DE2529996A1 - Hochfestes laminat aus thermoplast- polymerisat-folien und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Hochfestes laminat aus thermoplast- polymerisat-folien und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
DR. BERG DIPL.-ING. STAPF
DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR
DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR
PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45
7529996
4. JULI 1975
Öle—Bendt Rasmussen
3460 Birkeröd / Dänemark
Hochfestes Laminat aus Thermoplast-Polymerisat-Folien
und Verfahren zu seiner
Herstellung.
Herstellung.
Die Erfindung betrifft ein hochfestes Laminat aus Thermoplast-Polymerisat-Folien
und ein Verfahren zur Herstellung einer
festen Schichtanbahn. Kreuzlaminate aus einachsig orientierten Folien aus kristallinen Polymerisaten haben bekanntlich
eine im allgemeinen sehr vorteilhafte Kombination unterschiedlicher Festigkeitseigenschaften, uon denen die am meisten über-
festen Schichtanbahn. Kreuzlaminate aus einachsig orientierten Folien aus kristallinen Polymerisaten haben bekanntlich
eine im allgemeinen sehr vorteilhafte Kombination unterschiedlicher Festigkeitseigenschaften, uon denen die am meisten über-
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raschende Eigenschaft in der Rißausbreitungsfestigkeit besteht
(vgl. U5-PS 3 322 613), insbesondere, wenn eine verhältnismäßig schuache Bindung zwischen den Schichten vorhanden ist. Beim
Reißen von einem Einschnitt aus delaminieren dann die Schichten rund um den Anschnitt, während sie in unterschiedlichen Richtungen
sich aufspalten oder fließen - "Rißgabel" -, wodurch
die Kerbwirkung zum Auslaufen gebracht wird. Bahnen dieser Art sind insbesondere nützlich für verschiedene Hochleistungsanwendungen,
wie Planenbestandteilen, Abdeckbahnen, hochfeste Säcke und hochfeste Uickelfolien.
Das am wenigsten aufwendige l/erfahren zur Herstellung einer Bahn
der obengenannten Art ist in der GB-PS B16 607 beschrieben und
besteht darin, daß die Moleküle eines Folienschlauches in dessen Längsrichtung stark orientiert werden, der Schlauch schraubenlinienförmig
zerschnitten und in eine flache Folie aufgefaltet wird, wobei die Qrientierungsrichtung schräg (beispielsweise
45°) zur Bahn verläuft, und daß anschließend diese Folie kontinuierlich mit einer ähnlich hergestellten flachen Folie laminiert
werdBnf indem die jeweiligen Orientierungsrichtungen gekreuzt
werden.
503886/1040
?B?999R
Es ist bekannt, daß für eine gegebene Dicke der Rißausbreitungs~ widerstand merklich vergrößert ist, wenn drei Schichten mit drei
unterschiedlichen Orientierungsrichtungen verwendet werden, die beispielsweise durch Laminieren einer in Längsrichtung orientierten
Folie mit zwei Folien erhalten werden, die - wie oben beschrieben — eine schräg zur Folienrichtung verlaufende Qrientierungsrichtung
haben.
Ein Nachteil des oben beschriebenen l/erfahrens (und des sich
ergebenden Produktes.) besteht darin, daß es praktisch unmöglich ist, wirklich dünne Folien herzustellen, so daß der ausnutzbare
Uorteil der Festigkeit pro Gewichtseinheit begrenzt ist. Es ist erwiesen, daß die untere technisch-ökonomische Grenze für das
schraubenlinienförmige Zerschneiden und das Laminieren grundsätzlieh
bei 30 g/m liegt. Daher liegt die untere Grenze für ein Zweischichtenlaminat bei etwa 60 g/m , wohingegen sie für
ein Dreischichtenlaminat - welches für die geeignete Ausnutzung der Reißstoppwirkung, wie oben beschrieben, erforderlich ist,-
- bei etwa 90 g/m liegt.
Ein zweiter Nachteil liegt in der praktischen Begrenzung der Breite mit Rücksicht auf die Drehung schwerer Maschinenteile
und Spulen im Zusammenhang mit dem schraubenlinienförmigen Zer-
50988G/1iUn
schneiden. Im allgemeinsten Fall kann angegeben uerden, daß dadurch
die Breite auf etwa 1,5 bis 2 m begrenzt ist.
Ein dritter Nachteil betrifft gewisse Werte für die Leistungsaufnahme derartig hergestellter Kreuzlaminate. Es wurde eine
verhältnismäßig niedrige Leistungsaufnahme beim Hochgeschuindigkeitsreißen
(Elmendorf-Reißversuch) und beim Niedrig- und
Hochgeschwindigkeits-Zugv/ersuch (TEA-Festigkeit und Elmendorf-Stoßfestigkeit)
gefunden. In diesem Zusammenhang scheint der sehr anisotropische Charakter der Schichten nachteilig zu sein.
Uenn beispielsweise ein zweischichtiges Kreuzlaminat dieser Art parallel zur Orientierungsrichtung der einen der Schichten verstreckt
wird, werden die Streckgrenze und die Bruchdehnung im wesentlichen durch diese Schicht bestimmt.
Eine frühere Arbeit des Anmelders zur Überwindung der oben genannten Nachteile und zur Erzielung eines mit geringerem
Herstellungsaufwand betriebenen Verfahrens für ein Produkt mit ähnlichen oder entsprechenden Eigenschaften ist in der GB-PS
1 261 397 beschrieben. In dieser Patentschrift ist ein Verfahren offenbart, durch welches eine Kreuzstruktur in einer
Düse mit rotierenden Teilen hergestellt wird, während in derselben
Düse eine weichere und schwächere Mittelzone durch Ko-
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extrusion gebildet wird. Dieses l/erfahren besteht im gleichzeitigen
Extrudieren mehrerer konzentrischer oder nahezu konzentrischer Schichten aus kristallinen Polymerisaten, welche
Schichten mit Schichten aus einem ueicheren Polymerisat abwechseln,
und im Aufteilen der Schichten innerhalb der Düse mittels Zähnen, die in Reihen angeordnet sind und an die
zylindrischen Düsenuände, von der konkaven Uandfläche nach
innen und von der konvexen Uandfläche nach außen gerichtet befestigt sind. Die Düsenteile uerden in entgegengesetzten Richtungen
rotiert und dadurch uerden die Schichten entsprechend Linksschrauben nahe der einen Oberfläche und Rechtsschrauben
nahe der anderen Bahnoberfläche geteilt. Es wird ausgeführt, daß das Kämmen bis zur Mitte der Folie durchgeführt oder auf
die Teile nahe den Oberflächen beschränkt uerden kann. Das gleichzeitige Extrudieren von Polymerisaten vor der Kämmzone
ist geeignet, für eine weiche und geschwächte Mittelzone zu sargen.
Die durch dieses Verfahren extrudierte Folie besteht im wesentlichen
aus nicht orientiertem Material. Jedoch werden durch die Systeme aus abwechselnd steifen Schichten aus einem ersten
Polymerisat und weichen Schichten aus einem zweiten Polymerisat,
509θ86/ 1ΠΑΠ
zerteilt durch die Zähne in Fasern oder dgl. in einem linearen Muster, in jeder Hälfte der Bahn die Tendenz hervorgerufen, in
einer bestimmten Richtung sich aufzuspalten oder zu fließen, und da die linearen Muster an den beiden Oberflächen einander
kreuzen und für die Tendenz zur Delaminierung gesorgt ist, uird
eine Rißstoppwirkung erhalten, uelche dem "Aufgabelungseffekt"
in einem wahren Kreuzlaminat entspricht.
In der angeführten Patentschrift uird ueiter vorgeschlagen, die
derart hergestellten Laminate unter solchen Bedingungen zu verstrecken,
daß anstatt die axial orientierten Schichten zu erzeugen, die Molekularorientierung im wesentlichen einachsig in
jeder Schicht uird, wobei die Qrxentierungsrichtungen in unterschiedlichen Schichten einander kreuzen. Um eine solche einachsige
Orientierung zu erhalten, muß das zueite Material sehr zum Fließen neigen, beispielsweise, weil es noch im geschmolzenen
oder halbfesten Zustand ist, wohingegen das erste Material fest ist und dabei müssen die Fasern des ersten Materials
durch biaxiale Verstreckung gestreckt gehalten werden.
Uenngleich das obige Verfahren im Prinzip die Probleme zur Erzielung
einer geringeren Dicke und einer größeren Breite bei Kreuzlaminaten J&t, wurden noch einige wesentliche Schwierig-
509886/1040
keiten während der letzten technischen Entwicklungen festgestellt.
Es uurde erwiesen, daß das Extrusionsverfahren kommerziell durchführbar
für die Herstellung von nicht orientierter Folie mit hoher Rißausbreitungsfestigkeit ist, jedoch mit einer niedrigen Schlagfestigkeit
aufgrund des Verlustes an Orientierung. 3edoch wurden wesentliche Nachteile im Zusammenhang mit einem sich anschließenden
biaxialen l/erstrecken gefunden. Uie in der obigen Patentschrift
ebenfalls angegeben ist, muß man eine verhältnismäßig große Zahl von Zahnreihen in der Extrusionsdüse zur Erzielung der
Faserfeinheit verwenden, welche für das Verstrecksystem erforderlich ist.
Dies jedoch macht die Wartung der Düse schwierig und verursacht das häufige Anhaften von Polymerisatklumpen zwischen den Zähnen.
Außerdem macht es das Zusammenwirken zwischen den Zähnen des einen Halbteils der Düse und denen in dem anderen Halbteil erforderlich,
entweder übermäßige Mengen von weichem Zwischenschichtmaterial zu verwenden, oder das Kämmen auf zwei verhältnismäßig dünne Oberflächenzonen
der Bahn zu beschränken. Ferner war es schwierig, die Bedingungen für das biaxiale Verstrecken einzurichten und
aufrechterhalten, um eine generell einachsige Molekularorientierung,
uie beschrieben, zu erhalten.
509886/1 η/40
Die Erfindung basiert auf der Kenntnis, daß selbst eine stark
biaxial orientierte Folie mit derselben Orientierung in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen zu einer ausgeprägten
Spaltbarkeitsrichtung führen kann, vorausgesetzt, daß die Folie aus einer Mischung extrudiert wird und im Zusammenhang mit der
Extrusion schmelzgeschuächt uird. Aufgrund der Schwächung wird
eine einachsige faserige Morphologie erhalten, welche mit einem gewöhnlichen Mikroskop beobachtet werden kann. Durch die
Schmelzschwächung wird auch eine einachsige Orientierung hergestellt, jedoch ist diese Orientierung im allgemeinen sehr
schwach. Wenn die Folie (die beispielsweise aus etwa 50 % Polypropylen und 50 % Polyäthylen bestehen kann) im Winkel zu
der Faserrichtung verstreckt wird, beispielsweise senkrecht dazu, dann werden die Faserteile, wie im Mikrobereich ersichtlich,
abgelenkt und verzweigt, jedoch ist es noch möglich, dem zickzackförmigen Weg der Faserung von Verzweigungspunkt zu
Verzueigungspunkt zu folgen, und wenn man unterschiedlichen Wegen in dieser Weise folgt, wird gefunden, daß im Makromaßstab
weiterhin eine einachsige Faserung vorhanden ist. Diese Mikrostruktur
ist sehr unterschiedlich von der Faserstruktur, die in der obengenannten GB-PS 1 261 397 beschrieben ist.
Nach einer gewissen Längung, beispielsweise um etwa 40 % senkrecht
zur Faserung, zeigt die Prüfung der Folie in polarisiertem
_ Q —
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Licht (odar genauer durch Röntgenstrahlenbrechung), daß die
Orientierung in allen Richtungen gleich ist. Nach einem ueiteren Verstrecken in derselben Richtung ist noch eine ausgeprägte Spaltbarkeit
entlang der Faserungsrichtung vorhanden und bis zu einem gewissen Punkt, beispielsweise bis etwa 80 c/a Totallängung, ist
die Spaltbarkeit gleich in sämtlichen Richtungen. Beim ueiteren l/erstrecken fällt die Hauptrichtung der Spaltbarkeit mit der
Hauptrichtung der Orientierung zusammen. Die Folie kann beispielsweise in dieser Richtung um 100 % gedehnt werden und danach in der
ursprünglichen Faserrichtung bis zu dem Punkt verstreckt werden, wo sie gleiche Orientierung in allen Richtungen hat. An diesem
Punkt ist wieder eine merkliche Spaltbarkeit in der ursprünglichen
Faserrichtung vorhanden und durch mikroskopische Prüfung ist es möglich, wenngleich schwierig, dem Zickzackverlauf der Faserung
zu folgen und zu erkennen, daß im Makromaßstab die Faserrichtung noch im wesentlichen mit der Richtung der Spaltbarkeit zusammenfällt.
Folgend dieser Erkenntnis ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch
gekennzeichnet, daß jede von wenigstens zwei Schichten aus wenigstens einem geschmolzenen Polymerisatgemisch während des
Extrudierens geschwächt wird, um dem Polymerisat eine einachsige Faserung mit einer ausgeprägten Richtung der Spaltbarkeit nach
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dam Festwerden zu erteilen, daß die Schichten vor oder nach der
Verfestigung der Schichten in eine gemeinsame Bahn so vereinigt
werden, daß die Faserrichtungen benachbarter Schichten darin einander kreuzen, wobei eins im allgemeinen schwache Bindung zwischen
den Schichten ausgebildet wird, daß die Schichten dann v/erfestigt
werden, falls sie nicht bereits fest -sind, und endlich die so erhaltene feste laminierte Bahn in mehreren Schritten
orientiert wird, derart, daß jede generell im wesentlichen einachsig bei einer Temperatur ist, die ausreichend gering ist, um
eine bezeichnende Spaltbarkeit in jeder Schicht aufrechtzuerhalten,
Das dadurch hergestellte Produkt ist ein hochfestes Laminat mit
im allgemeinen schwach aneinanderheftenden biaxial orientierten Folien, von denen jede aus einer Mischung gebildet ist, welche
eine distinkts faserige Morphologie aufweist, wobei die Fasern eine distinkte einachsige Faserung bilden, wenn im Makromaßstab
gemessen wird, wohingegen die Faserteile stark aus dieser Richtung abgelenkt sind, wenn im Flikromaßstab geseh.en wird, wobei dia
einachsigen Faserungen in wenigstens zwei der Folien einander kreuzen.
Es wurde gefunden, daß die derast gebildete Struktur insbesondere
für nahezu jade Hochfestigkeitsanuendung geeignet ist, bei welcher
Energieabsorption wesentlich ist, unabhängig davon, ob diese
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Energieabsorption bei der Rißausbreitung, der Lochung oder dem Kerbschlagen auftritt. Die Spaltbarkeit der beiden Schichten im
Zusammenhang mit der schwachen Bindung zwischen den Schichten erzeugt einen "Vergabelungseffekt" ähnlich dem in Kreuzlaminaten
aus einachsig orientierter Folie, jedoch ist die Energieabsorption beim schnellen Zerreißen (Elmendorf-Zerreißtest) wesentlich
höher. Ferner werden die meisten Kerbschlageigenschaften, insbesondere die Elmendorff-Schlagfestigkeit, verbessert, wie
gewöhnlich auch die Energieabsorption beim schnellen Lochen (Beach-Festigkeit). Es wird angenommen, daß diese Verbesserungen
teilweise auf den biaxialen Orientierungscharakter in jeder Schicht und teilweise auf die distinkte Faserri^ge Morphologie zurückzuführen
sind. Die biaxiale Orientierung hat weiter den Vorteil, daß das erfindungsgemäße Laminat Schrumpffolieneigenschaften hat,
welche bei Kreuzlaminaten aus einachsig orientierten Folien nicht vorhanden sind.
Es ist oben erwähnt, daß das Verfahren zur Herstellung von Kreuzlaminaten
aus einachsig orientierten Folien unter praktischen Bedingungen zu einer sehr hohen Grenze für die Bahndicke (etwa 90g/m
für dreischichtige Bahnen) und zu einer sehr niedrigen Grenze für die Bahnbreite führt. Unter beiden Gesichtspunkten ist das vorliegende
Verfahren beträchtlich vorteilhaft, weil die Bahn stark
12 -
-yi -
in zuei oder mehr Richtungen nach der Laminierung verstreckt uird.
Somit ist es technisch und ökonomisch durchführbar, für jede der
Folien in dem Laminat ein Gewicht won etua 10 g/m , d. h. etwa
30 g/m für ein dreischichtiges Laminat zu erreichen. Hierdurch uird das Anuendungsfeld beträchtlich ausgedehnt.
Während Mischungen aus sehr verträglichen Polymerisaten, beispielsweise
unterschiedlichen Polyamiden, gewöhnlich nicht eine Faserung in der beschriebenen Weise bilden, ist dies für Mischungen aus
halbverträglichen oder nicht v/erträglichen gleichzeitig extrudierbaren
thermoplastischen Polymerisaten der Fall, vorausgesetzt, daß der Anteil des einen Polymerisats nicht zu sehr überwiegt. Um auf
der sicheren Seite zu bleibsn, sollte in der Mischung nicht mehr
als 85 % irgendeines Polymerisates vorhanden sein. Wenn die Polymerisate wirklich unverträglich sind, sollte vorzugsweise ein
"Legierungsmittel1· zugegeben werden.
Die besten Eigenschaften werden erhalten, wenn die Faserung aus
Krisfcallfasern gebildet ist, die durch geringe Mengen von umgebenden
Elastomer zusammengebunden sind. Unter geringen Mengen wird dabei 5 bis 20 % der Gesamtmenge verstanden.
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Um die Elastomeranteile gering und dennoch eine distinkte fase^rige Morphologie zu erhalten, bei welcher das Elastomer
dazu neigt, das andere Material zu umschließen, wird das Elastomer vorzugsweise als "Legierungsmittel" für zwei andere
Polymerisate verwendet. 5o besteht eine bevorzugte Zusammensetzung aus zuei kristallinen unverträglichen Polyolefinen —
beispielsweise iso- oder syndiot/actisches Polypropylen und Hochdruck- oder Niederdruck-Polyäthylen - mit einem Zusatz
eines klebrigen Polymerisat, welches an beiden haftet - beispielsweise atactisches Polypropylen, Äthylen-Propylen-Gummi
(vorzugsweise ein klebriger Typ mit verhältnismäßig hohen Anteil an Propylen) und Polyisobutylen mit einem Molgewicht, wie
es üblicherweise für druckempfindliche Klebstoffe verwendet wird.
Die Schwächung, durch welche die einachsige Faserung ausgebildet wird, kann auf unterschiedlichen Uegen durchgeführt werden. Beispielsweise
kann der Raum der Austrittskammer in der Extrusionsdüse
allmählich reduziert werden, oder das geschmolzene Material kann zwischen eine Reihe von dicht im Abstand angeordneten Trennwänden
oder dgl. in der Düse geführt werden oder es kann in geschmolzenem Zustand nach dem Austritt aus der Düse verstreckt
werden, oder es können Kombinationen solcher Schritte durchgeführt werden.
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Die Richtung der Spaltbarkeit und die Spaltbark8it in den Schichten
werden durch Messung des Rißausbreitungswiderstandes im Dorn-Reiß-Verfahren
in unterschiedlichen Richtungen bestimmt. Unter Richtung der Spaltbarkeit wird diejenige Richtung verstanden, welche die
geringste Rißausbreitungsfestigkeit zeigt, wohingegen unter Spaltbarkeit
das Verhältnis zwischen dem höchsten Rißausbreitungswider— stand und dem niedrigsten Rißausbreitungswiderstand verstanden
wird. Die Spaltbarkeit in den Schichten nach der biaxialen Orientierung
ist vorzugsweise größer als 2:1, jedoch kann 1,5:1 hingenommen werden.
Um eine lokale Delaminierung während des Reißens zu gestatten und
dadurch die "Rißvergabelung" auszubilden, ist es wesentlich, eine generell schwache Bindung bei der !.aminierung der Schichten auszubilden.
Wenn die gebildete Bindung eine gleichförmige Bindung
ist, und die Dicke jeder Schicht 20 g/m beträgt, ist eine Schälfestigkeit
zwischen etwa 5 g/έτη und 500 g/im generell geeignet.
Da es zum "Wettstreit" zwischen Bruchkräften und Delaminierkräften
während des Reißens kommt, ist die obere Grenze von der Schichtdicke abhängig und generell zu letzterer proportional.
Die aus der Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen ersichtlich,
existieren unterschiedliche Mittel zur Einrichtung und
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Steuerung der Festigkeit der Bindung, von denen das am meisten praktische Mittel in einem gewissen Schritt eine Koextrusion
einer speziellen Schicht aus einer Klebkomponente oder einer "Lösekomponente" umfaßt.
Für die biaxiale Orientierung wurde gefunden, daß es wesentlich ist, sie in verschiedenen Schritten auszuführen, welche jeweils
im allgemeinen im wesentlichen einachsig sind. Es wurde hierbei gefunden, daß gleichzeitiges Verstrecken in zwei Richtungen die
Faserung zerstört, so daß keine "Vergabelungswirkung" erreicht
wird. Es besteht auch eine Neigung zur Zerstörung der Faserung durch Strecken nahe des Schmelzpunktes der Hauptkomponenten der
*
Bahn. Es wird angenommen, daß Rekristallisation und andere
Bahn. Es wird angenommen, daß Rekristallisation und andere
physikalischen Phasenänderungs-Phänomene in diesem Zusammenhang eine Rolle spielen. Jedenfalls wurden die besten Eigenschaften
gefunden, wenn unter der Rekristallisationstemperatur gestreckt wurde, welche beispielsweise für Polypropylen bei etwa 70 bis 800C
liegt. Auch niedrigere Temperaturen werden bevorzugt. Für das Verstrecken bei solch geringen Temperaturen sind spezielle
Streckverfahren erforderlich, welche weiter unten in dieser Beschreibung behandelt werden.
Vorzugsweise hat die biaxiale Orientierung, welche durch das Verstrecken
unterhalb des Schmelzpunktes erzeugt wird, in irgendeiner
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Richtung eine Komponente, die wenigstens gleich der Orientierung
ist, die durch das Schmelzschwächen erzeugt ist. Im allgemeinen ist es vorzuziehen, diese biaxiale Orientierung sehr wiel stärker
durchzuführen. Der Orientierungsgrad sollte in diesem Zusammenhang durch Röntgenbeugung gemessen werden, jedoch sind für eine schnelle
und angenäherte Prüfung won Relativ/werten Beobachtungen uon Interferenzfarben
zwischen gekreuzten Polaroidfiltern ebenfalls geeignet.
LJie oben erläutert, ist es wesentlich, daß die Bindung zwischen
den faserigen Schichten im allgemeinen schwach ist, um zu ermöglichen, daß eine lokale Delaminierung während der Rißausbreitung
stattfindet. Oies bedeutet jedoch nicht notwendigerweise, daß die Bindung über die gesamte Oberfläche hin schwach sein muß, sondern
im Gegenteil wird ein großer Vorteil für die Reißfestigkeit im allgemeinen erreicht, wenn die im Anspruch 2 beschriebene Ausführungsform
verwendet wird. Hierdurch wird die erforderliche lokale Delaminierung leicht in Gang gesetzt, jedoch danach gestoppt,
oder sie schreitet unter großem Widerstand fort. Gleichzeitig v/erhindern die fest aneinander gebundenen Teile eine Delaminierung
des Laminates in oder nahe an einem geklebten oder geschweißten Saum unter Zug, was andernfalls leicht stattfinden
kann.
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Durch eine geeignete Auswahl des Bindungsmusters können die unterschiedlichen
Bindungsfestigkeiten und die Art des Bruchs in den schwach gebundenen oder nicht gebundenen Bereichen - seien sie
spröde oder mehr fließfähig - sowie die Reil3eigenschaften auf unterschiedliche Anwendungsfälle "zugeschnitten" werden.
Das Verfahren im Anspruch 2 ist insbesondere nützlich im Zusammenhang
mit verhältnismäßig dünnen Schichten. Es wurde bereits erwähnt, daß es zum"Uettstreit" zwischen Reißkräften und
Delaminierkräften während der Rißausbreitung kommt, was bedeutet, daß ein um so früherer Beginn der Delaminierung erforderlich ist,
je dünner die Schichten sind. Als praktische Regel ist es fast immer zweckmäßig, das Verfahren nach Anspruch 2 anzuwenden, wenn
die Schichten dünner als etwa 40 bis 50 g/m sind.
Die Anwendung von Plustern aus starken und schwachen Bindungen oder
starken und fehlenden Bindungen sind tatsächlich im Zusammenhang von Kreuzlaminaten von Folien bekannt, die einachsig oder zweiachsig
in einer sehr unausgeglichenen Weise orientiert sind (vgl. US-PS'en 3 496 056 und 3 342 657, GB-PS 1 316 640 und DA-PS 119 733)
Oedoch weisen die Schichten derartiger bekannter Laminate, wenn sie einzeln getestet werden, extrem niedrige Schlag- und Lochwiderstände
auf (mit Ausnahme im Falle von speziellen und auf-
- 18 -
5 fi P) R R 6 / 1 (H fl
wendigen Polymerisaten, wie beispielsweise Nylon 6, wohingegen
gefunden wurde, daß die einzelnen Schichten gemäß Erfindung ausgeprägte
und überraschend höhere Schlag- und Lochuiderstände vorweisen.
Daher ist eine schwächere Adhäsion (oder keine Adhäsion) in den betreffenden Bereichen und/oder eine größere Ausdehnung
dieser Bereiche ohne irgendeinen bezeichnenden Verlust an Schlagoder Lochfestigkeit zulässig.
Ein bevorzugter Weg zur Ausbildung oder Uerbesserung der Uirkung
der generell schwachen Bindung zwischen benachbarten Schichten ist in Anspruch 3 beschrieben.
Unter Auslösungssubstanz wird hier eine Substanz, vorzugsweise ein Polymerisatmaterial, verstanden, welche entweder eine geringe
Kohäsionsfestigkeit in sich selbst, oder eine niedrige Adhäsion zu der benachbarten Polymerisatschicht hat.
Ob eine Auslöse- oder eine Klebesubstanz zu wählen ist, hängt davon ab, ob und bis zu welchem Ausmaß die Polymerisatmischungen
miteinander verträglich sind und welches l/erbindungsverfahren
verwendet wird, beispielsweise welche Temperatur während der !.aminierung angewendet wird.
- 19 -
Ein bevorzugter Ueg zur Einrichtung der Bindung ist in Anspruch 4
beschrieben, wodurch man den Vorteil erhält, daß während des Reißens die freien oder schwach gebundenen Teile der Mittelschicht
sich aufgrund der angewendeten Streckkräfte längen und einen gewissen Energieanteil absorbieren, so daß die Kerbuirkung zusätzlich
abgestoppt wird.
Wenngleich verschiedene Verfahrensvorteile durch Vereinigung der Schichten innerhalb einer Extrusionsdüse vorhanden sind, wird
später noch unter Bezug auf Anspruch 22 beschrieben, daß die Ausführungsform gemäß Anspruch 5 im Hinblick auf die erhaltenen Eigenschaften
vorteilhaft ist, da sie die Ausbildung der am meisten ausgeprägten einachsigen Faserung in jeder Schicht ermöglicht.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 ist in Anspruch 6
beschrieben, wonach die feste, vorgefertigte Folie um einen Mantel
gelegt werden kann, welcher durch die Mitte der Extrusionsdüse verläuft. Die feste Folie kann entlang des Mantels vorgeschoben
werden und wenn sie den Austrittsschlitz der Extrusionsdüse passiert, kann das rotierende, noch fließfähige Polymerisat eingefangen
und vorgeschoben und so geschwächt werden, welches auf diese Ueise um die feste Folie gewickelt wird und eine Außenfolie mit
schraubenlinienförmig verlaufender Faserung bildet.
- 20 -
♦ «acme bereits ermähnt, ist die Rißausbreitungsfestigkeit für eine
gegebene Gesamtdicke bezeichnend besser in einem Dreischicht— laminat, als in einem Zweischichtlaminat. Daher ist es auch vorteilhaft,
zwei oder mehr Folien aufeinanderfolgend aus zwei oder mBhr einander entgegengesetzt rotierenden l/erlängerungsschlitzen
auf dieselbe feste Folie in der obenerwähnten Art zu extrudieren.
Weitere Vorteile der Verfahren gemäß Anspruch 6 bestehen in der
Möglichkeit, während des individuellen schrägen Austragens vollständig einachsige Faserungen zu erzeugen, der Möglichkeit, das
Polymerisat auf dem Mantel durch Abschrecken zu kühlen und dadurch eine feinere Faserung und eine geringere Neigung zur Alterung durch
Rekristallisation, wie auch eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit zu erhalten, und in der Möglichkeit, schwierigere Polymerisate, beispielsweise
Polymerisate von besonders hohem Molekulargewicht, wegen der Stütz- und Förderwirkung der Folie auf dem Mantel verwenden
zu können, welcher sehr- dicht an dem kreisförmigen Austrittsschlitz angeordnet sein kann.
In der obigen Beschreibung wird die umlaufende fließfähige röhrenförmige
Schicht nach innen von der umlaufenden Extrusionsdüse auf die feste Förderfolie gezogen. Dieses Merkmal ist im allgemeinen
vorteilhaft, weil die elastischen Spannungen, die durch das Rotieren
- 21 509886/1040
erzeugt warden, zur Reduzierung des Durchmessers der röhrenförmigen,
fließfähigen Folie neigen, uodurch das Auffangen der fließfähigen Folie durch die, und ihr Ankleben an der vorgeschobenen
festen Folie begünstigt werden.
Es liegt jedoch auch innerhalb des Bereichs von Anspruch 6, die feste, vorgeschobene Folie in generell röhrenförmiger Gestalt
mit einem Durchmesser anzuordnen, welcher größer als derjenigedes umlaufenden Austrittsschlitzes ist, und dadurch die fließfähige,
rotierende, röhrenförmige Folie nach außen auf die feste Folie zu blasen oder durch andere Mittel zu extrudieren.
Es wird darauf hingewiesen, daß der rotierende Teil die vorgeschobene
feste Folie sein kann, während die Extrusionsdüse fest steht.
Es ist zu beachten, daß mit "Maschinenrichtung11 hier die Vorschubrichtung
der festen, vorgefertigten Folie gemeint ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in Anspruch 7 beschrieben. Der Vorteil dieser Ausführungs— form liegt in erster Linie darin, daß die verschiedenen Verfahrensschritte,
wie Extrusion, Schwächung, Vereinigung mit der
Faserung benachbarter Schichten über Kreuz und biaxiales Verstrecken,
in Reihe hintereinander durchgeführt werden können. Vorzugsweise besteht die Bahn aus drei Schichten, von welchen die Faserung der
Mittelschicht in Längsrichtung v/erläuft, wie später noch im Zusammenhang
mit der Beschreibung der Zeichnung beschrieben.
l/erglichen mit der Ausführungsform in Anspruch 6 hat die Ausführungsform
in Anspruch 7 den Verfahrensvorteil, daß sämtliche Schichten aus derselben Düse extrudiert werden. Jedoch wird dies
auf Kosten der Förderwirkung erreicht.
Durch Verfestigen jeder faserigen Schicht vor der Vereinigung der
Schichten in eine gemeinsame Bahn, wie in Anspruch 8 beschrieben, kann eine einfachere und konventionellere Ausrüstung verwendet
werden. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Verfahrens nach Anspruch 8 besteht darin, die Bahn mit besonders einfachem und
wenig aufwendigem Gerät so herzustellen, wie in Anspruch 9 beschrieben (auf Kosten der Vorteile im Zusammenhang mit
in-line-Verfahren). j
na - \j
Eine andere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch besteht darin, die Bahn wie in Anspruch 10 beschrieben, herzustellen.
Hierdurch wird die Möglichkeit gegeben, sehr breite Schichten herzustellen. Das seitliche Aufspannen kann mittels eines
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509886/1040
Spannrahmens geschehen, vorzugsweise in einem Ofen mit zirkulierender
Luft, die auf einer Temperatur geringfügig oberhalb des Schmelzpunktes gehalten ist.
Zur Uereinfachung der Laminierung der gesondert extrudierten und
verfestigten Folien und dadurch auch zur Ermöglichung der Laminierung dünnerer Folien kann wenigstens die erste Phase des Vereinigungsverfahrens
mit wenigstens der ersten Phase des seitlichen Verstreckens kombiniert werden, wie in Anspruch 11 angegeben.
Hierdurch wird wesentlich dazu beigetragen, die Ausbildung von Falten während der Laminierung zu vermeiden. Uenn die gewünschte
Strecktemperatur geringer ist, als die· für das Verkleben der
Folien miteinander erforderlich, können die ersten, beispielsweise 10 bis 20 % des Uerstreckens bei einer höheren Temperatur ohne
merklichen Nachteil stattfinden.
Um das Vereinigen im Zusammenhang mit dem Verfahren im Anspruch zu erleichtern, kann ein niedriger schmelzendes Adhäsionspolymerisat auf wenigstens eine Oberfläche wenigstens einer Schicht
koextrudiert werden, wie in Anspruch 12 angegeben.
Dies kann uie in Anspruch 13 beschrieben, durchgeführt werden, was
den praktischen Vorteil hat, daß gesteuerte Heizeinrichtungen
509886/1G40
vermieden sind, wodurch die Vorrichtung besonders wenig aufwendig wird. In diesem Zusammenhang wurde gefunden, daß das
gleichzeitige Verstrecken zweier Folien, während sie zusammengepreßt
werden - insbesondere wie in der unten noch zu beschreibenden Ausführungsform nach Anspruch 19 - überraschend dazu führt,
daß die Folien miteinander kaltverschweißt werden, so daß nur ein geringer Grad an Klebrigkeit erforderliti ist. Beispielsweise
wurde gefunden, daß Obarflächenschichten aus Polyäthylen mit
16 % kopolymerisierten Vinylazetat bei Raumtemperatur in dieser
Ueise verschweißen, was eine Schälfestigkeit von 10 g/cm liefert. Die Bindungsfestigkeit kann anschließend durch Hindurchführen
über oder zwischen geheizte Rollen erhöht werden.
Das klebfähige Polymerisat kann in Streifen koextrudiert werden, wie in Anspruch 14 angegeben. Es ist hierdurch möglich, mit geringem
Aufwand das Muster aus starker/schwacher Bindung oder starker/nicht vorhandener Bindung zu erhalten, wie im Zusammenhang
mit Anspruch 2 erläutert.
Ein anderes Verfahren zur wenig aufwendigen Erzielung eines Bindemusters
der genannten Art besteht darin, auf die eine von benachbarten Oberflächen zweier Schichten eine Schicht aus einem
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509886/1040
klebfähigen Polymerisat kontinuierlich durch Koextrusion aufzubringen
und weiter streifenweise oder punktweise die andere der Flächen mit einer Auslösesubstanz-Schicht zu versehen, wie in
Anspruch 15 angegeben.
Anspruch 15 angegeben.
Ein noch anderes Verfahren zur Erzielung dieser genannten Art
von Bindemustern besteht darin, das klebfähige Polymerisat wie in Anspruch 16 beschrieben, durch Koextrusion aufzubringen. Durch dieses Merkmal haben die Bereiche, in welchen keine Bindung vorhanden ist, eine punktierte Konfiguration.
von Bindemustern besteht darin, das klebfähige Polymerisat wie in Anspruch 16 beschrieben, durch Koextrusion aufzubringen. Durch dieses Merkmal haben die Bereiche, in welchen keine Bindung vorhanden ist, eine punktierte Konfiguration.
Eine sehr wichtige Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung
ist in Anspruch 17 beschrieben. Wie oben erwähnt, wird das Verstrecken vorzugsweise bei verhältnismäßig geringer Temperatur,
beispielsweise Raumtemperatur, ausgeführt, und die im Normalfall vorgesehene Verwendung eines Spannrahmens unter solchen
Bedingungen führt meist unvermeidlich zu einer ungleichmäßigen "Einschnürung" mit seitlich unterschiedlichen Rißausbreitungsfestigkeiten.
Es ist bekannt, das seitliche Verstrecken bei gleichmäßig aufgebrachten
Streckkräften durchzuführen (FR-PS 1 331 095 und
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509886/ IiKf)
GB-PS 1 078 732), Seide Vorschläge machen von zu/ei Gurnmi-F or derbändern
Gebrauch, welche seitlich in derselben Zeit gedehnt werden, in welcher sie fest zusammengepreßt sind, wodurch die Folie
ergriffen und gestreckt uird. Zur Anwendung bei der Erfindung hat sich jedoch das einfachere l/erfahren nach Anspruch 18 bequemer
eruiesen. In diesem Zusammenhang uird darauf hingeuiesen, daß eine
strikt gleichmäßige Verteilung der Streckkräfte nicht erforderlich ist, hingegen eine gewisse Ungleichmäßigkeit in geringem Maße vorteilhaft
ist, soweit die Rißausbreitungsfestigkeit betroffen ist.
Es hat sich insbesondere als vorteilhaft für die Rißausbreitungsfestigkeit erwiesen, den Orientierungszustand gemäß einem streifenförmigen
Muster variieren zu lassen - vgl. Fig. 8 und 9 - und zwar derart, daß in dem einen Streifensatz die biaxiale Orientierung
ungleichmäßig und streng parallel oder nahezu parallel zu den Streifen ist, wohingegen sie in den dazwischenliegenden
Streifen ebenfalls unausgeglichen ist, jedoch weitestgehend
senkrecht oder nahezu senkrecht zu den Streifen verläuft. Um dieses Muster zu erreichen, kann das Verstrecken nach Anspruch 18
mit Vorteil wie in Anspruch 19 angegeben, ausgeführt werden.
Uenn insbesondere hohe Rißausbreitungs- und Lochwiderstände erwünscht
sind und eine verhältnismäßig niedrige Streckgrenze zugelassen ist, wird das Verstrecken so durchgeführt, wie weiter
in Anspruch 19 angeführt. Es wird hierdurch eine höhere Bruch-
- 27 -•509886/ ViHO
?52999P
dehnung erhalten. Um die Kontraktion zur gleichen Zeit uie die
in einer engen Zone durchgeführte Längsstreckung zu ermöglichen, uird das Laminat vorzugsweise mit sehr feinen Längsfalten versehen
- entsprechend der Beschreibung in der U5-PS 3 233 029. In diesem Zusammenhang uird geuöhnlich ein geeignetes Ergebnis
erhalten, uenn die feinen Falten, die im letzten Schritt des seitlichen Verstreckens nach Anspruch 19 gebildet uerden, in der
Bahn aufrechterhalten uerden, uenn letztere in die Längsstreckzone
zugeführt uird.
Wenngleich oben angegeben ist, daß es Vorteile bringt, ein
streifenförmiges Orientierungsmuster und Dickenänderungen zu
erzeugen, insbesondere im Hinblick auf den Rißausbreitungsuiderstand, sollte dieser Effekt normalerueise nicht übertrieben angewendet
uerden, da dies einen gegenteiligen Effekt souohl auf die Druckbarkeit als auch den Lochuiderstand gegen scharfe Teile
hat.
Das Ziel des Anspruchs 19 besteht daher darin, eine übermäßige Tendenz zur scharfen Ausbildung von linearen Streckzonen zu vermeiden,
welche geuöhnlich auftreten würden, uenn die Bahn in einem beträchtlichen Grad in Längsrichtung orientiert uürde.
δ 0 9886/1 Π
7529996
Im Hinblick auf die Schwächung und die Vereinigung der Schichten
ist eine andere bevorzugte Ausführungsfarm der Erfindung in Anspruch
22 beschrieben. Hierdurch verliert man einige der Vorteile, die durch das Verfahren nach Anspruch 5 erhalten werden - da es
hierbei unmöglich ist, wirklich einachsige Faserrichtungen zu erhalten - jedoch wird dadurch der verfahrensmäßige Vorteil erzielt,
daß außerhalb der Extrusionsdüse nur eine gemeinsame Bahn gehandhabt zu werden braucht.
Es ist einfacher, die Extrusionsdüsenteile zum Extrudieren dreier oder mehr Schichten zu konstruieren, welche verschiedene Vorteile
haben, wie oben angeführt.
Es ist zusätzlich zu den Merkmalen gemäß Anspruch 22 vorteilhaft, ein Polymerisat zur Steuerung der Adhäsionsfestigkeit durch
Koextrusion aufzubringen, wie in Anspruch 23 angegeben.
Aufgrund der faserigen Morphologie werden durch das Verstrecken normalerweise innere, jedoch nicht übertretende Lücken in den
faserigen Schichten erzeugt. Dieser Effekt ist insbesondere bezeichnend, wenn das Verstrecken bei verhältnismäßig geringer
Temperatur stattfindet und dadurch eine mehr oder weniger undurchsichtige Struktur erzeugt uird. Dieser Effekt kann ausgenutzt
werden, eine Ueißpigmentierung zu ersetzen, jedoch kann er
- 29 -
509886/1(KO
auch durch anschließendes Preßrollen aufgehoben uerden} uie in
Anspruch 24 angegeben.
Die Erfindung bezieht sich auch auf das hier offenbarte neuartige Produkt, insbesondere, uenn es mit dem erfindungsgemäöen Verfahren
erzeugt ist, Ueiter bezieht sich die Erfindung auch auf die zur Durchführung des Verfahrens gestaltete Vorrichtung.
Zusammenfassend wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein hochfestes
Laminat erhalten, welches im wesentlichen schuach aneinanderhaftende biaxial orientierte Folien umfaßt, von denen jede aus
einer Mischung gebildet ist, die eine distinkte faserige Morphologie aufweist, wobei die Fasern eine distinkte einachsige Faserung bilden,
uenn im Piakromaßstab gemessen wird, wobei jedoch die Faserteile
stark uon dieser Richtung abgelenkt sind, wie im Flikromaßstab
ersichtlich ist, und wobei die genannten einachsigen Faserungen in wenigstens zwei der Folien einander kreuzen.
Dieses Laminat wird durch Schmelzschwächung der Mischung(en),
während die letztere in Folien extrudiert werden, durch Kreuzlaminieren
der Schichten vor oder nach dsr Verfestigung, während sie noch sich im molekular unorientierten Zustand befinden - ausgenommen
die schwache Orientierung, die durch die Schmelzschwä-
- 30 -
509886/1ΓΗΓ)
chung erzeugt wurde - und endlich durch starkes biaxiales Orientieren
des Laminats durch l/erstrecken in mehreren Schritten erzeugt,
wobei das l/erstrecken während jedes Schrittes generell einachsig ist.
Die Erfindung wird nun in größeren Einzelheiten unter Bezug auf die
Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Extrusionsdüse zur Herstellung von
Bahnmaterial gemäß Erfindung,
Fig. 2 in perspektivischer Ansicht mit versetzten Schnitten den grundsätzlichen Aufbau einer Extrusionsdüse mit zwei gegenläufig
rotierenden Austrittsschlitzen und einer Einrichtung zum Extrudieren zweier Schichten durch jeden Schlitz,
Fig. 3 in ähnlicher Ansicht den grundsätzlichen Aufbau einer Extrusionsdüse mit zuei gegenläufig rotierenden und
einem festen Schlitz und mit dazwischenliegenden Austrittsschlitzen für Luftströme,
Fig. 4 in perspektivischer Ansicht und teilweise im Schnitt den
grundsätzlichen Aufbau einer rotierenden, ringförmigen Extrusionsdüse mit einem Mantel, welcher sich durch ihre
Mitte erstreckt,
- 31 -509886/1 Π i, Cl
7529996
Fig. 5 ein Flußdiagramm für das eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens betreffende l/erfahren,
Fig. 6 eine Fertigungslinie für ein bevorzugtes Kaltstreckverfahren,
Fig. 7 eine Einzelheit der Rippenrallen, welche das seitliche Verstrecken in ungleichmäßigen Bereichen, die "Streifen"
genannt uerden, durchführt,
Fig. 8 eine schematische Skizze im vergrößerten Maßstab für das Streifenmuster und die Orientierung darin für eine Folie,
welche gemäß der Verfahrenslinie aus Fig. 6 kreuzweise gestreckt wurde, und
Fig. 9 ein vergrößerter Querschnitt der Folie aus Fig. 8, wie durch Mikroskopieren gefunden, wobei jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen
die Dicke im doppelten Maßstab wie die Breite gezeigt ist.
Die aus Fig. 1 ersichtliche Düse ist ein Beispiel dafür, wie ein Verfahren ausgeführt wird, bei welchem zwei Polymerisat-inPolymerisat-Dispersionen
in eine gemeinsame Sammelkammer durch
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509886MfUCl
- κ - 7529996
■Η.
zuei Reihen von Trennwänden extrudiert werden, welche in entgegengesetzten
Richtungen umlaufen. Die beiden Uispersionsstrome 1 und 2 uerden durch Einlaükanäle im unteren Teil der Düse in
Ringkanäle 4 und 5 in den beiden Wänden in der Führungsbahn 6 zugeführt,
in welcher die beiden Ringe 7 und 8 in entgegengesetzten Richtungen über Antriebseinrichtungen bewegt werden, beispielsweise
durch Zähne und gezahnte Räder (nicht gezeigt). Die beiden Ringe und 8 sind mit Reihen von Trennwänden 9 und 10 versehen, durch
welche zwei Reihen von Öffnungen 11 und 12 gebildet werden, durch welche die beiden Dispersionen in die Sammelkammer 15 extrudiert
werden, die durch die beiden Teile 13 und 14 gebildet ist und im Austrittsschlitz 16 endet. Der Einfachheit halber sind die
Trennwände 9 und 10 so gezeigt, als ob sie radial verlaufen würden, jedoch sind sie in Wirklichkeit in einem Winkel zur Radial richtung
angeordnet, um die Ausbildung von Düsenlinien in der extrudierten Bahn zu vermeiden. Durch die Extrusion durch die beiden rotierenden
Ringe 7 und 8 werden beide Dispersionen jeweils geschwächt und nehmen hierdurch eine faserige Morphologie an. Die beiden Reihen
aus geschwächten Strömen werden danach in der Sammelkammer 15 vereinigt und bilden ein Laminat mit einander kreuzender faseriger
[Morphologie. Die Dicke dieses Laminats wird durch den Durchtritt durch den Austrittsschlitz 16 und weiter durch einen normalen Abzieh-
und Blasvorgang verringert. Danach wird die Folie sowohl in
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509886/1OAO
"'■"*" ?R?999fi
der Längsrichtung, als au3h in der Querrichtung bei verhältnismäßig
geringer Temperatur gestreckt, degen der beiden unterschiedlichen
Faserrichtungen neigen die beiden Halbteile der Folie dazu, in unterschiedlichen Richtungen während des Reiuens
sich zu spalten. Die Materialien, van denen die beiden HaIbtaile
gebildet sind, sind so ausgeuählt, dai3 sie nur schwach an
einander haften. Das Material delaminiert sich dadurch in einem kleinen Bereich rings des Einschnittes, von dem aus das Reiiien
ausgeht, und hierdurch uird die Kerbuirkung zürn Verschwinden
gebracht.
Die aus Fig. 2 ersichtliche Düse besteht aus vier Hauptteilen, nämlich einem festen Einla.3teil 17 für die ringförmige Verteilung
der Polymerisate, uie unten beschrieben, einem festen Lagerteil 18 und zuaD dieses abstützende-rotierende Teile 19 und
20, welche die eine Austrittsöffnung 21 bilden. Die Polymerisate
A und ä werden in die Einlai3teile 17 zugeführt, uo sie in
konzentrische ringförmige Ströme verteilt werden. A uird durch die Ringkanäle 22 und 23 extrudiert, wofür entweder ein oder
zwei Extruder verwandet werden können. B wird durch den Ringkanal 24 extrudiert« Für eine gleichförmige Verteilung sind
die Ringkanäle 22, 23 und 24 mit V/erteilungs-Leitblechen oder
anderen Verteilungseinrichtungen (nicht gezeigt) versehen.
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50988G
7579996
Aus Gründen der Klarheit sind die Lager und Dichtungen zwischen dem Lagerteil 18, dem rotierenden Teil 19 und dem rotierenden Teil
20 nicht gezeigt, wie auch nicht die Antriebe für die Teile 19 und
20.
Aus den drei Ringkanälen 22, 23 und 24 passieren die Polymerisatströme
das Lagerteil 18 durch drei ringförmig angeordnete Reihen von Kanälen 25, 26 und 27, won denen jeder mit einer Ringkammer
28, 29 und 30 verbunden ist.
Die beiden rotierenden Teile 19 und 20 werden vorzugsweise mit
fast gleicher Geschwindigkeit, jedoch in unterschiedlichen Richtungen angetrieben, wie durch die Pfeile 31 und 32 angegeben ist.
Gedes Drehteil bildet durch sich selbst eine Koextrusionsdüse
für zwei Schichten, von denen eine aus A und eine aus B besteht. Aus Gründen der Klarheit sind Bezugszeichen zur Erläuterung der
Strömung nur am Teil 20 angegeben, jedoch ist die Strömung durch das Teil 19 entsprechend. Aus der Kammer 29 passiert das Polymerisat
A in den rotierenden Teil durch Kanäle 33, wohingegen das Polymerisat B aus der Kammer 30 in den rotierenden Teil durch
Kanäle 34 eintritt. Innerhalb des rotierenden Teils sind zwei Leitungen 35 und 36 angeordnet, die entsprechend mit den Kanälen
33 und 34 in Verbindung stehen und voneinander durch eine dünne
- 35 5 G 9 B 8 G / 1 η 4 Γι
?5?9996
Ringwand 37 getrennt sind.
Nachdem die Polymerisate A und 3 die Kante der Uand 37 passiert
haben, treten sie zusammen in eine ringförmige Sammelkammer 38 ein, welche in einer Austrittsöffnung 21 endet. Beim Durchgang
durch die Sammelkammer 38 und in die Austrittsüffnung 21 wird
die Dicke der fließfähigen Bahn stark reduziert, wodurch das Material geschwächt wird.
Die Trennwände zwischen benachbarten Kanälen 33 und 34 sind bevorzugt
stromlinienförmig, wie gezeigt. Aus Gründen der Klarheit
erstrecken sie sich in der Zeichnung radial , jedoch sollen sie in Wirklichkeit einen Winkel mit dieser Richtung bilden, um die
Tendenz zur Ausbildung von Düsenlinien zu verringern.
Das Polymerisat A ist ein Gemisch aus zwei unverträglichen oder halbverträglichen Polymerisaten, wohingegen das Polymerisat ü
geeignet ist, der Bahn eine geeignete Tendenz zur Delaminierung zu geben. Es kann daher beispielsweise aus einem Elastomer bestehen,
welches ein schwacher Kleber für die beiden Schichten aus A ist, und in Streifen extrudiert werden. Uenn jedoch die Kanäle
22 und 23 mit zwei unterschiedlichen Polymerisatmischungen gespeist werden, die gegenseitig unverträglich sind, kann das PoIy-
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■R O 9 B B !£ / 1 ;H) L 1P
- *6 - 7529996
merisat B ein Kleber mit verhältnismäßig fester Bindung an die beiden Polymerisatmischungen sein und muß in diesem Fall in
Streifen oder in anderweitig unterbrochenem Verlauf extrudiert werden.
Die aus Fig. 3 ersichtliche Vorrichtung besteht aus im wesentlichen
gleichen Hauptteilen 39, 40, 41 und 42, jedoch ist ein
Austrittsschlitz 53 und 54 in jedem der rotierenden Teile 41 und 42 vorhanden» Außerdem ist ein feststehender Austrittsschlitz 43
vorhanden, welcher durch das Lagerteil 40 gebildet ist. Aus den drei Sätzen von Ringkanälen 44, 45 und 46 laufen die Polymerisatströme
C und D durch das Lagerteil 40 durch Kanäle 47 und 48 und
in die drei Ringkammsrn 49 und 50, von denen die letztere sich in
dem festen Austrittsschlitz 43 fortsetzt. 3ede der Kammer 49 ist mit einem feststehenden Teil 40 und einem rotierenden Teil 41 oder
42 versehen· Durch die Kanäle 51 im Teil 41 und 42 stehen jede der Kammern 49 mit der entsprechenden der beiden Ringkammern 52
in den rotierenden Teilen in Verbindung und jede Kammer 52 endet in einem Austrittsschlitz 53 und 54,
Die Pfeile 55 und 56 zeigen die Drehrichtungen.
Nach dem Austritt aus der Düse werden die drei röhrenförmigen
Folien zur gleichen Zeit zusammengeschweißt, wie die beiden
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50 9888/10A0
7B7999B
Folien, die durch C gebildet werden, einer Torsion aufgrund der Drehbewegungen der Teile 41 und 42 unterworfen.
Von der Außenseite und Innenseite der Teile 40 uird Luft durch
Kanäle 55 zugeführt, welche in Öffnungen 56 enden. Aus Gründen der
Klarheit sind die Kanäle 55 von der Außenseite des Teils 40 nicht gezeigt. Durch andere Kanäle 57 in den Teilen 41 und 42 wird Luft
durch Austrittsschlitze 58 und 59 zwischen dem festen Teil 40 und den rotierenden Teilen 41 bzw. 42 geleitet. Die Kanäle 57 in dem
Teil 42 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt. Die ringförmigen Lufttaschen, die so zwischen benachbarten Schichten
erzeugt werden, hindern die rotierenden äußeren und inneren Polymerisatfolien daran, sich unmittelbar an der Außenseite der Austrittsschlitze
an die Mittelschicht anzulegen.
Vorzugsweise wird die extrudierte Folie geblasen und es wird sowohl
Innen— wie auch Außen-Luftkühlung angewendet.
Die aus Fig. 2 ersichtliche Anordnung ist gewöhnlich einfacher zu
betreiben, als diejenige aus Fig. 3, wohingegen letztere einige spezielle Möglichkeiten bietet. Die eine besteht darin, geschäumtes
Polymerisat für die Hittelschicht zu verwenden, und eine andere besteht darin, in dieser Schicht eine längsgerichtete Fase—
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h P η η η c, i 1 ρ ■, '
2579996
rung zu erreichen, so daß in der Bahn drei Faserungen vorhanden sind. Das Vorhandensein von drei anstelle von zwei Richtungen im
Zusammenhang mit der bevorzugten Neigung zur Delaminierung vergrößert
merklich die Riöausbreitungsfestigkeit. Daneben wird das
Schwächungsv/erfahren deutlicher vor der !.aminierung beendet, was,
wie oben erwähnt, vorteilhaft ist.
Aus Fig. 4 ist eine rotierende, ringförmige Extrusionsdüse 60 ersichtlich.
Durch einen festen Teil der Extruderdüse (nicht gezeigt), welche abgedichtet mit dem rotierenden Teil 50 verbunden ist, uird
ein Polymerisatgemisch in eine Kreisringnut zugeführt und in den Austrittsschlitz 62 durch Kanäle 63 geleitet, die durch dünne,
plattenförmige Trennwände 64 voneinander getrennt sind. Aus Gründen der Klarheit sind die Trennwände 64 so gezeichnet, daß
sie sich radial erstrecken. Dedoch bilden sie in Uirklichkeit einen
Winkel mit den Radialebenen, um Düsenlinien in der sich ergebenden Bahn zu vermeiden. 65 ist ein Mantel, welcher durch nicht gezeigte
Einrichtungen festgelegt ist, und 66 ist eine in Längsrichtung geschwächte, vorfabrizierte flache Bahn, die in eine röhrenförmige
Gestalt um den Mantel 65 herumgelegt ist. Aus Gründen der Klarheit ist zwischen dem Mantel 65 und der herumgelegten Bahn 26 ein Spalt
gezeigt, jedoch liegt die Bahn tatsächlich dicht am Mantel. Die Bahn 66 wird durch die Extrusionsdüse über den Mantel gezogen, wie
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* 0 9 8 R P / 1 fU fl
757999R
durch den Pfeil 67 angegeben. Uenn die Polymerisatfolie 70, die
noch fließfähig ist, aus dem umlaufenden Austrittsschlitz 62 austritt, uird sie von der umgelegten Bahn 66 uegen der elastischen
Haltekraft in dem geschwächten Polymerisatgemisch eingefangen und so um die umgelegte Bahn herumgeuickelt und mit ihr vorgeschoben,
wodurch eine schraubenlinienförmig verlaufende Richtung der Spaltbarkeit
erhalten uird, wie durch die Pfeile 68 angegeben.
Die Richtung der Spaltbarkeit in der vorgefertigten umgelegten
Bahn 66 ist durch die Pfeile 69 angegeben.
Die Bxndungsfestxgkeit kann beispielsweise durch Koextrusion einer
Klebschicht mit der Folie 66 gesteuert werden. Bei einer ausreichend hohen Temperatur des Mantels 26 kann die Laminierung der
Bahn hierdurch bewirkt werden. Jedoch wird die Folie 70 häufig bevorzugt auf dem Mantel durch Abschrecken gekühlt, in welchem
Fall die Temperatur des Mantels unzureichend sein kann für das Verschweißen dar beiden Folien 66 und 70. Die Laminierung kann
daher durch Heiß- oder Kaltverschueißen vervollständigt werden,
nachdem die Folien den Mantel 65 verlassen haben.
[lit der Bezeichnung "Maschinenrichtung", welche früher in der Beschreibung
im Hinblick auf Anspruch 5 verwendet ist, dist die Vor-
- 40 -
257999R
schubrichtung der Bahn 66 gemeint.
Das Fluüdiagramm aus Fig. 5 gibt schematisch die unterschiedlichen
Schritte eines bevorzugten Verfahrens an, in welchem die Verwendung von rotierenden Düsenteilen vermieden ist. Die beiden
letzten Schritte können durch das Kaltverstrecken durchgeführt werden, welches durch die l/erfahrenslinie aus Fig. 6 angegeben
ist, in welcher der Abschnitt Q die Querstrecklinie und der Abschnitt R die Längsstrecklinie angeben. Das System von Rollen
im Abschnitt Q besteht aus angetriebenen Klemmrollen 71, angetriebenen
gerippten Rollen 72, Umlenkrollen 73 und Bananenrollen 74. Die Bananenrollen 74 dienen nach jedem Schritt zum Ausziehen
der Falten, die durch das seitliche Verstrecken erzeugt wurden. Über die Umlenkrolle 75 tritt die Folie 79 in den Abschnitt R,
die Längsstrecklinie, ein, wo sie durch ein Uasserbad 76 gezogen wird, welches zur Beseitigung der Streckwärme dient und eine geeignete
Strecktemperatur, beispielsweise von 20 bis 40 C aufrechterhält, wonach die Folie auf einer Spule 77 aufgewickelt
wird.
Der Pfeil 78 zeigt die Maschinenrichtung.
In Fig. 7 ist in einer Einzelheit ein Paar von angetriebenen ge-
- 41 -
rippten Rollen 72 mit der Folia 79 ersichtlich, die zwischen den
Rippen 8Ü der Rollen 72 gepreßt und gestreckt wird.
In Fig. 8 geben die relativen Längen der Pfeile in den Streifen I
und II der Folien 79 die relative Maße für die Orientierung an, welche durch biaxiales Verstrecken gemäß den Fig. 6 und 7 erreicht
wird.
In Fig. 8 wie auch in Fig. 9 geben die Zahlen I und II die Streifen
an, welche im allgemeinen sich ändernde Breite und ungleichmäßigen Charakter haben. Außerdem uird angemerkt, daß die Außenschichten
81 und 82 der Folie 79 nicht immer symmetrisch zu der dünnen Mittelschicht 83 verlaufen. Diese Asymmetrie dient weiter
zur Erzeugung der "Rißvergabelung".
Aus Herstellungserwägungen ist die Erfindung insbesondere im Zusammenhang
mit Mischungen nützlich, welche hauptsächlich kristalline Polyolefine enthalten. Die besten Mischungen für die meisten
üblichen Anwendungen sind die aus Polypropylen und Hochdruck- oder Niederdruck-Polyäthylen. Welches Mischungsverhältnis angewendet
wird, und ob Hochdruck- und Niederdruckpolyäthylen verwendet werden soll, hängt von der gewünschten Steifigkeit, Festigkeit bei
geringer Temperatur und im allgemeinen von den Festigkeitseigen—
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κ η 9 ft $ £ / 1 π /, ο
schäften ab, die besonders gewünscht uerden. Um eine ausreichende
Kohäsionsfestigkeit in jeder Schicht zu erreichen, soll das Polypropylen
entweder ein Kopolymerisat sein, welches halbuerträglich
mit Polyäthylen ist, beispielsweise Polypropylen mit 2 bis 5 ^-Anteil
an Äthylen, oder es soll ein geeignetes "Legierungsmittel" uerwendet werden. In diesem Zusammenhang ist es ausreichend, hohe
Anteile der ataktischen Modifikation in dem iso-(syndio)-taktischen
Polypropylen während der Herstellung dieses Polymerisats aufrechtzuerhalten, anstatt diese "Verunreinigung", wie üblicherweise
der Fall, beseitigt wird. Es ist ein spezielles Merkmal der Erfindung, daß Polypropylen mit hohen Anteilen an ataktischem
Material sehr nützlich gemacht werden kann. Andere "Legierungsmittel11 wurden weiter oben in dieser Beschreibung erwähnt.
Van wirtschaftlichem Interesse sind auch Gemische aus Polypropylen
und einem Elastomer - beispielsweise Äthylen-Propylen-Gummi,
Äthylen-Winylazetat-Kopolymer, Polyisobutylen oder ein "thermoplastisches
Gummi", welches auf Butadien/Styrol basiert.
Uenn ein besonders hoher Niedrigtemperaturwiderstand und/oder
hohe Flexibilität erwünscht sind, werden Gemische aus Niederdruck-Polyäthylen und einem halbv/erträglichen Gummi bevorzugt.
Es ist ersichtlich, daß dia Gemische nicht durch mechanisches Mischen hergestellt sein müssen, sondern, daß sie bereits beim
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509886/1ΓΗ0
Polymerisationsverfahren gebildet werden können. So kann Polypropylen
ohne extrem hohe Anteile an der ataktischen Komponente ohne ueitere Zumischung nützlich sein, und die bekannten Polymerisationsverfahren,
welche zur Herstellung von Gemischen aus Polypropylen, Polyäthylen und Blockpolymerisaten davon führen, können ■ ebenfalls
geeignet sein.
Unter Btsiucksichuigung von Polymerisaten außerhalb der Polyolefingruppen
sind für spezielle Zwecke die folgenden Kombinationen beispielsweise nützlich: a) Polyester/Polyamid oder Polyurethan,
b) Polyester oder Polyamid/Polykarbonat, c) Vinyliden-Kopolymerisate
in unterschiedlichen Kombinationen.
Zusätzlich zu den Schichten mit der speziellen beschriebenen Morphologie können auch Schichten mit speziellen Eigenschaften
vorhanden sein. So ist es fast immer vorteilhaft, dünne über—
flächenschichten auf einer geeigneten Klebkomponente durch Koextrusion aufzubringen, um das l/ersiegeln des Laminates ohne
Zerstörung der Orientierung zu ermöglichen. In einem anderen Beispiel
ist es auch häufig erforderlich oder vorteilhaft, insbesondere für V/erpackungszuecke, eine oder mehrere spezielle Schichten
zur l/erbesserung der Schutzeigenschaften zuzugeben.
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509086/10/t
Es wird angenommen, daß das hochfeste Laminat gemäß Erfindung zur Verwendung innerhalb der folgenden Bereiche vorteilhaft ist:
1. Nahrungsmittelverpackung: Hochleistungs-Futtersäcke im allgemeinen,
100 % Kunststoff oder kombiniert mit Papier, Tiefkühlkost verpackung.
2. Nicht-Nahrungsmittelverpackung: Düngemittel säcke, Zementsäcke,
Säcke für wertvolle Chemikalien, beispielsweise Kunststoffgranulat, Säcke für grobe Chemikalien (beispielsweise Steinsalz,
Feldstücke) und für andere scharfe Gegenstände, Umhüllungen für Stahlplatten, Verpackungen von Teppichen, Ballenumhüllungen,
beispielsweise für Baumwolle, Uolle, Nutzholzumhüllungen,
Materialsäcke, individuelle Verpackungen von Maschinenteilen, Uaffen und dgl., Sterilisiersäcke für schwere
od oder scharfe Gegenstände, und für verschiedene Mischfälle: beispielsweise für Textilien, Kleidung, Papier, Arzneimittel,
Seifen, Toilettengegenstände, Tabak.
3. Folie in Verbindung mit Behältern: Schrumpffüllen und Streckfüllen
für Tabletten, Abfallsäcke, insbesondere Straßenabfallsäcke, industrielle Verschiffungspacken.
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4. Nicht-l/erpackung: Räucherfolie, Erdabdeckung für Erosionskontrolle, Beschichtung in Becken, Uasserbehältern und
Kanalkonstruktionen, Straßenunterlage, Uindschirme, Treibhausfolien,
Pflanzenschutzfolien (in Landwirtschaft und Garten) Abdeckungen uon landwirtschaftlichen und gartenbaulichen
Produkthaufen, Salz und dgl., Wetterschutz für Tiere ("Tiermantel"), Regenmantel, Zelte, aufblasbare architektonische
Strukturen, mit Uasser aufblasbare Strukturen, Auftriebsstrukturen,
die leichter sind als Luft, Verstärkungskonstruktionen (architektonisch billige Kessel), Pufferkissen
als Füllmittel in Ladungen, Beschichtungen von Eisenbahnwagen, Zugabdeckungen, Uetterschutz für im Aufbau befindliche
Gebäude, Uasserbarrieren über Zementkonstruktionen zum Hemmen
der Trocknung, Isolation von Dächern unter Schindeln, Isolation von Kühlräumen, "Schuinguandfolien" in Hauskonstruktionen,
Deckenziegel, diverse Baupapiere (laminiert mit Papier), billige Schuimmbeckenkonstruktionen, Industriebänder.
Es ist ersichtlich, daß die oben beschriebenen neuen Extrusionsuerfahren
und die Vorrichtung, welche von rotierenden Düsenkeilen Gebrauch macht, auch gewisse nützliche Anwendungsfälle
außerhalb des im Anspruch 1 angegebenen Feldes haben. So können sie zum Extrudieren und Laminieren einer keine "Faserung11 wie
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fi09886/1iHO
beschrieben aufweisenden Folie verwendet uerden, welche immer noch
mit Vorteil für gewisse Zwecke anwendbar ist. Ferner kann das allgemeine Extrusionssystem, welches aus Fig. 4 ersichtlich und in
Anspruch 6 beansprucht ist, beispielsweise zum Spinnen einer schmelzorientierten Folie (mit ader ohne Faserung wie beschrieben)
rings um eine kaltverstreckte Folie verwendet werden.
Eine dreischichtige, röhrenförmige Folie wird in der folgenden
Zusammensetzung extrudiert:
Mittelschicht (70 %) am Gesamten
Mittelschicht (70 %) am Gesamten
83 % isotaktisches Polypropylen des Gasphasentyps
("Novolen") mit hohen ataktischen Anteilen
15 % Äthylen-Vinylazetat-Kopolymerisat (16 % Vinylazetat)
Beide Oberflächenschichten (eine 10 % am Gesamten, die andere
20 % am Gesamten):
Äthylen-Vinylazetat-Kopolymerisat (16 % Vinylazetat) zur
Erzielung von Adhäsionsschichten.
Das Polypropylen hat einen Schmelzindex 0,3 bis 0,6 entsprechend
ASTPI D 1238, BsLingung L, wohingegen das Äthylen-l/inylazetat-Kopolymerisat
einen Schmelzindex 2,5 gemäß derselben ASTM, jedoch nach Bedingung E hat. Die röhrenförmige Folie uird-aus
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5G9886/KH0
252999B
einem 1 mm breiten Schlitz bei 180 bis 23O0C extrudiert und auf
0,130 mm in geschmolzenem Zustand gestreckt. Das Blasverhältnis ist sehr klein gehalten, etwa auf 1,2:1,
Danach uird sie schraubenlinienförmig in eine flache Folie mit
einem LJinkel von 45 für die"Faserung" zerschnitten. Zwei derartige
schraubenlinienförmig ausgeschnittene Folien uerden, mit
ihrer Faserung senkrecht zueinander und den dünneren Qberflächenschichten einander zugewandt, zusammen bei 20°C durch sieben
Gruppen von Rippenrollen geführt (vgl. Fig. 6 und 7). Die Breite jeder Nut ist 1 mm und die Breite jeder Rippe ist 0,5 mm. Das
Eingriffsmaß der Rippen miteinander (Abstand zwischen den Niveaus, auf welchen die Rippenspitzen liegen) ist 2 mm. Zwischen jedem
Kanal durch einen Satz von Rippenrollen werden di8 in dem Laminat gebildeten Falten ausgestrichen.
Durch mechanische Bearbeitung zwischen den Rippenrollen und wegen der Kopolymerisatschichten, welche als Kleber wirken, werden die
beiden Folien hierbei miteinander kaltverschweißt mit verhältnismäßig niedriger Bindefestigkeit - Schälfestigkeit gemessen
10 g/cm — und werden hierbei gleichzeitig querverstreckt. Nach den sieben Durchgängen bei 20 C wird die Folie einmal durch einen
ähnlichen Satz von Rippenrollen mit denselben Abmessungen und dem-
- 48 -
selben Eingriff, jedoch aufgeheizt auf 12O0C, hindurchgeführt,
wodurch Linien fester Bindung erzeugt uerden.
Endlich wird das Laminat in Längsrichtung in drei Schritten mit
einem Streckspalt von etua 1 cm (um die Querkontraktion zu minimieren)
orientiert. Das letzte Strecken ist so eingestellt, daß das seitliche Gesamtkaltstreckverhältnis und das Gesamtlängskaltstreckverhältnis
gleich sind, wodurch das Produkt hiervon, d. h. das Flächenstreck\/erhältnis 2,4:1 beträgt.
Testergebniese, verglichen mit einer Hochleistungssack-Qualität
aus Niederdruckpolyäthylenfolie von 85 % höherem Quadratmetergewicht
und mit einem Schmelzindex von 0,3 gemäß derselben ASTM,
Bedingung Es Maß 100 g/m für das Laminat und 185 g/m für die
Polyäthylenfolie. Schlagfestigkeit, gemessen nach dem Kugelfallverfahren
(Durchmesser 61 mm, Gewicht 320 g) für die laminierte Folie von 100 g/m i 5,5 m, für die Polyäthylenfolie mit 180 g/m ,
2,0 m.
Dornreißwiderstand:
Reißen bei einer Geschwindigkeit von 100 mm pro Minute, Gesamtprobenbreite 5 cm, Einschnittlänge 10 cm:
Für die laminierte Folie mit 100 g/m : 5,9 kg in der Maschinen-
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S09886/1iKG
2579996
richtung und 6,8 kg in der Querrichtung. Für die Polyäthylenfolie mit 180 g/m2 :1,3 kg. ρ-_".— " .j·'" ~Ί
Elmendorf-Reiüuiderstand (Stoüreii3en):
Der l/ersuch ist eine Abhandlung der Norm mit dem Ziel eines symmetrischeren Reißens. Ergebnisse:
Für die laminierte Folie mit 100 g/m : in Längsrichtung
441 kg cm/cm , in Querrichtung 334 kg cm/cm für die Polypropylenfolie mit 130 g/m : in Längsrichtung 167 kg cm/cm , in Querrichtung
172 kg cm/cm .
Ein Stück der Bahn uird durch Schälen delaminiert und die
Struktur uird im Mikroskop untersucht. Die Heuptschichten haben
eine ausgesprochene faserige Morphologie mit zickzackförmigen
Faserrichtungen.
Das Verfahren aus Beispiel 1 uird mit den folgenden Abuandlungen wiederholt: Die Dreischichten koextrudierte Folie hat die folgende
Zusammensetzung:
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509886/1040
$0- 2579996
Mittelschicht (70 % am Gesamten) :
85 % isotaktisches Polypropylen (derselbe Typ
uie in Beispiel 1)
15 % Äthylen-Propylen-Gummi (etua derselbe
Schmelzindex uie Polypropylen) Beide Oberflächenschichten (jeweils 15 % vom Gesamten):
Äthylen-Vinylazetat-Kopolymer (derselbe Typ uia
in Beispiel 1).
Die Folie wurde stärker schmelzgeschwächt nach dem Austritt aus
der Düse, nämlich durch Ziehen von 1 mm Dicke auf 0,065 mm (60 g/m2).
Die Prüfung in polarisiertem Licht zeigte, daß die hierbei erzeugte
Schmelzorientierung einem einachsigen Kaltverstrecken von
etua 35 % entspricht.
Nach dem schraubenlinienförrnigBn Zerschneiden wurde ein Dreischichtenlaminat
hergestellt. Die dritte Schicht, welche in die Flitte eingebracht wurde, hatte eine in Längsrichtung verlaufende
Faserrichtung, erhalten durch Längsschneiden derselben Folie.
Das Laminieren und l/erstrecken fand auf derselben Einrichtung
uie in Beispiel 1 statt, jedoch wurden sämtliche Schritte bei 200C durchgeführt und die Vorrichtung wurde so eingestellt, daß
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S098B6/10A0
7579996
ein Gesamt-Flächenstreckverhältnis uon 2,5:1 erzeugt wurde,
ο wodurch die Endlaminatdicke zu 72 g/m uurde.
Die Schälfestigkeit der Bindung zwischen den Schichten uurde
mit 10 g/cm gemessen. Die Prüfung im Mikroskop zeigte eine ähnliche Struktur uie im Beispiel 1. Die folgenden Uersuchsergebnisse
wurden erhalten:
Schlagfestigkeit Rißausbreitungsfestigkeit (g m)
(längs. Reißen) TD Last bei Bruch (kg) F-ID
(Probenbreite (25,4 mm) TD Streckung bei Bruch MD
Schrumpfung (%) 1 min. 130°C
1 min. 155°C
+ ) riaschinenrichtung ν+) Querrichtung
TD
erf. Folie 3 Schichten 72 q/m2 |
l/ergleich, nicht orientiert LDPE-Folie 184 q/m2 |
1000 | 530 |
B48 | 307 |
1120 | 620 |
11,1 | 10,6 |
8,3 | 10,7 |
285 | 467 |
347 | 620 |
MD | 28 |
TD | 14 |
MD | 58 |
TD | 41 |
- 52 -
2579996
Eine Reihe von Bahnen auf Polyolefinbasis wurden durch die
Extrusionsdüse nach Fig. 2 hergestellt. Der Durchmesser des Austrittsschlitzes 21 der Düse betrug 130 mm und die Breite
des Schlitzes 1 mm. Die größte Ueite der Sammelkammer 38 uar
4 mm, uas bedeutet, daß das Schuächungsmaß während dem Durchgang
durch die Sammelkammer zum Austrittsschlitz geringer uar,
als bevorzugt. Die Extrusionstemperatur betrug etwa 24Q0C.
Nach dem Längsschneiden der röhrenförmigen Folie wurde das l/erstrecken
zuerst in seitlicher Richtung in vier bis acht Schritten durchgeführt und danach in Längsrichtung zwischen zuei und
vier Schritten auf demselben Gerät, wie in den Beispielen 1 und 2 verwendet.
Die Zusammensetzung, die Breite des flachen Rohres (Maß für das Blasverhältnis), die Streckteraperatur, das Streckverhältnis
und die Ergebnisse sind aus der unten angeführten Tabelle ersichtlich. "Nov" steht für Novolene, ein Gasphasen-polymerisiertes
Polypropylen mit verhältnismäßig hohen Anteilen an der ataktischen Modifikation "PE" steht für Niederdruck-Polyäthylen,
"EPR" steht für Äthylen-Propylen-Gummi, 11SA 872" "7823" und
"8623" sind unterschiedliche Typen von Polypropylen mit geringen Anteilen von polyraerieiertem Äthylen.
509886/1040
- vs -
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Die Tatsache, daß auch die besten Proben aus diesem Beispiel im wesentlichen unterhalb denjenigen aus Beispiel 1 und 2 liegen,
uird durch eine geringere einachsige Gesamtschmelzschuächung
erklärt. Eine gewisse biaxiale Schmelzschuächung ist unvermeidlich
in dieser Ausführungsform, da die Ströme zuerst innerhalb der Düse einander überkreuzend vereinigt und danach während dem
Durchtritt durch den Austritt und unmittelbar danach weiter schmelzgeschwächt werden. Andererseits kann dieses l/erfahren besonders
einfach betrieben werden.
Unter "Schwächung" wird in diesen Unterlagen nicht notwendig
eine Dickenverringerung verstanden, vielmehr bedeutet "Schwächung" hier im weitesten Sinn jedes l/erstrecken bzw.
Beanspruchen des Materials auf Schub im noch schmelzflüssigen Materialzustand.
509886/10^0
2579996
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BAD ORIGINAL
COPY
Claims (23)
- 7 5 ? 9 9 9 BPatentansprüche ;'1.1 !/erfahren zur Herstellung einer laminierten festen Bahn, ^ dadurch gekennzeichnet, daß während des Extrudierens wenigstens zweier Schichten aus wenigstens einem geschmolzenen Polymerisatgemisch dieses geschwächt wird, um dem Polymerisat eine einachsige Faserung mit 8iner ausgeprägten Spaltbarkeitsrichtung im festen Zustand zu geben, daß vor oder nach der Verfestigung der Schichten diese in eine gemeinsame Bahn vereinigt werden, wobei die Faserungsrichtungen benachbarter Schichten einander kreuzen, während eine im allgemeinen schwache Bindung zwischen den Schichten ausgebildet wird, daß die Schichten verfestigt werden, falls sie nicht bereits fest sind, und daß endlich die so erhaltene feste laminierte Bahn biaxial in mehreren Schritten orientiert wird, welche jeweils im wesentlichen einachsig bei einer Temperatur ablaufen, die ausreichend niedrig zur Aufrechterhaltung einer ausgeprägten Spaltbarkeit in jeder Schicht ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung aus einer starken Adhäsionsbindung in einem Punktoder Linientnuster ausgebildet wird, wohingegen zwischen den verbleibenden Teilen der angrenzenden Oberfläche eine- 57 -509888/104075?999fiAdhäsionsbindung vermieden oder eine schwache Adhäsionsbindung erzeugt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vereinigen der Schichten auf die eine oder beiden benachbarten Seiten wenigstens zweier Schichten eine Löse- oder eine Klebesubstanz in punktförmigem Mus ter oder Streifen zugeführt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Bahn aus wenigstens drei Schichten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen oder Punkte aus der Löse- oder Klebsubstanz auf den beiden Seiten der Mittelschicht gegeneinander versetzt angeordnet werden.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daii das Extrudieren und Schwächen der Schichten vor iher Vereinigung in eine gemeinsame Bahn unabhängig voneinander vorgenommen wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schicht aus einem rotierenden, ringförmigen Extrusionsaustrittsschlitz extrudiert wird und ihr eine Faserung erteilt wird, welche einen Uinkel mit der- 58 -509886/ 1 [HOfiaschinenrichtung bildet, indem sie im noch fließfähigenZustand auF eine oder mehrere feste Folien oder Röhrenmit einer anderen Faserungsrichtung aufgebracht und mit diesen vorgeschoben wird.
- 7. l/erfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daü wenigstens zuei konzentrische röhrenförmige Ströme aus geschmolzenen Polymerisatmischungen während und unmittelbar nach dem Durchtritt durch den Austrittsteil einer Extrusionsdüse relativ zueinander rotiert werden, während dia Ströme stark geschwächt werden, so daß in jedem Strom eine Faserung gebildet wird, deren Richtung unterschiedlich zu derjenigen des benachbarten Stromes oder der benachbarten Ströme ist und daß anschließend die röhrenförmigen, faserigen, noch fließfähigen Ströme vereinigt werden, nachdem sie die Düse durch ihre zugeordneten Austrittsschlitze verlassen haben.
- 8, Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede faserige Schicht vor der Vereinigung in eine gemeinsame Bahn verfestigt wird.- 59 -509886/ 1040" 59 " 25?999R
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine röhrenförmige Folie extrudiert uird, daß sie im noch fließfähigen Zustand in Längsrichtung geschuächt uird und daß sie v/erfestigt und schraubenlinienförmig zerschnitten uird, daß sie dann in eine flache Folie mit einer schräg verlaufenden Faserung aufgefaltet uird und mit einer oder mehreren entsprechend hergestellten Folien vereinigt uird, uobei die Faserungen wenigstens zueier benachbarter Folien einander kreuzen.
- 10. l/erfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie extrudiert uird, sie überuiegend in der Querrichtung im noch fließfähigen Zustand durch seitliches Aufspannen geschuächt uird, so daß sie eine Faserung in Querrichtung erhält, und daß die Folie verfestigt und mit einer oder mehreren festen Folien vereinigt uird, von denen wenigstens eine eine andere Faserungsrichtung aufweist.
- 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Phase des Vereinigungsschrittes mit wenigstens der ersten Phase des seitlichen Verstreckens kombiniert uird.- 60 -509886/ifUf)
- 12. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das l/ereinigen der Schichten das Koextrudieren eines niedriger schmelzenden ' adhäsiv/en Polymerisats auf wenigstens eine Oberfläche wenigstens einer Schicht umfaßt.
- 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für das koextrudierte adhäsiue Polymerisat ein Material gewählt wird, welches ausreichend klebrig für benachbarte Schichten ist, daß sie nur durch das l/erstrecken unter Druck vereinigt werden.
- 14. !/erfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das adhäsive Polymerisat in Streifen koextrudiert wird.
- 15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine der angrenzenden Oberflächen der beiden Schichten eine kontinuierliche Schicht aus einem adhäsi\/en Polymerisat extrudiert und die andere Oberfläche streifenförmig oder punktförmig mit einer Trennkomponente uersehen wird.- 61 -509886/1040- ort -2579996 • φι.
- 16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, da.3 das adhäsive Polymerisat in Streifen auf zwei oenachbarte Flächen zweier Schichten koextrudiert wird, uobei die Streifen an der einen Schicht diejenigen an der anderen Schicht überkreuzen.
- 17. l/erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim biaxialen l/erstrecken die seitlichen Streckkräfte im wesentlichen gleichmäOig über die Ebene der 3ahn verteilt aufgebracht werden.
- 18. l/erfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daG das biaxiale l/erstrecken in Form verschiedener Schritte bei seitlichem l/erstrecken durch linienförmiges Ausdrucken unter Ablenkung der Bahn in eine zeitweilig im Querschnitt gleichmäßig v/erteilt gefaltete Konfiguration, und in einem oder mehreren Schritten durch Längsverstrecken durchgeführt wird.
- 19. l/erfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitweilig gefaltete Konfiguration durch verschiedene Schritte des seitlichen Verstreckens zwischen genuteten Rollen durchgeführt wird, wobei die Falten Streifen bilden, die parallel zu der Längsrichtung der- 62 -1(HO?5?999RBahn verlaufen oder einen kleinen Uinkel damit bilden, und da3 das Längsverstrecken kontinuierlich vorzugsweise über eine kurze Streckzone hin durchgeführt wird.
- 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine wesentliche Querkontraktion der Bahn während dem Längsverstrecken zugelassen wird.
- 21. l/erfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daC das seitliche Verstrecken im wesentlichen beendet wird, bevor mit dem Längsverstrecken begannen wird.
- 22. Verfahren nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daii wenigstens zwei konzentrische, röhrenförmige Ströme aus geschmolzenen Polymerisatmischungen während des Durchgangs durch eine Extrusionsdüse relativ zueinander gedreht werden, während die Ströme stark geschwächt werden, so daß in jedem Strom eine Faserung gebildet wird, die unterschiedlich zu derjenigen des benachbarten Stroms oder der benachbarten Ströme ist, und daß anschließend die röhrenförmigen, faserigen Ströme in eine laminierte Bahn im noch fließfähigen Zustand vor dem Austritt aus der Extrusionsdüse vereinigt werden.- 63 -609886/" 63 " 7579996
- 23. Verfahren na ch Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polymerisat zur Steuerung der Adhäsionsfestigkeit zuischen benachbarte Schichten koextrudiert wird.24o V/erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daf3 weiter Spalte, die durch das l/erstrecken gebildet werden, durch Walzen der Bahn unter Druck nach dem biaxialen Verstrecken zusammengedrückt u/erden»509886MfHOLeerseite
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