DE2518341A1 - Folien oder platten aus molekularorientierten thermoplastischen kunststoffen - Google Patents

Description

• Folien oder Platten aus molekularorientierten thermoplastischen Kunststoffen Gegenstand der vorkiegenden Erfindung sind Folien oder Platten aus molekularorientierten thermoplastischen Kunststoffen mit Schichten aus mit ihrer Molekularorientierung einander kreuzenden gereckten Folien sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
• Es ist bekannt, Kunststoffolien, z.B. aus Polyäthylen, unterhalb ihrer Kristallit-Schmelztemperaturen moncaxial oder biaxial zu verstrecken. Die Molekularorientierung bewirkt eine beachtliche Verbesserung der Festigkeit in Verstreckrichtung bzw. 1n Richtung der Molekular@rientierung.Die biaxial gereckten Folien besitzen gegenüber unverstreckten Folien eine verbesserte Zugfestigkeit, jedoch eine verminderte Einreißfestigkeit.
• Beispielsweise beträgt die Binreißfestigkeit einer unverstreckten Polyäthylenfolie 100g/25 , während eine biaxial verstseckte Folie des gleichen materials eine Einreißfestigkeit von 10 bis 15 g/25 µ aufweist.
• In der DT-AS 2 028 885 wird ein Schichtstoff aus molekularerientiertem Polyätbylen beschrieben, bei dem zumindest zwei Schichten von molekularorientiertem Hochdruckpolyäthylen unter Zwischenschaltung einer Verbindungsschicht aus Niedordruckpolysthylen zusammengeschmolzen sind und bei dem die Schichten aus molekularorientiertem Hochdruckpolyäthylen unterschiedliche, sich kreuzende Molekularorientierung aufweisen, Nach teilig bei dieser bekannten Schichtstoff ist jedoch, daß er aus wenigstens drei Schichten aufgebaut ist, von denen wenigstens eine Schicht aus einer anderen, unterschiedlichen Molekularaufbau und unterschiedliche physikalische Eigenschaften aLfweisenden Folie besteht. Nachteilig ist ferner, daß die in der DU-AS 2 028 885 geschilderte Verfahrensweise offensichtlich nur auf die Herstellung von Schichtstoffen aus Polyäthylen anwendbar ist. Schichtstoffe dieses bekannten Aufbaus haben des weiteren den Nachteil, daß Sie infolge der Zwischenschaltung einer relativ niedrig schmelzenden Polyäthlenschicht weniger formbeständig sind als Schichtstoffe, , die nur aus den höherschmelzenden Folien aufgebaut sind.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, Folien oder Platten aus molekularorientierten thermoplastischen Kunst stoffen mit Schichten aus mit ihrer Molekularorientierung sich kreuzenden gereckten Folien zu schaffen, die eine gute Zugfestigkeit und hohe Einreißfestigkeit aufweisen und bei denen die Nachteile der bekannten Schichtstoffe vermieden werden.
• Die erfindungsgemäßen Folien oder Platten sind dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise zwei monoaxial gereckte Folien unter Spannung und unter weitgehender Vermeidung einer Schrumpfung bei Temperaturen im thermoelastischen Bereich durch Schmelzverklebung miteinander verbunden sind.
• Bei der Schmelzverklebung sell die Molekularorientierung der folienbildenden Moleküle in Reckrichtung weitgehend erhalten bleiben. Man arbeitet daher zweckmäßig bei solchen Temperatumen, bei denen einerseits die Molekülsegmente der amorpher. Bereiche so beweglich sind, daß eine Verschweißung möglich ist, andererseits die Molekularorientierung weitgehend erhalten bleibt.
• Bei kristallinen oder teilkristallinen Polymers wendet man Temperaturen an, die oberhalb der Glasübergangstemperatur, jedoch unterhalb der Kristallit-Schmelztomporatur liegen. Bovorzugt arbeitet man z.B. bei Folien aus Polyolefinen, wie z.B.
• Polyäthylen, bei dicht unterhalb der Kristallit-Schmelztemperatur liegenden Temperaturen.
• In vielen Fällen, z.3 bei amorphen Polymeren, kann man die Schmelzverklebung bei, vorzugsweise jedoch oberhalb der Temperaturen durchführep, bei denen die monoaxiale Verstreckung erfolgte.
• Als Ausgangematerialien werden bevorzugt kristalline oder teilkristalline Polymere eingesetzt, wie z.B. Polyamide, Polystyrol, Polyolefine, z.B. Hochdruck- oder Niederdruck-Polyäthylen oder Polypropylen, Polyoxymethylen, Polyäthylenterephthalat, Polyphenylenoxid und dergleichen.
• Aber auch nichtkristalline Kunststoffolien, z.B. amorphe Polyamide,können oberhalb ihrer Glasübergangstemperatur im thermogummielastischen Bereich verstreckt und anschließend bei Temperaturen, die bevorzugt oberhalb der Verstreckungstemperatur, jedoch unterhalb der Temperaturen, bei denen die Molekularorientierung wesentlich gestört wird, liegen, durch Schirelzverklebung miteinander verbunden werden.
• Die erfindungsgemäßen Folien oder Platten sind bevorzugt aus zwei oder mehr monoaxial gereckten Folien aus dem gleichen Material aufgebaut. Gegebenenfalls können auch Folien verschiedener Provenienz miteinander zu der erfindungsgemäßen Folie oder Platte verbunden werden; z.B. kann der Schichtkörper aus.
• wenigstens einer amorphen und wenigstens einer kristallinen oder teilkristallinen Folie aufgebaut sein. Die monoaxial gereckten Folien können auch aus Kunststoffblends, z.B. aus Mischungen von amorphen mit kristallinen oder teilkristallinen Kunststoffen hergestellt sei.
• Für den Aufbau des Schichtkörpers, der anschließend der Schmelzverklebung untenvorfen wird, verwendet man zweckmaßig Folien der gleichen Dicke. Grundsätzlich können dünne Folien, z.S der Dicke > O,05 mm, gegebenenfalls in mehr als zwei Lagen oder auch zwei oder mehr Folien von z.B. > 0,24 m.m Dicke übereinander angeordnet sein. Die Anzahl der Lagen bzw. die Dicke der monoaxial gereckten Einzelfolien können beliebig variiert werden entsprechend der gewünschten Flexibilität des Endpro duktes.
• Die erfindungsgeinäßen Folien oder Platten werden beispiels weise so hergestellt, daß man monoaxial gereckte Folien bzw Folienzuschnitte so aufeinanderlegt, daß sich die l;IeleVularorientierungen überkreuzen. Das Laminat wird, beispielsweise durch Einspannen in einen Rahmen,unter Zugspannung gehalten, so daß bei der anschließenden Verklebung unter Druck eine Schrumpfung möglichst weitgehend vermieden wird.
• Eine erfindungsgemäß bevorzugte Folie oder Platte ist so aufgebaut, daß die Folienschichten aus nebeneinander angeordneten gegebenenfalls einander teilweise überlappenden Folienbändern bestehen.
• Die Herstellung einer derartigen erfindungsgemäß bevorzugten Folie oder Platte erfolgt in der Weise, daß vorzugsweise zwei monoaxial gereckte Folienbänder um einen zylindrischen Dorn kreuzweise wendelförmig mit Zugspannung zur Vermeidung einer Schrumpfung übereinandergewickelt und die einzelnen Schichten bei Temperaturen im ther:oelastischer Bereich durch Schmelzverklebung miteinander verbunden werden und nach Abkühlung der entstandene Schlauch ggf. aufgeschnitten wird.
• DAs erfindungsgemäß bevorzugte Verfahren ermöglicht eine kontinuierliche Herstellung von Folien oder Platten aus molekularorientierten thermoplastischen Kunststoffen mit Schichten aus mit ihrer Molekularorientierung sich kreuzenden gereckten Folien.
• Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders gut zur Herstellung von flächigen flexiblen Verbunden, also von Folie, obwohl die Herstellung nichtflexibler Verbunde, also Platten, nicht ausgeschlossen werden soll.
• Bei einer erfindungsgemäß bevorzugten Verfahrensweise werden die Folienbänder gegensinnig unter Zugspannung so gewickelte daß die Ränder der parallel zueinander angeordneten Wickelreihen des gleichen Folienbandes dicht aneinanderstoßen und sich nicht überlappen.
• Bei der Schmelzverklebung der Folienschichten wird entweder die Gesamtfläche verklebt oder es erfolgt eine Teilverklebung während des Erhitzens. Erfolgt eine ganzflächige Verklebung, so ist es zweckmäßig, bei der- Erhitzung darauf zu achten, daß die Wärme gleichäßig verteilt wird. Zur gleichmäßigen ganzflächigen Erhitzung kann man beispielsweise eine Heisvorrichtung (z.B. einen IR-Strahler) vorsehen, die ggf. rund um der Dorn rotiert. Gegebenenfalls kann neben oder anstelle der außen angeordneten Heizvorrichtung vcrgesehen werden, die Wickelkörper mittels eines durch den hohlen Dorn fließenden Värmeüberträgers, beispielsweise mittels auf die entsprechende Temperatur gebrachten Paraffinöls, zu erhitzen.
• Bei einer Teilverklebung ist es zweckmäßig, gleichmäßig Jbrr die Gesamtoberfläche der zu verklebenden Folien verteilte Teil bereiche, z.B. Punkte, Linien und dergleichen zu erhitzen.
• Dabei erfolgt die Schmelzverklebung bevorzugt in der Weise, daß die Ränder der parallel zueinander angeordneten dicht aneinanderstoßenden Wickelreihen der Folienbänder, zumindest in geilbereichen erhitzt werden. Der erforderliche Anpreßdruck bei einer Teilverklebung kann beispielsweise mittels einer Heiz walze erzielt werden. Bei einer kontinuierlichen Fertigun werden zweckmäßig zwei Heizwalzen vorgesehen, die gegensinnig den feststehenden Dorn umlaufen und deren Umlaufgeschwindigkeit r:'it der Wickelgeschwindigkeit synchronisiert ist.
• Bei der ganzilächigen Schmelzverklebung ist es im allgemeinen nicht erforderlich, zusätzliche Anpreßvorrichtungen wie bei einer Teilverklebung vorzusehen. Die mit Zugspannung kreuzweise wendelförmig gewickelten Follenbänder bzw. die unter .7Ugz spannung gehaltenen Folienschichten weisen bei den angewendeten Temperaturen eine starke Schrumpftendenz auf. Dadurch entsteht ein starker Anpreßdruck, der die Schichten aneinander preßt.
• Selbst wenn die Bänder auf eine Temperatur erhitzt wenden bei der der Zwischenraum zwischen den Schichten aufgrund der Verklebung verschwindet, so daß ein einheitliches Gebilde entsteht, wird die Anordnung der folienbildenen Moleküle in Reckrichtung weitgehend erhalten.
• Zum Aufschneiden und Ablänge des abgekühlten Schlauches verwendet man zweckmäßig eine beheizte Trennvorrichtung. Auf diese Weise werden die Schnittenden der Einzelschichten durch Schmelzklebung miteinander verbunden.
• Die erfindungsgemäßen Folien können nur sehr schwer gereckt werden. Ihre Zugfestigkeit entspricht der von monoaxlal gereclten Folien. Die Sinreißfestigkeit der erfindungsgemäßen Ollen ist, verglichen mit biaxial gereten Folien, wesentlich verbessert.
• Zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, in weiterer Ausgestaltung der erfindung eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch a) zwei hintereinandergeschaltete gegensinnig um einen axial verschiebbaren Dorn 1 rotierbare Wickelvorrichttungen, welche eine mit mittig angeordneter Durchbohrung versehene Scheibe 4 aufweisen, auf der eine mit ihrer Längsachse rechtwinklig zur Scheibenebene angeordnete, um ihre Längsachse rotierbare, mit einer Bremsvorrichtung versehene Spule 5 sowie in der Nähe der Spule 5 ein vertikaler Führungsstab 6 für das von der Spule abzuwickelnde Folienband 2,3 sowie ein im Abstand von der Spule an der Peripherie der Scheibe vertikal zur Scheibenebene angeordneter Wickelwinkel 7 befestigt sind, wobei der eine Schenkel 7b des Wickelwinkels fest und im rechten Winkel zur Scheibenebene und der andere Schenkel 7a in seiner Neigung frei gegenüber der Scheibenebene einstellbar und mittels eines die beiden Schenkel verbindenden Steges 7c fixierbar ist, sowie b) eine Heizvorrichtung im Bereich der kreuzweise unter LUgspannung gewickelten Folienbünder.
• In der Figur 3 ist eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Folienbandes 2 in Teilansicht gezeigt, die eine Scheibe 4 mit darauf angeordneter Spule 5, Führungsstab 6, Wickelwinkel 7, mit Schenkel 7a und 7b und Steg 7c und einen in Pfeilrichtung axial verschiebbaren Dorn 1 aufweist.Die Scheibe 4 rotiert in Pfeilrichtung. Das Folienband 3 wird bei der hier gezeigten Ausführungsform nach Beendigung des Aufwickelne des Bandes 2 nach Umkehrung des Dornes 1 auf das Band 2 gegensinnig kreuzweise aufgewickelt-. Die Spule 5 ist mit Bremsvorrichtung ausgerüstet, die hier nicht gezeigt ist.
• Die Figur 2 zeigt in Teilansicht zwei monoaxial gereckte Folien 2,3, die um einen zylindrischen Dorn 1 unter Zugkraft kreuzweise wendelförmig übereinander gewickelt wurden.
• In der Figur 1 ist eine durch Wicklung zweier monoaxial verstreckter Folienbnnder um einen Dorn, anschließende Schmelzverklebung und Trennung in Längsrichtung hergestellte Folie in Teilansicht gezeigt. Die Molekularorientierung ist durch die Pfeile angedeutet.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Folien oder Platten aus molekularorientieren thermoplastischen Kunststoffen mit Schichten aus mit ihrer Molekularorientierung einander kreuzenden gereckten Folien, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß vorzugsweise zwei monoaxial gereckte Folien unter Spannung und unter weitgehender Vermeidung einer Schru-mpfung bei l'emperaturen, im thermoelastischen Bereich durch Schmelzverklebung miteinander verbunden sind.

2. Folien oder Platten nach Ansp-uch 1, d a d u r c h g e -g e k e n n z e i c h n e t, da2, die Folienschichten aus nebeneinander angeordneten, gegebenenfalls einander teilweise überlappenden Folienbändern aufgebaut sind.

3. Verfahren zur Herstellung einer in zwei Richtungen gereckten Folie oder Platte aus thermoplastischem Kunststoff nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et, daß vorzugsweise zwei monoaxial gereckte Folienbänder um einen zylindrische Dorn kreuzweise wendelförmig mit Zugspannung zur Vermeidung einer Schrumpfung übereinander gewickelt und die einzelnen Schichten bei Temperaturen im thermoelastischen Bereich durch Schmelzverklebung miteinander verbunden werden und nach Abkühlung der entstandene Schlauch ggf. aufgeschnitten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Folienbänder gegensinnig unter Zugspannung so gewickelt werden, daß aie Ränder der parallel zueinander angeordneten Wlckelreihen des gleichen Folien bandes dicht aneinanderstoßen und sich nicht überlappen.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Schmelzverklebung die Gesamtfläche der zu verklebenden Folien gleichmäßig erhitzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Schmelzverklebung gleichmäßig aber die Gesamtoberfläche der zu verklebenden Folien verteilte Teilbereiche, z.B. Punkte, Linien und dgl. erhitzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß zur Schmelzverklebung die Ränder der parallel zueinander angeordneten dicht aneinanderstoßenden Wickelreihen der Folienbänder, zumIndest in Teilbereichen, erhitzt werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 bis 7, g e k e n n z e i e h n e t durch zwei hintereinandergeschaltete gegensinnig um einen axial verschiebbaren Dorn (1) rotierbare Wickelvorrichtungen, welche eine mit mittig angeordneter Durchbohrung versehene Scheibe (4) aufweisen, auf der eine mit ihrer Längsachse rechtwinklig zur Scheibenebene angeordnete, um ihre Läugsachse rotierbare, mit einer Bremsvorrichtung versehene Spule (5) sowie in der Nähe der Spule (5) ein vertikaler F0hrungsstab (6) für das von der Spule abzuwickelnde Folien band (2,3) sowie ein in Abstand von der Spule an der Peripherie der Scheibe vertikal zur Scheibenebene angeordneter Wickelwinkel (7) befestigt sind, wobei der eine Schenkel (7 b) des Wickelwinkels fest und im rechten Winkel zur Scheiben--ebene und der andere Schenkel (7 a; in seiner Neigung frei gegenüber der Scheibenebene einstellbar und mittels eines die beiden Schenkel verbindenden Steges (7 c) fixierbar ist, sowie eine Heizvorrichtung im Bereich der kreuzweise unter Zugspannung gewickelten Folienbänder.