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Schichtstoff Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte Kunststoff-Folien
und -platten. Gegenstand der Erfindung sind neue Schichtstoffe, die aus einer Folie
oder Platte aua einem Oxymethylenpolymeren und einem Substrat aus einem anderen
Kunststoff, auf das die erstgenannte Folie bzw. Platte geschweißt ist, bestehen
und dem Substrat allein in Bezug auf Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit, Abriebfestigkeit
oder Biegefestigkeit oder in mehreren dieser Eigenschaften überlegen sind. Die erfindungegemäßen
Schichtstoffe werden hergestellt, indem die Folie bzw. Platte eines Oxymethylenpolymeren
unter der Einwirkung von Wärme und Druck auf den Schichtträger geschweißt wird,
wobei wenigstens die auf das Substrat zu legende Oberfläche des Oxymethylenpolymeren
sich in erweichtem Zustand befindet.
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Die Erfindung ermöglicht zwar eine Verbesserung von Folien bzw. Platten
aus hitzehärtbarem Material, z.B. von Alkydharzen, Polyesterharzen, vernetzten Epoxyharzen,
Phenol-Formaldehyd-Harzen, Melamin-Formaldehyd-Harzen und Harnstoff-Formaldehyd-Harzen,
sie ist jedoch von hauptsächlicher Bedeutung für thermoplastische Kunststoffe und
wird insbeaondere in diesem; Zusammenhang beschrieben, . Um einwandfreie
Verklebung
zwischen dem Oxymethylenpolymeren und einem anderen thermoplastischen Kunststoff
zu gewährleisten, muß sichergestellt werden, daß die zu vereinigenden Oberflächen
während der Anwendung von Hitze und Druck sich beide im erweichten Zustand befinden.
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Geeignet für die Zwecke der Erfindung sind Homopolymere von. Oxymethylen,
d.h. Polymere, die durch Pclymerisation von Formaldehyd oder Trioxan als alleinige
Monomere hergestellt werden. Bevorzugt werden jedoch Polymeren, die in der Polymerkette
sowohl Oxymethyleneinheiten als auch Oxyalkyleneinheiten mit benachbarten Kohlenstoffatomen,
insbesondere Oxyäthyleneinheiten, enthalten, wie sie durch Mischpolymerisation von
Trioxan und beispielsweise Dioxolan oder Äthylenoxyd erhalten werden können. Diese
Mischpolymeren haben höhere thermische Stabilität, höhere Beständigkeit gegen Abbau
durch Alkalien und höhere Flexibilität als die Homopolymeren des Oxymethylens und
wirken sich bei den erfindungsgemäßen Produkten entsprechend vorteilhaft aus. Erfindungsgemäße
Schichtstoffe können beispielsweise hergestellt werden, indem man eine Folie des
Oxymethylenpolymeren auf eine Schicht eines Harzmaterials legt, das im gleichen
Temperaturbereich wie das Oxymethylenpolymere weich wird, und das Ganze unter Hitzeanwendung
presst. Wenn das als Substrat verwendete Harz ein thermoplastischer Kunststoff ist,
wie Polypropylen, das den gleichen natürlichen Erweichungsbereich hat wie das Oxymethylenpolymere,
können die Schichten in ihrem natürlichen Zustand der Hitzeeinwirkung und dem Preßdruck
unterworfen werden. In vielen Fällen hat jedoch das Harz der tragenden Schicht einen
höheren natürlichen Erweichungsbereich als das Oxymethylenpolymere. In diesen Fällen
kann man eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch, das das Oxymethylenpolymere
und das Harz der tragenden Schicht teilweise löst, auf die Oberflächen auftragen,
bevor diese übereinandergelegt werden. Es istauch möglich, das Harz des Substrats
mit einem Weichmacher* weich zu machen, um seinen Erweichungsbereich in dem .
gewünschten
Maße zu erniedrigen. Geeignete Lösungsmittel, die Oxymethylenpolymere teilweise
lösen, sind Phenole, Dimethylformamid und Benzylalkohol.
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Als spezielles Beispiel sei folgender Versuch beschrieben: Man vereinigt
eine 125 u dicke Folie aus einem Mischpolymeren von Trioxan mit 2 ,Gewa.-% hthylenoxyd
mit einer 125 u dicken Polyäthylenfolie, indem man die Oberfläche jeder Folie mit
Benzylalkohol bestreicht, die Oberflächen im noch feuchten Zustand übereinanderlegt
und das Ganze 5 Minuten bei 120° unter einem Druck von 70 kg/cm 2 presst. Die Folien
sind fest miteinander verklebt, und die Zugfestigkeit der Polyäthylenfolie ist auf
diese Weise wesentlich erhöht worden. . Im allgemeinen können Temperaturen von 20
bis 130° und Drucke von 15 bis 280 kg/CM 2 zur Vereinigung von Folien aus Oxymethylenpolymeren
mit anderen thermoplastischen Materialien angewendet werden.
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Geeignete thermoplastische Folien und Platten, die mit Oxymethylenpolymerfolien
zu Schichtstoffen verarbeitet werden können, sind solche aus Polyäthylenterephthalat,
Polyäthylen, Polypropylen, Celluloseestern, Vinylidenchlorid-Vinylchlorid-Mischpolymeren,
Polyvinylchlorid, Methylmethaerylat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylbutyral,
Polyäthylenoxyd, Polypropylenoxyd und Polyamiden.
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Anstelle einer thermoplastischen Folie kann als Schichtträger eine
verhältnismäßig starke, im wesentlichen starre Platte aus thermoplastischem Material
verwendet werden.
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Die Folie des Oxymethylenpolymeren kann durch Strangpressen des- Polymeren
durch eine Breitschlitz- oder Runddüse hergestellt werden.
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Das Oxymethylen-Mischpolymere kann beispielsweise durch eine Breitschlitzdüse
einer Breite von 127 mm und einer Öffnungsweite von 9,25 mm bei einer Temperatur
von.193° und
einer Schneckendrehzahl der Strangpresse von etwa 20
UpM gespritzt-werden. Die Folie kann nach unten in ein Abschreckbad aus Wasser,
das bei etwa 50o gehalten wird, gespritzt und bei einer Dicke von etwa 25 u mit
etwa 9 m/Minute abgezogen werden.
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Die Strangpreßtemperatur kann im allgemeinen 182 - 204o, die Düsenöffnung
0,125 bis etwa 0,5 mm betragen. Anstelle von Wasser kann Luft zum Abschrecken verwendet
werden. Gegebenenfalls kann das Polymere auch zu einer bei 38 - 82o gehaltenen Auftragwalze
stranggepresst und eine Zeit von 0,4 bis 1,0 Sekunde darauf belassen werden.
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Bei Verwendung einer Rundschlitzdüse können die Düsentemperatur
und die Schlitzdicke im vorstehend genannten Bereich liegen. Nach dem Strangpressen
wird der Kunststoff durch einen ringförmigen Luftstrom gekühlt, während in den stranggepressten
Schlauch Luft eingeführt wird, die eine stehende Blase bildet und die Folie biaxial
orientiert.
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Biaxiale Orientierung ist auch bei einer Folie möglich, die aus einer
Breitschlitzdüse stranggepreset oder durch Tauchformen oder Formpressen auf die
nachstehend beschriebene Weise hergestellt worden ist. Durch biaxiale Orientierung
werden Folien mit gegeneinander ausgewogenen Eigenschaften und ungefähr gleicher
Zugfestigkeit in jeder Richtung erhalten. Bei einer speziellen Ausführungsform wird
ein rundes Stück der 0,5 mm dicken Folie von 15 cm Durchmesser an den Kanten in
acht Klemmen eingespannt, die radial auf Schnecken montiert sind und durch ein zentrales
Antriebsritzel nach außen bewegt werden. Die Folie wird mit umlaufender Heißluft
auf eine Temperatur von 16Oo erhitzt und nach außen auf das 4-fache des ursprünglichen
Durchmessers gereckt. Die Temperatur der gereckten Folie wird dann durch Aufblasen
von Luft von Raumtemperatur gesenkt. Gegebenenfalls können auch andere Vorrichtungen
zur biaxialen Orientierung.verwendet werden. Die zum Recken angewendete Temperatur
liegt gewöhnlich zwischen 25 und 185 0. Gereckt wird.
im
allgemeinen auf das 195- bis 5-fache der ursprünglichen Abmessungen. Die Kühlung
kann gegebenenfalls durch Abschrekken mit aufgesprühter Kühlflüssigkeit erfolgen.
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Wie bereits erwähnte können Folien der Oxymethylenpolymeren durch
Gießen aus Lösungen hergestellt werden. Der Polymergenalt der verwendeten Lösungen
kann zwischen 5 Gew.-%, bezogen auf die Lösung, und einem Maximum liegen, das nur
durch die Löslichkeit des Polymeren oder die Viskosität der gebildeten Lösung begrenzt
ist und gewöhnlich bei etwa 20 Gew.-% liegt. Die Lösung wird am besten bei einer
Temperatur zwischen 140 und 170° gehalten und als feuchter Film einer Dicke von
25 u bis 1, 25 mm auf einer Gießfläche ausgebreitet, die
aus poliertem Metall bestehen kann und vorzugsweise bei etwa der gleichen Temperatur
gehalten wird wie die Lösung. Das Lösungsmittel wird dann durch durch einen auf
eine Temperatur zwischen 120 und 150o erhitzten Luft- oder Gasstrom verdampft.
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Als Lösungsmittel eignen sich für die Polymeren y-Butyrolaoton, Dimethylformamid,
Benzylalkoho1, Anisol und der Dimethyläther von Diäthylenglycol.
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Bei einer speziellen Ausführungsform werden 30 Gew.-Teile eines Trioxan-Äthylenoxyd-Mischpolymeren
(2,5 Gew.-% Xthylenoxyd) in 300 Teilen y-Butyrolacton bei einer Temperatur von 160
- 165o gelöst. Die Lösung wird auf ein bei 160 bis 165o gehaltenes Metallblech gegossen
und bildet einen flüssigen. Film einer Dicke von durchschnittlich 250 ja.
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Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels (etwa 30 Minuten) bleibt ein
harter, fester Überzug des Mischpolymeren auf der Oberfläche zurück. Dieser Überzug
kann leicht als feste Folie einer Dicke von etwa 75 u abgestreift werden.
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Folien des Oxymethylenpolymeren können auch durch Formpressen hergestellt
werden. Bei einer speziellen Ausführungsform wird ein Pulver eines Trioxan-Äthylenoxyd-Mischpolymeren
(3 Gew.-% Äthylenoxyd) als Schicht auf einer weichen, flexiblen Aluminiumfolie ausgebreitet
und mit einer gleichen. Aluminiumfolie
abgedeckt. Ein rechteckiges
Distanzstück aus Messingblech (12,7 min breit, 125 u dick) wird rings um, das Polymere
gelegt. Das Schichtgebilde wird für etwa 2 Minuten ohne Druckanwendung auf eine
erhitzte Platte (200Q) gelegt, bis das Polymere geschmolzen ist. Dann wird gepresst
(140 kg/cm 2), bis sich eine Folie gebildet hat (etwa 3 Minuten), worauf das Ganze
zur Abkühlung an der Luft aus der Presse genommen wird. Anstelle des Polymerpulvers
kann auch Granulat oder eine Platte verwendet werden. Anstelle des weichen, flexiblen
Aluminiums kann eine gewöhnliche Aluminiumfolie oder ein chromplattiertes Stahlblech
gebraucht werden. Die Platten der Presse werden gewöhnlich zwischen 170 und 220o
gehalten. Während des Erhitzens kann gegebenenfalls auch Druck ausgeübt werden.
Die Preßzeit liegt gewöhnlich zwischen 1 und 5 Minuten. Die Kühlung kann gegebenenfalls
mit einer Kaltpresse oder mit einem Absohreckbad erfolgen.
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Es ist auch möglich, einen Schichtstoff unmittelbar nach dem Preßverfahren
herzustellen, ohne daß vorher eine freitragende Folie aus dem Oxymethylenpolymeren
hergestellt wird. So kann beispielsweise eine Schicht des Polymeren in Pulver- oder
Granulatform auf die vorstehend beschriebene Weise gepresst werden, wobei jedoch
wenigstens eine der darüber oder darunter liegenden Schichten aus einem thermoplastischen
Harz besteht, das im Erweichungsbereich des Oxymethylenpolymeren entweder von sich
aus oder infolge der Anwesenheit eines Lösungsmittels, das das Harz teilweise löst,
weich wird.
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Wo es auf Klarheit der Folie des Oxymethylenpolymeren ankommt, z.B.
bei Schichtfolien für Verpackungazweoke, kann, ein Kaltwalzverfahren angewendet
werden, bei dem die Dicke der Folie vom zunächst 2- bis 20-fachen auf die gewünschte
endgültige Dicke reduziert wird. Beispielsweise kann eine 5 g-Scheibe (ß35 u Dicke)
aus einem Trioxan Äthylenoxyd- _' Mischpolymeren (2,5 Gew.-%,Äthylenoxyd) hergestellt
werden, indem das Mischpolymere 5 Minuten bei 190o mit einem Druck
von
140 kg/ cm2,gepresst wird. Die Platte ist undurchsichtig. Sie wird durch die sich
gegenläufig drehenden Stahlwalzen eines Farrel-Birmingham-Zweiwalzenstuhls geschickt,
dessen Walzen auf 108 - 118° erhitzt sind und einen Abstand von 610 ja haben. Die
Platte wird wiederholt (15- bis 20-mal) durch die Walzen gegeben, deren Abstand
allmählich auf 254 u verringert wird. Auf diese Weise wird die Platte zu einer 250
u dicken Folie geformt, deren Klarheit viel besser ist als die der ursprünglichen
Platte und einer Folie von gleicher Dicke, die unmittelbar durch Pressen hergestellt
worden ist. Eine durch Pressen für 5 Minuten bei a190° und 140 kg/cm2 hergestellte
Folie des gleichen Polymeren hat eine Trübung von 97 - 98%, während die Trübung
der durch Kaltwalzen des ursprünglich dickeren Materials hergestellten Folie nur
36 - 42% beträgt (ASTM D1003-59T). Im allgemeinen kann das Kaltwalzverfahren mit
Walzentemperaturen zwischen 20 und 120° mit sovielen Durchgängen durchgeführt werden,
daß die Dicke des Materials auf 5 bis 50%-der ursprünglichen Dicke reduziert wird.