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Schichtmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schichtmaterialien und bezweckt die Schaffung von neuen Schichtstoffprodukten mit günstigenEigenschaften und deren Herstellung in Form von flachen und röhren- förmigen Laminaten und Fertiggegenständen.
Das erfindungsgemässe Schichtmaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine aus einem Polymermaterial gebildete Schicht aufweist, welche ein hochkristallines lineares Hochpolymer eines a-Olefins mit mehr als 2 C-Atomen im Molekül (vorzugsweise Polypropylen, Poly-a-buten oder ein Gemisch davon) enthält, sowie mindestens eine weitere Schicht, welche aus einem andern Material gebildet Ist. Dieses andere Material kann seinerseits ein Polymermaterial der vorgenannten Art enthalten oder kann ein andersartiges Material sein.
Die ausserordentlichen physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Filmen aus Polymeren von Propylen, a-Buten und Gemischen davon mit hohem Polymerisationsgrad und hoher Kristallinität wurden in einem andern Vorschlag der Patentinhaberin bereits beschrieben.
Die Laminate, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden, besitzen Eigenschaften, welche von denjenigen des gewählten Polymermaterials und vom Material, welches für die andersartigen Schichten verwendet wird, abhängen, und es ist möglich, Kombinationen von Eigenschaften zu erzielen, welche für besondere Anwendungszwecke gegenüber den bisher bekannten Schichtmaterialien eine beträchtliche Verbesserung bedeuten. Beispielsweise kann man beträchtlich bessere Durchlässigkeitswerte für Gase, Dämpfe und Geruchsstoffe, bessere mechanische Eigenschaften, höhere Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Feuchtigkeit oder Lösungsmittel oder auch Verbesserungen mit Bezug auf gewisse dielektrische Eigenschaften erzielen.
Es lassen sich Materialien mit einem ausserordentlich weiten Bereich von Eigenschaften herstellen, wie sich ergibt, wenn man die Anzahl der verschiedenen a-Olefinpolymere und Gemische von solchen, welche verwendet werden können, und die Anzahl verschiedenartiger Materialien, welche in Verbindung damit benutzt werden können, wozu Folien und Filme aus andern thermoplastschen Materialien als den oben genannten Polymermaterialien, Celluloseester, Metalle und faserige Materialien, wie Gewebe und Papier, gehören, in Betracht zieht.
Die neuen Schichtmaterialien sind ausserdem im Vergleich zu bekannten Laminaten billig und lassen sich leicht verarbeiten.
Bevorzugte Formen der neuen Schichtmaterialien sind Folien und Röhren. Beide Formen sind, wenn das vom Poly-a-olefin verschiedene Material es gestattet, d. h. wenn dieses ein thermoplastisches Material ist, nach einem Blasverfahren oder einer andern Technik, beispielsweise durch Verschweissen oder Verkleben mit Hilfe von Klebstoffen, leicht verarbeitbar. Zu den Blasverfahren soll hier auch das Vakuumverfahren gerechnet werden, bei welchem das Blasen unter der Einwirkung des Umgebungsdrucks er- folgt.
Bei der Herstellung der Schichtmaterialien in Form von Folien werden die Schichten vorzugsweise mit oder ohne Klebstoff zwischen Druckwalzen, welche bei passender Temperatur gehalten werden, miteinander verbunden. Ein zweckmässiges Verfahren besteht darin, eine Folie des Polymaterials durch
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Strangpressen zu erzeugen und diese sogleich mit einer Folie eines andersartigen Materials oder mit einer
Mehrzahl von Folien, von welchen mindestens eine aus einem andersartigen Material besteht, zu lami- nieren, vorzugsweise ohne Anwendung von Klebstoffen durch blosses Zusammenpressen der Folien zwischen erhitzten Walzen.
In einem Verfahren zur Herstellung von Schichtmaterial in Form einer Röhre stülpt man vorgeformte röhrenförmige Schichten aus den Materialien eine über die andere ineinander und setzt das Gebilde von innen her mit Hilfe eines gasförmigen oder flüssigen Mediums unter Druck, wobei gleichzeitig auf eine
Temperatur erwärmt wird, welche nahe, aber unterhalb (z. B. etwa 50 C unterhalb) dem Schmelzpunkt des Materials mit dem niedrigsten Schmelzpunkt liegt. Dadurch wird die innere Schicht dicht gegen die umgebende Schicht oder Schichten gepresst und mit dieser bzw. diesen fest verbunden. Das Medium kann, je nach Erfordernis, kalt oder warm sein, und die Haftung der verschiedenen Schichten aneinander kann unterstützt werden, indem man vorher einen Klebstoff aufbringt.
Dieses Verfahren ist jedoch im allgemeinen etwas kompliziert und eignet sich nicht für eine kontinuierliche Produktion.
Gemäss einem andern und bevorzugten Verfahren werden die Schichten gleichzeitig in Form von Röhren eine in der andern stranggepresst und bei einer Temperatur, welche nahe dem Schmelzpunkt, jedoch ein wenig unterhalb (d. h. etwa 50 C unterhalb) des Schmelzpunktes des Materials mit dem niedrigsten Schmelzpunkt liegt, mit Hilfe eines geeigneten Mediums von innen her unter Druck gesetzt.
Zu diesem Zweck kann man einen Apparat verwenden, welcher einen Spritzkopf mit mehreren konzentrisch angeordneten Spritzöffnungen aufweist, durch welche gleichzeitig zwei oder mehrere verschiedene Materialien, welche von zwei oder mehreren verschiedenen Strangpressen zugeführt werden, verspritzt werden. In diesem Falle erfolgt die Haftung einzig auf Grund der Einwirkung von Hitze und Druck, da es unmöglich ist, Zwischenschichten von Klebstoff einzuführen.
Bei jedem dieser Verfahren ordnet man, vorausgesetzt, dass dies im Hinblick auf die erforderlichen Eigenschaften des Produkts möglich ist, vorzugsweise das steifere Material aussen und das weichere Material innen an, um einen möglichst grossen Blähdruck anwenden zu können.
Unter den vielen Verwendungsmöglichkeiten der neuen Schichtmaterialien seien erwähnt die Verwendung als Packmaterial, als Schutzüberzug für Behälter und andere Hohlkörper sowie Anwendungen in der elektrotechnischen Industrie, insbesondere für die Herstellung von Kondensatoren, zu welchem Zwecke sich Laminate besonders eignen, bei welchen eine oder mehrere Schichten aus Metallfolie bestehen.
Beispiel 1 : Mit einem Apparat, welcher aus zwei Strangpressen mit geraden, schlitzförmigen Spritzköpfen, welche einander gegenüber liegen, besteht, stellt man gleichzeitig eine Folie aus Cellulose-acetobutyrat und eine Folie aus hochkristallinem Polypropylen mit einem Molekulargewicht von 90000 her. Unmittelbar nach dem Austritt aus den Spritzköpfen werden die beiden Folien zwischen zwei Walzen miteinander vereinigt. Diejenige Walze, welche sich mit dem Cellulose-acetobutyrat in Berührung befindet, wird mit Wasser auf 200 C gekühlt, während die mit dem Polypropylen in Berührung befindliche Walze bei 1300 C gehalten wird.
Das zwischen den Vereinigungswalzen hervortretende Laminat gelangt auf eine Aufwickelwalze, deren Geschwindigkeit so verändert werden kann, dass eine Streckung in den verschiedenen Verhältnissen erfolgt, beispielsweise eine solche um 50%.
Man erhält in dieser Weise ein Filmlaminat, welches als ungiftiges Verpackungsmaterial Verwendung finden kann, welches restistent, gegenüber Dämpfen undurchlässig, für Sauerstoff und Kohlendioxyd relativ durchlässig und bei Temperaturen von über 1000 C beständig ist und verschweisst werden kann.
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dicke Filme her, den einen aus Polybuten mit einem Molekulargewicht von 120000 und den andern aus hochkristallinem Polypropylen mit einem Molekulargewicht von 100000. Die Vereinigungswalzenwerden auf etwa 1300 C erhitzt, und es wird ein dritter, vorher hergestellter Film aus Polyvinylchlorid von einer Rolle, welche sich über den beiden Vereinigungswalzen befindet, abgewickelt und zwischen die beiden Filme eingeführt. Das fertige Laminat wird abgeschreckt durchDurchleiten durch ein Wasserbad von 20 C und dann auf eine Vorratswalze aufgewickelt.
Der so erhaltene laminierte Film besitzt ausserordentliche Eigenschaften hinsichtlich Undurchlässigkeit gegenüber Gasen, Dämpfen und Geruchsstoffen sowie auch hinsichtlich Resistenz gegenüber chemischen Substanzen aller Art und gegenüber hohen Temperaturen. Er stellt deshalb ein sehr gutes Verpackungsmaterial, beispielsweise für chemische Produkte oder Nahrungsmittel, dar.
Beispiel 3 : Unter verwendung eines Strangpress-Apparates, der mit einem einen geraden Schlitz
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Papierbahn in Berührung gebracht, welche über eine auf 200 C gekühlte Walze läuft, welcher eine auf 100 C erhitzte Walze gegenüber liegt. Die Polypropylen-Folie kommt mit dieser letztgenannten Walze in Berührung. Das so erhaltene Laminat gelangt über eine Kühltrommel mit einer Temperatur von 200 C und wird schliesslich auf eine Vorratsrolle aufgewunden.
Das so erhaltene Laminat besitzt eine sehr gute mechanische Festigkeit und ist auf der Seite des Polypropylen-Films äusserst beständig gegenüber chemischen Stoffen (auch in der Wärme) und ziemlich undurchlässig für Flüssigkeiten und Dämpfe. Es kann auch verschweisst werden. Das Laminat stellt deshalb ein gutes Verpackungsmaterial dar. Es kann beispielsweise verwendet werden zur Herstellung von Säcken zum Verpacken von chemischen Produkten, für abwaschbare und chemisch beständige Tapeten und für zahlreiche andere Zwecke.
Wenn man in gleicher Weise vorgeht, jedoch das Papierblatt durch eine sehr dünne Aluminiumfolie ersetzt, so erhält man ein Laminat, welches sich ebenfalls für verschiedene Verwendungen eignet, insbesondere auf dem Verpackungsgebiet.
Beispiel 4 : Mit einem Apparat, welcher aus zwei Strangpressen mit einem System geeignet konstruierter Spritzköpfe besteht, werden zwei zueinander koaxiale röhrenförmige Filme stranggepresst, von denen der innere aus Polyvinylchlorid und der äussere aus einem hochkristallinen Polypropylen mit einem Molekulargewicht von 90000 besteht. In die innere Röhre wird Luft eingeblasen, bis eine Querschnittsvergrösserung erreicht ist, welche dem vierfachen ursprünglichen Durchmesser des äusseren röhrenförmigen Films entspricht. Das röhrenförmige Laminat wird flachgelegt und auf Vorratswalzen aufgewikkelt. Es zeigt gute mechanische und chemische Festigkeit, eine gute Undurchlässigkeit gegenüber Gasen und Dämpfen und eine gute Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen.
Es kann verschweisst werden und lässt sich mit Erfolg verwenden zur Herstellung von kleinen Säcken und andern Behältern.
Eine röhrenförmige laminierte Folie mit ähnlichen Eigenschaften kann auch erzielt werden durch Strangpressen von Polypropylen und Polyvinylalkohol.
Beispiel 5 : Unter Verwendung eines Apparates gemäss Beispiel 4 in Verbindung mit einer Vorrichtung zum Blasen von Hohlkörpern werden die folgenden Materialpaare stranggepresst, laminiert und zu Flaschen und andern Behältern geformt : Polypropylen + Polyamid (Rilsan)
Polypropylen + Gemisch aus Polyvinylchlorid (85 Teile) und Copolymer von Butadien (60%) und
Acrylnitril (40%) (15 Teile)
Polybuten + Copolymer aus Methylmethacrylat (90 Teile) und Butylacrylat (10 Teile)
Die Angaben von Teilen und Prozenten sind gewichtsmässig zu verstehen.
In dieser Weise erhält man Behälter, welche infolge ihrer Undurchlässigkeit für Gase, Dämpfe und Geruchsstoffe, ihrer chemischen und mechanischen Festigkeit und ihrer Sterilisierbarkeit bei 100-1200 C im Vergleich mit den bisher bekannten Kunststoffbehältern sehr grosse Vorteile bieten.
Aus den erfindungsgemässen Schichtmaterialien hergestellte Behälter lassen sich metallisieren, indem man sie in einem Hochvakuum-ApparatDämpfen von Aluminium oder andern Metallen aussetzt, wodurch ihr Aussehen verbessert wird.
Beispiel 6 : Eine Folie aus Niederdruckpolyäthylen mit einem Molekulargewicht von 80000 wird
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StrangpressenLänge und 2, 3 mm Breite. Die entstehende Folie gelangt nach dem Austritt aus dem Schlitz auf eine Trommel mit chromplattierter Oberfläche, welche bei 400 C gehalten wird und eine solche Rotationsgeschwindigkeit aufweist, dass die Folie in der Entstehungsrichtung um etwa 15% gestreckt wird. Über der Kühltrommel befindet sich eine Walze, auf welche ein Polypropylen-Film von 0, 02 mm Dicke und 1050 mm Breite aufgewickelt ist. Dieser Film wird mit der stranggepressten Polyäthylen-Folie aufeine Presswalze vereinigt und gegen die Polyäthylen-Folie gepresst.
Man erhält eine Polyäthylen-Folie mit sehr glänzender Oberfläche, welche kratzunempfindlich und beständig gegenüber chemischen Substanzen und Berührung mit warmen Gegenständen bis zu 100 C ist.
Diese Art laminierter Folie lässt sich für verschiedene Zwecke verwenden, inbegriffen die weitere Verformung nach dem Vakuumverfahren.
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