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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Folienbändchen mit verbesserter Ein- und Weiterreissfestigkeit quer zu ihrer Längserstreckung durch Extrudieren von Polyolefinen, insbesondere von Polypropylen und Polypropylencopolymerisaten, aus einer Folienbildungseinrichtung, Verstrecken der gebildeten Folie ohne Breiteneinsprung im Kurzspalt und Schneiden der Folie in Verstreckungsrichtung zu Bändchen.
Verfahren dieser Art sind bereits bekannt und z. B. in der AT-PS Nr. 330332 beschrieben. Die so hergestellten Bändchen haben infolge ihrer Monoaxialverstreckung eine hohe Festigkeit und sind zur Herstellung von gewebten oder gewirkten Verpackungsmaterialien hervorragend geeignet. Sie haben jedoch den Nachteil, dass die Schnittkanten nicht völlig gleichmässig sind, sondern-bei starker Vergrösserung betrachtet - zackenförmige Unregelmässigkeiten aufweisen, welche Ausgangspunkte bzw. Schwachstellen darstellen, von denen Risse quer zur Verstreckungsrichtung ausgehen.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieses Nachteiles und stellt sich die Aufgabe, unter Beibehaltung der besonders wirtschaftlichen Technik der Bildung von Bändchen aus im Kurzspalt verstreckten breitflächigen Folien die Anfälligkeit der Bändchen gegen Ein- und Weiterreissen zu verringern bzw. ganz zu vermeiden und damit deren Eignung zur Herstellung von Verpackungsmaterial bei gleicher Reissfestigkeit wie die bekannten Bändchen zu verbessern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Kombination von Massnahmen, nämlich, dass dem Polymerisat vor dem Extrudieren ein Schäumer mit einer Zersetzungstemperatur zwischen 140 und 240 C und einer Gasausbeute von 200 bis 240 ml/g in einer Menge von 0, 08 bis 0, 5% Masse zugesetzt, die Folien- bzw. Bändchendicke im Bereich zwischen 0, 01 und 0, 2 mm und der Schäumungsgrad im Bereich zwischen 10 und 50% eingestellt wird.
Als Schäumungsgrad wird die Dichteverringerung in %, bezogen auf die Dichte des gleichen, nicht angeschäumten Ausgangsmaterials, bezeichnet. Gleichzeitig mit der Beseitigung der Einreissneigung wird durch das erfindungsgemässe Verfahren die Oberflächenstruktur und das Aussehen der Bändchen verbessert. Infolge der durch die kontrolliert einstellbare, geschlossenzellige Porenstruktur bewirkten Rauhigkeit der Folien bzw. Bändchen können die Bändchen bei gewebten oder gewirkten Verpackungsmaterialien weniger leicht gegeneinander verrutschen. Aus dem gleichen Grund haften die Komponenten von Verbundmaterialien, welche nach dem Extrusionsbeschichtungsverfahren hergestellt werden, besser aneinander. Die feinen Poren verleihen den Folien bzw. Bändchen ein erwünschtes Mass an Opazität, so dass sich ein Zusatz von Mattierungsmitteln bzw. Farbstoffen er- übrigt.
Es ist zwar bereits bekannt, u. zw. aus der DE-AS 2251759, monoaxial gereckte Packbänder aus isotaktischem Polypropylen herzustellen, wobei man dem Polymerisat einen Schäumer zufügt, die Schmelze zu Bändern extrudiert und diese dann verstreckt ; jedoch bedient sich dieses Verfahren nicht der einleitend bezeichneten Technik unter zwischenzeitlicher Bildung einer Folie und Verstreckung dieser Folie im Kurzspalt ; d. h. die Bänder nach der DE-AS 2251759 werden nicht aus einer Folie herausgeschnitten, sie haben daher auch keine Schnittkanten mit möglichen Einreissstellen.
Auf der andern Seite ist aber die Direktbildung von Bändern aus der Extrusionseinrichtung ein aufwendiger und kostspieliger Prozess mit einer in der Zeiteinheit weit geringeren Ausbeute, wobei sich ausserdem die Querschnittsform der Bänder während des Verstreckens durch Verdickung der Ränder ändert. Solche Bänder eignen sich nicht zur Herstellung von Verpackungsmaterialien, sondern sie stellen Packbänder mit gegenüber den erfindungsgemäss hergestellten Folienbändchen erheblich grösserer Dicke dar. Bei Packbändern ist im Gegensatz zur Erfindung eine Verminderung von deren Längsspleissneigung wesentlich.
Als Polyolefine können erfindungsgemäss neben Polypropylen unter anderem Polyäthylen mittlerer und hoher Dichte, aus verschiedenen Olefinkomponenten aufgebaute Copolymerisate und Polymerenmischungen mit einer Dichte von vorzugsweise 0, 90 bis 0, 91 g/cm3 (nach DIN 53479) verwendet werden.
Zweckmässig wird ein Polymerisat mit einem Schmelzindex nach DIN 53735 (MFI 230/2, 16) im Bereich von 0, 3 g/10 min bis 20 g/10 min, vorzugsweise von 1 g/10 min bis 10 g/10 min, eingesetzt.
Die Extrusion der Folien kann sowohl nach dem Blasfolien- als auch nach dem Flachfolienverfahren erfolgen. Beim Folienschlauch-Blasverfahren wird aus Runddüsen, beim Flachfolienverfahren aus Breitschlitzdüsen unter anschliessender definierter Abkühlung des Primärfilms auf Kühlwalzen
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(Chillrolls) bzw. im Wasserbad extrudiert.
Nach dem Folienschlauch-Blasverfahren wird der aus der Ringdüse austretende Schlauch des plastifizierten Materials in bekannter Weise zur Stabilisierung sofort gekühlt, wobei vorteilhaft ein nach den neuesten Erkenntnissen hinsichtlich wirksamster Luftführung ausgeführter Kühlluftring im ersten Abschnitt und ein weiterer Kühlring zur Ableitung der restlichen Wärmemenge durch Kontakt, verbunden mit einer stabilen Schlauchführung im zweiten Abschnitt, um den Folienschlauch angeordnet ist. Durch effektvolle Kühlung an den erwähnten Stellen wird eine weitgehende Verfesti- gung der angeschäumten Folienschläuche erreicht, so dass ein Aufplatzen der mikrofeinen Poren in den anschliessenden Verfahrensschritten, insbesondere beim Recken des Primärfilms, verhindert wird.
Als Beispiele für geeignete Schäumer bzw. Treibmittel können Azodicarbonamid, Dinitrosopentamethylentetramin, Natriumbicarbonat und Ammoniumcarbonat genannt werden. Die Schäumer werden in Pulverform oder bereits in höherer Konzentration in einem Polymerisat verteilt ("masterbatch"- - Verfahren) während des Extrusionsprozesses den Polymerisaten zugesetzt. Bei den angewendeten Extrusionstemperaturen zersetzen sich die Schäumer unter Abspaltung von Gasen, wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, wodurch die Mikroporen entstehen. Es ist wesentlich, dass die Treibmittel zu Ende der Extrusion vollständig zersetzt sind, damit bei einer eventuellen späteren Wärmebehandlung der Schäumungsvorgang nicht fortgeführt wird.
Der Schäumungsgrad ist für die Ein- und Weiterreissfestigkeit der nach dem Schneiden der Folie - beispielsweise mittels Messerbalken - erhaltenen Bändchen quer zu deren Längserstreckung von ausschlaggebender Bedeutung.
Die Auswirkung des Schäumungsgrades auf die Folieneigenschaften kommt darin zum Ausdruck, dass Ein- und Weiterreissfestigkeit, gemessen beispielsweise an ungeschäumten Polypropylen-Folien bzw. -Bändchen Werte um Null aufweisen, hingegen steigen sie bei erfindungsgemäss hergestellten Bändchen mit wachsendem Schäumungsgrad sprunghaft an und können bereits bei einem Schäumungsgrad von etwa 15% die praktisch möglichen Festigkeitswerte in Verstreckungsrichtung, nämlich bis zu etwa 450 Nimf', erreichen.
Neben dem Schäumungsgrad üben auch die Extruder- und Werkzeugtemperaturen, die Abkühlbedingungen, der Verstreckungsgrad, die Art des eingesetzten Polymerisats, dessen Molekulargewichtsverteilung und Viskosität einen Einfluss auf die Eigenschaften der Bändchen aus.
Die erfindungsgemäss hergestellten Folienbändchen können auch schmelzgefärbt, UV-stabilisiert oder auf eine andere bekannte Weise ausgerüstet sein.
Die Bändchen können auf Web-, Wirk- und Strickmaschinen zu Flächengebilden verarbeitet werden, speziell zu Geweben, deren Kette von einer oder mehreren einer besonders für diesen Zweck ausgerüsteten Webemaschine vorgelegten Folien abgearbeitet wird.
In den Diagrammen der Fig. l und 2 sind charakteristische Eigenschaften von erfindungsgemäss erhältlichen Folien bzw. Bändchen im Vergleich zu herkömmlichen Polyolefin-Folien zusammengestellt.
Fig. 1 zeigt die Abhängigkeit der Werte für die Weiterreissfestigkeit quer zur Verstreckungsrichtung vom Folien- bzw. Bändchentyp. Die Vergleichswerte wurden nach DIN 53363 an fünf unterschiedlichen Folientypen ermittelt. Mit 1, 2 und 3 sind Polypropylen-Homopolymerisate bzw. Mischungen von Polypropylen mit andern Polyolefinen bezeichnet, 4 bedeutet Niederdruckpolyäthylen und 5 repräsentiert eine erfindungsgemäss hergestellte Folie bzw. ein Bändchen. Die Weiterreissfestigkeit ist bei erfindungsgemäss hergestellten Produkten demnach bedeutend höher als bei bekannten Folien.
In Fig. 2 kommt der Einfluss der Dichte von erfindungsgemäss hergestellten Folien bzw. Bändchen aus Polypropylen-Copolymerisaten auf die Reissfestigkeit zum Ausdruck. Diese Werte wurden nach DIN 53455 in Verstreckungsrichtung der Proben ermittelt. Die Reissfestigkeit beträgt bei einer Dichte von 0, 63 g/cml-entsprechend einem Schäumungsgrad von 30% - immer noch etwa 90% derjenigen, welche an ungeschäumten Folien bzw. Bändchen aus demselben Material mit einer Dichte von 0, 90 g/cm3 ermittelt wurde.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1 : Ein isotaktisches Polypropylen in Granulatform mit einem Schmelzindex (MFI) 230/2, 16 = 8 g/10 min wurde mit 0, 10 %-Masse Azodicarbonamid vermischt und einer Schlauchfolien-
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- Extrusionsanlage zur Plastifizierung zugeführt.
Unmittelbar nach Austritt aus der Runddüse, Durchmesser 60 mm, wurde der angeschäumte, geschlossenzellige Poren aufweisende Primärfilm mit einer Dicke von zirka 0, 26 mm durch einen Luftkühlring und einen Kontaktkühlring gekühlt, breitgelegt und über ein Kurzstreckwerk mit einem Abstand der Streckwalzenpaare von 5 mm monoaxial im Reckverhältnis 1 : 6, 5 gereckt.
Das Treibmittel war bei den angewendeten Temperaturen von 135 bis 145 C vollständig zersetzt und die Folie damit beschichtungsfähig. Die endverstreckte, zirka 0, 04 mm dicke und getemperte Folie wurde mit einer Geschwindigkeit von 40 m/min aufgewickelt, sodann über einen Messerbalken geführt und in Bändchen mit 2, 5 mm Breite geschnitten.
Die für die hergestellten Bändchen charakteristischen physikalischen Werte betrugen :
EMI3.1
<tb>
<tb> Bändchendicke <SEP> (DIN <SEP> 53370) <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> mm
<tb> Dichte <SEP> (DIN <SEP> 53479) <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 70 <SEP> g/cm3 <SEP>
<tb> Schäumungsgrad <SEP> : <SEP> 22%
<tb> Weiterreisswiderstand <SEP> quer <SEP> zur
<tb> Verstreckungsrichtung <SEP> (DIN <SEP> 53363) <SEP> : <SEP> 265 <SEP> N/cm
<tb>
Beispiel 2 : Eine Mischung aus isotaktischem Polypropylen mit einem MFI 230/2, 16 = 2 g/10 min und Hochdruckpolyäthylen, MFI 190/2, 16 = 1, 3 g/10 min wurde in einem Mischungsverhältnis von 5 : 1 in Granulatform gemeinsam mit 0, 15 %-Masse Dinitrosopentamethylentetramin abgemischt und einer Flachfolien-Extrusionsanlage zum Aufschmelzen und Homogenisieren der Schmelze zugeführt.
Nach Verlassen der Breitschlitzdüse wurde der aufgeschäumte Polymerfilm einer Dicke von 0, 180 mm bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 15 m/min in einem auf 250C temperierten Wasserbad abgekühlt und anschliessend über ein Kurzstreckwerk (Abstand der Streckwalzenpaare 5 mm) monoaxial im Reckverhältnis 1 : 6 gereckt. Die wie im Beispiel 1 angegeben ermittelten Qualitätswerte der Proben entsprachen voll den gestellten Anforderungen :
EMI3.2
<tb>
<tb> Bändchendicke <SEP> (DIN <SEP> 53370) <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> mm
<tb> Dichte <SEP> (DIN <SEP> 53479) <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 65 <SEP> g/cm" <SEP>
<tb> Schäumungsgrad <SEP> : <SEP> 28%
<tb> Weiterreisswiderstand <SEP> quer <SEP> zur
<tb> Verstreckungsrichtung <SEP> (DIN <SEP> 53363) <SEP> : <SEP> 271 <SEP> N/cm
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zur Herstellung von Folienbändchen mit verbesserter Ein- und Weiterreissfestigkeit quer zu ihrer Längserstreckung durch Extrudieren von Polyolefinen, insbesondere von Polypropylen und Polypropylencopolymerisaten, aus einer Folienbildungseinrichtung, Verstrecken der gebildeten Folie ohne Breiteneinsprung im Kurzspalt und Schneiden der Folie in Verstreckungsrichtung zu Bändchen, gekennzeichnet durch die Kombination der Massnahmen, dass dem Polymerisat vor dem Extrudieren ein Schäumer mit einer Zersetzungstemperatur zwischen 140 und 2400C und einer Gasausbeute von 200 bis 240 ml/g in einer Menge von 0, 08 bis 0, 5 %-Masse zugesetzt, die Folien- bzw. Bändchendicke im Bereich zwischen 0, 01 und 0, 2 mm und der Schäumungsgrad im Bereich zwischen 10 und 50% eingestellt wird.
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The invention relates to a process for the production of film tapes with improved tear and tear propagation strength transverse to their longitudinal extension by extruding polyolefins, in particular polypropylene and polypropylene copolymers, from a film forming device, stretching the film formed without a width gap in the short gap and cutting the film into ribbons in the direction of stretching .
Methods of this type are already known and z. B. described in AT-PS No. 330332. The tapes produced in this way have high strength due to their monoaxial stretching and are outstandingly suitable for the production of woven or knitted packaging materials. However, they have the disadvantage that the cut edges are not completely uniform, but - viewed at a large magnification - have jag-shaped irregularities which represent starting points or weak points from which cracks originate transversely to the direction of stretching.
The invention aims at avoiding this disadvantage and has as its object to reduce or completely avoid the susceptibility of the tapes to tearing and tearing while maintaining the particularly economical technique of forming ribbons from wide-area foils stretched in the short gap, and thus to avoid their suitability Production of packaging material with the same tear strength as the known tapes to improve.
The invention solves this problem by a combination of measures, namely that before the extrusion the polymer is a foamer with a decomposition temperature between 140 and 240 C and a gas yield of 200 to 240 ml / g in an amount of 0.08 to 0.5 % Mass added, the film or ribbon thickness in the range between 0.01 and 0.2 mm and the degree of foaming in the range between 10 and 50%.
The degree of foaming is the reduction in density in%, based on the density of the same, non-foamed starting material. At the same time as the tendency to tear is eliminated, the surface structure and the appearance of the tapes are improved by the method according to the invention. As a result of the roughness of the foils or tapes, which is brought about by the controlled, adjustable, closed-cell pore structure, the tapes are less likely to slip against one another in the case of woven or knitted packaging materials. For the same reason, the components of composite materials which are produced by the extrusion coating process adhere better to one another. The fine pores give the films or tapes a desired degree of opacity, so that there is no need to add matting agents or dyes.
Although it is already known, u. between DE-AS 2251759, to produce monoaxially stretched packing tapes from isotactic polypropylene, adding a foamer to the polymer, extruding the melt into tapes and then stretching them; however, this method does not use the technique described in the introduction, with the interim formation of a film and stretching of this film in the short gap; d. H. the tapes according to DE-AS 2251759 are not cut out of a film, so they have no cut edges with possible tear points.
On the other hand, however, the direct formation of strips from the extrusion device is a complex and costly process with a far lower yield in the unit of time, the cross-sectional shape of the strips also changing during stretching due to thickening of the edges. Such tapes are not suitable for the production of packaging materials, but rather they represent packing tapes with a considerably greater thickness than the film tapes produced according to the invention. In contrast to the invention, in the case of packing tapes a reduction in their longitudinal splice tendency is essential.
In addition to polypropylene, medium and high density polyethylene, copolymers composed of various olefin components and polymer mixtures with a density of preferably from 90 to 0.91 g / cm 3 (according to DIN 53479) can be used as polyolefins according to the invention.
A polymer with a melt index according to DIN 53735 (MFI 230/2, 16) in the range from 0.3 g / 10 min to 20 g / 10 min, preferably from 1 g / 10 min to 10 g / 10 min, is expediently used .
The extrusion of the films can be carried out either by the blown film or by the flat film process. In the film tube blowing process, round nozzles are used, in the flat film process, wide slot nozzles with subsequent defined cooling of the primary film on chill rolls
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(Chillrolls) or extruded in a water bath.
After the film tube blowing process, the tube of the plasticized material emerging from the ring nozzle is immediately cooled in a known manner for stabilization, whereby advantageously a cooling air ring designed according to the latest findings regarding the most effective air guidance in the first section and a further cooling ring for dissipating the remaining amount of heat by contact, connected to a stable hose guide in the second section, around which the film tube is arranged. Effective cooling at the points mentioned achieves extensive consolidation of the foamed film tubes, so that the micro-fine pores in the subsequent process steps, in particular when stretching the primary film, are prevented from bursting open.
Azodicarbonamide, dinitrosopentamethylene tetramine, sodium bicarbonate and ammonium carbonate can be mentioned as examples of suitable foaming agents or blowing agents. The foamers are added to the polymers in powder form or already in a higher concentration in a polymer (“masterbatch” process) during the extrusion process. At the extrusion temperatures used, the foams decompose with the elimination of gases such as nitrogen or carbon dioxide, which creates the micropores. It is essential that the blowing agents are completely decomposed at the end of the extrusion, so that the foaming process is not continued in the event of any subsequent heat treatment.
The degree of foaming is of decisive importance for the resistance to tearing and tear propagation of the tapes obtained after cutting the film, for example by means of knife bars, transversely to its longitudinal extent.
The effect of the degree of foaming on the film properties is expressed in the fact that tearing and tear propagation resistance, measured for example on non-foamed polypropylene films or tapes, have values around zero, however, in the case of tapes produced according to the invention, they increase abruptly with increasing degree of foaming and can already increase a degree of foaming of about 15%, the practically possible strength values in the direction of stretching, namely up to about 450 Nimf '.
In addition to the degree of foaming, the extruder and mold temperatures, the cooling conditions, the degree of stretching, the type of polymer used, its molecular weight distribution and viscosity also influence the properties of the tapes.
The film tapes produced according to the invention can also be melt-dyed, UV-stabilized or equipped in another known manner.
The ribbons can be processed into flat structures on weaving, knitting and knitting machines, especially into fabrics, the chain of which is processed by one or more foils presented to a weaving machine specially equipped for this purpose.
In the diagrams of FIGS. 1 and 2, characteristic properties of films or tapes obtainable according to the invention are compiled in comparison to conventional polyolefin films.
1 shows the dependence of the values for the tear propagation strength transversely to the direction of stretching on the type of film or ribbon. The comparison values were determined according to DIN 53363 on five different types of film. 1, 2 and 3 denote polypropylene homopolymers or mixtures of polypropylene with other polyolefins, 4 means low-pressure polyethylene and 5 represents a film or a ribbon produced according to the invention. The tear propagation resistance is accordingly significantly higher in the case of products produced according to the invention than in the case of known films.
2 shows the influence of the density of the films or tapes made from polypropylene copolymers produced according to the invention on the tear strength. These values were determined in accordance with DIN 53455 in the direction of stretching of the samples. The tensile strength at a density of 0.63 g / cml, corresponding to a degree of foaming of 30%, is still approximately 90% of that which was determined on unfoamed foils or tapes of the same material with a density of 0.90 g / cm3 .
The invention is illustrated by the following examples.
Example 1: An isotactic polypropylene in granular form with a melt index (MFI) 230/2, 16 = 8 g / 10 min was mixed with 0, 10% mass of azodicarbonamide and a tubular film
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- Extrusion line supplied for plasticizing.
Immediately after emerging from the round nozzle, diameter 60 mm, the foamed, closed-cell pore-like primary film with a thickness of approximately 0.26 mm was cooled by an air cooling ring and a contact cooling ring, spread out and monoaxially via a short drafting system with a distance of the drawing roller pairs of 5 mm stretched 1: 6, 5.
The blowing agent was completely decomposed at the temperatures of 135 to 145 ° C and the film was thus coatable. The finally stretched, approximately 0.04 mm thick and tempered film was wound up at a speed of 40 m / min, then passed over a cutter bar and cut into strips with a width of 2.5 mm.
The physical values characteristic of the tapes produced were:
EMI3.1
<tb>
<tb> Ribbon thickness <SEP> (DIN <SEP> 53370) <SEP>: <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> mm
<tb> Density <SEP> (DIN <SEP> 53479) <SEP>: <SEP> 0, <SEP> 70 <SEP> g / cm3 <SEP>
<tb> degree of foaming <SEP>: <SEP> 22%
<tb> Tear resistance <SEP> across <SEP>
<tb> Direction of stretching <SEP> (DIN <SEP> 53363) <SEP>: <SEP> 265 <SEP> N / cm
<tb>
Example 2: A mixture of isotactic polypropylene with an MFI 230/2, 16 = 2 g / 10 min and high-pressure polyethylene, MFI 190/2, 16 = 1, 3 g / 10 min was combined in a mixing ratio of 5: 1 in granular form mixed with 0.15% mass of dinitrosopentamethylenetetramine and fed to a flat film extrusion system for melting and homogenizing the melt.
After leaving the slot die, the foamed polymer film with a thickness of 0.180 mm was cooled at a take-off speed of 15 m / min in a water bath heated to 250C and then stretched monoaxially in a stretching ratio of 1: 6 using a short drafting device (distance of the pair of drafting rollers 5 mm). The quality values of the samples determined as in Example 1 fully met the requirements:
EMI3.2
<tb>
<tb> Ribbon thickness <SEP> (DIN <SEP> 53370) <SEP>: <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> mm
<tb> Density <SEP> (DIN <SEP> 53479) <SEP>: <SEP> 0, <SEP> 65 <SEP> g / cm "<SEP>
<tb> degree of foaming <SEP>: <SEP> 28%
<tb> Tear resistance <SEP> across <SEP>
<tb> Direction of stretching <SEP> (DIN <SEP> 53363) <SEP>: <SEP> 271 <SEP> N / cm
<tb>
PATENT CLAIMS:
1.
Process for the production of film tapes with improved tear and tear strength transverse to their longitudinal extension by extruding polyolefins, in particular polypropylene and polypropylene copolymers, from a film-forming device, stretching the film formed without a width jump in the short gap and cutting the film into ribbons in the direction of stretching, characterized by the Combination of the measures that before the extrusion a foamer with a decomposition temperature between 140 and 2400C and a gas yield of 200 to 240 ml / g in an amount of 0.08 to 0.5% mass is added to the polymer, the film or Ribbon thickness in the range between 0, 01 and 0, 2 mm and the degree of foaming in the range between 10 and 50% is set.