DE602004010395T2

DE602004010395T2 - Poröse filme

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Publication number: DE602004010395T2
Application number: DE602004010395T
Authority: DE
Inventors: Staci A. Pearland DEKUNDER; Varun Pearland RATTA; Kalyan Rochester Hills SEHANOBISH; James B. Lake Jackson CRIM
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2024-05-21
Also published as: BRPI0411199B1; KR20060036389A; PL1633792T3; EP1633792B1; JP2007516313A; AU2004243267A1; MY138014A; BRPI0411199A; AR044572A1; CN1795212A; ES2293304T3; WO2004106392A1; MXPA05012813A; CA2526867A1; EP1633792A1; TW200500382A; DE602004010395D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft poröse oder atmungsaktive Folien und Verfahren zur Herstellung solcher Folien.
Folien sind oft für den Gebrauch bei Anwendungen erwünscht, die eine Penetrationsbeständigkeit gegenüber Produkten, wie Zement, erfordern. Solche Anwendungen beinhalten z. B. trocken verfüllte Materialien, wie Zement und Zuschläge. In solchen Anwendungen ist es häufig wünschenswert, dass die Folien dampfdurchlässig sind. Folien, die sowohl flüssigkeitsundurchlässig als auch dampfdurchlässig sind, werden als atmungsaktive Folien bezeichnet.
Atmungsaktive Folien werden gewöhnlich durch Modifizieren eines Polymers hergestellt, so dass eine aus dem modifizierten Polymer hergestellte Folie dampfdurchlässig ist. Die Modifizierung wird durch Mischen des Polymers mit einer merklichen Menge eines anorganischen Füllstoffs hoher Dichte, wie Calciumcarbonat, bewerkstelligt. Als nächstes wird die Mischung Polymer-Füllstoff extrudiert, um eine Folie zu bilden. Die Folie wird erwärmt und gereckt, um eine atmungsaktive Folie zu bilden.
Leider tritt bei der Verwendung solcher Füllstoffe zur Herstellung von atmungsaktiven Folien eine Düsenbelagbildung während der Extrusion auf. Die Düsenbelagbildung verlangsamt die Verarbeitung und ist zum Teil durch Stearinsäure bedingt, mit der die Oberfäche des Calciumcarbonat-Füllstoffs überzogen ist. Zur Verringerung der Düsen-Belagbildung haben einige Hersteller daran gedacht, die mit dem Füllstoff verbundene Stearinsäure zu reduzieren. Leider führt dies häufig zu einer schlecht verarbeitbaren Folie und die Hersteller sind gewöhnlich gezwungen, Calciumstearat hinzuzugeben, was die Verarbeitungszeit und die Kosten vermehrt.
Außerdem sind die atmungsaktiven Folien nach dem Stand der Technik aufgrund der Compoundierkosten, die mit der Zugabe des anorganischen Füllstoffs hoher Dichte und der erhöhten Ausschussrate, wenn die Folie Löcher um den agglomerierten Füllstoff bildet, verbunden sind, teuer und häufig ist die mechanische Integrität der atmungsaktiven Folie für einige Anwendungen nicht ausreichend.
Andere Versuche zur Steuerung der Durchlässigkeit von Folien beinhalten jene, die in den US-A-Patenten 4743123 (Legters et al.); 4310118 (Kisida et al.); 4672684 (Barnes et al.); und 4834554 (Stetler, Jr. et al.) beschrieben sind.
Es wäre wünschenswert, eine neue atmungsaktive Folie zu finden, die keinen Füllstoff hoher Dichte erfordert, nicht kostspielig ist und eine gute mechanische Integrität aufweist. Es wäre ferner wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung solcher Folien zu finden, das eine verringerte Düsenbelagbildung aufweist. Vorteilhafterweise ist eine neue atmungsaktive Folie gefunden worden, die keinen Füllstoff hoher Dichte benötigt, kosteneffizient ist und eine gute mechanische Integrität aufweist.
Nach einem Aspekt ist ein thermoplastischer Beutel gefunden worden, wobei der Beutel in der Lage ist, feine Pulver zu enthalten. Die vorliegende Erfindung liefert einen Verpackungsbeutel für pulvriges oder granuläres Material aus einer Feinfolie oder Folie umfassend mindestens ein thermoplastisches Polymer, wobei die Feinfolie oder Folie perforiert ist und eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 20 m³/h aufweist, wobei das thermoplastische Polymer ein Homopolymer oder Interpolymer von Polyethylen mit einem Schmelzindex von 0,2 bis 5 g/10 min, einer Dichte von 0,9 bis 0,97 g/cm³ und einer Molekulargewichtsverteilung, Mw/Mn, von 1,5 bis 5 umfasst. Ein Beutel der vorliegenden Erfindung kann ein Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von so wenig wie 100 Mikrometer, bevorzugt 10 Mikrometer, bevorzugter 5 Mikrometer, sogar noch bevorzugter 2 Mikrometer und insbesondere so wenig wie 1 Mikrometer umfassen und sie kann so hoch wie 5,08 cm (2 Zoll), bevorzugt 3,81 cm (1,5 Zoll), bevorzugter 2,54 cm (1 Zoll), sogar noch bevorzugter so hoch wie 1,27 cm (0,5 Zoll) und am meisten bevorzugt so hoch wie 500 Mikrometer oder sogar 200 Mikrometer sein. Am meisten bevorzugt liegt die Teilchengröße im Bereich von 1 Mikrometer bis 100 Mikrometer. Die Teilchengröße kann jede Form aufweisen, wie kugelförmig, oder sie kann unregelmäßig geformt und ungleichmäßig sein.
In einer anderen Ausführungsform ist die Erfindung eine Folienstruktur mit mindestens 2 Schichten, wobei jede Schicht einen von der anderen Schicht verschiedenen Lochgrößengradienten aufweist, wobei vorzugsweise jede Schicht einen von der anderen Schicht verschiedenen Lochabstandsgradienten aufweist und/oder der Lochgrößengradient von dem der anderen Schicht versetzt ist. Die Folienstruktur kann auch mindestens eine andere Folienschicht umfassen, die gewebte (einschließlich geflochtene) Folienbänder aus einem Polyolefin (z. B. RAFFIA-Polypropylen) umfasst, wie es in EP 0776762 , EP 1277573 , US 6045923 , EP 0513121 , US 5578370 , EP 0337662 , EP 0503048 und EP 0391661 gelehrt wird.
Das thermoplastische Polymer kann ein funktionalisiertes Polymer sein, wie ein Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polyethylen.
In noch einer anderen Ausführungsform umfasst eine Folienstruktur mindestens eine Schicht, die mindestens einen thermoplastischen Schaumstoff mit offener oder geschlossener Schaum-Zellstruktur oder einer Kombination von beiden mit einer Dicke von 25,4 μm (1 mil) bis 762 μm (30 mil) umfasst. Schaumstofffolien können auf einer üblichen Blasfolienanlage unter Verwendung üblicher Treibmittel, wie Diazoverbindungen, hergestellt werden.
Die Folienstruktur kann mindestens eine andere Schicht umfassen (z. B. um Druckvermögen aufzunehmen).
In einer anderen Ausführungsform ist die Erfindung eine Folienstruktur umfassend mindestens eine Folienschicht, die gewebte Folienbänder aus einem Polyolefin (z. B. RAFFIA-Polypropylen) umfasst, und mindestens eine andere Folienstruktur, die eine Folienstruktur mit Hohlräumen umfasst. Coextrudierte Folienstrukturen sind auch innerhalb des Bereichs der Erfindung.
Die poröse oder atmungsaktive Folie umfasst ein thermoplastisches Polymer, vorzugsweise mindestens ein Polyolefin. Die Folie hat vorzugsweise eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 20 m³/h und vorzugsweise eine Gurley-Permeabilitätszahl (ISO-Testverfahren 5636/5 mit dem Titel "Paper and Board – Determination of Air Permeance (medium range) – Part 5: Gurley Method of less than 35 s. Die Folie kann eine Perforationsdichte von mindestens 54.250 μm²/cm² (350.000 Mikron²/Zoll²), bevorzugt mindestens 77.500 μm²/cm² (500.000 Mikron²/Zoll²) aufweisen.
Die Folie kann ein Zahlenmittel der Dichte von Löchern von 0,93 bis 7,75 Löchern/cm² (6 bis 50 Löcher/Zoll²) und vorzugsweise eine mittlere Einzellochfläche von 10.000 μm² (Mikron²) bis 70.000 μm² (Mikron²) aufweisen.
Typischerweise hat die Folie eine Mindestlochgröße von 100 μm² (Mikron²).
Die Erfindung umfasst auch einen Verpackungsbeutel für pulvriges oder granuläres Material aus einer Feinfolie oder Folie, umfassend eine perforierte Folie, umfassend mindestens ein thermoplastisches Polymer, und gekennzeichnet durch mindestens eine der folgenden Eigenschaften a) eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 20 m³/h oder b) eine Gurley-Permeabilitätszahl (ASTM-Test) von weniger als 35 s, wobei das thermoplastische Polymer ein Homopolymer oder Interpolymer von Polyethylen mit einem Schmelzindex von 0,2 bis 5 g/10 min,_, einer Dichte von 0,9 bis 0,97 g/cm³ und einer Molekulargewichtsverteilung, Mw/Mn, von 1,5 bis 5 umfasst.
Das thermoplastische Polymer umfasst Polyethylen.
Das Polyethylen hat einen Schmelzindex von 0,2 bis 5 g/10 min, eine Dichte von 0,9 bis 0,97 g/cm³ und eine Molekulargewichtsverteilung, Mw/Mn, von 1,5 bis 5.
Das thermoplastische Polymer wird aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren und Interpolymeren von Polyethylen und Mischungen davon ausgewählt.
Der Beutel umfassend die Folien der Erfindung hat im allgemeinen eine Dicke von 25,4 μm (1 mil) bis 508 μm (20 mil), vorzugsweise von 25,4 μm (1 mil) bis 254 μm (10 mil), bevorzugter von 50,8 bis 152,4 μm (2 bis 6 mil).
Der Beutel enthält typischerweise ein Gewicht von 10 kg bis 100 kg, vorzugsweise von 25 kg bis 50 kg.
Vorteilhafterweise ist auch ein neues Verfahren zur Bildung einer atmungsaktiven Folie gefunden worden. Das Verfahren ist vorteilhaft, weil z. B. das direkte Herstellen einer Folie aus einem thermoplastischen Polymer und eine anschließende sorgfältige und ausgewählte Perforation im Vergleich zu Calciumcarbonat leichter erreicht wird, wobei verringerte Ausschussraten möglich sind. Das Verfahren umfasst: (a) Auswählen eines thermoplastischen Polymers, das zur Herstellung einer Folie geeignet ist, wobei das thermoplastische Polymer ein Homopolymer oder Interpolymer von Polyethylen mit einem Schmelzindex von 0,2 bis 5 g/10 min, einer Dichte von 0,9 bis 0,97 g/cm³ und einer Molekulargewichtsverteilung, Mw/Mn, von 1,5 bis 5 umfasst; (b) das Bilden einer Blas- oder Gießfolie aus dem thermoplastischen Polymer, wobei die Folie durch Anwenden einer Schmelztemperatur von 175 bis 260°C und eines BUR von 2,5 bis 3,7 gebildet wird; (c) das Perforieren der Folie unter Bedingungen, die ausreichen, diese Folie zu bilden, wobei die Folie eine Gurley-Permeabilitätszahl (ASTM-Test) von weniger von 35 s aufweist.
1. Graphische Darstellung der Gurley-Permeabilität von verschiedenen Folien gegen die Gesamtlochfläche ((Mikrometer²/cm²)(Mikrometer²/Zoll²)). Die Folien beinhalten die neuen Folien der Erfindung und auch poröse Papierbeutel.
Sofern nicht anders angegeben, sind die folgenden Testverfahren einzusetzen:
Die Dichte wird gemäß ASTM D-792 gemessen. Die Proben werden bei Umgebungsbedingungen 24 h wärmebehandelt, bevor die Messung erfolgt.
Die Dehnung (%) wird gemäß ASTM D 882 gemessen.
Der Schmelzindex (I₂) (gemessen im Fall von Polyolefin, z. B. homogenen linearen oder im wesentlichen linearen Ethylenpolymeren oder Ethylenpolymer niedriger Dichte) wird gemäß ASTM D-1238, Bedingung 190°C/2,16 kg (bisher als "Bedingung (E)" bekannt) gemessen.
Der Schmelzflussindex (I₁₀) (gemessen im Fall von Polyolefin, z. B. homogenen linearen oder im wesentlichen linearen Ethylenpolymeren oder Ethylenpolymer niedriger Dichte) wird gemäß ASTM D-1238, Bedingung 190 C/10 kg, gemessen.
Der Schmelzindex (wie der für Polypropylen angegebene) wird gemäß ASTM D-1238, Bedingung 230°C/2,16 kg (früher als "Bedingung (L)" bekannt) gemessen.
Das Molekulargewicht wird mit Hilfe von Gelpermationschromatographie (GPC) auf einer chromatographischen Hochtemperatur-Einheit für 150°C von Waters, die mit drei Säulen mit gemischter Porosität ausgerüstet ist (Polymer Laborstories 10³, 10⁴, 10⁵ und 10⁶), die bei einer Systemtemperatur von 140°C betrieben wird, bestimmt. Das Lösungsmittel ist 1,2,4-Trichlorbenzol, von dem 0,3 Gew.-% Lösungen der Proben zur Injektion hergestellt werden. Der Durchsatz ist 1,0 ml/min und die Injektionsgröße ist 100 Mikroliter.
Die Molekulargewichtsbestimmung wird abgeleitet durch Verwendung von Polystyrolstandards mit enger Molekulargewichtsverteilung (von Polymer Laborstories) in Verbindung mit deren Elutionsvolumen. Die äquivalenten Polyethylen-Molekulargewichte werden durch Verwendung der geeigneten Mark-Houwink-Koeffizienten für Polyethylen und Polystyrol bestimmt (wie von Williams und Word im Journal of Polymer Science, Polymer Letters, Bd. 6, (621) 1968, beschrieben), um die folgende Gleichung herzuleiten: Mpolyethylen = a·(Mpolystyrol)b.
In dieser Gleichung ist a = 0,4316 und b = 1,0. Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts, Mw, wird in der üblichen Weise gemäß der folgenden Formel berechnet:
M_w = Σ w_i·M_i, worin w_i und M_i die Gewichtsfraktion bzw. das Molekulargewicht der i-ten Fraktion sind, die aus der GPC-Säule eluiert wird.
Der Ausdruck "Zusammensetzung" wie hier verwendet beinhaltet eine Mischung der Materialien, welche die Zusammensetzung und auch Produkte, die durch die Reaktion oder Zersetzung der Materialien, welche die Zusammensetzung umfassen, gebildet werden, umfassen.
Der Ausdruck "abgeleitet von" bedeutet hergestellt oder gemischt aus den angegebenen Materialien, aber nicht notwendigerweise aus einer einfachen Mischung dieser Materialien zusammengesetzt. Zusammensetzungen, die von bestimmten Materialien "abgeleitet" sind, können einfache Mischungen der ursprünglichen Materialien sein und können auch Reaktionsprodukte dieser Materialien beinhalten oder können sogar vollständig aus Reaktions- oder Zersetzungsprodukten der ursprünglichen Materialien zusammengesetzt sein.
Der Ausdruck "Interpolymer" bedeutet ein Polymer aus zwei oder mehr Comonomeren, z. B. ein Copolymer, Terpolymer usw.
Die Menge des thermoplastischen Polymers in der Folienzusammensetzung variiert in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften, z. B. den Folienfestigkeitseigenschaften, den anderen Komponenten und dem Typ oder den Typen des eingesetzten Polymers. Im allgemeinen beträgt die Menge des Polyolefins in der Folie mindestens 40, bevorzugt mindestens 50, bevorzugter mindestens 60 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung, bis zu 100%.
Das thermoplastische Polymer umfasst im allgemeinen ein oder mehrere Ethylen-Interpolymere als Hauptkomponente. Die Folie kann Nebenkomponenten, wie Polypropylene, einschließlich Homopolymeren, statistischen und schlagfesten Polypropylen-Copolymeren enthalten. Andere Nebenkomponenten beinhalten lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen niedriger Dichte und Polyethylen hoher Dichte.
Interpolymere, die in der vorliegenden Erfindung als Hauptbestandteil des thermoplastischen Polymers nützlich sind, beinhalten lineare Ethylenpolymere und im wesentlichen lineare Ethylenpolymere. Die Menge dieser Polymere, falls vorhanden, in der Zusammensetzung variiert in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften, den anderen Komponenten und dem Typ des linearen oder im wesentlichen linearen Polyethylens.
Die linearen oder im wesentlichen linearen Ethylenpolymere, die hier eingesetzt werden können, sind durch eine Dichte von mindestens 0,87, bevorzugt mindestens 0,89 g/cm³, gekennzeichnet. Entsprechend beträgt die Dichte gewöhnlich weniger als 0,97, bevorzugt weniger als 0,94 g/cm³.
Ein anderes Charakteristikum der linearen oder im wesentlichen linearen Ethylenpolymere, die hier eingesetzt werden können, ist z. B. eine Molekulargewichtsverteilung M_w/M_n von weniger als oder gleich 5, vorzugsweise weniger als oder gleich 4 und bevorzugter von 1,5 bis 4.
Noch ein anderes Charakteristikum des linearen oder im wesentlichen linearen Ethylenpolymers, das hier eingesetzt werden kann, ist ein Schmelzindex, 12, gemessen gemäß ASTM D-1238, Bedingung 190°C/2,16 kg, von 0,1 bis 30,0 dg/min.
Das lineare oder im wesentlichen lineare Ethylenpolymer, das hier eingesetzt werden kann, kann ein Homopolymer oder Copolymer von Ethylen mit einem oder mehreren Monomeren sein. Bevorzugt sind Monomere oder Copolymere von Ethylen mit einem oder mehreren Monomeren. Bevorzugte Monomere beinhalten C₃-C₈-alpha-Olefine, wie 1-Buten, 1-Penten, 4-Methyl-1-penten, 1-Hexen, 1-Hepten und 1-Octen.
Das lineare Ethylenpolymer kann ein Ethylenpolymer sein, das unter Verwendung eines Übergangsmetallkatalysators, z. B. eines Single-Site-Katalysators oder eines Ziegler-Natta-Katalysators, hergestellt wird. Der Ausdruck "lineares Polymer" umfasst sowohl homogene lineare Polymere als auch heterogene lineare Polymere. Mit dem Ausdruck "homogen" ist gemeint, dass ein Comonomer in einem gegebenen Interpolymermolekül statistisch verteilt ist und im wesentlichen alle Interpolymermoleküle das gleiche Verhältnis Ethylen/Comonomer in diesem Interpolymer aufweisen. Wenn ein homogenes Polymer einen Schmelzpeak von mehr als 115°C aufweist (wie im Fall von Polymeren mit einer Dichte von größer als 0,940 g/cm³) besitzen diese Polymere aber anders als heterogene Polymere nicht zusätzlich einen klaren Schmelzpeak bei niedrigerer Temperatur.
Ferner fehlt den homogenen linearen oder im wesentlichen linearen Ethylenpolymeren eine messbare Fraktion hoher Dichte (d. h. eine im wesentlichen lineare oder Homopolymerfraktion, wie durch Temperaturanstiegs-Elutionsfraktionierung gemessen, was im US-A-Patent Nr. 5089321 beschrieben wird, und hier in seiner Gesamtheit in diese Anmeldung aufgenommen wird und zu einem Teil dieser Anmeldung gemacht wird), z. B. enthalten sie keine Polymerfraktion, die einen Verzweigungsgrad von weniger als gleich 2 Methyl/1.000 Kohlenstoffen enthält.
Die homogenen linearen oder im wesentlichen linearen Ethylenpolymere sind durch eine enge Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n) gekennzeichnet. Für die linearen und im wesentlichen linearen Ethylenpolymere ist die Molekulargewichtsverteilung, M_w/M_n, zum Beispiel weniger als oder gleich 5, bevorzugt weniger als oder gleich 4 und bevorzugter von 1,5 bis 4.
Die Verteilung der Comonomerzweige für die homogenen linearen und im wesentlichen linearen Ethylenpolymere ist gekennzeichnet durch deren SCBDI (Short Chain Branch Distribution Index) oder CDBI (Composition Distribution Branch Index) und ist definiert als Gewichtsprozent der Polymermoleküle mit einem Comonomergehalt innerhalb von 50% des mittleren molaren Comonomer-Gesamtgehalts. Der CDBI eines Polymers wird ohne weiteres aus Daten berechnet, die aus in der Technik bekannten Verfahren erhalten werden, wie z. B. der Temperaturanstiegs-Elutionsfraktionierung (hier abgekürzt als "TREF"), wie z. B. von Wild et al., Journal of Polymer Science, Poly. Phys. Ed., Bd. 20, S. 441 (1982) oder in den US-A-Patenten Nr. 4798081 und 5008204 beschrieben. Der SCBDI oder der CDBI für die im wesentlichen linearen Polymere, die in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, ist bevorzugt größer als 50%, insbesondere größer als 70% und bevorzugter größer als 90%.
Homogene lineare Ethylen/alpha-Olefin-Interpolymere können unter Verwendung von Polymerisationsverfahren (z. B. wie von Elston im US-A-Patent Nr. 3645992 beschrieben) hergestellt werden, die eine homogene Kurzkettenverzweigungsverteilung liefern. In diesem Polymerisationsverfahren verwendet Elston lösliche Vanadiumkatalysatorsysteme, um solche Polymere herzustellen. Andere, wie Mitsui Petrochemical Company und Exxon Chemical Company, haben aber sogenannte Single-Site-Katalysatorsysteme eingesetzt, um Polymere mit einer homogenen linearen Struktur herzustellen. Homogene lineare Ethylen/alpha-Olefine-Interpolymere sind derzeit von Mitsui Petrochemical Company unter der Handelsbezeichnung "Tafmer" im Handel erhältlich.
Im Gegensatz zu homogenen linearen Ethylenpolymeren (die weniger als 0,01 Langkettenverzweigungen pro 1.000 Kohlenstoffen aufweisen) sind im wesentlichen lineare Ethylenpolymere homogene Polymere mit Langkettenverzweigung. Insbesondere bedeutet "im wesentlichen linear" wie hier verwendet, dass das Polymergerüst mit 0,01 Langkettenverzweigungen/1.000 Kohlenstoffen bis 3 Langkettenverzweigungen/1.000 Kohlenstoffen, bevorzugt 0,01 Langkettenverzweigungen/1.000 Kohlenstoffen bis 1 Langkettenverzweigung/1.000 Kohlenstoffen und bevorzugter 0,05 Langkettenverzweigungen/1.000 Kohlenstoffen bis 1 Langkettenverzweigung/1.000 Kohlenstoffen, substituiert ist. Langkettenverzweigung ist im US-A-Patent Nr. 5272236 und im US-A-Patent 5278272 definiert.
Die Langkettenverzweigung (LCB) ist hier als eine Kettenlänge von mindestens einem (1) Kohlenstoff weniger als der Zahl der Kohlenstoffe im Comonomer definiert, während Kurzkettenverzweigung (SCB) hier als eine Kettenlänge der gleichen Anzahl von Kohlenstoffen im Rest des Comonomers, nachdem es in das Polymermolekül-Gerüst eingebaut ist, definiert ist. Ein im wesentlichen lineares Ethylen/1-Octen-Polymer hat z. B. Grundgerüste mit Langkettenverzweigungen von mindestens sieben (7) Kohlenstoffen in der Länge, aber auch Kurzkettenverzweigungen von nur sechs (6) Kohlenstoffen in der Länge.
Die Langkettenverzweigung kann von der Kurzkettenverzweigung durch ¹³C kernmagnetische Resonanz (NMR)-Spektroskopie unterschieden werden und in einem beschränkten Umfang, z. B. für Ethylen-Homopolymer, kann sie mit dem Verfahren von Randall quantifiziert werden (Rev. Macromol. Chem. Phys., C29 (2&3), S. 285–297). In der Praxis kann aber die derzeitige ¹³C kernmagnetische Resonanzspektroskopie nicht die Länge einer Langkettenverzweigung über sechs (6) Kohlenstoffatome bestimmen und als solche kann diese Analysetechnik nicht zwischen einer Verzweigung von sieben (7) Kohlenstoffen und einer Verzweigung von siebzig (70) Kohlenstoffen unterscheiden. Die Langkettenverzweigung kann so lang wie die gleiche Länge wie die Länge des Polymergerüsts sein.
Die homogenen und im wesentlichen linearen Ethylenpolymere, die in der Zusammensetzung der Erfindung verwendet werden, sind bekannt und sie und ihre Herstellungsverfahren sind vollständig beschrieben, z. B. in den US-A-Patenten Nr. 5272236 , 5278272 und 5703187 .
Verfahren zur Bestimmung der Menge an vorhandener langkettiger Verzweigung, sowohl qualitativ als auch quantitativ, sind in der Technik bekannt. Für qualitative Bestimmungsverfahren siehe z. B. die US-A-Patente Nr. 5272236 und 5278272 , die den Einsatz der graphischen Darstellung von scheinbarer Scherspannung gegen scheinbare Schergeschwindigkeit zur Identifizierung von Schmelzbruchphänomenen offenbaren.
Für quantitative Verfahren zur Bestimmung der Anwesenheit von langkettiger Verzweigung siehe z. B. die US-A-Patente Nr. 5272236 und 5278272 ; Randall (Rev. Macromol. Chem. Phys., C29 (2&3), S. 285–297), welcher die Messung der langkettigen Verzweigung unter Verwendung von ¹³C kernmagnetischer Resonanzspektroskopie erörtert; Zimm, G. H. und Stockmager, W. H., J. Chem. Phys., 17, 1301 (1949); und Rudin, A., Modern Methods of Polymer Characterization, John Wiley & Sons, New York (1991) S. 103–112, welche den Einsatz von Gelpermeationschromatographie gekoppelt mit einem Kleinwinkel-Laserlichtstreuungsdetektor (GPC-LALLS) und Gelpermeationschromatographie gekoppelt mit einem Differentialviskosimeterdetektor (GPC-DV) erörtern.
A. Willem deGroot und P. Steve Chum, beide von The Dow Chemical Company, präsentierten auf der Konferenz vom 4. Oktober 1994 der Federation of Analytical Chemistry and Spectroscopy Society (FACSS) in St. Louis, Missouri, Daten, die zeigen, dass GPC-DV tatsächlich eine nützliche Technik zur Quantifizierung der Anwesenheit von langkettigen Verzweigungen in im wesentlichen linearen Ethylenpolymeren ist. Insbesondere haben deGroot und Chum festgestellt, dass der Gehalt an langkettigen Verzweigungen in im wesentlichen linearen Ethylenhomopolymerproben, die mit Hilfe der Zimm-Stockmager-Gleichung gemessen wurden, gut mit dem Gehalt an langkettigen Verzweigungen, der gemäß ¹³C-NMR gemessen wurde, korrelierte.
Ferner haben deGroot und Chum festgestellt, dass die Anwesenheit von Octan das hydrodynamische Volumen der Polyethylenproben in Lösung nicht ändert und man so den Molekulargewichtsanstieg, der den kurzkettigen Octan-Verzweigungen zugeschrieben werden kann, durch Kenntnis des Molprozentgehalts Octan in der Probe berücksichtigten kann. Durch Auflösung des Beitrags des Molekulargewichtsanstiegs, der kurzkettigen 1-Octen-Verzweigungen zugeordnet werden kann, zeigten deGroot und Chum, dass GPC-DV eingesetzt werden kann, um den Gehalt an langkettigen Verzweigungen in im wesentlichen linearen Ethylen/Octan-Copolymeren zu quantifizieren.
deGroot und Chum zeigten auch, dass eine graphische Darstellung von log(I₂, Schmelzindex) als Funktion von log(GPC-Gewichtsmittel des Molekulargewichts) bestimmt durch GPC-DV, veranschaulicht, dass die langkettigen Verzweigungsaspekte (aber nicht der Umfang der langkettigen Verzweigung) von im wesentlichen linearen Ethylenpolymeren mit denen von stark verzweigtem Hochdruckpolyethylen niedriger Dichte (LDPE) vergleichbar sind und sich eindeutig von Ethylenpolymeren unterscheiden, die mit Ziegler-Katalysatoren, wie Titankomplexen, und gewöhnlichen homogenen Katalysatoren, wie Hafnium- und Vanadiumkomplexen, hergestellt werden.
Der "rheologische Verarbeitungsindex" (PI, rheological processing index) ist die scheinbare Viskosität (in kpoise) von einem Polymer, gemessen mit einem Gasextrusionsrheometer (GER). Das Gasextrusionsrheometer wird von M. Shida, R. N. Shroff und L. V. Cancio in Polymer Engineering Science, Bd. 17, Nr. 11, S. 770 (1977) und in "Rheometers for Molten Plastics" von John Dealy, veröffentlicht von Van Nostrand Reinhold Co. (1982) auf S. 97–99, wobei beide Veröffentlichungen hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden, beschrieben. GER-Versuche werden bei einer Temperatur von 190°C bei Stickstoffdrücken zwischen 1,75 bis 38,5 MPa Überdruck (250 bis 5.500 psi Überdruck) unter Verwendung eines Durchmessers von 7,54 cm, einer 20:1 L/D-Düse mit einem Eintrittswinkel von 180° durchgeführt. Für die im wesentlichen linearen Ethylenpolymere, die hier brauchbar sind, ist der PI die scheinbare Viskosität (in kPoise) von einem mit GER gemessenen Material bei einer scheinbaren Scherspannung von 2,15 × 10⁶ dyn/cm². Die im wesentlichen linearen Ethylenpolymere, die hier brauchbar sind, weisen vorzugs weise einen PI im Bereich von 0,01 kPoise bis 50 kPoise, vorzugsweise 15 kPoise oder weniger auf. Die im wesentlichen linearen Ethylenpolymere, die hier brauchbar sind, haben einen PI von weniger als oder gleich 70% des PI eines vergleichbaren linearen Ethylenpolymers (entweder ein Ziegler-polymerisiertes Polymer oder ein lineares, gleichmäßig verzweigtes Polymer, wie von Elston im US-A-Patent Nr. 3645992 beschrieben) bei gleichem I₂ und M_w/M_n.
Im wesentlichen lineare Ethylenpolymere sind ferner dadurch gekennzeichnet, dass sie gegenüber Schmelzbruch beständig sind. Eine graphische Darstellung der scheinbaren Scherspannung gegen die scheinbare Schergeschwindigkeit wird verwendet, um die Schmelzbruchphänomene zu identifizieren. Gemäß Ramamurthy im Journal of Rheology, 30(2), 337–357, 1986, können über einer bestimmten kritischen Strömungsgeschwindigkeit die beobachteten Extrudatunregelmäßigkeiten grob in zwei Haupttypen eingeteilt werden: Oberflächenschmelzbruch und Grobschmelzbruch (gross melt fracture).
Oberflächenschmelzbruch tritt unter scheinbaren stationären Strömungsbedingungen auf und reicht im einzelnen von Verlust des spiegelnden Folienglanzes bis zur ernsteren Form der "Haifischhaut". Das Einsetzen des Oberflächenschmelzbruchs (OSMF) ist zu Beginn gekennzeichnet durch den Verlust von Extrudatglanz, bei der die Oberflächenrauigkeit des Extrudats nur bei 40-facher Vergrößerung nachgewiesen werden kann. Die kritische Schergeschwindigkeit beim Einsetzen des Oberflächenschmelzbruchs für im wesentlichen lineare Ethyleninterpolymere und -homopolymere ist mindestens 50% größer als die kritische Schergeschwindigkeit am Beginn des Oberflächenschmelzbruchs eines vergleichbaren linearen Ethylenpolymers (entweder ein Ziegler-polymerisiertes Polymer oder ein lineares, gleichmäßig verzweigtes Polymer wie von Elston im US-A-Patent Nr. 3645992 beschrieben) bei gleichem I₂ und M_w/M_n.
Grobschmelzbruch ergibt sich bei ungleichmäßigen Extrusionsströmungsbedingungen und reicht im einzelnen von regelmäßigen (abwechselnd rau und glatt, spiralförmig usw.) bis zu zufälligen Verformungen. Für die kommerzielle Akzeptanz (z. B. für geblasene Folien und Beutel daraus) sollten die Oberflächendefekte für gute Folienqualität und -eigenschaften, wenn schon nicht nicht vorhanden, minimal sein. Die kritische Scherspannung beim Einsetzen des Grobschmelzbruchs für im wesent lichen lineare Ethylenpolymere, die zur Herstellung der Folienstrukturen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist größer als 4 × 10⁶ dyn/cm². Die kritische Schergeschwindigkeit am Beginn des Oberflächenschmelzbruchs (OSMF) und beim Einsetzen des Grobschmelzbruchs (OGMF) wird hier auf Basis der Änderungen der Oberflächenrauigkeit und der Konfigurationen der Extrudate, die mit einem GER extrudiert werden, verwendet.
Die im wesentlichen linearen Ethylenpolymere sind gekennzeichnet durch einen I₁₀/I₂ (ASTM D-1238), der größer oder gleich 5,63 ist und bevorzugt 6,5 bis 15 ist und bevorzugter von 7 bis 10. Die Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n), gemessen durch Gelpermeationschromatographie (GPC), ist definiert durch die Gleichung: Mw/Mn ≤ (I10/I2) – 4,63und ist bevorzugt zwischen 1,5 und 2,5. Für im wesentlichen lineare Ethylenpolymere weist das Verhältnis I₁₀/I₂ auf den Grad an Langkettenverzweigung hin, d. h. umso größer das Verhältnis I₁₀/I₂, desto mehr langkettige Verzweigung liegt im Polymer vor.
Im wesentlichen lineare Ethylenpolymere besitzen ein äußerst unerwartetes Fließvermögen, wobei der Wert I₁₀/I₂ des Polymer im wesentlichen unabhängig ist vom Polydispersitätsindex (d. h. M_w/M_n) des Polymers. Dies kontrastiert mit herkömmlichen linearen, homogen verzweigten und linearen, heterogen verzweigten Polyethylenharzen mit rheologischen Eigenschaften, bei denen zur Erhöhung des Werts I₁₀/I₂ auch der Polydispersitätsindex erhöht werden muss.
Das homogene lineare oder im wesentlichen lineare Ethylenpolymer kann in geeigneter Weise unter Verwendung eines Metallkomplexes mit eingeschränkter Geometrie hergestellt werden, wie sie in der US-Anmeldung Nr. 545403, eingereicht am 3. Juli 1990 ( EP-A-416815 ); US-Anmeldung Nr. 702475, eingereicht am 20. Mai 1991 ( EP-A-514828 ); und auch US-A-5470993 , 5374696 , 5231106 , 5055438 , 5057475 , 5096867 , 5064802 und 5132380 offenbart sind. In der US-Anmeldung Nr. 720041, eingereicht am 24. Juni 1991 ( EP-A-514828 ) werden bestimmte Boranderivate der vorstehenden Katalysatoren mit eingeschränkter Geometrie offenbart und ein Verfahren zur ihrer Herstellung gelehrt und beansprucht. In US-A-5453410 werden Kombinationen kationischen Katalysatoren mit beschränkter Geometrie mit einem Alumoxan als geeignete Olefinpolymerisationskatalysatoren offenbart.
Die heterogenen linearen Ethylenpolymere sind Homopolymere von Ethylen oder Copolymere von Ethylen und einem oder mehreren C₃-C₈-alpha-Olefinen. Sowohl die Molekulargewichtsverteilung als auch die Verteilung der Kurzkettenverzweigung, die sich aus der alpha-Olefin-Copolymerisation ergeben, sind im Vergleich zu homogenen linearen Ethylenpolymeren relativ breit. Heterogene lineare Ethylenpolymere können in einem Lösungs-, Aufschlämmungs- oder Gasphasenverfahren unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators hergestellt werden und sind den Fachleuten gut bekannt. Siehe z. B. US-A-Patent Nr. 4339507 .
Es können auch Mischungen von heterogenen und homogenen Ethylenpolymeren ("Komposit-Polyethylen") für die Folien der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie solche, die von Kolthammer et al. ( US-A-Patente 5844045 ; 5869575 ; und 6448341 ) offenbart sind.
Verfahren zur Bildung der atmungsaktiven Folien
Die atmungsaktiven Folien der vorliegenden Erfindung können auf folgende Weise hergestellt werden. Typischerweise ist es zweckmäßig, die Komponenten und irgendwelche zusätzlichen Additive, wie Gleit-, Antiblock- und Polymer-Verarbeitungshilfen durch Extrusion zu vermischen. Die Extrusionsvermischung sollte in einer Weise durchgeführt werden, dass ein geeigneter Verteilungsgrad erreicht wird. Die Parameter der Extrusionsmischung variieren notwendigerweise in Abhängigkeit von den Komponenten. Allerdings ist typischerweise die Polymer-Gesamtdeformation, d. h. der Mischgrad, wichtig und wird z. B. durch die Schraubengestaltung und die Schmelztemperatur gesteuert.
Nach der Extrusionsvermischung wird eine Folienstruktur gebildet. Folienstrukturen können durch herkömmliche Herstellungsverfahren hergestellt werden, z. B. einfache Blasenextrusion, biaxiale Orientierungsverfahren (wie Spannrahmen- oder Doppelblasen-Verfahren), einfache Gieß-/Folien-Extrusion, Coextrusion, Laminierung usw. Gewöhnliche einfache Blasenextrusionsverfahren (auch als Warmblasfolienverfahren bekannt) werden z. B. in The Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer, 3. Auflage, John Wiley & Sons, New York, 1981, Bd. 16, S. 416–417 und Bd. 18, S. 191–192, beschrieben. Biaxiale Orientierungs-Folienherstellungsverfahren, wie im "Doppelblasen"-Verfahren vom US-A-Patent Nr. 3456044 (Pahlke) beschrieben, und die Verfahren, die in US-A-Patent Nr. 4352849 (Müller) und den US-A-Patenten Nr. 4820557 und 4837084 (beide von Warren), US-A-Patent Nr. 4865902 (Golike et al.), US-A-Patent Nr. 4927708 (Herran et al.), US-A-Patent Nr. 4952451 (Mueller) und US-A-Patente Nr. 4963419 und 5059481 (beide von Lustig et al.) beschrieben werden, können auch verwendet werden, um die neuen Folienstrukturen dieser Erfindung herzustellen.
Die Schmelztemperatur während der Folienbildung variiert in Abhängigkeit von den Komponenten der Folie. Im allgemeinen beträgt die Schmelztemperatur 175 bis 260, vorzugsweise 185 bis 240 und bevorzugter zwischen 195 und 220°C.
Wie bei allen Blasenextrusionsverfahren sollte die Blase stabil bleiben. Um die Blasenstabilität aufrecht zu erhalten, kann die Gebläsekapazität durch Einstellung der Luftgeschwindigkeit und der Frostlinienhöhe (FLH) eingestellt werden. Das Aufblasverhältnis (BUR) und das Ausziehverhältnis (DDR) können auch während der Folienbildung in Abhängigkeit von den Komponenten und der Schmelztemperatur eingestellt werden. Das BUR beträgt 2,5 bis 3,7, bevorzugt 2 bis 3,7 und bevorzugter 2 bis 3,5. Entsprechend sollte das DDR 5 bis 25 und bevorzugt 15 bis 20 sein. Daher kann es notwendig sein, Parameter des Extruders, wie den Düsendurchmesser und den Düsenabstand einzustellen, so dass die Morphologie während der Folienbildung angemessen gesteuert werden kann.
Herstellungstechniken zur Herstellung von Strukturen der Erfindung beinhalten vertikale Form-Füll-Abdicht-Techniken (vertical form-fill-sealing techniques) wie das in Packaging Machinery Operation, Kapitel 8: Form-Fill-Sealing von C. Glenn Davis (Packaging Machinery Manufactures Institute, 2000 K Street, N. W., Washington, D. C. 200006), The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology, Marilyn Bakker, Hrsg., S. 364–369 (John Wiley & Sons); US 5288531 (Falls et al.), US 5721025 (Falls et al.), US 5360648 (Falls et al.) und US 6117465 (Falls et al.) beschriebene; und andere Folienherstellungstechniken, wie sie in Plastic Films, Technology and Packaging Applications (Technomic Publishing Co., Inc. (1992)) von Kenton R. Osborn und Wilmer A. Jenkens, S. 39–105, erörtert werden.
Andere Folienherstellungstechniken werden in US 6723398 (Chum et al.) offenbart. Nachverarbeitungsverfahren, wie Strahlungsbehandlung und Koronabehandlung, insbesondere für Druckanwendungen, können mit den Materialien der Erfindung auch bewerkstelligt werden. Folien, die gemäß der Erfindung hergestellt werden, können auch mit Silan gehärtet werden, oder die Polymere, die zur Herstellung des Gegenstands der Erfindung verwendet werden, können nach der Herstellung gepfropft werden (wie mit Maleinsäureanhydrid gepfropfte Polymere, einschließlich Techniken, die in US 4927888 (Strait et al.), US 4950541 (Tabor et al.), US 4762890 (Strait et al.), US 5346963 (Hughes et al.) und US 4684576 (Tabor et al.)) offenbart werden.
Nachdem die Folie gebildet worden ist, kann sie gereckt werden. Das Recken kann in jeder Weise bewerkstelligt werden.
Die atmungsaktiven Folien der vorstehend genannten Verfahren können in
Abhängigkeit von der Anwendung in jeder Dicke hergestellt werden. Typischerweise weisen die Folien eine Gesamtdicke von 25,4 μm bis 508 μm (1 bis 20), bevorzugt 25,4 μm bis 254 μm (1 bis 10), bevorzugter 50,8 bis 152,4 μm (2 bis 6 mil) auf. Die Permeabilität kann ebenfalls in Abhängigkeit von der Anwendung eingestellt werden. Die atmungsaktiven Folien können zur Verpackung von Pulvern und trockenen Waren eingesetzt werden.
Die Folien und Verfahren der Erfindung und ihre Verwendung werden durch die folgenden Beispiele ausführlicher beschrieben. Sofern nichts Gegenteiliges angegeben wird, beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht.
BEISPIELE
Die Polymere der Tabelle mit dem Titel "Polymere" wurden zur Herstellung der Zusammensetzungen und Folien von Beispiel 1 verwendet. Polymere

Polymertyp Polymerbezeichnung Dichte (g/cm³) Schmelzindex oder Schmelzflussrate(g/10 min)

Komposit-PE* Polyethylen 0,92 1

PP Polypropylen 0,917 0,4
Komposit-PE = 36,4% homogenes PE (Ethylen/1-Octen-Copolymer) mit einem Schmelzindex von 0,19 g/10 min, einer Dichte von 0,902 g/cm³ und 63,6% heterogenes PE (Ethylen/1-Octen-Copolymer) mit einem Schmelzindex von 1,6 g/10 min, einer Dichte von 0,931 g/cm³; wobei das Komposit-PE stabilisiert war mit Calciumstearat (1.250 ppm), einem Phosphitstabilisator, wie 1.000 ppm Irgafos* 168, einem Phenolstabilisator mit sterischer Hinderung, wie 200 ppm Irganox* 1010 und/oder 250 ppm 1076, und wurde in situ hergestellt in Reihenreaktoren gemäß den Lehren von US-Patent 5844045 , US-Patent 5869575 und/oder US-Patent 6448341 (Irgafos* und Irganox* sind beide Marken von Ciba-Geigy Corp.).
PP = mit Diphenyloxid-4,4'-bissulfonylazid (150 ppm) modifiziertes schlagzähes Copolymerethylen (8–10 Gew.-%)/Polypropylen enthaltend 500 ppm Calciumstearat, 600 ppm Irgafos 168, 1.000 ppm Irganox 1010, besitzt einen vormodifizierten Schmelzindex von 0,8 g/10 min (Bedingung 230°C/2,16 kg) und einen End-MFR (nachmodifiziert) von 0,4 g/10 min (auch Bedingung 230°C/2,16 kg), hergestellt unter Verwendung des Verfahrens nach irgendeinem der folgenden US-Patente: US-Patent 6528136 ; US-Patent 6143829 ; US-Patent 6359073 und WO 99/10424 . NM = nicht gemessen.
BEISPIEL 1
Eine Trockenmischung umfassend 62 Gew.-% Polyethylen, 34 Gew.-% Polypropylen und 4 Gew.-% weiße Grundmischung (TiO₂) wurde trocken vermischt. Die Trockenmischung wurde direkt in den Extruder geleitet, um Glasfolie herzustellen.
Das Temperaturprofil im Extruder wurde eingestellt, um eine Schmelztemperatur von 254,4°C (490°F) zu ergeben. Die Pellets wurden dann auf einer Gloucester-Blasfolien-Anlage mit einem Düsendurchmesser von 15,24 cm (6 Zoll), einer eingängigen Doppelmischschraube, einem Extruderdurchmesser von 6,35 cm (2,5 Zoll) und einem LID von 30:1 extrudiert. Die Frostlinienhöhe (FLH), das Aufblasverhältnis (BUR) und die Schmelztemperatur wurden relativ konstant bei 76,2 cm (30 Zoll), einem Düsenabstand von 228,6 um (40 mil), einem BUR von 2,1 und einer Schmelztemperatur von 254,4°C (490°F) gehalten. Es ergab sich eine Einschichtfolie mit einer Dicke von 228,6 μm (9 mil). Die Ausstoßgeschwindigkeit war 73,9 kg/h (163 brit. Pfd. pro h).

Die sich ergebende Folie wurde von Perforating Industries perforiert. Sie setzten ein halbkontinuierliches Verfahren mit zwei Platten, eine mit Stiften und eine mit passenden Löchern, ein. Die Folie wurde in Inkremente unterteilt und die Platten zur Bildung von Löchern geschlossen. Dann wurden die Platten geöffnet und die Folie in Inkremente unterteilt (d. h. nach vorne geschoben). Andere Verfahren, wie mit Stiften bestückte Walzen mit einer Druckwalze unter Verwendung eines konti nuierlichen Rolle-zu-Rolle-Verfahrens, wurden auch zur Perforierung ins Auge gefasst. Eine Laserperforation könnte auch eingesetzt werden. Perforating Industries verwendete ein Muster, das 6,5 Löcher/cm² (42 Löcher/Zoll²) aufwies. Jedes Loch war in der Gestalt ziemlich zufällig (obwohl kreisförmig bevorzugt war). Eine elliptische Gestalt wurde eingesetzt, um ungefähr den Bereich des Lochs durch Messung der "langen" und "kurzen" Abmessung zu berechnen. Die mittlere Fläche pro Loch betrug 40.000 bis 41.000 Mikrometer². Somit war die Lochfläche pro Fläche Folie 261.686 bis 2.721.960 Mikrometer²/cm² (1.687.000 bis 17.561.000 Mikrometer²/Zoll²).

Probenbeschreibung	Beispiel 1 perforierte Folie
Dicke (μm) ((mil))	228,6 (9)
Elmendorf-Reißfestigkeit (B) CD (g)	1.400
Elmendorf-Reißfestigkeit (B) MD (g)	1.011
Dart B (g)	214
Dart modifiziert (g)	274
2% Sekantenmodul CD (MPa) ((psi))	296,9 (42.416,54)
2% Sekantenmodul MD (MPa) ((psi))	320,3 (45.763,3)
Bruchspannung CD (MPa) ((psi))	11,9 (1.695,7)
Bruchspannung MD (MPa) ((psi))	11,7 (1.673,98)
Fließdruck CD (kg) ((brit. Pfd.))	7,27 (16,02)
Fließdruck MD (kg) ((brit. Pfd.))	5,79 (12,76)
Dehngrenze CD (MPa) ((psi))	11,2 (1.606,54)
Dehngrenze MD (MPa) ((psi))	10,1 (1.446,02)

Dart-Aufprall (Typ B) der Folien wurde gemäß ASTM D-1709-85 gemessen; Zugfestigkeit, Fluß, Zähigkeit und 2% Sekantenmodul der Folien wurden gemäß ASTM D-882 gemessen; Elmendorf-Reißfestigkeit (Typ B) wurde gemäß ASTM D-1922 gemessen.
Die perforierte Folie wurde dann in einen Umwandler zur Beutelherstellung geleitet. Die Abmessungen des Beutels waren etwa 49,5 cm Breite, 11 cm Tiefe und 59 cm Länge.
Die Gurley-Daten bei dieser Folie waren 1,5 bis 2,5 s. Für Papier war die Permeabilität 14 bis 16 s. Eine kleine Probe der Folie wurde in eine Kammer mit gegebenem Druck gestellt. Die Messung war dann die Zeit, die für ein bestimmtes Luftvolumen zur Durchdringung durch die Probe erforderlich war, wie im ISO-Testverfahren 5636/5 mit dem Titel "Paper and Board – Determination of Air Permeance (medium range) – Part 5: Gurley Method" beschrieben. Umso niedriger die Zahl ist, desto durchlässiger war daher die Folie (desto schneller kann das gegebene Volumen entweichen). Somit waren die neuen Folien um ein Vielfaches durchlässiger als Papier.
Die Beutel wurden auch auf Permeabilität geprüft. Die Beutel wurden auf einer Düse angeordnet und Luft wurde in den Beutel gepumpt, um einen gegebenen Druck (50 millibar) zu erreichen. Sobald das Gleichgewicht erreicht war, wurde die Strömung durch den Beutel als m³/h Luft gemessen. Ein Beutel aus der neuen Folie der Erfindung wies eine Permeabilität von > 100 m³/h auf, während der Papierbeutel 39–42 m³/h aufwies. In diesem Fall ist der Beutel umso durchlässiger, je höher die Zahl ist. Dies weist wiederum darauf hin, dass die Beutel aus den neuen Folien durchlässiger als Papier waren.
Ein anderes Konzept verwendet den gleichen vorstehend beschriebenen Beutel, aber schließt eine Hülse ein, um den Fall zu unterstützen, bei dem dieser Beutel zu schmutzig war, nämlich wenn Zement (als typisches Trockenfüllstoffmaterial) aus dem Loch mit der Luft entweicht. Die Hülse hat einige größere Löcher, um die Luft entweichen zu lassen, hält den Zement aber darin (oder zumindest zwischen den Schichten).
Ein dritter Aspekt beinhaltet ein nicht gewebtes Patch. Ein Beutel der gleichen Folie wie oben beschrieben wurde verwendet. Dieser Beutel wurde in der gleichen Weise wie oben perforiert, er weist aber eine geringere Gesamtpermeabilität über weniger und kleinere Löcher auf. Es gab 0,93 Löcher/cm² (6 Löcher/Zoll²) von 0,650 Mikrometer²/Loch. Die sich ergebende Gesamtlochfläche betrug 9.765 bis 9.920 Mikrometer²/cm² (63.000 bis 64.000 Mikrometer²/Zoll²). Die Gurley-Daten für diese Probe waren 50 bis 60 s – das war etwa 3 Mal durchlässig als Papier.

Claims

Perforierte Folie, umfassend mindestens ein thermoplastisches Polymer und dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine der folgenden Eigenschaften a) eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 20 m³/h oder b) eine Gurley-Permeabilitätszahl (ASTM-Test) von weniger als 35 s aufweist, wobei das thermoplastische Polymer ein Homopolymer oder Interpolymer von Polyethylen mit einem Schmelzindex von 0,2 bis 5 g/10 min, einer Dichte von 0,9 bis 0,97 g/cm³ und einer Molekulargewichtsverteilung, Mw/Mn, von 1,5 bis 5 umfasst.
Folie nach Anspruch 1, wobei die Folie beide Eigenschaften aufweist.
Folie nach Anspruch 1 mit einer Perforationsdichte von mindestens 54.250 μm²/cm² (350.000 Mikron²/Zoll²).
Folie nach Anspruch 1 mit einer Perforationsdichte von mindestens 77.500 μm²/cm² (500.000 Mikron²/Zoll²).
Folie nach Anspruch 1 mit einem Zahlenmittel der Dichte von Löchern von 0,93 Löchern/cm² (6) bis 7,75 Löchern/cm² (50 Löchern/Zoll²).
Folie nach Anspruch 1 mit einer mittleren Einzellochfläche von 10.000 μm² (Mikron²) bis 70.000 μm² (Mikron²).
Folie nach Anspruch 1 mit einer Mindestlochgröße von etwa 100 μm (Mikron).
Folie nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Polymer ferner Homopolymere und Interpolymere von Polypropylen umfasst.
Folie nach Anspruch 1, wobei die Folie durch die Abwesenheit eines Wachs-Kompatibilisierungsmittels gekennzeichnet ist.
Folie nach Anspruch 1, wobei die Folie durch die Abwesenheit eines anorganischen Füllstoffs gekennzeichnet ist.
Folie nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus linearem Ethylenpolymer oder im wesentlichen linearem Ethylenpolymer, gekennzeichnet durch: (1) eine Dichte von 0,87 bis 0,96 g/cm³ (2) eine Molekulargewichtsverteilung, Mw/Mn, von weniger als oder gleich etwa 5 und (3) einen Schmelzindex I₂, gemessen gemäß ASTM D-1238, Bedingung 190°C/2,16 kg, von 0,5 bis 20,0 dg/min, und Polypropylen oder Mischungen davon.
Folie nach Anspruch 11, wobei das lineare oder im wesentlichen lineare Ethylenpolymer ein Copolymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen und 1-Octen, Ethylen und 1-Buten, Ethylen und 1-Hexen, Ethylen und 1-Penten, Ethylen und 1-Hepten, Ethylen und 4-Methyl-1-Penten und Mischungen davon umfasst.
Folie nach Anspruch 1, ferner umfassend GPPS, HIPS, ABS, SAN, Nylon, Styrol-Blockcopolymere oder eine Mischung davon.
Verpackungsbeutel für pulvriges oder granuläres Material aus einer Feinfolie oder Folie, umfassend mindestens ein thermoplastisches Polymer, wobei die Feinfolie oder Folie perforiert ist und eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 20 m³/h aufweist, wobei das thermoplastische Polymer ein Homopolymer oder Interpolymer von Polyethylen mit einem Schmelzindex von 0,2 bis 5 g/10 min, einer Dichte von 0,9 bis 0,97 g/cm³ und einer Molekulargewichtsverteilung, Mw/Mn, von 1,5 bis 5 umfasst.
Beutel nach Anspruch 14 mit einer Dicke von 25,4 μm (1 mil) bis 508 μm (20 mil).
Beutel nach Anspruch 14 mit einer Dicke von 50,8 bis 152,4 μm (2 bis 6 mil).
Beutel nach Anspruch 14, enthaltend ein Gewicht von 10 kg bis 100 kg.
Verfahren zur Bildung einer atmungsaktiven Folie gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, umfassend: (a) das Auswählen eines thermoplastischen Polymers, das zur Herstellung einer Folie geeignet ist, wobei das thermoplastische Polymer ein Homopolymer oder Interpolymer von Polyethylen mit einem Schmelzindex von 0,2 bis 5 g/10 min, einer Dichte von 0,9 bis 0,97 g/cm³ und einer Molekulargewichtsverteilung, Mw/Mn, von 1,5 bis 5 umfasst; (b) das Bilden einer Blas- oder Gießfolie aus dem thermoplastischen Polymer, wobei die Folie durch Anwenden einer Schmelztemperatur von 175 bis 260°C und einem BUR von 2,5 bis 3,7 gebildet wird; (c) das Perforieren der Folie unter Bedingungen, die ausreichen, um die atmungsaktive Folie zu bilden, wobei die atmungsaktive Folie eine Gurley-Permeabilitätszahl (ASTM-Test) von weniger als 35 s aufweist.
Folienstruktur, umfassend die Folie gemäß den Ansprüchen 1 bis 13 mit mindestens 2 Schichten, wobei jede Schicht einen von der anderen Schicht verschiedenen Lochgrößengradienten aufweist.
Folienstruktur nach Anspruch 19, wobei jede Schicht einen von der anderen Schicht verschiedenen Lochabstandsgradienten aufweist.
Folienstruktur nach Anspruch 20, wobei der Lochgrößengradient von dem der anderen Schicht versetzt ist.