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Die
vorliegende Erfindung betrifft Mehrfachschichten (Laminate), die
mindestens eine Schicht A) aus Fluorpolymer, eine dazwischenliegende
Schicht B) und eine Schicht C) aus chloriertem Polyvinylchlorid
(CPVC) enthalten, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine
vollständige
Haftung zwischen den Schichten aufweisen, so dass bei den Delaminierungstests
der Probekörper
ohne Schichtentrennung bricht. Besagte Mehrfachschichten zeigen
neben einer hohen Haftung zwischen den Schichten gute mechanische
Eigenschaften, gute Flammbeständigkeit und
auf der Seite der Fluorpolymer-Schicht A) gute Beständigkeit
gegenüber
chemischen Agenzien.
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Die
Folienbahnen der thermoverarbeitbaren Fluorpolymere, insbesondere
der Fluorpolymere, die Einheiten, die sich von Vinylidenfluorid
(VDF) ableiten, enthalten, zeigen gute mechanische Eigenschaften,
eine sehr gute Beständigkeit
gegenüber
Flammen und chemischen Agenzien. Allerdings sind sie teuer und Folienbahnen
großer
Dicke.
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Ein
Weg zur Herstellung weniger teurer Folienbahnen ist die Nutzung
des Konzepts von Laminaten, in denen die Fluorpolymerschichtdicke
wesentlich reduziert ist. Daher muss die Nichtfluorpolymerschicht
niedrigere Kosten und Flammbeständigkeit aufweisen,
um die Leistungsfähigkeit
der Ganzfluorpolymerfolienbahn zu bewahren. Ein guter Kandidat ist
das CPVC, das ein nicht sehr teures thermoverarbeitbares Polymer
ist und eine gute Flammbeständigkeit
aufweist. Es enthält
von 58 Gewichts-% bis zu 75 Gewichts-% Chlor und wird durch die
Chlorierung von Polyvinylchlorid (PVC) erhalten.
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Der
Anmelder hat festgestellt, dass in einer Doppelschicht des zuvor
erwähnten
Fluorpolymers mit CPVC, erhalten zum Beispiel durch Ausübung eines
Druckes auf die bei ihrer Erweichungstemperatur gehaltenen überlappenden
Schichten, die Haftung nicht erreicht wird.
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Es
ist überraschenderweise
und unerwarteterweise festgestellt worden, dass es möglich ist, eine
ausgezeichnete Haftung zwischen den Fluorpolymeren der Schicht A)
und dem CPVC der Schicht C) zu erhalten, wenn eine wie unten definierte
dünne Polymerschicht
zwischen ihnen eingefügt
wird.
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Mehrfachschicht,
die mindestens ein Laminat enthält,
das aus einer Serie aus folgenden Schichten gebildet ist:
- A) eine thermoverarbeitbare Fluorpolymerschicht enthaltend
Einheiten, die von Vinylidenfluorid (VDF) abgeleitet sind;
- B) eine Polyamidschicht, die mit 0,01 Gew.-%–5 Gew.-% eines Diamins gemischt
ist, oder eine Polyamidschicht, die wenigstens 20 μeq/g -NH2-Gruppen aufweist, oder eine thermoverarbeitbare
Polymerschicht, die (-COO-)-Einheiten und/oder -CN-Gruppen enthält; und
- C) eine Schicht, die auf chloriertem Polyvinylchlorid (CPVC)
basiert, das zwischen 58 Gew.-% und 75 Gew.-%, vorzugsweise zwischen
60 Gew.-% und 70 Gew.-% Chlor enthält.
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Die
aus A/B/C-Schichten gebildete Folienbahn zeigt gute mechanische
Beständigkeit
und Flammbeständgkeit
und besitzt auf der Fluorpolymerseite eine ausgezeichnete Beständigkeit
gegenüber
chemischen Agenzien.
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Um
eine Folienbahn zu erhalten, worin beide äußere Oberflächen gegenüber chemischen Agenzien beständig sind,
ist es möglich,
eine Mehrfachschicht mit der folgenden Schichtenfolge A/B/C/B/A herzustellen.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Mehrfachschicht,
die aus fünf
Schichten A/B/C/B/A gebildet wird, worin A, B und C die obige Bedeutung
haben.
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Die
Schicht A)-Fluorpolymere der vorliegenden Erfindung enthalten vorzugsweise
mindestens 10 Mol-% von Einheiten, die sich von VDF ableiten. Besagte
Fluorpolymere können
VDF-Homopolymere oder VDF-Copolymere mit anderen ethylenisch ungesättigten
Monomeren sein, vorzugsweise ausgewählt aus der aus Hexafluorpropen
(HFP), Chlortrifluorethylen (CTFE), Tetrafluorethylen (TFE), Perfluoralkylvinylethern
wie zum Beispiel Perfluorpropylvinylether, Trifluorethylen, Fluordioxolen,
beschrieben in dem Dokument USP 6 201 084, Ethylen, Propylen gebildeten
Gruppe.
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Die
mit VDF copolymerisierten Comonomere liegen in solchen Mengen vor,
dass ein thermoverarbeitbares Polymer erhalten wird.
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Besagte
Polymere sind teilweise kristallin.
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Als
Schicht A) wird vorzugsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF) verwendet.
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In
Schicht B) kann jedes Polyamid verwendet werden, vorausgesetzt,
dass es mit 0,01 Gew.-%–5 Gew.-%
eines Diamins vermischt ist.
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Die
Schicht B)-Polyamide, die eine Menge von -NH2-Endgruppen
größer als
20 μeq/g
besitzen, können
gemäß bekannter
Methoden hergestellt werden, zum Beispiel gemäß dem Dokument USP 4 543 378,
worin ein Kettenübertragungsagenz
wie zum Beispiel m- oder
p-Xylylendiamin, Hexamethylendiamin oder Dodecamethylendiamin in
der Polymerisationsphase verwendet wird.
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Das
Schicht B)-Polyamid, das eine Menge von -NH2-Endgruppen
größer als
20 μeq/g
besitzt, kann auch durch Vermischen von Polyamiden unterschiedlichen
-NH2-Endgruppengehalts
erhalten werden, so dass die Endmischung eine -NH2-Endgruppen-Menge von mehr als
20 μeq/g
enthält.
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Die
Schicht B)-Polyamide können
vom (Co)Polyamidtyp sein, wie zum Beispiel Polyamid 6 (PA 6), Polyamid
66 (PA 66), Polyamid 11 (PA 11), Polyamid 12 (PA 12).
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Wenn
den Schicht B)-Polyamiden Diamine zugesetzt werden, können diese
zum Beispiel sein: geschützte
Amine, wie Hexamethylendiamincarbamat und N,N'-Dicinnamyliden-1,6-hexandiamin; C4-C20-aliphatische Diamine, wie zum Beispiel
Dodecyldiamin und Decyldiamin; aromatische Diamine, wie zum Beispiel
para-Xylylendiamin. Geschützte Diamine,
sowohl aliphatische als auch aromatische, sind bevorzugt.
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Die
Schicht B)-Polymere enthalten vorzugsweise wenigstens 10 Mol-% Monomere,
die (-COO-)-Einheiten und/oder -CN-Gruppen enthalten.
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Besagte
Polymere können
Poly(alkyl(meth)acrylate), zum Beispiel Poly(methylmethacrylat)
(PMMA), oder Copolymere von Alkyl(meth)acrylaten mit Acrylsäure, zum
Beispiel Poly(ethylacrylat/acrylsäure), Poly(ethylhexylacrylat/acrylsäure), Poly(vinylester),
zum Beispiel Poly(vinylacetate), Poly(acrylnitrile) sein. Unter
den Schicht B)-Polymeren, die (-COO-)-Einheiten enthalten, sind
Polyalkyl(meth)acrylate, insbesondere PMMA, bevorzugt.
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Vorzugsweise
werden als Schicht B) Polyamide, die mindestens 20 μeq/g NH2-Endgruppen
enthalten, oder ein mit 0,01 Gew.-%–5 Gew.-% Diamin gemischtes
Polyamid verwendet.
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Die
Schicht B)-Polyamide, die mehr als 20 μeq/g NH2-Endgruppen
enthalten, können
optional Diamine enthalten. Schicht B) kann eine sehr viel geringere
Dicke als die von Schicht C) aufweisen. Schicht B) kann ebenfalls
aus einer Mischung des Polymers aus Schicht A) oder aus Schicht
C) gebildet sein, optional in Mischungen untereinander, mit mindestens
10 Gew.-%, vorzugsweise mit mindestens 50 Gew.-% des Schicht B)-Polymers wie oben.
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Die
(Co)Polymere der einzelnen Schichten der Erfindung können optional
Additive wie Füllstoffe, zum
Beispiel Polytetrafluorethylen (PTFE), Silikate, Graphit, Titandioxid,
Schmierstoffe, Pigmente, feuerhemmende Substanzen, Weichmacher,
thermische und UV-Stabilisatoren enthalten.
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Die
Mehrfachschichtstrukturen der vorliegenden Erfindung können durch
Coextrusion erhalten werden. Alternativ werden die einzelnen Schichten
durch Zusammenpressen bei der Polymererweichungstemperatur laminiert.
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Die
erfindungsgemäßen Mehrfachschichten können als
Strukturelemente für Arbeitsflächen, Beschichtungstafeln,
beim Bau formgepresster Artikel, zum Beispiel „Nassätzbänken", die in der Halbleitertechnologie genutzt
werden, verwendet werden.
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Es
folgen einige veranschaulichende Beispiele, die die vorliegende
Erfindung nicht beschränken.
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BEISPIELE
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Die
folgenden an den verwendeten Polymeren durchgeführten Charakterisierungen werden nachfolgend
angegeben:
- – Schmelzflussindex (melt flow
index M.I.)
Der M.I. der fluorierten Polymere wird gemäß der ASTM
D 1238-Methode bei 232°C
und mit einer Belastung von 5 kg gemessen.
- – Zweite
Schmelztemperatur (TmII)
Die TmII der fluorierten Polymere wird durch Differentialrasterkalorimetrie
(Differential Scanning Calorimetry, DSC) bestimmt.
- – Glastemperatur
(Tg)
Die Tg der CPVC-Polymere wird durch Differentialrasterkalorimetrie
(Differential Scanning Calorimetry, DSC) bestimmt.
- – Chlorgehalt
in CPVC
Er wurde durch Elementaranalyse bestimmt.
- – -NH2-Endgruppen
Die Anzahl der -NH2-Endgruppen der Polyamide wird bestimmt
durch Herstellen einer 2%igen Lösung
von Polyamid in m-Kresol und durch anschließende Titration mit Perchlorsäure.
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BEISPIEL 1
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Schicht A)
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- PVDF
- Aus einem PVDF-Polymer mit einer TmII gleich
167°C und
einem MI gleich 2 g/10' sind
Platten mit einer Dicke von 1,5 mm durch Formpressen erhalten worden.
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Schicht B)
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- Polyamid 12 (PA 12) mit -NH2-Endgruppen
gleich 110 μeq/g
- Einige Filme des Polyamids mit einer Dicke von 0,3 mm sind durch
Formpressen erhalten worden.
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Schicht C)
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- CPVC
- Platten mit einer Dicke von 6 mm sind durch Formpressen aus
einem CPVC-Copolymer erhalten worden, das eine Tg gleich 112°C und einen
Chlorgehalt gleich 64,24 Gew.-% aufweist.
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Herstellung des A)/B)/C)-Laminats
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Die
zuvor erhaltenen einzelnen Schichten A), B) und C) sind überlappt
worden und bei einer Temperatur von 200°C für 10 Minuten unter Druck (etwa
2–3 bar)
gehalten worden.
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Durch
Anwenden einer mechanischen Kraft wurde versucht, Schicht A) von
Schicht C) zu trennen.
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Die
Adhäsionskraft
zwischen Schicht A) und Schicht C) kann nicht gemessen werden. Beim
Erhöhen
der Kraft zur Trennung der Schichten wird der hergestellte Artikel
zerbrochen, ohne die Delaminierung zu erreichen. Dies zeigt, dass
das erfindungsgemäße Laminat
eine hohe Haftung aufweist.
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BEISPIEL 2 (Vergleichsbeispiel
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Schicht A)
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- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
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Schicht C)
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- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
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Herstellung des A)/C)-Laminats
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Die
zuvor erhaltenen Platten der einzelnen Schichten A) und C) sind überlappt
worden und bei einer Temperatur von 200°C für 10 Minuten unter Druck (etwa
2–3 bar)
gehalten worden.
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Das
A)/C)-Laminat zeigt keine Haftung zwischen den Schichten.
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BEISPIEL 3 (Vergleichsbeispiel)
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Schicht A)
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- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
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Schicht B)
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- PA 12 mit -NH2-Endgruppen gleich
13 μeq/g
- Einige Filme des Polyamids mit einer Dicke von 0,3 mm sind durch
Formpressen erhalten worden.
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Schicht C)
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- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
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Herstellung des A)/B)/C)-Laminats
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Die
zuvor erhaltenen einzelnen Schichten A), B) und C) sind überlappt
worden und bei einer Temperatur von 200°C für 10 Minuten unter Druck (etwa
2–3 bar)
gehalten worden.
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Das
A)/B)/C)-Laminat zeigt keine Haftung zwischen den Schichten.
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BEISPIEL 4
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Schicht A)
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- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
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Schicht B)
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- Polyamid PA 12 mit -NH2-Endgruppen
gleich 13 μeq/g,
gemischt mit 1 Gew.-% Diamin
- Ein Kilogramm des PA 12 in Granulatform mit -NH2-Endgruppen
gleich 13 μeq/g
ist mit 1 Gew.-% Hexamethylendiaminmonocarbamat gemischt worden.
Dann ist es in einem Brabender-Einschneckenextruder aus Hastelloy
C-276 mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Länge entsprechend
dem 25fachen Durchmesser mit einer Massetemperatur von 225°C pelletiert
worden. Zwei Filme mit einer Dicke von 0,3 mm sind aus dem Granulat
durch Formpressen erhalten worden.
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Schicht C)
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- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
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Herstellung des A)/B)/C)/B)/A)-Laminats
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Die
einzelnen zuvor erhaltenen Schichten A), B) und C) sind in der Reihenfolge
A)/B)/C)/B)/A) überlappt
worden und bei einer Temperatur von 200°C für 10 Minuten unter Druck (etwa
2–3 bar)
gehalten worden.
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Es
wurde durch Anwenden einer mechanischen Kraft versucht, die Schichten
zu trennen.
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Die
Adhäsionskraft
zwischen den Schichten kann nicht gemessen werden. Beim Erhöhen der Kraft
zur Trennung der Schichten wird der hergestellte Artikel zerbrochen,
ohne die Delaminierung zu erhalten. Dies zeigt, dass das erfindungsgemäße Laminat
eine hohe Haftung aufweist.
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BEISPIEL 5
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Beispiel
4 wird wiederholt, wobei Schicht B) ein Polyamid PA 12 mit -NH2-Endgruppen gleich 45 μeq/g ist, das aus der mechanischen
Vermischung von 330 g PA 12 aus Beispiel 1 (-NH2 =
110 μeq/g)
mit 670 g PA 12 aus Beispiel 2 (-NH2 = 13 μeq/g) ist. Dann
wurde die Mischung in einem Brabender-Einschneckenextruder aus Hastelloy
C-276 mit einem Durchmesser
von 18 mm und einer Länge
entsprechend dem 25fachen Durchmesser mit einer Massetemperatur
von 225°C
pelletiert. Zwei Filme mit einer Dicke von 0,3 mm sind aus dem Granulat
durch Formpressen hergestellt worden.
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Herstellung des A)/B)/C)/B)/A)-Laminats
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Die
einzelnen zuvor erhaltenen Schichten A), B) und C) sind in der Reihenfolge
A)/B)/C)/B)/A) überlappt
worden und bei einer Temperatur von 200°C für 10 Minuten unter Druck (etwa
2–3 bar)
gehalten worden.
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Es
wurde durch Anwenden einer mechanischen Kraft versucht, die Schichten
zu trennen.
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Die
Adhäsionskraft
zwischen den Schichten kann nicht gemessen werden. Beim Erhöhen der Kraft
zur Trennung der Schichten wird der hergestellte Artikel zerbrochen,
ohne die Delaminierung zu erhalten. Dies zeigt, dass das erfindungsgemäße Laminat
eine hohe Haftung aufweist.
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BEISPIEL 6
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Schicht A)
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- Es wird das Polymer von Beispiel 1 verwendet.
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Schicht B)
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- Ein Film mit einer Dicke von 0,3 mm ist aus einem Polymethylmethacrylat
durch Formpressen erhalten worden.
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Schicht C)
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- Es wird das Polymer von Beispiel 1 verwendet.
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Herstellung des A)/B)/C)-Laminats
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Die
einzelnen zuvor erhaltenen Schichten A), B) und C) sind überlappt
worden und bei einer Temperatur von 200°C für 10 Minuten unter Druck (etwa
2–3 bar)
gehalten worden.
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Durch
Anwenden einer mechanischen Kraft wird versucht, Schicht A) von
Schicht C) zu trennen.
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Die
Adhäsionskraft
zwischen Schicht A) und Schicht C) kann nicht gemessen werden. Beim
Erhöhen
der Kraft zur Trennung der Schichten wird der hergestellte Artikel
zerbrochen, ohne die Delaminierung zu erhalten. Dies zeigt, dass
das erfindungsgemäße Laminat
eine hohe Haftung aufweist.
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BEISPIEL 7
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Schicht A)
-
- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
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Schicht B)
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- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 6.
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Schicht C)
-
- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
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Herstellung des A)/B)/C)/B)/A)-Laminats
-
Die
einzelnen zuvor erhaltenen Schichten A), B) und C) sind in der Reihenfolge
A)/B)/C)/B)/A) überlappt
worden und bei einer Temperatur von 200°C für 10 Minuten unter Druck (etwa
2–3 bar)
gehalten worden.
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Es
wurde durch Anwenden einer mechanischen Kraft versucht, die Schichten
zu trennen.
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Die
Adhäsionskraft
zwischen den Schichten kann nicht gemessen werden. Beim Erhöhen der Kraft
zur Trennung der Schichten wird der hergestellte Artikel zerbrochen,
ohne die Delaminierung zu erhalten. Dies zeigt, dass das erfindungsgemäße Laminat
eine hohe Haftung aufweist.
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BEISPIEL 8
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Schicht A)
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- Platten mit einer Dicke von 1,5 mm sind durch Formpressen
aus einem Polymer erhalten worden, das aus Einheiten von Vinylidenfluorid
(VDF), Tetrafluorethylen (TFE) und Hexafluorpropen (HFP) in einem molaren
Verhältnis
von 37/48/15 mit einer TmII gleich 161,8°C gebildet
wird.
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Schicht B)
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- Polyamid PA 12 mit -NH2-Endgruppen
gleich 32 μeq/g
- Das Polyamid wurde aus der mechanischen Vermischung von 200
g PA 12 aus Beispiel 1 (-NH2 = 110 μeq/g) mit
800 g PA 12 aus Beispiel 2 (-NH2 = 13 μeq/g) erhalten.
Dann wurde die Mischung in einem Brabender-Einschneckenextruder
aus Hastelloy C-276 mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Länge entsprechend
dem 25fachen Durchmesser mit einer Massetemperatur von 225°C pelletiert.
Filme mit einer Dicke von 0,3 mm sind aus dem Granulat durch Formpressen
hergestellt worden.
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Schicht C)
-
- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
-
Herstellung des A)/B)/C)-Laminats
-
Die
einzelnen zuvor erhaltenen Schichten A), B) und C) sind überlappt
worden und bei einer Temperatur von 200°C für 10 Minuten unter Druck (etwa
2–3 bar)
gehalten worden.
-
Durch
Anwenden einer mechanischen Kraft wird versucht, Schicht A) von
Schicht C) zu trennen.
-
Die
Adhäsionskraft
zwischen Schicht A) und Schicht C) kann nicht gemessen werden. Beim
Erhöhen
der Kraft zur Trennung der Schichten wird der hergestellte Artikel
zerbrochen, ohne die Delaminierung zu erhalten. Dies zeigt, dass
das erfindungsgemäße Laminat
eine hohe Haftung aufweist.
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BEISPIEL 9
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Schicht A)
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- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
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Schicht B)
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- Mischung von Polymeren, die zu 77 Gew.-% aus HNBR (hydrierter
Nitrilbutadienkautschuk) und zu 23 Gew.-% aus einem VDF/HFP-Copolymer
im molaren Verhältnis
95,3:4,7 gebildet werden
- Filme mit einer Dicke von 0,3 mm sind aus dem Granulat durch
Formpressen hergestellt worden.
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Schicht C)
-
- Es wird dasselbe Polymer verwendet wie in Beispiel 1.
-
Herstellung des A)/B)/C)-Laminats
-
Die
einzelnen zuvor erhaltenen Schichten A), B) und C) sind überlappt
worden und bei einer Temperatur von 200°C für 10 Minuten unter Druck (etwa
2–3 bar)
gehalten worden.
-
Durch
Anwenden einer mechanischen Kraft wird versucht, Schicht A) von
Schicht C) zu trennen.
-
Die
Adhäsionskraft
zwischen Schicht A) und Schicht C) kann nicht gemessen werden. Beim
Erhöhen
der Kraft zur Trennung der Schichten wird der hergestellte Artikel
zerbrochen, ohne die Delaminierung zu erhalten. Dies zeigt, dass
das erfindungsgemäße Laminat
eine hohe Haftung aufweist.