck auf ein Objekt oder einen Gegenstand aufzubringen. PSA-Aufkleber-Konstruktionen umfassen typischerweise einen Ablöseträger, eine PSA-Schicht, die auf den Träger aufgebracht ist, und ein selbsttragendes, vorgeformtes Trägermaterial, welches auf die PSA-Schicht laminiert ist. Diese Laminierung kann gebildet werden, indem zuerst das PSA auf den Träger beschichtet oder laminiert wird, dann das Trägermaterial auf den PSA-beschichteten Träger laminiert wird, oder alternativ durch Beschichten oder Laminieren des PSA auf das Trägermaterial, dann des PSA-beschichteten Trägermaterials auf den Träger. Das selbsttragende, vorgeformte Trägermaterial wird charakteristischerweise aus einem Gewebe oder Blatt Papier, Karton oder Kunststoff gemacht, welches mit Informationen oder anderen Vermerken, entweder vor oder nachdem es auf das PSA und den Träger laminiert wird, bedruckt wird. In einem typischen Verfahren der „Umwandlung" des Trägermaterial/PSA/Trägerlaminats wird das Trägermaterial bedruckt, Trägermaterial und Klebstoff auf der Trägeroberfläche ausgestanzt, um die Aufkleberform zu umreißen, und das Abfallmaterial zwischen den Aufklebern (Matrix) wird wahlweise abgezogen. Das PSA-Aufkleberträgematerial und Klebstoff werden dann auf eine Substratoberfläche geklebt, indem der Aufkleber von dem Träger getrennt wird und die PSA-Schicht des Aufklebers in Kontakt mit der Substratoberfläche gebracht wird. Bei den gängigsten automatischen Aufkleberverfahren wird der Aufkleber von dem Träger durch zurückbiegen des Trägers über eine Abziehplatte (peel plate) getrennt, wobei der Aufkleber ausreichend steif ist, um dafür zu sorgen, dass der Aufkleber auf einem geraden Pfad in Richtung der gewünschten Substratoberfläche hin voranschreitet.
So wie in dieser Patentanmeldung verwendet, betrifft „Abtrennung" das Entfernen des Aufklebers von dem Träger, „Aufbringen" betrifft das Aufkleben des Aufklebers auf die Substratoberfläche und „Verteilen" oder „Verteilbarkeit" betrifft die kombinierten Schritte des Abtrennens und Aufbringens. „Abziehplattenverteilung" bezeichnet die Verwendung einer Abziehplatte beim Abtrennen des Trägers vom Aufkleber.
Die vorliegende Patentanmeldung verwendet die Bezeichnung „trägerlose" Haftklebstoff-Konstruktionen im Gegensatz zu den Herstellungsverfahren, die hier aus herkömmlichen PSA-Aufkleberkonstruktions-Herstellungsverfahren offenbart sind. So wie oben diskutiert wird bei herkömmlicher Herstellung von PSA-Aufklebermaterialien ein selbsttragendes, vorgeformtes Gewebe oder Blatt auf ein PSA laminiert („vorgeformt" bedeutet, dass das Trägermaterial in einem vorhergehenden Herstellungsverfahren zu einem selbsttragenden Gewebe oder Blatt geformt wurde und in dem Fall eines flüssigen oder geschmolzenen Trägermaterials, dass das Material getrocknet oder gehärtet wurde). In der vorliegenden Erfindung wird im Gegensatz dazu das Trägermaterialgewebe oder -blatt in situ aus einem filmbildenden Material geformt (hier im Folgenden ein FFM genannt), welches eine kontinuierlich bedruckbare Filmschicht bildet. Das Gewebe oder Blatt wird auf das PSA zu einer Zeit aufgebracht, zu welcher die kontinuierliche bedruckbare Filmschicht durch Beschichten zu einem Blatt oder Gewebe geformt wird.
Bei der Herstellung und Produktion von PSA-Konstruktionen ist eine beträchtliche Menge der enthaltenden Gesamtkosten den Materialkosten für ihre Materialbestandteilschichten zugeordnet, z.B. dem PSA und dem Trägergewebe, sei es Papier, Karton oder Kunststoff. Die Schichtdicke und -materialien, die verwendet werden, um solche herkömmlichen PSA-Konstruktionen zu bilden, wurden ausgewählt, um erwünschte Eigenschaften der Umwandelbarkeit, z.B. durch herkömmliche Umwandlungstechniken, wie z.B. Ausstanzen und Matrix-Abziehen, Verteilbarkeit, z.B. durch herkömmliche Verteilungsausrüstung, wie z.B. eine Abziehplatte, und Verformbarkeit, z.B. um es dem aufgebrachten Aufkleber zu ermöglichen, auf einer unregelmäßigen oder deformierbaren Substratoberfläche zu kleben, ohne abgelöst oder zerstört zu werden, zur Verfügung zu stellen.
Es ist bekannt, dass die Steifheit einer PSA-Konstruktion ihre Umwandelbarkeit und Verteilbarkeit beeinträchtigt. Als eine Daumenregel kann man annehmen, dass wenn die Konstruktionssteifheit erhöht wird, dies ebenso die Umwandelbarkeit und Verteilbarkeit der Konstruktion tut. Jedoch ist bekannt, dass die Verformbarkeit der PSA-Konstruktion sich verringert, wenn sich die Konstruktionssteifheit erhöht. Demzufolge ist die objektive Steifheit einer PSA-Konstruktion ein Kompromiss zwischen Umwandelbarkeit/Verteilbarkeit und Verformbarkeit. Dieser Kompromiss stellt kein Problem dar, wenn eine PSA-Konstruktion für eine Endverwendung ausgelegt wird, die keinen höheren Grad an Verformbarkeit erfordert, wie z.B. eine permanent flache Oberfläche. Bei solchen Anwendungen wird die Schichtdicke und Materialauswahl einfach so maßgeschneidert, dass die erwünschten Umwandelbarkeits-/Verteilbarkeits- und Anwendungskriterien erfüllt sind. Dieser Kompromiss stellt jedoch ein Problem dar, wenn die Konstruktionsanwendung eine Verformbarkeit erfordert.
PSA-Konstruktionen gemäß Stand der Technik, die eine Gurley-Steifheit von zumindest 10 mg und allgemein von zumindest 20 mg oder mehr haben, sind bekannt und werden in US-Patent Nrn. 5 186 782, 5 16393,4713 273 und 5 541 283 beschrieben. Die '782- und '283-Patente nutzen die Idee, dass ein angemessener Unterschied zwischen Maschinenrichtungssteifheit und Querabmessungssteifheit, wobei das letztere die niedrigere der beiden ist, einen heißhärtbaren Film ermöglichen kann, der bei hohen Geschwindigkeiten verteilt werden kann, was geeignet für flexible Filmanwendungen ist. Ein solcher Filmaufkleber kann akzeptable Gesamtverformbarkeit auf flexiblen Substraten zeigen, auch wenn der Film eine geringere inhärente Verformbarkeit als die Standardpolymeraufkleber, basierend auf Polyvinylchlorid (PVC), hat. Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin einen Durchbruch in der Balance zwischen Verteilbarkeit und Verformbarkeit zur Verfügung und erreicht relativ geringe Steifheit und dennoch herkömmlich verteilbare Aufkleber, die gut geeignet sind für Anwendungen, die einen hohen Grad an Verformbarkeit erfordern.
US-A-5 302 431 offenbart einen verformbaren Aufkleber. EP-A-0 492 942 offenbart einen orientierten polymeren mikroporösen Film.
Spezielle Endverwendungen, die hoch verformbare PSA-Konstruktionen erfordern, beinhalten solche, bei denen der Aufkleber auf eine Oberfläche mit einer Kontur mit geringem Durchmesser oder unregelmäßiger Oberfläche aufgeklebt werden soll. Bei einer solchen Endverwendung könnte nicht notwendige Konstruktionssteifheit oder Starrheit die Fähigkeit des Aufklebers beeinträchtigen, sich zu verformen und auf der darunter liegenden Substratoberfläche aufgeklebt zu bleiben. Zusätzlich werden diese herkömmlichen PSA-Konstruktionen nicht in einer ökonomisch effizientesten Art und Weise hergestellt.
Zusätzlich sind herkömmliche PSA-Aufkleber-Konstruktionen nicht gut geeignet für spezifische Verwendungen, wie z.B. Aufkleberverwendungen, bei denen der Aufkleber und das darunter liegende Substrat besonderen Verarbeitungsbedingungen unterzogen werden. Zum Beispiel weisen herkömmliche PSA-Aufkleber-Konstruktionen ein Papierträgermaterial auf und/oder mangelnde notwendige Eigenschaften der Verformbarkeit werden bekanntermaßen nachteilig beeinträchtigt, wenn auf Glasgetränkeflaschen während des Wasch-/Abspül-, Füll- und Pasteurisationsprozesses verwendet, nicht nur aufgrund der Zersetzung des Papierträgermaterials selbst, sondern auch aufgrund von Versagen des PSA, das auf die Substratoberfläche geklebt verbleiben soll. Es wird angenommen, dass solches Aufkleberabheben der Starrheit oder Steifheit von solchen herkömmlichen PSA-Labeln zugeordnet werden kann, die, wenn das PSA einmal erwärmt wurde, verursachen, dass sich der Aufkleber und das PSA von der Substratoberfläche ablösen und abheben. In diesem Fall werden, um Zerstörungen des Papieraufklebers zu vermeiden, Papieraufkleber auf eine Flasche aufgebracht, nachdem diese gespült, gefüllt und pasteurisiert wurde, d.h. der Aufkleber wird „danach aufgebracht". Allgemein werden bedruckte Papieraufkleber auf gefüllte Flaschen unter Verwendung von wässrigen Klebstoffen oder Heißschmelzklebstoffen danach aufgebracht.
Wenn danach aufgebrachte Papieraufkleber nicht vollständig auf der Flasche kleben, auf der Flasche schlecht ausgerichtet sind oder in anderer Art und Weise unkorrekt auf die gefüllte Flasche aufgebracht wurden, dann wird die gesamte Flasche und der Inhalt unverwendbar und muss weggeworfen werden. Demzufolge ist erwünscht, dass Glasflaschen vor dem Füllen und Pasteurisieren mit Aufkleber versehen und kontrolliert werden, um defekte Flaschen oder Aufkleber zu eliminieren.
Es ist im Stand der Technik bekannt, gewisse Hochleistungs-Acryl-PSAs zu verwenden, um Kunststoffaufkleber auf Glasflaschen nachfolgend auf die Flaschenbildung in einer Flaschenherstellungsfabrik zuvor aufzubringen. Beispiele beinhalten Optiflex^TM-Aufkleber, die von FLEXcon Europe, Weesp Holland, erhältlich sind und Primeline^TM-Aufkleberfilme, erhältlich von Polykote Corporation, Westminster PA. Während diese Aufkleber allgemein den Wasch/Spül-, Füll- und Pasteurisationsoperationen in einer Flaschenfüllfabrik widerstehen können, verwenden sie spezialisierte Klebstoffe, wie z.B. Lösungs- oder Emulsionsacryle, die vom Herstellungsgesichtspunkt her ökonomisch unerwünscht sind, was sie zu einer nicht attraktiven Option im Vergleich zu herkömmlichen gummiartigen Aufklebern macht.
Es ist daher erwünscht, eine PSA-Konstruktion zur Verwendung als Aufkleber, Schild, Abziehbild und ähnliches in einer Art und Weise zur Verfügung zu stellen, welche die Notwendigkeit der Verwendung eines herkömmlichen Trägermaterials, gebildet aus Papier, Karton oder Kunststoff, vermeidet. Es ist erwünscht, dass die gedruckte Information oder Vermerke dieser Konstruktion vor der Zerstörung geschützt wird, die durch Kontakt mit benachbarten physikalischen Gegenständen oder durch Kontakt mit Feuchtigkeit, Wetter und ähnlichem, verursacht werden kann. Es ist erwünscht, dass die PSA-Aufkleber-Konstruktion durch Ausstanzen und Matrix-Abziehverfahren bei hohen Geschwindigkeiten umwandelbar sind, leicht zum Verteilen mit herkömmlicher Abziehplattenausrüstung abtrennbar und hoch verformbar sind. Es ist weiterhin erwünscht, dass gewisse Ausführungsformen einer solchen PSA-Konstruktion dazu fähig sind, den Abspül-, Füll- und Pasteurisierungsoperationen zu widerstehen, wenn auf eine Glasgetränkeflasche aufgebracht, um ihre Verwendung als einen zuvor aufgebrachten Aufkleber zu erlauben. Es ist ebenfalls erwünscht, dass die PSA-Aufkleber-Konstruktion im Vergleich zu herkömmlichen PSA-Konstruktionen in einer ökonomisch effizienten Art und Weise hergestellt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
„Trägerlose" Haftklebstoff-Konstruktionen gemäß vorliegender Erfindung werden hergestellt unter Verwendung eines Herstellungsverfahrens, welches signifikante Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen PSA-Aufkleberkonstruktions-Herstellungsverfahren zur Verfügung stellt. Beim herkömmlichen Herstellungsverfahren für PSA-Aufkleber-Konstruktionen wird ein selbsttragendes vorgeformtes Trägermaterial auf ein PSA laminiert. In der vorliegenden Erfindung wird im Gegensatz dazu ein Trägermaterialgewebe oder -blatt in situ aus einem filmbildenden Material gebildet (hier als ein FFM bezeichnet), was in einer kontinuierlichen bedruckbaren Filmschicht resultiert. Die kontinuierliche Filmschicht wird auf das PSA zu der Zeit auflaminiert, zu welcher die kontinuierliche Filmschicht durch Beschichten des FFM gebildet wird, um ein Blatt oder Gewebe zu bilden.
In einer ersten (gleichzeitigen Beschichtungs-) Ausführungsform werden die FFM- und PSA-Schichten gleichzeitig gebildet und die beiden Schichten zusammen auf einen Ablöseträger beschichtet. In einer zweiten (sequenziellen Beschichtungs-) Ausführungsform wird das PSA auf einen Ablöseträger beschichtet und dann das FFM der Reihe nach auf die PSA-Schicht beschichtet.
Das erfindungsgemäße trägerlose Herstellungsverfahren kann verwendet werden, um ein PSA-Gewebe oder -blatt mit einer selbsttragenden kontinuierlichen Filmschicht zu bilden, oder alternativ kann es dazu verwendet werden, um eine PSA-Konstruktion mit einer kontinuierlichen Filmschicht zu bilden, die nicht in sich selbst selbsttragend ist. Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist, die Notwendigkeit zu vermeiden, ein vorgeformtes Trägermaterial vor der Laminierung der PSA-Schicht mit einem tragenden Ablöseträger zu handhaben. In dem Fall von sehr dünnen, wenig steifen, kontinuierlichen Filmschichten erlaubt dieses Merkmal die Herstellung von Laminaten, die unter Verwendung von herkömmlichen Laminierungstechniken praktisch nicht hergestellt werden können.
Ein weiterer signifikanter Vorteil wird in dem Fall gesehen, dass gleichzeitig oder nicht gleichzeitig ein PSA und bedruckbares FFM aus heißen Schmelzen abgelagert werden. In diesem Fall stellt die Erfindung eine Technik zur Bildung einer dünnen Aufkleberkonstruktion eines bedruckbaren Films mit geringem Maß zur Verfügung, der auf ein Heißschmelz-PSA laminiert ist, was in einer PSA-Aufkleber-Konstruktion resultiert, die derzeit unter Verwendung von herkömmlichen Herstellungsverfahren nicht erhältlich ist.
In einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform wird eine PSA-Konstruktion des oben beschriebenen Typs mit einem Film überlaminiert, vorzugsweise einem klaren oder durchscheinenden Film. Erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Konstruktionen weisen eine Vorlaminat-PSA-Konstruktion mit einer Schicht aus druckempfindlichem Material auf, das auf einer Ablöseoberfläche eines entfernbaren Substrats angeordnet wird, sowie einen nicht-blockierenden kontinuierlichen nicht-Papier-FFM-Film über einer Oberfläche der Schicht aus Haftklebstoff. Diese Vorlaminat-PSA-Konstruktion wird mit einer darüber laminierten Filmschicht zur Verfügung gestellt, angeordnet oberhalb des nicht-blockierenden kontinuierlichen Films, und einem bedruckten Vermerk, der zwischen den nicht-blockierenden kontinuierlichen Film und die darüber laminierte Filmschicht zwischengelegt ist. Die Vorlaminat-PSA-Konstruktion ist eine hoch verformbare, dünne Konstruktion mit geringen Kosten mit einer Dicke (ausschließlich des entfernbaren Substrats) in dem Bereich von etwa 6 bis 250 Mikrometern (mm), stärker bevorzugt in dem Bereich von etwa 20 bis 75 mm, und mit einer Gurley-Steifheit von weniger als etwa 25 mg. Für Anwendungen, die eine Verformbarkeit hohen Grades erfordern, kann die Vorlaminat-PSA-Konstruktion so ausgelegt werden, dass sie eine Gurley-Steifheit von weniger als etwa 10 mg und in einigen Fällen weniger als etwa 5 mg hat.
Es soll verstanden werden, dass die unabhängigen Schichten des FFM und des PSA verschiedene Funktionen erfüllen. Das PSA dient dazu, die Konstruktion auf dem Substrat zu verankern. Die Dicke des PSAs, das verwendet wird, ist eine Funktion der Aggressivität des PSAs und des gewünschten Grads an Haftung. Für eine gegebene Menge an Haftung wird weniger eines aggressiven Klebstoffs, d.h. geringere Dicke benötigt, als für weniger aggressiven Klebstoff. Die Dicke des FFM trägt hauptsächlich zur Steifheit oder Verformbarkeit der Gesamtkonstruktion bei. Wenn eine relativ steife Konstruktion benötigt wird, kann das FFM dicker gemacht werden, oder alternativ ein FFM mit einem höheren Modul bei der gleichen Dicke verwendet werden. Idealerweise ist die Gesamtdicke der Vorlaminierten-Konstruktion so, dass ausreichend Klebstoff mm Kleben auf das Substrat und ausreichend FFM für die Konstruktionssteifheit vorhanden ist.
Da die kontinuierliche Filmschicht die Vorlaminat-Konstruktion mit einer klebefreien Oberfläche zur Verfügung stellt, kann die Vorlaminat-Konstruktion in einer selbst aufgewickelten Rolle oder einem Stapel von Blättern gesammelt werden und später bedruckt oder in einem getrennten Herstellungsbereich oder geographischer Stelle überlaminiert werden. Z.B. kann die Vorlaminat-Konstruktion mit einer anderen Herstellungseinheit hergestellt werden als jene, welche diese Konstruktion bedruckt und überlaminiert. Eine dünne Vorlaminat-Konstruktion mit geringen Kosen stellt Bedruckbarkeit und Klebeeigenschaften zur Verfügung, während der Überlaminierfilm so ausgewählt werden kann, dass er Eigenschaften hat, die geeignet sind, um für die Umwandlungs-, Verteilungs- und Endverbrauchererfordernisse geeignet zu sein, wie z.B. Dicke und Steifheit, Dampfdurchlässigkeit, optische Effekte, etc.
Das kontinuierliche FFM und (wo anwendbar) überlaminierte Filmschichten werden jeweils ausgewählt aus der Gruppe aus Filmen oder filmbildenden Polymeren, ausgewählt aus der Gruppe einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, Polyolefinen, wie z.B. Polypropylen, Ethylencopolymer, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polyamidharzen, Polyesterharzen, Polyurethanharzen, Lacken, Polyacrylatharzen, Vinylacetatharzen, Vinylacetatcopolymeren und Vinylacetaten, wie z.B. Ethylenvinylacetat (EVA) und Ethylenmethylacrylat (EMA), Ethylenmethacrylsäure (EMAA), Copolymeren und Mischungen davon. In der PSA-Konstruktion der bevorzugten Ausführungsform, die durch herkömmliche Vorrichtungen verteilbar ist, weist die kontinuierliche Filmschicht ein dünnes, hoch verformbares, bedruckbares Material auf. Die überlaminierte Konstruktion, d.h. die kontinuierliche Filmschicht in Kombination mit dem überlaminierten Film, hat die Steifheit, die zum Umwandeln und Verteilen nötig ist, vorzugsweise unter Verwendung von Abziehplattenverteiltechniken.
Der kontinuierliche Film kann sequenziell oder gleichzeitig mit dem Haftklebstoff aufgebracht werden. Für Zwecke des gleichzeitigen Aufbringens sollten der kontinuierliche Film und die PSA-Schicht aus Materialien gebildet werden, die mit den eingesetzten gleichzeitigen Beschichtungstechniken kompatibel sind. Z.B. kann das FFM aus einem Material gebildet werden, das eine Heißschmelzviskosität (bei einer erhöhten Beschichtungstemperatur) hat, die vergleichbar ist mit der Viskosität eines Heißschmelz-PSA. Zum gleichzeitigen Aufbringen als eine Heißschmelze durch Stanzverfahren ist es erwünscht, dass das FFM verwendet wird, um eine kontinuierliche Filmschicht zu bilden, die einen Viskositätsbereich hat, der innerhalb eines Faktors von etwa 0,07 bis 15 Mal demjenigen des Viskositätsbereichs für das PSA-Material ist, innerhalb eines Scherratenbereichs von 200 bis 10 000 s^–1 bei einer gegebenen Beschichtungstemperatur, z.B. ungefähr 175°C.
Wenn es erwünscht ist, verschiedene Verfahren zur Beschichtung des PSA und FFM zu verwenden, können sequenzielle, in Reihe aufeinander folgende Beschichtungsverfahren eingesetzt werden. Z.B. kann ein wässriges PSA auf einen Träger aufgebracht und getrocknet werden, dann kann Heizschmelz-FFM auf dem getrockneten PSA abgelagert und gehärtet werden, um eine kontinuierliche bedruckbare Filmschicht zu bilden.
Die überlaminierte Filmschicht kann durch Druck auf die Vorlaminat-PSA-Konstruktion auflaminiert werden, wenn sie in der Form eines kontinuierlichen vorgeformten Films ist, der eine Schicht aus Klebematerial zwischen dem kontinuierlichen Film und den überlaminierten Filmschichten dazwischen gelegt hat. Die überlaminierte Filmschicht kann mittels Wärme und Druck auf die trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion laminiert werden, wenn entweder der kontinuierliche Film oder der überlaminierte Film aus einem Material gebildet wird, welches, wenn es wärmeaktiviert wird, seine eigene Klebeoberfläche für die Laminierung bildet. Alternativ kann die überlaminierte Filmschicht durch Extrusions- oder Beschichtungstechnik auf die Vorlaminat-PSA-Konstruktion als filmbildendes Material aufgebracht werden, welches anschließend härtet, um einen kontinuierlichen Film zu bilden. Der Aufkleberkonstruktionsdruckvermerk kann auf nicht-blockierender kontinuierlicher Filmoberfläche und/oder auf einer Rückseitenoberfläche der überlaminierten Filmschicht angebracht werden. Der überlaminierte Film wird vorzugsweise permanent auf die Vorlaminat-PSA-Konstruktion aufgeklebt. Für eine gewisse Art von Anwendungen kann jedoch der überlaminierte Film entfernbar auf die darunter liegende Vorlaminat-PSA-Konstruktion aufgeklebt werden.
Erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Konstruktionen behalten den hohen Grad an Verformbarkeit bei, der durch die preiswerte Vorlaminat-PSA-Konstruktion zur Verfügung gestellt wird, während sie ausreichende Steilheit in die Konstruktion einbauen, ohne ein herkömmliches Papier-, Karton- oder Kunststoffträgermaterial zu verwenden, um die Hochgeschwindigkeitsumwandelbarkeit durch Ausstanzen und Matrix-Abziehverfahren und Verteilen mittels Abziehplattenausrüstung zur Verfügung zu stellen. Erfindungsgemäße Überlaminat-PSA-Konstruktionen haben eine Gurley-Steifheit von weniger als etwa 40 mg. Für Anwendungen, die einen hohen Grad an Verformbarkeit erfordern, kann die überlaminierte PSA-Konstruktion so ausgelegt werden, dass sie eine Gurley-Steifheit von weniger als etwa 20 mg und vorzugsweise weniger als 10 mg und in manchen Fällen in dem Bereich von etwa 3 bis 8 mg hat.
Erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Konstruktionen stellen eine permanente oder entfernbare transparente Beschichtung oder Film über dem aufgedruckten Vermerk zur Verfügung, um ihn vor Zerstörung aufgrund von physikalischem Kontakt mit benachbarten Gegenständen und Zerstörung durch Kontakt mit Feuchtigkeit, Wasser oder Wetter zu schützen. Eine transparente Beschichtung oder Film erhöht die optischen Qualitäten des darunter liegenden aufgedruckten Vermerks, um ein glänzenderes und reicheres Bild zur Verfügung zu stellen. Erfindungsgemäße PSA-Konstruktionen sind einzigartig zur Verwendung als Aufkleber auf Substraten geeignet, die anschließender Flüssigkeitsverarbeitung unterzogen werden, z.B. waschen/spülen, füllen und pasteurisieren von Flaschen oder Eintauchen in Flüssigkeiten, z.B. Eisbad, ohne nachteilige Konsequenzen, wie z.B. Abheben oder Eintrüben des Aufklebers zu zeigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird man erkennen, wenn sie mit Bezugnahme auf die Beschreibung, Ansprüche und Zeichnungen besser verstanden werden, wobei:
1 ist eine halb-schematische Seitenansicht eines Verfahrens zur Herstellung einer herkömmlichen Vorlaminat-PSA-Aufkleberkonstruktion,
2 ist eine halb-schematische Seitenansicht eines Verfahrens zum Aufbringen eines herkömmlichen Trägermaterials auf die PSA-Aufkleberkonstruktion aus 1, um eine laminierte PSA-Aufkleberkonstruktion zu bilden,
3 ist eine halb-schematische Seitenansicht eines Verfahrens zum Umwandeln der laminierten PSA-Aufkleberkonstruktion aus 2,
4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Vorlaminat-PSA-Aufkleberkonstruktion, hergestellt gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien,
5 ist eine halb-schematische Seitenansicht eines ersten Verfahrens zur Herstellung der Vorlaminat-PSA-Aufkleberkonstruktion aus 4,
6 ist eine halb-schematische Seitenansicht eines zweiten Verfahrens zur Herstellung der Vorlaminat-PSA-Aufkleberkonstruktion aus 4,
7 ist eine halb-schematische Seitenansicht eines Verfahrens zur Wärmebehandlung einer kontinuierlichen Filmmaterialschicht der Vorlaminat-PSA-Aufkleberkonstruktion aus 4,
8 ist eine Querschnittsseitenansicht einer ersten Ausführungsform einer überlaminierten PSA-Aufkleberkonstruktion, hergestellt gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien,
9 ist eine Querschnittsseitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer überlaminierten PSA-Aufkleberkonstruktion, hergestellt gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien,
10 ist eine Querschnittsseitenansicht einer dritten Ausführungsform einer überlaminierten PSA-Aufkleberkonstruktion, hergestellt gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien,
11 ist eine Querschnittsseitenansicht einer vierten Ausführungsform einer überlaminierten PSA-Aufkleberkonstruktion, hergestellt gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien,
12 ist eine halb-schematische Seitenansicht eines ersten Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen überlaminierten PSA-Aufkleberkonstruktion,
13 ist eine halb-schematische Seitenansicht eines zweiten Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen überlaminierten PSA-Aufkleberkonstruktion,
14 ist ein Graph, der die Viskosität gegenüber Scherratenkurven für Beispiele von Heißschmelzhaftklebstoffen innerhalb eines spezifischen Scherratenfensters veranschaulicht,
15 ist ein Graph, der eine Viskosität gegenüber Scherratenkurven für beispielhafte filmbildende Materialien innerhalb eines spezifischen Scherratenfensters veranschaulicht, die für gleichzeitiges Aufbringen mit spezifischen Heißschmelzklebstoffen geeignet sind,
16 ist ein schematisches Diagramm einer doppelten Düse, geeignet zum Aufbringen von PSA- und FFM-Materialien für die Konstruktion aus 4,
17 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche die Lippenstruktur der doppelten Düse aus 16 zeigt, wenn sie eine Schicht aus PSA und eine Schicht aus FFM aufbringt,
18 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche eine gewinkelte Lippenstruktur der doppelten Düse aus 16 zeigt, wenn sie eine Schicht aus PSA und eine Schicht aus FFM aufbringt, und
19 ist eine schematische Querschnittsansicht einer doppelten Düse, die eine abgeschrägte Lippenstruktur zeigt.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf dünne, bedruckbare, umwandelbare, verteilbare und verformbare PSA-Konstruktionen, die kein herkömmliches vorgeformtes Trägermaterial haben, das aus Papier, Karton oder Kunststoff gebildet wird, welches auf eine PSA-Schicht laminiert wird. Erfindungsgemäße PSA-Konstruktionen weisen allgemein ein erstes flexibles Substrat, eine Schicht aus ablösbarem Material, welches auf einer Oberfläche des flexiblen Substrats angeordnet ist, ein PSA, welches auf der Schicht aus ablösbarem Material angeordnet ist, und einen dünnen kontinuierlichen bedruckbaren Film auf, welcher auf einer Oberfläche der PSA-Schicht angeordnet ist.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die PSA-Konstruktion weiterhin eine überlaminierte Filmschicht, die auf der dünnen kontinuierlichen Filmschicht abgelagert wird und einen gedruckten Vermerk, der zwischen der kontinuierlichen Filmschicht und der überlaminierten Filmschicht dazwischen gelegt ist. Die überlaminierten PSA-Konstruktionen der bevorzugten Ausführungsform verwenden eine dünne, preiswerte, bedruckbare Vorlaminierten konstruktion, die anschließend überlaminiert wird, um eine PSA-Konstruktion herzustellen, die bei hohen Geschwindigkeiten umwandelbar ist, die unter Verwendung von herkömmlicher Abziehplattenverteilausrüstung verteilbar ist und die einen hohen Grad an Verformbarkeit hat, was sie einzigartig geeignet macht für PSA-Aufkleberanwendungen, die zuvor nicht möglich waren. Z.B. können erfindungsgemäße PSA-Konstruktionen zuvor auf Glasflaschen vor den Wasch-/Spül-, Füll- und Pasteurisierungsprozessen ohne nachteilige Konsequenzen aufgebracht werden. Das Design der Vorlaminat-PSA-Konstruktion vermeidet die Notwendigkeit der Verwendung von herkömmlichem vorgeformtem Trägermaterial, reduziert die Materialkosten, die mit der Verwendung von herkömmlichen Trägermaterialien verknüpft sind und reduziert die Herstellungszeit, die mit der Bildung einer bedruckbaren Aufkleberbasis verknüpft sind. Die überlaminierte Konstruktion stellt einen Aufkleber zur Verfügung, der eine Schutzoberfläche hat, um Zerstörung der bedruckten Oberfläche, verursacht durch physikalischen Kontakt oder Kontakt mit Feuchtigkeit, Wetter oder ähnlichem, zu minimieren oder zu eliminieren.
1 veranschaulicht eine herkömmliche Vorlaminat-PSA-Aufkleberkonstruktion 10, aufweisend eine Trägergrundlage 12, die darauf abgelagert bei Station 14 eine Schicht von wieder ablösbarem Material 16 hat, die einen Ablöseträger bildet. Alternativ kann ein Ablöseträger, aufweisend eine Trägergrundlage mit ablösbarer Oberfläche, verwendet werden. Eine PSA-Schicht 18 wird auf der Schicht des ablösbaren Materials 16 in Station 20 abgelagert. Bezugnehmend auf 2 wird ein herkömmliches vorgeformtes Trägermaterial 22 in Blattbasis- oder Rollenbasisform, das aus Papier, Karton, Kunststoff und ähnlichem hergestellt ist, auf einer Oberfläche der PSA-Schicht 18 angeordnet, um eine vollständige herkömmliche PSA-Aufkleberkonstruktion zu bilden. Typischerweise werden die Ablöseschicht 16 und PSA-Schicht 18 mit dem Trägermaterial 22 während eines einzelnen Prozesses zusammen laminiert, z.B. durch einen Rollbeschichtungs- und Laminierungsprozess oder durch einen Düsenbeschichtungs- und Laminierungsprozess. Wie in 2 veranschaulicht, wird das Trägermaterial 22 nachfolgend auf die PSA-Schicht laminiert, nachdem die PSA-Schicht auf den Träger 12 aufgebracht wurde.
Solch eine herkömmliche PSA-Aufkleberkonstruktion wird bedruckt, wahlweise überlaminiert, geschnitten und abgezogen, z.B. durch herkömmliche Austanz- und Matrix- Abziehverfahren, um den Aufkleber mit gewünschter Form und Größe zu bilden. Demzufolge veranschaulicht z.B. 3 das Ausstanzen des Trägermaterials 22 bei Station 24 zu einer Serie von PSA-Aufklebern 26 mit gewünschter Form und Größe, die durch den Ablöseträger 16 getragen werden.
Um Materialkosten und Herstellungszeit zu reduzieren und PSA-Konstruktions-Anwendungsflexibilität zu erhöhen, werden erfindungsgemäße PSA-Konstruktionen ohne die Verwendung eines herkömmlichen vorgeformten Trägermaterials konstruiert, dennoch können sie mit hohen Geschwindigkeiten umgewandelt und durch herkömmliche Plattenabziehausrüstung verteilt werden. Stattdessen verwenden die erfindungsgemäßen PSA-Konstruktionen eine dünne, hoch verformbare, bedruckbare „trägerlose" Vorlaminat-PSA-Konstruktion. In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird diese Vorlaminat-Konstruktion bedruckt und überlaminiert, um die endgültige PSA-Konstruktion zu bilden.
4 veranschaulicht ein Beispiel einer trägerlosen Vorlaminat-PSA-Konstruktion 28, geeignet zur Bildung von erfindungsgemäßen überlaminierten PSA-Konstruktionen. Es soll verstanden werden, dass die relative Dicke von jeder der Materialschichten, die in 4 veranschaulicht sind, und in allen Zeichnungsfiguren, nicht dazu gedacht sind, im Maßstab zu sein, und lediglich für Zwecke der Bezugnahme und Klarheit zur Verfügung gestellt werden. Die überlaminierte PSA-Konstruktion weist ein Substrat 30 und eine Schicht aus ablösbarem Material 32 auf, das sich auf der Oberfläche des Substrats 30 befindet. Es soll verstanden werden, dass das Substrat 30 in der Form jedes geeigneten Materials sein kann, das dazu geeignet ist, als Träger für die Konstruktion zu dienen. Bevorzugte Substrate beinhalten flexible Materialien in der Form einer Blattbasis oder einer Roll/Gewebebasis. Ein besonders bevorzugtes Substrat ist eine Gewebebasis in der Form eines Trägers mit einem Ablösematerial, das darauf angeordnet ist, wobei ein Ablöseträger gebildet wird.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist der Ablöseträger Papier. Ein solcher Papierträger ist kommerziell erhältlich von zum Beispiel Wausau-Mosinee Paper Corporation of Rhinelander, Wisconsin, unter dem Produktnamen Rhi-Liner 12 mit einer Dicke von etwa 65 mm und einem Basisgewicht von 42 Pfund pro Ries. Alternativ können andere Arten von Ablöseträgern verwendet werden, abhängig von der einzelnen PSA- Aufkleber-Endverwendung und der eingesetzten Beschichtungstechnik. Zum Beispiel können für PSA-Aufkleber-Endverwendungen, die einen hohen Grad an optischer Klarheit erfordern, Filmablöseträger eingesetzt werden. Erfindungsgemäße tragerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktionen wurden auf Ablöseträgern aus Polyethylenterephthalat (Hoechst Diafoil Company, Greer, South Carolina) und Polypropylen (Ultraliner brand liner von Avery Dennison Corporation, Concord, Ohio, US Patent-Nr. 5 143 570) gebildet, vorausgesetzt, dass die Polypropylenträger für die Vorlaminat-Konstruktion, die unter Verwendung von Heißschmelzbeschichtungstechniken hergestellt werden, ungeeignet sind.
Geeignete Ablösematerialien 32 beinhalten solche Materialien mit geringer freier Oberflächenenergie, die eine geringe Affinität gegenüber dem PSA haben, was es erlaubt, das PSA ohne kohäsives Versagen abzuziehen. Bevorzugte Ablösematerialien werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silikon enthaltenden Materialien. Eine breite Vielzahl von thermisch aktivierbaren oder aktinisch aktivierbaren Silikon enthaltenden Materialien kann verwendet werden, um die Schicht 32 aus ablösbarem Material auf Papierablöseträgern zu bilden.
Eine Schicht aus 34 aus PSA wird auf eine Schicht des ablösbaren Materials 32 aufgebracht und eine Schicht aus einem filmbildenden Material (FFM) 36 wird auf eine Oberfläche der PSA-Schicht 34 aufgebracht. Die PSA-Schicht 34 hat einen Körperteil und hat einen Oberflächenteil, der direkt benachbart zu der Schicht aus FFM 36 angeordnet ist. Die FFM-Schicht 36 macht die darunter liegende PSA-Schicht 34 klebefrei, wobei eine nicht-blockierende trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion gebildet wird, die anschließende Handhabung oder Behandlung der Vorlaminat-Konstruktion, ohne dass sie auf sich selbst oder irgend einer anderen benachbarten Oberfläche klebt, ermöglicht. Die klebefreie Oberfläche ist so ausgelegt, dass sie Aufdruckvermerke direkt darauf aufnehmen kann.
Die FFM-Schicht 36 ist in der Form eines kontinuierlichen Films, der die darunter liegende PSA-Schicht vollständig bedeckt und die trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion bis zu einer Minimumtemperatur von zumindest 50°C und in einigen Fällen bis zu etwa 70°C für einen Zeitraum von 24 Stunden unter einem Druck von etwa 40 kPa vollständig nicht-blockierend macht. Es ist erwünscht, dass erfindungsgemäße Vorlaminat-PSA-Konstruktionen solche nicht-blockierenden Charakteristiken zeigen, so dass, wenn sie vor weiterer Verarbeitung durch Aufroll- oder Stapelverfahren gesammelt werden, sie leicht von benachbarten Schichten entfernt oder getrennt werden können, ohne zu verursachen, dass der Ablöseträger von der PSA-Schicht abgezogen wird. Die Verwendung des ablösbaren Materials auf dem Ablöseträger erlaubt, dass der Ablöseträger leicht von der PSA-Schicht entfernbar ist, um das Anbringen der überlaminierten PSA-Konstruktion auf einen gewünschten Gegenstand zu vereinfachen. Klebewechselwirkung oder Blockieren zwischen dem FFM und der benachbarten rückseitigen Oberfläche des Ablöseträgers, wenn das vorlaminierte PSA vor weiterer Verarbeitung gesammelt wird, ist nicht erwünscht, da dies darin resultiert, dass der Ablöseträger von der PSA-Schicht während der Entfernungs- oder Auftrennoperation weggezogen wird, wobei die Vorlaminat-PSA-Konstruktion unbrauchbar gemacht wird.
Es ist erwünscht, dass die FFM-Schicht aus einem Material gebildet wird, das dazu fähig ist, mit einer Vielzahl von herkömmlichen PSAs verwendet zu werden, einschließlich PSAs auf Silikonbasis, PSAs auf Kautschukbasis und PSAs auf Acrylbasis, ohne die gewünschten Leistungscharakteristiken des PSA zu beeinträchtigen. PSAs, die zur Bildung der erfindungsgemäßen PSA-Konstruktionen geeignet sind, beinhalten solche, die herkömmlich bei der Bildung von PSA-Konstruktionen verwendet werden, wie zum Beispiel PSAs auf Kautschukbasis, Silikonbasis und Acrylbasis.
PSAs, die gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien zur Bildung von PSA-Konstruktionen geeignet sind, beinhalten, sind aber nicht eingeschränkt auf, Heißschmelz-PSA auf Kautschukbasis und PSAs auf Emulsions- und Lösungs-Acryl-Basis. Geeignete Heißschmelz-PSAs beinhalten solche, die eine Brookfield-Viskosität in dem Bereich von etwa 5 Pa·s bis 40 Pa·s (50 bis 400 Poise) bei einer niedrigen Scherrate von weniger als ungefähr einer reziproken Sekunde (1 s^–1) und bei einer Beschichtungstemperatur von etwa 175°C haben. Heißschmelz-PSAs mit einer Brookfield-Viskosität in diesem Bereich bei diesen Beschichtungsbedingungen sind erwünscht, da sie leicht gepumpt werden können und unter Verwendung von herkömmlichen Beschichtungsverfahren aufgebracht werden können. Heißschmelz-PSAs mit einer Brookfield-Viskosität von weniger als etwa 5 Pa·s bei solchen oben definierten Beschichtungsbedingungen sind nicht erwünscht aufgrund der Schwierigkeit, die Viskosität des FFM auf solche niedrigviskosen PSAs passend zu machen. Das Passen der FFM- und PSA-Viskositäten wird in größerem Detail unten Bezugnahme auf 14 und 15 beschrieben. Heißschmelz-PSAs mit einer Brookfield- Viskosität von mehr als etwa 40 Pa·s bei solchen oben definierten Beschichtungsbedingungen sind weniger erwünscht aufgrund der Notwendigkeit für spezialisierte Beschichtungsausrüstung und geringere Liniengeschwindigkeiten. PSA-Viskositätskurven für gewünschte Heißschmelz-PSAs bei verschiedenen Beschichtungsbedingungen, d.h. innerhalb eines definierten Scherratenfensters bei einer Temperatur von etwa 190°C, werden unten mit Bezugnahme auf 14 diskutiert.
Allgemein erhältliche PSAs auf Kautschukbasis, die für Heißschmelzanwendungen geeignet sind, beinhalten solche, wie sie in US-Patent Nr. 3 239 478 offenbart sind, das hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Ein kommerzielles Beispiel für solche Heißschmelzklebstoffe ist H2187-01 Heißschmelz-PSA von Ato Findley, Inc., aus Wauwatusa, Wisconsin, mit einer Brookfield-Viskosität bei den oben angegebenen Beschichtungsbedingungen von 5 bis 10 Pa·s. Geeignete PSAs auf Acrylemulsions- und -lösungsbasis beinhalten solche, wie sie US-Patent Nrn. 5 639 811 bzw. 5 164 444 offenbart sind, die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen werden.
Die Schicht aus PSA-Material kann auf das Substrat zum Beispiel in der Form einer heißen Schmelze, einer Emulsion oder einer wässrigen Dispersion, als eine Lösungsmittellösung oder als eine dünne Membran aufgebracht werden. Das Verfahren, das verwendet wird, um das PSA-Material aufzubringen, hängt von der physikalischen Form des PSAs ab und kann sprühen, rollen, Extrusions- und Düsenaufbringverfahren beinhalten. In bevorzugten Ausführungsformen wird das PSA-Material in der Form einer heißen Schmelze, Lösung oder Emulsion durch Extrusion oder Düsenaufbringverfahren aufgebracht werden. Wie unten diskutiert wird, können Multidüsenaufbringverfahren verwendet werden, um gleichzeitig das PSA-Material zusammen mit dem FFM aufzubringen.
Erfindungsgemäße tragerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktionen werden gemäß den Prinzipien hergestellt, wie sie in der internationalen PCT Patentanmeldung Nr. PCT/US97/17404 offenbart sind, die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Die Art von FFM, die ausgewählt wird, kann abhängig von der Art des Materials, das verwendet wird, um die PSA-Schicht zu bilden, variieren und wird unten besser beschrieben. Z.B. kann es erwünscht sein, dass das FFM einen Löslichkeitsparameter hat, der mit dem des PSA inkompatibel ist, um Migration zwischen den beiden Schichten zu verhindern, wenn sie gleichzeitig aufgebracht werden. Verschiedene Verfahren können verwendet werden, um das FFM auf die Oberfläche der PSA-Schicht aufzubringen, abhängig von der Art des ausgewählten FFM. Allgemein gesagt, können die oben beschriebenen Verfahren zum Aufbringen von verschiedenen Formen des PSA-Materials auch verwendet werden, um die gleichen Formen des FFM aufzubringen. Z.B. können FFMs in der Form von wässrigen Dispersionen mittels herkömmlicher Beschichtungsverfahren, wie z.B. Rollbeschichten, Sprühbeschichten, Extrusionsbeschichten, Schmelzbeschichten und ähnliches, oder durch Meyer-Stangenverfahren (Meyer rod process) aufgebracht werden. FFMs in der Form einer Lösung oder Emulsion können durch Extrusions-, Düsen-, Sprüh- oder Rollverfahren aufgebracht werden und FFMs in der Form einer Heißschmelze können durch Rollen-, Sprüh-, Extrusions- oder Düsenverfahren aufgebracht werden.
Die Aufbringtechniken fallen allgemein in die Kategorie von entweder einem Mehrschritt oder einem sequenziellen Beschichtungsverfahren, d.h. Aufbringen von zunächst der PSA-Schicht und dann dem FFM, oder einem Einzelschritt- oder gleichzeitigen Verfahren, d.h. Aufbringen des PSA und FFM gemeinsam. In dem Mehrschrittverfahren kann das FFM auf die Oberfläche der PSA-Schicht aufgebracht werden, nachdem das PSA auf die Schicht aus ablösbarem Material auf dem Ablöseträger in der Form einer heißen Schmelze, wässrigen Dispersion oder Lösung mittels Roll-, Sprüh-, elektrostatischem, Düsen- oder Extrusionsverfahren aufgebracht wurde. In dem Einzelschrittverfahren wird die Beschichtungstechnologie vorzugsweise verwendet, um das FFM auf die PSA-Schicht gleichzeitig mit dem Aufbringen der PSA-Schicht auf die Schicht aus ablösbarem Material in der Form einer Lösung, Emulsion oder Heißschmelze aufzubringen.
In dem Fall, wenn das PSA und FFM simultan auf den Ablöseträger aufgebracht werden, ist es allgemein erwünscht, ein FFM zu verwenden, das in der gleichen Form wie das PSA-Material ist, so dass das gleiche Aufbringverfahren für beide verwendet werden kann. Wenn z.B. das PSA in der Form einer heißen Schmelze oder einer Lösung ist, sollte das FFM ebenfalls in der gleichen Form einer heißen Schmelze oder Lösung sein, um sein Aufbringen durch einen simultanen Beschichtungsprozess, z.B. durch ein Mehrdüsenverfahren, zu vereinfachen. Gleichzeitige Beschichtung des PSA und FFM kann signifikante Vorteile in der Herstellungseffizienz zur Verfügung stellen.
In anderen Fällen ist es erwünscht, aufeinander folgende Beschichtungstechniken zu verwenden, um die Erfordernisse der gleichzeitigen Beschichtung zu vermeiden, z.B. um in der Lage zu sein, bestehende PSA-Beschichtungsausrüstung zu verwenden oder die Verwendung von unterschiedlichen Aufbringverfahren für das PSA und das FFM zu ermöglichen, z.B. wässrige Beschichtung des PSA auf den Träger zu zu lassen, gefolgt von heißschmelzbeschichten des FFM. Zusätzliche Vorteile der Verwendung von aufeinander folgenden Beschichtungstechniken zum Aufbringen des FFM sind, dass: (1) es ermöglicht wird, FFMs zu verwenden, die einen Viskositätsbereich außerhalb des Viskositätskompatibilitätsfensters haben, das für gleichzeitiges Aufbringen des FFM und PSA notwendig ist, was z.B. die Verwendung von FFM-Materialien wie Polypropylen erlaubt, (siehe Beispiele 8 und 9), (2) es ermöglicht wird FFMs zu verwenden, die in der Form einer Mehrschichtkonstruktion vorliegen, d.h. einem coextrudierten mehrschichtigen FFM, (3) die Notwendigkeit vermieden wird, eine Lücke zwischen den Düsenlippen und der bereits gebildeten PSA-Schicht-Oberfläche zur Verfügung zu stellen, ohne das PSA-Material abzukratzen, und (4) es ermöglicht wird, verschiedene Härtungsverfahren zu verwenden, um die PSA-Schicht und das FFM zu härten, wobei Prozessflexibilität in die Beschichtungsoperation eingebaut wird, was z.B. aktinisches Härten des PSAs erlaubt, gefolgt von thermischer Härtung des FFM.
5 veranschaulicht ein erstes Verfahren zum Aufbringen der PSA-Schicht und FFM-Schicht auf ein Substrat in der Form einer gewebten Grundlage mittels eines Mehrschrittdüsen- oder Tandemdüsenverfahrens 40, wobei die PSA-Schicht 42 auf einen Ablöseträger 44 in der Form einer Lösung, Emulsion oder Heißschmelze aufgebracht wird und die FFM-Schicht 46 anschließend auf die PSA-Schicht 42 als eine Lösung, Emulsion oder eine Heißschmelze aufgebracht wird. Dieses erste Verfahren ist anschaulich für eines, das leicht unter Verwendung von bestehender PSA-Beschichtungsausrüstung implementiert werden kann, um anschließendes Aufbringen des FFM zu erlauben. Die PSA-Schicht 42 wird auf die Schicht aus ablösbarem Material auf den Ablöseträger 44 mittels einer PSA-Beschichtungsstation 48 aufgebracht, die ein Volumen aus PSA-Material 50 enthält. Eine FFM-Beschichtungsstation 52 ist stromabwärts von der PSA-Beschichtungsstation 48 angeordnet und weist ein Volumen von FFM 54 zum Aufbringen auf der PSA-Schicht 42 auf.
Im dem Fall, dass die PSA-Schicht in der Form einer Heißschmelze aufgebracht wird, kann es erwünscht sein, dass eine Kühlplatte (nicht gezeigt) oder ähnliches zwischen der PSA-Beschichtungsstation 48 und der FFM-Beschichtungsstation 52 platziert wird, um die PSA-Schicht 42 abzukühlen, um Migration des FFM dort hinein zu verhindern. Wenn das FFM auch als Heißschmelze aufgebracht wird, kann es ebenfalls erwünscht sein, eine Kühlplatte (nicht gezeigt) oder ähnliches nach der FFM-Beschichtungsstation 52 zu platzieren, um das FFM 46 abzukühlen, um sicher zu stellen, das es klebefrei ist, bevor die trägerlose PSA-Konstruktion auf einer Sammelrolle 56 aufgewickelt wird.
Sowohl in dem Fall, dass die PSA-Schicht in der Form einer Lösung als auch, dass sie in einer Emulsion aufgebracht wird, kann es erwünscht sein, einen Verdampfer (nicht gezeigt) oder ähnliches zwischen die PSA-Beschichtungsstation 48 und die FFM-Beschichtungsstation 52 zu platzieren, um die flüchtigen Spezies aus der PSA-Schicht auszutreiben, um Blasenbildung nach Aufbringen der FFM-Schicht vorzubeugen. Wenn das FFM ebenfalls als Lösung oder Emulsion aufgebracht wird, kann es ebenfalls erwünscht sein, einen Verdampfer (nicht gezeigt) oder ähnliches nach der FFM-Beschichtungsstation 52 zu platzieren, um die flüchtigen Spezies aus der FFM-Schicht 46 zu verdampfen, bevor die trägerlose PSA-Konstruktion auf der Sammelrolle 56 aufgewickelt wird.
Wenn eine kontinuierliche Rolle des Ablöseträgers 44 von einer Ausgaberolle 58 abgewickelt oder verteilt wird, lagert die PSA-Beschichtungsstation 48 eine vorherbestimmte Dicke an PSA-Material 50 auf der Schicht aus ablösbarem Material auf dem Ablöseträger 44 ab, wobei eine PSA-Schicht 42 darauf gebildet wird. Die FFM-Beschichtungsstation 52 lagert eine vorherbestimmte Dicke des FFM 54 auf der Oberfläche der PSA-Schicht 42 ab, wenn die trägerlose PSA-Konstruktion in einem kontinuierlichen Gewebe durch die FFM-Beschichtungsstation 52 reist, um eine FFM-Schicht 46 darauf zu bilden.
In einer beispielhaften Ausführungsform hat die PSA-Schicht 42 ein Beschichtungsgewicht in dem Bereich von etwa 1 bis 125 Gramm/Quadratmeter (g/m²) oder hat eine Dicke in dem Bereich von etwa 1 bis 125 mm, unter der Annahme einer PSA-Dichte von etwa eins, wobei ein bevorzugtes PSA-Beschichtungsgewicht in dem Bereich von etwa 10 bis 25 g/m² oder 10 bis 25 mm liegt. Ein Vorteil der Verwendung einer relativ dünnen PSA-Schicht ist, dass sie das PSA-Material davor schützt, von dem Aufkleber weg zu triefen, d.h. von der Kante des Aufklebers bei gewissen Anwendungen. Es ist erwünscht, dass die FFM-Schicht 46 eine Dicke in dem Bereich von etwa 5 bis 125 mm hat, wobei eine bevorzugte FFM-Schichtdicke in dem Bereich von etwa 10 bis 50 mm ist.
Man wird verstehen, dass das Beschichtungsgewicht und die Schichtdicke von sowohl dem PSA als auch dem FFM variieren können, abhängig von verschiedenen Arten von PSA-Materialien und FFMs, die ausgewählt werden, dem Verfahren, das zum Aufbringen der gleichen verwendet wird, und der speziellen Anwendung der trägerlosen PSA-Konstruktion. Eine Vorlaminat-PSA-Konstruktion, aufweisend eine FFM-Schicht innerhalb der beschriebenen Dicke, stellt eine dünne, hoch verformbare Konstruktion zur Verfügung, die nichtblockierend ist, um Haftung zwischen der PSA-Schicht und einer benachbarten Rückseitenoberfläche eines Ablöseträgers zu vermeiden, um Lagerung und/oder Transport der Vorlaminat-Konstruktion für weitere Verarbeitung, z.B. Bedrucken, Überlaminieren, Umwandeln, Verteilen und ähnliches, zu erlauben. Zusätzlich zum zur Verfügung stellen einer nicht-blockierenden Oberfläche auf der PSA-Schicht trägt die FFM-Schicht auch zu den strukturellen Eigenschaften der überlaminierten PSA-Konstruktion bei, ohne die Verwendung eines herkömmlichen, vorgeformten Trägermaterials. Zum Beispiel sind Vorlaminat-PSA-Konstruktionen, die mit dieser PSA-Konstruktion verwendet werden, hoch verformbar und haben dennoch eine ausreichende Gurley-Steifheit, um Hochgeschwindigkeitsumwandlung zu erlauben. Beispielhafte Vorlaminat-PSA-Konstruktionen haben eine Gurley-Steifheit in der Maschinenrichtung von weniger als etwa 25 mg. Für Anwendungen, die einen hohen Grad an Verformbarkeit erfordern, kann die überlaminierte PSA-Konstruktion so ausgelegt werden, dass sie eine Gurley-Steifheit von weniger als etwa 10 mg und in einigen Fällen weniger als 5 mg hat. Es ist ein überraschendes und unerwartetes Ergebnis, dass solche Vorlaminat-PSA-Konstruktionen mit einer Gurley-Steifheit von weniger als 10 mg dazu fähig sind, durch Ausstanzen und Matrix-Abziehverfahren bei hohen Geschwindigkeiten, z.B. bei Gewebegeschwindigkeiten von etwa 0,75 m/s (150 Fuß pro Minute) und in einigen Fällen bis zu etwa 1,5 m/s (300 Fuß pro Minute), umgewandelt zu werden. Weiterhin wurde beobachtet, dass erfindungsgemäße Vorlaminat-PSA-Konstruktionen, die Gurley-Steifheitswerte von weniger als 10 mg haben, sich von einem Ablöseträger mit einer Ablöseklingenkante trennen. Für die Aufgabe des eigentlichen Aufbringens einer abgetrennten Vorlaminat-PSA-Konstruktion auf ein gewünschtes Substrat können jedoch nicht konventionelle Verteilungsausrüstung für PSA-Konstruktionen mit geringer Steifheit erforderlich sein, z.B. PSA-Konstruktionen mit einer Gurley-Steifheit von weniger als etwa 10 mg. Eine beispielhafte, nicht herkömmliche Verteilungsapparatur zur Verwendung mit Aufkleberkonstruktionen mit geringer Steifheit beinhaltet z.B. den Ventura Dispenser, wie in US-Patent Nm. 4 217 164 und 4 303 461 beschrieben, die jeweils hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Falls erwünscht kann das Beschichtungsgewicht und/oder die Dicke von entweder der FFM- oder PSA-Schicht durch die Beschichtungsdüse abgemessen werden oder wahlweise durch Verwendung eines Meyer-Stabs, der nach jeder einzelnen Beschichtungsstation platziert werden kann. Um akkurate Überwachung der Dicke des FFM sicher zu stellen, können Ultraviolett (UV)-Chromophoren zu dem FFM zugegeben werden, um optische Beobachtung während des Beschichtungsprozesses zu ermöglichen und die Überwachung des Beschichtungsgewichts durch on-line-Verwendung einer Kombination aus Ultraviolett- und Radiofrequenzmessgerät zu ermöglichen. Ein besonders bevorzugter UV-Chromophor ist Leucopure EGM, erhältlich von Clariant Corporation (Charlotte, NC).
Nachdem die Vorlaminat-PSA-Konstruktion die FFM-Beschichtungsstation 52 passiert hat und das FFM 54 aufgebracht wurde, kann die Vorlaminat-PSA-Konstruktion zu einer Sammelrolle 56 geleitet und zur Lagerung und/oder zum Transport vor weiterer Verarbeitung gesammelt werden. Wenn eine gewünschte Menge an Vorlaminat-PSA-Konstruktion hergestellt und gesammelt wurde, wird die Sammelrolle 56 aus dem Prozess entfernt und wird für anschließende Verarbeitung, z.B. Bedrucken, Überlaminieren und/oder Umwandeln während einer getrennten Operation, entweder an der gleichen oder an einer unterschiedlichen geographischen Stelle gelagert, wobei erhöhte Herstellungsflexibilität zur Verfügung gestellt wird. Alternativ kann die trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion anstatt gesammelt zu werden zu nachfolgenden Arbeitsschritten, wie z.B. Bedrucken oder anderen Markierungsverfahren, Laminieren mit dem Überlaminatfilm und Umwandeln während des gleichen Herstellungsverfahrens, geleitet werden.
Ein zweites Verfahren zum Aufbringen der PSA-Schicht und FFM unter Verwendung eines Einschritt-Multidüsenverfahrens 60 ist in 6 veranschaulicht. Eine Doppeldüsenstation 62, aufweisend eine PSA-Düsenkammer 64 und eine FFM-Düsenkammer 66, weist eine Menge an PSA 68 und FFM 70 in jeweils getrennten Abteilungen auf. Die Doppeldüsenstation 62 wird verwendet, um sowohl das PSA als auch das FFM in der Form entweder einer Heißschmelze, Lösung oder Emulsion gleichzeitig in einem einzelnen Arbeitsschritt abzulagern.
Obwohl 6 ein Einschritt-Mehrdüsen-Verfahren veranschaulicht, aufweisend eine Doppeldüsenstation zum Aufbringen der PSA-Schicht und FFM-Schicht, kann man verstehen, dass das Multidüsenverfahren eine Düsenstation aufweisen kann, die mehr als zwei Düsenabteilungen hat, abhängig von der Anzahl an Schichten, die auf dem Ablöseträger abgelagert werden sollen. Mehrdüsenaufbringverfahren, die sowohl für die PSA-Schicht als auch die FFM-Schicht geeignet sind, werden weiterhin in US-Patent Nrn. 5 718 958, 5 728 430 und 5 827 609 und in den veröffentlichten internationalen PCT Anmeldungs-Nrn. PCT/US95/11807, PCT/US95/11733, PCT/US95/11734 und PCT/US95/11717 beschrieben, die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Wenn eine kontinuierliche Rolle Ablöseträger 72 von einer Ausgaberolle 74 abgewickelt wird, dann lagert die PSA-Düsenkammer 64 eine gewünschte Dicke des PSA-Materials 68 auf die Schicht aus Wiederablösematerial auf dem Wiederablöseträger 72 ab, wobei eine PSA-Schicht 76 darauf gebildet wird. Zur gleichen Zeit, zu der das PSA-Material abgelagert wird, wird eine gewünschte Dicke des FFM 70 durch die FFM-Düsenkammer 66 auf der gerade gebildeten Oberfläche der PSA-Schicht 76 abgelagert, wobei eine FFM-Schicht 78 darauf gebildet wird. Die fertige trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion wird entweder für anschließendes Bedrucken, Überlaminieren und/oder Umwandeln weiter geleitet, oder wird auf einer Sammelrolle 80 gesammelt.
Wie oben diskutiert kann anschließendes Bedrucken, Überlaminieren und Umwandeln der trägerlosen Vorlaminat-PSA-Konstruktion an der gleichen geographischen Stelle auftreten, wo die trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion hergestellt wird, oder kann an einer anderen geographischen Stelle auftreten, wobei ein erhöhter Grad Herstellungsflexibilität zur Verfügung gestellt wird.
16 bis 19 veranschaulichen beispielhafte Mehrschichtdüsen-Ausführungsformen, die verwendet werden können, um gleichzeitig die PSA- und FFM-Schichten aufzubringen. 16 veranschaulicht eine Mehrschichtdüse 150, wie oben diskutiert und in 6 veranschaulicht. Obwohl die Düse, die in 16 gezeigt ist, das Aufbringen von zwei Beschichtungsschichten auf ein Substrat 152 veranschaulicht, wird man verstehen, dass die Prinzipien dieses Verfahrens gleichfalls auf mehr als zwei Schichten anwendbar sind. In Übereinstimmung mit Standardpraxis wird das Substrat, welches in diesem Fall vorzugsweise silikonbeschichtetes Papier aufweist, als ein „Gewebe" bezeichnet und wird zu einer langen Rolle geformt. Das Gewebe 152 reist um eine back-up-Rolle 154 herum, wenn es das entfernte Ende der Multischichtdüse 150 passiert. Wie in 16 gezeigt haben sowohl die Düse 150 als auch das Gewebe 152 im Wesentlichen die gleiche Breite, so dass die vollständige Breite des Gewebes in einem Durchgang durch das aus der Düse 150 und auf das Gewebe 152 fließende Fluid beschichtet wird. In diesem Fall fließen zwei getrennte Fluidschichten aus Verteiler 156, der in der Düse 150 gebildet ist, und entlang individueller Schlitze 160, die durch die entfernten Enden 162 der Düse definiert sind. Die Schlitze 160 kommunizieren mit der Grenzfläche zwischen dem Gewebe 152 und den am weitesten entfernten Spitzen 158 der Düse 150. Diese Spitzen werden als die „Düsenlippen" 158 bezeichnet und sind in größerem Detail im Zusammenhang mit 17 unten veranschaulicht und beschrieben.
Die Mehrschichtdüse 150 ist modular, was Variationen bei den individuellen Schlitz- 160 und Lippen- 158 Konfigurationen ohne Notwendigkeit von Modifikationen an anderen Schlitzen und Lippen erlaubt. Demzufolge können diese Geometrien eingestellt werden, um erfolgreiche Beschichtung zu erreichen. Andere Variablen beinhalten die „Beschichtungslücke" (c.g.) und den „Angriffswinkel" (α) der Düse. Wie in 16 veranschaulicht ist die Beschichtungslücke die Distanz, welche die Lippen 158 von dem Gewebe entfernt sind. Der Angriffswinkel (α) ist der Winkel winkeliger Anordnung der Lippenoberflächen und der vollständigen Düse bezüglich der nach außen zeigenden Normalen des Gewebes, wie in 18 veranschaulicht. Eine weitere Variable ist die Gewebegeschwindigkeit, die vorzugsweise zwischen 50 und 1 000 Fuß pro Minute oder mehr variiert.
Eines der beiden Düsenbeschichtungsverfahren kann verwendet werden:
Interferenzbeschichtung oder Nahbeschichtung. Im ersteren Fall werden die Lippen 158 der Düse tatsächlich vorwärts in die Richtung des Gewebes 152 gepresst, kontaktieren das Gewebe aber weder, noch verursachen sie jegliche Zerstörung desselben, da sie auf einer dünnen Schicht aus Beschichtungsmaterial aufschwimmen. Der Druck kann jedoch tatsächlich verursachen, dass sich die back-up-Rolle 154 (typischerweise aus einem harten Gummimaterial konstruiert) deformiert, um den Druck der Düse gegen die Lippen 158 abzubauen. Bei der Nahbeschichtung werden die Lippen 158 der Düse 150 in einer präzisen Entfernung von dem Gewebe 152 positioniert und nicht nach vorne gegen das Gewebe gepresst. Die back-up-Rolle 154 ist typischerweise aus einem rostfreien Stahl konstruiert, der Präzision im Umfang der Rolle erlaubt und ein Auslaufen der Rolle minimiert. Das hier beschriebene Verfahren kann erfolgreich mit jeder Art von Beschichtungstechnik verwendet werden.
Da sehr dünne Schichten mit hochviskosen Klebstoffen mit relativ hohen Gewebegeschwindigkeiten beschichtet werden, muss das Verfahren sorgfältig kontrolliert werden. Eine solche Kontrolle wird mit der vorliegenden Multischicht-Düsenbeschichtungstechnik erreicht, zum Teil aufgrund der Geometrie und Anordnung der Düsenlippen 158. 17 zeigt eine Nahansicht der am weitesten entfernten Spitzen 162 der Mehrschichtdüse aus 16, einschließlich der Lippen 158, die mit jedem Schlitz 160 verbunden sind, wobei die Grenzfläche oder Beschichtungslücke bezüglich des Gewebes 152 gezeigt ist. Mit Bezugnahme auf 17 soll bemerkt werden, dass zur Vereinfachung der Veranschaulichung die Düse 150 um 90° aus der in 16 gezeigten Position rotiert ist. Darüber hinaus ist das Gewebe 152 in einer horizontalen Anordnung gezeigt, während es tatsächlich an diesem Punkt in einer leichten Kurve zu dem Gewebe 152 und der back-up-Rolle (nicht gezeigt) sein kann. Die beteiligten Distanzen sind so kurz, dass eine gute Annäherung der Fluiddynamiken durch Annahme eines horizontalen Gewebes 152 erreicht werden kann.
Für übereinstimmende Bezeichnung sollen die jeweiligen Lippen 158 der Mehrschichtdüse 150 mit Bezug auf die Richtung der Reise des Gewebes 152 bezeichnet werden. Z.B. wird die Lippe 158a, die in 17 links gezeigt ist, als die „Stromaufwärtslippe" bezeichnet, während die am weitesten rechts liegende Lippe 158c als die „Stromabwärtslippe" bezeichnet werden soll. Somit wird die „Mittellippe" 158b die gleiche Bezeichnung haben. Demzufolge definieren die Stromaufwärts- und Mittellippen 158a, 158b eine Stromaufwärtszufuhrlücke 164, durch welche ein PSA-Material 166 auf das Gewebe 152 fließt, um die PSA-Schicht 168 der PSA-Konstruktion zu bilden. Ähnlich bilden die Mittellippe 158b und die Stromabwärtslippe 158c zusammen eine geschlitzte Zufuhrlücke 170, durch welche das FFM 172 oben auf die PSA-Schicht 168 fließt, wenn das Gewebe in der von Links-nach-Rechts-Richtung, wie in 17 veranschaulicht, reist. Dies bildet die FFM 174 der PSA-Konstruktion.
Beschichtung von viskosen PSA-Materialien oder FFMs bei diesen Gewebegeschwindigkeitsraten können eine Anzahl von Problemen beinhalten. Zum Beispiel können Rezirkulationen im Fluss von entweder den PSA- oder FFM-Schichten in gewissen Defekten in der PSA-Endkonstruktion resultieren. Solche Rezirkulationen können auftreten, wenn der Abtrennpunkt von entweder dem PSA oder FFM bezüglich der Düsenlippen 158 an einer nicht geeigneten Stelle auftritt. Zusätzlich kann ein extremer Druckgradient in Stromaufwärtsleckage von Flüssigkeit aus dem Beschichtungslückenbereich heraus resultieren, was wiederum Defekte im Endprodukt aufgrund von nicht gleichförmiger PSA- oder FFM-Schichtdicke, etc. verursacht. Darüber hinaus resultieren diese und andere Defekte aus der Diffusion von einer Schicht in die andere, da die Schichten gleichzeitig in flüssigem Zustand beschichtet werden. Solche Diffusion gefährdet die Integrität und Leistung des resultierenden Produkts.
Somit wurde gefunden, dass es bezüglich der hier beschriebenen Mehrschichtdüsenbeschichtung sehr wichtig ist, den Druckgradienten der Klebstoffe unter jeder Lippe zu kontrollieren. Insbesondere sollte sich die FFM-Schicht von der Mittellippe an der Stromabwärtsecke der Lippe lösen. Um eine solche Beschichtungskontrolle zu erreichen, werden die Lippen 158 jedes Düsenabschnitts von dem Gewebe 152 in der Stromabwärtsrichtung abgesetzt oder mit Abstand versehen. Dieses Design ermöglicht, dass die Lippen geeignete Druckgradienten erzeugen und glatten Fluss des FFM und gleichförmige Schichtdicken sicher stellen. Die Einstellung einer Anzahl von Laufparametern ist notwendig, um dieses Ziel zu erreichen. Z.B. sollten die Beschichtungslücken an Lippe 158b und 158c ungefähr in dem Bereich von ein bis drei Mal der kompoundierten feuchten Filmdicke der Schichten, die von stromaufwärts der genannten Lippe zugeführt werden, sein. Unter der Stromaufwärtslippe 158a ist die Nettofliesgeschwindigkeit notwendigerweise Null und ein Umkehrfluss ist die einzige Möglichkeit. Somit wird die Beschichtungslücke unter diese Lippe alleine deshalb so eingestellt, dass Leckage der Flüssigkeit aus der Beschichtungslücke heraus in die Stromaufwärtsrichtung vermieden wird. Darüber hinaus können der Stromaufwärtsschritt, definiert als Dimension A in 17, und der Stromabwärtsschritt, definiert als Dimension B, in einem Bereich von irgendwo von null und vier Mil (0 Inch bis 0,004 inch/0 bis 100 μm) sein. Die Zufuhrlücken (definiert als Dimensionen C und D in 17) können ebenfalls irgendwo zwischen ein und fünfzehn Mil (0,001 Inch bis 0,015 Inch/25 µm bis 325 µm) eingestellt werden, vorzugsweise so, dass sie das Fünffache der feuchten Filmdicke ihrer entsprechenden Schichten nicht überschreiten. Zusätzlich spielt die Länge der Lippen 158 in der Richtung der Bewegung des Gewebes eine wichtige Rolle beim Erreichen des richtigen Druckgradienten. Somit sollte die Stromaufwärtslippe 158a ungefähr zwei Millimeter in der Lange sein oder mehr, so wie notwendig, um den Kopf wie oben angegeben zu verschließen. Die Stromabwärtslippe 158c und Mittellippe 158b können in den Bereich von 0,1 bis 3 mm in der Länge fallen.
Man kann erkennen, dass der Fachmann diese verschiedenen Parameter einstellen kann, um die korrekten Fluiddynamiken für gleichförmige Schichtbeschichtung zu erreichen. Natürlich können besser geschulte Personen die Düsen- und Laufparameter besser einstellen, um gute Ergebnisse zu erreichen. Solche Personen sind jedoch nicht leicht für Produktionseinstellungen verfügbar. Daher ist es vorteilhaft, eine Düsengeometrie zur Verfügung zu stellen, welche die Größe des Fensters für erfolgreiche Mehrschichtbeschichtungsoperation erhöht. Dies kann durch gewisse Einstellungen in der Orientierung der Düsenlippen erreicht werden.
Demzufolge veranschaulicht 18 die Düse 150 aus 17, leicht im Uhrzeigersinn rotiert, wobei sie einen „Angriffswinkel" (α) zeigt. Für übereinstimmende Referenz stellt der Angriffswinkel (α) wie in 18 gezeigt einen negativen Angriffswinkel dar oder eine „konvergierende" Orientierung der Stromabwärtslippe 158c bezüglich des Gewebes 152. Diese konvergierende Lippenorientierung stellt einen negativen Druckgradienten (in Richtung der Gewebebewegung) entlang der Stromabwärtslippe 158c zur Verfügung, was vorteilhaft ist beim Vermeiden eines Beschichtungsdefekts, der als „Verrippelung" wohl bekannt ist, ein Muster mit regulärer Riffelung in der Richtung der Gewebebewegung in dem Film. Die Tatsache, dass die Mittel- und die Stromaufwärtslippen 158a und 158c ebenfalls eine konvergierende Orientierung erhalten, ist nicht besonders vorteilhaft. Obwohl der Angriffswinkel der Düse weit variiert werden kann, um diese Vorteile zu erreichen, wurde gefunden, dass Winkel in dem Bereich von 0° bis –5° geeignet sind.
Ein sogar erfolgreicheres Betriebsfenster kann mit zusätzlichen Lippenmodifikationen erreicht werden. 19 zeigt eine Variation der Lippenkonfiguration aus 18. In dieser Konfiguration ist die Stromabwärtslippe 158c gewinkelt oder abgeschrägt, so dass sie ein konvergierendes Profil, ähnlich zu dem in 18 gezeigten, hat. Die Mittellippe 158b ist jedoch so positioniert, dass sie flach oder parallel bezüglich des Gewebes 152 ist. Die Stromaufwärtslippe 158a ist auf der anderen Seite abgeschrägt, so dass sie von dem Gewebe 152 in der Stromabwärtsrichtung abweicht. Diese Konfiguration stellt wiederum den geeigneten Druckgradienten unter den jeweiligen Lippen zur Verfügung, um Rezirkulationen und Stromaufwärtsleckage zu vermeiden. Darüber hinaus wird die konvergierende Konfiguration der Stromaufwärtslippe 158a, wie in 19 gezeigt, wenn Störungen in den Beschichtungsbedingungen auftreten (so wie z.B. aufgrund von Auslaufen von Rollen, fremden Objekten auf dem Gewebe, Variationen im Umgebungsdruck etc.), einen Dämpfungseffekt auf die Fließbedingungen erzeugen, so dass Defekte in den Beschichtungsschichten nicht auftreten. In dieser Art kann das Mehrschichtbeschichtungsbett als eine nicht lineare Feder zur Dämpfung von solchen unerwünschten Ereignissen wirken, um zum Gleichgewichtszustand zurück zu kehren. Die Düse 150 kann dann in Übereinstimmung mit Standardangriffswinkelvariationen eingestellt werden, um vorteilhafte Beschichtungsbedingungen zu erreichen. Da die Lippen 158 in einer vorteilhaften Orientierung zuvor angeordnet oder abgeschrägt sind, muss die Einstellung des Angriffswinkels, sowie Beschichtungslücke, nicht notwendigerweise so präzise sein. Somit können Fachleute oder auch weniger Geschickte erfolgreich gute Beschichtungsergebnisse erreichen.
Bezugnehmend zurück auf 6 kann in dem Fall, dass die PSA-Schicht und FFM-Schicht als eine Heißschmelze aufgebracht werden, eine Kühlplatte (nicht gezeigt) oder ähnliches zwischen der Doppeldüsenstation 62 und der Sammelrolle 80 platziert werden, um die Temperatur der FFM-Schicht 78 zu reduzieren, um sicher zu stellen, dass sie klebfrei ist, bevor sie auf der Sammelrolle 80 gesammelt wird, wobei unerwünschte Haftung auf die benachbarte Rückseitenoberfläche des Ablöseträgers vermieden wird. In dem Fall, dass die PSA-Schicht und FFM-Schicht als eine Lösung oder Emulsion aufgebracht werden, kann ein Verdampfter (nicht gezeigt) oder ähnliches zwischen der Doppeldüsenstation 62 und der Sammelrolle 80 platziert werden, um die flüchtigen Spezies aus der trägerlosen PSA-Konstruktion auszutreiben, bevor sie auf der Sammelrolle 80 gesammelt wird, um unerwünschtes Ankleben auf der benachbarten Rückseitenoberfläche des Ablöseträgers zu vermeiden.
Nachdem die FFM-Schicht auf der darunter liegenden PSA-Schicht abgelagert wurde, kann es erwünscht sein, die FFM-Schicht weiter zu erwärmen, um sicher zu stellen, dass jegliche Streifen, Oberflächenfehlerstellen oder andere Lücken, die sich darin gebildet haben könnten und welche die darunter liegende PSA-Schicht freilegen, entfernt werden, so dass die FFM-Schicht einen unperforierten kontinuierliche Film bildet, welcher die PSA-Schicht bedeckt, bevor gesammelt wird. Ein solcher weiterer Wärmebehandlungsschritt ist hilfreich, wenn das FFM einen hohen Feststoffgehalt hat, entweder während oder nach seinem Aufbringen. Ein FFM, welches als eine Heißschmelze aufgebracht wird, entweder durch Mehrschritt- oder Tandemdüsenverfahren, hat einen Feststoffgehalt von ungefähr 100%. Streifen oder andere Oberflächenfehlerstellen, welche die darunter liegende PSA-Schicht freilegen, können in dem FFM während seines Aufbringens durch feinteilige Stoffe in der Düse gebildet werden. Aufgrund seines hohen Feststoffgehalts ist das FFM nicht in der Lage, nachdem es aufgebracht wurde leicht zu wandern oder zu fließen, um solche Streifen oder Fehlerstellen in der FFM-Schicht zu füllen. Wenn unbehandelt belassen, ist der freigelegten PSA-Schicht erlaubt, Kontakt mit einer Rückseitenoberfläche des Ablöseträgers zu bekommen, wenn die trägerlose PSA-Konstruktion auf der Sammelrolle gesammelt wird.
Kontakt zwischen der PSA-Schicht und der angrenzenden Ablöseschicht-Rückseitenoberfläche verursachen, dass die trägerlose PSA-Konstruktion an einer solchen Rückseitenoberfläche haftet, wobei es schwierig gemacht wird, die trägerlose PSA-Konstruktion abzuwickeln und die PSA-Schicht dazu bringt, permanent an die Ablöseschicht-Rückseitenoberfläche zu binden. Wenn die PSA-Schicht einmal von ihrer darunter liegenden Ablöseschicht weg gezogen und auf die Rückseitenoberfläche der angrenzenden Ablöseschicht übertragen ist, ist die trägerlose PSA-Konstruktion ruiniert und ungeeignet für die Laminierung.
Ein FFM, welches als eine Lösung oder als eine Emulsion aufgebracht wird, entweder mittels Multischritt- oder Tandemdüsenverfahren, wird einen Feststoffgehalt von ungefähr 100% haben, nachdem das Lösungsmittel oder Emulgator weg verdampft wurde. Wie die als Heißschmelze aufgebrachte FFM-Schicht kann auch das Düsenverfahren, welches zum Aufbringen einer Lösung oder Emulsion von FFM verwendet wird, Streifen oder andere Fehlerstellen in dem FFM erzeugen, was die darunter liegende PSA-Schicht freilegt. Solche Streifen Wechselwirken mit der nicht-blockierenden Leistung der FFM-Schicht und sind somit nicht erwünscht, wenn die vorlaminierte PSA-Konstruktion für weitere Verarbeitung gesammelt werden soll. In dem Fall, dass die vorlaminierte PSA-Konstruktion anschließend nach der Bildung bedruckt und überlaminiert wird, ist die Gegenwart von solchen Streifen von geringerer Bedeutung und muss nicht korrigiert werden, so lange sie die Druckqualität nicht beeinträchtigt.
Streifen oder Fehlerstellen in dem FFM können in lösungs- oder emulsionsaufgebrachten FFMs gebildet werden, wenn entweder das FFM die darunter liegende PSA-Schicht nicht angemessen benetzt, oder wenn das FFM mit der darunter liegenden PSA-Schicht während weiterer Verarbeitung, z.B. während Verdampfung, entfeuchtet wird. Wenn unbehandelt belassen, können die Streifen oder Fehlerstellen ein katastrophales Versagen der trägerlosen PSA-Konstruktion (wie oben diskutiert) während des Aufwicklungsverfahrens durch PSA-Schichtübertragung verursachen. Streifen oder die Bildung von anderen Fehlerstellen, die in dem FFM auftreten können und die darunterliegende PSA-Schicht freilegen, können durch Wärmebehandlung der trägerlosen PSA-Konstruktion in einer Stufe nach Aufbringen der FFM-Schicht, aber bevor die trägerlose PSA-Konstruktion auf einer Sammelrolle gesammelt wird, eliminiert werden. Wärmebehandlung der FFM-Schicht an diesem Punkt verursacht, dass das FFM erweicht, zurückfließt und wandert, um jegliche Streifen und Fehlerstellen aufzufüllen.
Bezugnehmend auf 7, wo die FFM-Schicht 82 als eine Heißschmelze aufgebracht wird und wo Streifenbildung detektiert wird, kann die FFM-Schicht wärmebehandelt werden, indem sie einer Strahlungs-, Konvektions- oder Konduktionsheizvorrichtung, wie allgemein durch Pfeil 84 dargestellt, ausgesetzt wird, mit einer Fließtemperatur, die ausreichend hoch ist, um zu verursachen, dass das FFM zurückfließt und jegliche Streifen und Fehlerstellen ausfüllt. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die FFM-Schicht auf eine Temperatur von ungefähr 150°C (300°F) erwärmt, um zu verursachen, dass es in einer ausreichenden Menge fließt, um alle Streifen oder Fehlerstellen, welche das darunter liegende PSA freilegen, aufzufüllen und dabei eine FFM-Schicht in der Form eines unperforierten, kontinuierlichen Films herzustellen, der vollständig die darunter liegende PSA-Schicht bedeckt. Immer noch bezugnehmend auf 7, wo die FFM-Schicht 82 in der Form einer Lösung oder Emulsion aufgebracht wird und wo Streifenbildung detektiert wird, kann die FFM-Schicht mittels Behandlung mit Strahlungs-, Konvektions- oder Konduktionserwärmung, wie durch Pfeil 84 angezeigt, wärmebehandelt werden. Wärmebehandlung der FFM-Schicht 82 kann unabhängig von der Verdampfungsoperation stattfinden und kann mit einer Heizvorrichtung bewirkt werden, die unabhängig von derjenigen ist, die für die Verdampfungsoperation verwendet wird. Alternativ kann der Schritt der Wärmebehandlung der FFM-Schicht 82 als ein Teil der Verdampfungsoperation ausgeführt werden, indem das FFM nach der Verdampfung weiter auf eine Fliestemperatur hin erwärmt wird, die ausreichend hoch ist, um zu verursachen, dass das FFM fließt und jegliche Streifen und Fehlerstellen auffüllt. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die FFM-Schicht auf eine Temperatur von etwa 150°C (300°F) erwärmt, nachdem verdampft wurde, um zu verursachen, dass sie eine ausreichende Menge fließt, um alle Streifen oder Fehlerstellen auszufüllen, welche die darunter liegende PSA freilegen und dabei eine FFM-Schicht in der Form eines unperforierten kontinuierlichen Films herstellt, welcher die darunter liegende PSA-Schicht vollständig bedeckt.
In einer beispielhaften Ausführungsform, in welcher entdeckt wird, dass in der FFM-Schicht Streifen oder andere Fehlerstellen vorhanden sind, wird die FFM in drei fortlaufenden Zonen unter Verwendung eines Gebläsekonvektionsofens wärmebehandelt. Die erste Zone wird auf 100°C erwärmt, die zweite auf 120°C und die dritte auf 140°C. Jeder Ofen ist etwa 4,5 m in der Lange. Das beschichtete Laminat bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,25 m/s (50 Fuß pro Minute), was eine Verweilzeit von etwa 18 Sekunden durch jede Zone ergibt.
Proben aus Vorlaminat-PSA-Konstruktionen, hergestellt gemäß den unten diskutierten Bedingungen, werden untersucht, um die Oberflächenrauheit der FFM-Schicht vor und nach der Wärmebehandlung in der soeben oben diskutierten Art zu bestimmen. Die FFM-Schicht einer nicht wärmebehandelten trägerlosen PSA-Konstruktion hat eine mittlere Oberflächenrauheit von ungefähr 0,87 mm und eine RMS-Oberflächenrauheit von ungefähr 1,08 mm, wenn unter Verwendung eines Wyco Oberflächenmorphologie-Mikroskops gemessen wird, gescannt bei einer Vergrößerung von ungefähr 5,8-fach unter Verwendung eines Scannbereichs von ungefähr 1170 × 880 mm und unter Verwendung einer Punkt-zu-Punkt-Entfernung von ungefähr 3,10 mm. Die FFM-Schicht einer wärmebehandelten trägerlosen Vorlaminat-PSA-Konstruktion hat eine mittlere Oberflächenrauheit von ungefähr 0,58 mm und eine RMS-Oberflächenrauheit von ungefähr 0,71 mm unter den gleichen Messbedingungen. Basierend auf diesen Ergebnissen reduziert der Prozess der Wärmebehandlung der FFM-Schicht, so wie hier beschrieben, die Oberflächenrauheit der FFM-Schicht um ungefähr 40 Prozent, wobei das Ausfüllen und die Minimierung von Streifen und anderen Fehlerstellen in der FFM-Schicht bewiesen wird. Zusätzlich zeigt die wärmebehandelte FFM-Schicht auch ein Oberflächenfinish, das stärker glänzt als das der nicht wärmebehandelten trägerlosen PSA-Konstruktion.
Ein Merkmal der trägerlosen Vorlaminat-PSA-Konstruktionen zur Bildung von erfindungsgemäßen überlaminierten PSA-Konstruktionen ist, dass sie nicht auf der Verwendung von herkömmlichen vorgeformten Trägermaterialien beruhen, um ein Substrat zur Verfügung zu stellen, welches zum Bedrucken und für Markierungsvermerke angepasst ist. Dies ermöglicht, die überlaminierte PSA-Konstruktion bei geringeren Materialkosten herzustellen, sowohl aufgrund der Abwesenheit eines herkömmlichen Trägermaterials, als auch aufgrund der reduzierten Schichtdicken für verbleibende Konstruktionsmaterialien. Ein weiteres Merkmal der Verwendung von solchen Vorlaminat-PSA-Konstruktionen ist, dass das ausgewählte FFM ein wärmeaktivierbares Material sein kann, das aktiviert werden kann, um seine eigene Klebstoffoberfläche zu bilden, um anschließende Laminierung mit einem Überlaminatfilmmaterial zu vereinfachen, ohne getrennten Klebstoff oder Bindemittel verwenden zu müssen.
Erfindungsgemäße tragerlose PSA-Konstruktionen fördern auch die Herstellungseffektivität, sowohl da sie es ermöglichen, dass das FFM mit leicht verfügbarer Beschichtungsmaschinerie aufgebracht werden kann, wobei die Notwendigkeit für nachfolgende Laminierungsmaschinerie eliminiert wird, als auch dadurch, dass gleichzeitiges Aufbringen des FFM und PSA ermöglicht wird, wobei die Notwendigkeit für sequenzielles Aufbringen eines Trägermaterials vermieden wird. Erfindungsgemäße Vorlaminat-PSA-Konstruktionen fördern auch die Anwendungsflexibilität, wobei die Verwendung der überlaminierten PSA-Konstruktionen in Anwendungen ermöglicht wird, bei denen ein hoher Grad an Flexibilität/Verformbarkeit benötigt wird, z.B. wo die Aufklebersubstratoberfläche eine flexible, konturierte oder unregelmäßige Form hat.
Während besondere Verfahren zur Herstellung von Vorlaminat-PSA-Konstruktionen beschrieben und veranschaulicht wurden, soll verstanden werden, dass andere Verfahren zum Aufbringen von PSA-Materialien und zur Herstellung von PSA-Konstruktionen ebenfalls angepasst werden können, um die erfindungsgemäßen trägerlosen PSA-Konstruktionen herzustellen.
Geeignete FFMs, die zum Bilden der erfindungsgemäßen trägerlosen Vorlaminat-PSA-Konstruktionen geeignet sind, beinhalten Materialien, die: (1) beschichtbar oder extrudierbar sind, (2) kontinuierliche Filmbildner sind, sowie (3) dazu fähig sind, vollständig und gleichförmig die darunter liegende PSA-Schicht zu bedecken. Darüber hinaus sollte der kontinuierliche Film, der durch das FFM gebildet wird, in Kombination mit dem PSA und dem Träger die physikalischen Eigenschaften haben, die benötigt werden, um Bedrucken, Überlaminieren und Umwandeln zu vereinfachen und sollte kompatibel sein mit dem Verteilverfahren, das für umgewandelte Aufkleber (wahlweise in Kombination mit einer überlaminierten Filmschicht) eingesetzt wird. Ein Schlüsselmerkmal von FFMs, die für die Bildung von trägerlosen Vorlaminat-PSA-Konstruktionen geeignet sind ist, dass sie Härten, Trocknen oder Abkühlen, um eine vollständig nicht-blockierende Schicht zu bilden. Unerlässliche mechanische Eigenschaften, die zum Umwandeln des FFM in Kombination mit dem PSA und Überlaminatfilmschicht benötigt werden sind, dass diese ausreichend selbsttragend sind und dass sie angemessene Eigenschaften der Zugfestigkeit, Dehnung und Abziehens haben. Beispielhafte FFMs beinhalten thermoplastische Polymere, ausgewählt aus der Gruppe einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, Polyolefine, wie z.B. Polypropylen, Ehtylencopolymer, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polyamidharze, Polyesterharze, Polyurethanharze, Lacke, Polyacrylatharze, Vinylacetatharze, Vinylacetatcopolymere und Vinylacetate, wie z.B. Ethylenvinylacetat (EVA) und Ethylenmethylacrylat (EMA), Ethylenmethacrylsäure (EMAA), Nylons, Vinylpyrillidon, Hytrele, Polycarbonate, Polystyrole, PVOHs, PVDFs, Copolymere und Mischungen davon. Additive können in dem FFM enthalten sein, wie z.B. Füller oder Nukleierungsmittel.
Nach Aufbringen des PSA und/oder des FFM kann eine oder beide dieser Schichten strahlungsgehärtet werden, wie z.B. durch EB-Härtung.
Wenn das FFM, das verwendet wird, um die erfindungsgemäßen trägerlosen Vorlaminat-PSA-Konstruktionen zu bilden, in der Form einer Heißschmelze, Lösung oder Emulsion mittels Doppeldüsenverfahren aufgebracht wird, ist es erwünscht, dass das FFM eine Heißschmelz-, Lösungs- oder Emulsionsviskosität während der Beschichtungsoperation hat, die für einen gegebenen Scherratenbereich und Beschichtungstemperatur innerhalb eines definierten Fensters oder Bereiches ist, im Vergleich zu derjenigen des ausgewählten PSA-Materials. Für das gleichzeitige Aufbringen des FFM- und des PSA-Materials in der Form einer Heißschmelze durch z.B. Doppeldüsenverfahren ist es wichtig, dass das FFM- und PSA-Material kompatible Viskositäten bei den jeweiligen Beschichtungsbedingungen haben. Dies ist erwünscht, um zu ermöglichen, dass das FFM einen kontinuierlichen Film bildet, der vollständig und gleichförmig die darunter liegende PSA-Schicht bedeckt, wobei eine nicht-blockierende trägerlose PSA-Konstruktion gebildet wird.
14 veranschaulicht Viskositäts- gegenüber Scherratenkurven für fünf Beispiele von Heißklebern, nämlich Beispiel PSA Nr. 1, ein Öl enthaltender Heißkleber auf Kautschukbasis für allgemeine Zwecke, aufgenommen bei 190°C, Beispiel PSA Nr. 2, ein wenig klebriger Heißkleber auf Kautschukbasis, der kein Öl enthält, aufgenommen bei 190°C, Beispiel PSA Nr. 3, ein Heißkleber auf Kautschukbasis mit Tieftemperaturklebstoff, aufgenommen bei 180°C, Beispiel PSA Nr. 4, dem oben beschriebenen Heißkleber H2187-01, aufgenommen bei 190°C, und Beispiel PSA Nr. 5, dem gleichen Heißkleber aus Beispiel PSA Nr. 3, mit der Ausnahme, dass bei 200°C aufgenommen wurde. Die Viskositäts- gegen Scherratenkurven für jedes der Beispiel-PSAs werden bei einer konstanten Temperatur, z.B. 190°C, innerhalb eines definierten Scherratenbereiches aufgenommen.
Der Teil jeder Kurve, der von besonderem Interesse für die Definition eines Viskositätsarbeitsfensters für das FFM ist, hängt von der Art und den Besonderheiten der Beschichtungsmaschinerie ab. Z.B. kann bei der Verwendung einer Multidüsenbeschichtungsstation die Größe und Anordnung der Düsenanschlüsse die spezielle Schergeschwindigkeit des PSA-Materials während des Beschichtungsprozesses beeinflussen. Für eine beispielhafte mehrfache, z.B. duale Düsenbeschichtungsstation, die verwendet wird, um eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorlaminat-PSA-Konstruktion zu bilden, ist der interessierende Scherratenbereich zwischen ungefähr 1 000 s^–1 und 10 000 s^–1. Wie in 14 veranschaulicht, verringert sich die Viskosität jeder Probe Heißschmelz-PSA progressiv mit ansteigender Scherrate. Es ist allgemein erwünscht, dass ein Heißschmelz-PSA eine Viskositätskurve bei 190°C hat, die innerhalb eines Viskositätsfensters von etwa 1 bis 100 Pa·s (10 bis 1 000 Poise) enthalten ist, innerhalb des definierten Scherratenbereiches von 1 000 s^–1 und 10 000 s^–1 Bevorzugte PSAs, die geeignet sind zum Bilden von erfindungsgemäßen PSA-Konstruktionen, haben einen Viskositätsbereich von etwa 5 bis 40 Pa·s (50 bis 400 Poise) innerhalb der definierten Scherrate.
Die gleichzeitige Lieferung von PSA und FFM ist möglich unter Verwendung von herkömmlicher Beschichtungsausrüstung und einer Multidüse oder einem Extruder, wenn die Viskositäten zwischen den jeweiligen Materialien relativ nahe sind und die beiden Materialien nicht signifikant mit einander wechselwirken. Wenn gleichzeitig unter Verwendung von herkömmlichen Düsenverfahren aufgebracht ist es erwünscht, dass das PSA und FFM eine Heißschmelzviskosität und eine Schmelztemperatur haben, die relativ ähnlich ist. Für Zwecke der Sicherstellung der FFM-Kompatibilität mit dem PSA während des Aufbringens der Heißschmelze ist es erwünscht, dass das FFM eine Viskositätskurve oder einen Bereich innerhalb des Scherratenbereiches von etwa 1 000 s^–1 bis 10 000 s^–1 hat, der von der Viskositätskurve des PSA-Materials um einen Faktor von etwa 0,07 bis 15 Mal der Heißschmelz-PSA-Viskosität abweicht. Z.B. beinhalten geeignete Heißschmelz-FFMs zum Aufbringen mit einem der in 14 veranschaulichten Heißschmelz-PSA-Materialien solche, die einen Minimum-Viskositätsbereich von etwa 0,07 Pa·s bis 7 Pa·s (0,7 Poise bis 70 Poise) und einen Maximum-Viskositätsbereich von etwa 15 Pa·s bis 1 500 Pa·s (150 Poise bis 15 000 Poise) haben, innerhalb des angegebenen Scherratenbereiches bei einer identischen Temperatur, d.h. der FFM- und PSA-Beschichtungstemperatur.
Für Scherraten von mehr als 10 000 s^–1 ist es erwünscht, dass das FFM eine Viskosität hat, die von der Viskositätskurve des PSA-Materials weniger als um einen Faktor von etwa 0,07 bis 15 Mal der Heißschmelz-PSA-Viskosität abweicht. Der Grad an Varianz ist abgestuft, beginnend bei einem Faktor von etwa 0,07 bis 15 Mal der Heißschmelz-PSA-Viskosität bei 10 000 s^–1 und endend mit einem Faktor mit etwa 0,12 bis 8 Mal der Heißschmelz-PSA-Viskosität bei 40 000 s^–1.
FFMs mit einer Heißschmelz-, Lösungs- oder Emulsionsviskosität außerhalb eines Fensters oder Bereichs von Viskositäten, die mit der Viskosität des PSA-Materials kompatibel sind, können eine FFM-Schicht herstellen, die Filmdefekte hat, welche vollständige und gleichförmige Schichtbedeckung verhindern. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind FFMs, die mit herkömmlichen Heißschmelz-PSAs verwendet werden, z.B. solche, die ein Heißschmelzviskositätsfenster während der Beschichtung mit einem Doppeldüsenverfahren haben, das innerhalb eines Faktors von etwa 8 Mal der Viskosität des geraden aufgebrachten PSA-Materials bei einer Schergeschwindigkeit von ungefähr 40 000 s^–1 und bei einer Doppeldüsentemperatur von ungefähr 180°C ist.
15 veranschaulicht Viskositäts- gegenüber Scherratenkurven für eine Anzahl von verschiedenen Beispiel-FFMs, nämlich Beispiel-FFM Nr. 1, LD 509 (ein Polyethylenmaterial mit niedriger Dichte), Beispiel-FFM Nr. 2, Nucrel 669 (ein Ethylencopolymer, enthaltend ungefähr 11% Methacrylsäure), Beispiel-FFM Nr. 3, TC-140 (ein Methylenacrylatcopolymer), Beispiel-FFM Nr. 4, UL-7520 (ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer), Beispiel-FFM Nr. 5, Enable WX-23 (ein Ethylen-n-Butylacrylat-Copolymer), Beispiel-FFM Nr. 6, Nucrel 599 (ein Ethylencopolymer) und Beispiel-FFM Nr. 7, Unirez 2665 (ein Polyamidharz). Jede der FFM-Viskositäts- gegenüber Scherratenkurven wurde bei der gleichen Temperatur von ungefähr 190°C innerhalb eines Scherratenbereiches von 1 000 s^–1 bis 10 000 s^–1 genommen. Die ausgewählten FFM-Materialien, die in 15 enthalten sind, stellen solche Materialien dar, wie allgemein oben diskutiert, welche eine Viskositätskurve oder -bereich zeigen, der von der PSA-Materialviskosität um einen Faktor von etwa 0,07 bis 15 Mal der Heißschmelz-PSA-Viskosität innerhalb des gleichen Scherratenbereiches abweicht. Jedes dieser FFM-Materialien zeigt eine Viskositäts- gegenüber Scherratenkurve innerhalb des definierten Scherratenbereichs innerhalb des Bereiches von 1 bis 100 Pa·s und stärker bevorzugt innerhalb des Bereiches von 5 bis 80 Pa·s, d.h. gut innerhalb der definierten PSA-Viskositätskompatibilitätskriterien.
Ein Schlüsselmerkmal von erfindungsgemäßen PSA-Konstruktionen ist die Verwendung von FFM-Materialien, die in einer solchen Anwendung bisher nicht verwendet wurden. FFM-Materialien, wie sie oben beschrieben wurden, haben Viskositätskurven, die einzig sind und sehr viel niedriger als solche von Materialien, die herkömmlich für Aufkleberkonstruktionsanwendungen verwendet wurden. Es wird angenommen, dass viele der oben beschriebenen FFMs in einer Art verwendet werden, die bisher nie erforscht und vollendet wurde.
Viskositätskompatibilität zwischen dem FFM- und PSA-Material wird am genauesten erreicht, indem Viskositätskurven der beiden Materialien wie oben beschrieben verglichen werden. Jedoch kann abhängig vom Materialtyp der Schmelzindex oder Schmelzindex oder Schmelzflussrate des FFM so angesehen werden, dass er einen Anfangshinweis auf Viskositätskompatibilitäten zur Verfügung stellt. Jede der in 15 identifizierten FFMs hat einen Schmelzindex von zumindest 70 dg/min oder mehr. Es wurde entdeckt, dass geeignete FFMs solche einschließen, die einen Schmelzindex von zumindest 70 dg/min haben und bevorzugte FFMs solche einschließen, die einen Schmelzindex von 88 oder mehr haben. Es wird theoretisch angenommen, dass FFMs mit einem Schmelzindex von oberhalb 70 dg/min eine akzeptable FFM-Schicht bilden, da die Viskosität des FFM zu dem bevorzugten PSA passt, wenn aus einer Mehrschichtdüse beschichtet. Zusätzlich tendieren FFMs mit einem Schmelzindex von oberhalb 70 dg/min dazu, brüchig und härter während des Umwandlungsprozesses zu handhaben zu sein, d.h. das Verfahren des Matrixabziehens schwierig zu machen. FFMs mit einem Schmelzindex von weniger als etwa 70 dg/min werden schwierig bei der Verwendung von Multidüsentechniken zu beschichten seien, da die höheren Drücke, die einem solchen Prozess inhärent sind, eine Tendenz darstellen, dass Flussinstabilitäten auftreten. Z.B. zeigt sich, dass Polyethylen niedriger Dichte mit einem Schmelzindex von 28 eine schlechte FFM-Schicht mit Ratternarben zur Verfügung stellen.
Die Verwendung der oben diskutierten und in 15 eingeschlossenen FFMs und insbesondere die Polyamidharze, sind FFMs, die für gleichzeitiges Aufbringen mit herkömmlichen Heißklebern geeignet sind, da ihre Viskositäten bei den Aufbringtemperaturen, die verwendet werden, um die jeweiligen Materialien zu liefern, in der Größenordnung ähnlich sind. Z.B. sind, wenn das PSA ein herkömmlicher Heißkleber ist, die Schmelztemperaturen des PSA in dem Bereich von etwa 150°C bis etwa 200°C und vorzugsweise in dem Bereich von etwa 165°C bis etwa 180°C. Es ist daher erwünscht, dass das für die Verwendung mit einem solchen PSA ausgewählte FFM eine Schmelztemperatur unterhalb etwa 200°C und vorzugsweise in dem Bereich von etwa 150°C bis 180°C hat.
Es ist erwünscht, dass das ausgewählte FFM auch eine Chemie hat, die nicht kompatibel mit dem darunter liegenden PSA-Material ist, um seine Wanderung in die PSA-Schicht zu verhindern, wenn es auf der PSA-Schicht abgelagert wird. Wandern des FFM in die PSA-Schicht ist nicht erwünscht, da dies: (1) die Fähigkeit des FFM beeinträchtigt, eine vollständig nicht-blockierende Schicht zu bilden, (2) mit den Klebeeigenschaften der PSA-Schicht wechselwirkt und (3) die Fähigkeit der FFM-Schicht reduziert, Bedrucken und Markierungsvermerke zu empfangen und zu behalten.
Es ist erwünscht, dass die FFM-Schicht eine Zugfestigkeit von zumindest 1,4 MPa hat und stärker bevorzugt in dem Bereich von 1,4 bis 14 MPa. Ein FFM mit einer Zugfestigkeit von weniger als etwa 1,4 MPa kann eine trägerlose PSA-Konstruktion erzeugen, die schwierig durch Ausstanzen und Matrixabziehverfahren bei kosteneffektiven Gewebegeschwindigkeiten umzuwandeln ist, d.h. bei Gewebegeschwindigkeiten von mehr als etwa 0,25 m/s. Eine FFM-Schicht mit einer Zugfestigkeit von mehr als etwa 14 MPa kann eine trägerlose PSA-Konstruktion erzeugen, die schwierig auszustanzen und matrixstrippen ist, abhängig von den jeweiligen Arten von PSA und FFM und den speziellen Beschichtungsgewichten dieser Schichten.
Es ist erwünscht, dass die FFM-Schicht eine prozentuale äußerste Dehnung von zumindest 50 und stärker bevorzugt in dem Bereich von etwa 50 bis 500 hat. Ein FFM mit einer prozentualen äußersten Dehnung von weniger als etwa 50 kann eine überlaminierte PSA-Konstruktion erzeugen, die schwierig aufgrund von Abziehen und ähnlichem umzuwandeln ist. Eine FFM-Schicht mit einer prozentualen äußersten Dehnung von mehr als etwa 500 kann eine überlaminierte PSA-Konstruktion erzeugen, die schwierig durch Ausstanzen und Matrixstrippen umzuwandeln ist, abhängig von der Art des PSAs und FFMs und ihren jeweiligen Beschichtungsgewichten.
Eine Klasse von bevorzugten filmbildenden Harzen, die geeignet ist, um die FFM-Schicht zu bilden, sind thermoplastische Polyamidharze. Insbesondere bevorzugte Polyamidharze sind solche, die kommerziell erhältlich sind, z.B. von Union Camp of Wayne, New Jersey, unter der Uni-Rez-Produktlinie. Auf Dimer basierende Polyamidharze, erhältlich von Bostik, Emery, Fuller, Henkel (unter der Versamid-Produktlinie), um einige zu nennen, können ebenfalls verwendet werden. Andere geeignete Polyamide beinhalten solche, die durch Kondensation von dimerisierten pflanzlichen Säuren mit Hexamethylendiamin hergestellt werden. Bezugnehmend auf die Union Camp-Materialien hängt das spezielle Uni-Rez-Polyamidharz oder -Harzblend, der ausgewählt wird, letztendlich von den gewünschten speziellen physikalischen Eigenschaften der trägerlosen PSA-Konstruktion ab und kann von der Art und Viskosität des PSA-Materials, das für die darunter liegende PSA-Schicht verwendet wird, abhängen.
In einer beispielhaften Ausführungsform, bei der das darunterliegende PSA-Material der Heißkleber auf Kautschukbasis H2187-01 (mit einer Brookfield-Viskosität von ungefähr 12 000 cPs bei 175°C) ist, weist ein FFM, gebildet aus dem Polyamidharz, einen Blend aus Uni-Rez-Harzen auf, das sowohl eine gewünschte Viskosität innerhalb des oben beschriebenen Bereiches zur Verfügung stellt, als auch eine selbsttragende Oberfläche mit erwünschten Eigenschaften von Zugfestigkeit, Dehnung und Abziehen erzeugt. Z.B. erzeugt eine 1:3-Mischung der Uni-Rez 2620- und 2623-Polyamidharze einen Blend mit einer Goettfert-Viskositätskurve bei 155°C bei einer hohen Scherrate von ungefähr 40 000 s^–1, die von der Viskositätskurve des H2187-01-PSA-Materials um nicht mehr als einen Faktor von acht bei der gleichen Temperatur und gleichen Scherrate abweicht. Viskositäten für den Heißkleber auf Kautschukbasis und kompatible Uni-Rez-Polyamidharze bei verschiedenen Scherraten und bei einer Temperatur von ungefähr 180°C sind in Tabelle 1 unten aufgeführt.
Tabelle 1
Physikalische Eigenschaften von FFM-Schichten, gebildet aus der Uni-Rez Produktlinie, wie z.B. Viskosität, Zugfestigkeit (ASTM D1708), prozentuale äußerste Dehnung (ASTM D1708) und Abziehen (ASTM D1876), sind in Tabelle 2 unten aufgeführt.
Tabelle 2
Andere trägerlose PSA-Konstruktionen werden erfolgreich hergestellt durch doppelte Düsenbeschichtung des H2187-01-Heißklebers auf Kautschukbasis mit FFMs, die sich von Polyamidharzen unterscheiden, einschließlich Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) (Schmelzindex 70 dg/min), wie z.B. Escorene LD509, erhältlich von Exxon Chemical Co. (Houston, TX), Ethylenvinylacetat (Schmelzindex 135 dg/min), wie z.B. Escorene UL-7520, ein Copolymer aus Ethylen mit 19,3% Vinylacetat, ebenfalls erhältlich von Exxon Chemical Co., Ethylenmethacrylsäure (Schmelzindex 88 dg/min), wie z.B. Nucrel 699, ein Ethylencopolymer, enthaltend 11% Methacrylsäure, erhältlich von E.I. duPont de Nemours and Company (Wilmington, DE) und Ethylen-Methylacrylat-Copolymere (Schmelzindex 135 dg/min), wie z.B. TC-140, erhältlich von Exxon Chemical Co.
Nachdem die FFM-Schicht abgelagert ist, um die trägerlose PSA-Konstruktion zu bilden, kann die Konstruktion entweder für zukünftiges Bedrucken, Überlaminieren und Umwandeln zu einer anderen Zeit und/oder geographischen Stelle gesammelt werden, oder kann zu einer oder mehreren anderen Stationen für anschließendes Bedrucken, Überlaminieren und/oder Umwandeln während der gleichen Operation weitergeleitet werden. In einem beispielhaften Verfahren wird die trägerlose PSA-Konstruktion für zukünftiges Bedrucken, Überlaminieren und Umwandeln gesammelt. Vor dem Bedrucken ist es erwünscht, dass die trägerlose PSA-Konstruktion behandelt wird, um die Oberfläche der FFM-Schicht besser empfänglich für nachfolgendes Bedrucken oder Markieren zu machen. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die trägerlose PSA-Konstruktion durch herkömmliche Oberflächenbehandlungsverfahren, wie z.B. Koronabehandlung und ähnliches behandelt, um die Oberflächenenergie der FFM-Schicht zu erhöhen, um Benetzung während des Druckprozesses zu vereinfachen.
8 veranschaulicht eine erste Ausführungsform einer überlaminierten PSA-Konstruktion 86, hergestellt gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien, aufweisend die Vorlaminat-PSA-Konstruktion 88 wie oben beschrieben und in 4 veranschaulicht, aufweisend ein flexibles Substrat 90, die Ablöseoberfläche 92, die PSA-Schicht 94 und die FFM-Schicht 96. Die PSA-Konstruktion 86 weist eine überlaminierte Filmschicht 98 auf, die über der FFM-Schicht 96 abgelagert wird, Druckmarkierungen oder eine andere Form von Markierung 100, die zwischen die FFM-Schicht 96 und die überlaminierte Filmschicht 98 zwischengelegt ist, und eine zweite Klebeschicht 102, die zwischen die FFM-Schicht 96 und die überlaminierte Filmschicht 98 zwischengelegt ist, um das Laminieren der überlaminierten Filmschicht darauf zu vereinfachen. Die zweite Klebeschicht 102 kann aus der gleichen Art von PSA-Materialien, wie oben für die Vorlaminat-PSA-Konstruktion diskutiert, gebildet werden und kann Zweikomponentenklebstoff-Laminate beinhalten. Es ist erwünscht, dass die zweite Klebeschichtdicke in dem Bereich von etwa 1 bis 50 mm und vorzugsweise in dem Bereich von etwa 2 bis 20 mm ist. 9 veranschaulicht eine beispielhafte überlaminierte PSA-Aufkleberkonstruktion, aufweisend gedruckte Markierungen 100 auf der FFM-Schichtoberfläche 96 und die zweite Klebeschicht 102, die zwischen die überlaminierte Filmschicht 98 und die gedruckten Marken 100 und die frei gelegten Teile der FFM-Schichtoberfläche 96 zwischengelegt ist.
Man wird verstehen, dass erfindungsgemäße PSA-Konstruktionen unterschiedlich aufgebaut sein können, abhängig von der jeweiligen Aufkleberendanwendung. 9 z.B. veranschaulicht eine alternative überlaminierte PSA-Konstruktion 104, aufweisend die gedruckte Markierung 100, die entlang der rückseitigen Oberfläche der überlaminierten Filmschicht 98 aufgebracht ist, z.B. eine umgekehrt bedruckte überlaminierte Filmschicht, und die zweite Klebeschicht 102, die zwischen die FFM-Schichtoberfläche 96, die gedruckte Markierung 100 und jegliche freigelegte Oberflächenteile der überlaminierten Filmschicht 98 zwischengelegt ist. Wie unten eingehender diskutiert, wird die PSA-Konstruktion aus 9 unter Verwendung eines überlaminierten Films 98 gebildet, der zunächst umgekehrt bedruckt wird und auf den anschließend eine Schicht aus PSA auf die umgekehrt bedruckte Oberfläche aufgebracht wird. Der überlaminierte Film wird auf die Vorlaminat-PSA-Konstruktion mittels der PSA-Schicht durch herkömmliche Drucklaminierungstechniken laminiert.
10 veranschaulicht eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen PSA-Konstruktion 106, aufweisend eine erste aufgedruckte Markierung 108, die auf der Oberfläche der FFM-Schichtoberfläche 96 aufgebracht ist, eine zweite aufgedruckte Markierung 110, aufgebracht auf der Rückseite der überlaminierten Filmschicht 98 und die zweite Klebeschicht 112, die zwischen die erste und zweite aufgedruckte Markierung 108 bzw. 110 zwischengelegt ist. Die PSA-Konstruktion aus 10 kann in der gleichen Art wie oben für die PSA-Konstruktion aus 9 beschrieben gebildet werden, mit der Ausnahme, dass der überlaminierte Film auf die erste gedruckte Markierung 112 und die freigelegte FFM-Schichtoberfläche 96 der vorlaminierten PSA-Konstruktion 88 laminiert wird.
11 veranschaulicht noch eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen PSA-Konstruktion 108, aufweisend eine gedruckte Markierung 116, die zwischen die FFM-Schichtoberfläche 96 der Vorlaminat-PSA-Konstruktion 88 und die überlaminierte Filmschicht 98 zwischengelegt wird. Im Gegensatz zu den in 8 bis 10 veranschaulichten PSA-Konstruktionen beinhaltet die PSA-Konstruktion aus 11 keine zweite Klebstoffschicht, um den Überlaminatfilm auf die Vorlaminat-PSA-Konstruktion zu laminieren. Stattdessen werden die FFM-Schicht 96, die überlaminierte Filmschicht 98 oder beide aus einem Material gebildet, das aktivierbar ist, um seine eigene klebrige Oberfläche für die Laminierung zur Verfügung zu stellen. Geeignete aktivierbare Materialien beinhalten solche, die eine klebrige Oberfläche bilden, wenn sie Wärme ausgesetzt werden, d.h. wärmeaktivierbar, wie eingehender unten beschrieben.
12 veranschaulicht ein Beispielverfahren 118 zur Herstellung von erfindungsgemäßen überlaminierten PSA-Konstruktionen, aufweisend das Hindurchleiten der vorlaminierten PSA-Konstruktion 120 durch ein oder mehrere Druckstationen 122, wo eine behandelte FFM-Schichtoberfläche 124 mit herkömmlichen Druckverfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, bedruckt wird, wie z.B. dem Gravurverfahren, Flexoverfahren und ähnlichem. Die FFM-Schichtoberfläche 124 kann unter Verwendung von herkömmlichen Wasser basierenden, Lösungsmittel basierenden und Ultravioletttinten bedruckt werden, um ein gewünschtes Druckmuster und/oder Botschaft 126 zur Verfügung zu stellen. Dieses Verfahren kann eingesetzt werden, um die in 8, 10 und 11 veranschaulichten PSA-Konstruktion zu bilden, d.h. die PSA-Konstruktion, aufweisend eine bedruckte Markierung auf der FFM-Schichtoberfläche.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird die FFM-Schichtoberfläche 124 mittels einer oder mehrerer Druckstationen 122 durch Flexoverfahren unter Anwendung von Ultravioletttinte über Anilox-Rollen bedruckt. Offenbar variiert die Gesamtdicke der Druckschicht 102 abhängig von der Anzahl von Druckstationen, Art und Dicke der in jeder Station aufgebrachten Tinte, um ein besonderes Design oder Botschaft zu erzeugen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Gesamtdruckdicke in dem Bereich von etwa 0,5 bis 50 mm und vorzugsweise in dem Bereich von etwa 1 bis 20 mm, aufgebracht mittels mehreren Druckstationen und mehreren Anilox-Rollen. Ultravioletttinte ist so ausgelegt, dass sie härtet, um eine vernetzte Struktur zu bilden, die zusätzliche Verstärkung für die darunter liegende FFM-Schicht zur Verfügung stellt, wobei sie bei der anschließenden Umwandlung und Verteilung behilflich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorlaminat-PSA-Aufkleberkonstruktion 120 nachdem sie bedruckt oder markiert ist anschließender Überlaminierung zugeführt, wo ein gewünschter Überlaminatfilm oder eine Überlaminat-Filmkonstruktion auf das gedruckte Bild 126 aufgebracht wird und/oder auf die darunter liegende FFM-Oberfläche 124. Der Überlaminierungsschritt kann sequenziell nach der Druckoperation ausgeführt werden, oder er kann getrennt von der Druckoperation durch Sammeln und Lager der bedruckten trägerlosen Vorlaminat-PSA-Konstruktion wie oben diskutiert ausgeführt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die bedruckte Vorlaminat-PSA-Konstruktion sequenziell nach der Druckoperation überlaminiert, indem ein gewünschter Überlaminatfilm, Überlaminat-Filmkonstruktion oder filmbildendes Material auf die darunterliegende Vorlaminat-PSA-Konstruktion aufgebracht wird. Erwünschte Überlaminatfilmmaterialien, die zur Bildung von erfindungsgemäßen überlaminierten PSA-Konstruktionen geeignet sind, beinhalten kontinuierliche Filmmaterialien, ausgewählt aus der Gruppe einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, orientierten und nicht orientierten transparenten Filmen, gebildet aus Polyolefinen, wie z.B. Polypropylen, Polyethylen, Polyamid und anderen Polymermaterialien, die dazu fähig sind, eine Schutzbarriere über der Vorlaminat-PSA-Konstruktion zur Verfügung zu stellen. Es ist erwünscht, dass die Filmmaterialien optisch transparent sind, um das Betrachten des darunter liegenden gedruckten Bildes zu ermöglichen. Jedoch kann, falls gewünscht, das Filmmaterial getönt oder gefärbt sein, um einer besonderen Aufkleberanwendung zu entsprechen, z.B. um als Hintergrund für das bedruckte Bild zu dienen.
Es ist ebenfalls erwünscht, dass das überlaminierte Filmmaterial der überlaminierten PSA-Konstruktion einen Grad von Steilheit verleiht, um zu ermöglichen, dass der Aufkleber durch herkömmliche Abziehplattenausrüstung verteilt werden kann, während die hohe Verformbarkeit der Vorlaminat-PSA-Konstruktion nicht geopfert wird, um die Verwendung der überlaminierten PSA-Konstruktion in Anwendungen zu ermöglichen, die Flexibilität und Verformbarkeit erfordern. Zusätzlich kann der überlaminierte Film aus Filmmaterialien ausgewählt werden, die dafür bekannt sind, einen gewissen Grad an Ultraviolettbeständigkeit oder Filterung zur Verfügung zu stellen, um den darunter liegenden Aufkleber vor der nachteiligen Wirkung von wiederholter Sonnenbestrahlung zu schützen. Weiterhin kann der überlaminierte Film aus kontinuierlichem Filmmaterial ausgewählt werden, das der Aufkleberkonstruktion auch eine Sicherheitsfunktion verleiht, wie z.B. ein Hologramm oder ähnliches.
Die in 11 veranschaulichte PSA-Konstruktion kann durch Verwendung eines Überlaminatfilmmaterials gebildet werden, das selbst dazu fähig ist, wärmeaktiviert zu werden, um seine eigene Klebeoberfläche zu bilden und eine ausreichende „offene Klebe"-Zeit hat, um das Laminieren auf die darunter liegende Vorlaminat-PSA-Konstruktion bei relativ niedriger Temperatur zu vereinfachen, so dass unerwünschte Wärmeeffekte auf die Vorlaminat-PSA-Konstruktion vermieden werden. „Offene Klebrigkeit" betrifft die Menge an Zeit, die ein gerades aktiviertes Überlaminatfilmmaterial klebrig verbleibt, um klebrigen Kontakt mit einer benachbarten Oberfläche zu eröffnen. Gewisse Polymerfilme erfordern, wenn sie auf ihre Schmelztemperatur erwärmt und abgekühlt werden, eine Menge an Zeit, um vollständig auszuhärten. Während einer solchen Zeit kann das Polymer klebrig bleiben. Dieser Zeitraum nach dem Abkühlen, in welchem das Polymer klebrig verbleibt, erlaubt Umgebungs- oder Subaktivierungstemperatur-Laminierung eines zweiten Substrates auf die klebrige Oberfläche, was hoch erwünscht ist. Geeignete wärmeaktivierbare Überlaminatfilmmaterialien beinhalten Heißklebematerialien, wie z.B. thermoplastische Polyamidharze. Insbesondere bevorzugte Polyamidharze beinhalten solche, die oben zur Bildung der FFM-Schicht beschrieben wurden. Andere geeignete Polyamide beinhalten solche, die durch Kondensieren von dimerisierten Pflanzensäuren mit Hexamethylendiamin hergestellt werden.
Die in 11 veranschaulichte überlaminierte PSA-Konstruktion wird durch das Beispielverfahren aus 12 hergestellt, indem ein wärmeaktivierbares Überlaminatfilmmaterial 128 auf eine bestimmte Aktivierungstemperatur erwärmt wird, in dem eine Oberfläche des Überlaminatfilmmaterials einer Wärmequelle (nicht gezeigt) ausgesetzt wird und das aktivierte Überlaminatfilmmaterial 128 durch eine Walze 130 für die Laminierung mit der darunter liegenden bedruckten Oberfläche 126 hindurch geleitet wird. Es ist erwünscht, dass die Laminierungstemperatur am Walzenspalt unterhalb der Aktivierungstemperatur ist, um jegliche nachteilige Wärmeeffekte auf die darunter liegende bedruckte Oberfläche und trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion zu minimieren.
Alternativ kann die PSA-Konstruktion aus 11 gebildet werden, indem die FFM-Schicht anstelle des Überlaminatfilms aus einem wärmeaktivierbaren Material gebildet wird. Eine solche Konstruktion wird gemäß dem Verfahren aus 12 hergestellt, indem die FFM-Schichtoberfläche 124 durch geeignete Heizvorrichtungen unter eng überwachten Bedingungen wärmeaktiviert wird, nachdem auf sie gedruckt wurde, um sicher zu stellen, dass das Druckbild nicht nachteilig beeinträchtigt wird. Einmal aktiviert weist die FFM-Schicht 124 eine Klebeoberfläche mit einer erwünschten offenen Klebezeit auf, d.h. sie hat eine Klebeoberfläche für ein kontrollierbares Zeitfenster, um anschließende Laminierung mit dem Überlaminatfilmmaterial 128 unter Verwendung von herkömmlichen Laminierungsmethoden zu ermöglichen. In einer Anstrengung, um die Möglichkeit der Druckbildverzerrung zu minimieren oder eliminieren, wenn die FFM-Schicht wärmeaktiviert wird, kann ein umgekehrter Überlaminatfilm für das Laminieren der wärmeaktivierten FFM-Schicht 124 verwendet werden. Beide derartigen Laminierungsverfahren, welche den Schritt der Wärmeaktivierung des Überlaminatfilmmaterials oder des FFM-Materials beinhalten, erzeugen eine überlaminierte PSA-Konstruktion, die nicht erfordert, dass eine PSA-Schicht zwischen die FFM-Schicht und die Überlaminatfilmschicht zwischengelegt wird.
In einer beispielhaften Ausführungsform, bei welcher ein wärmeaktivierter FFM- oder Überlaminatfilm verwendet wird, ist es erwünscht, dass das wärmeaktivierbare Material eine offene Klebezeit von mehr als etwa 0,25 Sekunden und weniger als etwa 20 Sekunden hat und vorzugsweise weniger als etwa 5 Sekunden nach Aktivierung. Um die offene Klebezeit während des Prozesses des Laminierens der Vorlaminat-PSA-Konstruktion zu reduzieren und dabei die Geschwindigkeit zu beschleunigen, mit welcher die Konstruktion laminiert wird, kann das aktivierte Material vor der Laminierung durch Verwendung einer herkömmlichen Kühlvorrichtung abgekühlt werden, die zwischen die Aktivierungsvorrichtung und die Laminierungsvorrichtung platziert wird. Abkühlen des aktivierten Materials erlaubt, die Laminierung bei Umgebungs- oder Subaktivierungsprozess-Temperaturbedingungen kurz nach der Wärmeaktivierung auftreten zu lassen, wobei das Potential der Wärmezerstörung der Vorlaminat-PSA-Konstruktion minimiert wird.
Materialien, die zur Bildung einer wärmeaktivierbaren FFM-Schicht oder Überlaminatfilm geeignet sind, beinhalten solche Heißklebstoffe wie zuvor beschrieben, modifizierte Heißklebstoffe und Heißklebstoffe mit verzögerter Wirkung. Bevorzugte modifizierte Heißklebstoffe beinhalten solche Heißklebstoffe wie zuvor beschrieben, die zusätzlich ein oder mehrere Weichmacher und/oder Klebrigmacher enthalten, um sie während ihrer offenen Klebezeitdauer mehr dem Verhalten von PSAs anzunähern. Ein beispielhafter modifizierter Heißklebstoff ist ein Polyamidharz, gebildet durch Kondensation von gleichen molaren Mengen von Hystrene 3695-Dimersäure, erhältlich von Humco aus Texarkana, Texas, mit Hexamethylendiamin, indem 50 Gew.-% eines solchen Polyamidharzes genommen und dazu 25 Gew.-% Castorbohnenöl und 25 Gew.-% Foral 85 Harzesterklebrigmacher von Hercules Inc. aus Wilmington, Delaware zugegeben werden.
Heißklebstoffe mit verzögerter Wirkung, die geeignet sind für die Bildung einer wärmeaktivierbaren FFM-Schicht oder Überlaminatfilm beinhalten Polymere, die normalerweise keine offene Klebrigkeit besitzen, aber mit ein oder mehreren festen Weichmachern gemischt werden. Wenn sie schmelzen, verursacht der feste Weichmacher, dass das nicht klebrige Polymer klebrig wird und für einige Zeit nach dem Abkühlen flüssig verbleibt, um eine offene Klebrigkeit zur Verfügung zu stellen. Geeignete Heißklebstoffe mit verzögerter Wirkung sind kommerziell erhältlich von z.B. Kimberly-Clark, Brown Bridge Industries aus Troy, Ohio, unter dem Produktnamen 402-MC, 64-BAK, 441-BL und 70-RECA, Oliver Products Company aus Grand Rapids, Michigan, unter seiner Engineered Adhesive Coated Products-Linie und Nashua Graphic Products aus Merrimack, New Hampshire, unter den Produktnamen RX-1, BM-4, PBL-3, wie in US-Patent Nrn. 2 462 029, 3 104 979 und 2 678 284 beschrieben, die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Überlaminierte PSA-Konstruktionen
Überlaminierte PSA-Konstruktionen, wie in 8 bis 10 veranschaulicht, können gemäß dem beispielhaften Verfahren aus 12 hergestellt werden, indem eine überlaminierte Filmkonstruktion verwendet wird, aufweisend die zweite PSA-Schicht, die entlang der rückseitigen Oberfläche aufgebracht wird, d.h. einer Oberfläche, die so angeordnet ist, dass sie mit einer benachbarten Vorlaminat-PSA-Konstruktionsoberfläche laminiert werden kann. Die zweite PSA-Schicht kann auf die Überlaminatfilm-Rückseitenoberfläche durch die gleichen Techniken wie zuvor zum Aufbringen der PSA-Schicht beschrieben aufgebracht werden, um die Vorlaminat-PSA-Konstruktion zu bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die PSA-Schicht in der Form eines Emulsionssprays aufgebracht. Die Überlaminatfilm-Konstruktion 128 kann zusätzlich einen Ablöseträger (nicht gezeigt) beinhalten, angeordnet auf der PSA-Schicht, um das Sammeln und Lager der Überlaminat-Konstruktion in Rollenform zu vereinfachen, nachdem sie gebildet wurde. Während des Laminierungsprozesses wird der Ablöseträger von der Überlaminatfilm-Konstruktion entfernt, z.B. nachdem die Filmkonstruktion von einer Sammelrolle ausgelassen wird, um seine darunter liegende PSA-Schicht frei zu legen. Die Überlaminatfilm-Konstruktion wird durch Walze 130 laufen lassen, was verursacht, dass die Überlaminatfilm-Konstruktions-PSA-Schicht auf die darunter liegende Vorlaminat-PSA-Konstruktionsoberfläche drucklaminiert wird. Alternativ kann der überlaminierte Film 94 mit einer PSA-Schicht 98 beschichtet werden und zur anschließenden Laminierung mit der Vorlaminat-PSA-Konstruktion 86 während der gleichen Operation geführt werden, ohne gesammelt zu werden, demzufolge ohne die Notwendigkeit für einen Ablöseträger. In jedem Fall kann die gedruckte Markierung für die vollständige PSA-Konstruktion auf der FFM-Schichtoberfläche sein (wie in 8 gezeigt), kann umgekehrt auf einer rückseitigen Oberfläche des überlaminierten Films gedruckt sein (wie in 9 gezeigt), oder kann sowohl auf der FFM-Schichtoberfläche als auch umgekehrt gedruckt auf dem Überlaminatfilm (wie in 10 gezeigt) sein, abhängig von der jeweiligen Aufkleberanwendung.
13 veranschaulicht ein weiteres Beispielverfahren 132 zur Bildung einer erfindungsgemäßen überlaminierten PSA-Konstruktion wie in 11 veranschaulicht, unter Verwendung der oben beschriebenen Vorlaminat-PSA-Konstruktion. In einem solchen Verfahren wird die überlaminierte PSA-Konstruktion durch Aufbringen eines überlaminatfilmbildenden Materials 134 auf die darunter liegende bedruckte Oberfläche 136 der Vorlaminat-PSA-Konstruktion 120 gebildet. Das überlaminatfilmbildende Material 134 kann durch die gleichen Beschichtungsverfahren wie oben zum Aufbringen des FFM beschrieben aufgebracht werden, um die trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion zu bilden, indem die bedruckte Vorlaminat-PSA-Konstruktion durch eine Sprüh- oder Beschichtungsstation 138 geführt wird. Das filmbildende Material kann ausgewählt werden aus der Gruppe aus Materialien, die dazu fähig sind, in flüssiger Form verteilt zu werden, z.B. als eine heiße Schmelze, eine Emulsion oder wässrige Dispersion, als eine Lösungsmittellösung, um anschließend unter geeigneten Bedingungen einen kontinuierlichen Überlaminatfilm zu bilden. Beispielhafte filmbildende Materialien beinhalten Lacke und solche Materialien, z.B. Polyamide, wie oben beschrieben, verwendet, um das FFM der trägerlosen Vorlaminat-PSA-Konstruktion zu bilden. Zusätzlich können filmbildende Materialien ausgewählt werden, um der Aufkleberkonstruktion, falls erwünscht, einen Grad an Ultraviolettschutz zur Verfügung zu stellen.
Es ist erwünscht, dass die Dicke des Überlaminatfilmmaterials ausreichend ist, um: (1) das darunter liegende gedruckte Bild und die PSA-Aufkleberkonstruktion vor Zerstörung zu schützen, verursacht durch physikalischen Kontakt mit benachbarten Gegenständen, und vor Zerstörung, die durch Feuchtigkeit verursacht wird, (2) einen ausreichenden Grad an Starrheit und Steifheit für die überlaminierte PSA-Konstruktion zur Verfügung zu stellen, um Hochgeschwindigkeitsumwandlung und Verteilung mittels herkömmlicher Abziehplattenausrüstung zu vereinfachen, und (3) der Aufkleberkonstruktion einen gewünschten Grad an Verformbarkeit zu verleihen, um die Verwendung mit einer Vielzahl von verschiedenen Substraten zu ermöglichen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der überlaminierte Film eine Beschichtungsdicke von in dem Bereich von etwa 1 bis 125 mm haben und vorzugsweise hat er eine Beschichtungsdicke in dem Bereich von etwa 5 bis 50 mm. Man wird verstehen, dass die spezielle Überlaminatfilm-Beschichtungsdicke abhängig von einer Anzahl von Faktoren variieren wird, wie z.B. der Beschichtungsdicke der verschiedenen Schichten, die verwendet werden, um die Vorlaminat-PSA-Konstruktion zu bilden, den Arten von ausgewählten Materialien, um die Vorlaminat-PSA-Konstruktion zu bilden, der Dicke der aufgedruckten Merkmale und Art des verwendeten Materials, um das Gleiche zu bilden, sowie den jeweiligen Wandelbarkeits-, Verteilbarkeits- und Verformbarkeitskriterien der überlaminierten PSA-Konstruktion.
Weiterhin kann das überlaminierende Filmmaterial ausgewählt werden, um das darunter liegende aufgedruckte Merkmal vor den Wirkungen von Wetter und Sonnenbestrahlung zu schützen. Z.B. kann in Anwendungen, bei denen die PSA-Aufkleberkonstruktion auf ein Substrat aufgebracht wird, welches der Sonne für ausgedehnte Zeiträume ausgesetzt ist, das überlaminierte Filmmaterial aus einem Material ausgewählt werden, welches einen Grad von Ultraviolettbeständigkeit zur Verfügung stellt und/oder welches einiges aus der Ultraviolettstrahlung vor den darunter liegenden aufgedruckten Merkmalen herausfiltert, um Verblassen zu minimieren. Ein weiterer Vorteil der gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien hergestellten trägerlosen überlaminierten PSA-Konstruktionen ist, dass die Überlaminatfilmschicht vorzugsweise bei einer gewünschten Dicke ausgewählt und verwendet wird, um das darunter liegende aufgedruckte Merkmal optisch zu verstärken, z.B. das aufgedruckte Merkmal glänzender aussehen zu lassen mit einem helleren Farbton und brillanterer Farbintensität.
Eine Überlaminatfilm-Beschichtungsdicke, die weniger als etwa 1 Mikrometer ist, kann eine überlaminierte PSA-Konstruktion bilden, die ein oder mehrere der folgenden Charakteristiken besitzt: (1) ihr kann es an ausreichender Steifheit mangeln, um Hochgeschwindigkeitsumwandelbarkeit und/oder Verteilbarkeit durch herkömmliche Abziehplattenausrüstung zu ermöglichen, (2) sie kann das darunter liegende bedruckte Merkmal nicht angemessen vor physikalischem Kontakt mit benachbarten Objekten oder Feuchtigkeit schützen und (3) sie kann das darunter liegende gedruckte Merkmal nicht in einer gewünschten Menge verstärken. Eine Überlaminatfilm-Beschichtungsdicke, die mehr als etwa 125 mm ist, kann eine überlaminierte PSA-Konstruktion bilden, die: (1) zu steif oder zu starr ist, wodurch es ihr an einem gewünschten Grad Flexibilität oder Verformbarkeit mangelt, was verursachen kann, dass sich der Aufkleber von einer aufgebrachten Substratoberfläche weg abhebt und/oder (2) die Fähigkeit, das darunter liegende gedruckte Merkmal klar zu sehen eintrübt oder nachteilig beeinträchtigt.
Erfindungsgemäße PSA-Aufkleberkonstruktionen haben eine Gesamtkonstruktionsdicke (den Ablöseträger nicht eingeschlossen) in dem Bereich von etwa 9 bis 150 mm und vorzugsweise in dem Bereich von etwa 50 bis 120 mm. Überlaminierten PSA-Konstruktionen mit einer Konstruktionsdicke von weniger als etwa 9 mm kann es an ausreichender Steifheit mangeln, um sowohl Hochgeschwindigkeitsumwandelbarkeit als auch Verteilung unter Verwendung einer Abziehplattenausrüstung zu ermöglichen, während es überlaminierten PSA-Konstruktionen mit einer Konstruktionsdicke von mehr als etwa 150 mm an ausreichender Verformbarkeit mangeln kann, um ihre Verwendung auf gewissen Anwendungen zu erlauben.
Zurück Bezug nehmend auf 12 und 13 kann nach Aufbringen der Überlaminatfilmschicht, Überlaminatfilm-Konstruktion oder überlaminatfilmbildenden Materials die überlaminierte PSA-Konstruktion entweder zur Umwandlung für eine spätere Zeit und/oder an einer anderen Stelle gesammelt werden oder kann zu einer oder mehreren Umwandlungsstationen 140 nach der Druck- und Laminierungsoperation geführt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die überlaminierte PSA-Konstruktion nach der Laminierung zu einer Umwandlungsstation 140 geleitet, wo sie geschnitten und durch herkömmliche Umwandlungsverfahren abgezogen wird, d.h. durch Ausstanzen und Matrix-Strippverfahren, um einen PSA-Aufkleber mit einer gewünschten Form und Größe zu bilden. 12 und 13 veranschaulichen das Ausstanzen und Matrix-Strippen der überlaminierten Filmschicht, des gedruckten Merkmals und der darunter liegenden FFM-Schicht, sowie der PSA-Schicht der überlaminierten PSA-Konstruktion in Station 140 zu einer Serie von PSA-Aufklebern 142 von gewünschter Form und Größe, die von Ablöseträger 144 getragen werden.
Ein Schlüsselmerkmal der erfindungsgemäßen überlaminierten PSA-Aufkleberkonstruktionen ist, dass die hoch verformbar und dennoch ausreichend steif sind, um sowohl Hochgeschwindigkeitsumwandlung als auch Abtrennung unter Verwendung von herkömmlicher Abziehplattenausrüstung für das anschließende Verteilen zu erlauben. Erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Konstruktionen haben eine Gurley-Steifheit in der Maschinenrichtung von weniger als etwa 40 mg. Für Anwendungen, die einen hohen Grad an Verformbarkeit erfordern, können überlaminierte PSA-Konstruktionen entworfen werden, die eine Gurley-Steifheit von weniger als etwa 20 mg haben und vorzugsweise weniger als 10 mg und in einigen Fällen in dem Bereich von etwa 3 bis 8 mg (gemessen durch TAPPI Gurley-Steifheitstest T-543). Es ist überraschend herauszufinden, dass überlaminierte PSA-Konstruktionen mit einer geringen Gurley-Steifheit von weniger als etwa 10 mit hohen Geschwindigkeiten umgewandelt werden können, und dass ausgestanzte Aufkleber mit solcher Konstruktion unter Verwendung von herkömmlicher Abziehplattenablöseausrüstung vom Ablöseträger getrennt werden können. Wie zuvor bemerkt kann für die Aufgabe des Aufbringen eines abgetrennten Aufklebers auf ein gewünschtes Substrat nicht-konventionelle Verteilungsausrüstung für Aufkleber erforderlich sein, die aus PSA-Konstruktionen mit geringer Steifheit geschnitten werden, z.B. PSA-Konstruktionen mit einer Gurley-Steifheit von weniger als etwa 10 mg.
Erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Aufkleberkonstruktionen können durch herkömmliches Ausstanzen und Matrix-Abziehverfahren bei Gewebegeschwindigkeiten umgewandelt werden, die PSA-Aufkleberkonstruktionen mit herkömmlichen Trägermaterialien, z.B. Papier, erreichen und übersteigen, und die eine Gurley-Steifheit von mehr als 20 mg haben. In einer beispielhaften Ausführungsform werden erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Konstruktionen bei einer Gewebegeschwindigkeit von ungefähr 0,75 m/s ausgestanzt und Matrix-gestrippt und können bei Gewebegeschwindigkeiten von bis zu ungefähr 1,5 m/s, abhängig von einer Anzahl von Faktoren, wie z.B. der Art des FFM und des verwendeten Überlaminatfilmmaterials, dem Beschichtungsgewicht des FFMs und Überlaminatfilmmaterials und der Dicke und Art der verwendeten Tinte, um die aufgedruckten Merkmale zu bilden, ausgestanzt und Matrix-gestrippt werden. Allgemein gesagt erlauben überlaminierte PSA-Konstruktionen, aufweisend höhere Beschichtungsgewichte der FFM-Schicht und/oder des Überlaminatfilmmaterials, das Umwandeln bei größeren Geschwindigkeiten als solche, welche niedrige Beschichtungsgewichte der FFM-Schicht und/oder des Überlaminatfilmmaterials aufweisen.
Erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Aufkleberkonstruktionen mit einer Gurley-Steifheit von mehr als etwa 10 mg sind allgemein ausreichend steif, um Verteilung unter Verwendung einer Abziehplatte oder einer Rückabzugskante bei hohen Geschwindigkeiten zu ermöglichen, z.B. mehr als 200 Teile pro Minute und bis zu etwa 250 Teile pro Minute, was zu einer Geschwindigkeit von etwa 0,4 bis 0,5 m/s korrespondiert. Vorzugsweise kann Verteilung bei einer Geschwindigkeit von zumindest 500 Teilen pro Minute und stärker bevorzugt bei 550 Teilen pro Minute oder mehr auftreten.
Bei gemäß den Prinzipien dieser Erfindung hergestellten überlaminierten PSA-Konstruktionen dient der überlaminierte Film dazu, das darunter liegende aufgedruckte Merkmal und die Aufkleberkonstruktion vor Zerstörung zu schützen, die durch physikalischen Kontakt mit einem benachbarten Objekt verursacht werden kann. Wenn z.B. als ein Aufkleber auf einem Glas- oder Kunststofftrinkbehälter verwendet, schützt der überlaminierte Film das aufgedruckte Merkmal davor, durch Kontakt mit benachbarten Flaschen beim Verpacken, Lager oder beim Ausstellen für den Verkauf oder die Verwendung zerkratzt oder auf andere Weise zerstört zu werden. Zusätzlich schützt die Überlaminatfilmschicht das darunter liegende aufgedruckte Bild vor Zerstörung, die durch Feuchtigkeit oder Wasserkontakt verursacht wird, z.B. in Situationen, wo der Aufkleber bei Getränkebehältern verwendet wird, die vor dem Verbrauch in einem Eisbad gelagert werden.
Das zuvor angegebene Merkmal, dass die bevorzugten überlaminierten Aufkleber flexibel und verformbar zu einer Vielzahl von verschiedenen Substratoberflächenkonfigurationen sind, ermöglicht das Aufkleben auf abgerundete Oberflächen, wie sie z.B. auf einem Getränkebehälter oder Flasche gefunden werden, ohne Abheben oder andere nachteilige Konsequenz. Die verbesserte Verformbarkeit der überlaminierten PSA-Konstruktion im Vergleich zu herkömmlicher PSA-Konstruktion besteht aufgrund des Designs der Kombination einer hoch verformbaren, trägerlosen vorlaminierten Dünnfilm-PSA-Konstruktion mit einem geeigneten Überlaminatfilmmaterial, welches ausreichende Steifheit zur Verfügung stellt, um Hochgeschwindigkeitsumwandlung und Verteilung ohne Aufopferung von Verformbarkeit zur Verfügung zu stellen. Erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Konstruktionen sind auch z.B. geeignet als Aufkleber auf Glasgetränkeflaschen und insbesondere als zuvor aufgebrachte Aufkleber, die an solchen Glasflaschen vor dem Waschen/Spülen, Befüllen und Pasteurisierungsprozess haften. Zuvor aufgebrachte Aufkleber, gebildet aus erfindungsgemäßen PSA-Konstruktionen, sind dazu fähig, dem Waschen/Spülen, Füllen und Pasteurisierungsprozessen der Flasche zu widerstehen, ohne von der Flaschenoberfläche hinweg gehoben zu werden, ohne einzutrüben oder auf andere Art und Weise die optische Qualität des bedruckten Bildes nachteilig zu beeinträchtigen und ohne irgendeine andere nachteilige Konsequenz zu zeigen. Die Fähigkeit von erfindungsgemäßen PSA-Konstruktionen, als ein zuvor aufgebrachter Aufkleber ohne nachteilige Konsequenzen zu funktionieren, ist bei den gegebenen bekannten Nachteilen von herkömmlichen PSA-Aufkleberkonstruktionen, wenn sie in der gleichen zuvor aufgebrachten Aufkleberanwendung eingesetzt werden, überraschend und unerwartet.
Herkömmliche PSA-Konstruktionen sind dafür bekannt, wenn sie Pasteurisierungsprozess unterzogen werden, sich von der darunter liegenden Substratoberfläche abzulösen, was sie ungeeignet für eine solche Anwendung macht. Ein solches Abheben wird auf die relativ hohe Steifheit oder Starrheit des Trägermaterials zurückgeführt, welches die PSA-Schicht von der Substratoberfläche wegzieht, wenn sich das PSA während des Pasteurisierungsprozesses erwärmt. Erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Konstruktionen sind besonders gut geeignet für die Verwendung in Anwendungen, wie z.B. zuvor aufgebrachten Flaschenaufklebern, aufgrund ihrer relativ geringen Steifheit und relativ erhöhten Verformbarkeit und PSA-Befeuchtbarkeit, was einem solchen Abheben des Aufklebers vorbeugt.
Beispiele für erfindungsgemäße vorlaminierte und überlaminierte PSA-Aufkleberkonstruktionen sind wie folgt:
Beispiel 1 – Trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion (Simultanbeschichtung)
Eine trägerlose vorlaminierte PSA-Konstruktion wird durch Heißschmelzdoppeldüsenverfahren mittels Aufbringen einer PSA-Schicht aus H2187-01-Klebstoff auf ein 42 Pfund Basisgewicht pro Ries Rhi-Liner 12-Ablöseträger hergestellt, aufweisend eine Schicht General Electric 6 000 Silikonablösematerial. Ein FFM, aufweisend ein Uni-Rez 2665-Polyamidharz (mit einer Heißschmelzviskosität innerhalb des oben ausgeführten Fensters) wird gleichzeitig auf eine Oberfläche der PSA-Schicht aufgebracht. Das Beschichtungsgewicht des PSA ist etwa 20 g/m² oder etwa 20 mm dick. Fünf Gramm Leucopure EGM UV-Chromophor werden zu etwa 191 des Polyamidharzes bei einem Blendverhältnis von 0,26 Gramm Leucopure pro Liter Harz zugegeben, um visuelle Beobachtung der FFM-Schicht unter einem UV-Licht zu ermöglichen. Das Polyamidharz wird mit einem Beschichtungsgewicht von etwa 25 g/m² oder etwa 25 mm Dicke aufgebracht. Die Gesamtdicke der vorlaminierten PSA-Konstruktion, ausschließlich des Ablöseträgers, ist ungefähr 45 mm.
Beispiele 2-4 – Überlaminierte PSA-Konstruktionen
Die in Beispiel 1 hergestellte vorlaminierte PSA-Konstruktion wird durch das Flexoverfahren unter Verwendung von drei Druckstationen und drei Anilox-Rollen bedruckt. Eine Ultravioletttinte wird verwendet und die Gesamttintendicke ist ungefähr 10 mm. Drei verschiedene überlaminierte PSA-Konstruktionen werden hergestellt, wobei jede die allgemeine Konstruktion wie in 8 veranschaulicht hat, indem drei verschiedene Arten von Überlaminatfilm auf die Vorlaminat-Konstruktion laminiert werden.
In Beispiel 2 wird eine überlaminierte PSA-Konstruktion durch Drucklaminieren einer Überlaminatfilm-Konstruktion, aufweisend einen optisch transparenten Überlaminatfilm, gebildet aus einem biaxial-orientierten Polypropylen und mit einer Filmdicke von ungefähr 20 mm, auf die Vorlaminat-Konstruktion hergestellt und eine Klebeschicht mit einer Dicke von ungefähr 4 mm, aufgebracht entlang der rückseitigen Oberfläche des überlaminierten Films. Die Klebeschicht wird aus einem Klebstoff auf Lösungsmittelbasis oder Wasserbasis, der allgemein für die Laminierung in der flexiblen Verpackungsindustrie verwendet wird, gebildet (z.B. einem Klebstoff, der verwendet wird, um Beutel für Chips, Kaffeebeutel, etc. zu laminieren). ADCOTE^®-Klebstoffe, erhältlich von Morton International (Chicago, IL), sind ein Beispiel für flexible Verpackungsindustrieklebstoffe.
In Beispiel 3 wird eine überlaminierte PSA-Konstruktion hergestellt durch Drucklaminieren einer Überlaminatfilm-Konstruktion aus einem optisch transparenten Überlaminatfilm, gebildet aus biaxial-orientiertem Polypropylen und mit einer Filmdicke von ungefähr 25 mm, und einer PSA-Schicht in der Form eines Zweikomponenten-Laminatklebstoffes mit einer Schichtdicke von ungefähr 20 mm, angeordnet entlang der rückseitigen Oberfläche des Überlaminatfilms, auf die Vorlaminat-Konstruktion.
In Beispiel 4 wird eine überlaminierte PSA-Konstruktion hergestellt durch Drucklaminieren einer Überlaminatfilm-Konstruktion, aufweisend einen optisch transparenten Überlaminatfilm, gebildet aus biaxial-orientiertem Polypropylen und mit einer Filmdicke von ungefähr 30 mm, und einer PSA-Schicht, gebildet aus dem gleichen PSA wie oben für die erste Konstruktion verwendet und mit einer Schichtdicke von ungefähr 4 mm, angeordnet entlang der rückseitigen Oberfläche des Überlaminatfilms, auf die Vorlaminat-Konstruktion.
Die überlaminierten PSA-Konstruktionen der Beispiele 2-4 haben eine Gesamtkonstruktionsdicke (ausschließlich des Ablöseträgers) von ungefähr 79 mm, 100 mm bzw. 89 mm.
Beispiel 5 – Umwandeln und Verteilen
Jede der drei oben beschriebenen beispielhaften überlaminierten PSA-Konstruktionen wird durch Ausstanzen und Matrix-Strippverfahren bei einer Gewebegeschwindigkeit von ungefähr 160 Fuß pro Minute umgewandelt. Jeder der beispielhaften überlaminierten PSA-Aufkleber wird unter Verwendung eines Dispensa-Matic Model U-45-Abziehplatten-Dispensers verteilt und auf Gurley-Steifheit untersucht. Die überlaminierten PSA-Konstruktionen der Beispiele 2, 3 und 4 haben eine Gurley-Steifheit von ungefähr 4,2, 6 bzw. 7,8 mg. Ablösewerte für die überlaminierte PSA-Konstruktion von Beispiel 3 werden ebenfalls erhalten (unter Verwendung von ASTM D-5375-93 mit einem TLMI Lab Master als Testapparatur) unter Verwendung einer 50 × 254 mm Probe durch Abziehen des Trägers weg von dem Trägermaterial in einem Winkel von ungefähr 90° und einer Abzugsgeschwindigkeit von ungefähr 0,3, 7,6 und 30,5 m/min. Für die überlaminierte PSA-Konstruktion aus Beispiel 3 wird gefunden, dass sie Ablösewerte von 18, 53 und 63 Gramm/51 mm Breite bei 0,3, 7,6 bzw. 30,5 m/min hat. Ablösewerte für herkömmliche PSA-Konstruktionen sind dafür bekannt, dass sie bei mehr als 80 Gramm/51 mm Breite liegen. Es wird theoretisch angenommen, dass die relativ geringe Ablösekraft, die von erfindungsgemäßen überlaminierten PSA-Konstruktionen gezeigt wird, zu der Verteilbarkeit des überlaminierten PSA-Aufklebers beiträgt, was der relativ wenig steifen Konstruktion erlaubt, mit hohen Geschwindigkeiten unter Verwendung von Abziehplattenausrüstung verteilt zu werden.
Beispiel 6 – Pasteurisierungsuntersuchung
Erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Konstruktionen, hergestellt gemäß Beispiel 2 und 4 oben, werden zu Aufklebern geformt und auf 590 ml Glasgetränkeflaschen zuvor aufgebracht. Die markierten Flaschen werden Pasteurisierungsbedingungen unterzogen, indem die markierten Flaschen in einem zirkulierenden Heißwasserbad bei ungefähr 73°C für einen Zeitraum von ungefähr 15 Min. gehalten werden, nach welcher Zeit die Flaschen aus dem Wasserbad zur Untersuchung entfernt werden. Die Aufkleber werden auf Abheben und optische Klarheit hin untersucht und zeigen keine Anzeichen für Abheben oder Trübung, sowohl direkt nachdem sie aus dem Bad entfernt wurden als auch nach dem sie für einen gesamten Tag entfernt waren. Zuvor aufgebrachte PSA-Flaschenaufkleber, die aus überlaminierten PSA-Konstruktionen der Beispiele 2 und 4 hergestellt wurden, werden auch der Wassersprüh-Pasteurisierungsuntersuchung unterzogen, wobei heißes Wasser mit einer Temperatur von ungefähr 65°C für einen Zeitraum von ungefähr zwei Stunden auf den Aufkleber aufgesprüht wird. Die Aufkleber zeigen keine Zeichen von Abheben oder Trübung unter diesen Testbedingungen.
Beispiel 7 – Batterieaufkleber
Eine erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Konstruktion kann auch dazu verwendet werden, Aufkleber für die Verwendung auf Trockenzellbatterien zu bilden, wie z.B. solche, die für Leistungsblinklichter (Power Flash Lights), Werkzeuge, Spielzeuge und ähnliches verwendet werden. Solche Batterien erscheinen in den folgenden populären Größen: „AA", „AAA", „C", „D" und „9 Volt". „Einlagige" PSA-Konstruktionen, die für die Verwendung in solchen Batterieanwendungen bekannt sind, sind in US-Patent Nr. 5 747 192 beschrieben, welches hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist. „Zweilagige" Batterieaufkleberproben werden gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt unter Verwendung einer PSA-Schicht, aufweisend H2187-01-Klebstoff, beschichtet auf einen 42 Pfund Basisgewicht pro Ries Rhi-liner 12-Ablöseträger, aufweisend eine Schicht aus General Electric 6000 Silikonablösematerial. Ein FFM, aufweisend ein Uni-Rez 2665-Polyamidharz, wird gleichzeitig auf den Träger beschichtet, um die kontinuierliche Filmschicht zu erzeugen, und diese wird mit einem 1 Mil PET-Film überlaminiert. Unbedruckte, ausgestanzte Matrix-abgezogene Batterieaufkleber, die aus diesem Material hergestellt werden, werden gemessen, ob sie „Zurückschrumpf"-Eigenschaften haben, die benötigt werden, um zylindrische Batterien zu markieren (Zurückschrumpfen ist in dem '192-Patent diskutiert). Weiterhin wird gefunden, dass das FFM dem Bedrucken mit herkömmlichen metallisierten Batteriegraphiken zugänglich ist.
Beispiele 8 und 9 – Trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion (sequenzielle Beschichtung)
In Beispiel 8 wird eine trägerlose Vorlaminat-PSA-Konstruktion durch sequenzielles Beschichten eines PSAs auf einen Papierträger, Trocknen des PSAs, gefolgt von Extrusionsbeschichtung eines Polypropylen-FFM auf die getrocknete PSA-Oberfläche zu einem späteren Zeitpunkt, hergestellt. Der Träger ist 42 Pfund Basisgewicht pro Ries Rhi-liner 12-Ablöseträger mit einer Schicht aus General Electric 6000 Silikonablösematerial. Das Emulsions-PSA mit einem Beschichtungsgewicht von 21 g/m² ist in US-Patent Nr. 5 221 706 offenbart, welches hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Das PSA wird auf den Träger beschichtet, getrocknet und der PSA-beschichtete Träger auf einer Rolle gesammelt. Später wird die Rolle abgewickelt, durch eine Extrusionsbeschichtungsstation hindurchgeführt und mit einer Liniengeschwindigkeit von 80 Fuß pro Minute wieder aufgewickelt. Eine 1 Mil Beschichtungsgewichtschicht aus Huntsman-Polypropylen P9H8M-015 (mit einer Schmelzflussrate von 53, einer Schmelztemperatur von etwa 540°F und erhältlich von Huntsman Chemical in Odessa, Texas) wird auf die Klebstoffoberfläche unter Verwendung einer 30 Inch-Düse, zur Verfügung gestellt von einem 2,5 Inch Extruder, extrusionsbeschichtet. Die Düsentemperatur ist 580°F. Dies resultiert in einer kontinuierlichen, unperforierten Beschichtung aus Polypropylen.
In Beispiel 9 wird Beispiel 8 mit der folgenden Änderung wiederholt. Der Papierträger wird durch einen Polyethylenterephthalat-Ablöseträger von Hoechst Diafoil Company, Greer, South Carolina, ersetzt. Das FFM des Polypropylens wird mit einem Beschichtungsgewicht von etwa 1,3 Mil beschichtet. Wiederum wird ein kontinuierlicher unperforierter Film aus P9H8M-015-Polypropylen auf dem klebrig beschichteten Träger gebildet.
Obwohl eingeschränkte Ausführungsformen von überlaminierten PSA-Konstruktionen und Verfahren für ihre Herstellung gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien hier beschrieben wurden, können dem Fachmann viele Modifikationen und Variationen offensichtlich sein. Demzufolge soll verstanden werden, dass innerhalb des Umfangs der anhängenden Ansprüche erfindungsgemäße überlaminierte PSA-Konstruktionen hergestellt werden können, die sich von denen wie hier spezifisch beschriebenen unterscheiden.

Claims

Druckempfindliche Aufkleberkonstruktion umfassend ein entfernbares flexibles Substrat (30) mit einer Ablöseoberfläche (32), dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff (34) auf der Ablöseoberfläche aufgebracht ist, der eine Brookfield-Viskosität im Bereich von etwa 5 Pa·s bis 40 Pa·s bei einer Temperatur von etwa 190°C und innerhalb einer Scherrate von 1000 bis 10000 s^–1 aufweist; und eine auf der Schicht aus dem druckempfindlichen Klebstoff aufgebrachte durchgängige Filmschicht (36), die den druckempfindlichen Klebstoff nicht blockierend macht und einen Anwendungsviskositätsbereich hat, der innerhalb eines Faktors von 0,07 bis 15 eines Anwendungsviskositätsbereichs des druckempfindlichen Klebstoffs innerhalb einer Scherrate von etwa 1000 bis 10000 s^–1 bei einer gegebenen Temperatur liegt, wobei die Vereinigung aus dem flexiblen Substrat, der Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff und der durchgängigen Filmschicht eine stanzbare und ablösbare Matrix-Konstruktion bereitstellt.
Konstruktion nach Anspruch 1, ferner umfassend eine überlaminierte Filmschicht (98), die über einer Oberfläche der durchgängigen Filmschicht angeordnet ist.
Konstruktion nach Anspruch 2, ferner umfassend eine gedruckte Markierung (100), die zwischen den durchgängigen Film- und überlaminierten Filmschichten angebracht ist.
Konstruktion nach Anspruch 2, wobei die Konstruktion eine Gesamtdicke, ausschließlich des flexiblen Substrats, im Bereich von 50 bis 120 Mikrometer aufweist.
Konstruktion nach Anspruch 2, wobei die Konstruktion eine Gurley-Steifheit von weniger als 20 mg hat.
Konstruktion nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Schicht aus Klebstoff (102) -Material, die zwischen der durchgängigen Filmschicht und der überlaminierten Filmschicht angeordnet ist.
Konstruktion nach Anspruch 1, wobei die durchgängige Filmschicht und die Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff gleichzeitig aufgebracht werden.
Konstruktion nach Anspruch 1, wobei die durchgängige Filmschicht und die Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff der Reihe nach aufgebracht werden.
Konstruktion nach Anspruch 1, wobei die Konstruktion eine Gesamtdicke, ausschließlich des flexiblen Substrats, im Bereich von 20 bis 70 Mikrometer aufweist.
Konstruktion nach Anspruch 1, wobei die durchgängige Filmschicht durch das Aufbringen eines nicht vorgeformten Films auf den druckempfindlichen Klebstoff gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer druckempfindlichen Aufkleberkonstruktion, bei dem man eine Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff (34) direkt auf eine Ablöseoberfläche (32) eines flexiblen Substrats (30) aufbringt und die Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff eine Brookfield-Viskosität im Bereich von etwa 5 Pa·s bis 40 Pa·s bei einer Temperatur von etwa 190°C und innerhalb einer Scherrate von 1000 bis 10000 s^–1 aufweist, und eine Schicht aus Film bildendem Material (36) direkt auf eine Oberfläche der Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff aufbringt, um darauf einen durchgängigen Film zu bilden; wobei die Vereinigung aus dem flexiblen Substrat, der Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff und der durchgängigen Filmschicht eine stanzbare und ablösbare Matrix-Konstruktion bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schicht aus dem Film bildenden Material, die verwendet wird, um die durchgängige Filmschicht zu bilden, einen Anwendungsviskositätsbereich hat, der innerhalb eines Faktors von 0,07 bis 15 eines An wendungsviskositätsbereichs des druckempfindlichen Klebstoffs innerhalb einer Scherrate von etwa 1000 bis 10000 s^–1 bei einer gegebenen Temperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem man ferner eine überlaminierte Filmschicht (98) über einer Oberfläche der durchgängigen Filmschicht aufbringt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die überlaminierte Filmschicht gebildet wird, indem man ein nicht vorgeformtes Filmmaterial auf die Oberfläche der durchgängigen Filmschicht aufbringt.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem man ferner eine gedruckte Markierung (100) zwischen der durchgängigen Filmschicht und der überlaminierten Filmschicht aufbringt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Film bildende Material in Form eines nicht vorgeformten Films aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schritte, bei denen die Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff aufgebracht wird und die Schicht aus Film bildendem Material aufgebracht wird, gleichzeitig erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schritte, bei denen die Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff aufgebracht wird und die Schicht aus Film bildendem Material aufgebracht wird, der Reihe nach erfolgen.