DE69203622T2 - Mikroporöse Folie und Verfahren zu ihrer Herstellung. - Google Patents

Mikroporöse Folie und Verfahren zu ihrer Herstellung.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine mikroporöse Folie aus Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht.
  • So eine Folie ist aus der EP-A-378 279 bekannt, die ein Verfahren für die Herstellung von mikroporösen Folien aus einer Lösung von Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht in einem verdampfbaren Lösungsmittel beschreibt.
  • Diese Folie hat den Nachteil, daß sie nicht sehr durchlässig für Wasserdampf ist, was, speziell wenn die Folie als atmungsaktive Einlageschicht in Bekleidung Verwendung findet, zu einem nicht optimalen Tragekomfort führt.
  • Das Ziel der Erfindung ist es, eine mikroporöse Folie aus Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht zur Verfügung zu stellen, welche für einen höheren Tragekomfort als die bekannte Folie sorgt.
  • Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Folie eine Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeitsrate von mindestens 7500 g/24 h.m² und eine Luftdurchlässigkeit zwischen 10 und 60 s/50 ml hat.
  • Die erfindungsgemäße Folie hat ein sehr großes Wasserdampf Durchlassungsvermögen. Am Bekleidungssektor offenbart sich diese vorteilhafte Eigenschaft als große Entlüftungsfähigkeit für menschliche Körperausdunstungen und Schweiß an die Atmosphäre, dank derer der Körper und die Bekleidung, auch im Falle stärkerer, physischer Anstrengung, erfreulicherweise trocken bleiben. Die Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeitsrate der Folie ist mindestens 7500 g/24 h.m², bevorzugt mindestens 10.000 g/24 h.m².
  • Überraschenderweise ist die erfindungsgemäße Folie, trotz ihrer sehr hohen Dampfdurchlässigkeitsrate nicht sehr luftdurchlässig. Obwohl eine gewisse Luftdurchlässigkeit zur Belüftung des durch die Bekleidung umschlossenen Bereichs erwünscht ist, muß das Bekleidungsmaterial einen gewissen Schutz gegen Wind bieten, um allzu große Abkühlung des Körpers zu verhindern. Die Grenzen, zwischen denen die Werte für die Luftdurchlässigkeit der erfindungsgemäßen Folie liegen, schließen einen Bereich ein, in dem beide vorstehend genannten Erfordernisse, bezüglich Luftdurchlässigkeit, gleichzeitig erreicht werden können. Die Luftdurchlässigkeit der Folie entsprechend der Erfindung liegt zwischen 10 und 60 s/50 ml, bevorzugt zwischen 15 und 50 s/50 ml.
  • Es sei erwähnt, daß in EP-A-184 392 eine mikroporöse Folie aus Polyäthylen mit einer Dampfdurchlässigkeitsrate von 9800 g/24 h.m² und einer Luftdurchlässigkeit von 11,7 s/50 ml als Trägerschicht für eine Einlagefolie verwendet wird. Die Festigkeit der Trägerschicht ist kleiner als 9 MPa. Das Molekulargewicht des Polyäthylens ist nicht angegeben, aber es wird auf ein in der US-A- 4 539 256 geoffenbartes Verfahren zur Herstellung dieser porösen Trägerfolie hingewiesen. Das dort beschriebene Verfahren ist entsprechend dieser Publikation auf "Polymere, die unter gewöhnlichen Schmelzverfahrensbedingungen schmelz-verarbeitbar sind", begrenzt; ein Erfordernis, das auf Polyäthylene mit ultrahohem Molekulargewicht nicht zutrifft, und welches Verfahren somit nicht auf Polyäthylene mit ultrahohem Molekulargewicht anwendbar ist.
  • Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Folie ist ein großer Grad an Wasserdichtheit, auch bei erhöhtem Druck, was beim Aussetzen gegenüber Regenschauern auftritt. Die erfindungsgemäße Folie scheint undurchdringlich gegenüber Wasser in flüssigem Zustand unter hohem Druck, zum Beispiel unter einer 50 m Wassersäule.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Folie ist die hohe Festigkeit, von mindestens 20 MPa, im Vergleich zum hohen Grad an Porosität, und der hohen Dampfdurchlässigkeitsrate, dank deren eine Folie, mit einer Dicke von über 10 um, bereits ausreichend widerstandsfähig gegenüber der Belastung, die beim normalen Gebrauch der Bekleidung auftritt, ist. Vorzugsweise ist die Dicke der erfindungsgemäßen Folie über 10 um. Mikroporöse Folien aus Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht, hier nachstehend als UHMWPE (Ultra-High-Molecular-Weight-Polyethylene) bezeichnet, mit einer Dicke > 10 um sind aus der EP-A-355 214 bekannt, aber diese Folien besitzen nicht die vorteilhafte Luftdurchlässigkeit der erfindungsgemäßen Folie und haben daher nur bescheidene Belüftungseigenschaften. Weiters erwähnt diese Patentanmeldung nichts von einer besonders hohen Feuchtigkeit-Dampfdurchlässigkeitsrate dieser Folie.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Folie ist ihre hohe Verschleißfestigkeit und ihr hoher Grad an Beständigkeit gegenüber Chemikalien. Deswegen kann die Folie für Bekleidung, die Schutz gegen wäßrige Chemikalien, wie Säuren und Laugen, bietet, verwendet werden, ohne den Tragekomfort zu beeinträchtigen.
  • Die erfindungsgemäße Folie ist mikroporös und besteht im wesentlichen aus Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht. eine mikroporöse Folie besteht aus einer im wesentlichen durchgehenden Trägerstruktur, die kleine Poren oder Kanäle enthält. Die Größe dieser Poren oder Kanäle liegt zwischen 0,001 und 10 um, bevorzugt zwischen 0,01 und 5 um. UHMWPE wird hier als lineares Polyäthylen mit weniger als einer Seitenkette je 100 Kohlenstoffatome, bevorzugt weniger als einer Seitenkette je 300 Kohlenstoffatome, verstanden, und ein Polyäthylen jener Art kann auch kleinere Mengen, bevorzugt weniger als 5 Mol-%, eines oder mehrerer kopolymerisierter anderen Alkene, z.B. Propylen, Butylen, Penten, Hexen, 4- Methylpenten, Okten, etc. aufweisen, welches Polyäthylen oder Äthylen-Kopolymer eine massengemittelte Molekülmasse von mindestens 0,5 x 10&sup6; g/Mol besitzt. Solch ein UHMWPE kann zum Beispiel mit Hilfe eines "Ziegler-" oder "Phillips-" Verfahrens unter Verwendung geeigneter Katalysatoren, unter bekannten Polymerisationsbedingungen hergestellt werden. Das Polyäthylen kann auch geringe Mengen, z.B. höchstens 25 Gew.%, eines oder mehrerer anderer Polymere, speziell ein Alken-1-Polymer, wie Polypropylen, Polybutylen oder ein Kopolymer von Propylen mit einem geringen Anteil an Äthylen enthalten. Das Polyäthylen kann die herkömmlichen Additive, wie Stabilisatoren, Farbzusätze, Pigmente, Füllstoffe, und dergleichen enthalten. Die massengemittelte Molekülmasse des UHMWPE wird mittels der bekannten Methoden wie Gel- Durchdringungs-Chromatographie und Lichtstreuungsmessung bestimmt, oder wird aus der inneren Viskosität (IV), in Decalin bei 135ºC bestimmt, errechnet. Eine massengemittelte Molekülmasse, von z.B. 0,5 x 10&sup6; g/Mol entspricht einer IV, bestimmt in Decalin bei 135ºC, von 5,1 dl/g gemäß der empirischen Gleichung
  • Mw = 5,37 x 10&sup4; [IV]1,37.
  • Weil sich die vorteilhaften Eigenschaften der UHMWPE speziell bei hohem Molekulargewicht zeigen, ist die massengemittelte Molekülmasse des UHMWPE vorzugsweise mindestens 10&sup6; g/Mol.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer mikroporösen Folie aus einem Polyolefin, durch Verarbeiten einer Lösung desselben in einem verdampfbaren, ersten Lösungsmittel zu einer Folie, welche Folie durch ein Bad, das ein Kühlmittel enthält, geführt wird, und Verdampfen des Lösungsmittels von der Folie bei einer Temperatur, die unter der Auflösungstemperatur liegt, und Strecken der Folie in einer oder mehreren Richtung(en) in der Ebene der Folie.
  • Solch ein Verfahren ist auch aus der EP-A 378 279, wobei UHMWPE als ein Polyolefin verwendet wird, bekannt.
  • Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß die damit hergestellten Folien eine Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeitsrate von höchstens 7300 g/24 h.m² zu haben scheinen.
  • Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von mikroporösen Folien mit sehr hoher Dampfdurchlässigkeitsrate aus einem Polyolefin zur Verfügung zu stellen.
  • Dieses erfindungsgemäße Ziel wird erreicht, da die Oberfläche nur einer Seite der Folie mit einem zweiten Lösungsmittel, vorzugsweise ein Lösungsmittel für das Polyolefin, in engen Kontakt gebracht wird, bevor die Folie mit dem Kühlmittel in Kontakt gebracht wird.
  • Es scheint, daß es mit diesem Verfahren möglich ist, mikroporöse Folien mit einer sehr hohen Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeitsrate von mindestens 7500 g/24 h.m² herzustellen. Ein großer Anteil, gewöhnlich von mindestens 50 % und bei Verwendung von UHMWPE, ein noch größerer Anteil, der Lösung aus der die Folie gebildet wird, und also auch die aus der Lösung gebildete Folie, besteht aus dem ersten Lösungsmittel. Der ebenso große Anteil der Oberfläche besteht aus diesem Lösungsmittel, und es ist daher sehr überraschend, daß ein enger Kontakt dieser Oberfläche mit einem zweiten Lösungsmittel eine so große Wirkung hat.
  • Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung ist, daß die damit erhaltene Folie eine Durchlässigkeit für Luft aufweist, wodurch sich, wenn die Folie als atmungsaktive Einlageschicht für Bekleidung verwendet wird, ein ausgezeichneter Tragekomfort ergibt.
  • Als verdampfbare Lösungsmittel werden bekannte Polyolefin- Lösungsmittel wie aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Toluol, Xylol, Tetralin, Decalin, C&sub6;- C&sub1;&sub2;-Alkane oder Erdölfraktionen, aber auch halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Trichlorbenzol und andere bekannte Lösungsmittel zur Anwendung gebracht. In Verbindung mit der Entfernung des Lösungsmittels werden solche Lösungsmittel, deren Siedepunkte bei atmosphärischem Druck tiefer als 210ºC liegt, was faktisch auf alle vorhergenannten Lösungsmittel zutrifft, bevorzugt verwendet.
  • Als Polyolefine werden vorzugsweise Polyäthylen, Polypropylen, oder deren Kopolymere mit höchstens 5 Mol-% eines oder mehrerer anderer Alkene, eingesetzt. Polyäthylen wird aufgrund seiner höheren Beständigkeit gegenüber vielen Chemikalien und seiner höheren Verschleißfestigkeit bevorzugt. Da speziell Polyäthylen mit hohem, oder sehr hohem Molekulargewicht diese Eigenschaften hat, wird vorzugsweise Gebrauch von Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht gemacht. Solch ein UHMWPE hat ein Molekulargewicht von mindestens 5 x 10&sup5; g/Mol, bevorzugterweise mindestens 10&sup6; g/Mol.
  • Um Folien aus einer Polyolefinlösung herzustellen, sollten homogene Lösungen angewandt werden. Die bekannten Methoden, wie z.B. die Verwendung eines Extruders, können für die kontinuierliche Produktion von homogenen Polyolefinlösungen eingesetzt werden. Die Anwendung dieser Methoden weist den Vorteil auf, daß in einem kontinuierlichen Verfahren die Lösung bereitet und zu einer Folie extrudiert oder auf eine andere Weise zu einer Folie verarbeitet werden kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solch ein Verfahren beschränkt, und dem Fachmann wird natürlich klar sein, daß auf andere Art und Weise bereitete homogene Lösungen auch zu mikroporösen Folien verarbeitet werden können.
  • Die Konzentration des Polyolefins in den Lösungen kann innerhalb weiter Grenzen variieren, und wird, hauptsächlich aus Gründen der Zweckmäßigkeit, üblicherweise zwischen 2 und 50 Gew.% gewählt werden. Lösungen mit weniger als 2 Gew.% an Polyolefin ergeben Folien, die so empfindlich sind, daß deren Weiterverarbeitung sehr schwierig ist. Andererseits werden Lösungen, die mehr als 30 Gew.%, im Fall von UHMWPE, und, in anderen Fällen mehr als 50 Gew.%, enthalten, immer schwieriger verarbeitbar. Konzentrierte Lösungen mit Konzentrationen von 50 oder mehr Gew.% an Polyolefin sind daher nicht vorzuziehen, obwohl es im Rahmen der Erfindung möglich ist, solche Lösungen zu verwenden. Wenn ein Teil des Polyolefins bereits, bevor es gelöst ist, vernetzt ist, zeigt sich in einigen wenigen Fällen eine bessere Verarbeitbarkeit der Lösung, als wenn die Lösung insgesamt die gleiche Gesamtkonzentration von ausschließlich nicht-vernetztem Polyolefin aufweist. Dies gilt speziell für UHMWPE.
  • Die Polyolefinlösung wird in eine Folie, die aus dieser Lösung besteht, umgewandelt. Dies kann auf verschiedene Art, wie z.B. durch Erspinnen, mittels einer Spinndüse mit einer sehr breiten, schlitzartigen Düse oder durch Extrusion oder Gießen auf eine Walze oder auf ein Band, erfolgen.
  • Nachdem eine Polyolefinlösung zu einer Folie verarbeitet wurde, wird die Folie, welche aus dieser Lösung besteht, durch ein Kühlbad, das ein Kühlmittel enthält, durchgeleitet. Es wird vorzugsweise ein Kühlmittel, in welchem das Polyolefin nicht löslich ist, verwendet. Wasser ist ein sehr geeignetes Kühlmittel. Die Temperatur wird im Kühlprozeß in solch einem Maß reduziert, daß eine Gelierung der Folie stattfindet, und daß eine Struktur, die stark und stabil genug für eine weitere Verarbeitung ist, entsteht. Es ist möglich, auf Umgebungstemperatur, oder auch tiefer, abzukühlen, aber da das erste Lösungsmittel aus der Folie vor dem nächsten Bearbeitungsschritt verdampft werden muß, ist es für ein rentables Verfahren sehr erwünscht, die Temperatur generell so hoch wie möglich zu halten. Die Wärmemenge, die zum Entfernen des Lösungsmittels aus der Folie benötigt wird, ist so weit als möglich zu begrenzt.
  • Das erste Lösungsmittel wird vorzugsweise durch Verdampfung bei einer Temperatur unterhalb der Auflösungstemperatur aus der Folie entfernt, es ist aber auch eine Extrahierung möglich. Die Auflösungstemperatur ist jene Temperatur, über der das betreffende Polyolefin homogen im ersten Lösungsmittel aufgelöst werden kann. Wenn diese Lösung unter die Auflösungstemperatur abgekühlt wird, setzt eine Gelierung ein. Die Auflösungs- und die Gelierungstemperatur können in einem begrenzten Ausmaß voneinander abweichen. In diesem Fall wird gemäß der Erfindung das erste Lösungsmittel von der Folie bei einer Temperatur unter der untersten dieser Temperaturen verdampft.
  • Wenn es die angewendete Herstellungsmethode erlaubt, kann, wenn es erwünscht ist, die Folie vorgestreckt werden; das bedeutet, daß die lineare Rate, mit der die gelierte Folie aus dem Bad gezogen oder transportiert wird, von der linearen Rate, mit der die Folie aus der Lösung gebildet wird, abweicht. Wenn zum Beispiel Extrusion angewendet wird, ist die letztere Rate jene lineare Rate, mit der die Lösung aus der Düsenöffnung austritt. Im Rahmen des vorliegenden Patentes, ist Vorstrecken als der Quotient der Rate, mit der die Folie, wie oben beschrieben, aus dem Bad gezogen oder transportiert wird, und der vorgenannten Rate, mit der die Lösung aus der Düsenöffnung austritt, definiert.
  • Beim Verdampfen des ersten Lösungsmittels zeigt die Folie eine Tendenz zu schrumpfen. Um eine mikroporöse Folie zu erhalten, muß diese Schrumpfung zumindest in einer Richtung, die in der Ebene der Folie liegt, verhindert werden. Dies kann auf einfache Weise durch Einspannen der Folie erreicht werden. Wenn die Folie in zwei Richtungen eingespannt wird, ist ihre Dicke die einzige Dimension, die abnehmen kann, und dies auch tatsächlich tut. Etwas ähnliches gilt auch z.B. für eine röhrenförmige Folie und hohle Fasern. Es ist nicht nur möglich die Schrumpfung zu verhindern, sondern auch die Folie bereits während des Verdampfens des Lösungsmittels in einer oder zwei Richtungen zu strecken.
  • Es ist ebenso möglich, die Folie in eine oder mehrere Richtung(en) nach dem Verdampfen des ersten Lösungsmittels von der Folie zu strecken. Dieses Strecken der Folie, aus der das Lösungsmittel entfernt wurde, kann gegebenenfalls bei einer höheren Temperatur als der, bei der das Strecken während des Verdampfens des Lösungsmittels durchgeführt wurde, ausgeführt werden, vorausgesetzt, daß diese höhere Temperatur nicht so viel höher als die Schmelztemperatur ist, daß Zerschmelzung auftritt.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren wird nur eine Seite der Folie, welche aus der Lösung besteht, in engen Kontakt mit einem zweiten Lösungsmittel gebracht, bevor die Folie zu einer Gel-Folie, durch Kontakt mit einem Kühlmittel im Kühlbad, abgekühlt wird. Wenn auch der Kontakt nur eines Teils der Oberfläche mit dem zweiten Lösungsmittel einen Anstieg der Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeitsrate bewirkt, so ist es, um das Verfahren zu vereinfachen und eine Folie mit einheitlichen Eigenschaften zu erhalten, vorzuziehen, die ganze Oberfläche in engen Kontakt mit dem zweiten Lösungsmittel zu bringen.
  • Der enge Kontakt kann zum Beispiel durch Besprühen einer Seite der Folie mit dem zweiten Lösungsmittel, in Form von Dampf, eines Sprühregens, oder von Tröpfchen, bewerkstelligt werden. Hervorragende Resultate werden erreicht, wenn eine Schicht des zweiten Lösungsmittels auf dem eigentlichen Kühlmittel im Kühlbad schwimmt. Wenn die Folie in das Kühlbad eingeführt wird, passiert sie zuerst die Schicht des zweiten Lösungsmittels, mit dem sie in engen Kontakt kommt, bevor sie mit dem Kühlmittel unter der Lösungsmittelschicht in Kontakt kommt. Daher wird vorzugsweise diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bevorzugt unter den unten beschriebenen Bedingungen, angewendet.
  • Die Dichte des zweiten Lösungsmittels muß in diesem Fall geringer als die des Kühlmittels sein. Wenn Wasser als Kühlmittel verwendet wird, trifft diese Anforderung auf die meisten Polyolefinlösungsmittel zu. Die Dicke der Schicht des zweiten Lösungsmittels ist nicht ausschlaggebend. Das Lösungsmittel muß eine geschlossene Schicht auf der Oberfläche des Kühlmittels bilden, und darf nicht Kügelchen formen. Diese Anforderung wird üblicherweise erfüllt, wenn die Lösungsmittelschicht einige, z.B. 2, Millimeter dick ist. Für den Fachmann ist es leicht, die erforderliche, minimale Dicke experimentell zu bestimmen, um eine geschlossene Schicht irgendeiner Kombination von Kühlmittel und zweitem Lösungsmittel zu erhalten. Vorzugsweise wird, um dem Risiko eines Aufreißens der Schicht vorzubeugen, eine Schichtdicke von mindestens 3 mm gewählt. Bevorzugt wird auch ein verdampfbares Lösungsmittel als zweites Lösungsmittel eingesetzt. Dies hat den Vorteil, daß es gemeinsam mit dem bereits in der Folie befindlichen ersten Lösungsmittel, in ein und demselben Verdampfungsschritt entfernt werden kann. Für ein wirtschaftliches Verfahren wird besonders bevorzugt, daß das zweite Lösungsmittel das gleiche wie das erste Lösungsmittel ist.
  • Die Schicht des zweiten Lösungsmittels ist auf solch eine Weise auf die Oberfläche des Kühlbades aufgebracht, daß nur eine Seite der Folie in engen Kontakt mit diesem Lösungsmittel, wenn die Folie in das Kühlbad eingeführt wird, gebracht wird. Es ist zum Beispiel möglich, ausreichende Trennwände an geeigneten Stellen vorzusehen, welche Trennwände unter und über die Oberfläche ragen und senkrecht zu dieser Oberfläche gesetzt sind. Auf diese Weise ist es auch möglich, das Gebiet der Kühlmitteloberfläche, auf dem sich eine Lösungsmittelschicht befindet, im wesentlichen zu begrenzen. Eine geeignete Geometrie solcher Trennwände kann auch sicherstellen, daß nur ein Teil der Oberfläche der in Rede stehenden Seite der Folie in Kontakt mit dem zweiten Lösungsmittel kommt.
  • Die Erfindung wird unter Zuhilfenahme der nachfolgenden Beispiele, ohne, wie auch immer, darauf beschränkt zu sein, erläutert.
  • Die in den Beispielen angegebenen Größen wurden auf folgende Arten bestimmt.
  • Die Zugfestigkeit, die Bruchdehnung und der Elastizitätsmodul wurden gemäß ASTM-Standard D 882-83, unter Verwendung eines Probestückes mit einer Breite von 5 mm, und einer Länge zwischen den Klemmbacken von 25 mm, bestimmt. Die Geschwindigkeit der Zugtraverse lag bei 25 mm/min.
  • Die Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeitsrate (Moisture Vapour Transmission Rate-MVTR) wurde als solche in g/24h.m², gemäß ASTM- Standard E96-66BW, bei einer Temperatur von 23ºC, 50% relativer Luftfeuchtigkeit, und einem Luftstrom von 2 m/s, bestimmt.
  • Die Luftdurchlässigkeit wurde in s/50 ml, als Guerley-Zahl, gemäß ASTM-Standard D726-58, unter Verwendung einer Meßfläche von 6,45 cm² (1 Quadrat-Zoll) und einem Gewicht von 567 g, bestimmt. Die Dicke der Folie wurde mit Hilfe eines "Millitron-Feinprüfmeter" gemessen, dessen Sensor einen Abrundungsradius von 12 mm hatte.
  • Die Dichte der Folie wurde durch Wiegen eines Folienstückes, mit einem bekannten Volumen, bestimmt.
  • Die Porosität wurde aus der gemessenen Dichte und der Dichte des Polyolefin-Rohmaterials &sub0; bestimmt, als
  • Porosität = ( &sub0;- )/ &sub0; x 100%
  • Die maximale Porengröße wurde mittels eines Coulter-Porometers bestimmt.
  • Die innere Viskosität wurde in Decalin bei 135ºC bestimmt.
  • Die Wasserdichtheit der Folie wurde als die Höhe der Wassersäule, die auf der Folie plaziert werden konnte, bevor das Wasser begann, unter Einfluß des Gewichtes der Wassersäule durch die Folie durchzudringen, in Metern bestimmt. Die belastete Fläche maß 17,3 cm². Die Folie wird dabei durch ein Metallgitter gestützt.
    • Beispiel I:
  • Eine Lösung von 20 Gew.-% Polyäthylen in Decalin, mit einer inneren Viskosität von 15,5 dl/g, was einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2,2 x 10&sup6; g/Mol entspricht, wurde bei einer Temperatur von 180ºC extrudiert. Der Extruderkopf war mit einer Düse mit einem Spalt von 400 mm x 1 mm ausgerüstet. Die extrudierte Folie wurde in ein Kühlbad, das Wasser mit 20ºC enthielt, auf das eine 3-4 mm dicke Schicht von Decalin aufgebracht worden war, eingeführt, sodaß eine Seite der Folie mit dem Decalin in Kontakt gebracht wurde, wenn die Folie in das Kühlbad eingeführt wurde. Zu diesem Zweck wurden drei 6 cm hohe Trennwände im Kühlbad senkrecht auf die Oberfläche des Kühlbades so plaziert, daß jede Trennwand zur Hälfte über und zur Hälfte unter diese Oberfläche ragte. Im Querschnitt betrachtet bildeten diese drei Trennwände eine Abtrennung in Form eines gleichschenkeligen Trapezes, dessen kurze Parallelseite fehlte. Die offene Seite der Abtrennung war um etwa 2 mm breiter als die Breite der extrudierten Folie. Die Abtrennung war in Bezug auf den Düsenspalt so positioniert, daß die Folie annähernd senkrecht die Oberfläche des Kühlbades, an der offenen Seite der Abtrennung, passierte. Auf diese Weise übernahm die extrudierte Folie die Stelle der fehlenden Seitenwand, sodaß ein nahezu umschlossener Bereich an der Oberfläche des Kühlbades gebildet wurde. Decalin wurde in diesen Bereich zugegeben, sodaß die dem Inneren des Bereiches zugewandte Seite der Folie über ihre gesamte Breite mit dem Decalin in Kontakt kam. Nur ein kleiner Teil des Decalins trat über die engen Spalten zwischen den Seiten der Folie und den Enden der schrägen Schenkel der Abtrennung aus dem Bereich aus. Die Decalinschicht wurde durch ständiges Nachfüllen von Decalin auf gleicher Dicke gehalten. Die Oberfläche der Decalinschicht war ca. 1 mm unter dem Austritt des Düsenspaltes. Die geeignete im Kühlbad aufrechterhaltene Durchflußrate stellte sicher, daß das aus dem Bereich austretende Decalin an der Oberfläche in einer dünnen Schicht von der Seite der extrudierten Folie, die nicht dem Bereich zugewandt war, abgeleitet wurde, wodurch diese daher nicht mit dem Decalin in Kontakt kam, sondern direkt ins Wasser eingeführt wurde. Das Lösungsmittel wurde von der so erhaltenen Gel-Folie in einen Ofen bei einer Temperatur von 70ºC entfernt, in welchem die Länge und Breite der Folie konstant gehalten wurden. Die Folie, aus der das Lösungsmittel entfernt worden war, wurde gleichzeitig bei einer Temperatur von 120ºC, in Produktionsrichtung (M) und in transversaler Richtung (T) gestreckt.
  • Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften der gestreckten Folie bei unterschiedlichen Streckverhältnissen. Tabelle 1 Streckverhältnis Dicke Porosität Max. Porengröße Dampfdurchlässigkeit Gurley-Zahl Zugfestigkeit Elastizitätsmodul Bruchdehnung
    • Beispiel II:
  • Der in Beispiel I beschriebene Arbeitsablauf wurde wiederholt, mit dem Unterschied, daß nur die Länge der Folie während des Verdampfens des Lösungsmittels, in diesem Fall bei 30ºC, konstant gehalten wurde. Danach wurde die Folie zuerst in Produktionsrichtung und dann in transversaler Richtung bei 120ºC gestreckt. Kein Schrumpfen in jener Richtung; in der die Folie gerade nicht gestreckt wurde, wurde zugelassen.
  • Tabelle 2 zeigt die Eigenschaften der gestreckten Folie bei unterschiedlichen Streckverhältnissen. Tabelle 2 Streckverhältnis Dicke Porosität Max. Porengröße Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeit Gurley-Zahl Wasserdichtheit Zugfestigkeit Elastizitätsmodul Bruchdehnung
    • Beispiel III:
  • Der in Beispiel II beschriebene Arbeitsablauf wurde wiederholt, mit dem Unterschied, daß eine Lösung von 30 Gew.-% hochdichtem Polyäthylens in Decalin mit einer inneren Viskosität von 4 dl/g, welche eine massengemittelte Molekülmasse von ca. 360.000 entspricht, eingesetzt wurde. Tabelle 3 zeigt die Eigenschaften der gestreckten Folie bei unterschiedlichen Streckverhältnissen. Tabelle 3 Streckverhältnis Dicke Porosität Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeit Gurley-Zahl
    • Beispiel IV:
  • Der in Beispiel III beschriebene Arbeitsablauf wurde wiederholt, mit dem Unterschied, daß die Schicht Decalin auf dem Kühlbad, durch eine 5 mm dicke Schicht Xylol ersetzt wurde. Tabelle 4 zeigt die Eigenschaften der gestreckten Folie bei unterschiedlichen Streckverhältnissen. Tabelle 4 Streckverhältnis Dicke Porosität Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeit Gurley-Zahl
    • Vergleichsbeispiel A:
  • Beispiel II wurde wiederholt, mit dem Unterschied, daß keine Schicht auf das Kühlbad aufgebracht wurde, sodaß beide Seiten der extrudierten Folie in direkten Kontakt mit dem Wasser kamen. Das Lösungsmittel wurde von der Folie entfernt, welche dann nacheinanderfolgend in Produktions- und in transversaler Richtung gestreckt wurde. Tabelle 5 zeigt die Eigenschaften der Folie. Tabelle 5 Streckverhältnis Dicke Porosität Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeit Gurley-Zahl
  • Sowohl die Dampfdurchlässigkeit als auch die Luftdurchlässigkeit der auf diese Weise erhaltenen Folien sind niedriger als jene der erfindungsgemäßen Folie.
    • Vergleichsbeispiel B:
  • Beispiel II wurde wiederholt, mit dem Unterschied, daß eine Schicht Decalin in solcher Weise auf das Kühlbad aufgebracht wurde, daß beide Seiten der extrudierten Folie in engen Kontakt mit dem Decalin kamen, als die Folie in das Kühlbad eingeführt wurde. Das Lösungsmittel wurde aus der Folie entfernt, die dann aufeinanderfolgend in Produktions- und transversaler Richtung gestreckt wurde. Tabelle 6 zeigt die Eigenschaften der Folie. Tabelle 6 Streckverhältnis Dicke Porosität Max. Porengröße Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeit Gurley-Zahl Wasserdichtheit Zugfestigkeit Elastizitätsmodul Bruchdehnung
  • Die Luftdurchlässigkeit der erhaltenen Folie ist größer als die der erfindungsgemäßen Folie.

Claims (13)

1. Mikroporöse Folie aus Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeitsrate von mindestens 7500 g/24h.m² und eine Luftdurchlässigkeit zwischen 10 und 60 g/50 ml hat.
2. Mikroporöse Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeits-Dampfdurchlässigkeitsrate mindestens 10.000 g/24h.m² ist.
3. Mikroporöse Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchlässigkeit zwischen 15 und 50 s/50 ml ist.
4. Mikroporöse Folie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie mindestens 10 um dick ist.
5. Mikroporöse Folie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die massengemittelte Molekülmasse des Polyäthylens mindestens 10&sup6; g/Mol ist.
6. Verfahren für die Herstellung einer mikroporösen Folie aus einem Polyolefin, durch Verarbeiten einer Lösung desselben in einem verdampfbaren ersten Lösungsmittel zu einer Folie, welche Folie durch ein Kühlbad, das ein Kühlmittel enthält, geführt wird, und Entfernen des Lösungsmittels von der Folie bei einer Temperatur unter der Auflösungstemperatur und Strecken der Folie in eine oder mehrere Richtungen in der Ebene der Folie, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche nur einer Seite der Folie in engen Kontakt mit einem zweiten Lösungsmittel gebracht wird, bevor die Folie mit dem Kühlmittel in Kontakt gebracht wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Polyäthylen als Polyolefin verwendet wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die massengemittelte Molekülmasse des Polyäthylens mindestens 10&sup6; g/Mol ist.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht eines zweiten Lösungsmittels auf einen Teil der Oberfläche des Kühlbades aufgebracht wird, und daß der enge Kontakt, durch Einführen der Folie in das Kühlmittel, durch die Schicht des Lösungsmittels, erfolgt.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittelschicht mindestens 3 mm dick ist.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein verdampfbares Lösungsmittel als das zweite Lösungsmittel verwendet wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Lösungsmittel das gleiche ist.
13. Mikroporöse Folie und Verfahren wie im wesentlichen beschrieben und erklärt mit Hilfe der Beispiele.
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