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Diese Erfindung betrifft einen graphischen
Gegenstand, umfassend eine Empfangsschicht für elektrostatische Toner, die
ein mit Kautschuk modifiziertes thermoplastisches Harz und einen
Weichmacher umfasst, mit der eine reißfeste Folie (crack resistant
film) auf Urethan-Basis beschichtet ist.
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Früher waren Graphiken mit hoher
Qualität
auf Massenauflagen beschränkt,
um Kosten zu verringern, oder auf Kleinauflagen, wobei die Kosten übermäßig waren.
Mit dem Auskommen von ScotchprintTM-Graphiken
wurde die Herstellung von eingeschränkten Mengen von Graphiken
mit hoher Qualität
ohne weiteres erschwinglich. Darüber
hinaus erlaubten die mit einer Empfangsschicht versehenen ScotchcalTM 8620 und 8640 Folien die Verwendung von
solchen Graphiken mit hoher Qualität für Anwendungen in eingeschränkten Mengen
auf starren Oberflächen.
Diese Markierungsfolien umfassen eine Vinylfilmgrundlage, die mit
einem in Lösungsmittel
gelösten
thermoplastischen Gemisch aus Acrylcopolymer, Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer
und einem Weichmacher deckbeschichtet ist. Diese Deckbeschichtung
ist ein nicht klebriger Feststoff, der bei Raumtemperatur mäßig flexibel
ist. Über
70°C schmilzt
das thermoplastische Harz und bindet auf elektrostatischen Tonern,
die vorher auf ein Übertragungsmedium
gedruckt wurden. Nach dem Abkühlen
können
die Markierungsfolien vom Übertragungsmedium
getrennt werden und die Toner werden durch die Markierungsfolie
zurückgehalten.
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Idealerweise haftet die thermoplastische
Schicht (1) gut auf dem Grundfilm, (2) haftet nicht an den nicht
mit Toner versehenen (nicht bebilderten) Bereichen auf dem Übertragungsmedium,
(3) zerstört
nicht die physikalischen Eigenschaften des Grundfilms (Zugfestigkeit,
Dehnung, Farbe, usw.), (4) bindet vollständig an die Toner, erlaubt
ein Entfernen von Toner vom Übertragungsmedium
und erlaubt während
normaler Anwendung keine Tonerentfernung, (5) ist während normaler
Verwendung nicht klebrig, und (6) ist verträglich mit zusätzlichen
Verarbeitungsschritten, wie Klarbeschichten oder Vormaskieren.
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Jedoch haben sich kontinuierlich
gebogene Oberflächen,
wie die von Verkehrsmitteln und Fahrzeugen mit weich-polyvinylchlorid-beschichteter
Gewebeverkleidung, die in einem großen Teil der Welt verbreitet
sind, als ein Problem für
die mit einer Empfangsschicht versehenen Folien herausgestellt.
Typischerweise ist das weich-polyvinylchlorid-beschichtete Gewebe
ein thermoplastisches Material, das während der Lebensdauer der Verkleidung
unzählige
Male gebogen, gerollt, zusammengeklappt und bei niedrigen Temperaturen
gebogen wird. Folglich muss jedes graphische Bild, das an einer
solchen Verkleidung anhaftet, oder auf andere Weise angebracht ist,
in der Lage sein, identischen Beanspruchungen ohne Schaden standzuhalten.
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Kurzum, in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die Empfangsschicht ein Gemisch
eines Acrylharzes, eines Vinylharzes, eines Kautschuks in Lösungsqualität oder in
Dispersionsqualität und
eines Weichmachers, mit dem eine reißfeste, rückseitig mit Haftklebstoff
versehene Folie beschichtet ist. Praktischerweise erlaubt die Empfangsschicht
nun, dass Scotchprint-Graphiken auf weich-polyvinylchlorid-beschichtetem
Gewebe, zur Verwendung an weich-verkleideten Fahrzeugen, aufgebracht
werden.
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Vorteilhafterweise hält der graphische
Bild-Endgegenstand, das heißt,
die bebilderte Empfangsschicht auf der reißfesten, rückseitig mit verstärkten Haftklebstoff
versehenen Folie, zusammen mit einer geeigneten klaren Schutzbeschichtung,
aufgebracht auf eine weich-polyvinylchlorid-beschichtete
Gewebeverkleidung, extremen Umweltbeanspruchungen stand, die bei
weich-verkleideten Fahrzeugen auftreten, insbesondere bei niedrigen
Temperaturen, denen gegenwärtige
Scotchprint-Materialien nicht standhalten.
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Ein Bild wird im Allgemeinen auf
die erfindungsgemäße Empfangsschicht
aufgebracht, indem elektrostatische Toner, die vorher auf ein Übertragungsmedium
gedruckt wurden, wie zum Beispiel in den U. S. Patenten mit den
Nummern 5,114,520 und 5,262,259 beschrieben, thermisch gebunden
werden und eine solche Beschreibung wird hier durch Bezugnahme aufgenommen.
Ein elektrographisches bilderzeugendes Verfahren wird auch in US-A-5,106,710
offenbart. Elektrostatische Bilder werden nacheinander getont, um
ein Mehrfarbenzwischenbild auf einem temporären dielektrischen Empfänger zu
bilden, welches darauffolgend auf einen permanenten Empfänger übertragen
wird. Nach dem Abkühlen
kann die mit einer Empfangsschicht versehene Markierungsfolie vom Übertragungsmedium
getrennt werden und die Toner werden durch die mit einer Empfangsschicht
versehene Markierungsfolie zurückgehalten.
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Bevorzugt hält der graphische Bild-Endgegenstand
den folgenden Tests stand:
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- (1) Beschichtungshaftvermögen; und
- (2) Reißfestigkeit
bei –20°C.
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Wenn der graphische Bild-Endgegenstand
mehr als einen Bogen umfasst, zum Beispiel aneinanderliegende Bögen mit überlappenden
Rändern
oder ein Bogen, der teilweise oder vollständig über einem anderen Bogen haftend
angebracht ist, hält
der graphische Bild-Endgegenstand
dann bevorzugt dem folgenden zusätzlichen
Test stand: (3) Überlappungshaftvermögen einer
Schicht der bebilderten Folie mit einer darunterliegenden Schicht
der bebilderten Folie. Ein „Bogen" ist als ein Flächengebilde
einer bebilderten Empfangsschicht auf einer reißfesten, rückseitig mit Haftklebstoff
versehenen Folie definiert, die eine geeignete klare Schutzbeschichtung
einschließen
oder nicht einschließen
kann.
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Das „Beschichtungshaftvermögen" ist durch das Erreichen
einer 4B- oder 5B-Einstufung nach ASTM Test D3359, Testverfahren
B nach 16 Stunden eintauchen in Wasser definiert, wobei die Probe
sofort nach Entfernen aus dem Wasser und Abtrockenen mit einem Handtuch
getestet wird. Die „Reißfestigkeit" ist als minimaler
Schaden an der Oberfläche
nach wiederholtem Biegen definiert und bevorzugt nach 4000 Doppelbiegungen
in einer Biegetestvorrichtung, die bei –20°C nach DIN 53359 Test B arbeitet.
Das „Überlappungshaftvermögen" wird gemäß ASTM D1000
bestimmt, außer,
dass die zu testende bebilderte Folie an einem gleichartigen Teil
einer bebilderten Folie haftet, die an einem PVC-beschichteten Gewebeträger haftend
angebracht wurde. Dieser Mehrschichtverbund, das heißt, bei
dem mindestens zwei Bögen
einander überlappen,
wird vor dem Testen mindestens 16 Stunden bei 65°C gealtert. Das Überlappungshaftvermögen beträgt bevorzugt
mindestens 17,86 kg/m (1,0 pounds per inch) Breite für alle Farben
und nicht-farbigen Anteile.
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Markierungsfolien mit einer Urethangrundlage,
wie ScotchcalTM 190 Markierungsfolie, werden
auf weich-polyvinylchlorid-beschichteten Geweben verwendet. Während Folien
auf Urethan- Basis über eine
herausragende Reißfestigkeit,
Weichmacherbeständigkeit
und Feuchtigkeitsbeständigkeit
verfügen,
funktionieren Standard-Scotchprint-Empfangsbeschichtungen nicht auf auf
Urethan basierenden oder anderen reißfesten Markierungsfolien.
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Wenn Empfangsbeschichtungen für elektrostatische
Toner, die auf herkömmlichen
Markierungsfolien auf Vinylchlorid-Basis verwendet werden, auf reißfeste Filme,
die zum Markieren von weich-verkleideten Fahrzeugen verwendet werden,
aufgebracht werden, erfüllen
so beschichtete Folien nicht die Reißfestigkeitskriterien und sie
werden oft nicht die Beschichtungshaftvermögenskriterien erfüllen. Wenn
jedoch eine reißfeste
Folie auf Urethan-Basis
mit dem erfindungsgemäßen Empfänger beschichtet
wird, behält
die beschichtete Folie im Wesentlichen all die Eigenschaften der
Grundfolie ohne eine solche Beschichtung, und, was noch wichtiger ist,
die beschichtete Folie erfüllt
die vorstehend genannten Leistungskriterien. Das Verwenden von Folien
auf Urethan-Basis ohne eine Empfangsbeschichtung ist im Allgemeinen
zum Bebildern durch Tonerübertragung unannehmbar,
da Heißlaminierung
zu keiner Freisetzung in Bereichen ohne Toner und zu schlechter Überlappungsadhäsion in
Bereichen mit Toner führt.
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Es ist bekannt, dass die Flexibilität von thermoplastischen
Beschichtungen durch Zugabe eines Weichmachers erhöht werden
kann. Die Flexibilität
der Beschichtungen, die für
einen Vinylfilm verwendet werden, bei Raumtemperatur kann teilweise
auf Weichmacher zurückgeführt werden.
Es konnte gezeigt werden, dass erhöhte Mengen an Weichmacher die
Reißfestigkeit
bei niedrigen Temperaturen verbessern. Jedoch kann mit höherer Weichmacherbeladung,
insbesondere bei einer acryl-enthaltenden Beschichtung, die Oberfläche bei normalen
Handhabungstemperaturen klebrig werden. Diese Oberflächenklebrigkeit
kann Schwierigkeiten bei der Handhabung, Schmutzaufnahme, niedrigere
Abriebfestigkeit, schlechtere innere Festigkeit, Bilddelaminierung
und Probleme durch Walzenblockierung verursachen.
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Allgemein bekannte flexible Polyvinylchlorid-Träger enthalten
typischerweise hohe Mengen (60 bis 100 Teile pro hunderte Teile
Harz) an monomerem Weichmacher. Dieser monomere Weichmacher neigt
zum Einwandern in eine graphische Markierungsfolie, die der Oberfläche anhaftet,
und führt
somit zu den selben Arten von Problemen, wie sie mit der Zugabe
eines Überschusses
an Weichmacher verbunden sind.
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Es wurde entdeckt, dass eine Zusammensetzung
für ein
Empfangsbeschichtung, die ein Gemisch eines Acrylharzes, eines Vinylharzes,
eines Kautschuks in Lösungsqualität oder in
Dispersionsqualität
und eines Weichmachers umfasst, mit der eine Folie auf Urethan-Basis
beschichtet ist, die Leistungskriterien erfüllt, wobei bei normalen Handhabungstemperaturen
der Einfluss des Weichmachers minimiert wird. Bevorzugt weist die
Zusammensetzung für
eine Empfangsbeschichtung mindestens 5% bis 55% eines Kautschuks
in Lösungsqualität oder Dispersionsqualität, stärker bevorzugt
7% bis 30% eines Kautschuks in Lösungsqualität oder Dispersionsqualität, auf.
Innerhalb dieses Bereiches gilt, dass die erhaltene gedruckte Graphik
die Reißfestigkeitskriterien
erfüllt.
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Sobald die Empfangsbeschichtung für elektrostatische
Toner auf eine reißfeste
Folie aufgebracht wurde, kann ein Tonerbild thermisch auf diese
Empfangsschicht übertragen
werden. Eine Verschleißbeschichtung, Schutzschicht
oder klare Beschichtung kann dann durch Techniken, die dem Fachmann
bekannt sind, aufgebracht werden, wie klare Siebdruckbeschichtungen
oder klare Tauchbeschichtungsbeschichtungen.
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Darüber hinaus fand man heraus,
dass durch das Einbringen eines Graphiküberlagerungsverbundes (eine
Vormaskierungsschicht benachbart zu einer Schutzschicht), wie zum
Beispiel in US-A-5,681,631 beschrieben, das dem selben Rechtsinhaber
zugeordnet wird, wie die vorliegende Anmeldung, die Überlappungsadhäsion der
fertigen graphischen Bildbögen
erhöht
werden kann.
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Besonders nützliche Acrylharze für die Bildempfangsbeschichtung
schließen
Methacrylsäuremethylesterpolymere
und -copolymere, wie die Acryloide B-44 und B-48, im Handel erhältlich von
Rohm und Haas, und ein Methacrylsäuremethylester/Acrylsäureethylester/N-tert-Butylacrylamid
ein. Besonders nützliche
Vinylharze für
die Bildempfangsbeschichtung schließen Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymere
ein, wie jene, die im Handel von Union Carbide unter dem Handelsnamen „UCAR" erhältlich sind.
Die Kautschuke, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden,
sind Lösungschlorkautschuke
(wie Epichlorhydrinkautschuk, im Handel erhältlich als Hydrin CG von Zeon
Chemicals) und Dispersionsurethankautschuke (wie NeoPac R-9000, erhältlich von
Zeneca Chemical).
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Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung
werden ferner durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, aber
die speziellen Materialien und Mengen davon, die in diesen Beispielen
aufgeführt
sind, genauso wie andere Bedingungen und Einzelheiten, sollten nicht
so ausgelegt werden, dass sie diese Erfindung übermäßig einschränken.
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Alle Materialien sind im Handel erhältlich oder
dem Fachmann bekannt, wenn nicht anders angegeben oder offensichtlich.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Eine Empfangsbeschichtung wurde hergestellt,
indem die Komponenten in den Mengen, wie sie in Tabelle 1 zusammengefasst
sind, gemischt wurden. Mit diesem Gemisch wurde dann eine rückseitig
mit Haftklebstoff versehene Folie beschichtet, die im Wesentlichen
aus Titandioxid, Zeneca Chemicals R-9000
TM und Zeneca
Chemicals R-962
TM in Anteilen von 33/41/26
bestand. Das Beschichtungsgewicht der Empfangsschicht betrug 19,4
Gramm/Quadratmeter. Diese beschichtete Folie wurde bebildert und
absolvierte die Beschichtungshaftvermögens- und Reißfestigkeitstests.
Tabelle
1
| Verwendete
Menge [kg](lb.) | Komponente |
| 5,21
(11,49) | MMA/EA/t-BAM
Terpolymer |
| 17,22
(37,97) | Methylethylketon
(MEK) |
| 6,65
(14,65) | Toluol |
| 6,26
(13,80) | VYNC |
| 2,50
(5,52) | VYHH |
| 2,35
(5,17) | Hydrin
CG 70 Kautschuk |
| 5,17
(11,40) | Palatinol
711-9 |
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Beispiel 2
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Eine Empfangsbeschichtung wurde hergestellt,
indem die Komponenten in den Mengen, wie sie in Tabelle 2 zusammengefasst
sind, gemischt wurden. Mit diesem Gemisch wurde dann eine Haftklebstofffolie
beschichtet, die im Wesentlichen aus Titandioxid, Miles Bayhydrol
123
TM und Zeneca Chemicals R-9000 in Anteilen
von 33/45/22 bestand. Das Beschichtungsgewicht der Empfangsschicht
betrug 19,4 Gramm/Quadratmeter. Diese beschichtete Folie wurde bebildert
und absolvierte die Beschichtungshaftvermögens- und Reißfestigkeittests.
In Tabelle 5 sind die Filmeigenschaften der Zeneca- und Miles-Produkte
zusammengefasst. Tabelle
2
| Verwendete
Menge [kg](lb.) | Komponente |
| 1,94
(4,28) | Rohm & Haas B-44 |
| 23,93
(52,75) | Methylethylketon
(MEK) |
| 4,68
(10,32) | Toluol |
| 5,70
(12,56) | VYNC |
| 2,28
(5,02) | VYHH |
| 2,13
(4,70) | Hydrin
CG 70 Kautschuk |
| 4,70
(10,37) | Palatinol
711-P |
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Beispiel 3
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Eine klare Beschichtung/Vormaskierung
wurde vorbereitet, indem ein Vormaskierungsträger (premask backing) aus einem
Papier mit einem Flächengewicht
von 0,06 kg/m
2 (94 lbs. per ream (3000 sq.
ft. (Fuß im Quadrat)))
mit Polyethylen hoher Dichte auf beiden Seiten [5,90 kg (13 lbs.)
auf der glänzenden
Seite und 4,99 kg (11 lbs.) auf der matten Seite, im Handel erhältlich von
HP Smith] beschichtet wurde, erstens mit einer Schicht, die im Wesentlichen
aus der in Tabelle 3 beschriebenen Formulierung besteht, und zweitens
mit einer Schicht, wie in Tabelle 4 beschrieben. Die erste Schicht
wurde aufgetragen, um ein Trockenbeschichtungsgewicht von 4,5 Gramm/Quadratmeter
zu erhalten. Die zweite Schicht wurde aufgetragen, um ein Trockenbeschichtungsgewicht
von 10,3 Gramm/Quadratmeter zu erhalten. Tabelle
3
| Verwendete
Menge [kg] (lb.) | Komponente |
| 8,85
(19,5) | Acryloid
A-11 |
| 27,22
(60,0) | MEK |
| 2,22
(4,9) | VAGH |
| 6,08
(13,4) | Uniflex
312 |
Tabelle
4
| Verwendete
Menge [kg] (lb.) | Komponente |
| 4,54
(10,0) | VYES |
| 19,37
(42,7) | MEK |
| 17,33
(38,2) | Toluol |
| 2,77
(6,1) | Hydrin
CG 70 Kautschuk |
| 1,50
(3,3) | Palatinol
711-P |
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Tabelle
5 – Physikalische
Eigenschaften der Filmkomponenten
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Das Material von Beispiel 2 (mit
einer Haftklebstoffschicht, geschützt durch eine Trennlage) wurde
mit der vorstehend erwähnten
Vormaskierung/klare Beschichtung in Kontakt gebracht und durchlief
eine Heißwalzenlaminiervorrichtung,
die wie folgt arbeitete: eins-9'' Stahlwalze, eins-9'' Kautschukwalze mit einer 58 Shore D-Härte, mit
einem Abquetschdruck von 982,20 kg/m (55 pounds per lineal inch)
und mit einer Geschwindigkeit von 46 Zentimetern pro Minute. Der
erhaltene Verbund wurde an einem flexiblen mit Polyvinylchlorid
beschichteten Gewebe haftend angebracht, indem (1) die den Haftklebstoff
schützende
Lage entfernt wurde, (2) der Klebstoff mit dem polyvinyl-beschichteten
Gewebe in Kontakt gebracht wurde, (3) die Graphik haftend mit dem flexiblen
polyvinyl-beschichteten Gewebe verbunden wurde, indem der Haftklebstoff
fest gegen das polyvinyl-beschichtete Gewebe gepresst wurde, und
(4) der Vormaskierungsträger
entfernt wurde, wodurch die fertige Graphik mit einer klaren Beschichtung
auf dem flexiblen polyvinyl-beschichteten Gewebe freigesetzt wurde.
Diese beschichtete Folie wurde bebildert und getestet und erfüllte die
drei Leistungskriterien.
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Beispiel 4
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Eine klare Beschichtung/Vormaskierung
wird vorbereitet, indem ein Vormaskierungsträger aus 0,05 mm (2 mil) Polyester
beschichtet wird, erstens mit einer Schicht, die im Wesentlichen
aus der in Tabelle 3 beschriebenen Formulierung besteht, und zweitens
mit einer Schicht, wie in Tabelle 4 beschrieben. Die erste Schicht
wird aufgetragen, um ein Trockenbeschichtungsgewicht von 4,5 Gramm/Quadratmeter
zu erhalten. Die zweite Schicht wird aufgetragen, um ein Trockenbeschichtungsgewicht
von 10,3 Gramm/Quadratmeter zu erhalten. Das Material wird wie in
Beispiel 3 beschrieben laminiert und wie in Beispiel 1 beschrieben
getestet. Diese beschichtete Folie wurde bebildert und getestet
und erfüllte
die drei Leistungskriterien.
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Vergleichsbeispiel 1
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Eine Empfangsbeschichtung wurde vorbereitet,
indem die Komponenten in den Mengen gemischt wurden, wie sie in
Tabelle 6 zusammengefasst sind. Mit diesem Gemisch wurde dann eine
rückseitig
mit Haftklebstoff versehene Folie beschichtet, die im Wesentlichen
aus Titandioxid, Zeneca Chemicals R-9000 und Zeneca Chemicals R-962
in Anteilen von 33/41/26 bestand. Das Beschichtungsgewicht der Empfangsschicht
betrug 19,4 Gramm/Quadratmeter.
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Diese beschichtete Folie wurde bebildert
und getestet und erfüllte
die drei Leistungskriterien. Tabelle
6
| Verwendete
Menge [kg] (lb.) | Komponente |
| 36,06
(79,5) | UCAR
525 |
| 4,54
(10,0) | NeoPac
R-9000 |
| 4,54
(10,0) | Uniflex
312 |
| 0,23
(0,5) | Glycoloxypropyltrimethoxysilan |
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Der beschichtete Gegenstand wurde
unter Verwendung eines 230 mesh-Siebs mit einer Ein-(1)-Durchgangsbeschichtung
Siebdruck-klarbeschichtet und dann für 10 Minuten bei 66°C (150°F) ofengetrocknet.
Die Zusammensetzung der klaren Beschichtung wurde unter Verwendung
eines Brookfield-Viskosimeters, LV-2, UPM-60 mit Cyclohexanon auf
eine Viskosität
von 0,7 kg·m
l·s
–1 (700
Centipoise) verdünnt.
Die klare Beschichtung bestand im Wesentlichen aus der folgenden
Zusammensetzung: Tabelle
7
| Verwendete
Menge [kg] (lb.) | Komponente |
| 9,84
(21,7) | Cyclohexanon |
| 7,98
(17,6) | Ethylethoxypropionat |
| 4,31
(9,5) | Butyl-Cellosolve-Acetat |
| 5,53
(12,2) | Aromatic
150 |
| 9,12
(20,1) | A-11 |
| 2,31
(5,1) | VAGH |
| 6,26
(13,8) | Uniflex
312 |
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Verschiedene Modifikationen dieser
Erfindung werden dem Fachmann offensichtlich, ohne vom Umfang und
den Prinzipien dieser Erfindung abzuweichen und es sollte so verstanden
werden, dass diese Erfindung nicht übermäßig auf die vorstehend aufgeführten, veranschaulichenden
Ausführungsformen
eingeschränkt
wird.
