DE2303923A1

DE2303923A1 - Wellfolie mit erhoehter steifheit

Info

Publication number: DE2303923A1
Application number: DE2303923A
Authority: DE
Inventors: Richard Pelle Davis; Thomas Edward Dickerhofe
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1972-01-28
Filing date: 1973-01-26
Publication date: 1973-08-02
Also published as: GB1380024A; CA1012319A; IT978553B; NL178664B; BE794568A; JPS5651889B2; JPS4884172A; FR2169331A1; FR2169331B1; NL178664C; LU66913A1; DE2303923C2; US3839137A; NL7301140A

Description

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Del. I9898, V. St. A.

Wellfolie mit erhöhter Steifheit

Die Erfindung betrifft gewellte Polymerfolien, vor allem Wellfolien mit erhöhter Steifheit.

Immer häufiger werden Wellfolien für viele Anwendungen verwendet, z. B. für die Herstellung einer Hülle für die Seele elektrischer Kabel (US-PS 3 244 799 und BE-PS 766 744). Bei diesen Anwendungen bietet die Wellfolie mechanischen Schutz, thermische Isolation, dielektrischen Schutz und elektrische Stabilität für die Seele. Wellfolien sind auch für Verpackungen brauchbar, und zwar entweder einzeln oder nachdem sie zu nicht-gewellten (d.h. flachen) Folien laminiert wurden (BE-PS 779 081). Bei diesen Anwendungen trägt die Wellfolie nicht nur zum Aussehen und Schutz der Verpackung bei, sondern verleiht auch gute Verschlusseigenschaften, wodurch eine geöffnete Verpackung durch Palten geschlossen werden kann, und ermöglicht an der Verpackung auch die Bildung vonscharfen, genau festgelegten Kanten.

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Obwohl die bisherigen Wellfolien viele wünschenswerte Eigenschaften haben, treten Schwierigkeiten bei der Verarbeitung dieser Folien auf, vor allem bei der automatischen Verarbeitung zum Umwickeln der Seele elektrischer Kabel mit der Folie. Wellfolien sind in der Richtung der Wellungslinie äusserst steif. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Folie senkrecht zu diesen Linien viel weniger steif ist und zum Kräuseln und Faltenbilden neigt, wenn sie um Kabel von grossem Durchmesser gewickelt wird. Das Kräuseln und Faltenbilden führt zu einer unzureichenden Umhüllung des Kabels.

Um diese Schwierigkeit ganz oder teilweise zu überwinden, wird durch die vorliegende Erfindung eine Wellfolie, bei der die Steifheit senkrecht zu den Wellungslinien (kurz: "TD-Steifheit") erhöht ist, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Folie zur Verfügung gestellt. Das Ergebnis der vorliegenden Erfindung ist eine gewellte Polymerfolie, die gekennzeichnet ist durch eine Reihe von schmalen, nicht gewellten Gassen senkrecht zu den Wellungslinien. Das erfxndungsgemässe Herstellungsverfahren dieser Wellfolien ist dadurch gekennzeichnet, dass die Folie in einer Reihe von schmalen, nicht gewellten Gassen senkrecht zu den Wellungslinien geglättet wird.

Fig. 1 zeigt massstabsgetreu einen Ausschnitt einer typischen Folie gemäss dieser Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines vergrösserten Schnittes entlang der Linie 2-2 von Fig. 1.

Der Ausdruck "gewellt" ist hier verwendet, um eine Folie mit einem Querschnitt wie Fig. 5 der US-PS 3 2*1*1 799 mit etwa 8 bis 16 Wellungen/cm zu beschreiben. Die übrigen geometrischen Strukturen, die in dieser Patentschrift gezeigt werden, werden ebenfalls verwendet.

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Der Ausdruck "Polymerfolie" umfasst Folien aus regenerierter Hydratcellulose ebenso wie Folien aus Polypropylen, Polyestern, z.B. Polyäthylenterephthalat, Polyäthylen hoher Dichte und Verbundfolien daraus. Das polymere Material soll einen sehr hohen Modul haben, d.h. oberhalb ungefähr 56OO kg/cm (80.000 psi). Vor der Wellung können die erfindungsgemässen Folien einen weiten Dickebereich haben. Die Notwendigkeit des Versteifens senkrecht zu den WeI-lungslinien ist bei Folien einer Stärke von mehr als etwa 0,127 mm (0,005 inch) nicht so gross. Entsprechend ist die durch die Erfindung ermöglichte Versteifung am wertvollsten für Folien mit einer Stärke zwischen ungefähr 0,0063 und 0,089 mm (0,00025 und 0,0035 inch). Die Folien können in einer oder in beiden Richtungen orientiert sein, falls orientiert, müssen sie jedoch ausreichend getempert werden, um während der Wellung und der Herstellung der ungewellten Gassen nicht zu schrumpfen.

Der Ausdruck "nicht gewellte Gassen" bzw. "ungewellte Gassen" bezeichnet dabei - wie in der Zeichnung dargestellt eine Reihe von schmalen Gassen 10 senkrecht zu den Wellungslinien 11, wobei die Wellung im wesentlichen geplättet ist. Die Gassenbreite A ist nicht besonders kritisch, aber reicht im allgemeinen von etwa 0,8 bis 2,5 mm (1/32 bis 1/8 inch). Die Frequenz der Gassen kann variiert werden, um eine bestimmte gewünschte Steifheit der Folie zu erreichen. Im allgemeinen wird angestrebt, mehr als eine aber, weniger als etwa acht ungewellte Gassen auf 2,5^ cm zu haben. Für die meisten Zwecke werden zwischen ungefähr 2 und 6 Gassen je 2,5¹J cm verwendet.

Die Folie kann gewellt werden, indem nan eine vorerwärmte Folie zwischen ein Paar zusammenpassender, ineinandergreifender Wellungsräder, die zusammenwirken, um die erhitzte Folie in die gewünschte längsgefurchte, quergewellte Wellenform zu pressen, einführt. Je tiefer die

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Furche an den Rädern eingreift, desto grosser ist das Wellungsverhältnis. Das Wellungsverhältnis ist das Verhältnis der Stärke der gewellten Folie zur Stärke der ungewellten Folie. Im allgemeinen sollte das Wellungsverhältnis mindestens 6 sein, wenn eine gute Verschlusseigenschaft der gewellten Folie angestrebt ist. Durch Kontakt von oben und unten mit einer oder mehrerer einer Reihe innen erhitzter Rollen oder Trommeln wird die Folie auf ungefähr 50 bis 100 ⁰C (gewöhnlich auf etwa 75 ⁰C) vorerhitzt. DieTörheiztemperatur sollte hoch genug sein, um Anlaufen oder Trübung der beschichteten Folien zu vermeiden, aber nicht so hoch, dass die Beschichtung beschädigt wird. Die vorerhitzte Folie wird dann teilweise um und zwischen die Wellungsräder geführt, die im allgemeinen durch zirkulierendes Leitungswasser etwa auf Raumtemperatur gehalten werden.

Die Steifheit in senkrechter Richtung der Wellfolien wird durch den Gurley-Steifheitstest gemessen, bei dem im wesentlichen die Biegefestigkeit bei gleichmässiger Belastung eines Folienstreifens, z. B. 5*08 cm (2 inches) breit und 2,5^ cm lang mit den Gassen in Längsrichtung gemessen wird. Es wird die Kraft in Milligramm (mg) gemessen, die notwendig ist, um bei Kraftanwendung nahe dem Längsende des Streifens diesen eine gegebene Distanz abzubiegen.

Normalerweise haben Wellfolien von etwa 0,072 mm (0,00284 inch) Stärke (vor der Wellung) eine TD-Steifheit von etwa 25 mg, womit dfe Folie für viele Anwendungen zu schlaff ist. Eine TD-Steifheit von über 100 mg ist jedoch für viele Anwendungen zu gross. Im allgemeinen wird erfindungsgemäss eine TD-Steifheit zwischen etwa 50 und 90 mg angestrebt. Für einen Fachmann ist es offensichtlich, dass dies eine Funktion sowohl der Folienstärke, des Moduls, der Wellungsanordnung und auch des Wellungsverhältnisses sein kann, als auch der Breite und Frequenz

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der ungewellten Gassen, die in dem Film senkrecht zu den Wellungslinien erfindungsgemäss hergestellt sind.

Die schmalen, ungewellten Gassen können senkrecht zu den Wellungslinien der Wellfolie auf verschiedene Weise hergestellt werden. Allgemein ausgedrückt, werden sie am besten durch Hitzeplätten der Wellung entlang eines bestimmten Weges hergestellt. Ein brauchbares Herstellungsverfahren der ungewellten Gassen wird im Zusammenhang mit den folgenden Beispielen beschrieben.

Beispiele 1 bis 13

Eine 0,072 mm (0,00284 inch) starke Polyäthylenterephthalatverbundfolie wird durch Verbinden eines Polienpaars von je 0,036 mm (0,00142 inch) Stärke mittels Hitze und Druck hergestellt und wie oben beschrieben bis zu einem Wellungsverhältnis von etwa 3,5 mit etwa 12 Wellungen je cm gewellt. Die Gurley-Steifheit senkrecht zu den Wellungslinien ist etwa 22 mg. Die Folie wird dem Walzenspalt zugeführt, der von einer Präge- oder Plättungswalze und einer harten gummibeschichteten Haltewalze gebildet wird. Die Prägewalze ist ¹Il cm (16 inches) lang und hat einen Durchmesser von 21,6 cm (8,5 inches). In der Walzenoberfläche befinden sich 107 Rinnen parallel zur Walzenachse von näherungsweise 4,8 mm (3/16 inch) Weite und 2,4 mm (3/32 inch) Tiefe, wobei 1,6 mm (1/16 inch) Metall zwischen jeder Furche stehenbleibt. Dieses bildet 4 Gassen je 2,54 cm. Die Verfahrensvariablen sind die Maschinengeschwindigkeit, der Haltewalzendruck und die Temperatur der Plättungswalze. Die Angaben in der folgenden Tabelle sind repräsentativ. Man findet im allgemeinen, dass die Steifheit mit der Walzentemperatur, dem Haltewalzendruck und der Verweilzeit der Folie auf der Prägewalze zusammenhängt.

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	WaIz- temp. OC	T a b e 1	le I	TD-Steifheit (in mg)
Bei spiel	170	Geschwin digkeit m/Min.	Haltewalzen- druck kg/cm²	38
1	170	3,0	0,42	60
2	170	3,0	0,84	59
3	200	3,0	1,41	62
4	200	3,0	0,42	65
5	200	3,0	0,84	66
β	250	3,0	1,41	73
7	250	3,0	1,41	62
8	250	7,6	1,41	63
9	250	10,7	1,41	46
10	250	15,2	1,41	38
11	225	30,5	1,41	68
12	225	3,0	1,41	67
13	3,0	2,82

Bei Experimenten mit verschiedenen Anzahlen von Gassen/cm stellt sich heraus, dass eine Erhöhung der TD-Steifheit
bei den Wellfolien der vorausgehenden Beispiele schon bei einer Gasse pro 2,54 cm und eine wesentliche Erhöhung bei 3 Gassen/2,54 cm vorhanden ist.

Durch die Bildung: d?r ungewellten Gasse in der Folie kann die Steifheit in Richtung der Wellungslinie etwas verringert
werden. Da die Steifheit jedoch so hoch ist (z.B. etwa
400 mg), beeinträchtigt eine Verringerung auf etwa 300 mg normalerweise die Brauchbarkeit der Wellfolie nicht
ernsthaft.

Es überrascht, dass die Hinzufügung der Gassen die TD-Steifheit derartig verbessert. Es ist vorteilhaft, dass
das Ausmass der infolge der Gassen erfolgten Plättung

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die dielektrische Stärke der Folie nicht nachteilig beeinträchtigt, wenn die Folie für elektrische Anwendungen, wie als Hülle für Kabelseelen, dient. Werden die erfindungsgemäss versteiften Folien als Hülle von Kabelseelen verwendet, so kann ein zylindrischerer Querschnitt erhalten werden als mit unversteiften Wellfolien nach der bisherigen Technik, die nicht versteift wurden.

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Claims

P-2377 Patentansprüche

1.J Gewellte Polymerfolie, gekennzeichnet durch eine Reihe von schmalen, nicht gewellten Gassen 10, die senkrecht zu den Wellungslinien 11 verlaufen.

2. Verfahren zur Herstellung der Wellfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie in einer Reihe von schmalen, nicht gewellten Gassen 10, die senkrecht zu den Wellungslinien 11 verlaufen, geplättet wird.

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