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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochzugfesten Laminates, bei welchem mindestens zwei, eine vorherrschende Spaltbarkeitsrichtung aufweisende Kunststofflagen erzeugt und unter Ausbildung einer bei höherer Belastung trennbaren Verbindung zwischen den Lagen zu einem Laminat vereinigt werden, in welchem sich die vorherrschenden Spaltbarkeitsrichtungen der Lagen kreuzen, sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Laminat.
Kreuzlaminate aus einachsig orientierten Filmen aus kristallinen Polymeren weisen bekanntlich eine vorteilhafte Vereinigung von Festigkeitseigenschaften einschliesslich einer hohen Einreissfestigkeit (US-PS Nr. 3, 322, 613) auf, insbesondere wenn die Bindung zwischen den Schichten schwach ist. Beim Einreissen eines derartigen Kreuzlaminates, ausgehend von einem Einschnitt, werden sich die Schichten rund um den Einschnitt voneinander trennen, und die Schichten werden sich in verschiedenen Richtungen aufspalten oder auseinandergehen. Infolge dieses sogenannten"Gabeleffektes" wird der Spalteffekt ausgeglichen.
Laminierte Blätter der vorangeführten Art sind insbesondere für die verschiedensten Anwendungen mit starker Beanspruchung, wie z. B. Ersatz für Persennige, Abdeckplanen und starke Einhüllfolien, und für die Herstellung von stark belastbaren Säcken geeignet.
Ein Verfahren zur Erzeugung von laminierten Blättern der angeführten Art ist in der GB-PS Nr. 816, 607 beschrieben. Dieses Verfahren umfasst ein starkes Orientieren der Moleküle eines Schlauchfilmes in Längsrichtung des Filmes, ein schraubenförmiges Aufschneiden des Schlauchfilmes, ein Ausbreiten desselben zu einer flachen Folie mit einer schrägverlaufenden Orientierung, z. B. 45 , und ein darauffolgendes Laminieren des flachgelegten Filmes mit einem auf gleiche Weise erzeugten flachen Film, wobei die Orientierungen in den beiden Filmen einander kreuzen.
Es ist bekannt, dass bei einer gegebenen Gesamtdicke der Weiterreisswiderstand des Blattmaterials wesentlich durch die Verwendung von drei oder mehr Lagen mit unterschiedlicher Orientierungsrichtung verbessert wird, z. B. durch ein dreischichtiges Blattmaterial, bei dem ein in Längsrichtung orientierter Film mit zwei Filmen vereinigt ist, die, wie oben beschrieben, schräg orientiert sind.
Ein grosser Nachteil eines Laminierungsvorganges, wie er vorstehend angeführt ist, besteht darin, dass es praktisch unmöglich ist, ganz dünne Filme herzustellen, so dass der ökonomische Vorteil einer Herstellung von hochfesten, aber nur geringes Gewicht aufweisenden Filmen nicht völlig erreicht wird. So kann in der Praxis das schraubenförmige Aufschneiden und das Laminieren nur mit Filmen durchgeführt werden, welche ein Gewicht von mindestens 30 g/m2 aufweisen. Daher liegt das Mindestgewicht eines zweischichtigen Laminates der angeführten Art über 60 g/m2 und über 90 g/m2 für ein dreilagiges Laminat, welches wie erwähnt die geringste Lagenanzahl für die Verwendung eines Blattmaterials mit einer ausgesprochenen weiterreissfesten Eigenschaft darstellt.
Ein anderer Nachteil des angeführten Verfahrens ist die praktische Begrenzung in der Breite, welche durch die Rotation der schweren Maschinenteile und Wickel verursacht ist, die im Zusammenhang mit dem schraubenförmigen Aufschneiden verwendet werden. Allgemein ist die Breite auf ungefähr 1 bis 2 m begrenzt.
Ein weiterer Nachteil liegt in dem geringen Energieabsorptionsvermögen von Kreuzlaminaten.
Es wurde nämlich gefunden, dass Kreuzlaminate ein geringes Energieabsorptionsvermögen bei schnellem Einreissen (Elmendorf-Einreisstest) und bei der langsamen und schnellen Spannungsprüfung (TEAFestigkeit und Elmendorf-Aufprallfestigkeit) aufweisen. Es scheint, dass sich dies aus der vorherrschenden anisotropen Eigenschaft der Lagen ergibt. Wenn z. B. ein zweischichtiges Kreuzlaminat der erwähnten Art parallel zur Orientierungsrichtung der einen Schicht verstreckt wird, werden die Einrissstelle und die Reissverstreckung im wesentlichen nur durch diese eine Schicht bestimmt.
Ein noch weiterer Nachteil der erwähnten Laminate besteht in der sehr begrenzten Möglichkeit für das Verbinden von zwei Stücken oder zwei Teilen eines solchen Laminates durch Heisssiegeln, da die Abschälfestigkeit derartiger Heisssiegelungen infolge des Verlustes der Orientierung während des Heisssiegelvorganges nur gering ist.
Frühere Versuche zur Beseitigung der angeführten Nachteile und zur Schaffung von wohlfeilen Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses mit ähnlichen oder gleichwertigen Eigenschaften sind in der GB-PS NBr. 1, 261, 397 des Erfinders beschrieben. Diese beschreibt ein Verfahren zur Ausbil-
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dung einer Struktur mit Kreuzlagen in einer Auspressform mit sich drehenden Formteilen, wobei in der gleichen Form eine weiche und schwache Mittelzone durch Mitauspressen gebildet wird.
Das
Verfahren besteht im gemeinsamen Auspressen mehrerer konzentrischer oder fast konzentrischer Schichten aus kristallinem Polymeren abwechselnd mit Schichten aus einem weicheren Polymeren und Unterteilen der Schichten innerhalb der Auspressform mittels in Reihen angeordneten Zähnen, die an den zylindrischen Wandungen der Form angebracht sind, wobei die Zähne nach innen von der konkaven Wandoberfläche und nach aussen von der konvexen Wandoberfläche abstehen.
Die Formteile rotieren in entgegengesetzten Richtungen, und dabei werden die Schichten dementsprechend in linksgängige Schraubenwindungen nahe der einen Blattoberfläche und in rechtsgängige Schraubenwindungen nahe der andern Blattoberfläche aufgeteilt. Dieser Kämmvorgang kann bis über die Mitte der Filmdicke reichen oder kann auf die Bereiche in Nähe der Oberflächen begrenzt sein. Die Polymeren, die vor der Kämmzone mit ausgepresst werden, dienen zur Erzeugung einer weichen und schwachen Mittelzone.
Das auf diese Weise erzeugte Blattmaterial kann als ein nichtorientiertes Material betrachtet werden. Infolge der abwechselnden steifen Schichten aus einem "ersten Polymeren" und weichen Schichten aus einem "zweiten Polymeren", die durch die Zähne zu Filamenten unterteilt sind, so dass sie ein lineares Muster bilden, wird jedoch jedem Halbteil des Blattes eine Neigung zum Aufsplittern oder Weiterlaufen der Splitterung in einer Richtung erteilt, und da die linearen Musterungen an den beiden Oberflächen in sich kreuzender Anordnung zueinander stehen und das Blattmaterial die Neigung hat, zu entlaminieren, wird ein Anhalteeffekt für ein Weiterreissen erhalten, welcher ähnlich dem vorerwähnten "Gabeleffekt" ist, wie er bei tatsächlichen Kreuzlaminaten bekannt ist.
Das angeführte Verfahren kann auch ein biaxiales Verstrecken des Laminates unter solchen Bedingungen umfassen, dass an Stelle der Erzielung von biaxial orientierten Schichten eine im wesentlichen einachsige molekulare Orientierung jeder Schicht mit Orientierungsrichtungen erzeugt wird, die einander kreuzen. Um eine derartige einachsige Orientierung zu erzielen, muss das "zweite Polymere" dazu neigen, nachzugeben, z. B. weil es sich weiterhin in geschmolzenem oder halbgeschmolzenem Zustand befindet, während das "erste Polymere" fest ist, und die Filamente aus dem "ersten Polymeren" müssen durch die biaxiale Spannung gerade gerichtet gehalten werden.
Obwohl das vorgehend beschriebene Verfahren im Prinzip die Probleme bei der Erzielung von Kreuzlaminaten von geringer Dicke und grosser Breite löst, hat die folgende technische Ausführung ernste Nachteile dieser erwähnten früheren Verfahrensart aufgezeigt.
Man war der Meinung, dass das Auspressverfahren kommerziell für die Herstellung von nichtorientierten Filmen, welche eine hohe Weiterreissfestigkeit und eine geringe Aufprallfestigkeit infolge des Fehlens einer Orientierung haben, möglich sei. Es wurde jedoch gefunden, dass eine relativ grosse Zahl von Zahnreihen in der Auspressform vorgesehen sein muss, um eine ausreichende Faserfeinheit zur Durchführung eines zufriedenstellenden Verstreckens zu erreichen. Eine grosse Zahl von Zahnreihen erschwert jedoch die Wartung der Auspressform und bewirkt ein häufiges Hängenbleiben von Polymerklumpen zwischen den Zähnen.
Weiters macht das Ineinanderarbeiten zwischen den Zähnen, welche an den einander gegen- überliegenden Teilen der Auspressform vorgesehen sind, die Verwendung eines übermässigen Anteils an weichem Mittellagen-Polymermaterial oder eine Begrenzung der Kämmwirkung auf relativ dünne Oberflächenzonen des Blattes nötig.
Weiters wurde gefunden, dass der Aufbau und das Aufrechterhalten der biaxialen Streckbedingungen zur Erzeugung einer einachsigen molekularen Orientierung, wie sie beschrieben wurden, äusserst schwierig war.
Ein weiterer Nachteil des vorerwähnten Verfahrens ist, dass das Kämmen in einer Richtung erfolgt, welche von der Richtung abweicht, in welcher das Verstrecken in der Schmelze bewirkt wird.
Es wurde nunmehr gefunden, dass ein hochbelastbares Laminat, d. h. ein Laminat mit einer verbesserten Kombination der Eigenschaften Fliesspunkt, Reissfestigkeit, Prallfestigkeit und Durchstossfestigkeit, durch ein Verfahren erzeugt werden kann, welches die vorangeführten Nachteile nicht aufweist.
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Das Verfahren zur Herstellung eines hochzugfesten Laminates der eingangs genannten Art kennzeichnet sich erfindungsgemäss dadurch, dass mindestens zwei Lagen einer geschmolzenen Polymermischung ausgepresst werden, deren jede aus einer Mischung von Polymeren besteht, welche in einem Ausmass miteinander unverträglich sind, dass die Mischung bei ihrer Verfestigung eine Dispersion von mindestens einem Polymeren in einem andern ausbildet, wobei jedoch die Polymeren adhäsiv miteinander verbunden sind, dass jede der Lagen während oder nach dem Auspressen schmelzorientiert wird, um in jeder der Lagen eine fibriläre Kornstruktur auszubilden, welche nach der Verfestigung zu einem Film eine vorherrschende Spaltbarkeitsrichtung in diesem festlegt, dass die Lagen miteinander vor oder nach ihrer Verfestigung verbunden werden,
wobei die vorherrschenden Spaltbarkeitsrichtungen einander kreuzen, und dass das sich ergebende Laminat in Form von einachsigen Verstreckstufen biaxial verstreckt wird, wobei die Verstreckungen bei einer Temperatur vorgenommen werden, bei welcher die vorherrschenden Spaltbarkeitsrichtungen in jeder der Lagen aufrechterhalten bleiben, und wobei die Verbindung zwischen den Lagen genügend schwach ist, um eine örtliche Entlaminierung bei einem Einreissen des Laminates zu gestatten.
Das erfindungsgemässe Verfahren verwendet also keinen Kämmvorgang, und die Probleme durch das Vorhandensein von Zähnen sind daher vermieden.
Der Ausdruck "Orientieren in geschmolzenem Zustand"bzw."Schmelzorientieren"soll die Umformung eines geschmolzenen Polymeren auf eine Weise beinhalten, dass eine bestimmte Morphologie in der Lage sich bei der Verfestigung ergibt. Dieses Orientieren in der Schmelze kann durch Verziehen, z. B. durch Verstrecken des Blattes nach seinem Auspressen, jedoch noch vor seiner Verfestigung oder durch Druck auf die Schmelze, so dass sie durch eine entsprechende Schlitzverengung in einem Auspresskopf fliesst, erreicht werden.
Die Erfindung basiert zum Teil auf der Beobachtung, dass ein biaxial orientierter Film mit dem gleichen Orientierungsausmass in beiden Richtungen, wobei die Orientierungsrichtungen senkrecht zueinander liegen, eine ausgesprochene Aufsplitterrichtung aufweisen kann, vorausgesetzt der Film wurde, wie angegeben, behandelt. Die Orientierung in der Schmelzschicht erzeugt eine einachsige fibräre Morphologie, welche normal unter einem üblichen Mikroskop beobachet werden kann, auf jeden Fall jedoch mittels einer geeigneten Elektronenmikroskopiertechnik.
Die Orientierung in der Schmelzschicht erzeugt daher eine einachsige Orientierung, jedoch ist diese Orientierung im allgemeinen sehr schwach.
Wenn ein Film, z. B. bestehend aus etwa 50% Polypropylen und 50% Polyäthylen, in einem Winkel zur Körnungsrichtung verstreckt wird, beispielsweise quer hiezu, werden die faserigen Teile der faserigen Körnungsstruktur, wie mikroskopisch ersichtlich, aus dieser Struktur abgelenkt und abgezweigt. Es ist jedoch weiterhin möglich, dem Zick-Zack-Weg der Körnung von Abzweigpunkt zu Abzweigpunkt zu folgen. Hingegen scheint, im Grossen betrachtet, die Körnung im wesentlichen in einer Richtung zu verlaufen. Hiezu wird auf Fig. 10 und die zugehörigen Erklärungen verwiesen.
Die Mikrostruktur, die in dem entsprechenden erfindungsgemässen Verfahren erzeugten Laminat erhalten wird, unterscheidet sich von der Mikrostruktur des Laminates, welches in der vorerwähnten GBPS Nr. l, 261, 397 beschrieben ist.
Wenn ein gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugter Film quer zur Körnungsrichtung verstreckt wird, ist es möglich, durch geeignete Einstellung des Verstreckens einen Film zu erhalten, bei welchem die molekulare Orientierung in allen Richtungen im wesentlichen gleich ist, wie durch Betrachtung des Filmes unter polarisiertem Licht oder noch besser mittels X-Strahlen-Beu- gung festgestellt werden kann. Dieses Ergebnis wird besonders durch Verstrecken des Filmes in einem Ausmass, welches 40% Längung entspricht, erhalten.
Bei weiterer Verstreckung in der gleichen Richtung wird eine ausgesprochene Aufspleissfähigkeit in der Körnungsrichtung bis hinauf zu einem bestimmten Punkt von etwa 80% der Gesamtlängung erhalten. An diesem Punkt ist dann keine vorherrschende Richtung der Aufspleissfähigkeit mehr vorhanden, sondern die Aufspleissfähigkeit ist die gleiche in allen Richtungen.
Bei weiterem Verstrecken wird die Richtung der Aufspleissfähigkeit mit der Hauptrichtung der molekularen Orientierung zusammenfallen. Der Film kann bis zu 100% in dieser Richtung gelängt werden und in der ursprünglichen Kornrichtung, bis er keine vorherrschende molekulare Orientierung mehr zeigt, sondern die gleiche molekulare Orientierung in allen Richtungen. An diesem Punkt
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Die besten Eigenschaften werden erhalten, wenn die fibrilläre Kornstruktur aus Kristallfädchen zusammengesetzt ist, die durch geringe Mengenanteile von einem einhüllenden Elastomeren zusammenzementiert sind. Die Angabe "geringe Anteile" ist als Anteile von ungefähr 5 bis 20% des Gesamtgewichtes der Polymermischung zu verstehen.
Um den Gehalt an Elastomerem gering zu halten und trotzdem eine bestimmte faserige Morphologie zu bekommen, wobei das Elastomere dazu neigt, ein anderes Material einzuhüllen, wird das Elastomere vorzugsweise als "Legierungsmittel" für die beiden andern Polymeren verwendet. Eine bevorzugte Mischung weist also zwei kristalline, miteinander nichtverträgliche Polyolefine, z. B. isotaktisches oder syndiotaktisches Polypropylen, und ein Polyäthylen hoher oder niedriger Dichte auf mit einer Beimischung von einem klebrigen Polymeren, welches die beiden zusammenbindet.
Beispiele von andern geeigneten Polymeren sind ataktisches Polypropylen, Äthylen-Propylen-Gummi, vorzugsweise eine klebrige Art mit relativ hohem Anteil an Polypropylen, und Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht, wie es gewöhnlich bei Druckklebstoffen verwendet wird.
Die Dickenverminderung in der Schmelze, durch welche die fibrilläre Kornstruktur gebildet wird, kann auf verschiedene Weise bewirkt werden. So kann sie duch Hindurchpressen der geschmolzenen Polymermischung durch eine Auspresskammer eines Extrudermundstückes bewirkt werden, das einen Auslassschlitz mit sich graduell verringernder Dicke aufweist, oder durch Hindurchpressen durch die Durchgänge zwischen einer Reihe von in geringem Abstand voneinander angeordneten Unterteilungen in einem Auspressmundstück. Sie kann auch durch Verziehen der Mischung im geschmolzenen Zustand nach Verlassen des Auslassschlitzes eines Auspressmundstückes oder durch eine Kombination der beschriebenen Techniken bewirkt werden.
Die Richtung der Aufsplitterfähigkeit und das Ausmass derselben in Laminaten gemäss der Erfindung werden durch Messen des Widerstandes gegen das Eintreten des Einreissens der Laminate in verschiedener Richtung nach der Zangeneinreissmethode ermittelt. Die Richtung der Aufsplitterfähigkeit wird festgelegt als diejenige Richtung, in welcher ein Laminat den geringsten Widerstand gegen das Auftreten eines Einreissens aufweist, wogegen die Aufsplitterfähigkeit als Verhältnis des grössten Widerstandes gegen das Eintreten eines Einreissens zum geringsten Widerstand gegen das Auftreten eines Einreissens definiert ist.
Die Aufsplitterfähigkeit der erfindungsgemässen Laminate nach biaxialer Orientierung sollte vorzugsweise 2 : 1 übersteigen. Jedoch kann auch ein Verhältnis von 1, 5 : 1 toleriert werden.
Um eine lokale Entlaminierung während des Einreissens zu erlauben, wobei die Einschnittgabelung auftritt, ist es wesentlich, eine relativ schwache Bindung zwischen den Lagen auszubilden. Wenn die Bindung eine gleichmässige ist und die Dicke jeder Lage 20 g/m2 entspricht, ist im allgemeinen eine Schälfestigkeit zwischen 5 und 5000 cN/cm geeignet. Da eine gegenseitige Beeinflussung von Reisskraft und Entlaminierungskraft während des Einreissens vorhanden ist, hängt die Obergrenze von der Lagendicke ab, und sie ist im allgemeinen zur letzteren proportional.
Es gibt verschiedene Wege zum Aufbau und zur Steuerung der Bindungsfestigkeit. Die üblichste verwendet in einem bestimmten Schritt die Mitauspressung einer speziellen Schicht aus einer klebenden Komponente, um die Haftung zu erhöhen, oder einer Trennkomponente, um die Haftung zu verringern oder zu beseitigen.
Es ist für die biaxiale Orientierung wichtig, dass sie in zumindest zwei und vorzugsweise mehreren Schritten durchgeführt wird, wobei jeder einachsig ist. Es wurde gefunden, dass bei einem gleichzeitigen Verstrecken in zwei Richtungen die geradlinige Kornstruktur unverändert bleibt und dass keine Abweichung zu einer Zick-Zack-Musterung erzeugt wird. In einem solchen Fall sind die Aufprall-Widerstandseigenschaften im allgemeinen weniger gut gegenüber denjenigen eines gleichartigen Laminates, welches in getrennten einachsigen Schritten biaxial verstreckt wurde. Es wurde auch gefunden, dass der vorerwähnte Gabelungseffekt nur auftritt, wenn das erstere Laminat langsam eingerissen wurde (Beispiel 4).
Hinsichtlich der Temperatur, bei welcher die Orientierung ausgeführt wird, wurde gefunden, dass ein Verstrecken des Laminates bei einer Temperatur nahe dem Schmelzpunkt der mehrheitlichen Komponente dazu neigt, die Richtungen der individuellen Fibrillen ungeordnet zu machen, so dass sie keine regulären Zick-Zack-Muster mehr ausbilden, und daher die gewünschten Eigenschaften nicht erhalten werden können.
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Es ist anzunehmen, dass die Rekristallisierung und andere, die Phase wieder zurückbildende
Phänomene eine Rolle in diesem Zusammenhang spielen. Auf jeden Fall werden die besten Eigenschaften erhalten durch Verstrecken des Laminates bei einer Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur, welche z. B. für Polypropylen bei ungefähr 70 bis 80 C liegt, und es werden daher tiefere Temperaturen bevorzugt. Spezielle Verstreckmethoden, die später beschrieben werden, sind bei solchen tiefen Temperaturen erforderlich.
Die biaxiale Orientierung, die durch das Verstrecken unterhalb des Schmelzpunktes erzeugt wird, sollte vorzugsweise eine Komponente in einer Richtung haben, die gleich der Orientierung ist, welche durch das Orientieren in der Schmelze erzeugt wurde, und im allgemeinen ist es vorzuziehen, diese biaxiale Orientierung viel stärker auszubilden. Das Ausmass an Orientierung sollte durch X-Strahlenbeugung gemessen werden, aber für eine schnelle und ungefähre Bestimmung von relativen Grössen kann die Betrachtung von Interferenzfarben zwischen gekreuzten Polaroidfiltern ausreichend sein.
Ein kochfester Film, z. B. ein Film für die Herstellung von Säcken für schwere Belastungen, sollte einerseits eine hohe Streckgrenze unter statischen Bedingungen oder bei Langzeit-Tests aufweisen, so dass z. B. gefüllte Säcke für lange Zeit gestapelt gelagert werden können, ohne verformt zu werden, und anderseits sollte er gute dynamische Festigkeitseigenschaften haben, wie einen hohen Bremswiderstand gegen Einreiessen und einen hohen Bremswiderstand gegen ein Durchbohren.
Die statischen und dynamischen Festigkeitseigenschaften der Filme sind gewöhnlich einander komplementär, so dass gute statische Festigkeitseigenschaften normalerweise relativ mindere dynamische Festigkeitseigenschaften bewirken und umgekehrt. Die spezielle Struktur des erfindungsgemässen Laminates scheint jedoch sowohl gute statische als auch gute dynamische Festigkeitseigenschaften zu bewirken.
Die dynamischen Festigkeitseigenschaften eines Filmes können auf der Basis seiner Bruchlängung im Verhältnis zur Streckgrösse bestimmt werden.
Drei verschiedene Arten von Kreuzlaminaten mit Hauptlagen der gleichen Zusammensetzung, nämlich bestehend aus 85% in der Gasphase polymerisiertem Polypropylen und 15% Äthylen-Vinylacetatcopolymerem, wurden miteinander verglichen. Diese drei Arten von Kreuzlaminaten waren : a) Kreuzlaminate bestehend aus zwei Filmen, welche in geschmolzenem Zustand im Zusammen- hang mit dem Auspressen unter üblichen Kühlbedingungen und mit einem Blasverhältnis von ungefähr 1 : 1 verstreckt wurden, so dass jedem Film des Laminates eine geringe einachsige molekulare Orientierung erteilt wurde.
Infolge der Kreuzlaminierung sind die
Festigkeitseigenschaften in allen Richtungen im wesentlichen die gleichen. b) Kreuzlaminate bestehend aus Filmen, welche nach dem Auspressen, nämlich während der Kreuzlaminierung, einachsig gestreckt wurden, u. zw. oberhalb Raumtemperatur in einem Streckverhältnis von 2 : 1. c) Kreuzlaminate entsprechend der Erfindung, welche nach oder während der Lamination in einem Verhältnis von V 2, 5 : I'sowohl in Maschinenrichtung als auch quer hiezu ver- streckt wurde.
Die Flächen-Verstreckverhältnisse für die Filme der Kreuzlaminate b) und c) waren also die gleichen, nämlich 2, 5 : 1. Es wurde gefunden, dass unter diesen Bedingungen auch die Streckgrenze bei einer geringen Verstreckgrösse für die Filme beider Laminate die gleiche war. Mit andern Worten gesagt, hatten die Filme im wesentlichen die gleiche statische Festigkeit. Die Streckfestigkeit in der Hauptrichtung der Filme der Kreuzlaminate b) ist die zweifache der Streckfestigkeit der Filme der Kreuzlaminate c), aber anderseits ist die Streckfestigkeit der Filme der Laminate b) fast Null in einer Richtung quer zu dieser Hauptrichtung. Die Kreuzlaminate a) jedoch haben eine beträchtlich geringere Streckfestigkeit, welche von der geringen Orientierung der Filme herrührt.
Die dynamischen Eigenschaften der drei Kreuzlaminate wurden durch Bestimmung der Bruchdehnung bei drei unterschiedlichen Verstreckbeträgen verglichen. Wenn also eine Probe des Kreuzlaminates a) in Form eines schmalen Streifens bei Raumtemperatur und mit ausreichend niedriger Verstreckgeschwindigkeit, um einen Temperaturanstieg zu vermeiden, verstreckt wird, wird der Streifen zwischen 4, 5 : 1 und 5, 5 : 1 abhängig von der Verstreckrichtung verstreckt, ehe er bricht.
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Die folgende Beurteilung basiert auf einer durchschnittlichen Grösse von 5, 0 : 1, d. i. eine Bruchdehnung von 400%.
Wenn das Kreuzlaminat b), welches Lagen aufweist, die bereits auf ein Streckverhältnis von 2, 5 : 1 verstreckt wurden, bis zum Bruch in einer Hauptrichtung verstreckt wird, wird es in einem Verhältnis von (5, 0-2, 5) : 1, was gleich 2, 5 : 1 ist, verstreckt. Dies bedeutet, dass die Verlängerung beim Bruch nur 150% ist.
Unter Annahme, dass das Verstrecken des Kreuzlaminates c) in einer Richtung unabhängig von dem Verstrecken in einer quer zu dieser ersten Richtung erfolgenden Verstreckung bewirkt werden kann, kann darauf geschlossen werden, dass die Verstreckung in einer Hauptrichtung zu einer maximalen Grösse von (5 2, 5) : 1 erfolgen kann, was gleich 3, 4 : 1 ist. Unter diesen Bedingungen ist die Bruchdehnung 240%.
Praktische Versuche haben jedoch ergeben, dass die Bruchdehnung des Kreuzlaminates c) wesentlich höher als berechnet ist, d. h. bei etwa 350% oder mehr als das Zweifache der Bruchdehnung des Kreuzlaminates b) liegt. Dies zeigt an, dass der besondere Aufbau, der zum Teil von der Verwendung von Polymermischungen und von der Schmelzorientierung herrührt und zum Teil das Ergebnis der zweiachsigen Orientierung in getrennten Schritten ist, das erfindungsgemässe Laminat besonders geeignet für eine zusätzliche Verstreckung macht.
Die endgültige Zugfestigkeit in einer der Hauptrichtungen bei dem Kreuzlaminat b) wird fast ausschliesslich durch die Festigkeit einer der Lagen des Laminates bestimmt, wogegen sie bei dem Laminat c) durch die Festigkeit beider Lagen bestimmt wird. Die Festigkeit des Laminates c) ist daher beinahe das zweifache derjenigen des Laminates b).
Die vorstehend erwähnten Ergebnisse wurden mit langsamer Verstreckung erzielt. Wenn das Verstrecken des Kreuzlaminates mit höherer Geschwindigkeit durchgeführt wird, bleibt die im Laminat während des Verstreckvorganges erzeugte Wärme darin. Bei einem gemässigten Anheben der Verstreckgeschwindigkeit wird das Verstrecken erleichert, so dass die Bruchverstreckung von z. B. 400% auf beispielsweise 600% erhöht werden kann. Durch aufeinanderfolgende Vergrösserung der Streckgeschwindigkeit wird schnell ein Zustand erreicht, bei welchem das Laminat unvorhersehbar bei im wesentlichen keiner dauernden Verlängerung bricht.
Dies geschieht wahrscheinlich dadurch, dass die innere Reibung so hoch wird, dass der Beginn der Verstreckung an einem willkürlichen Punkt eine derartige Wärmeerzeugung bewirkt, durch welche das darauffolgende Verstrecken rund um diese Stelle konzentriert wird, mit dem Ergebnis, dass das Laminat örtlich schmilzt.
Die gleiche Erscheinung tritt im Prinzip auch ein, wenn ein Kreuzlaminat c) unter stossartigen Bedingungen verstreckt wird. Die zick-zack-verlaufende faserige Struktur erzeugt jedoch eine stossdämpfende Wirkung, so dass die Streckgeschwindigkeit, bei welcher ein gesteuertes Verstrecken plötzlich nicht mehr vorherbestimmbar ist, drastisch angehoben wird. Dieser stossdämpfende Effekt wird in grösserem Detail im Beispiel 5 und im Zusammenhang mit Fig. 10 besprochen.
Es ist festzustellen, dass die hohe Stoss-Einreissfestigkeit des erfindungsgemässen Laminates nicht allein von der hohen Bruchdehnung bei hoher Streckgeschwindigkeit herrührt, sondern auch von dem früher erwähnten Gabelungseffekt, welcher der Kerbwirkung während des Einreissens entgegewirkt.
Wie vorstehend ausgeführt, ist es wesentlich, dass die Bindung zwischen den geaderten Schichten im allgemeinen schwach ist, um eine lokale Delamination zu ermöglichen, die während des Auftretens des Risses einsetzen soll. Hiemit ist aber nicht notwendigerweise gemeint, dass die Bindung über die ganze Oberfläche schwach ausgebildet sein muss. Auf der Gegenseite wird ein gro- sser Vorteil für die Einreissfestigkeit im allgemeinen erzielt, wenn die im Patentanspruch 2 beschriebene Ausführungsart angewendet wird. Dabei wird die notwendige lokale Entlaminierung leicht eingeleitet, wird jedoch darauf gestoppt oder schreitet nur unter grossem Widerstand fort.
Zu gleicher Zeit verhindern die Abschnitte mit starker Bindung eine Entlaminierung des Laminates in oder in der Nachbarschaft eines geleimten oder geschweissten Saumes unter Spannung, welche sonst leicht eintreten könnte.
Durch eine geeignete Anordnung von Bindungsmustern, durch die unterschiedlichen Bindefestigkeiten und die Art des Einrisses in den schwach gebundenen oder nicht gebundenen Bereichen können entweder sprödere oder mehr fliessende Einreisseigenschaften für verschiedene Zwecke massge-
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schneidert erzeugt werden.
Das Verfahren gemäss Patentanspruch 2 ist besonders im Zusammenhang mit relativ dünnen
Schichten geeignet. Es wurde bereits erwähnt, dass ein Wettstreit zwischen Reiss- und Entlaminie- rungskräften während des Auftretens eines Risses besteht, womit gemeint ist, dass ein umso frühe- rer Beginn der Delaminierung erforderlich ist, je dünner die Lagen sind. In der Praxis wird es fast immer anzustreben sein, das Verfahren gemäss Anspruch 2 anzuwenden, wenn die Schichten dünner als 40 bis 50 g/m3 sind.
Die Anwendung von Musterungen Starke Bindung - Schwache Bindung oder Starke Bin- dung-Keine Bindung ist an sich im Zusammenhang mit Kreuzlaminaten aus Filmen, welche ein- achsig oder zweiachsig auf sehr unausgeglichene Weise orientiert sind, gut bekannt (vgl. z. B.
US-PS Nr. 3, 496, 056 und Nr. 3, 342, 657 sowie GB-PS Nr. 1, 316, 640 und DN-PS Nr. 119733). Die Schichten derartiger bekannter Laminate weisen jedoch, für sich getestet, eine ausserordentlich geringe Stoss- und Durchstichfestigkeit auf (ausgenommen im Falle von speziellen und teuren Polymeren, wie z. B.
Nylon 6). Hingegen wurde gefunden, dass die einzelnen Schichten entsprechend der Erfindung eine hervorstehend und überraschend höhere Stoss- und Stichfestigkeit besitzen. Es kann daher eine schwächere (oder keine) Zusammenhaftung in den in Frage kommenden Bereichen und/oder eine Ausweitung dieser Bereiche zugelassen werden, ohne erkennbaren Verlust an Stoss- oder Stichfestigkeit.
Ein bevorzugter Weg zur Ausbildung oder Verbesserung des Effektes der im allgemeinen schwachen Bindung benachbarter Schichten ist im Patentanspruch 3 beschrieben.
Zur Bindeschwächung kann eine Substanz, vorzugsweise ein Polymermaterial, eingesetzt werden entweder mit einer geringen kohäsiven Kraft in sich selbst oder mit einer geringen Adhäsion zu den benachbarten Polymerschichten. Ob eine Substanz mit Bindeschwächung oder mit Adhäsion zu wählen ist, hängt entweder davon ab, bis zu welchem Ausmass die Polymermischungen verträglich miteinander sind, oder von der Methode der Vereinigung z. B. der während der Lamination angewendeten Temperatur. In dieser Weise ist es möglich, die Grösse der Bindekraft besser zu steuern.
Ein bevorzugter Weg zur Bewirkung der Bindung besteht dabei darin, dass bei Herstellung eines dreilagigen Laminates die Streifen oder Punkte aus dem Trennmittel oder der adhäsiven Substanz auf den beiden Seiten der mittleren Lage in zueinander verschobener Form angeordnet werden. Damit ergibt sich der Vorteil, dass während des Einreissens die nicht oder nur schwach miteinander verbundenen Teile der Mittellage sich infolge der aufgebrachten Streckkräfte längen und etwas von der Energie absorbieren, wodurch der Kerbeffekt zusätzlich gestoppt wird.
Wenn man bevorzugt derart arbeitet, dass das Auspressen und das Schmelzorientieren der Lagen voneinander getrennt vor dem Verbinden der Lagen miteinander zur Ausbildung des Laminates erfolgt, so wird die Ausbildung einer besonders starken einachsigen Aderung in der Schicht ermöglicht.
Bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens geht man so vor, dass zumindest eine Lage aus einem sich drehenden kreisförmigen Auspressschlitz ausgepresst und der Lage eine Polymerkörnung gegeben wird, welche in einem Winkel zur Maschinenrichtung verläuft, und dass diese Lage auf einen festen Film aufgebracht und von diesem weiterbefördert wird, welcher eine davon abweichende Ausrichtung der Polymerkörnung hat. Unter Maschinenrichtung ist hier die Richtung der Vorwärtsbewegung des festen vorgefertigten Filmes zu verstehen. So wird das noch fliessfähige rotierende Polymere, das rund um den festen Film aufgewunden wird, eine äussere Fimlage mit einer schraubenlinig verlaufenden Aderung ausbilden.
Es wurde bereits erwähnt, dass die sich ergebende Reissfestigkeit für eine gegebene Gesamtdicke wesentlich besser bei einem dreilagigen Laminat ist als bei einem zweilagigen. Es wird daher vorgezogen, zwei oder mehrere Filme aufeinanderfolgend aus zwei oder mehr sich wechselweise in Gegenrichtung drehenden Auspressschlitzen auf den gleichen verfestigten Film in der vorstehend beschriebenen Weise auszupressen.
Weitere Vorteile bei einem solchen Verfahren sind die Möglichkeit, eine gänzlich einachsige Aderung während des individuellen Querabzuges zu erzeugen und die Möglichkeit der Verwendung von schwieriger zu verarbeitenden Polymeren, z. B. von Polymeren mit besonders hohem Molekularge-
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wicht, infolge der Abstützung und des Führungseffektes durch den Film auf dem Dorn, welcher sehr dicht in den kreisförmigen Auslassschlitz hineinpassen kann.
Bei der vorstehenden Arbeitsweise wird die sich verdrehende fliessfähige schlauchförmige Schicht von dem sich drehenden Auspresskopf nach innen auf den festen geführten Film gezogen.
Diese Ausführungsform wird im allgemeinen vorteilhaft sein infolge der elastischen Spannungen, die durch die Rotation erzeugt werden und welche den Durchmesser des schlauchförmigen, fliessfähigen Filmes zu verringern trachten, so dass das Einfangen des fliessfähigen Filmes durch den vorwärtsbewegten festen Film und das Anhaften an diesen gefördert wird.
Es liegt aber ebenfalls im Sinne dieser Arbeitsweise, dass der fest vorwärtsbewegte Film, der eine schlauchförmige Form hat, mit einem grösseren Durchmesser als derjenige des Auslassschlitzes ausgebildet wird und der fliessfähige, sich drehende schlauchförmige Film von innen nach aussen auf den festen Film aufgepresst wird.
Der sich drehende Teil kann der vorwärtsbewegte feste Film sein, wogegen der Auspresskopf feststeht.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass zumindest zwei konzentrische rohrförmige Ströme aus geschmolzenen Polymermischungen relativ zueinander während und unmittelbar nach dem Durchgang durch den Auspressteil einer Auspressform verdreht werden, während die Ströme zum Schmelzorientieren stark verdünnt werden, um in jedem der Ströme eine Polymerkörnung auszubilden, welche eine gegenüber derjenigen in dem oder den andern Strom oder Strömen unterschiedliche Richtung aufweist, und dass darauffolgend die rohrförmigen flüssigen Ströme miteinander verbunden werden, nachdem sie die Auspressform über ihre entsprechenden Auslassschlitze verlassen haben.
Der Vorteil liegt dabei darin, dass die verschiedenen Verfahrensstufen wie Auspressen, Dünnermachen, Vereinigen mit der Aderung in den verschiedenen Lagen in kreuz und quer verlaufendem Verhältnis zueinander und das zweiachsige Verstrecken in einer Produktionslinie ausgeführt werden kann. Vorzugsweise besteht die Bahn aus drei Schichten mit der Aderung der Mittellage in Längsrichtung ausgerichtet, wie eingehender später im Zusammenhang mit der Beschreibung der Zeichnungen dargelegt wird.
Im Vergleich der zuerst erwähnten beiden Ausführungsformen hat letztere den arbeitsmässigen Vorteil, dass alle Schichten vom selben Auspresskopf ausgepresst werden, aber dies wird auf Kosten des Fördereffektes erzielt.
Wenn man so arbeitet, dass jede Lage verfestigt wird, ehe sie mit der andern Lage verbunden wird, kann eine einfachere und konventionellere Einrichtung verwendet werden. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Verfahrens besteht darin, dass ein rohrförmiger Film ausgepresst wird, dass dieser in Längsrichtung schmelzorientiert wird, während er sich noch in flüssigem Zustand befindet, und dass er verfestigt wendelförmig aufgeschnitten und zu einem flachen Film mit einer schräg verlaufenden Polymerkörnung ausgefaltet wird, und dass dieser Film mit wenigstens einem gleichartigen Film verbunden wird, wobei die Polymerkörnungen von zumindest zwei einander benachbarten Filmen in sich kreuzendem Verhältnis zueinander stehen.
Dies lässt eine besonders billige und einfache Vorrichtung zu auf Kosten der Vorteile, die mit einer Arbeitsweise in einer geraden Linie zu- sammenhängen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform diese Verfahrens liegt darin, dass ein Film ausgepresst wird, dass dieser vorwiegend in Querrichtung schmelzorientiert wird, während er sich noch in flüssigem Zustand befindet, indem er seitlich ausgezogen wird, um eine sich lateral erstrecken- de Polymerkörnung zu erzeugen, dass der Film verfestigt und mit mindestens einem festen Film verbunden wird, der ebenfalls eine Polmerkörnung aufweist, wobei die Polymerkörnungsrichtung in den beiden Filmen voneinander unterschiedlich ist. Diese ergibt die Möglichkeit der Herstellung besonders breiter Schichten. Das seitliche Spannen kann mittels eines Spannrahmens, vorzugsweise in einem Ofen mit Luftumlauf, durchgeführt werden, wobei die Luft auf einer Temperatur knapp oberhalb des Schmelzpunktes gehalten wird.
Um die Laminierung von getrennt ausgepressten und verfestigten Filmen zu vereinfachen und dabei auch die Laminierung von dünneren Filmen möglich zu machen, kann man so arbeiten, dass der Verbindungsvorgang mit dem seitlichen Ausziehen kombiniert wird. Dies trägt wesentlich zur Vermeidung der Ausbildung von Falten während der Lamination bei. Wenn die gewünschte Streck-
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temperatur niedriger ist als die für das Zusammenhaften der Filme notwendige, können die ersten z. B. 10 bis 20% des Verstreckens bei einer höheren Temperatur stattfinden, ohne irgendwelchen merkbaren Schaden.
Um das Vereinigen zu erleichtern, kann vorgesehen werden, dass der Verbindungsvorgang im Mitauspressen eines niedriger schmelzenden Klebstoff-Polymeren auf zumindest einer Oberfläche einer Lage erfolgt.
Dies kann dadurch erfolgen, dass das mitausgepresste Klebstoff-Polymere aus einem Material mit einer ausreichenden Klebrigkeit für die einander benachbarten Lagen besteht, um sie allein durch den Verstreckvorgang miteinander zu verbinden. Dabei ergibt sich der praktische Vorteil der Vermeidung einer gesteuerten Heizeinrichtung, wodurch die Vorrichtung billiger wird. In diesem Zusammenhang wurde gefunden, dass das gleichzeitige Strecken von zwei Filmen, während sie gegeneinander gepresst werden, die überraschend hohe Neigung bewirkt, dass die Filme miteinander kalt verschweissen, so dass nur ein geringes Ausmass an Klebrigkeit erforderlich ist.
Zum Beispiel Oberflächenschichten aus Polyäthylen, die mit 16% Vinylacetat copolymerisiert wurden, wurden fähig befunden, bei Raumtemperatur auf diese Weise zusammenzuschweissen, was eine Abschälfestigkeit von 10 cN/cm ergibt. Die Bindekraft kann darauffolgend durch Darüberlaufen über oder zwischen geheizte Walzen vergrössert werden.
Das Klebstoffpolymere kann in Streifen mitausgepresst werden ; es ist hiebei möglich, die starke Bindung/schwache Bindung- oder starke Bindung/keine Bindung-Musterung, wie sie vorstehend ausgeführt wurde, verbessert zu erhalten.
Eine andere Methode, eine Bindemusterung der besagten Art in verbesserter Form zu erhalten, besteht darin, dass auf einer der benachbarten Oberflächen der beiden Lagen eine kontinuierliche Schicht aus einem Klebstoffpolymeren mitausgepresst wird, und dass ein Trennmittel auf die andere dieser Oberflächen in Streifen- oder Klecksform aufgebracht wird.
Eine noch andere Methode zur Erzielung dieser Art von Bindungsmusterung ergibt sich dadurch, dass das Klebstoffpolymere in Streifenform auf zwei benachbarte Oberflächen von zwei Lagen mitausgepresst wird, wobei die Streifen auf einer der Lagen sich mit den Streifen der andern Lagen überkreuzen. Bei dieser Ausgestaltung bilden die Zonen, wo keine Bindung vorliegt, einegesprenkelte Konfiguration.
Eine sehr wichtige Ausführungsform des Verfahrens liegt darin, dass bei biaxialem Verstrekken die seitlichen Verstreckkräfte auf das Laminat im wesentlichen gleichmässig über die Fläche des Laminates aufgebracht werden. Wie erwähnt, wird das Strecken vorzugsweise bei einer relativ niederen Temperatur ausgeführt, z. B. bei Raumtemperatur, und die Verwendung eines Spannrahmens, wie es gewöhnlich der Fall ist, gibt unter diesen Umständen fast unausweichlich eine ungleichmässige Streckverjünung mit einer seitlich unterschiedlichen Einreissfestigkeit.
Es ist bekannt, das seitliche Strecken unter gleichmässiger Aufbringung der Streckkräfte durchzuführen (vgl. FR-PS Nr. 1. 331. 095 und GB-PS Nr. 1, 078, 732). Beide machen Gebrauch von zwei Gummitransportbändern, welche seitlich ausgedehnt und zu gleicher Zeit fest gegeneinandergepresst werden. Hiebei wird der Film ergriffen und gezogen und gestreckt. Für die Verwendung bei der Erfindung ergibt sich jedoch eine einfachere Methode dadurch, dass das biaxiale Verstrecken durch mehrstufiges seitliches Verstrecken mittels linearer Einpressungen, um die Bahn zu einem Querschnitt mit vorübergehender gleichmässig verteilter Faltenform zu verformen, und durch eine oder mehrere Stufen der Längsverstreckung erfolgt.
Eine ganz gleichmässige Verteilung der Streckkräfte ist dabei nicht notwendig, sondern es ist eine gewisse Ungleichmässigkeit in einem feinen Masse vorteilhaft, soweit es die Einreissfestigkeit betrifft. Es wurde als insbesodere vorteilhaft für die Einreissfestigkeit gefunden, den Orientierungszustand entsprechend einem Streifenmuster variieren zu lassen in einer Weise, dass in einem Satz von Streifen die zweiachsige Orientierung ausgeglichen und ganz oder fast genau parallel zu den Streifen verläuft, während sie in den dazwischen liegenden Streifen ebenfalls unausgeglichen, aber ganz oder fast quer zu den Streifen verläuft.
Um diese Musterung zu erhalten, kann dabei das Streckverfahren mit Vorteil so ausgeführt werden, dass die vor- übergehende Faltenform durch seitliches Verstrecken des Laminates zwischen gerillten Walzen in mehreren Stufen erzeugt wird, wobei die Faltungen Streifen bilden, die parallel zur Längsrichtung des Laminates liegen oder mit dieser einen kleinen Winkel bilden, und dass das Längsverstrecken
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kontinuierlich, vorzugsweise in einer kurzen Streckzone, erfolgt. Ebenso verfährt man, wenn ein besonders hoher Weiterreiss- und Durchstosswiderstand gewünscht wird und ein verhältnismässig niedriger Nachgiebigkeitspunkt statthaft ist ; es wird dadurch eine höhere Bruchdehnung erzielt.
Um das Zusammenziehen zu gleicher Zeit wie die in einer schmalen Zone erfolgende Längsverstreckung zu ermöglichen, wird das Laminat vorzugsweise mit sehr feinen Längsfaltungen versehen, in Analogie zu dem Vorschlag in der US-PS Nr. 3, 233, 029. In dieser Hinsicht wird ein zufriedenstellendes Ergebnis gewöhnlich erzielt, wenn die während der letzten Stufe der Methode zum seitlichen Verstrecken ausgebildeten Faltungen in der Bahn aufrechterhalten werden, wenn letztere in die Längsstreckzone eingeführt werden.
Obwohl ausgeführt wurde, dass es vorteilhaft ist, ein Streifenmuster hinsichtlich Orientierungsund Dickenänderungen vorzusehen, insbesondere in Fällen, wo die Einreissfestigkeit verbessert werden soll, sollte dieser Effekt nicht übertrieben werden, da er eine nachteilige Wirkung sowohl auf die Bedruckbarkeit als auch auf die Stichfestigkeit und die Gebrauchsfähigkeit bei tiefen Temperaturen hat. Man soll daher eine verstärkte Tendenz zur scharfen Ausbildung von linearen Verstreckungszonen vermeiden, welche für gewöhnlich eintreten würde, wenn die Bahn in irgendeinem hervorstehenden Ausmass in Längsrichtung orientiert wäre.
Infolge der faserigen Morphologie wird der Streckprozess für gewöhnlich innere, aber normalerweise nicht ineinander übergehende Leerstellen in den aderigen Schichten erzeugen. Dieser Effekt ist besonders hervorstechend, wenn das Strecken bei relativ tiefer Temperatur erfolgt, wobei eine grössere oder geringere Durchsichtigkeit eintritt. Dieser Effekt kann zur Unterstützung einer weissen Pigmentierung verwendet werden, kann aber auch durch einen darauffolgenden Rollvorgang wieder zum Verschwinden gebracht werden.
Die Erfindung betrifft auch ein nach dem Verfahren hergestelltes hochzugfestes Laminat. Dieses kennzeichnet sich dadurch aus, dass es aus mindestens zwei biaxial verstreckten, miteinander verbundenen Filmen besteht, deren jeder aus zwei oder mehr Polymeren aufgebaut ist, die adhäsiv aneinanderhaften und mit einer fibrillären Körnungsstruktur versehen sind, welche dem Film eine vorherrschende Aufsplitterungsrichtung erteilt, jedoch einen Zick-Zack-Verlauf aufweist zumindest in Richtungen, welche parallel zu den Filmoberflächen liegen, wobei die Filme miteinander verbunden sind, so dass diese Richtungen einander kreuzen und die Bindung ausreichend schwach ist, um eine örtliche Entlaminierung bei einem Einreissen des Laminates zu gestatten.
Die Erfindung wird nunmehr im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen Auspresskopf zur Herstellung des erfindungsgemässen Bahnmaterials, Fig. 2 eine geschnittene perspektivische Ansicht, welche den Aufbau eines Auspresskopfes mit zwei sich in entgegengesetzter Richtung drehenden Auslassschlitzen und Einrichtungen zum Auspressen von zwei Schichten durch jeden Schlitz, Fig. 3 eine gleiche Ansicht, welche das Prinzip eines Auspresskopfes mit zwei sich in entgegengesetzten Richtungen drehenden und einem festen Schlitz und dazwischen angeordneten Auslassschlitzen für Luftströme, Fig. 4 eine allgemeine Ansicht, zum Teil im Schnitt mit dem Aubau eines sich drehenden ringförmigen Auspresskopfes mit einem Dorn, welcher sich durch dessen Zentrum erstreckt, Fig.
5 ein Arbeitsdiagramm, welches sich auf eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens bezieht, Fig. 6 den schematischen Ablauf einer bevorzugten Kaltstreckmethode, Fig. 7 einen Ausschnitt von mit Nuten und Stegen versehenen Walzen, welche das seitliche Strecken in ungleichen, als Streifen bezeichneten Zonen bewirken, Fig. 8 eine schematische Darstellung in Vergrösserung der Streifenmusterung und der in den Streifen vorhandenen Orientierung eines gemäss dem Ablauf von Fig. 6 quergestreckten Films, Fig. 9 einen vergrösserten Querschnitt durch einen Film von Fig. 8, wie er sich unter dem Mikroskop zeigt, wobei jedoch zur besseren Klarheit die Dicke im doppelten Massstab gegenüber der Breite gezeichnet ist, und Fig.
10 eine scannerelektronische mikroskopische Photographie (in 30000facher Vergrösserung) einer Lage eines erfindungsgemässen Films, welche die in Zick-Zack-Form verlaufende Körnung des Polymeren zeigt.
Der in Fig. 1 dargestellte Auspresskopf ist ein Beispiel für die Durchführung des Verfahrens, bei welchem zwei Polymeren in Polymer-Dispersionen in eine gemeinsame Sammelkammer über zwei Reihen von Unterteilungen, welche in entgegengesetzter Richtung rotieren, ausgepresst werden. Die beiden Dispersionsströme-l und 2-- werden durch Einlasskanäle in den unteren Teil des Auspress-
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kopfes den Ringkanälen --4- bzw. 5-- in den beiden Wänden im Führungsteil --6-- zugeleitet. In diesem Führungsteil bewegen sich die beiden angetriebenen Ringe--7 und 8-- in entgegengesetzten Richtungen. Der Antrieb erfolgt z. B. über Zahnkränze und Zahnräder (nicht gezeigt).
Die beiden Ringe--7 und 8-- sind mit Unterabteilungen --9 bzw. 10-versehen, durch welche zwei Reihen von Öffnungen--11 und 12-- gebildet sind. Durch diese Öffnungen werden die beiden Dispersionen in die Sammelkammer --15-- ausgepresst, welche von den beiden Teilen --13 und 14-- gebil-
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Winkel gegenüber der radialen Richtung angeordnet, um die Bildung von Auspressmarkierungen in der ausgepressten Bahn zu vermeiden. Durch das Auspressen durch die zwei Ringe --7 und 8-hindurch werden die beiden Dispersionen jede für sich in der Dicke vermindert und nehmen die faserige Morphologie an. Die beiden Reihen von schwächer gemachten Strömen vereinigen sich darauf in der Sammelkammer --15-- und bilden ein Laminat mit einer sich immer wieder kreuzenden faserigen Morphologie.
Die Dicke dieses Laminates wird bei dem Durchgang durch den Auslassschlitz - und weiter durch einen normalen Abzug und durch einen Blasprozess verringert. Hierauf wird der Film sowohl in Längs- als auch in Breitenrichtung bei einer relativ niedrigen Temperatur verstreckt. Infolge der beiden unterschiedlichen Faserrichtungen der beiden Hälften des Films werden Neigungen, sich zu spalten, während eines Einreissens in verschiedenen Richtungen hervorgerufen. Die Materialien, aus welchen die beiden Hälften bestehen, sind so ausgewählt, dass sie schwach aneinanderhaften. Hiedurch wird das Material in einem kleinen Bereich rund um eine Einschnittstelle, von welcher aus ein Einriss erfolgt, sich delaminieren, und es wird dadurch den Kerbeffekt ausgleichen.
Der in Fig. 2 gezeigte Auspresskopf besteht aus vier Hauptteilen, nämlich einem feststehenden Einlassteil --17-- für die kreisförmige Verteilung der Polymeren, wie später noch erklärt wird, einem feststehenden Lagerteil --18-- und durch ihn getragene Drehteile--19 und 20--, welche die Aus- lassöffnung-21-bilden. Die Polymeren--A und B-- werden dann dem Einlassteil --17-- zugeführt, wo sie in konzentrische Kreisströme aufgeteilt werden. Das Polymere --A-- wird durch die Ringleitungen --22 und 23-- ausgepresst, wofür entweder eine oder zwei Strangpressen verwendet werden können.
Das Polymere --B-- wird durch die Ringleitung --24-- ausgepresst. Zur gleichmässigen Verteilung werden die Ringleitungen --22, 23 und 24-- mit Verteilschikanen oder andern Mitteln (nicht gezeigt) versehen.
Zur besseren Verständlichkeit sind die Lager und Dichtungsteile zwischen dem Lagerteil --18--, dem sich drehenden Teil --19-- und dem sich drehenden Teil --20-- und auch die Antriebe für diese sich drehenden Teile--19 und 20-- nicht dargestellt. Aus den drei ringförmigen Leitungen --22, 23 und 24-- heraus gehen die Polymerströme durch drei kreisförmige Reihen von Kanälen --25, 26 und 27-- im Lagerteil --18-- hindurch, von denen jeder mit einer Ringkammer --28, 29 bzw. 30-- in Verbindung steht.
Die beiden sich drehenden Teile-19 und 20-- werden vorzugsweise mit gleicher Geschwindigkeit, jedoch in verschiedenen Richtungen angetrieben, wie es durch die Pfeile --31 und 32-angedeutet ist. Jeder sich drehende Teil bildet für sich einen gemeinsamen Auspresskopf für zwei Schichten, deren eine aus dem Polymeren --A-- und die andere aus dem Polymeren --B-- besteht.
Zur besseren Übersichtlichkeit zeigt die Zeichnung zur Erklärung des Durchflusses nur einen Teil --20--, aber der Durchfluss im andern Teil --19-- erfolgt auf die gleiche Weise. Aus der Kammer - geht das Polymere --A-- in den sich drehenden Teil über die Kanäle --33--, während das Polymere --8-- aus der Kammer --30-- in den sich drehenden Teil über die Kanäle --34-hineingelangt. Innerhalb des sich drehenden Teils sind zwei Ringkanäle--35 und 36-- in Verbindung mit den zugeordneten Kanälen --33 und 34--. Die Ringkanäle-35 und 36-- sind voneinander durch eine Wand --37-- getrennt.
Nach dem Passieren der Kanäle und der Wand --37-- laufen die beiden Polymeren in einer Ringsammelkammer --38-- zusammen, welche in die Auslassöffnung --21-- mündet. Beim Durchgang durch die Sammelkammer --38-- und Einlaufen in die Auslassöffnung --21-- wird die Dicke der fliessfähigen Bahn stark verringert, wodurch das Material dünner gemacht wird.
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Die Unterteilungen zwischen benachbarten Kanälen--33 und 34-- sollen stromlinienförmig sein, wie es gezeigt ist. Zur besseren Klarheit sind sie in den Zeichnungen als sich radial erstrekkend gezeigt, aber in Wirklichkeit sollten sie in einem Winkel zu dieser Richtung verlaufen, um die Neigung zur Ausbildung von Düsenmarkierungen zu vermeiden.
Das Polymere --A-- ist eine Mischung aus zwei nicht miteinander verträglichen oder nur halbverträglichen Polymeren, wogegen Polymeres --B-- dazu dient, der Bahn eine ausreichende Neigung, sich zu entlaminieren, zu geben. Es kann daher z. B. aus einem Elastomeren bestehen, welches ein schwacher Kleber für die beiden Schichten aus dem Polymeren --A-- ist, und es kann in Streifenform ausgepresst werden. Wenn jedoch die Kanäle --22 und 23-- mit zwei unterschiedlichen Polymermischungen beschickt werden, welche gegenseitig nicht verträglich sind, muss das Polymere --B-- ein Kleber sein, welcher eine relativ starke Bindekraft für die beiden Polymermischungen hat, und es muss in diesem Falle in Streifenform ausgepresst werden oder auf andere Weise unterbrochen werden.
Die in Fig. 3 gezeigte Einrichtung besteht im wesentlichen aus den gleichen Hauptteilen --39, 40,41 und 42--, aber es befindet sich jeweils ein Auslassschlitz --53 bzw. 54-- in jedem der sich drehenden Teile --41 und 42--. Weiters ist ein feststehender Auslassschlitz --43-- vorhanden, der durch den Lagerteil --40-- ausgebildet wird. Von den drei Garnituren von Ringkanälen --44, 45 und 46-aus passieren die Polymerströme --C und D-- den Lagerteil --40--, die Kanäle --47 bzw. 48-- und gelangen in die drei Ringkammer-49 und 50--, von welchen letztere in den festen Auslassschlitz --43-- mündet. Jede der Kammern --49-- wird von einem feststehenden Teil - und einem sich drehenden Teil --41 oder 42-- begrenzt.
Durch Kanäle --51-- in den Teilen --41 und 42-- steht jede der Kammern --49-- mit der einen zugeordneten Kammer der Kammern --52-- in den sich drehenden Teilen in Verbindung, und jede der Kammern -52-- endet in einem Auslassschlitz --53 bzw. 54--.
Pfeile --55 und 56-- zeigen die Richtung der Rotation an. Nach Verlassen des Auspresskopfes schmelzen die drei Filmschläuche zu der gleichen Zeit miteinander, zu welcher die beiden Filme aus dem Polymeren --C-- einem verdrehenden Zug infolge der Rotation der Teile-41 und 42-unterworfen werden.
Von der Aussen- und von der Innenseite des Teils --40-- wird über Kanäle --55--, die in der Öffnung --56-- enden, Luft zugebracht. Zur Vereinfachung der Zeichnungen sind die Kanäle - von der Aussenseite an dem Teil --40-- nicht gezeigt. Über andere Kanäle --57-- in den Teilen --41 und 42-- wird die Luft durch Auslassschlitze --58 und 59-- zwischen dem feststehenden
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--40-- undTeil --42-- sind zur Vereinfachung nicht dargestellt. Die ringförmigen Lufttaschen, welche auf diese Weise zwischen benachbarten Schichten erzeugt werden, verhindern die sich drehenden äusseren und inneren Filme, auf die Mittelschicht aufzufalten unmittelbar ausserhalb der Auslassschlitze.
Vorzugweise wird der ausgepresste Film geblasen, und es wird sowohl eine innere als auch eine äussere Luftkühlung angewendet.
Die Ausgestaltung gemäss Fig. 2 ist gewöhnlich einfacher zu handhaben als diejenige gemäss Fig. 3, obwohl letztere einige Spezialmöglichkeiten zulässt. Eine derselben ist die Verwendung eines geblähten Polymeren für die Mittelschicht und eine andere die Erzielung einer Längsaderung in dieser Schicht, so dass in diesem Falle drei Aderungen in der Bahn vorhanden sind. Das Vorhandensein von drei an Stelle von zwei Richtungen im Zusammenhang mit der vorzugsweisen Neigung, sich zu entlaminieren, hebt die Einreissfestigkeit wesentlich. Ausserdem wird der Verdünnungsvorgang mehr abgegrenzt beendet vor der Lamination, was als vorteilhaft früher erwähnt wurde.
In Fig. 4 ist mit --60-- ein sich drehender ringförmiger Auspresskopf bezeichnet. Über einen (nicht gezeigten) feststehenden Teil des Auspresskopfes, der dicht an den sich drehenden Teil --60--
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--61-- zugeführtTeilungen --64-- voneinander getrennt sind. Zur Vereinfachung sind die Unterteilungen --64-als sich radial erstreckend gezeigt, sie sind aber in Wirklichkeit in einem Winkel zu den Radialebenen angeordnet, um Düsenmarkierungen in der erzeugten Bahn zu vermeiden. Ein Dorn --65-ist durch (nicht gezeigte) Mittel festgehalten, und mit --66-- ist eine in Längsrichtung dünner
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ten Bahn --66-- gezeichnet, aber natürlich liegt die Bahn dicht an dem Dorn an. Die Bahn --66-- wird durch den Auspresskopf über den Dorn gezogen, wie durch den Pfeil --67-- angedeutet.
Wenn der Polymerfilm --70-- in noch flüssigem Zustand den sich drehenden Auslassschlitz --62-- ver- lässt, wird er von der eingefalteten Bahn --66-- infolge der elastischen Rückhaltekraft in der verdünnten Polymermischung erfasst und so rund um die eingefaltete Bahn aufgewunden und durch sie mit ihr weitergezogen, wodurch eine schraubenförmig verlaufende Aufspaltrichtung erhalten
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der Bahn auf diesem ausgeführt werden. Oftmals wird jedoch der Film --70-- vorzugsweise auf dem Dorn durch Schock gekühlt. In diesem Falle kann die Temperatur des Dornes für das Verschwei- ssen der beiden Filme --66 und 70-- unzureichend sein. Die Laminierung kann daher durch Heissoder Kaltschweissen, nachdem die Filme den Dorn --65-- verlassen haben, vollendet werden.
Unter der Bezeichnung "Maschinenrichtung" ist die Weiterbewegungsrichtung der Bahn --66-- zu verstehen.
Das Fliessdiagramm von Fig. 5 zeigt schematisch die verschiedenen Schritte eines bevorzugten Verfahrens, bei welchem die Verwendung von sich drehenden Auspresskopfteilen vermieden ist. Die beiden letzten Schritte können nach einer Kaltstreckmethode ausgeführt werden, wie sie in ihrem Ablauf in Fig. 6 dargestellt ist.
In dieser Figur ist mit --Q-- der Abschnitt, in welchem das Querstrecken erfolgt, und mit --R-- der Abschnitt, in welchem das Längsstrecken erfolgt, bezeichnet.
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--Q-- bestehenWalzen --74-- nach jedem Schritt dienen dazu, die Falten auszuziehen, welche durch das seitliche Strecken erzeugt werden. Über die Freilaufwalzen --75-- läuft der Film --79-- in den Abschnitt - des Längssteckabschnitts ein, wo er durch ein Wasserbad --76-- gezogen wird, welches dazu dient, die Streckwärme abzuführen und eine geeignete Verstrecktemperatur, z. B. von 20 bis 40 , auf einer Aufwickelwalze --77-- aufrechtzuerhalten.
Der Pfeil --78-- zeigt die Maschinenrichtung an.
In Fig. 7 ist ein Paar von angetriebenen Nutenwalzen --72-- im Detail gezeigt, welche den Film --79-- zwischen ihren Vorsprüngen --80-- pressen und strecken.
In Fig. 8 zeigen die relativen Längen der eingezeichneten Pfeile in den Streifen --I und II- des Films --79-- die relativen Grössen der Orientierung an, welche durch das zweiachsige Verstrecken gemäss Fig. 6 und 7 erhalten werden.
In Fig. 8 wie auch in Fig. 9 bezeichnen die Ziffern I und 11 die Streifen, welche allgemein variierende Breite haben und ungleiche Eigenschaften. Weiters ist zu erwähnen, dass die äusseren Schichten --81 und 82-des des Films --79-- nicht immer symmetrisch in bezug auf die dünne Mittelschicht --83-- sind. Diese Asymmetrie dient zusätzlich zur Ausbildung der Einreissgabelung.
Fig. 10 zeigt den Aufbau der zwei Hauptlagen eines zweischichtigen Blattmaterials, welches in Beispiel 5 beschrieben ist. Diese Hauptlagen bestehen zu 85% aus in der Gasphase polymerisiertem Polypropylen, enthaltend 20% einer hochmolekularen ataktischen Komponente, welche aus der Polymerisation herstammt, und innig damit gemischt 15% an einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA). Das Laminat enthält weiters pures EVA, das auf beiden Seiten der Hauptlagen mitausgepresst wurde.
Das Laminat wurde aus einem nichtorientierten Schlauchfilm vorbereitet, der schraubenförmig unter einem Winkel von 45 in bezug auf die Längsrichtung des Filmschlauches aufgeschnitten wurde. Die Längsrichtung des Filmschlauches stellt also die Richtung der im Schmelzzustand erfolgten Verstreckung dar. Der schraubenförmig ausgeschnittene Film wurde darauffolgend mit einem gleichen Film, in einer sich kreuzenden Anordnung, bei welcher der Winkel zwischen den beiden Verstreckungsrichtungen in derSchmelze ungefähr 90 beträgt, vereinigt und schliesslich laminiert und
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biaxial bei einer Temperatur von 350C orientiert.
Das Laminieren und die Orientierung erfolgten durch fünfmaliges Hindurchlaufenlassen der beiden Filme zwischen ineinandergreifenden Rillenwalzen und darauffolgendes Längsverstrecken des so gebildeten Laminats.
Die Verstreckbedingungen wurden so ausgewählt, dass ein Endverstreckverhältnis von 1, 6 : l sowohl in Längs- als auch in Querrichtung erhalten wurde. Das Streckverhältnis wurde an Hand von auf dem Laminat gezeichneten Kreisen gemessen.
Laminate aus den gleichen Materialien, jedoch mit abweichender Dicke und einem unterschiedlichen dreilagigen Aufbau, sind im Beispiel 1 bzw. 3 beschrieben.
Proben dieser Laminate wurden für die elektronische Mikroskopie vorbereitet, indem sie in Rahmen montiert wurden und mit Xylol bei einer Temperatur von 80 C während 24 h gewaschen wurden. Obwohl das Copolymere bei wesentlich tieferen Temperaturen löslich ist, wurde es nötig gefunden, die Temperatur von 80oC, welche nahe der Temperatur liegt, bei welcher Polypropylen gelöst wird, auszuwählen. Diese Proben werden im folgenden behandelt.
Während der Behandlung mit dem Lösungsmittel werden die Oberflächenschichten und zumindest der grössere Teil des Copolymeren in den Hauptschichten ausgelaugt. Das verbleibende Material in fibrider oder micellartiger Form besteht aus purem Polypropylen. Auf diese Weise wird eine Oberflächentopographie erhalten, welche als "Berggrate" und "Täler" bezeichnet werden können, die hauptsächlich der ursprünglichen Verstreckungsrichtung folgen.
Infolge der Grenzen des Elektronenmikroskops kann die Probe nur zum Studium der "Berggrate" verwendet werden, wogegen die "Täler" eine sogenannte Repliziertechnik erfordern. Fig. 10 wurde auf der Basis einer solchen Repliziertechnik erhalten.
Mikrophotographien (hier nicht gezeigt) von erfindungsgemässen Proben der Laminate zeigen, dass die Fibrillen an der Spitze der"Berggrate"parallel zu diesen"Berggraten"verlaufen, wogegen die Fibrillen in den "Tälern", wie aus Fig. 10 hervorgeht, stark von der ursprünglichen Richtung der Verstreckung in der Schmelze abweichen, jedoch ist die Art, auf welche diese Fibrillen orientiert sind, nicht willkürlich, sondern stellt ein gut geordnetes Zick-Zack-Muster dar. Die Querschnittsgrösse dieser Fibrillen liegt in der Grössenordnung von 0, 05 jim.
Gleichartige Untersuchungen von erfindungsgemässen Laminaten mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen haben gezeigt, dass die Fibrillen immer die gleichen Querschnittsdimensionen und Orientierungen haben. Die Fibrillen sind hiebei für gewöhnlich in Bündelform angeordnet, wobei die Bündel eine Querschnittsgrösse von einem bis zu einigen Mikron aufweisen. Dieser Aufbau kann leicht mittels eines Elektronenblitz-Mikroskops beobachtet werden, und in den meisten Fällen auch mit einem gewöhnlichen optischen Mikroskop.
Der Grund, warum Fig. 10 eine Probe zeigt, bei welcher die Fibrillen nicht in Bündeln angeordnet sind, liegt darin, dass diese Proben mit besonderer Sorgfalt ausgewählt wurden.
Die Zick-Zack-Musterung der Fibrillen wurde als untrennbar von der Tatsache gefunden, dass die Quer- und die Längsorientierung als getrennte Massnahmen (obwohl sie in der Praxis auf der gleichen Einrichtung erfolgen) durchgeführt wurde, und jede derselben als im wesentlichen einachsiger Verstreckvorgang erfolgte. Es muss darauf hingewiesen werden, dass eine Mikrophotographie, welche auf die gleiche Art wie Fig. 10 erhalten wurde, von einem gleichartigen Film wie
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spiel 5) eine bestimmte fibrillare Struktur mit der gleichen Querschnittsgrösse der Fibrillen wie in Fig. 10 zeigt, jedoch sind die Fibrillen in einer Richtung orientiert, welche der Verstreckung in der Schmelze entspricht ohne irgendeine Zick-Zack-Musterung.
Wei im später beschriebenen Beispiel 5 dargelegt wird, ergibt sich aus einer solchen Struktur für das Laminat eine schlechtere Stoss-Absorbierfähigkeit.
Die als Ausgangsmaterialien bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Polymeren sind vorzugsweise nur schwach miteinander unverträglich. Beispiele derartiger Polymeren sind isotaktisches und ataktischen Polypropylen oder, wie bei dem in Fig. 10 dargestellten Produkt, Polypropylen und EVA. Wenn die für das erfindungsgemässe Verfahren ausgewählten Polymeren völlig unverträglich miteinander sind, können sie durch ein Legiermittel miteinander verbunden werden.
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Wenn der Mischvorgang in genügender Weise erfolgte, weist die sich ergebende Polymer-in-Polymer-Dispersion Teilchen auf, die zu Micellen ausgezogen sind und eine Querschnittsgrösse von etwa 0, 1 11m oder darunter haben, mit etwas verschwommenen Randzonen.
Infolge der vorwiegend einachsigen Verstreckung in der Schmelze, welche erfindungsgemäss vor der Verfestigung vorgenommen wird, sind die Micellen in dem geschmolzenen Material parallel zueinander angeordnet, und sie werden unmittelbar vor oder während der Verfestigung des Polymeren mit dem höchsten Schmelzpunkt abgesondert, so dass sie deutliche Fibrillen bilden, welche in dem Material eingekapselt sind, das bei einer tieferen Temperatur sich verfestigt (s. Fig. 10).
Es scheint aus Fig. 10 und aus Querschnittsansichten der gleichen Probe (hier nicht gezeigt), dass es hauptsächlich das Polypropylen ist, welches fibrillare Teilchen formt, und dass der Zusatz, wie EVA, im Sinne des relativ geringen Anteils dieser Komponente die Matrix bildet.
Gleiche Beobachtungen wurden mittels eines Elektronenmikroskops bei entsprechend der Erfindung präparierten Laminaten aus einer Mischung auf 85% isotaktischem Propylen, enthaltend keine ataktischen Anteile, und 15% eines Äthylen-Propylen-Gummis gemacht. Eine Struktur der angeführten Art weist feste Fibrillen auf, die in einem relativ geringen Anteil von weicherem Material eingekapselt sind.
Aus der GB-PS Nr. 1, 261, 397 geht hervor, dass es vorteilhaft ist, Schichten aus kristallinen Fasern, die in einem weicheren Material eingebettet sind, zu verwenden ; bis jetzt war jedoch keine effektive Methode bekannt, eine derartige Struktur zu erzielen.
Die verbesserten Festigkeitseigenschaften des erfindungsgemässen Laminates ergeben sich aus der regelmässigen filbrillaren Musterung mit Zick-Zack-Charakter, welche klar aus Fig. 10 hervorgeht und die vorstehend beschrieben wurde.
Aus Beispiel 4 geht hervor, dass die zick-zack verlaufenden Fibrillen dem erfindungsgemässen Laminat eine schockabsorbierende Wirkung erteilen, welche sicherstellt, dass Stösse und ähnliche plötzliche Einflüsse in ein sanftes Verstrecken des Laminates umgewandelt werden.
Obwohl es höchst vorteilhaft ist, wenn feste kristalline Fibrillen in einem weicheren Material eingebettet sind, ist nachdrücklich darauf zu verweisen, dass der sich aus der Zick-Zack-Musterung der Fibrillen ergebende Effekt auch bei einem Laminat erreicht werden kann, welches aus einer Mischung von zwei festen Komponenten, wie Polypropylen und hochdichtem Polyäthylen, besteht. Es wird auf die Vergleichsdaten im Beispiel 5 verwiesen. Es ist anzunehmen, dass dies eine Folge des Umstandes ist, dass die Unterschiede zwischen den beiden verwendeten Polymeren submikroskopische Bruchstellen bewirken, welche sich an den Übergangsstellen zwischen den beiden Polymeren ausbilden, und dass diese Bruchstellen die Beweglichkeit der Struktur vergrössern.
Aus ökonomischen Gründen ist die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit Mischungen, welche hauptsächlich kristalline Polyolefine enthalten, verwendbar. Am besten sind für die meisten üblichen Anwendungen Mischungen aus Polyolefin und Hoch-oder Niederdruck-Polyäthylen. Welches Mischungsverhältnis angewendet werden soll und ob Hochdruck- und Niederdruck-Polyäthylen verwendet werden soll, hängt von der gewünschten Steifigkeit, der Festigkeit bei niederen Temperaturen und im allgemeinen davon ab, welche Festigkeitseigenschaften jeweils gewünscht werden. Um eine ausreichende Aneinanderhaftungskraft in jeder Schicht zu erhalten, sollte das Polypropylen entweder ein Copolymeres, welches halbverträglich mit Polyäthylen ist, z. B. Polypropylen, mit 2 bis 5% Gehalt an Äthylen sein, oder es sollte ein geeignetes Legierungsagens verwendet werden.
In diesem Zusammenhang ist es ausreichend, einen hohen Anteil von taktischen Modifikationen in dem Iso (syndio)-taktischen Polypropylen während der Herstellung dieses Polymeren beizubehalten, an Stelle diese Verunreinigungen zu entfernen, wie es gewöhnlich der Fall ist. Es bildet einen besonderen Gegenstand der Erfindung, dass Polypropylen mit einem hohen Gehalt an ataktischem Material äusserst verwendungsfähig gemacht wird. Andere Legierungsmittel wurden bereits früher in der Beschreibung erwähnt.
Von ökonomischem Interesse sind auch Mischungen aus Polypropylen und einem Elastomeren, z. B. Äthylen-, Propylen-Gummi, Äthylen-Vinylaeetat-Copolymeres, Polyisobutylen oder"thermoplasti- scher" Gummi, basierend auf Butadien/Styren.
Wenn besonders grosse Widerstandsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen und/oder hohe Biegsamkeit gewünscht werden, sind Mischungen aus Niederdruck-Polyäthylen und einem halbverträglichen
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Gummi vorzuziehen. Es ist klar, dass die Mischung nicht durch mechanisches Mischen erzeugt werden muss, sondern auch bereits bei dem Polymerisationsvorgang erfolgen kann. Es kann daher Polypropylen mit einem extrem hohen Gehalt an ataktischer Komponente verwendungsfähig sein, ohne jede weitere Zumischung, und die bekannten Polymerisationsverfahren, welche auf die Herstellung von Mischungen von Polypropylen, Polyäthylen und Blockpolymeren zwischen diesen abzielen, können dafür eingerichtet werden.
Von Polymeren, welche ausserhalb der Polyolefine liegen, können folgende Kombinationen z. B. bei spezieller Anwendung verwendbar sein : a) Polyester/Polyamid oder Polyurethan ; b) Polyester oder Polyamid/Polycarbonat ; c) Vinyliden-Copolymeren in verschiedenen Kombinationen.
Zusätzlich zu den Schichten mit der speziellen beschriebenen Morphologie können auch Schichten mit besonderen Eigenschaften vorhanden sein. Es ist daher fast immer vorteilhaft, dünne Oberflächenschichten aus einer geeigneten adhäsiven Komponente mit auszupressen, um das Schweissen des Laminates ohne Zerstörung der Orientierung zu ermöglichen. Als ein anderes Beispiel ist es oft notwendig oder vorteilhaft, insbesondere für die Verpackung von Lebensmitteln, eine oder mehrere Schichten zuzufügen, welche die Undurchlässigkeitseigenschaften verbessern.
Das hochfeste Laminat gemäss der Erfindung ist besonders für folgende Anwendungegebiete geeignet :
1. Verpackung von Lebensmitteln ; sehr beanspruchte Säcke für Lebensmittel im allgemeinen, zur Gänze aus Kunststoff oder in Verbindung mit Papier ; Verpackung für gefrorene Le- bensmittel ;
2. Verpackung für andere Dinge als Lebensmittel ; Düngemittelsäcke, Zementsäcke, Säcke für wertvolle Chemikalien, z. B. plastische Granulate, Säcke für grobkörnige Chemikalien, wie Steinsalz, Steinteilchen und für andere scharfkantige Objekte, Einhüllungen für Stahl- platten, Verpackungen von Teppichen, Ballenumhüllungen für z. B.
Baumwolle, Wolle,
Verpackungen für Stammholz, Säcke für Gewürze, Einzelverpackungen für Maschinenteile für Waffen usw., Sterilisierungssäcke für schwere oder scharfkantige Gegenstände für unterschiedliche Gegenstände, wie z. B. für Textilien, Kleider, Papier, Drogerieartikel,
Seifen, Toiletteartikel, Tabak ;
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4. ausserhalb der Verpackung liegende Gebiete : Filme zur Rauchabhaltung, Erdabdeckungen für die Erosionsbekämpfung, Einlagen in Brücken, in Wasserbehältern und bei Tunnelbau- ten, Strassenunterlagen ; Windschilder, Treibhausfolien, Abdeckfilme für Pflanzen (im Acker- bau und bei der Blumenzucht), Abdeckungen für Lager von landwirtschaftlichen und
Gemüseprodukten, Salz usw.
Wetterschutz für Tiere, Regenbekleidung, Zelte, aufblasbare
Gebäude, durch Wasser aufgefüllte Strukturen, Leichter-als-Luft-Gebilde, Strebenkonstruk- tionen in der Bautechnik und bei billigen Schiffen, Polster als Füller in Frachtgütern auf der Eisenbahn oder auf Schiffen, Wagenplanen, Wetterschutz über im Bau befindli- chen Gebäuden, Wassersperren über Betonkonstruktionen zur Trocknungsverzögerung, Isolie- rung von Dächern unter den Ziegeln, Isolierung von Kühlräumen, Membranfolien bei Haus- konstruktionen und bei Ziegelmauern, verschiedene Kraftpapiere (in Laminierung mit
Papier), billige Schwimmbecken, industrielle Bänder.
Es ist klar, dass die vorstehend beschriebenen Auspressmethoden und Vorrichtungen, welche von sich drehenden Auspressdüsen Gebrauch machen, auch bestimmte andere wertvolle Anwendungsmöglichkeiten ausserhalb des durch den Patentanspruch 1 abgesteckten Gebietes halten. Sie können also auch Verwendung finden beim Auspressen und Laminieren eines Films ohne die beschriebene Aderung, was ebenfalls mit Vorteil für bestimmte Zwecke anwendbar ist.
Weiters kann das gesamte Auspresssystem, wie es in Fig. 4 gezeigt und im Anspruch 7 beansprucht ist, z. B. zum Herumwinden eines in der Schmelze orientierten Films (mit oder ohne die beschriebene Aderung) rund um einen kaltverstreckten Film verwendet werden.
Zur Erläuterung sollen noch einige Beispiele dienen.
Beispiel 1 : Ein dreischichtiger Filmschlauch wird mit folgender Zusammensetzung ausgepresst :
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Mittlere Schicht (70% des gesamten) : 85% isotaktisches Polypropylen vom Gasphasentyp ("Novolen") mit hohem ataktischem Gehalt, 15% Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres (16% Vinylacetat). Beide Oberflächenschichten (die eine 10% des Gesamten, die andere 20% des Gesamten) ; Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres (16% Vinylacetat), um als adhäsive Schichten zu dienen.
Das Polypropylen hatte einen Schmelzindex von 0, 3 bis 0, 6 entsprechend ASTM D 1238, Bedingung L, während das Äthylen-Vinylacetat-Copolymere einen Schmelzindex von 2, 5 entsprechend der gleichen ASTM, aber Bedingung E hatte. Der Filmschlauch wird aus einem 1 mm breiten Schlitz bei 180 bis 2300C ausgepresst und auf eine Dicke von 0, 130 mm in geschmolzenem Zustand ausgezogen.
Das Blasverhältnis wird sehr niedrig gehalten, d. h. 1, 2 : 1. Hierauf wird der Film längs einer Schraubenlinie zu einem flachen Film aufgeschnitten mit einem Aderungswinkel von 45 . Zwei solche schraubenlinig aufgeschnittene Filme werden zusammengeführt, mit den Aderungen im rechten Winkel zueinander und so, dass die dünneren Oberflächenschichten aufeinander zu liegen kommen, bei 20 C durch 7 Einheiten von genuteten Walzen geführt-s. Fig. 6 und 7. Die Breite jeder Nut ist 1 mm und die Breite jeder Rippe 0, 5 mm. Die Ineinanderkämmung der Rippen (Differenz der Spitzenabmessungen) beträgt 1 mm. Zwischen jedem Durchgang durch einen Satz von genuteten Walzen werden die in dem Laminat gebildeten Faltungen glattgezogen.
Durch die mechanische Arbeit zwischen den genuteten Walzen und dadurch, dass die Copolymerschichten als adhäsive wirken, werden die beiden Filme hiedurch ineinander kalt verschweisst mit einer relativ geringen Bindungsfestigkeit (die Abschälfestigkeit wurde gemessen mit 10 cN pro cm) und zu gleicher Zeit quer verstreckt. Nach den 7 Durchgängen bei 20 C wird der Film noch einmal durch einen gleichartigen Satz von genuteten Walzen hindurchlaufen gelassen, mit den gleichen Abmessungen und dem gleichen Eingriff ineinander, aber erwärmt auf 120 C, wodurch Linien mit einer starken Bindung entstanden. Schliesslich wurde das Laminat in Längsrichtung in drei Stufen orientiert, mit ungefähr 1 cm betragender Streckzunge (so dass die Querzusammenziehung auf einem Minimum gehalten wurde).
Das letzte Verstrecken wurde so eingestellt, dass das gesamte seitliche Kaltstreckverhältnis und das gesamte Längskaltstreckverhältnis gleich waren, so dass in dem Produkt hierauf ein Flächenstreckverhältnis von 2, 4 : 1 vorhanden war.
Die Testergebnisse glichen einer Qualität für Säcke für schwere Belastungen aus Niederdruckpolyäthylenfilm mit 85% höherem m2 -Gewicht und einem Schmelzindex von 0, 3 entsprechend der gleichen ASTM-Bedingung E mit einem Eichmass von 100 g/m2 für das Laminat und 185 g/m2 für den Polyäthylenfilm.
Die Stossfestigkeit gemessen mit Fallkugel (Durchmesser 61 mm, Gewicht 320 g) für den Lami-
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g/m2 : 5, 5Zungeneinreissfestigkeit :
Einriss mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/min, gesamte Probenbreite 5 cm, Einschnittlänge 10 cm ; für den laminierten Film von 100 g/m2 : 5, 9 daN in Maschinenrichtung und 6, 8 daN in der Querrichtung, und für den Polyäthylenfilm von 180 g/m2 : 1, 3 daN.
Elmendorff-Einreissfestigkeit (nach ASTM D 1922) :
Der Test ist eine Modifizierung von Standardtests, abgerichtet auf einen mehr symmetrischen Einriss, Ergebnisse : für den laminierten Film von 100 g/m2 : in Maschinenrichtung 411 daNcm/cm2, in Querrichtung 344 daNcm/cm2 ; für den Polypropylenfilm von 180 g/m2 : in Längsrichtung 167 daNcm/cm2, in Querrichtung 172 daNcm/cm2.
Ein Stück der Bahn wurde durch Abschälen delaminiert und die Struktur unter dem Mikroskop besichtigt, nachdem EVA mit warmem Xylol herausgelaugt wurde. Die Hauptschichten haben eine ausgebildete faserige Morphologie mit zick-zack-verlaufenden Aderungsrichtungen.
Beispiel 2 : Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit folgenden Abänderungen :
Der dreischichtige gemeinsam ausgepresste Film hatte folgende Zusammensetzung : mittlere Schicht (70% des Gesamten) : 85% isotaktisches Polypropylen (gleiche Art wie im Beispiel 1) ; 15% Äthylen-Propylen-Gummi (der gleiche Schmelzindex wie das Propylen) ; beide Oberflächenschichten (jede 15% des Gesamten) : Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres (gleiche Type wie im Beispiel 1). Der Film war stärker in der Schmelze dünner gemacht nach dem Verlassen der Düse, näm-
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lich durch Verstrecken von einer Dicke von 1 mm auf 0, 65 mm (60 g/m2).
Die Betrachung in polarisiertem Licht zeigt, dass die hiedurch erzeugte Orientierung in der Schmelze ungefähr 35% einachsiger Kaltverstreckung entspricht.
Nach dem Aufschneiden längs einer Schraubenlinie wurde ein dreischichtiges Laminat hergestellt. Die dritte Schicht, welche in der Mitte angeordnet wurde, war mit einer Längsaderungsrichtung versehen, die durch Schneiden in Längsrichtung des gleichen Films erhalten wurde.
Die Lamination und das Verstrecken erfolgten auf der Maschine gemäss Beispiel 1, aber alle Schritte wurden bei 20 C durchgeführt und die Vorrichtung wurde so eingestellt, dass ein Gesamtflächenstreckverhältnis von 2, 5 : 1 erzielt wurde, wodurch die Enddicke des Laminats 72 g/m2 betrug.
Die Abschälfestigkeit der Bindung zwischen den Schichten wurde mit 10 cN/cm gemessen. Die Besichtigung unter dem Mikroskop zeigte eine gleichartige Struktur wie im Beispiel 1.
Die folgenden Testresultate wurden erhalten :
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<tb>
<tb> Vorliegender <SEP> Film <SEP> Verglichener <SEP> nicht
<tb> orientierter
<tb> 3 <SEP> Schichten <SEP> LDPE-Film
<tb> 72 <SEP> g/m2 <SEP> 184 <SEP> g/m2
<tb> Stossfestigkeit <SEP> nach
<tb> British <SEP> Standard <SEP> 2782 <SEP> 3 <SEP> 306 <SEP> F <SEP> 1000 <SEP> cN <SEP> 530 <SEP> cN
<tb> Einreissfestigkeit <SEP> nach
<tb> British <SEP> Standard <SEP> 2782 <SEP> 2 <SEP> 308 <SEP> B <SEP> MR+ <SEP> 848 <SEP> cN <SEP> 307 <SEP> cN
<tb> (Schneller <SEP> Einriss) <SEP> QR++ <SEP> 1120 <SEP> cN <SEP> 620 <SEP> cN
<tb> Bruchlast <SEP> MR <SEP> 11, <SEP> 1 <SEP> kg <SEP> 10, <SEP> 6 <SEP> kg
<tb> (Musterbreite <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> cm) <SEP> QR <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> kg <SEP> 10,
<SEP> 7 <SEP> kg
<tb> Bruchdehnung <SEP> MR <SEP> 286% <SEP> 467%
<tb> QR <SEP> 347% <SEP> 620%
<tb> Schrumpfung
<tb> 1 <SEP> min <SEP> 130 C <SEP> MR <SEP> 28%
<tb> QR <SEP> 14% <SEP> - <SEP>
<tb> 1 <SEP> min <SEP> 155 C <SEP> MR <SEP> 58%
<tb> QR <SEP> 41%
<tb>
+ MR Maschinenrichtung ++ QR Querrichtung
Beispiel 3 :
Eine Reihe von Bahnen auf Polyolefinbasis wurde mittels des in Fig. 2 dargestellten Auspresskopfes erzeugt. Der Durchmesser des Auslassschlitzes --22-- des Auspresskopfes betrug 130 mm und die Dicke des Schlitzes 1 mm ; die grösste Dicke der Sammelkammer --38-- war 4 mm, was bedeutet, dass der Betrag an Verringerung der Dicke während des Durchganges durch die Sammelkammer gegen den Ausgangsschlitz geringer war, als es vorzugsweise der Fall ist. Die Auspresstemperatur lag bei 240 C.
Nach dem Längsschneiden des Filmschlauches wurde das Verstrecken zuerst in Seitenrichtung ausgeführt, zwischen 4 und 8 Stufen, und darauf das Längsverstrecken, zwischen 2 und 4 Stufen auf der gleichen Maschine, wie sie in den Beispielen 1 und 2 verwendet wurde. Die Zusammensetzung, die Dicke des flachgelegten Schlauches (Messung des Blasverhältnisses), die Strecktemperatur, das Streckverhältnis und die Ergebnisse scheinen in der Tabelle 1 auf."NOV"steht für
<Desc/Clms Page number 20>
"Novolene", einem in der Gasphase polymerisierten Polypropylen mit relativ hohem Gehalt an ataktischer Modifikation ;"PE"steht für Niederdruckpolyäthylen ;"EPR"steht für Äthylen-Propylen-Gummi ;
"SA 872", "7823" und "8623" sind verschiedene Arten von Polypropylen mit geringem Anteil an polymerisiertem Äthylen.
Die Tatsache, dass auch die besten Muster aus diesem Beispiel allgemein denen von Beispiel 1 und 2 unterlegen sind, werden erklärt durch eine geringere einachsige Gesamtverdünnung in der Schmelze. Eine bestimmte zweiachsige Verdünnung in der Schmelze ist bei dieser Ausführungsform unvermeidlich, da die Ströme zuerst innerhalb des Auspresskopfes in einander kreuzenden Verhältnissen miteinander vereinigt werden und darauffolgend, während des Durchganges durch den Auslass, und unmittelbar danach eine weitere Verdünnung in der Schmelze erfolgt. Anderseits ist diese Vorgangsweise besonders einfach inder Handhabung.
Die verschiedenen, in der Tabelle I angeführten Testversuche sind gemäss den entsprechenden ASTM-Vorschriften D 1709, D 781, D 1922 und D 774 vorgenommen worden und, wenn nicht in andern Einheiten angegeben, in den dort zitierten Massstäben angeführt.
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<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> Orientierung <SEP> Schlauchbreits <SEP> Zungeneinreissfestigkeit <SEP> Pfeilaufprallfestigkeit
<tb> (M) <SEP> (daN) <SEP> nach <SEP> ASTM <SEP> 1709 <SEP>
<tb> Aussenlage <SEP> Mittellage <SEP> Tesp.
<SEP> % <SEP> MR+ <SEP> QR++ <SEP> (0,1368 <SEP> daN-n)
<tb> 1 <SEP> 70% <SEP> 7823, <SEP> 20% <SEP> PE, <SEP> 10% <SEP> EPR <SEP> PE <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 80% <SEP> 7823, <SEP> 20% <SEP> EPR <SEP> PE <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 80% <SEP> 7823, <SEP> 20% <SEP> EPR <SEP> PE <SEP> 20% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 2, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> PE <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> PE <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 5,7 <SEP> 2,1 <SEP> 2,5
<tb> 6 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872,
<SEP> 30% <SEP> PE <SEP> PE <SEP> 10% <SEP> heiss <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> PE <SEP> 10% <SEP> heiss <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 8 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> PE <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 50 <SEP> 45 <SEP> 6, <SEP> 6 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 9 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> Pe <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 45 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> Pe <SEP> 10% <SEP> heiss <SEP> 50 <SEP> 45 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 11 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> PE <SEP> 10% <SEP> heiss <SEP> 100 <SEP> 45 <SEP> 6,
<SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 12 <SEP> 100% <SEP> SA <SEP> 872 <SEP> PE <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 13 <SEP> 100% <SEP> SA <SEP> 872 <SEP> PE <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 14 <SEP> 100% <SEP> SA <SEP> 872 <SEP> 50/50 <SEP> EPR/PE <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 22>
Tabelle 1 (Fortsetzung)
EMI22.1
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> Orientierung <SEP> Schlauchbreite <SEP> Zungeneinreissfestigkeit <SEP> Pfeilaufprallfestigkeit <SEP>
<tb> (cm) <SEP> (daN) <SEP> nach <SEP> ASTM <SEP> 1709
<tb> Aussenlage <SEP> Mittellage <SEP> Temp.
<SEP> % <SEP> MR+ <SEP> QR++ <SEP> (0, <SEP> 1368 <SEP> daN-m) <SEP>
<tb> 15 <SEP> 100% <SEP> SA <SEP> 872 <SEP> 50/50 <SEP> EPR/PE <SEP> 10% <SEP> hiess <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 3,1 <SEP> 2,1 <SEP> 1,5
<tb> 16 <SEP> 100% <SEP> SA <SEP> 872 <SEP> 50/50 <SEP> EPR/PE <SEP> 10% <SEP> hiess <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,5
<tb> 17 <SEP> 100% <SEP> SA <SEP> 872 <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 18 <SEP> 80% <SEP> 7823, <SEP> 20% <SEP> EPR <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 19 <SEP> 7, <SEP> 0% <SEP> 7823, <SEP> 20% <SEP> PE, <SEP> 10% <SEP> EPR <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 20 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872,
<SEP> 30% <SEP> PEq <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 21 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 22 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> heiss <SEP> 50 <SEP> 30 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 23 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> heiss <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 24 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 50 <SEP> 56 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 25 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872,
<SEP> 30% <SEP> PE <SEP> EPR <SEP> 20% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 45 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 26 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> heiss <SEP> 50 <SEP> 45 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 27 <SEP> 70% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 30% <SEP> PE <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> heiss <SEP> 100 <SEP> 45 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 28 <SEP> 85% <SEP> 8623, <SEP> 10% <SEP> PE, <SEP> 5% <SEP> EPR <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 0,63 <SEP> 0,32 <SEP> 2,0
<tb>
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Tabelle 1 (Fortsetzung)
EMI23.1
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> Orientierung <SEP> Sehlauchbreite <SEP> Zungeneinreisfestigkeit <SEP> Pfeilaufprallfestigkeit <SEP>
<tb> (cm) <SEP> (daN)
<SEP> nach <SEP> ASTM <SEP> 1709
<tb> Aussenlage <SEP> Mittellage <SEP> Temp. <SEP> % <SEP> MR+ <SEP> QR++ <SEP> (0, <SEP> 1368 <SEP> daN-m) <SEP>
<tb> 29 <SEP> 90% <SEP> 8623, <SEP> 10% <SEP> EPR <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100% <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 45 <SEP> 0, <SEP> 26 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 30 <SEP> 100% <SEP> SA <SEP> 872 <SEP> 50/50 <SEP> EPR/PE <SEP> 20% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 31 <SEP> 100% <SEP> SA <SEP> 872 <SEP> 50/50 <SEP> EPR/PE <SEP> 5% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 32 <SEP> 80% <SEP> SA <SEP> 872, <SEP> 10% <SEP> PE, <SEP> 10% <SEP> EPR <SEP> 50/50 <SEP> EPR/PE <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 33
<tb> 34 <SEP> 70% <SEP> Nov,
<SEP> 30% <SEP> PE <SEP> 50/50 <SEP> EPR/PE <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 35 <SEP> 70% <SEP> PE, <SEP> 30% <SEP> Nov <SEP> EPR <SEP> 10% <SEP> kalt <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
+MRMaschinenrichtung ++QRQuerrichtung
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Tabelle 1 (Fortsetzung)
EMI24.1
<tb>
<tb> Mullen-Reissfestigkeit <SEP> Durchstosstest <SEP> "Irapezoidal <SEP> Tear"-Einreisstest <SEP> Elmendorf-Reissfestigkeit
<tb> nach <SEP> ASTR <SEP> D <SEP> 774 <SEP> nach <SEP> ASTM <SEP> D <SEP> 781 <SEP> nach <SEP> ASTM <SEP> 1922 <SEP> nach <SEP> ASTM <SEP> 1922 <SEP> (g/m2)
<tb> MR <SEP> QR <SEP> MR <SEP> QR <SEP> MR <SEP> QR
<tb> 1 <SEP> 20 <SEP> 129 <SEP> 136 <SEP> 6,5 <SEP> 71, <SEP> 500-1400 <SEP> 73,5
<tb> 2 <SEP> 30 <SEP> 242 <SEP> 228 <SEP> 6,9 <SEP> 6,
8 <SEP> 800 <SEP> 500-2500 <SEP> 69
<tb> 3 <SEP> 26 <SEP> 295 <SEP> 241 <SEP> 7,8 <SEP> 6,4 <SEP> 300-1100 <SEP> 62
<tb> 4 <SEP> 37 <SEP> 86 <SEP> 105 <SEP> 11,6 <SEP> 9,5 <SEP> 1200-2400 <SEP> 400-2000 <SEP> 114
<tb> 5 <SEP> 27 <SEP> 103 <SEP> 118 <SEP> 11,9 <SEP> 7,7 <SEP> 400-2000 <SEP> 1400-3200 <SEP> 73,3
<tb> 6 <SEP> 35 <SEP> 66 <SEP> 98 <SEP> 10,2 <SEP> 11,4 <SEP> 100-1900 <SEP> 1500-3200 <SEP> 103,7
<tb> 7 <SEP> 30 <SEP> 67 <SEP> 98 <SEP> 13,6 <SEP> 12,1 <SEP> 500-1500 <SEP> 2400-3000 <SEP> 86,5
<tb> 8 <SEP> 20 <SEP> 71 <SEP> 105 <SEP> 8,7 <SEP> 8,8 <SEP> 100-800 <SEP> 1100-2600 <SEP> 77
<tb> 9 <SEP> 19 <SEP> 69 <SEP> 120 <SEP> 7,8 <SEP> 5,0 <SEP> 200-2900 <SEP> 2200-3200 <SEP> 63,4
<tb> 10 <SEP> 25 <SEP> 44 <SEP> 52 <SEP> 7,7 <SEP> 8,2 <SEP> 300-1100 <SEP> 1100-3200 <SEP> 77,8
<tb> 11 <SEP> 20 <SEP> 86 <SEP> 88 <SEP> 9,8 <SEP> 8,7 <SEP> 500-1900 <SEP> 900-3200 <SEP> 61,
1
<tb> 12 <SEP> 21 <SEP> 113 <SEP> 103 <SEP> 6,3 <SEP> 5,4 <SEP> 200-1800 <SEP> 600-2200 <SEP> 54,6
<tb> 13 <SEP> 22 <SEP> 70 <SEP> 68 <SEP> 7,9 <SEP> 5,8 <SEP> 310 <SEP> 800-2100 <SEP> 79
<tb> 14 <SEP> 22 <SEP> 126 <SEP> 140 <SEP> 5,3 <SEP> 7,4 <SEP> 200-3000 <SEP> 1500-3200 <SEP> 70,4
<tb>
<Desc/Clms Page number 25>
Tabelle 1 (Fortsetzung)
EMI25.1
<tb>
<tb> Mullen-Reissfestigkeit <SEP> Durchstosstest <SEP> "Trapezoidal <SEP> Tear"-Einreisstest <SEP> Elmendorf-Reissfestigkeit <SEP> Basisgewicht
<tb> nach <SEP> ARTM <SEP> D <SEP> 774 <SEP> anc <SEP> ASTM <SEP> D <SEP> 781 <SEP> nach <SEP> ARTM <SEP> 1922 <SEP> nach <SEP> ARTM <SEP> 1922 <SEP> (g/n2)
<tb> (6,895 <SEP> kPa) <SEP> (4,36 <SEP> N) <SEP> (cN)
<tb> MR <SEP> QR <SEP> MR <SEP> QR <SEP> MR <SEP> QR <SEP>
<tb> 15 <SEP> 26 <SEP> 56 <SEP> 44 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 8,
<SEP> 1 <SEP> 300-3200 <SEP> 100- <SEP> 300 <SEP> 83, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 16 <SEP> 29 <SEP> 72 <SEP> 64. <SEP> 10, <SEP> 7 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 150-2500 <SEP> 200-3200 <SEP> 71, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 17 <SEP> 29 <SEP> 83 <SEP> 105 <SEP> 9,8 <SEP> 8,9 <SEP> 700-3200 <SEP> 84,5
<tb> 18 <SEP> 23 <SEP> 327 <SEP> 278 <SEP> 12,5 <SEP> 8,4 <SEP> 700-3000 <SEP> 1400 <SEP> 88,4
<tb> 19 <SEP> 20 <SEP> 212 <SEP> 187 <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP> 1000-3200 <SEP> 900-1300 <SEP> 71, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 20 <SEP> 23 <SEP> 93 <SEP> 105 <SEP> 10, <SEP> 3 <SEP> 8, <SEP> 9 <SEP> 300-3200 <SEP> 1100-3200 <SEP> 74, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 21 <SEP> 21 <SEP> 100 <SEP> 115 <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 300-3200 <SEP> 700-2100 <SEP> 70
<tb> 22 <SEP> 26 <SEP> 55 <SEP> 71 <SEP> 11,5 <SEP> 9,4 <SEP> 600-2400 <SEP> 1200-2500 <SEP> 86, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 23 <SEP> 20 <SEP> 110 <SEP> 116 <SEP> 8,
<SEP> 6 <SEP> 10, <SEP> 2 <SEP> 200-2200 <SEP> 700-1600 <SEP> 64, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 24 <SEP> 26 <SEP> 67 <SEP> 149 <SEP> 13, <SEP> 2 <SEP> 10, <SEP> 1 <SEP> 1400-3000 <SEP> 800-2000 <SEP> 88, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 25 <SEP> 23 <SEP> 124 <SEP> 145 <SEP> 11, <SEP> 5 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 1100-2500 <SEP> 1000-2300 <SEP> 82, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 26 <SEP> 23 <SEP> 120 <SEP> 101 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP> 9, <SEP> 3 <SEP> 320-3200 <SEP> 1200-3200 <SEP> 83
<tb> 27 <SEP> 21 <SEP> 116 <SEP> 113 <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> 8, <SEP> 9 <SEP> 640-3200 <SEP> 600-2700 <SEP> 76
<tb> 28 <SEP> 20 <SEP> 105 <SEP> 50 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 350 <SEP> 96 <SEP> 66, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 26>
Tabelle 1 (Fortsetzung)
EMI26.1
<tb>
<tb> Mullenh-Reissfestigkeit <SEP> Durchstosstest <SEP> "Trapezoidal <SEP> Tear"-Einreisstest <SEP> Elmendorf-Reissfestigkeit <SEP> Basigewicht
<tb> nach <SEP> ARTM <SEP> D <SEP> 774 <SEP> nach <SEP> ARTM <SEP> D <SEP> 781 <SEP> nach <SEP> ASTM <SEP> 1922 <SEP> nach <SEP> ASTM <SEP> 1922 <SEP> (g/m)
<tb> (6, <SEP> 895 <SEP> kPa) <SEP> (4, <SEP> 36 <SEP> N) <SEP> (cN)
<tb> HR <SEP> QR <SEP> MR <SEP> QR <SEP> HR <SEP> QR
<tb> 29 <SEP> 15 <SEP> 66 <SEP> 73 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 240 <SEP> 96 <SEP> 74
<tb> 30 <SEP> 24 <SEP> 99 <SEP> 94 <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP> 7, <SEP> 7 <SEP> 800-2000 <SEP> 2600-3200 <SEP> 73, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 31 <SEP> 23 <SEP> 74 <SEP> 107 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> 1400-2000 <SEP> 700-2700 <SEP> 81, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 32 <SEP> 25 <SEP> 110 <SEP> 117 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> 9,
<SEP> 4 <SEP> 700-2000 <SEP> 2400 <SEP> 70, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 33
<tb> 34 <SEP> 23 <SEP> 228 <SEP> 194 <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 68
<tb> 35 <SEP> 23 <SEP> 336 <SEP> 343 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 6, <SEP> 9 <SEP> 71, <SEP> 2 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 27>
Beispiel 4 :
Dieses Beispiel zeigt die Wichtigkeit der fibrillaren Zick-Zack-Struktur, welche durch Orientieren der kreuzlaminierten Filme erhalten wird, die eine Polymerkörnung in zwei verschiedenen Richtungen haben, durch zwei getrennte einachsige Verstreckungsschritte.
Ein zweilagiges Kreuzlaminat wurde aus den gleichen Polymeren wie im Beispiel 2 vorbereitet, jedoch mit einer Dicke und einer Verstreckgrösse wie in Tabelle II angegeben.
Es wurde der gleiche Verstreckvorgang wie im Beispiel 2 angewendet, mit der Ausnahme, dass die beiden Filme vor dem seitlichen und Längsverstrecken miteinander laminiert wurden, indem sie über eine auf 90 C geheizte Walze unter geringer Spannung geführt wurden. Durch diese Behandlung verschmolzen die beiden EVA-Schichten miteinander.
Gleichartige Filme wurden zur Vorbereitung eines Kreuz-Laminates verwendet, welches eben-
EMI27.1
der Filme, senkrecht zueinander verlaufen.
Obwohl die EVA-Lagen miteinander verschmolzen waren, wurde gefunden, dass die Bindung zwischen den beiden kreuzlaminierten Filmen ausreichend gering war, nämlich ungefähr 10 N pro 2, 5 cm2, gemessen als Abschälfestigkeit. Die gemeinsame Auspressform war nicht so stark für die Streifenform unterteilt, als es möglich gewesen wäre, und daher hafteten die EVA-Lagen nur gering an den Hauptschichten.
Die Festigkeit der Bindung zwischen den beiden Filmen war die gleiche bei den beiden Laminaten, welche miteinander verglichen wurden.
Beide Laminate wurden mittels eines Elektronenmikroskops untersucht, und das Laminat, welches durch Verstrecken in getrennten einachsigen Schritten hergestellt wurde, ist in Fig. 10 dargestellt, welche genau die regelmässige Zick-Zack-Musterung zeigt. Wie schon früher erwähnt, weist das Laminat, welches gleichzeitig in den beiden Richtungen verstreckt wurde, keinerlei ZickZack-Muster auf. Die Fibrillen in diesem Laminat verliefen daher geradlinig.
Proben der beiden Laminate wurden auf plötzliche Reissfestigkeit geprüft.
Der Elmendorf-Reissfestigkeitstest, wie er bei den vorausgehenden Beispielen verwendet wurde, wurde als ungeeignet für die Prüfung der Schock-Reissfestigkeit angesehen, insbesondere im Hinblick auf den Umstand, dass der Reissbetrag bei Beginn des Testes fast Null ist.
An Stelle des Elmendorf-Test-Verfahrens wurde eine Kombination aus dem sogenannten Trapezoidal Tear-Einreisstest (ASTM D 3-2203) und einem Spannungs-Aufprallfestigkeits-TEST (ASTM D 1822-68) angewendet. Ersterer ist ein langsamer Reisstest, welcher mit Anbringung einer trapezförmig geformten Prüfprobe in den Prüfapparat arbeitet. Letzerer ist ein Pendel-Aufpralltest, bei welchem der Riss beginnt, wenn das Pendel seine unterste Stellung erreicht und die Aufbrechenergie, d. h. das Integral aus Spannungskräften und Längungen bei den vorhandenen Geschwindigkeiten, an der untersten Stelle der Höhenabnahme des Pendels gemessen wird.
Diese beiden Prüfmethoden wurden zu einem Schock-Reissfestigkeits-Test vereinigt durch Verwendung eines Pendelapparates, welcher im Prinzip dem Apparat für die Feststellung der AufprallSpannungsfestigkeit entspricht. Der Apparat ist in manchen Belangen etwas abgeändert, aber der Prüfling sollte eine trapezförmige Form haben wie bei den Proben, die beim trapezförmigen Einreisstest verwendet werden, nur mit etwas kleineren Abmessungen.
Der abgeänderte Pendel-Apparat weist zwei Pendelarme aus Aluminium auf, welche um die gleiche horizontale Achse schwingen, und die Prüfprobe ist an den Armen mittels Klemmen befestigt. Während der Bewegung der. beiden Pendelarme wird der hintere Pendelarm in seiner untersten Stellung durch einen Anschlag abgestoppt. Ein kleiner mit Schrot gefüllter Behälter ist am hinteren Pendelarm befestigt und hindert ihn am Zurückschwingen. Der vordere Pendelarm setzt seine Bewegung fort, wobei die Probe in zwei Teile zerrissen wird.
Die für das Zerreissen der Probe in zwei Teile benötigte Energie kann durch Ablesen der höchsten Stellung des vorderen Pendelarmes nach dem Durchgang durch die Probe und Vergleich dieser Stellung mit der höchsten Stellung des vorderen Pendelarmes, welche er bei einem freien Durchgang erreicht, bestimmt werden.
<Desc/Clms Page number 28>
Zu erwähnen ist noch, dass die beiden Pendelarme so eingestellt sind, dass sie die gleiche Schwingungszeit aufweisen.
Der Abstand zwischen der Schwingachse der Pendelarme und der Probenmitte war 24 cm, und das am Pendelarm wirkende Moment in dessen horizontaler Stellung war 8, 88 daN. cm. Das Gravitationszentrum des Pendels war ungefähr in seiner Mitte gelegen.
Der Prüfling wurde in gestrecktem Zustand zwischen den Aluminiumarmen gehalten und hatte das Aussehen eines gleichschenkeligen Trapezes mit Seiten, die mit der Basis des Trapezes einen Winkel von 600 einschlossen. Die Länge dieser Basisseite war 7 cm, und der Abstand zwischen den parallelen Seiten des Trapezes war 4 cm. Ein Einschnitt, von welchem das Einreissen beginnen soll, wurde in der Mitte der kürzeren der beiden parallelen Seiten gemacht. Der Einschnitt betrug 1, 5 cm und erstreckte sich quer zu dieser Kante. Die geneigten Seitenkanten des Trapezes wurden am Prüfling markiert und der Prüfling an den Pendelarmen so befestigt, dass sich die Klemmen parallel zu diesen Seitenkanten befanden.
Bei den Untersuchungen wurde gefunden, dass dasjenige Produkt, welches einer gleichzeitigen Verstreckung in beiden Richtungen unterworfen war, eine ausgesprochene Neigung hatte, in einer Richtung zu reissen, welche einer der beiden Verstreckrichtungen in der Schmelze entsprach, so dass der Einschnitt in einer dieser Richtungen weiterging, unabhängig wie diese Richtungen zur Richtung des ursprünglich gemachten Einschnittes an der Kante der Probe verliefen. Wenn diese Richtungen in einem Winkel von 45 zur Richtung des Einschnittes angeordnet waren, lief der Einschnitt in Richtung auf eine der beiden Klemmen weiter und wurde durch diese Klemme gestoppt.
Es wurden daher alle Vergleichstests auf eine Weise durchgeführt, dass der ursprüngliche Einschnitt parallel zu einer der Verstreckrichtungen in der Schmelze ausgeführt wurde.
Die Angaben in den Köpfen der Spalten in Tabelle II haben folgende Bedeutung : "n " und"n " bezeichnen die Verstreckgrösse in Längs- bzw. in Querrichtung in den Testserien, bei welchen die Proben in getrennten Schritten verstreckt wurden. Bei den Testserien, in welchen die Proben gleichzeitig in beiden Richtungen verstreckt wurden, bezeichnet "n 2" das grösste Verstreckverhältnis und "n 1" das kleinste.
In allen Fällen wurden die Verstreckgrössen durch das Aufzeichnen von Kreisen auf den Proben vor den Streckvorgängen bzw. dem Streckvorgang und durch Messen der Deformation dieser Kreise nach Vollenden der Verstreckung gemessen.
"%-Einriss" gibt die relative Länge des erzeugten Einschnittes wieder. Daher bedeutet "100%", dass die Probe in zwei einzelne Stücke zerrissen wurde, und Grössen kleiner als 100% zeigen an, dass die Energie des Pendels nicht ausreichend war, die Probe in zwei Teile zu zerreissen. In diesem Falle gibt die Grösse die Länge des Einschnittes (Einrisses) relativ zur vollen Breite des Prüflings an.
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v"gleich"l-cos v"gibt die Höhe des Pendels in der Höchststellung im Verhältnis zur Länge des Pendelarmes wieder, wogegen"A (1-cos v)"die Differenz zwischen der Höhe des Pendelarmes bei einem Leertest und der Höhe des Pendels während des Tests mit einem gegebenen Produkt angibt.
"E" definiert die Reissenergie, und dieser Betrag wurde errechnet durch Multiplizieren der angeführten relativen Höhendifferenz mit einer Konstanten von 8, 88, die das Drehmoment darstellt, welches auf den Pendelarm in dessen horizontaler Stellung wirkt.
In Fällen, wo die Prüflinge nicht in zwei Teile zerrissen wurde, wird die Reissenergie berechnet durch Dividieren der grösstmöglichen Potentialenergie während eines Leertests durch "%-Ein- riss" und Multiplizieren mit 100."E 100 g/m2" definiert die Einreissenergie, berechnet auf der Basis eines Prüflings mit dem Gewicht von 100 g/m2. Diese Berechnung basiert auf der Annahme, dass die Reissenergie proportional zum Gewicht des Prüflings ist.
"K 100 g/m2" ist die Durchschnittskraft, die für das Zerreissen des Prüflings in zwei Teile nötig ist. Diese Grösse wird durch Dividieren der Reissenergie durch die Einrisslänge, d. i. der Abstand, in welchem die Klemmen voneinander liegen, zu dem Zeitpunkt in welchem das Reissen vollendet ist. Diese Länge wird theoretisch auf geometrischer Basis berechnet. Es wurde hiebei angenommen, dass der Prüfling ein völlig festes Materialstück ist, und basierend darauf wurde die Länge mit 2, 6 cm berechnet.
<Desc/Clms Page number 29>
Die Proben, welche mit einem Sternchen versehen sind, d. s. die Proben a, d und f einerseits und h, i, j anderseits, wurden zu Vergleichszwecken ausgewählt, da sie gleiche Verstreckgrössen aufwiesen.
Das Vergleichsergebnis der Tests zeigt, dass ein Produkt, welches biaxial in getrennten einachsigen Streckvorgängen orientiert wurde, eine Schock-Reissfestigkeit aufweist, welche ungefähr 4, 5mal höher ist als bei einem Produkt, welches einer gleichzeitigen biaxialen Verstreckung unterworfen wurde.
Beispiel 5 :
Dieses Beispiel zeigt den Unterschied zwischen einem Kreuz-Laminat aus einem reinen Polymeren, welches daher keine Körnung des Polymeren aufweist, und einem Kreuzlaminat entsprechend der Erfindung, welches aus einer Polymermischung erzeugt wurde, die eine klare Polymerkörnung mit einem Zick-Zack-Muster ergibt.
Ein erstes Produkt besteht aus Hauptlagen, die aus reinem Homopropylen mit keinen ataktischen Komponenten bereitet wurden, das einen Schmelzindex von 0, 4 gemäss ASTM-Test von Beispiel 1 aufwies. Ein weiteres Produkt wurde aus dem gleichen Propylen mit einer Zugabe an hochdichtem Polyäthylen mit dem gleichen Schmelzindex und 20% an Polypropylen einer Art, die durch eine schrittweise Polymerisation von Propylen und Äthylen bereitet wurde (handelsüblich unter dem Markennamen Hostalen 1022) hergestellt. Der Zusatz hatte ebenfalls einen Schmelzindex von 0, 4, und bei der Analyse wurde gefunden, dass er aus ungefähr 80% Homopropylen, etwa 10% Homopolyäthylen und etwa 10% Äthylen-Propylen-Gummi bestand.
Dies wurde als geeignet für ein Legiermittel gefunden, und es wurde angenommen, dass es im Hinblick auf das Ergebnis der Analyse ein richtiges Blockcopolymeres enthält. Die Wahl eines relativ niedrigen Anteils an zugesetztem Polymerem und an zugesetztem Polymerem mit im wesentlichen der gleichen Festigkeit wie die Hauptkomponente wurde vorgenommen, um Fehler in der Grundlage der Vergleichung zu vermeiden. Derartige Fehler könnten eintreten, wenn ein wesentlich weicheres Zusatzpolymeres gewählt wird. Der Vergleich stellt eine extreme Auswahl von geeigneten Materialien für die Anwendung gemäss der Erfindung dar.
Jede Lage wird als ein zweischichtiger Schlauchfilm ausgepresst, und um eine genügende Bindung während der folgenden Kaltlaminierung zu erzielen, wurde eine dünne Schicht (entsprechend 10% des Films) durch Mitauspressen gebildet, welche aus gleichen Teilen an vorstehend erwähntem, schrittweise polymerisiertem Polypropylen (Hostalen 1022) und Äthylen-Propylen-Gummi mit dem gleichen Schmelzindex bestand.
Die Schlauchfilme wurden schraubenförmig aufgeschnitten unter einem Winkel von 45 und laminiert und gestreckt, wie im Beispiel 1 beschrieben. Der Film wurde seitlich in zwölf Stufen zwischen gerillten Walzen verstreckt. Die Anzahl der Verstreckschritte ist grösser, als sie in der Praxis gewöhnlich angewendet wird. Der Zweck liegt darin, die Profilierung so weit wie möglich zu verringern, da aus derartig festem Material gemachte Filme eine ausgesprochene Neigung, ein Profil anzunehmen, aufweisen. Es wurde gefunden, dass diese Neigung am höchsten ist, wenn reines Propylen verwendet wird, und beträchtlich niedriger ist, wenn die in diesem Beispiel beschriebene Mischung verwendet wird. Die hohe Anzahl an Verstreckschritten wurde ausgewählt, um Fehler zu vermeiden, die durch unterschiedliche Ausmasse der Profilierung eintreten könnten.
Die Prüfung der Proben wurde auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 4 beschrieben, vorgenommen mit Ausnahme, dass die Richtung des Einschnittes und damit die Reissrichtung parallel zur Längsrichtung des Laminates oder mit andern Worten in einem Winkel von 45 mit jeder der Verstreckrichtungen in der Schmelze angeordnet war. Dabei wurde gefunden, dass die Längsrichtung des Laminats in diesen Fällen die empfindlichste für das Einreissen war.
Die Ergebnisse, die in Tabelle III zusammengefasst sind, zeigen, dass die Polypropylenmischung eine Reissfestigkeit ergibt, welche ungefähr viermal höher als die von unvermischtem Polypropylen ist.
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Tabelle II
EMI30.1
<tb>
<tb> Muster <SEP> n1 <SEP> n2 <SEP> Gewicht <SEP> %Eineiss <SEP> are <SEP> v <SEP> l-cos.v <SEP> #(a-cos.v) <SEP> E <SEP> E <SEP> (100 <SEP> g/m2) <SEP> K <SEP> (100 <SEP> g/m') <SEP>
<tb> g/n'Radiant <SEP> daN <SEP> daN. <SEP> cm <SEP> daN
<tb> Blindtest
<tb> horizontal <SEP> 1, <SEP> 31 <SEP> 0, <SEP> 742 <SEP> 6, <SEP> 59 <SEP> 2, <SEP> 57 <SEP>
<tb> a* <SEP> 1, <SEP> 60 <SEP> 1,68 <SEP> 79 <SEP> 100 <SEP> 1, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 546 <SEP> 1, <SEP> 198 <SEP> 1,76 <SEP> 2, <SEP> 23 <SEP> 0, <SEP> 87*
<tb> b <SEP> 1, <SEP> 40 <SEP> 1, <SEP> 44 <SEP> 166 <SEP> 77 <SEP> (0) <SEP> 8, <SEP> 56 <SEP> 5, <SEP> 16 <SEP> 2, <SEP> 02 <SEP>
<tb> geseinasan <SEP> c <SEP> 1,80 <SEP> 2,00 <SEP> 70 <SEP> 100 <SEP> 1,19 <SEP> 0,628 <SEP> 0,114 <SEP> 1,01 <SEP> 1,45 <SEP> 0,57
<tb> verstreckt
<tb> d* <SEP> 1,64 <SEP> 1,72 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 0,69 <SEP> 0,
229 <SEP> 0,513 <SEP> 4,56 <SEP> 4,56 <SEP> 1,78*
<tb> e <SEP> 1,72 <SEP> 2,08 <SEP> 74,5 <SEP> 100 <SEP> 1,19 <SEP> 0,628 <SEP> 0,114 <SEP> 1,01 <SEP> 1,36 <SEP> 0,53
<tb> f* <SEP> 1,52 <SEP> 1,52 <SEP> 112,5 <SEP> 100 <SEP> 0,81 <SEP> 0,310 <SEP> 0,432 <SEP> 3,84 <SEP> 3,41 <SEP> 1,33*
<tb> 9 <SEP> 1, <SEP> 34 <SEP> 1, <SEP> 60 <SEP> 71 <SEP> 89 <SEP> (0) <SEP> 7, <SEP> 40 <SEP> 10, <SEP> 43 <SEP> 4, <SEP> 07 <SEP>
<tb> h* <SEP> 1,55 <SEP> 1,80 <SEP> 59 <SEP> 100 <SEP> 0,41 <SEP> 0,083 <SEP> 0,659 <SEP> 5,85 <SEP> 9,92 <SEP> 3,87*
<tb> verstreckt <SEP> in
<tb> getrennten <SEP> i* <SEP> 1, <SEP> 55 <SEP> 1, <SEP> 80 <SEP> 56 <SEP> 73 <SEP> (0) <SEP> 9, <SEP> 03 <SEP> 16, <SEP> 12 <SEP> 6, <SEP> 30* <SEP>
<tb> Stufen
<tb> J* <SEP> 1,55 <SEP> 1,80 <SEP> 47,5 <SEP> 58 <SEP> (0) <SEP> 11,36 <SEP> 19,75 <SEP> 7,71*
<tb> k* <SEP> 1, <SEP> 55 <SEP> 1.
<SEP> 80 <SEP> 58, <SEP> 5 <SEP> IM <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP> 0, <SEP> 051 <SEP> 0, <SEP> 691 <SEP> 6, <SEP> 14 <SEP> 10, <SEP> 49 <SEP> 4, <SEP> 09* <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 31>
Tabelle III
EMI31.1
<tb>
<tb> Muster <SEP> n, <SEP> n2 <SEP> Gewicht <SEP> % <SEP> Einriss <SEP> are <SEP> v <SEP> 1,cos.v <SEP> #(1-cos.v) <SEP> E <SEP> E <SEP> (100 <SEP> g/m') <SEP> K <SEP> (100 <SEP> g/m')
<tb> g/m2 <SEP> Radiant <SEP> daN.cm <SEP> daNc.m <SEP> daN
<tb> Blindtest
<tb> 50 <SEP> pos.
<SEP> 0,64 <SEP> 0,333 <SEP> 2,95 <SEP> 1,16
<tb> 1 <SEP> 1,39 <SEP> 1, <SEP> 49 <SEP> 90 <SEP> 100 <SEP> 0, <SEP> 79 <SEP> 0, <SEP> 297 <SEP> 0, <SEP> 036 <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 14
<tb> Hauptschicht <SEP> m <SEP> 1,50 <SEP> 1,50 <SEP> 76 <SEP> 100 <SEP> 0, <SEP> 76 <SEP> 0, <SEP> 276 <SEP> 0, <SEP> 057 <SEP> 0, <SEP> 51 <SEP> 0, <SEP> 67 <SEP> 0, <SEP> 26
<tb> reines
<tb> Polypropylen <SEP> n <SEP> 1,50 <SEP> 1,50 <SEP> 89 <SEP> 100 <SEP> 0,42 <SEP> 0,087 <SEP> 0,246 <SEP> 2,20 <SEP> 2,47 <SEP> 0,96
<tb> <SEP> 1,50 <SEP> 1,50 <SEP> 87 <SEP> 100 <SEP> 0,56 <SEP> 0,210 <SEP> 0,123 <SEP> 1,09 <SEP> 1,26 <SEP> 0,49
<tb> p <SEP> 1,50 <SEP> 1,50 <SEP> 90 <SEP> 85 <SEP> (O) <SEP> 3,48 <SEP> 3,87 <SEP> 1,52
<tb> Hamptschicht
<tb> Polypropylen <SEP> + <SEP> q <SEP> 1,50 <SEP> 1,50 <SEP> 85 <SEP> 100 <SEP> 0,43 <SEP> 0,090 <SEP> 0,243 <SEP> 2,16 <SEP> 2,
54 <SEP> 0,99
<tb> 15% <SEP> HDPE <SEP> und <SEP>
<tb> Legierage- <SEP> @ <SEP> 1,50 <SEP> 1,50 <SEP> 89 <SEP> 100 <SEP> 0,50 <SEP> 0,123 <SEP> 0,210 <SEP> 1,86 <SEP> 2,12 <SEP> 0,83
<tb> mittel
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