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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein blattartiges Material, welches so geformt ist, daß es dreidimensionale
Oberflächenmerkmale
mit darin befindlichen Räumen
hat, um eine Substanz aufzunehmen, und insbesondere solche Materialien,
bei welchen dieOberflächenmerkmale äußere Oberflächen davor bewahren,
die Substanz zu berühren,
bis Kräfte,
die auf die Oberflächenmerkmale
ausgeübt
werden, diese veranlassen, sich zu verformen und im wesentlichen
mehr zweidimensional zu werden. Die vorliegende Erfindung bezieht
sich ferner auf Verfahren zu Herstellen solcher blattartigen Materialien.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Artikel wurden entwickelt, welche
mit nützlichen
Substanzen beschichtet oder imprägniert
sind, die genutzt werden sollen, wenn der Artikel mit einer Zieloberfläche in Berührung gebracht
wird. Obwohl das Vorsehen einer Substanz auf oder nahe der Oberfläche solcher
Artikel Vorteile bringt, gibt es häufig den Nachteil, daß die nützliche
Substanz ungeschützt
ist und einem unbeabsichtigten Kontakt vor der gedachten Verwendung
ausgesetzt ist. Eine breite Kategorie solcher Artikel umfaßt den Bereich
von Tapes und Etiketten.
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Im Stand der Technik von Tapes, Etiketten und
anderen Artikeln, die ein druckempfindliches Haftmittel verwenden,
um eine mit Haftmittel beschichtete Oberfläche an einer Zieloberfläche anzuhaften,
wurde das Problem eines frühzeitigen
Anklebens an der Zieloberfläche
erkannt. Das heißt,
bevor die mit Haftmittel beschichtete Oberfläche richtig über einer
Zieloberfläche
positioniert werden kann, bewirkt ein unbeabsichtigter Kontakt des
Haftmittels mit der Zieloberfläche
ein frühzeitiges
Ankleben an ein oder mehren Stellen, wodurch eine richtige Positionierung
verhindert wird. Ein frühzeitiges
Ankleben kann auch eine Verunreinigung oder Quali tätsminderung
des Haftmittels vor der abschließenden Positionierung an der
Zieloberfläche
bewirken.
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Ein Ansatz, der entwickelt wurde,
um dieses Problem zu überwinden,
liefert ein Material mit dreidimensionalen, nicht verformbaren Vorsprüngen auf
einer Materialoberfläche,
zwischen welchen Haftelemente angeordnet sind. Die Vorsprünge umfassen
irgendein Mittel, das sich von einer Haftoberfläche erstreckt, welches zuerst
in Berührung
kommt, bevor die Haftfläche
einem Kontakt mit einer anderen Oberfläche ausgesetzt ist. Obwohl
sich dieser Ansatz für bestimmte
Anwendungen als geeignet erwiesen hat, sind solche Materialien üblicherweise
mit vielen, wenn nicht sogar allen ihrer Vorsprünge in gleichförmigen Höhen und
Abständen
ausgebildet. Demgemäß neigt
der Einsatz und die Entfaltung solcher Materialien dazu, eine "Alles
oder Nichts" Voraussetzung zu sein, dahin gehend, daß die Kontrolle über den
Grad des Einsatzes schwierig zu erreichen ist.
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Ein weiterer Ansatz umfaßt die Verwendung von
Blattmaterialien mit verformbaren dreidimensionalen Vorsprüngen, welche
sich in einen im wesentlichen zweidimensionalen Zustand verformen,
um eine Substanz an eine Zieloberfläche abzugeben. Zum Beispiel
offenbart EP-A-0 708 162 ein durch Wärme aktivierbares Haftmittel
auf einem Trägerfilm mit
wenigstens einem Oberflächenbereich
und einem erhabenenOberflächenbereich
darin. Die Haftschicht erstreckt sich nicht über den erhabenenOberflächenbereich
hinaus. Obwohl dieser Ansatz sich ebenfalls für bestimmte Anwendungen als
geeignet erwiesen hat und wegen seiner dreidimensionalen-zuzweidimensionalen
Funktionalität,
ist er für
einen breiteren Bereich von Anwendungen als steife Vorsprünge geeignet,
er ist aber ebenfalls üblicherweise
mit vielen, wenn nicht allen der Vorsprünge auf einer gleichen Höhe und gleichem
Abstand versehen. Demgemäß neigt
der Einsatz und die Entfaltung solcher Materialien eine "Alles oder
Nichts" Voraussetzung zu sein, dahin gehend, daß die Kontrolle über den
Grad des Eingriffs schwer zu erreichen ist.
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Demgemäß wäre es wünschenswert, ein dreidimensionales
Blattmaterial mit Vorsprüngen
zu schaffen, welches in einen im wesentlichen zweidimensionalen
Zustand verformbar sind, um eine Substanz an eine Zieloberfläche während der
Aktivierung durch einen Benutzer in progressiven Stufen abzugeben.
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Es wäre auch wünschenswert, ein solches Material
zu schaffen, welches für
mehrere diskrete Aktivierungsgrade zum Ausgeben einer Substanz an eine
Zieloberfläche
sorgt.
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Es wäre weiter wünschenswert, ein solches Material
zu schaffen, welches für
mehrere diskrete Aktivierungsgrade zu einem progressiven Abgeben mehrerer
Substanzen an eine Zieloberfläche
sorgt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung liefert
ein selektiv aktivierbares Blattmaterial zum Ausgeben einer Substanz
an eine Zieloberfläche.
Das Blattmaterial umfaßt
ein dreidimensionales Blattmaterial mit einer ersten und einer zweiten
Seite. Die erste Seite hat eine Mehrzahl von hohlen Vorsprüngen, die
sich von dieser nach außen
erstrekken und voneinander durch Täler getrennt sind, während die
zweite Seite eine Mehrzahl von Depressionen hat, welche mit den
hohlen Vorsprüngen
korrespondieren. Eine Substanz haftet an einer Stelle, die gegenüber einem äußeren Kontakt
geschützt
ist und Täler
und/oder die Depressionen umfaßt.
Das Blattmaterial kann wahlweise aktiviert werden, indem die hohlen
Vorsprünge
so verformt werden, daß Substanz
an eine Zieloberfläche abgegeben
wird. Die dreidimensionale Struktur umfaßt hohle Vorsprünge, welche
so zugeschnitten sind, daß sie
in mehreren diskreten Stufen progressiv aktivier werden, um eine
mehrstufige, progressive Abgabe der Substanz an die Zieloberfläche zu bewirken.
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Die vorliegende Erfindung liefert
auch wahlweise aktivierbare Blattmaterialien, welche eine dreidimensionale
Struktur beinhalten. die so ausgebildet ist, daß sie in Antwort auf sich erhöhende Grade
einer Komprimierungskraft progressiv aktiviert werden, und zwar über den
Zuschnitt der geometrischen Formen der jeweiligen hohlen Vorsprünge. Die
vorliegende Erfindung liefert auch wahlweise aktivierbare Blattmatertalien,
welche eine dreidimensionale Struktur beinhalten, die so ausgebildet
ist, daß sie
in Antwort auf sich erhöhende
Grade einer Verformung progressiv aktiviert wird, und zwar durch
Zuschnitt der geometrischen Formen der jeweiligen hohlen Vorsprünge.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen konkludiert,
welche die vorliegende Erfindung besonders herausstellen und deutlich
beanspruchen, wird angenommen, daß die vorliegende Erfindung
besser verstanden wird aus der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen identische Elemente
identifizieren, und in welchen:
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1 eine
Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist, welche ein dreidimensionales Blattmatertal mit gestutzten
konischen Vorsprüngen
offenbart;
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2 eine
vergrößerte Teildraufsicht
des Materials aus 1 ist,
welche eine Anordnung von Vorsprüngen
zeigt;
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3 eine
hervor gehobene Schnittansicht entlang einer Schnittlinie 3-3 in 2 ist, welche die dreidimensionale
Struktur des Blattmaterials und die Stelle der Substanz innerhalb
der hohlen Vorsprünge zeigt;
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4 eine
hervorgehobene Schnittansicht ähnlich 3 ist, welche den Effekt
des Pressens des Blattmaterials gegen eine Zieloberfläche zeigt, derart,
daß sich
einige der Vorsprünge
durch ein im wesentlichen Einstülpen
und/oder Niederdrücken verformt
werden, um die Substanz innerhalb der Vorsprünge mit der Zieloberfläche in Kontakt
bringen zu können;
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5 eine
hervorgehobene Schnittansicht ähnlich 4 ist, welche den Effekt
der erhöhten
Deformation des Flächenmatertals
zeigt, derart, daß sich
zusätzliche
Vorsprünge
verformen, um der Substanz innerhalb der Vorsprünge zu erlauben, die Zieloberfläche zu berühren;
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6 eine
hervorgehobene Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Blattmaterials gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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7 eine
hervorgehobene Schnittansicht ähnlich
in 4 ist, welche den
Effekt des Pressens des Blattmaterials in 6 gegen eine Zieloberfläche zeigt,
derart, daß die
Vorsprünge
sich durch im wesentlichen ein Einstülpen und/oder Niederdrücken verformen,
um der Substanz innerhalb einiger der Vorsprünge zu erlauben, die Zieloberfläche zu berühren;
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8 eine
hervorgehobene Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Blattmaterials gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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9 eine
hervorgehobene Schnittansicht ähnlich
in 7 ist, welche den
Effekt des Pressens des Blattmatertals aus 8 gegen eine Zieloberfläche zeigt,
derart, daß sich
die Vorsprünge
durch im wesentlichen ein Einstülpen
und/oder Niederdrücken verformen,
um der Substanz innerhalb einiger der Vorsprünge zu erlauben, die Zieloberfläche zu berühren;
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10 eine
hervorgehobene Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Blattmaterials gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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11 eine
hervorgehobene Schnittansicht ähnlich
in 9 ist, welche den
Effekt des Pressens des Blattmaterials in 10 gegen eine Zieloberfläche zeigt,
derart, daß die
Vorsprünge
sich durch ein im wesentliches Eindrücken und/oder Niederdrücken verformen,
um der Substanz innerhalb einiger der Vorsprünge zu erlauben, die Zieloberfläche zu berühren;
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12 eine
hervorgehobene Schnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform
eines Blattmaterials gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, die zwei aktive Seiten aufweist; und
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13 eine
vereinfachte schematische Darstellung eines gegenwärtig bevorzugten
Verfahrens und Vonichtung zeigt, die geeignet sind, Blattmaterialien
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung herzustellen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wie hier verwendet, wird der Ausdruck "wahlweise
aktivierbar" verwendet, um sich auf Materialien zu beziehen, welche
im wesentlichen nicht aktive Eigenschaften zeigen, wenn sie in Kontakt
mit Zieloberfläche
gebracht werden, bis durch einen Benutzer eine Aktion vorgenommen
wird, um das Material dahin gehend zu "aktivieren", eine Substanz
freizulegen und abzugeben. Demgemäß unterscheiden sich wahlweise
aktivierbare Eigenschaften von dauerhaft aktiven Materialstreifen,
welche entweder die Substanz einer dauerhaft entfalteten Orientierung beibehalten
oder bei Entfernung von Abziehmaterialien (typischerweise mit Silicon
beschichtete Papierstreifen) oder Hüllen, die Substanz zur Nutzung
freilegen oder von einer Entnahme aus einem geschützten Raum,
wie einer steifen Box oder einem Behälter.
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Eine selektive Aktivierung solcher
Materialien erlaubt dem Benutzer, gegenüber liegendeOberflächen richtig
zu positionieren, bevor die Aktivierung herbei gefiihrt wird, sowie
die Minimierung der Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung der
Substanz. Dieses Kennzeichen erlaubt dem Material in jeder gewünschten
Betriebsweise manipuliert zu werden, ohne den Schwierigkeiten eines
frühzeitigen
Kontakts der Substanz mit sich selbst oder mit anderen Bereichen
des Blattmaterials oder der Zieloberfläche zu begegnen und ohne dem
Erfordernis von separaten Abziehblättern, -streifen, Abstandhaltern
oder dergleichen.
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Obwohl Materialien in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung mit zwei aktiven Seiten oder Oberflächen versehen
sein können,
falls dies für spezielle
Anwendungen erwünscht
ist, wird in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gegenwärtig bevorzugt, ein solches
Material mit nur einer aktiven Seite und einer inaktiver oder inerten
Seite zu schaffen. Unter einigen Umständen kann es akzeptabel oder
wünschenswert
sein, das Blattmaterial so auszubilden, daß eine intermittierende oder
diskontinuierliche Substanz auf seiner aktiven Oberfläche hat,
während
unter anderen Umständen
das Blattmaterial ausgebildet ist, daß es eine kontinuierliche Substanzschicht
auf seiner aktiven Seite zeigt. Für einige Anwendungen kann es
auch wünschenswert
sein, mehrere Produkte auf einer einzigen Seite des Materials vorzusehen,
die in diskreten, diskontinuierlichen Zellen oder Regionen abgelagert
sind (z. B. parallel auszugebende Epoxidharze, Katalysierreaktionen etc.).
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Verschiedene Aktivierungsmittel kommen
in Betracht und liegen im bevorzugten Bereich der vorliegenden Erfindung,
wie beispielsweise: eine mechanische Aktivierung durch Komprimierung,
eine mechanische Aktivierung durch Zugkräfte und eine thermische Aktivierung.
Es wird jedoch in Betracht gezogen, daß andere Aktivierungsmittel
vorhanden sein können
oder entwickelt werden können,
welche eine Aktivierung des Materials auslösen könnten und welche in der Lage
wären,
so zu funktionieren, wie dies hier beschrteben ist. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist die aktive Seite durch eine äußerlich aufgebrachte
Kraft aktivierbar, die auf das Blattmatertal ausgeübt wird.
Die Kraft kann eine äußerlich aufgebrachte
Komprimierungskraft sein, die in einer Richtung, im wesentlichen
rechtwinklig zu dem Blattmatertal ausgeübt wird, eine äußerlich
aufgebrachte Zugkraft sein, die in einer Richtung im wesentlichen parallel
zu dem Blattmatertal aufgebracht wird, oder eine Kombination davon
sein.
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Ein solches Material von gegenwärtigem Interesse
für die
Verwendung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung umfaßt eine dreidimensionale, nahgiebigen
Bahn mit einer aktiven Substanz auf wenigstens einer Oberfläche, die
vor einem äußerlichen
Kontakt durch die dreidimensionale Oberflächentopographie des Basismaterials
geschützt
ist. Nach einer Aktivierung bilden solche Materialien ein Substanzausgabesystem,
welches die Substanz auf die Zieloberfläche abgibt. Solche Materialien
umfassen ein polymeres oder anderes Blattmaterial; welches eingeprägt/ausgeprägt ist,
um ein Muster erhabener "Dimples" auf wenigstens einer Oberfläche zu bilden,
welche als Vorsprünge
dienen, um die Substanz dazwischen oder darin vor einer Berührung mit äußerlichen
Oberflächen
zu hindern, bis die Vorsprünge
su verformt werden, daß die
Struktur mehr zweidimensional gemacht ist. Repräsentative Strukturen enthalten
solche, die offenbart sind in US Patent Nrn. 5,662,758, eingereicht
am 10. Januar 1996 in den Namen von Hamilton und McGuire, unter
der Bezeichnung "Composite Material Releasebly Sealable to a Target
Surface When Pressed Thereagainst and Method of Making", 5,871,607,
eingereicht am 08. November 1996 in den Namen von Hamilton und McGuire,
unter der Bezeichnung "Material Having A Substance Protected by
Deformable Standoffs and Method of Making", 5,965,235, eingereicht
am 08. November 1996 in den Namen von McGuire, Tweddell und Hamilton,
unter der Bezeichnung "Three-Dimensional,
Nesting-Resistant Sheet Materials and Method and Apparatus for Making
Same", 6,194,062, eingereicht am 08. November 1996 in den Namen von
Hamilton and McGuire, unter der Bezeichnung "Improved Storage Wrap
Materials" und WO 98/55109.
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Die dreidimensionale Struktur umfaßt ein verformbares
Materialstück,
welches eine erste Seite hat, die so geformt ist, daß sie eine
Mehrzahl von hohlen Vorsprüngen
hat, die durch Senken voneinander getrennt sind. Die Mehrzahl von
hohlen Vorsprüngen
haben äußerste Enden.
Das Materialstück
hat eine zweite Seite. Die zweite Seite hat eine Mehrzahl von Vertiefungen
darin, welche mit der Mehrzahl von hohlen Vorsprüngen auf der ersten Seite korrespondieren.
Vorzugsweise verformen sich die Mehrzahl von Vorsprünge in einer
Weise, die ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus Eindrücken, Niederdrücken und
Längen.
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In einer Konfiguration haftet die
Substanz an den Vertiefungen in der zweiten Seite des Materialstücks und
füllt diese
teilweise. In dem begrenzten Umstand füllt die Substanz die Vertiefungen
bis zu einem Punkt an oder leicht unterhalb des obersten Randes
der Vertiefungen, insbesondere, wenn ein Meniskus geformt ist, in
welchem die Substanz in der Dicke mit zunehmendem Abstand von der
Oberfläche
der Vorsprünge
abnimmt. Die Substanz hat eine Oberfläche unterhalb der äußersten
Enden der Mehrzahl von hohlen Vorsprüngen, so daß, wenn ein Bereich der ersten
Seite des verformbaren Materialstücks an der Zieloberfläche angeordnet
wird, die Mehr zahl hohler Vorsprünge
einen Kontakt zwischen der Substanz und der Zieloberfläche verhindert,
bis der Bereich an der Zieloberfläche verformt wird.
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Die 1–5 zeigen eine bevorzugte
Ausführungsform
eines Materials gemäß der vorliegenden Erfindung,
welches eine dreidimensionale, blattartige Struktur umfaßt, die
allgemein mit 10 angegeben ist. Das Material 10 umfaßt ein verformtes
Material 12 mit hohlen Vorsprüngen 14, die sich
von der zweiten Seite 11 des Materials nach außen erstrecken, und eine Substanzschicht 16,
die innerhalb der Vertiefungen angeordnet ist, welche innerhalb
der hohlen Vorsprünge 14 auf
der ersten Seite 13 des Materials ausgebildet sind. Die Vorsprünge 14 sind
vorzugsweise in ihrer Form konisch mit gestutzten oder gewölbten äußersten
Enden 18. In der Aüsfiihrungsform
der 1–5 sind die Vorsprünge 14 in
einem gleichseitigen Dreieckmuster gleichmäßig in Abstand angeordnet,
wobei sich alle von der gleichen Seite des Materials aus erstrecken.
Vorzugsweise haben die Vorsprünge 14 Höhen, welcher
geringer sind als ihre Durchmesser, so daß, wenn sie sich verformen,
sie sich durch ein im wesentlichen Eindrücken und/oder Niederdrücken entlang
einer Achse verformen, welche im wesentlichen rechtwinklig zu der
Ebene des Materials verläuft.
Diese Vorsprungsform und Verformungsweise verhindert, daß sich die
Vorsprünge 14 in
einer Richtung parallel zu einer Ebene des Materials umfalten, so
daß die
Vorsprünge
die Substanz innerhalb derselben vor einem Kontakt mit einer Zieloberfläche nicht
blockieren könnten.
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Obwohl das Blattmaterial 10 im
wesentlichen in Übereinstimmung
mit den Prinzipien der vorerwähnten
Anmeldungen von Hamilton et al. konstruiert ist, werden die Merkmale
der vorliegenden Erfindung besonders deutlich mit Bezug auf 3. In allen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung umfaßt
das Blattmaterial eine dreidimensionale Struktur mit Merkmalen der äußersten
Oberfläche Räumen zwischen
und/oder innerhalb der Merkmale der äußersten Oberfläche zum
Aufnehmen einer Substanz mit einem Niveau der Merkmale der äußersten
Oberfläche
derart, daß die
Substanz vor einem unbeabsichtigten Kontakt mit äußeren Oberflächen geschützt ist.
Die äußersten
Oberflächenmerkmale
umfassen vorzugsweise eine Mehr zahl von hohlen Vorsprüngen, die
sich von einer ersten Seite des Blattmaterials nach außen erstrecken,
um mit konespondierenden Vertiefungen auf der zweiten Seite des
Blattmatertals. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung sind die Merkmale der äußersten
Oberfläche
so ausgebildet, daß sie
in mehreren diskreten Stufen progressiv aktiviert werden, um eine mehrstufige
progressive Ausgabe der Substanz an die Zieloberfläche zu bewirken.
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Die Blattmaterialien der vorliegenden
Erfindung können
auf vielen unterschiedlichen Wegen zugeschnitten werden, um eine
progressive Aktivierung herbei zu führen. Zum Beispiel können die
Blattmaterialien eine dreidimensionale Struktur beinhalten, die so
ausgebildet ist, daß sie
in Antwort auf zunehmende Komprimierungskraftgrade progressiv aktiviert wird,
indem die geometrischen Formen der jeweiligen hohlen Vorsprünge, welche
eine vergleichbare Menge einer Substanz in sich öder zwischen sich haben können, zugeschnitten
werden. Die Blattmaterialien können
auch eine dreidimensionale Struktur beinhalten, die so ausgebildet
ist, daß sie
in Antwort auf Zunehmen des Niveaus oder Deformationsgrade progressiv
aktiviert wird, indem die geometrtschen Formen jeweiliger hohler
Vorsprünge
zugeschnitten werden, wie beispielsweise durch Bereitstellen von Vorsprüngen mit
unterschiedlichen Höhen
und/oder mit unterschiedlichen Substanzmengen in sich oder zwischen
sich.
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3 zeigt
die unterschiedliche dreidimensionale Struktur der Vorsprünge 14,
welche für
eine mehrstufige progressive Aktivierung sorgt, um die Substanz 16 an
eine Zieloberfläche
abzugeben. Das Blattmaterial 10 aus 3 umfaßt eine Mehrzahl von Vorsprüngen 14 mit
einer Mehrzahl von (zwei oder mehr) unterschiedlichen geometrischen,
dreidimensionalen Höhen,
gemessen von zweiten Oberfläche 11 des
Blattmaterials 12 aus, welche die Basis der Vorsprünge bildet.
Wie in 3 gezeigt ist,
hat der mit "A" bezeichnete Vorsprung eine Vorsprungshöhe "A1",
gemessen von der gemeinsamen Vorsprungsbasis in der Ebene des Blattmaterials 12.
Der mit "B" bezeichnete Vorsprung hat eine Vorsprungshöhe "B1",
welche geringer ist als die Höhe
"A1", und der mit "C" bezeichnete Vorsprung hat
eine Vor sprungshöhe
"C1", welche geringer ist, als die Höhe "B1". Wie in 3 gezeigt ist, ist die Substanz 16 vorzugsweise
in einen im wesentlichen gleichförmigen
Abstand von den Mündungen
der Vertiefungen angeordnet, welche selbst keine gleichförmige Tiefe
haben. Das Blattmaterial 10 kann eine Mehrzahl von Vorsprüngen umfassen,
die eine dimensionale Ähnlichkeit
zu den mit A, B und C bezeichneten Vorsprüngen haben,
welche wiederum in Reihen, Spalten, miteinander vermischt angeordnet
sein können oder
in einer beliebigen gewünschten,
gemusterten oder nicht gemusterten Orientierung in Bezug zueinander
liegen können.
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4 zeigt
eine Zieloberfläche 20,
welche glatt ist, welche aber eine beliebige Oberflächentopographie
haben kann, die in Kontakt mit der ersten Oberfläche des Blattmaterials 10 in 3 in Kontakt angeordnet
ist. Eine gegenüber
liegende Oberfläche 25 ist
in Kontakt mit der zweiten Oberfläche des Blattmaterials angeordnet,
wobei die zweite Oberfläche die
distalen Enden 18 einer Mehrzahl von Vorsprüngen 14 umfaßt. Die
Zieloberflächen
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung umfassen jede Oberfläche, an
welcher es erwünscht
ist, die abzugebende Substanz aufzubringen. Gegenüber liegende Oberflächen umfassen
eine Oberfläche,
welche das Blattmaterial auf einer Seite, gegenüber der Zieloberfläche, berühren und,
im Falle eines Blattmaterials mit einer aktiven Seite, die Oberfläche, welche
die nicht aktive Seite des Blattmaterials berührt. 4 zeigt die Zieloberfläche 20,
welche die Substanzschicht 16 berührt, nachdem die Vorsprünge A mit der
Höhe A1 teilweise
unter einem Druck verformt sind, der auf die Nicht-Substanzseite
des Materials 12 durch die gegenüber liegende Oberfläche 25 ausgeübt wurde,
wie durch die Kraft F angegeben. Von dem Punkt des anfänglichen
Kontakts mit Vorsprüngen,
die eine Höhe A1 aufweisen,
wurde der Abstand zwischen Zieloberfläche und der gegenüber liegenden
Oberfläche
zu dem Punkt verringert, an welchem die Vorsprünge A ausreichend
verformt wurden, um der gegenüber
liegenden Oberfläche
zu erlauben, die äußersten
Enden 18 der Vorsprünge
B mit einer Höhe
B1 zu berühren.
An dieser Stelle wurde die Substanz 16 in den Vorsprüngen A an
die Zieloberfläche 20 abgegeben.
In Abhängigkeit
von den physikalischen Eigenschaften der Substanz kann die Substanz
durch die Reduktion der Höhen
der Vorsprünge, durch
die Reduktion im Volumen, welche die Reduktion in der Höhe der Vorsprünge begleitet,
oder jede andere Ursache- und Wirkung-Beziehung, die durch die Reduktion
der Dreidimensionalität
des Blattmaterials bewirkt wird, entleert werden.
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5 zeigt
eine weitere Verformung des Blattmaterials 10, bei welcher
der Abstand zwischen der Zieloberfläche 20 und der gegenüber liegenden Oberfläche 25 zu
der Stelle verringert wurde, an welcher die Vorsprünge B ausreichend
verformt wurden, um der gegenüber
liegenden Oberfläche
den Kontakt mit den äußersten
Enden 18 der Vorsprünge C mit
einer Höhe C1 zu
erlauben. An dieser Stelle wurde die Substanz 16 in den
Vorsprüngen B an
die Zieloberfläche
ausgegeben, nachdem die Substanz 16 in den Vorsprüngen A an
die Zieloberfläche 20 ausgegeben wurde.
Eine fortgesetzte progressive Verformung des Blattmaterials in Antwort
auf Komprimierungskräfte, die
durch die kontinuierliche Annäherung
der Zieloberfläche
und der gegenüber
liegenden Oberfläche verursacht
wird, wird die progressive Aktivierung des Blattmaterials fortsetzen
und die Substanz in den Vorsprüngen
C und in nachfolgenden Vorsprüngen (falls
vorhanden) mit kleineren Vorsprungshöhen ausgeben.
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Die externe Ziel- oder Kontaktoberfläche kann
entweder nachgiebig oder steif und planar oder nicht planar sein.
In Übereinstimmen
mit diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Ausführungsform
in den 3–5 für die Verwendung mit einer
im wesentlichen steifen Zieloberfläche und gegenüber liegenden
Oberfläche
bevorzugt. Im Hinblick auf den Verformungswiderstand (Steifigkeit)
der Zieloberfläche
und gegenüber
liegenden Oberfläche
wird diese Terminologie im Kontext der vorliegenden Erfindung verwendet,
um Oberflächen
zu bezeichnen, welche einen Krümmungsradius
beibehalten, welcher unter dem typischerweise ausgesetzten Kraftniveau
wesentlich größer ist
als die mittlere Vorsprungshöhe.
Die Kontakt-Oberflächensteifigkeit kann
nicht nur durch das Oberflächenmaterial
selbst beeinflußt
werden, sondern möglicherweise
auch durch Unterlagematerialien, z. B. ein sehr flexibles Material,
das seitlich mit einem steifen Unterlagematerial verbun den ist,
wird eine größere Steifigkeit
zeigen, als diejenige, die typischerweise durch das flexible Material
selbst gezeigt wird.
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Obwohl die vorstehende Diskussion
dreidimensionale Unterschiede in der Höhe der Vorsprünge, um
eine mehrstufige progressive Aktivierung zu erzeugen, im Kontext
mit einer Komprimierungskraft-Aktivierung erfolgt ist, ist dies
so zu verstehen, daß die
Grundzüge
der vorliegenden Erfindung auch auf andere Aktivierungsarten anwendbar
sein sollen, wie eine Wärme-
und Zugaktivierung, da davon ausgegangen wird, daß die Bereitstellung
von Vorsprüngen
unterschiedlicher dreidimensionaler Höhen auch in diesen Aktivierungsarten
so für
eine progressive mehrstufige Aktivierung sorgen. Es wird z. B. angenommen,
daß Unterschiede
in der Vorsprungshöhe zu
unterschiedlichen Verformungsbeträgen führen, die erforderlich sind,
um die Substanz abzugeben; es wird jedoch gegenwärtig angenommen, daß die progressive
Aktivierung im entgegen gesetzten Sinne zu dem oben im Hinblick
auf die kompressive Aktivierung beschriebenen bereit gestellt werden
würde. Zum
Beispiel im Falle einer Zug- oder Wärmeaktivierung wird angenommen,
daß Vorsprünge mit
kleinerer Vorsprungshöhe
zuerst aktiviert werden, um ihre Substanz abzugeben, im Gegensatz
zu den Vorsprüngen
mit einer größeren Vorsprungshöhe im Falle
einer kompressiven Aktivierung.
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Die 6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Blattmaterial 10 der 6 und 7 ist ebenso konstruiert, im wesentlichen
in Übereinstimmung
mit den Grundzügen
der vorerwähnten
Anmeldungen von Hamilton et al., wobei die Merkmale der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf 6 besonders
offensichtlich werden.
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6 zeigt
die unterschiedliche dreidimensionale Struktur der Vorsprünge 14,
welche eine mehrstufige progressive Aktivierung liefert, um die
Substanz 16 an eine Zieloberfläche abzugeben. Das Blatmaterial 10 in 6 umfaßt eine Mehrzahl von Vorsprüngen 14 mit
im wesentlichen gleichförmigen geometrischen,
dreidiinensionalen Höhen,
geinessen von der Ebene des Blattmaterials 12, welche die Ba sis
der Vorsprünge
bildet. Wie in 6 gezeigt
ist, hat der mit "A" bezeichnete Vorsprung eine lichte Höhe "A1" über der
Substanz, gemessen von der Mündung
der Vertiefung in der Ebene des Blattmaterials 12. Der
mit "B" bezeichnete Vorsprung hat eine lichte Höhe "B1" über der
Substanz, welcher geringer ist als die Höhe "A1", und der mit
"C" bezeichnete Vorsprung hat eine lichte Höhe "C1" über der
Substanz, welche geringer ist als die Höhe "B1". Wie in 6 gezeigt ist, ist die Substanz 16 vorzugsweise
in im wesentlichen nicht gleichförmigen
Abständen
mit Mündungen
der Vertiefungen angeordnet, welche selbst eine im wesentlichen
gleichförmige
Tiefe haben. Das Blattmaterial 10 kann eine Mehrzahl von Vorsprüngen umfassen,
welche eine dimensionsmäßige Ähnlichkeit
zu den mit A, B und C bezeichneten Vorsprüngen haben,
welche in Reihen, Spalten, miteinander vermischt angeordnet sein
können
oder in einer beliebigen gewünschten
gemusterten oder nicht gemitsterten Ortentierung mit Bezug zueinander
liegen.
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7 zeigt
eine Zieloberfläche 20,
welche glatt ist, welcher aber eine beliebige Oberflächentopographie
haben kann, die in Kontakt mit der ersten Oberfläche des Blattmatertals 10 in 6 angeordnet ist. Eine gegenüber liegende
Oberfläche 25 ist
in Kontakt mit der zweiten Oberfläche des Blattmatertals angeordnet,
wobei die zweiteOberfläche
die distalen Enden 18 einer Mehrzahl von Vorsprüngen 14 umfaßt. Die
Zieloberflächen
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung umfassen jede Oberfläche, an
welcher es erwünscht
ist, die auszugebende Substanz aufzubringen. 7 zeigt die Zieloberfläche 20,
wie sie die Substanzschicht 16 berührt, nachdem die Vorsprünge A mit
der Höhe A1 unter
einem Druck teilweise verformt wurden, der auf die Nicht-Substanzseite 12 des
Materials durch die gegenüber
liegende Oberfläche 25 aufgebracht
wurde, wie dies durch die Kraft F angegeben ist. Von dem Punkt des
anfänglichen
Kontakts mit den Versprüngen,
die eine lichte Höhe
A1 über
der Substanz haben, wurde der Abstand zwischen der Zieloberfläche und
der gegenüber
liegenden Oberfläche
bis zu dem Punkt reduziert, an welchem die Vorsprünge B verformt
wurden, um die lichte Höhe über der
Substanz auf einen Abstand B2 zu verringern, welcher geringer ist
als B1, und die Vorsprünge C wurden
ausreichend verformt, um die lichte Höhe über der Substanz auf einen
Ab stand C2 zu veningern, welcher geringer ist als C1.
An dieser Stelle wurde die Substanz 16 in den Vorsprüngen A an
die Zieloberfläche 20 ausgegeben.
In Abhängigkeit
von den physikalischen Eigenschaften der Substanz kann die Substanz
durch die Reduktion in der Höhe
der Vorsprünge,
durch die Reduktion den dem Volumen, welches die Reduktion in der
Höhe der
Vorsprünge
begleitet, oder durch irgendeine andere Ursache- und -Wirkung-Beziehung entleert
werden, die durch die Reduktion der Dreidimensionalität des Blattmaterials
bewirkt wird.
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In einer ähnlichen Weise wie derjenigen,
die in den 4–5 gezeigt ist, wird eine
fortgesetzte progressive Verformung des Blattmaterials in Antwort auf
die Komprimierungskräfte,
die durch eine kontinuierliche Annäherung der Zieloberfläche und
der gegenüber
liegenden Oberfläche
verursacht werden, die progressive Aktivierung des Blattmaterials
fortsetzen und die Substanz in den Vorsprüngen B, C und in nachfolgenden
Vorsprüngen
(falls vorhanden), größeren anfänglichen
lichten Höhen über der
Substanz ausgeben.
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Die äußere Zieloberfläche und
Kontaktoberfläche
kann entweder nachgiebig oder steif und planar oder nicht planar
sein. In Übereinstimmung
mit diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Ausführungsform
in den 6–7 jedoch für die Verwendung
mit im wesentlichen steifer Zieloberfläche und gegenüber liegender
Oberfläche
bevorzugt. Im Hinblick auf den Verformungswiderstand (die Steifigkeit)
der Zieloberfläche
und der gegenüber
liegenden Oberfläche
wird diese Terminologie im Kontext der vorliegenden Erfindung verwendet,
um sich auf Oberflächen
zu beziehen, welche einen Krümmungsradius
beibehalten, welcher im wesentlichen größer ist als die mittlere Vorsprungshöhe unter
den typischerweise auftretenden Kraftniveaus.
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Anders als Szenario, bei welchem
sowohl die Zieloberfläche
als auch die gegenüber
liegendeOberfläche
im wesentlichen steif (nicht nachgiebig), unterscheidet sich die
Verwendung solcher Blattmaterialien mit nachgiebiger Zieloberfläche und/oder
gegenüber
liegender Oberfläche
darin, daß die
geoinetrischen Bewegungsstrecken der konvergierendenOberflächen nicht
länger
durch den Verformungswiderstand eines oder mehrerer der Vorsprünge begrenzt ist,
vorsprungsweise differieren kann. Ein solches Szenario ist auch
nützlich
bei der Konzeptualisierung der Ausbildung von Blattmaterialien,
die bei einer Anwendung nützlich,
in welcher dreidimensionale Vorsprünge individuell/sequentiell
anstatt konkurrierend verformt oder aktiviert werden können.
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Demgemäß zeigt 8 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, dir für
die Verwendung mit nachgiebigen Zieloberflächen und/oder gegenüber liegenden
Oberflächen
geeignet ist. Das Blattmaterial 10 ist ähnlich demjenigen, das in 6 gezeigt ist, dahin gehend,
daß die
hohlen Vorsprünge 14 im
wesentlichen gleiche Höhen
von der Ebene des Blattmaterials aus haben, aber sich darin unterscheiden,
daß die
Substanz 16 innerhalb der Vertiefungen in einem im wesentlichen
konstanten Abstand von der zweiten Seite des Blattmaterials angeordnet ist.
In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigen die verschiedenen Vorsprünge einen unterschiedlichen
Grad an Verformungswiderstand. In der in 8 gezeigten Ausführungsform zeigt der mit B bezeichnete
Vorsprung einen größeren Grad an
Verformungswiderstand als der mit A bezeichnete Vorsprung,
und der mit C bezeichnet Vorsprung zeigt einen größeren Grad
an Verformungswiderstand als der mit B bezeichnete Vorsprung. Der
Verformungswiderstand der verschiedenen,jeweiligen Vorsprünge kann
zugeschnitten werden, indem Vorsprünge mit unterschiedlicher geometrischer
Querschnittsform (entweder parallel zur der Ebene des Blattmaterials oder
rechtwinklig zu der Ebene des Blattmaterials), unterschiedliche
Materialien, unterschiedliche Wanddicken für die Vorsprünge, unterschiedliche
Materialbehandlungen (Ausglühen,
etc.) oder beliebige weitere Mittel, die im Stand der Technik bekannt
sind, ausgewählt
werden.
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9 zeigt
die Leistungsfähigkeit
des Blattmaterials 10 aus 8,
wenn es durch eine nachgiebige gegenüber liegende Oberfläche 25 und
eine im wesentlichen steife Zieloberfläche 20 einer Komprimierungkraft
ausgesetzt ist. Beachte, daß der
mit A bezeichnete Vorsprung ausreichend verformt wurde, um die darin
enthaltene Substanz 16 in Kontakt mit der Zieloberfläche 20 zu
bringen, während
der mit B bezeichnete Vorsprung einen gertngeren Verformungsgrad
zeigt, welcher nicht ausreicht, um die darin befindliche Substanz 16 zu
aktivieren bzw. zu entleeren und der mit C bezeichnete Vorsprung
noch nicht einmal begonnen hat, sich zu verformen.
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Anders als in den 8 und 9,
welche eine diskontinuierliche Substanz 16 zeigen, die
innerhalb von durch hohle Vorsprünge 14 begrenzte
Vertiefungen angeordnet sind, die Ausführungsform aus 10 ein Blattmatertal 10, das
in seiner Funktionalität ähnlich denjenigen
aus 8, aber eine miteinander
verbundene kontinuierliche Substanzschicht 16 verwendet,
die in den Winkeln zwischen den Vorsprüngen 14 auf der ersten
Seite des Blattmaterials 10 angeordnet ist. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigen verschiedene Vorsprünge einen
unterschiedlichen Grad an Verformungswiderstand. In der in 10 gezeigten Ausführungsform zeigt
der mit B bezeichnete Vorsprung einen größeren Grad
an Verformungswiderstand als der mit A bezeichnete Vorsprung,
und der mit C bezeichnete Vorsprung zeigt einen größeren Grad
an Verformungswiderstand als der mit B bezeichnete Vorsprung. Der Verformungswiderstand
verschiedener jeweiliger Vorsprünge
kann zugeschnitten werden, indem Vorsprünge unterschiedlicher geometrischer
Querschnittsform (entweder parallel zu der Eberte des Blattmaterials
oder rechtwinklig zu der Ebene des Blattmaterials), unterschiedlicher
Materialien, unterschiedlicher Wanddickenvorsprünge, unterschiedlicher Materialbehandlungen
(Ausglühen,
etc.) oder irgendwelcher anderen Mittel, die im Stand der Technik
bekannt sind, ausgewählt
werden.
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11 zeigt
die Leistungsfähigkeit
des Blattmaterials 10 aus 10,
wenn es durch eine nachgiebige Zieloberfläche 20 und einer ihr
gegenüber
liegenden steifen Oberfläche 25 einer
Komprimierungskraft ausgesetzt ist. Beachte, daß der mit A bezeichnete
Vorsprung sich ausreichend verformt hat, um die in der Nähe liegende
Substanz 15 in Kontakt mit der Zieloberfläche 20 zu
bringen, während
der mit B bezeichnete Vorsprung einen geringeren Verfoririungsgrad
zeigt, welcher nicht aus reicht, die naheliegende Substanz 16 zu
aktivieren oder abzugeben, und der mit C bezeichnete Vorsprung
hat noch nicht einmal damit begonnen, sich zu verformen.
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Obwohl vieles der vorstehenden Diskussion auf
Blattmaterialien mit einer einzelnen aktiven Seite und einer anderen
inaktiven Seite gerichtet war, kann die vorliegende Erfindung auch
beim Aufbau von Blattmaterialien mit zwei aktiven Seiten verwendet werden. 12 zeigt eine jeweilige
Ausführungsform eines
Blattmaterials 10 mit zwei aktiven Seiten. In der in 12 gezeigten Ausführungsform
ist die Substanz 16 in einem kontinuierlichen Muster auf
der zweiten Oberfläche 11 verteilt
und diskontinuierlich innerhalb der Vertiefungen 14 in
der ersten Oberfläche 13.
Die in 12 gezeigte Ausführungsform
repräsentiert
ein Blattmaterial 10 mit verschiedenen Vorsprüngen, die
einen unterschiedlichen Grad an Verformungswiderstand zeigen, wie
dies ober im Hinblick auf die 8 –11 beschrieben wurde.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung können
auch mehr als einen Differenzierungsmodus zwischen Stufen der Aktivierung
beinhalten. Zum Beispiel können
Vorsprünge,
welche geometrisch so zugeschnitten sind, daß sie über die geometrische Höhe unterschiedliche
Aktivierungsstufen liefern (wie in 3 gezeigt),
auch andere Mittel zum Bemessen eines Verformungswiderstandes beinhalten
(wie eine Querschnittsform, die so zugeschnitten ist, wie dies in
Bezug auf 8 offenbart und
beschrieben wurde). Ein Beispiel eines solchen der Aktivierungsei-
genschaften wäre,
die zuletzt zu verformenden Vorsprünge (solche, die in 3 mit C bezeichnet sind)
mit einem größeren Verformungswiderstand
zu versehen, als diejenigen, welche anfänglich verformt werden, solche,
die mit A bezeichnet sind), derart, daß ein Anforderungssignal an
den Benutzer übertragen
wird, und zwar über
die erhöhte Aktivierungskraft,
die erforderlich ist, um die Grenze zwischen sequentiellen Aktivierungsstufen
zu überwinden.
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Je mehr Vorsprünge pro Einheitsfläche, desto
dünner
können
das Materialstück
und die Vorsprungswände
sein, um eine gegebenen Verformungskraft zu widerstehen. Die Größe und der
Abstand der Vorsprünge
kann so ausgewählt
werden, daß ein kontinuierlicher
Substanzweg der die Vorsprünge
umgibt, vorhanden ist (wie in der Ausführungsform aus 10 gezeigt), so daß ein kontinuierliches Muster
der Substanz auf einer Zieloberfläche bereit gestellt werden
kann, während
gleichzeitig auch das optimale Muster von Vorsprüngen zur selektiven Aktivierung
bereit gestellt wird.
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Die Flächenmaterialien, die als Trägermaterial
verwendet werden, können
sein aus Filmen, die homogene Harze oder Mischungen davon umfassen. Einzelne
oder mehrere Schichten innerhalb der Filmstruktur werden berücksichtigt,
seien sie coextrudiert, extrusionsbeschichtet, laminiert oder durch
andere bekannte Mittel kombiniert. Das Schlüsselattribut des Blattmaterials
ist, dass es formbar ist, um Vorsprünge und Senken zu erzeugen.
Nützliche
Harze umfassen Polyethylen, Polypropylen, PET, PVC, PVDC, Latexstrukturen,
Nylon etc.. Polyolefine werden im all-gemeinen bevorzugt, und zwar aufgrund
ihrer geringen Kosten und ihrer leichten Verformbarkeit. Weitere
geeignete Materialien umfassen Aluminiumfolie, beschichtetes (gewachstes,
etc.) und unbeschichtetes Papier, beschichte und unbeschichtete
Vliesstoffe, Scrims, Netze, Gewebe, Vliesstoffe und perforierte oder
poröse
Filme und Kombinationen davon.
-
Unterschiedliche Anwendungen für das wahlweise
aktivierbare Blattmaterial können
die ideale Größe und Dichte
der Vorsprünge
diktieren sowie die Auswahl der Substanzen, die damit verwendet werden.
Es wird angenommen, daß die
Vorsprungsgröße, -form
und der -abstand, die Bahnmaterialeigenschaften, wie Biegungsmodus,
Materialsteifheit, Materialdicke, Härte, Verformungstemperatur
sowie der Verformungsprozeß die
Festigkeit des Vorsprungs bestimmen. Ein "Schwellenwert" der Vorsprungssteifigkeit
wird benötigt,
um eine frühzeitige Aktivierung
des Blattmaterials aufgrund der Schwerkraft oder anderer Kräfte zu verhindern,
wie Kräfte, die
durch Vibrationen beim Versand, durch Mißhandlung, Herunterfallenlassen
und dergleichen induziert werden.
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Ein Eindrücken der Vorsprünge minimiert das
Zurückspringen
des Vorsprungs, so daß die
Aktivierung des Blattmaterial mit einer geringen oder keiner dauerhaft
aufgebrachten Kraft selbsthaltend sein kann. Ein elastischer Vorsprung
könnte
z. B. verwendet werden, wo die Aktivierung dauerhaft sein soll,
wo ein aggressives Haftmittel die Rückfederung überwindet oder, wenn die Akivierung
spontan sein soll. Ein elastischer Vorsprung kann auch wünschenswert
sein, wo die Verwendung des Material wiederholt erfolgen soll.
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Es hat sich heraus gestellt, daß die Vorsprungsform
auch das Stapeln der Materialblätter oder
das Aufrollen der Materialbahnen in Rollen beeinflußt. Falls
sich die gleiche Vorsprungsform im gleichen Abstand wieder und wieder
wiederholt, neigen z. B. benachbarte Materialblätter in einem Stapel und angrenzenden
Schichten in einer Rolle dazu, aneinander zu verhakeln, wodurch.der
Vorteil der Abstände
zum Schutz der innerhalb der Abstände befindlichen Substanz aufgehoben
wird. In Situationen, in welchen ein Verhakeln auftritt, könnten nicht gleichförmig geformte
oder bemessende oder in Abstand liegende Vorsprünge mit einem regelmäßigen Muster
konischer Vorsprürtge
vorteilhaft sein. Nicht gleichförmig
geformte oder bemessende oder in Abstand liegende Vorsprünge sind
in der vorerwähnten und
mit aufgenommenen Anmeldung von McGuire et al. offenbart.
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In der vorliegenden Ausführungform
kann der Ausdruck "Substanz" eine fließfähige Substanz bedeuten, welche
im wesentlichen vor der Ausgabe auf eine Zielfläche nicht fließt. "Substanz"
kann auch ein Material bedeuten, welches ganz und gar nicht fließt, beispielsweise
ein faseriges oder ein anderes sperrendes Material. "Substanz" kann
ein Fluid oder einen Feststoff bedeuten. "Substanz" ist in dieser
Erfindung als ein Material definiert, das in der Lage ist, in offenen
Senken und/oder Vertiefungen einer dreidimensionalen Struktur gehalten
zu werden. Es können
z. B. Haftmittel, Elektrostatika, mechanische Verriegelungen, kapillare
Anziehung, Oberflächenadsorption,
van-der-Waalsche Kräfte
und Reibung verwendet werden, um die Substanzen in den Senken und/oder
Vertiefungen zu halten. Die Substanzen können in den Senken und/oder
Vertiefungen dauerhaft gehalten werden, oder die Substanzen können dazu
gedacht sein, aus diesen frei gegeben zu werden, wenn sie frei gelegt
werden, um mit äußeren Oberflächen in
Kontakt zu kommen, oder wenn die dreidimensionale Struktur verformt,
erhitzt oder in anderer Weise aktiviert wird. Von gegenwärtigem Interesse
in der vorliegenden Erfindung sind Substanzen, wie Gele, Pasten,
Schäume,
Pulver, agglomerierte Teilchen, Prills, eingekapselte Flüssigkeiten,
Wachse, Suspensionsionen, Flüssigkeiten
und Kombinationen davon.
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Die Räume in der dreidimensionalen
Struktur der vorliegenden Erfindung sind normalerweise offen, deshalb
ist es wünschenswert,
Substanzen zu haben, die an Ort und Stelle bleiben und nicht ohne einen
Aktivierungsschritt aus der Struktur auslaufen. Der Aktivierungsschritt
der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine Verformung der
dreidimensionalen Struktur durch Komprimierung. Ein Aktivierungsschritt,
um die Substanz dazu zu veranlassen, fließfähig zu werden, könnte jedoch
ein Erwärmen
des Materials auf Raumtemperatur sein oder ein Abkühlen desselben
unter die Raumtemperatur. Oder er könnte das Bereitstellen von
Kräften
umfassen, die über
die Schwerkraft der Erde hinausgehen. Er könnte auch andere Verformungskräfte enthalten,
wie Zugkräfte
und Kombinationen dieser Aktivierungsphänomene.
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Der Ausdruck "verformbares Material"
ist dazu gedacht, Folien, polymere Blätter, Tücher, Gewebe- oder Vliesstoffe,
Papier, Zellulosefaser, Co-Extrusionen, Laminate und Kombinationen
davon umfassen. Die Eigenschaften eines ausgewählten, verformbaren Materials
können
enthalten, obwohl sie nicht darauf beschränkt sind, Kombinationen oder Teile
von: porös,
nicht porös,
mikroporös,
gas- oder flüssigkeitsdurchlässig, nicht
durchlässig,
hydrophil, hydrophob, hydroskopisch, oliophil, oliophob, kritische
Oberflächenspannung,
vortexturierte Oberfläche,
elastisch nachgebbar, plastisch nachgebbar, elektrisch leitfähig und
elektrisch nicht leitfähig.
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Die Substanz, die in Kombination
mit dem verformbaren Material verwendet wird, kann eine Auswahl
physikalischer Eigenschaften zeigen, welche diese in die Lage versetzen,
aus ihrer geschützten
Orientierung innerhalb der dreidimensionalen Struktur ausgegeben
und auf die Zieloberfläche
aufgebracht zu werden. Eine solche Ausgabe kann in ihrer Natur teilweise
oder wesentlich oder vollständig sein.
Alternativ kann die Substanz so ausgewählt werden, daß sie mit
dem Blattmaterial während
ihrer Entleerung in Kontakt mit der Zieloberfläche verbunden bleibt. Ein Beispiel
einer Substanz, die mit dem Blattmaterial verbunden bleiben soll,
wäre eine Schicht
eines heiß schmelzenden
Haftmittels, Beschreibung Nr. Fuller HL-2115X, hergestellt durch
H. B. Fuller Co. aus Vadnais Heights, MN. Jedes Haftmittel kann
verwendet werden, welches die Bedürfnisse der Materialaufbringung
erfüllt.
Haftmittel können
wiederholt festlegbar, abziehbar, permanent oder anders sein.
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Um die Ausgabe von Substanzen zu
vereinfachen, die aus dem Blattmaterial bei Aktivierung frei gegeben
werden sollen, umfassen Substanzeigenschaften, welche als wichtig
angesehen werden, die relative Affinität der Substanz für die Zieloberfläche im Gegensatz
zu derjenigen für
das verformbare Matertal und die sichtbare Viskosität oder Fließfähigkeit der
Substanz nach Aktivierung der dreidimensionalen Struktur. Es wird
gegenwärtig
angenommen, daß die
Substanz vorzugsweise an der Zieloberfläche in einem größeren Maße anhaften
sollte als an dem verformbaren Matertal und/oder in einem größeren Maß als für andere
Bereiche der Substanz selbst. Anders ausgedrückt, hat die Substanz eine
größere Affinität für die Zieloberfläche als
für sich
selbst und/oder für
das verformbare Blattmaterial.
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Substanzen, die dazu gedacht sind,
frei gegeben zu werden, können
inhärent
eine Viskosität und
Fließeigenschaften
besitzen, welche ihre Freisetzung aus ihrer geschützten Stelle
innerhalb des Blattmatertals erlauben, oder eine Viskositätsmodifikation
erfordern können,
um ihre Freisetzung und Zerstreuung zu erlauben. Eine Viskositätsmodifikation
kann durch Auswahl von Substanzen erreicht werden, welcher sich
einer Änderung
in der Viskosität unterziehen,
und zwar in Abhängigkeit
von dem gewählten
Aktivierungsmodus. Zum Beispiel kann es für eine mechanische Aktivierung,
wie einer Komprimierungskraft, wünschenswert
sein und vorgezogen werden, Substanzen zu verwenden, welche allgemein
als "scherentzerrende" (pseudoplastische) Substanzen bezeichnet
werden. Beispiele solcher Substanzen umfassen polymere Lösungen,
viele Gele und Pasten, wie Zahnpasta und Körpercremes, Farben, gelierte
Holzbeizen, etc.. Andere Materialien verhalten sich als scherentzenende
Materialien nur, nachdem eine bestimmte Schwellenwert-Scherspannung (Fließspannung)
eneicht oder überschritten wird.
Solche Materialien werden allgemein als Bingham-Plastikmaterialien
bezeichnet, und ein allgemeines Beispiel für eine Substanz, welche ein
solches Verhalten zeigt, ist der Typ eines Würzmittels, der als Ketchup
bekannt ist.
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Einige der Faktoren, von denen angenommen
wird, daß diese
die Haftung oder Affinität
der Substanz für
die Zieloberfläche
beeinflussen, umfassen: elektrostatische oder elektrische Ladungen; chemische
Bindungen über
eine Wasserstoffbrücke, eine
covalente Bindung, eine Ionenbindung, eine partielle Ionenbindung
(partiell dipolare Anhaftung), van-der-Wallsche Kräfte, osmotische
Kräfte
etc.; Kapillardruck (Saugung), Adsorption; Absorption; Unterdruck/Saugung;
etc.. Weitere wichtige Faktoren umfassen die Benäßbarkeit der Substanz auf der
Zieloberfläche,
wie sie durch den Kontaktwinkel der Substanz auf der Zieloberfläche reflektiert
wird.
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Um ein Verteilen oder Zerstreuen
der Substanz auf der Zieloberfläche
zu erleichtern, insbesondere um der Neigung der Substanz entgegen
zu wirken, in einem örtlichen
Verteilungsmuster zu bleiben, das durch die örtliche Orientierung auf der
verformbaren Substanz vorgegeben ist, wird gegenwärtig bevorzugt,
Substanzen zu verwenden, welche so zugeschnitten sind, daß sie auf
die Zieloberfläche
naß aufgetragen
werden können.
Weitere Faktoren, welche die Dispersion oder Verteilung der Substanz
auf der Zieloberfläche
unterstützen
können,
umfassen die Verwendung von Substanzen, welche ein scherentzenendes
Verhalten zeigen sowie eine mechanische Zerstreuungswirkung, die
von dem Benutzer des zusammen gesetzten Blattmaterials erzeugt wird,
während
dieser Nachaktivierung aber vor der Entfernung des verformbaren
Materials auf der Zieloberfläche
eine seitliche mechanische Bewegung durchführt. Eine solche seitliche
mechanische Wirkung kann auch für
eine zusätzliche
Interaktion mit der Substanz sorgen, wie beispielsweise bei scherentzer renden
Substanzen, und kann zusätzliche
Vorteile für
ein Einseifen, eine Schaumerzeugung, eine Rubbel-/Abrasionswirkung,
etc. liefern.
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Wie oben diskutiert wurde, kann eine
breite Vielfalt der Substanzen für
die Verwendung in Übereinstimmung
mit den Grundzügen
der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden. Repräsentative
Substanzen für
illustrative Zwecke umfassen Reinigungsmittel, wie Seiten und Detergentien,
Emollienten, wie Lotionen, medizinische Mittel, wie Salben, entzündungshemmende
Cremes, etc., Gesundheits- und Schönheitspflegemittel, einschließlich Antitranspirantien,
Deodorantien, Kosmetika, Duftstoffe und dergleichen. Weitere ganz
unterschiedliche Anwendungen für
ein solches Blattmaterial ümfassen
Applikatoren für
Produkte für
die Automobilindustrie und den Haushalt, wie Schmiermittel, Färbemittel, Schutzmittel,
wie Öle
und Wachse, Haftmittel, Konservierungsmittel und dergleichen sowie
auf Lebensmittel orientierte Anwendungen, wie Würzmittel (Senf, Ketchup, etc.).
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Mehrere Substanzen können auch
verwendet werden, welche nicht nur vor einem unbeabsichtigten Köntakt geschützt sind,
sondern anfänglich voneinander
entmischt sind (auf der gleichen Fläche oder auf gegenüber liegenden
Flächen
des Blattmaterials) und während
des Aktivierungsprozesses und während
nachfolgender Ausgabe- und/oder Dispersionsvorgängen vermischt werden. Eine
solche Anordnung kann besonders nützlich sein für Substanzen, welche
günstig
miteinander zusammen wirken (z. B. Mehrkomponenten-Epoxidharze,
katalysierte Reaktionen, etc.), um eine zusätzliche Funktionalität miteinander
oder mit der Zieloberfläche
zu schaffen. Ähnliche
Substanzen mit unterschiedlichen Graden von Affinität für die Zieloberfläche können verwendet
werden, wie druckempfindliche Haftmittel mit unterschiedlichen Graden
einer Haftwirkung.
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Ein beispielhafter Ansatz für eine Substanzauswahl
wäre, mehrere
Substanzen vorzusehen, welche sich unterscheiden in Eigenschaften
(unterschiedlicher Grad einer gemeinsamen Eigenschaft oder unterschiedliche
Eigenschaften zeigen) und/oder in der Zusammensetzung der Vorsprünge, welche
sich in mehreren sequentiellen Ak tivierungsstufen verformen. Zum
Beispiel können
Vorsprünge, die
so ausgelegt sind, daß sie
sich auf einem ersten Aktivierungsniveau verformen und mehr zweidimensional
werden, eine erste Substanz enthalten (oder von dieser umgeben sein),
während
Vorsprünge,
die so ausgebildet sind, daß sie
sich auf einem zweiten Aktivierungsniveau verformen und mehr zweidimensional
werden, eine zweite Substanz enthalten können (oder von dieser umgeben
sein können),
etc.. Eine Darstellung eines solchen Materials wäre ein Blattmaterial, welches
ein leicht klebriges, druckempfindliches Haftmittel in den oder
um die zuerst zu verformenden Vorsprünge herum enthält und ein
aggressiveres, druckempfindliches Haftmittel in den oder um die
Vorsprünge
herum enthält,
die so ausgebildet sind, daß sie
sich in einer späteren
Aktivierungsstufe verformen. Ein solches Material könnte somit
eine kleine anfängliche
Haftkraft bereitstellen, welche das Blattmaterial zum Zwecke einer
richtigen Positionierung vor Aktivierung des aggressiveren (und
vielleicht dauerhafteren) Haftmittels in einer nachfolgenden Aktivierungsstufe
lösbar
an einer Zieloberfläche
legen würde.
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13 zeigt
ein gegenwärtig
bevorzugtes Verfahren zum Bilden eines Blattmaterial gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie in 12 gezeigt
ist, wird ein verformbares Matertal 100 kontinuierlich über eine
Zuführrolle 110 auf
eine Gummi-Druckrolle 120 geliefert
und geführt.
Die Druckrolle 120 zieht das verformbare Material 100 in
einen Spalt zwischen der Druckrolle und einer steifen Mustenolle 120.
In der dargestellten Ausführungsform,
welche zur Herstellung eines Blattmaterials mit einer Mehrzahl von
Vorsprüngen
geeignet ist, welche eine Substanz enthalten, enthält die Mustenolle 130 eine Mehrzahl
von Ausnehmungen 135. Die durch die Druckrolle auf das
verformbare Material, welches die Musterrolle überlagert, ausgeübte Kraft,
drückt
das verformbare Material in die Ausnehmungen 135, wodurch
eine Mehrzahl von konespondierenden hohlen Vorsprüngen gebildet
wird. Die Musterrolle kann durch irgendein Mittel hergestellt werden,
das im Stand der Technik bekannt ist, einschließlich Gießen, Ätzen, Plattieren, mechanisches
Prägen,
etc., um die Ausnehmungen in der gewünschten Tiefe und Querschnittsform
einzu fügen,
so daß das
gewünschte dreidimensionale
Blattmaterial hergestellt werden kann.
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Eine Abstreiflclinge oder Abstreifer 160 mit einem
zugeordneten Substanzpool 170 dosiert die Substanz in die
Vertiefungen in der hohlen Seite der Vorsprünge, wie dies beispielsweise
in 3 gezeigt ist. Eine
nachgiebige Klinge ist nützlich,
um sicher zu stellen, daß sich
die Substanz in dem fertigen Blattmaterial in der geschützten Stelle
unterhalb der äußersten
Oberflächen
des Blattmaterials befindet. Eine weitere Variation dieses Prozesses
könnte
anstelle einer stationären
Klinge eine nachgiebige Walze verwenden, um die Vertiefungen mit
der Substanz zu fül-len. Die Substanzen
könnten
auf unterschiedliche Niveaus in die Vertiefungen zugeführt werden,
indem profilierte Abstreiflclingen oder Nipwalzen verwendet werden
oder solche mit variierender Nachgiebigkeit. Alternativ oder, bedarfsweise
zusätzlich, kann
ein "Tintenstrahl"-Typ eines Substanzeinspritz-Ausgabesystems 180 (Druckdüsenanordnung mit
einer Mehrzahl von unter Druck gesetzten Düsen) verwendet werden, um einen
Substanzstrahl 190 in die Vertiefung jedes hohlen Vorsprungs
abzulagern. Obwohl ein Zuammenpassen zwischen dem Substanzeinspritzsystem 180 und
den hohlen Vorsprüngen
erforderlich ist, kann das System 180 direkt mit den Ausnehmungen 135 in
der Musterrolle 130 in Zusammenpassung gebracht werden,
welche die Stelle der Vorsprünge
definieren. Unterschiedliche Niveaus der Substanzen könnten über unterschiedliche
Einspritzvolumen zugeführt
werden. Das geformte Material 150 wird danach um eine Ausgabe-Leerlaufwalze 140 herum
ausgegeben.
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Weitere Herstellungsprozesse könnten verwendet
werden, einschließlich
solcher, in welchen eine männliche
Musterrolle, die in 13 gezeigte weibliche
Musterrolle mit ihren zugeordneten Ausnehmungen ersetzt, um die
Blattmaterialien zu bilden, wie dies in 10 gezeigt ist. Solche alternativen Prozesse
umfassen solche, die in größerem Detail
in dem oben genannten US Patent Nr. 5,871,607 beschrieben sind sowie
weitere Prozesse, die im Stand der Technik bekannt sind, einschließlich der Verwendung
von Fluiddruckdifferenzen (Gas/Flüssigkeit) als Alternativen
zu einer mechanischen Prägung.
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Ein weiteres geeignetes Verfahren
zur Herstellung, welches zufriedenstellende Ergebnisse für die gegebene
Substanz und das verwendete Blattmaterial liefert, kann verwendet
werden, einschließlich,
aber nicht beschränkt
darauf, manuelle Verfahren zur Vereinigung der Substanz und des
Blattmaterials. Eine solche Alternative wäre ein Verfahren ähnlich denjenigen
aus 13, in welchem aber
das einkommende Blattmaterial auf die Druckrolle 120 extrudiert
wird, anstatt daß dieses
vorher als Bahnmaterial bereits existiert. Weitere Alternativen
würden
andere Mittel zum Ausüben
von Kräften
auf das verformbare Material umfassen, um die dreidimensionale Struktur zu
bilden, einschließlich
unter Druck gesetzte Fluide (Flüssigkeiten
und Gase), thermische Energie, etc.
-
Der Verformungsmodus und die Verformungskraft
können
durch das Seitenwand-Dickenprofil
beeinflußt
werden, um mehr erwünschte
Ergebnisse zu erzielen. Die Seitenwand der Vorsprünge verbindet
den äußersten
Bereich des Vorsprungs mit dem ungeformten Material angrenzend an
dem Basisumfang des Vorsprungs. Die Seitenwand, so wie sie definiert
ist, kann auch eine Umfangsregion enthalten, die im wesentlichen
innerhalb des äußersten Bereichs
liegt, welche im wesentlichen dünner
ist als die innere Region des äußersten
Bereichs. Vorsprünge,
bei welchen wenigstens ein Bereich der Seitenwände wesentlich dünner ist
als das ungeformte Material angrenzend an den Basisumfang, sollten
zur Verformung durch den Benutzer bevorzugt werden. Seitenwände, die
auch wesentlich dünner
in wenigstens einem Bereich der Seitenwand im Vergleich zu dem Material
an den äußersten
Bereich des Vorsprungs sind, unterstützen die Verformung auch dahin
gehend günstig,
daß diese
primär
innerhalb der Seitenwandstruktur auftritt.
-
In Strukturen, welche relativ kleine
Vorsprünge
enthalten, wie sie in Vorsprungsmustern mit hoher Zahldichte zu
finden sind, können
solche dünneren Seitenwandmaße besonders
nützlich
sein.
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Verfahren zur Herstellung können das
Seitenwand-Dickenprofil beeinflussen, wie beispielsweise bei der
Verwendung eines Formungssiebes mit im wesentlichen geraden Siebwänden, welche
das formende Siebloch begrenzen. Ein solches Verfahren erlaubt die
Herstellung einer wesentlich dünneren Seitenwanddicke,
da der Vorsprung von dem Basisumfang in die formende Siebausnehmung
bis zu dem Kontaktpunkt mit dem inneren Stützsieb frei gezogen wird. Der
Zweck des inneren Stützsiebs
ist, ein weiteres Ziehen des Vorsprungs zu verhindern. Dieser Ansatz
führt zu
einem Profil innerhalb der Seitenwände mit varüerbarerem Maß.
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Ein mikrotexturierendes Material
während der
Formung kann auch nützlich
sein, wie bei der Herstellung einer Unterscheidung zwischen einer Seite
des Materials und der anderen Seite. Eine Mikrotextuierung der äußersten
Oberflächenmerkmale der
dreidimensionalen Struktur kann in der vorliegenden Erfindung z.
B. durch Ziehen des Materialstücks in
die Ausnehmung des Formungssiebs und gegen eine mikrotexturierteOberfläche, wie
einer Unterdrucktrommel mit feinen Öffnungen darin, eneicht werden.
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Ganz allgemein ist die vorliegende
Erfindung eine dreidimensionale Struktur zum geschützten Halten
einer Substanz gegenüber
ein unabsichtlichen Kontakt mit äußerenOberflächen. Die
Struktur ist in eine im wesentlichen zweidimensionale Struktur konvertierbar,
indem eine Komprimierungskraft so aufgebracht wird, daß die Struktur
zusammenfällt,
um die Substanz mit wenigstens einer äußeren Oberfläche abzugeben
oder freizulegen. Der Schutzbereich der Erfindung richtet sich jedoch
auch auf dreidimensionale Strukturen, welche die Substanzen vor
einem unempfindlichen Kontakt zurück halten, welche mit Hilfe
eines anderen Mittel als einer Komprimierung in im wesentlichen
zweidimensionale Strukturen konvertiert werden. Zum Beispiel haben
die Erfinder herausgefunden, daß eine
auf die gleiche dreidimensionale Struktur aufgebrachte Zugkraft,
diese veranlassen kann, sich in Längsrichtung plastisch zu verformen
und dadurch in ihrer Stärke
oder Dicke zusammen zu ziehen, um ebenso die Substanz freizulegen
oder abzugeben. Es wird angenommen, daß unter einer ausreichenden
Spannung sich das Material zwischen den Vorsprüngen in Antwort auf Kräfte in der
Ebene des Materials verformt und daß die Vorsprünge dadurch
in der gleichen Richtung gelängt werden.
Wenn die Vorsprünge
gelängt
werden, veningern sie sich in ihrer Höhe. Mit einer ausreichenden
Längung
sind die Vorsprünge
in ihrer Höhe
so reduziert, daß die
Substanzen dazwischen, darin oder beides, frei gelegt werden.
-
Eine Kombination aus Komprimierung-
und Zugkräften
kann auf ein Material der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden,
um eine Substanz aus dem Inneren der dreidimensionalen Struktur
freizulegen. Obwohl in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung die Zugkraft, die notwendig ist, um eine ausreichende
Verformung der dreidimensionalen Struktur zu eneichen, um die Substanz auf
eine äußere Oberfläche abzugeben,
signifikant größer ist
als Komprimierungskraft, um das gleiche Ergebnis zu eneichen, kann
eine Struktur so ausgebildet werden, welche durch eine in einer
spezifischen planaren Richtung aufgebrachte Zugkraft leichter verformt
wird. Zum Beispiel kann eine Struktur parallele Wellen statt Vorsprünge haben,
und die Wellen können
durch Strecken der Struktur rechtwinklig zu den Wellen, aber in
der Ebene der Wellen, leicht abgeflacht-werden. Weitere geeignete
zugempfindliche Strukturen sind offenbart in US Patent Nr. 5,518,801
für Chappel
et al..
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In einem weiteren Beispiel könnte Wärme aufgebracht
werden, um die gleiche Struktur, die aus einem schrumpffähigen Film
hergestellt ist, in ihrer Dicke zu reduzieren, um ebenso die Substanz
freizugeben oder freizulegen.
-
Beispiele von Verwendungen der dreidimensionalen
Struktur der vorliegenden Erfindung neben Tapes, Etiketten und Vonatshüllen umfassen:
mit Lotion imprägnierte
Gesichtstücher,
Duftstreifen, die mikroeingekapselte Parfüme enthalten, mit Haftmittel imprägniertes
Schrankpapier und Haftmittel imprägnierte Tapete, medizinische
Patches, gemusterte Würzmittelabgabe
auf eine Oberfläche,
Zweikomponenten-Haftmittel, wäsche-vorbehandelnde
Chemikalien, Abrasivstoff Ausgabesysteme und andere Anwendungen,
bei welchem die Vermeidung eines Kontakts mit einer Substanz, die
in einem Substrat gehalten wird, gewünscht ist, bis eine Aktion
vorgenommen wird.
-
Wie nachfolgend beschrieben, können unterschiedliche
Substanzen auf den entgegen gesetzten Flächen des geformten Materials
abgelagert sein. Mehrere Substanzen können auf der gleichen Fläche des
Materials angeordnet sein, entweder geometrisch in Abstand zueinander
oder vermischt. Die Substanzen können
teilweise geschichtet sein. Ein Beispiel ist eine Schicht eines
Haftmittels angrenzend an die Materialoberfläche mit einem Feststoffteilchen, das
an der frei liegenden Seite der Haftmittelschicht angehaftet ist.
Wie vorstehend diskutiert, können mehrere
Substanzen, welche anfänglich
separiert sind (auf der gleichen Fläche oder auf entgegen gesetzten
Flächen
des Blattmaterials) während
der nachfolgenden Ausgabeundloder Dispersionsvorgänge vermischt
werden.
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Ein Muster von Vorsprüngen kann
entweder in einem ähnlichen
Dimensionsmaßstab
oder in einem unterschiedlichen Dimensionsmaßstab übereinander angeordnet werden,
wie beispielsweise ein einzelnes oder mehrfaches "Mikrovorsprung"-Muster, das auf den
Oberseiten anderer größerer Vorsprünge liegt.
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Obwohl spezielle Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist
es für
die Fachleute des Standes der Technik offensichtlich, daß das verschiedene Änderungen
und Modifikationen durchgeführt
werden können,
ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen und es ist beabsichtigt,
in den angehängten Ansprüchen alle
solche Modifikationen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen,
abzudecken.