DD284643A5 - POLYMOUS COMPOSITE MATERIALS BASED ON SPREADING FOILS AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION - Google Patents

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DD284643A5
DD284643A5 DD32932389A DD32932389A DD284643A5 DD 284643 A5 DD284643 A5 DD 284643A5 DD 32932389 A DD32932389 A DD 32932389A DD 32932389 A DD32932389 A DD 32932389A DD 284643 A5 DD284643 A5 DD 284643A5
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film
fibrillated
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reinforcing
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DD32932389A
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Inventor
Miroslav Raab
Eckhard Schulz
Vladimir Hnat
Zdenek Pelzbauer
Milos Krejci
Jiri Makovsky
Original Assignee
Akademie Der Wissenschaften Der Ddr,Dd
Institut Fuer Polymerenchemie "Erich Correns" Der Adw,Dd
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Abstract

Die Erfindung betrifft polymere Verbundmaterialien auf Basis von Spleiszfolien und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Verbunde haben eine hoehere Zaehigkeit, einen groeszeren Widerstand gegen Riszausbreitung und eine hoehere Kohaesion in Querrichtung als orientierte einkomponentige Folien. Der erfindungsgemaesze Polymerverbund hat als Verstaerkungselement mindestens eine fibrillierte Spleiszfolie und mindestens eine unfibrillierte Matrixfolie, wobei die Folien partikelartige oder fasrige Fuellstoffe enthalten koennen. Die Verbundmaterialien werden hergestellt, indem die Folien bei einer Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes der unfibrillierten Matrixfolie und unterhalb der Temperatur, bei der die Ausgangsstruktur der fibrillierten Verstaerkungsfolien zerstoert wird, liegt, und bei einem Druck zwischen 1 bis 100 kPa laminiert werden.{Polymere; Verbundmaterial; Spleiszfolie; Verstaerkungselement; Laminierung; Matrix; Polyethylen; Kaltreckung; Reiszfestigkeit}The invention relates to polymeric composite materials based on splice foils and to a process for their preparation. The composites have a higher toughness, a greater resistance to propagation of cracks and a higher cohesion in the transverse direction than oriented one-component films. The polymer composite according to the invention has as reinforcing element at least one fibrillated splice film and at least one unfibrillated matrix film, which films may contain particulate or fibrous fillers. The composites are prepared by laminating the films at a temperature above the melting point of the unfibrillated matrix film and below the temperature at which the starting structure of the fibrillated reinforcing films is broken, and laminating at a pressure between 1 to 100 kPa ; Composite material; Spleiszfolie; Verstaerkungselement; Lamination; Matrix; polyethylene; cold stretching; Reiszfestigkeit}

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft polymere Verbundmaterialien auf Basis von Spleißfolien und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die erfindungsgemäßen Verbünde haben grundsätzlich eine höhere Zähigkeit, einen größeren Widerstand gegen Rißausbreitung und höhere Kohäsion in der Querrichtung als orientierte einkomponentige Folien. Aufgrund ihrer Festigkeit eignen sie sich z. B. als Verpackungsmaterial. Während des Kaltreckens semikristalliner Polymere wächst deren Festigkeit und Steifheit bei gleichzeitiger Abnahme der Kohäsion in der Querrichtung.The invention relates to polymeric composite materials based on splicing films and to a process for their preparation. The composites according to the invention generally have a higher toughness, a greater resistance to crack propagation and higher cohesion in the transverse direction than oriented one-component films. Due to their strength they are suitable for. B. as packaging material. During the cold stretching of semicrystalline polymers, their strength and stiffness increase with simultaneous decrease of cohesion in the transverse direction.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Durch mechanische Behandlung lassen sich Folien aus einigen semikristallinen Polymeren verhältnismäßig leicht in ein System paralleler Fibrillen spleißen, manchmal sogar in mikroskopischer Dimension. Diese Erscheinung wird als Fibrillierung bezeichnet. Am leichtesten fibrilliert isotaktisches Polypropylen (PP), bei anderen Polymeren sinkt die Tendenz zur Fibrillierung in folgender Reihenfolge: Polyethylen (PE) höherer Dichte, Polyamid (PA) und Polyethylen (PETP) (Polymer Testing 6 [1986],By mechanical treatment, films of some semicrystalline polymers can be relatively easily spliced into a system of parallel fibrils, sometimes even microscopically. This phenomenon is called fibrillation. Isotactic polypropylene (PP) fibrillates most easily, while the tendency for fibrillation in other polymers decreases in the following order: higher density polyethylene (PE), polyamide (PA) and polyethylene (PETP) (Polymer Testing 6 [1986],

5. 447). Durch Fibrillierung hergestellte Fasern wurden verwendet für gewebte und ungewebte Textilien, Isolierplatten und als Verstärkungsmaterial für Bauwerkstoffe (Ersatz von Asbest).5. 447). Fibrillated fibers have been used for woven and non-woven textiles, insulating panels and as reinforcement material for building materials (replacement of asbestos).

Die Tendenz des isotaktischen PP zur Fibrillierung wird auch zur Herstellung von Verbundmaterialien ausgenutzt. Nach SU-US Nr. 103 504 wird zuerst eine Mischung von PE und PP erhitzt. Das Resultat ist ein Material, bestehend aus feinen und festen PP-Fasern in einer PE-Matrix. Ein anderes Verfahren (Vysokomol. Soed. 29 [1987], S. 778) nutzt die Reckung von PE hoher Dichte in flüssigen Monomeren (Styren, Butylmethacrylat u.a.), das nach Abschluß der Fibrillierung des PE polymerisiert wird und damit die Matrix des entstandenen Verbundes bildet. Es wurde auch die Herstellung von Verbundfolien, die durch Laminieren von ultrafesten PE-Fasern in PE-Folien hoher und niederer Dichte entstehen, beschrieben (CS-Patent PV 7237-85). Da die Verstärkungsfasern solcher Verbünde ungefähr lOOmal höhere Festigkeiten als die Matrix aufweisen, bewirkt auch eine kleine-Volumenkonzentration solcher Hochleistungsfasern einen bedeutenden Effekt. Ein Nachteil derartiger Folien bei einigen Anwendungen sind die relativ geringe Adhäsion zwischen den Komponenten, der hohe Preis der Hochleistungsfasern und Probleme der gleichmäßigen Einbringung der Verstärkungsfasern bei zufälliger oder orientierter Anordnung.The tendency of the isotactic PP to fibrillate is also exploited for the production of composite materials. According to SU-US No. 103 504, first a mixture of PE and PP is heated. The result is a material consisting of fine and strong PP fibers in a PE matrix. Another method (Vysokomol Soed 29 [1987], p 778) uses the stretching of high density PE in liquid monomers (styrene, butyl methacrylate, etc.), which is polymerized after completion of the fibrillation of the PE and thus the matrix of the resulting composite forms. It has also been described to produce composite films formed by laminating ultrafine PE fibers in high and low density PE films (CS patent PV 7237-85). Since the reinforcing fibers of such composites have about 100 times higher strengths than the matrix, even a small volume concentration of such high performance fibers has a significant effect. A disadvantage of such films in some applications is the relatively low adhesion between the components, the high price of high performance fibers, and problems of even introduction of the reinforcing fibers in random or oriented configuration.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist ein polymeres Verbundmaterial auf Basis von Spleißfolien, daß eine hohe Festigkeit, Zähigkeit und Reißbeständigkeit aufweist, sowie ein ökonomisch günstiges Verfahren zu seiner Herstellung.The aim of the invention is a polymeric composite material based on splicing foils, which has a high strength, toughness and tear resistance, as well as an economically favorable process for its preparation.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Polymerverbund auf der Basis von Spleißfolien und ein technisch günstiges Verfahren zu seiner Herstellung zu entwickeln. Dabei soll eine zielgerichtete Orientierung der Verstärkungsfibrillen im Verbund gesichert und damit ein größerer Widerstand gegen Rißausbreitung sowie eine höhere Kohäsion in der Querrichtung gegenüber orientierten einkomponentigen Folien erreicht werden.The object of the invention is to develop a polymer composite based on splicing films and a technically advantageous process for its production. In this case, a targeted orientation of the reinforcing fibrils is secured in the composite and thus a greater resistance to crack propagation and a higher cohesion in the transverse direction over oriented one-component films can be achieved.

Erfindungsgemäß besteht das polymere Verbundmaterial aus mindestens einer fibrillierten Spleißfolie als Verstärkungselement und mindestens einer unfibrillierten Matrixfolie, wobei sowohl die fibrillierte Verstärkungsfolie als auch die unfibrillierte Matrixfolie partikelartige oder fasrige Füllstoffe enthalten können. Als Spleißfolien werden semikristalline Polymere in einem Zustand, bevor sie in Fasern aufspleißen, verwendet. So ist die zielgerichtete Orientierung der Verstärkungsfibrillen im Verbund von vornherein gesichert.According to the invention, the polymeric composite material consists of at least one fibrillated splicing film as reinforcing element and at least one unfibrillated matrix film, wherein both the fibrillated reinforcing film and the unfibrillated matrix film may contain particulate or fibrous fillers. As splice films, semi-crystalline polymers are used in a state before splitting into fibers. Thus, the targeted orientation of the reinforcing fibrils is secured in the composite from the outset.

Das Verfahren zur Herstellung des Polymerverbundes basiert erfindungsgemäß darauf, daß die Folien bei einer Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes der unf ibrillierten Matrixfolie und unterhalb der Temperatur, bei der die Ausgangsstruktur der fibrillierten Verstärkungsspleißfolien zerstört wird, liegt, und bei einem Druck zwischen 1 und 10OkPa laminiert werden. Die fibrillieren Spleißfolien werden dabei abwechselnd mit unfibrillierten Matrixfolien, die einen unterschiedlichen Orientierungsgrad aufweisen, laminiert und bilden dann die Matrix. Die Laminierungstemperatur wird zwischen der Schmelztemperatur der Matrixschichten und unterhalb der Temperatur, bei der die Ausgangsfibrillenstruktur der Verstärkungsfolien zerstört wird/gewählt. Es ist günstig, wenn die fibrillierten Folien bei der Laminierung in einem vorgespannten Zustand sind, da sie sich dann statt der ungünstigen Schrumpfung in einem Zustand der Rekristallisation verfestigen können. Zum Beispiel bei der Laminierung von fibrillierten Folien aus isotaktischem PP zwischen Folien aus PE niedriger Dichte kann die Laminierungstemperatur im Intervall zwischen 1300C und 170°C, optimal bei etwa 160°C, gewählt werden. Gleichzeitig kann man mehrere Schichten laminieren, die eine gleiche oder unterschiedliche Anordnung der fibrillierten Spleißfolien haben. Ebenso kann man gezielt Bereiche mit der zu erwartenden höheren mechanischen Beanspruchung der unfibrillierten Matrixfolien verstärken, z. B. an den Kanten und Bändern von Trageelementen und Löchern usw. Die Ausgangsfolien werden durch die Laminierung einem senkrechten Druck von 1 bis 10OkPa bis zu maximal 2 h ausgesetzt. Die angewendeten Folien können auch partikelartige oder fasrige Füllstoffe enthalten. Nach der Laminierung wird das Material entweder langsam in Luft abgekühlt oder in einer Flüssigkeit abgeschreckt. Die erfindungsgemäß hergestellten Verbundmaterialien zeigen eine Anisotropie in den mechanischen Eigenschaften und die Reckgrenze ist ungefähr durch die Mischregel der Volumen anstelle der Komponenten bestimmt. Durch die hohe Festigkeit und Steifheit der fibrillierten Spleißfolien kann die Reckgrenze der Matrix schon durch einen relativ geringen Anteil der Verstärkungselemente erhöht werden. Noch merklich deutlicher wird die Zähigkeit und Rißbeständigkeit erhöht. Die fibrillierte Folie allein versagt leicht bei Anwendung einer Querspannung durch interfibrillaren Sprödbruch, während der Verbund, bestehend aus fibrillierter Spleißschicht, die zwischen 2 Matrixschichten angeordnet ist, sogar für eine Kaltreckung quer zur Fibrillierrichtung verwendet werden kann. In diesem Fall nutzt man sowohl den bedeutenden Einfluß der Oberfläche auf die Plastizität des Polymermaterials als auch die Eigenschaft, daß das Matrixmaterial interfibrillare Zwischenräume und Längsrisse ausfüllt. Gleichzeitig behält die fibrillierte Schicht die Eigenschaft, Risse, die quer zu den Fibrillen wachsen, zu blockieren. Die folgenden Beispiele charakterisieren den Gegenstand der Erfindung, ohne ihn einzuschränken. Die in den Beispielen angegebenen Verbundfolien wurden aus 4 Ausgangsfolien hergestellt: 2 fibrillierte Verstärkungsfolien V1, V2 und 2 unfibrillierte Matrixfolien M1, M2. Die fibrillierten Folien zeigten ausgeprägte Anisotropie in den mechanischen Eigenschaften und hatten eine wesentlich höhere Festigkeit und Steifheit in Orientierungsrichtung (entlang der Fibrillen) als in Querrichtung. Im Gegensatz dazu hatten die unfibrillierten Folien eine wenig ausgeprägte Orientierung (überwiegend planar), die während der Blastechnologie entsteht. Diese Folien wurden in Form eines geschlossenen Schlauches hergestellt, der für die Beispiele 1 und 2 nicht geschnitten, sondern nur längs gefaltet wurde. Deswegen war in diesen Fällen die Schichtdicke der Matrix ungefähr doppelt so groß wie die der ursprünglichen Ausgangsfolie. Eine Übersicht über die Ausgangsfolien ist in Tabelle I angegeben.According to the invention, the process for producing the polymer composite is based on the films being at a temperature which is above the melting point of the unfibrillated matrix film and below the temperature at which the starting structure of the fibrillated reinforcing splice films is destroyed, and at a pressure between 1 and 10OkPa be laminated. The fibrillated splicing films are alternately laminated with unfibrillated matrix films having a different degree of orientation, and then form the matrix. The lamination temperature is chosen between the melting temperature of the matrix layers and below the temperature at which the starting fibril structure of the reinforcing films is destroyed. It is favorable if the fibrillated films are in a preloaded state during lamination, since they may then solidify in a state of recrystallization instead of the unfavorable shrinkage. For example, in the lamination of the fibrillated films of isotactic PP between sheets of low density PE, the lamination temperature can be selected at about 160 ° C in the interval between 130 0 C and 170 ° C, optimal. At the same time, one can laminate several layers having the same or different arrangement of the fibrillated splice films. Likewise, one can selectively reinforce areas with the expected higher mechanical stress of the unfibrillated matrix films, z. At the edges and bands of supporting elements and holes, etc. The starting films are exposed by lamination to a vertical pressure of from 1 to 10 kPa up to a maximum of 2 hours. The applied films may also contain particulate or fibrous fillers. After lamination, the material is either slowly cooled in air or quenched in a liquid. The composites produced according to the present invention exhibit anisotropy in mechanical properties and the yield strength is approximately determined by the mixing rule of the volumes in place of the components. Due to the high strength and rigidity of the fibrillated splice films, the stretching limit of the matrix can already be increased by a relatively small proportion of the reinforcing elements. The toughness and crack resistance are even more markedly increased. The fibrillated film alone fails to readily interfere with interfiber brittle fracture, while the fibrillated splice layer composite sandwiched between 2 matrix layers can even be used for cold stretching transverse to the fibril direction. In this case, one uses both the significant influence of the surface on the plasticity of the polymer material and the property that the matrix material fills in interfibrillar gaps and longitudinal cracks. At the same time, the fibrillated layer retains the property of blocking cracks that grow across the fibrils. The following examples characterize the subject matter of the invention without limiting it. The composite films given in the examples were produced from 4 starting films: 2 fibrillated reinforcing films V 1 , V 2 and 2 unfibrillated matrix films M 1 , M 2 . The fibrillated films showed pronounced anisotropy in mechanical properties and had significantly higher strength and stiffness in the direction of orientation (along the fibrils) than in the transverse direction. In contrast, the unfibrillated films had a less pronounced orientation (predominantly planar), which arises during the blowing technology. These films were made in the form of a closed tube, which was not cut for Examples 1 and 2, but only folded longitudinally. Therefore, in these cases, the layer thickness of the matrix was about twice as large as that of the original starting film. An overview of the starting films is given in Table I.

Tabelle I - Charakteristik der AusgangsfolieTable I - Characteristics of the starting film

Ausgangsoutput Spezifizierungspecification Dickethickness foliefoil in μσιin μσι V1 V 1 PE hoher DichteHigh density PE LitenPEVB33,fibrilliertLitenPEVB33 fibrillated CSFR-ProduktCSFR product 2525 V2 V 2 isotaktisches PPisotactic PP Mosten 58412 mit einem GehaltMosten 58412 with a salary von 30 Vol.-% mikrogemahlenemof 30% by volume micro-milled Kalkstein, fibrilliertLimestone, fibrillated CSFR-ProduktCSFR product 3030 M1 M 1 PE niederer Dichte,Low-density PE, Ringversuch 83, Folie D, DDR,Ring Trial 83, Slide D, DDR, unfibrilliertunfibrillated 100100 M2 M 2 PE hoher Dichte,High density PE, DDR-Produkt, unfibrilliertDDR product, unfibrillated 100100

Durch gegenseitige Kombination der Ausgangsfolien wurden die Verbünde K1 bis K5 hergestellt. In Tabelle Il ist ein Schema der Zusammensetzung und Herstellung angegeben.By mutual combination of the starting films, the composites K 1 to K 5 were prepared. Table II gives a scheme of composition and preparation.

Tabelle IITable II

Herstellungsbedingungen und Zusammensetzung der VerbundfolieProduction conditions and composition of the composite film

Foliefoil Schichtenfolgelayer sequence Bedingungen der LaminierungConditions of lamination Druckprint ZeitTime AbkühlungCooling Anteilproportion of kPakPa minmin an Verto Ver Temp.Temp. 10,910.9 6060 AA stärk.strengthening. »С 9,99.9 55 AA Faktorfactor K1 K 1 2 x Μ,/ν,/2 x M,2 x Μ, / ν, / 2 x M, 136136 10,910.9 3030 BB 66 K2 K 2 2 χ M,/V2/2 χ M1 2 χ M / V 2/2 χ M 1 157157 10,910.9 3030 BB 77 K3 K 3 ІѴУѴг/ІѴуѴгІбОЧІѴІ,ІѴУѴг / ІѴуѴгІбОЧІѴІ, 139139 10,910.9 1010 AA 1414 K4 K 4 M2/V2/M2/V2(60°)M2 M 2 / V 2 / M 2 / V 2 (60 °) M 2 139139 1414 K5 K 5 M2/V2/M2 M 2 / V 2 / M 2 175175 1313

Abkühlbedingungen: A-Abkühlung in Luft 3K/minCooling conditions: A-cooling in air 3K / min

B - Kühlung in H2O bei 2O0C Tabelle III gibt die in den Beispielen 1 bis 4 erreichten Ergebnisse an.B - Cooling in H 2 O at 2O 0 C Table III gives the results achieved in Examples 1 to 4.

Tabelle IIITable III

Eigenschaften der Ausgangs- und VerbundfolienProperties of the starting and laminated films

Materialmaterial MPaMPa %% Ee Jy2 Jy 2 20O+ 20O + 6O+ 6O + PaPa kJ/m2 kJ / m 2 V,V, 23O+ 23O + 2O+ 2O + 2,52.5 18001800 V2 V 2 99 9,59.5 2,92.9 800800 M1 M 1 99 9,59.5 0,300.30 1313 M1.M 1 . 1818 1010 0,300.30 1313 M2 M 2 2020 6060 0,600.60 2525 K1 K 1 1515 13,513.5 0,300.30 170170 K1.K 1 . 2323 2121 0,300.30 8080 K2 K 2 1313 1414 0,330.33 6565 K3 K 3 2424 1212 0,400.40 3030 K4 K 4 0,750.75 3535

- Reckgrenze+) Bruchspannung- stretching limit + ) breaking stress

- Deformation der Reckgrenze+) Bruchdehnung E - Zugmodul- deformation of the stretching limit + ) breaking elongation E - tensile modulus

Jy - spezifische Deformationsenergie bis zum Versagen des MaterialsJy - specific deformation energy until failure of the material

Prüfbedingungen: Temperatur 25 ± 1°C,Test conditions: temperature 25 ± 1 ° C,

Prüfgeschwindigkeit 1 cm/minTest speed 1 cm / min

Einspannlänge 20 mmClamping length 20 mm

Breite 10 mmWidth 10 mm

*) Prüfkörper mit Seitenkerbe 0,5 mm tief*) Test specimen with side notch 0.5 mm deep

Testrichtung war in Fibrillenrichtung der Verstärkungsschicht (Folie K1, K2) bzw. entlang der Achse der kleineren Winkel zwischen den Fibrillen (K3, K4).The test direction was in the fibril direction of the reinforcing layer (foil K 1 , K 2 ) or along the axis of the smaller angle between the fibrils (K 3 , K 4 ).

Ausführungsbeispieleembodiments

Beispiel 1example 1

Die fibrillierte Folie aus PE hoher Dichte LITEN PE VB 33 (Verstärkungsfolie V1) wurde laminiert zwischen PE-Folien niederer Dichte, die als Folie D des Ringversuchs 83 hergestellt wurde (Matrix M1). Diese Folie wurde als ein geschlossener Schlauch hergestellt (Bild 1), der bei der Laminierung als Doppelschicht eingesetzt und durchgeschmolzen wurde. Die Laminierung des Verbundmaterials (Komposit K1), das aus Spleißfolien mit fixierten Enden hergestellt wurde, wurde bei einer Temperatur von 136°C und einem Druck von 10,9kPa mit einer Behandlungszeit von 60min durchgeführt, wobei die Abkühlung mit 3 K/min in Luft vorgenommen wurde. Das resultierende Verbundmaterial K1 wurde aus 3 Schichten mit zwei 200 pm dicken Außenschichten und einer 25 m dicken Verstärkungsschicht hergestellt. Der Volumenanteil der Verstärkungsschicht betrug nur 6%. Die mechanischen Eigenschaften des Verbundes K1 wurden entlang der Orientierung der Verstärkungsschicht Vi gemessen. Die Resultate sind in Tabelle III zusammengestellt.The high density PE fibrillated sheet LITEN PE VB 33 (reinforcing sheet V 1 ) was laminated between low density PE sheets made as sheet D of ring trial 83 (matrix M 1 ). This film was produced as a closed tube (Figure 1), which was used as a double layer during lamination and melted through. The lamination of composite material (composite K 1 ) prepared from fixed-end splice sheets was carried out at a temperature of 136 ° C and a pressure of 10.9 kPa with a treatment time of 60 minutes, cooling at 3 K / min Air was made. The resulting composite K 1 was made from 3 layers with two 200 μm thick outer layers and a 25 m thick reinforcing layer. The volume fraction of the reinforcing layer was only 6%. The mechanical properties of the composite K 1 were measured along the orientation of the reinforcing layer Vi. The results are summarized in Table III.

Es ist deutlich zu sehen, daß der relativ niedrige Anteil der Verstärkungsschicht die Zähigkeit Jy der Ausgangsfolie M1 um mehr als das 13fache erhöht und die Energie der Rißausbreitung um wenigstens das 6fache. Im Bild 2 sind die Spannungs-Dehnungs-Kurven der Ausgangsmaterialien V1, M1 und die daraus resultierenden des Verbundes K1 dargestellt. Die Rißrichtung ist aus Bild 1 zu entnehmen.It can clearly be seen that the relatively low proportion of the reinforcing layer increases the toughness J y of the starting film M 1 by more than 13 times and the energy of the crack propagation by at least 6 times. Figure 2 shows the stress-strain curves of the starting materials V 1 , M 1 and the resulting composite K 1 . The crack direction can be seen in Figure 1.

Beispiel 2Example 2

Eine fibrillierte Folie aus isotaktischem PP MOSTEN 58412 mit 30Vol.-% mikrogemahlenem Kalkstein (Verstärkungsmaterial V2) wurde zwischen Schichten aus PE niederer Dichte (Matrix M1) wie im Beispiel 1 laminiert. Die Laminierung wurde bei einer Temperatur von 157°C, einem Druck von 9,9 kPa und einer Behandlungszeit von 5 min durchgeführt. Die Abkühlung erfolgte in Luft mit einer Geschwindigkeit von 3 K/min. Der resultierende Verbund K2 war aus 3 Schichten mit 200 μΐη dicken Seitenschichten und 30 μπη Zentralschicht zusammengesetzt. Der Volumenanteil des Verfestigungsmaterials betrug 7 VoL-%. Die Ergebnisse der mechanischen Zugmessungen in Orientierungsrichtung der fibrillierten Spleißschicht V2 sind in der Tabelle III und in Bild 3 aufgeführt.A fibrillated sheet of isotactic PP MOSTEN 58412 with 30% by volume micro-milled limestone (reinforcing material V 2 ) was laminated between layers of low density PE (matrix M 1 ) as in Example 1. The lamination was carried out at a temperature of 157 ° C, a pressure of 9.9 kPa and a treatment time of 5 minutes. The cooling was carried out in air at a rate of 3 K / min. The resulting composite K 2 was composed of 3 layers with 200 μΐη thick side layers and 30 μπη central layer. The volume fraction of the solidification material was 7% by volume. The results of the mechanical tensile measurements in the direction of orientation of the fibrillated splice layer V 2 are shown in Table III and in FIG.

Das Verbundmaterial K2 zeigt ungefähr 5fache Zähigkeit Jy bis zum Versagen im Vergleich zum Matrixmaterial. In diesem Fall wird die Zähigkeit des Verbundes durch das Versagen der fibrillierten Schicht bestimmt.The composite K 2 shows about 5 times toughness J y until failure compared to the matrix material. In this case, the toughness of the composite is determined by the failure of the fibrillated layer.

Beispiel 3Example 3

Zwei Schichten aus isotaktischem PP MOSTEN 58412 mit einem Gehalt von 30Vol.-% mikrogemahlenem Kalkstein (Verstärkungsfolie V2) wurden beidseitig mit 3 Schichten aus PE niederer Dichte (Matrix M1) laminiert. Dabei waren die Richtungen der Verstärkungsschichten V2 unter einem Winkel von 60° gegeneinander angeordnet. Die Laminierung wurde bei einer Temperatur von 1390C, einem Druck von 10,9kPa und einer Behandlungszeit von 30 min durchgeführt. Danach wurde der Verbund in H2O mit einer Temperatur von 20°C abgeschreckt.Two layers of isotactic PP MOSTEN 58412 containing 30% by volume micro-milled limestone (reinforcing sheet V 2 ) were laminated on both sides with 3 layers of low density PE (matrix M 1 ). In this case, the directions of the reinforcing layers V 2 were arranged at an angle of 60 ° to each other. The lamination was carried out at a temperature of 139 0 C, a pressure of 10,9kPa and a treatment time of 30 min. Thereafter, the composite was quenched in H 2 O at a temperature of 20 ° C.

Das resultierende Verbundmaterial K3 war aus 5 Schichten zusammengesetzt: 3 Schichten des Matrixmaterials PE niederer Dichte (M1) mit einer Dicke von 100 μιτι und 2 Schichten des fibrillierten PP (V2) mit einer Dicke von 25 μιη. Der Volumenanteil des Verstärkungsmaterials betrug 14 Vol.-%. Die mechanischen Eigenschaften der Zugprüfung wurden in einer Richtung von jeweils 30°zur Orientierungsrichtung der fibrillierten Verstärkungsschichten gemessen. Die Daten sind in Tabelle III und Bild 3 zusammengestellt. Es ist ein deutlicher Verstärkungseffekt festzustellen. Bedeutend ist der Anstieg der Reckgrenze (fast 2,5fach). Diese Werte wurden auch außerhalb der Fibrillierrichtung der Verstärkungsfolie erreicht.The resulting composite material K 3 was composed of 5 layers: 3 layers of matrix material PE low density (M 1 ) with a thickness of 100 μιτι and 2 layers of fibrillated PP (V 2 ) with a thickness of 25 μιη. The volume fraction of the reinforcing material was 14% by volume. The mechanical properties of the tensile test were measured in a direction of 30 ° to the direction of orientation of the fibrillated reinforcing layers. The data are summarized in Table III and Figure 3. There is a significant reinforcing effect. Significant is the increase in the yield strength (almost 2.5 times). These values were also achieved outside the fibrillation direction of the reinforcing sheet.

Beispiel 4Example 4

Eine fünfschichtige Verbundfolie K4 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, allerdings wurde als Matrixfolie eine Folie aus PE hoher Dichte eingesetzt (Matrix M2). Die zugmechanischen Messungen wurden wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Resultate sind in Tabelle III und Bild 3 zusammengesteift. In diesem Fall war der Einfluß der fibrillierten Folie auf die Festigkeitseigenschaften des Verbundes weniger deutlich als im Beispiel 3, da eine Matrix mit höherer Reckgrenze und Steifheit verwendet wurde.A five-layered composite film K 4 was produced in the same manner as in Example 3, but the matrix film employed was a PE film of high density (matrix M 2 ). The tensile mechanical measurements were carried out as in Example 1. The results are summarized in Table III and Figure 3. In this case, the influence of the fibrillated film on the strength properties of the composite was less pronounced than in Example 3, since a matrix with higher stretch limit and stiffness was used.

Beispiel 5Example 5

Eine fibrillierte Folie aus isotaktischem PP MOSTEN 58412 mit einem Vol.-Gehalt von 30% mikrogemahlenem Kalkstein (Verstärkungsfolie V2) wurde zwischen Schichten aus einer PE-Folie mit PE höherer Dichte (Matrix M2) laminiert. Die Laminierung wurde bei einer Temperatur von 175°C, einem Druck von 10,9 kPa und einer Behandlungsdauer von 10min durchgeführt. Die Abkühlgeschwindigkeit betrug 3K/min.A fibrillated sheet of isotactic PP MOSTEN 58412 having a vol. Content of 30% micro-milled limestone (reinforcing sheet V 2 ) was laminated between layers of PE sheet with higher density PE (matrix M 2 ). The lamination was carried out at a temperature of 175 ° C, a pressure of 10.9 kPa and a treatment time of 10 minutes. The cooling rate was 3K / min.

Während der Laminierung kam es zu einer ungleichmäßigen geringen Schrumpfung einzelner Schichten. Das Material wurde unregelmäßig wellig und enthielt Blasen. In diesem Fall war die Laminierungstemperaturzu hoch, um eine brauchbare Folie herzustellen.During lamination, uneven, low shrinkage of individual layers occurred. The material became irregularly wavy and contained bubbles. In this case, the lamination temperature was too high to produce a useful film.

Claims (4)

1. Polymere Verbundmaterialien auf Basis von Spleißfolien, gekennzeichnet dadurch, daß sie aus mindestens einer Spleißfolie als Verstärkungselement und mindestens einer unfibrillierten Matrixfolie bestehen.1. Polymeric composite materials based on splice foils, characterized in that they consist of at least one splicing film as a reinforcing element and at least one unfibrillated matrix film. 2. Polymere Verbundmaterialien nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verstärkungsfolie und/oder die Matrixfolie partikelförmige oder fasrige Füllstoffe enthält.2. Polymeric composite materials according to claim 1, characterized in that the reinforcing film and / or the matrix film contains particulate or fibrous fillers. 3. Verfahren zur Herstellung von polymeren Verbundmaterialien auf Basis von Spleißfolien, gekennzeichnet dadurch, daß die Folien bei einer Temperatur, die oberhalb der Schmelztemperatur der unfibrillierten Matrixfolie und unterhalb der Temperatur, bei der die Ausgangsstruktur der fibrillierten Verstärkungsfolie zerstört wird, liegt, und einem Druck zwischen 1 und 100 kPa laminiert werden.3. A process for the preparation of polymeric composite materials based on splice foils, characterized in that the films at a temperature which is above the melting temperature of the unfibrillated matrix film and below the temperature at which the starting structure of the fibrillated reinforcing film is destroyed, and a pressure be laminated between 1 and 100 kPa. 4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß gleichzeitig mehrere Folienschichten laminiert werden, die eine gleiche oder unterschiedliche Anordnung der fibrillierten Spleißfolien haben.4. The method according to claim 3, characterized in that at the same time several film layers are laminated, which have an identical or different arrangement of the fibrillated splice films.
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