DE69826152T2

DE69826152T2 - Orientierte polypropylenfolien für klebebänder

Info

Publication number: DE69826152T2
Application number: DE69826152T
Authority: DE
Inventors: D. Scott PEARSON; J. Patrick HAGER
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2018-11-13
Also published as: DE69826152D1; EP1135446A1; KR100568043B1; KR20010107963A; CA2348012A1; AU1901499A; EP1135446B1; WO2000029499A1; JP4680388B2; JP2002530465A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen aus Polypropylen hergestellte biaxial orientierte Folien und solche Folien umfassende Bänder.
Im Handel erhältliche Haftklebebänder werden gewöhnlich in Rollenform oder auf einem Bandspender bereitgestellt (siehe zum Beispiel US-A-4,451,533 und 4,908,278). Bandspender weisen typischerweise eine sägeartig gezahnte Schneidklinge entweder aus Metall oder Kunststoff auf. Die Trennbarkeit von Klebebändern ist als die Fähigkeit definiert, eine Länge eines Bands durch Ziehen des Bands über die Zähne auf der sägeartig gezahnten Schnittkante eines Bandspenders mit einer gewünschten Menge an Arbeitsenergie abzuschneiden oder zu durchtrennen. Die Trennfähigkeit wird auch als „Spenderfähigkeit" bezeichnet.
Es ist erwünscht, dass das durchtrennte Band nicht in einer unberechenbaren Weise abplatzt, absplittert, bricht oder reißt (siehe US-A-4,451,533 und 4,908,278). Eine solche Trennbarkeit ist zur Herstellung einer sauber sägeartig gezahnten Schnittkante an dem durchtrennten Bandstreifen erwünscht. Die Trennbarkeit wird in erster Linie durch die mechanischen Eigenschaften des Trägers des Klebebands gesteuert. Sauber sägeartig gezahnte Kanten sind aus ästhetischen Gründen bei Anwendungen wie Geschenkverpackungen, Flickarbeiten und dergleichen bevorzugt. Die Leichtigkeit, mit welcher ein Klebeband durchtrennt werden kann, hängt von der Verformungs- und Reißfestigkeit (Zähigkeit) der auch als Substrat bezeichneten Bandträgerfolie ab. Typischerweise ist das Substrat mit Oberflächenschichten beschichtet oder laminiert, um eine Klebeoberfläche oder eine matte oder beschreibbare Oberfläche bereitzustellen. Je größer die zum Durchtrennen der Folie erforderliche Energie ist, desto erheblicher ist die resultierende Beschädigung für die Folie und desto weniger ästhetisch ansprechend ist die resultierende durchtrennte Kante. In den meisten Fällen wird die Energie zum Trennen des Bandes in erster Linie durch das Substrat gesteuert, wobei die Klebe- oder anderen Schichten oder Beschichtungen einen geringen Einfluss ausüben. Es wird angenommen, dass dies teilweise aufgrund elastischer Verformungsenergie bewirkt wird, die sich während der Verformung aufbaut und plötzlich und katastrophal freigesetzt wird, wenn die Grenze der inneren Stärke der Folie überschritten wird. Der anschließende Riss verbreitert sich unkontrollierbar in einer zerstörenden oder reißenden Weise, so dass die Schnittkante nicht genau der Kontur der Zähne des Spenders folgt. Die Verbreiterung zielt auch eher entlang der darunter liegenden Fibrillenorientierungsverteilung, als dass sie genau der Kontur der Spenderzähne folgt.
Die Mehrzahl an im Handel erhältlichen biaxial orientierten Polypropylenfolien wird durch das Flachfolien- oder Spannrahmenstreckverfahren hergestellt. Typische Spannrahmenverfahren dienen zum biaxialen Strecken von Folien entweder vorwiegend gleichzeitig oder vorwiegend sequenziell. Bei dem sequenziellen Spannrahmenstrecken handelt es sich um das gegenwärtig am breitesten verwendete Verarbeitungsverfahren für biaxiale Folien. Typischerweise wird eine dicke Lage extrudiert und schnell unter Bildung von Kügelchen mit α-Morphologie mit einer monoklinischen Einheitszelle abgeschreckt. Die dicke Lage wird dann wieder auf eine geeignete Strecktemperatur erwärmt und in einem ersten längs gerichteten oder Längsstreckschritt, gefolgt von einem zweitem Querstreckschritt gestreckt und die Folie dann abgekühlt, um eine flache Folie mit gleichmäßiger Dicke herzustellen. Gleichzeitig umfassen spannrahmengestreckte Folien einen geringen Teil des Folienträgerbedarfs, da sie, obwohl ein solches Verfahren Folien kontinuierlich sowohl in Längs- als auch Querrichtung strecken kann, sich im Hinblick auf zulässige Zugverhältnisse historisch als teuer, langsam und unflexibel erwiesen.
Im Handel erhältliche biaxial orientierte Polypropylenfolien sind für Ihre Zähigkeit, Feuchtigkeitsstabilität, gute Farbe, Splitterfestigkeit und Klarheit bekannt und wurden lange als Klebbandträger verwendet (siehe US-A-3,241,662 und 3,324,218). Solche Folien werden typischerweise mit so genannten isotaktischen Polypropylenharzen der „Foliengüteklasse" mit hohem Molekulargewicht und niedrigen Schmelzflussraten zwischen etwa 2–8 Gramm/10 Minuten, gemessen unter Verwendung von ASTM D 1238-95, hergestellt.
Polyolefinharze mit hohem Molekulargewicht sind auf dem Fachgebiet zur Herstellung von biaxial orientierten Folien mit gleichmäßiger Streckung und Dicke ohne Knitter, Falten oder andere Mängel bekannt. Das hohe Molekulargewicht verleiht der gegossenen Lage Kollisionsstärke, wodurch ein gleichmäßiges Strecken mit für im Handel erhältliche biaxiale Folienstreckapparaturen typischen Verformungsgeschwindigkeiten, insbesondere mit hohen in sequenziellen biaxialen Orientierungsfolienreihen vorkommenden Verformungsgeschwindigkeiten gewährt wird.
Jedoch erzeugt insbesondere im Fall der sequenziellen biaxialen Orientierung das hohe Molekulargewicht eine Folie mit hoher Zähigkeit, und aus solchen Folien hergestellte Klebebänder neigen vor dem Reißen unter Belastung zu einer deutlichen Streckung, die bewirkt, dass solche Bänder extrem schwierig, insbesondere auf einem Spender mit einer Kunststoffklinge zu durchtrennen sind. Die Reißdehnung für solche Bänder führt zu einer unerwünscht großen Arbeitsmenge von Seiten des Anwenders.
Es ist bekannt, andere Komponenten dem Polypropylenharz zu zusetzen, um die Verarbeitungsfähigkeit oder die Trennfähigkeit zur Herstellung von Klebebandträgerfolien zu verbessern.
Geringe Mengen (weniger als etwa 10 Gew.-%) von Zusätzen mit niedrigem Molekulargewicht wie Wachsen oder Schmiermitteln können eingesetzt werden, um zu gewähren, dass das Gussnetz unter Reduzieren der inneren Reibung zwischen Polymerketten aufgrund ihres leichteren Hintereinandergleitens leichter zu einer Folie gestreckt werden. WO 97/46369 offenbart die Verwendung eines Polypropylenwachszusatzes, das die Realisierung eines Verfahrens zur Herstellung einer biaxial gestreckten Polypropylenfolie mit hohen Geschwindigkeiten und mit hoher Zuverlässigkeit ermöglicht.
Komponenten wie Kohlenwasserstoff, Klebrigmacher, Polymere mit hoher Tg und dergleichen können zum Verbessern der Folienbrüchigkeit zugesetzt werden und dadurch die zum Durchtrennen der Folie erforderliche Arbeit reduzieren. Solche Materialien können sich zum Verarbeiten als schwierig erweisen oder der fertigen Folie unerwünschte Steifheit, Trübheit, Ausfärbung und höhere Kosten verleihen.
JP 53-34834 offenbart ein Klebeband auf der Basis eines biaxial orientierten Polypropylens mit Schnitteigenschaften, das aus einem 20–80% Polypropylen und 80–20% eines Polyolefins mit niedrigem Molekulargewicht enthaltenden Polymergemisch geformt wird. Es ist ferner offenbart, dass in dem Fall, in welchem das Molekulargewicht des Polyolefins mit niedrigem Molekulargewicht größer als 20.000 Gramm/mol wird, ein Material erhalten wird, in welchem die Schnitteigenschaften deutlicht verschlechtert sind.
US-A-3,887,745 offenbart ein mit den Fingern reißbares Klebeband mit einer Folienbasis, die eine Schicht aus einer biaxial orientierten Polypropylenpolymerfolie und mindestens eine andere Schicht aus einer einaxial in Querrichtung orientierten Polypropylenpolymerfolie umfasst, wobei der Schmelzpunkt der einaxial orientierten Folie um 0,5–10°C höher als der Schmelzpunkt der biaxial orientierten Folie und die Gesamtdicke der einaxial orientierten Folie um das 1,2- bis 5,0-Fache größer als die Gesamtdicke der biaxial orientierten Folie ist.
US-A-4,393,115 offenbart eine Laminatfolie mit Handschnitteigenschaften, die eine biaxial orientierte Polypropylenschicht und eine nur in der Breitenrichtung orientierte, einaxial orientierte Polypropylenschicht umfasst und mit einer gestreckten dünnen Oberflächenschicht eines Propylen-Ethylen-Blockcopolymers laminiert ist. Die Dicke der einaxial orientierten Schicht liegt im Bereich von etwa dem 1,2- bis 5,0-Fachen der Dicke der biaxial orientierten Polypropylenschicht.
U5-A-4,414,261 offenbart ein durchtrennbares Polypropylenklebeband mit einer Basislage, das eine Zwischenschicht, die aus 25 bis 35 Gew.-% eines Petroleumharzes enthaltendem kristallinen Polypropylen hergestellt ist, und Außenschichten, die aus einem auf beide Seiten der Zwischenschicht laminiertem kristallinen Polypropylen hergestellt sind, umfasst, wobei die Dicke der Zwischenschicht innerhalb eines Bereichs von 60 bis 90% der Basislage liegt.
US-A-4,447,485 offenbart ein Klebeband mit Finger-Reißbarkeit und -durchtrennbarkeit, die eine Basislage aus einem 5 bis 50 Gew.-% eines Methylpentenpolymers enthaltenden Polypropylenharz und einer auf einer oder beiden Seiten der Hauptschicht gebildete Ergänzungsschicht, zusammengesetzt aus einem kristallinen Polypropylen mit einem Schmelzpunkt von mindestens dem Schmelzpunkt des Methylpentenpolymers, und eine Bindungsschicht aus einem Carbonsäuremodifizierten Polypropylen umfasst.
US-A-5,474,820 offenbart eine mehrschichtige Polypropylenfolie, die eine Basisschicht aus Polypropylen und mindestens eine ein Gemisch aus HDPE und einem oder mehreren Olefin-Homopolymeren, Copolymeren oder Terpolymeren enthaltende Außenschicht, umfasst, und die Folie weist eine seidenmatte Appretur auf. Das Polypropylenpolymer der Basisschicht weist einen Schmelzpunkt von mindestens 140°C auf, und der Schmelzflussindex liegt im Bereich von 0,5-15 Gramm/10 Minuten.
JP-A-05154905 betrachtet eine Polypropylenfolie mit geringer Aushärtung bei hoher Temperatur, die die folgenden Merkmale aufweist: Die Wärmeschrumpfung nach 15 Minuten bei 140°C beträgt 0 bis 4% in Zugrichtung, – 2 bis 2% in Querrichtung; der diagonale Wärmeschrumpfungsunterschied beträgt 0 bis 6% und der Bogenwinkel nach der Wärmeschrumpfung beträgt 0 bis 2 Grad.
US-A-3,324,218 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von schrumpfbaren Polypropylenfolien, das das Extrudieren von vorwiegend isotaktischem Polypropylen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 190 bis 325°C durch eine Lagenmatrize mit einer solchen Breite, dass der resultierenden Folie eine Dicke von größer als 0,3 mm verliehen wird, Abschrecken der extrudierten Schmelze bei einer Temperatur unter 90°C, Vorwärmen der Folie zum Längsstrecken auf eine Temperatur im Bereich von (T₁– 5°C) bis T₁ (T₁ = 130 bis 140°C), weiteres Erwärmen der Folie in Kontakt mit einer bei einer Temperatur von T₂ (T₂ = 140 bis 150°C) gehaltenen Walze, Strecken der Folie um das 5- bis 7-Fache ihrer ursprünglichen Länge, Abkühlen der Folie_; Erwärmen der Folie auf eine Temperatur im Bereich von (T₂ – 5°C) bis T₃ (T₃= 155 bis 165°C), und Strecken der Folie um das 8- bis 13-Fache ihrer Breite bei einer Umgebungstemperatur von T₄ (T₄= 150 bis 160°C) wobei T₁ < T₂< T₄< T₃ umfasst.
Die vorliegende Erfindung stellt biaxial orientierte Substrate bereit, die isotaktische Polypropylen-Zusammensetzungen umfassen. Solche biaxial orientierten Substrate sind zur Verwendung als Klebebandträger gut geeignet. Die Bänder und Träger dieser Erfindung können leicht unter Verwendung von im Handel erhältlichen Bandspendern mit Metall- oder Kunststoffschneidezähnen zur Herstellung von sauber sägeartig gezahnten Schnittkanten am Band durchtrennt werden. Das heißt, die hier beschriebenen bevorzugten Klebebänder und Träger weisen eine sägeartig gezahnte Kante auf, die der Kontur der sägeartig gezahnten Schnittzähne beim Testen durch den hier beschriebenen „Spendertest-Metallklinge" oder „Spendertest – Kunststoffklinge", gestestet wird folgen.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Klebeband gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2 bereit, das einen Träger und eine Klebeschicht auf dem Träger umfasst. Der Träger umfasst ein biaxial orientiertes Substrat, das eine isotaktische Polypropylen-Zusammensetzung umfasst.
Das biaxial orientierte Substrat umfasst eine isotaktische Polypropylen-Zusammensetzung, so dass der Träger die folgenden Eigenschaften aufweist:

A) eine Zugreißdehnung von 40% bis 170;
B) eine Energie zum Trennen von bis zu 350 N-cm/cm² wenn es gemäß „Spendertest – Metallklinge" durchtrennt wird, oder eine Energie zum Trennen von bis zu 700 N-cm/cm² wenn es gemäß „Spendertest – Kunststoffklinge" durchtrennt wird;
C) eine Schmelzflussrate von mindestens 8 Gramm/10 Minuten; und
D) vorzugsweise eine Dehnung von bis zu 4%, wenn es gemäß „Spendertest – Metallklinge" oder dem „Spendertest – Kunststoffklinge" durchtrennt wird.

Die vorstehenden Eigenschaften sind in Bezug auf den Träger ohne die Gegenwart von Klebstoff definiert. Es ist zu erwarten, dass der Klebstoff einen geringen Einfluss auf die vorstehend beschriebenen Eigenschaften ausübt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das biaxial orientierte Substrat eine Polypropylen-Zusammensetzung, so dass das biaxial orientierte Substrat die folgenden einzeln oder in beliebiger erwünschter Kombination genommenen Eigenschaften aufweist:

A) ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 100.000 Gramm/Mol;
B) eine Schmelzflussrate von vorzugsweise 12 Gramm/10 Minuten und, besonders bevorzugt, 20 Gramm/10 Minuten;
C) einen hohen Isotaktizitätsgehalt von größer als etwa 90%, gemessen durch die n-Heptan-lösliche Fraktion von weniger als etwa 15 Gew.-% oder mit mindestens 60% isotaktischen Pentaden, bestimmt durch ¹³C-NMR-Analyse; und
D) eine Dichte von vorzugsweise von etwa 0,86–0,92 Gramm/cm³, stärker bevorzugt, etwa 0,88–0,91 Gramm/cm³.

Das biaxial orientierte Substrat ist vorzugsweise aus einem Harz hergestellt, umfassend ein isotaktisches Polypropylen-Homopolymer mit einer Schmelzflussrate von größer als 8 Gramm/10 Minuten, stärker bevorzugt größer als 12 Gramm/10 Minuten, und, noch stärker bevorzugt, größer als etwa 20 Gramm/10 Minuten.
Das Harz weist vorzugsweise auch Folgendes auf:

A) einen hohen Isotaktizitätsgehalt von größer als etwa 90%, gemessen durch den Gehalt der n-Heptanlöslichen Fraktion von weniger als etwa 15 Gew.-% oder mit mindestens 60% isotaktischen Pentaden, bestimmt durch C-13-Kernresonanz-(NMR)-Analyse;
B) ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) von mindestens 100.000 Gramm/mol;
C) eine Dichte von 0,86–0,92 Gramm/cm³, vorzugsweise 0,88–0,91 Gramm/cm³; und
D) eine Schmelzpunkttemperatur von etwa 160–166°C.

Ein bevorzugter Weg zum Erhalt eines solchen Harzes ist es, die folgenden Bestandteile zu mischen:

A) mindestens ein isotaktisches Polypropylen-Homopolymer „A" mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 350.000 Gramm/mol, bestimmt durch Größenausschlusschromatographie, und einer Schmelzflussrate von 0,5–8 Gramm/10 Minuten, stärker bevorzugt, etwa 0,5–5 Gramm/10 Minuten mit
B) mindestens einem isotaktischen Polypropylen-Homopolymer „B" mit einem mittleren Molekulargewicht von mindestens 100.000 Gramm/mol, bestimmt durch Größenausschlusschromatographie, und einer Schmelzflussrate von größer als 8 Gramm/10 Minuten und vorzugsweise größer als etwa 20 Gramm/10 Minuten und stärker bevorzugt größer als etwa 50 Gramm/10 Minuten. Die praktische obere Grenze für die Schmelzflussrate von Harz B kann etwa 350–400 Gramm/10 Minuten betragen, obwohl die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt ist. Die bevorzugte obere Grenze beträgt etwa 150 Gramm/10 Minuten. Harz B sollte ein ausreichend hohes Molekulargewicht aufweisen, um ein Molekülkettenverwicklungsverhalten zu zeigen, das heißt, um sich bei Umgebungstemperatur als Feststoff zu verhalten und Elastizität und Schmelzstärke zu zeigen.

Harz A und B sollten vorzugsweise folgendes aufweisen:

A) einen hohen Isotaktizitätsgehalt von größer als etwa 90%, gemessen durch den Gehalt der n-Heptanlöslichen Fraktion von weniger als etwa 15 Gew.-% oder mit mindestens 60% isotaktischen Pentaden, bestimmt durch C-13-Kernresonanz-(NMR)-Analyse;
B) eine Dichte von 0,86–0,92 Gramm/cm³, vorzugsweise 0,88–0,91 Gramm/cm³; und
C) eine Schmelzpunkttemperatur von etwa 160–166°C.

Harz A und B können miteinander schmelzgemischt werden, und in eine Lage geformt und unter Herstellung eines Klebebandträgers biaxial orientiert oder als einzelne Schichten in einer mehrschichtigen Folie angeordnet werden, oder eine Kombination aus den beiden, und dann unter Herstellung eines Klebebandträgers biaxial orientiert werden.
Das so aus dem hier beschriebenen Harz oder den hier beschriebenen Harzen gebildete biaxial orientierte isotaktische Polypropylen-Substrat weist eine Schmelzflussrate, die mehr als etwa 8 Gramm/10 Minuten und vorzugsweise weniger als etwa 100 Gramm/10 Minuten beträgt und verbesserte Trennfähigkeit auf im Handel erhältlichen Klebebandspendern auf.
Die Schmelzflussraten von A und B und die relativen Mengen eines jeden davon, sind so ausgewählt, dass der Träger und die biaxial orientierten Substrate die hier beschriebenen erwünschten Eigenschaften und Merkmale aufweisen.
Zudem kann es sich bei dem Harz um ein Gemisch aus drei oder mehreren Harzen handeln, die den vorstehend angegebenen Anforderungen von A und B genügen.
Wird ein Gemisch verwendet, können Harz A und B miteinander in beliebigen Gewichtskombinationen gemischt werden, wobei vorzugsweise Harz A in einer Menge von etwa 5 bis 80 Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 20 bis 70 Gew.-% und Harz B vorzugsweise in einer Menge von 20 bis 95 Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 30 bis 80 Gew.-% vorliegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das biaxial orientierte Substrat einschichtig.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist das biaxial orientierte Substrat einen mehrschichtigen Aufbau auf. Ein bevorzugtes mehrschichtiges biaxial orientiertes Substrat umfasst einzelne Schichten, die jeweils aus einem den Anforderungen von Harz A oder B genügenden Harz hergestellt sind. Zudem können den Anforderungen von Harz A oder B nicht genügenden Schichten entweder als äußerste Schichten oder innerhalb eines mehrschichtigen Aufbaus eingeschlossen sein. In einem solchen Fall weist der biaxial orientierte Substratverbund mindestens 50% der Dicke auf und enthält mindestens 90% isotaktisches Polypropylen. Anders ausgedrückt, von den miteinander das biaxial orientierte Substrat gestaltenden Schichten entfallen auf die mindestens 90% isotaktisches Polypropylen umfassenden Schichten mindestens 50% der Gesamtdicke des biaxial orientierten Substrats. Vorzugsweise weist das mehrschichtige biaxial orientierte Substrat eine Verbundschmelzflussrate von größer als etwa 8 Gramm/10 Minuten, stärker bevorzugt größer als 12 Gramm/10 Minuten und besonders bevorzugt mindestens 20 Gramm/10 Minuten auf. Das mehrschichtige biaxial orientierte Substrat weist eine Verbundschmelzflussrate von vorzugsweise weniger als etwa 100 Gramm/10 Minuten auf.
Weiterhin weist der ein mehrschichtiges biaxial orientiertes Substrat umfassende Träger die hier gewünschte Energie beim Trennen und Dehnung, auf.
Die vorliegende Erfindung umfasst die hier beschriebenen erwünschten Klebebänder. Die vorliegende Erfindung umfasst auch die hier beschriebenen bevorzugten Träger. Die vorliegende Erfindung umfasst auch die hier beschriebenen bevorzugten biaxial orientierten Substrate, wobei in diesem Fall diejenigen hier beschriebenen Eigenschaften in Bezug auf den Träger für das biaxial orientierte Substrat gelten. Solche bevorzugten biaxial orientierte Substrate können einschichtig oder mehrschichtig sein, wobei einschichtige bevorzugt sind. Die vorliegende Erfindung umfasst auch die hier beschriebenen bevorzugten Harze und Gemische, die zum Bereitstellen der bevorzugten hier beschriebenen biaxial orientierten Substrate und/oder Träger orientiert werden können.
Bestimmte Begriffe werden in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, wobei, während der Großteil bekannt ist, einige Erklärungen nötig sind. „Flächenstreckverhältnis" weist wie hier verwendet auf das Verhältnis der Fläche eines vorgegebenen Teils eines gestreckten Films zu der Fläche desselben Teils vor dem Strecken hin. Zum Beispiel würde in einer biaxial gestreckten Folie mit einem Flächestreckverhältnis von 36:1 ein vorgegebener Teil mit 1 cm² einer ungestreckten Folie eine Fläche von 36 cm² nach Streckung aufweisen.
"Biaxial orientiert" weist bei Verwendung hier zum Beschreiben einer Folie darauf hin, dass die Folie in zwei verschiedenen Richtungen in der Ebene der Folie gestreckt wurde. Typischerweise, jedoch nicht immer, sind die zwei Richtungen senkrecht. Biaxial orientierte Folien können sequenziell gestreckt, gleichzeitig gestreckt oder durch eine Kombination aus gleichzeitigem und sequenziellem Strecken gestreckt werden. "Gleichzeitig biaxial orientiert" weist bei Verwendung hier zum Beschreiben einer Folie darauf hin, dass bedeutende Teile des Streckens in jeder der zwei Richtungen gleichzeitig durchgeführt werden.
Das Molekulargewicht und die Molekulargewichtsverteilung beeinflussen das Polymerverfahren und die mechanischen Eigenschaften. Das Molekulargewicht des Polymers wird typischerweise als Gewichtsmittel des Molekulargewichts ausgedrückt. Typischerweise wird das Molekulargewicht von im Handel erhältlichen Polyolefinharzen durch Messen der Schmelzflussrate („MFR") bestimmt, die unter Abnahme des Molekulargewichts und damit der Schmelzviskosität zunimmt. Im Handel erhältliche isotaktische Polypropylenharze mit Folienqualität zur Verwendung in einer biaxialen Orientierungsapparatur weisen typischerweise eine MFR im Bereich von etwa 1–6 Gramm/10 Minuten auf. Bei sehr hohen MFR-Werten wird die Orientierung von Polypropylenharzen aufgrund des Mangels an Schmelzstärke bei nützlichen Geschwindigkeiten von im Handel erhältlichen Apparaturen während des Streckvorgangs zunehmend schwierig.
Wenn nicht anders angegeben, sind alle Werte der Schmelzflussrate von erfinderischen Harzen und hier beschriebenen Folien in Einheiten von Gramm/10 Minuten, gemessen gemäß ASTM D 1238-95, Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer, Procedure B, Condition 230/2,16, bereitgestellt.
Die Molekulargewichtsverteilung ist häufig durch den Polydispersitätsindex gekennzeichnet, bei dem es sich typischerweise um das Verhältnis des Gewichtsmittels des Molekulargewichts zu dem Zahlenmittel des Molekulargewichts handelt. Der Polydispersitätsindex beeinflusst die Verarbeitungsfähigkeit von Polypropylenharzen und auch die mechanischen Eigenschaften der resultierenden biaxial orientierten Folie. Der Polydispersitätsindex kann durch Messen der dynamischen Schergeschwindigkeiten der Polypropylenschmelze (siehe Proceedings of the 2nd World Congress of Chemical Engineering, Montreal, Band 6, Seite 333–337 (1981)) bestimmt werden. Vorzugsweise weisen die Folien dieser Erfindung Polydispersitätsindexwerte zwischen etwa 2 und 8, stärker bevorzugt zwischen etwa 2,5 und 7 auf.
Ein minimales Molekulargewicht oder eine minimale Kettenlänge ist erforderlich, um Stärke in den unvernetzten Polymeren zu entwickeln. Die minimale Kettenlänge wird als das kritische Kettenverwicklungsmolekulargewicht (Mc) bezeichnet und definiert die Kettenlänge, die für den Einsatz von Kettenverwicklungen erforderlich ist. Kettenverwicklungen verleihen der Kettenbewegung topologische Zwänge und gewähren, dass sich das Polymer wie ein vernetztes Netzwerk verhält und Spannung trägt; diese Fähigkeit wird manchmal als Green-Strärke oder Netzstärke bezeichnet. Unterhalb des Mc weisen unvernetzte Polymersysteme keine Zwänge auf, womit es ihnen deshalb an Elastizität mangelt und sie sich einer Kettenverschiebung und einer Spannungsrelaxation in großem Maßstab unterziehen.
Für viele Polymere wird der Mc als Biegungspunkt verwendet, der für Polymere in Viskositätsdiagrammen gegen zunehmendes Molekulargewicht beobachtet wird („Viscoelastic Properties of Polymers", 3. Ausg., J.D.
Ferry, S. 242, John Wiley & Sons, NY (1980)). Für Molekulargewichte unter dem Mc nimmt die Polymerviskosität mit der ersten Molekulargewichtsleistung zu, das heißt, die Viskosität und das Molekulargewicht nehmen monotonisch zu. Unter Abnahme der Kettenlänge unter den Mc verhält sich das Polymer erstens wie ein Wachs und schließlich wie eine viskose Flüssigkeit. Über dem Mc verhält sich das Polymer jedoch wie ein viskoelastischer Feststoff, und die Viskosität nimmt mit dem Molekulargewicht auf die 3,4-fache Leistung zu; diese viel größere Abhängigkeit der Viskosität von dem Molekulargewicht wird als der Effekt der Verwicklungen beim Zwingen von Kettenbewegungen und zunehmender Viskosität erklärt. Der Mc kann deshalb als der Übergang zwischen Wachsverhalten und Polymerverhalten interpretiert werden.
Es ist häufig erwünscht, eine sehr klare Kunststofffolie zur Verwendung bei klaren Haftbändern, Verpackungen und anderen Anwendungen bereit zu stellen. Die hier in dieser Erfindung beschriebenen Klebebandträgern zeigen gute Klarheit und geringe Trübung. Die biaxial orientierte Polypropylenfolie der vorliegenden Erfindung zeigt in der Transmission eine reduzierte Trübung, verglichen mit Folien, die den Anforderungen dieser Erfindung nicht genügen. Die orientierten Folien der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise für das bloße Auge unter typischen Innenlichtbedingungen optisch klar. Insbesondere weisen die Folien eine Trübung von weniger als 5%, gemessen durch ASTM D 1003–95, auf.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Aufbau mit einer auf einem Spender angebrachten Rolle eines Haftklebebandes gemäß Anspruch 32.
Die vorliegende Erfindung wird weiter in Bezug auf die beiliegenden Figuren erklärt, wobei gleiche Strukturen in den verschiedenen Ansichten mit gleichen Nummern bezeichnet sind und wobei:
1 eine isometrische Ansicht einer Länge eines erfindungsgemäßen Bandes ist;
2 eine Seitenansicht einer Rolle eines erfindungsgemäßen Klebebandes ist;
3 eine Seitenansicht einer Rolle eines Bandes auf einem erfindungsgemäßen Spender ist;
4 eine isometrische Ansicht einer Testvorrichtung ist, die zum Testen der Trenneigenschaften einer erfindungsgemäßen Folie verwendet wird;
5 eine isometrische Ansicht einer Metallspenderklinge ist, die im Bandspender von 3 und in der Testvorrichtung von 4 nützlich ist;
6 eine Seitenansicht der Metallspenderklinge von 5 ist;
7 eine Ansicht einer Kunststoffspenderklinge in Richtung 7-7 von 3 ist;
8 eine Querschnittansicht der Spenderklinge von 7 entlang Linie 8-8 von 7 ist;
9 eine Oberansicht der Spenderklinge von 7 in Richtung 9-9 ist;
10 eine Seitenansicht eines Teils einer Apparatur von 4 und der Metallspenderklinge von 5 ist;
11 eine Seitenansicht eines Teils der Apparatur von 4 und der Kunststoffspenderklinge von 8 ist; und
12 eine Veranschaulichung einer typischen Durchtrennungs- oder Spendertestkurve für einen Polypropylenbandträger der vorliegenden Erfindung ist.
In Bezug auf 1 ist eine Länge von Band 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Band 10 umfasst einen Folienträger 11 und eine Klebstoffschicht 18. Träger 11 schließt ein biaxial orientiertes Substrat 12 ein. Bei dem biaxial orientierten Substrat kann es sich um eine einschichtige oder mehrschichtige Folie handeln. Das biaxial orientierte Substrat 12 schließt eine erste Hauptoberfläche 14 und eine zweite Hauptoberfläche 16 ein. Vorzugsweise weist der Träger 11 eine Dicke im Bereich von etwa 0,002 bis 0,005 cm auf. Das biaxial orientierte Substrat 12 ist auf einer ersten Hauptoberfläche 14 mit einer Klebstoffschicht 18 aufgebracht. Bei dem Klebstoff 18 kann es sich um einen beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Klebstoff handeln. Träger 11 kann eine wie auf dem Fachgebiet bekannt optionale Trennlage oder gering haftende Rückschicht 20, die auf der zweiten Hauptoberfläche 16 des biaxial orientierten Substrats 12 aufgebracht ist, einschließen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das biaxial orientierte Substrat 12 eine wie hier beschriebene biaxial orientierte einschichtige Polypropylenfolie. Der Träger 12 kann in einer anderen Ausführungsform einen mehrschichtigen Träger umfassen, wobei mindestens eine der Schichten eine wie hier beschriebene biaxial orientierte Polypropylenfolie umfasst.
Das biaxial orientierte Substrat 12 schließt diejenigen Teile des Trägers 11 ein, die biaxial orientiert wurden. Das biaxial orientierte Substrat 12 kann eine einschichtige Folie oder eine mehrschichtige oder laminierte Folie umfassen. Vorzugsweise umfasst das biaxial orientierte Substrat 12 eine einschichtige Folie. Der Träger 11 kann optionale Beschichtungen 20 einschließen, die auf dem biaxial orientierten Substrat 12 aufgebracht sind. Solche Beschichtungen können zum Beispiel eine gering haftende Rückbeschichtung, eine Beschichtung, die ein Beschreiben oder Bedrucken akzeptiert, eine Beschichtung, die eine matte Appretur bereitstellt, oder dergleichen umfassen. Band 10 umfasst folglich einen Träger 11 und einen Klebstoff 18. Der Träger 11 umfasst das biaxial orientierte Substrat 12 und, falls vorliegend, optionale Beschichtungen 20.
Das biaxial orientierte Substrat 12 umfasst eine isotaktische Polypropylen-Zusammensetzung, so dass der Träger 11 die folgenden Eigenschaften aufweist:

A) eine Reißdehnung von 40% bis 170;
B) eine Energie zum Trennen von bis zu 350 N-cm/cm², wenn es gemäß dem „Spendertest – Metallstoffklinge" durchtrennt wird, oder eine Energie zum Trennen von bis zu 7000 N-cm/cm², wenn es gemäß dem „Spendertest – Kunststoffklinge" durchtrennt wird;
C) eine Schmelzflussrate von mindestens 8 Gramm/10 Min.; und
D) vorzugsweise eine Dehnung von bis zu 4%, wenn es gemäß "Spendertest – Metallklinge" oder dem „Spendertest – Kunststoffklinge" durchtrennt wird.

Die vorstehenden Eigenschaften sind in Bezug auf den Träger 11 ohne die Gegenwart eines Klebstoffs 18 definiert. Es ist zu erwarten, dass Klebstoff 18 einen geringen Einfluss auf die vorstehend beschriebenen Eigenschaften ausübt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das biaxial orientierte Substrat 12 eine Polypropylen-Zusammensetzung, so dass das biaxial orientierte Substrat die einzeln oder in beliebiger gewünschter Kombination genommenen folgenden Eigenschaften aufweist:

A) ein Gewichtsmittel des Molekurgewichts von mindestens 100.000 Gramm/Mol;
B) eine Schmelzflussrate von vorzugsweise 12 Gramm/10 Min. und besonders bevorzugt 20 Gramm/10 Min.;
C) einen hohen Isotaktizitätsgehalt von größer als etwa 90%, gemessen durch die n-Heptan-lösliche Fraktion von weniger als etwa 15 Gew.-% oder mit mindestens 60% isotaktischen Pentaneinheiten, bestimmt durch ¹³C-NMR-Analyse; und
D) eine Dichte von vorzugsweise 0,86–0,92 Gramm/cm³, stärker bevorzugt etwa 0,88–0,91 Gramm/cm³.

Das biaxial orientierte Substrat 12 ist vorzugsweise aus einem Harz hergestellt, das ein isotaktisches Polypropylen-Homopolymer mit einer Schmelzflussrate von größer als 8 Gramm/10 Min., stärker bevorzugt größer als 12 Gramm/10 Min., und noch stärker bevorzugt, größer als etwa 20 Gramm/10 Min. umfasst.
Das Harz weist vorzugsweise auch Folgendes auf:

A) einen hohen Isotaktizitätsgehalt von größer als etwa 90%, gemessen durch den Gehalt der n-Heptanlöslichen Fraktion von weniger als etwa 15 Gew.-% oder mit mindestens 60% isotaktischen Pentaden, bestimmt durch C-13-Kernresonanz-(NMR)-Analyse;
B) ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) von mindestens 100.000 Gramm/Mol
C) eine Dichte von 0,86–0,92 Gramm/cm³, vorzugsweise 0,88–0,91 Gramm/cm³; und
D) eine Schmelzpunkttemperatur von 160–166°C.

Ein bevorzugter Weg zum Erhalt eines solchen Harzes ist es, folgendes zu mischen:

A) mindestens ein isotaktisches Polypropylen-Homopolymer „A" mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 350.000 Gramm/mol, bestimmt durch Größenausschlusschromatographie, und einer Schmelzflussrate von etwa 0,5–8 Gramm/10 Min., stärker bevorzugt etwa 0,5–5 Gramm/10 Min.; mit
B) mindestens einem isotaktischen Polypropylen-Homopolymer „B" mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 100.000 Gramm/mol, bestimmt durch Größenausschlusschromatographie, und einer Schmelzflussrate von größer als 8 Gramm/10 Min, und vorzugsweise größer als etwa 20 Gramm/10 Min., und, stärker bevorzugt, größer als etwa 50 Gramm/10 Min. Die praktische obere Grenze für die Schmelzflussrate von Harz B kann etwa 350–400 Gramm/10 Min betragen, obwohl die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt ist. Die bevorzugte obere Grenze beträgt etwa 150 Gramm/10 Min. Harz B sollte eine ausreichend hohes Molekulargewicht aufweisen, um ein Molekülkettenverwicklungsverhalten zu zeigen, das heißt, um sich bei Umgebungstemperatur als Feststoff zu verhalten und Elastizität und Schmelzstärke zu zeigen.

Harz A und B weisen vorzugsweise jeweils Folgendes auf:

Harz A und B können miteinander vermischt und zu einer Lage geformt und unter Herstellung eines Klebebandträgers biaxial orientiert werden oder als einzelne Schichten in einem mehrschichtigen Film angeordnet werden oder eine Kombination aus den beiden und dann zur Herstellung eines Klebebandträgers biaxial orientiert werden.
Das biaxial orientierte isotaktische Polypropylen-Substrat 12, das so aus dem hier beschriebenen Harz oder den hier beschriebenen Harzen geformt wird, weist eine Schmelzflussrate von größer als etwa 8 Gramm/10 Min. und vorzugsweise weniger als etwa 100 Gramm/10 Min. und verbesserte Trennbarkeit von im Handel erhältlichen Klebebandspendern auf.
Die Schmelzflussraten von A und B und die relativen Mengen eines jeden davon sind so ausgewählt, dass der Träger und das biaxial orientierte Substrat die hier beschriebenen gewünschten Eigenschaften und Merkmale aufweisen.
Zudem kann es sich bei dem Harz um ein Gemisch aus drei oder mehreren Harzen handeln, die den vorstehend angegebenen Anforderungen von A und B genügen.
Wird ein Gemisch verwendet, können Harz A und B miteinander durch jede beliebige der bekannten Plastizifierschermischapparaturen wie Extrusionsmischen in beliebigen gewünschten Gewichtskombinationen vermischt werden, wobei vorzugsweise Harz A in einer Menge von etwa 5 bis 80 Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 20 bis 70 Gew.-% und Harz B vorzugsweise in einer Menge von 20 bis 95 Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 30 bis 80 Gew.-% vorliegt. Bei Gewichtszusammensetzungen, in welchen Harz B mit über etwa 80% vorliegt, wird das Material schwierig zu verarbeiten, jedoch wird die tatsächliche Grenze in der Zusammensetzung durch das bestimmte Verfahren und die bestimmte eingesetzte Apparatur bestimmt und hängt deshalb von der Verformungsgeschwindigkeit während des Streckens, den Temperaturprofilen, der Größenordnung der Streckung und dergleichen ab.
Wird ein Gemisch verwendet, können die Harzgemische durch jeden beliebigen bekannten Mischvorgang hergestellt werden, werden jedoch vorzugsweise durch Extrusionsmischen von trockenen Komponenten vor dem Folienstrecken oder einzeln unter Herstellung von Pellets zur späteren Verwendung hergestellt.
Obwohl die Verarbeitungsfähigkeit durch biaxiales Orientieren einer einzelnen Schicht und der Herstellung einer Folie vereinfacht werden kann, ist diese Erfindung darauf nicht beschränkt. Eine Vielzahl von Schichten kann in das biaxial orientierte Substrat 12 eingebracht werden. Eher als das Mischen von Harz A und B und Extrudieren einer einschichtigen Folie kann zum Beispiel eine mehrschichtige Folie laminiert oder koextrudiert werden, die einzelne Schichten umfasst, wobei jede aus einem Harz hergestellt wird, das den Anforderungen von Harz A oder B genügt.
Zudem können den Anforderungen von Harz A oder B nicht genügende Schichten entweder als die äußersten Schichten oder innerhalb eines mehrschichtigen Aufbaus eingeschlossen werden. In einem solchen Fall weist der biaxial orientierte Substratverbund 12 mindestens 50% der Dicke auf und enthält mindestens 90% isotaktisches Polypropylen. Anders ausgedrückt, von den zusammen das biaxial orientierte Substrat 12 bildenden Schichten, wobei die Schichten mindestens 90% isotaktisches Polypropylen umfassen, fallen mindestens 50% der Gesamtdicke auf das biaxial orientierte Substrat 12. Zudem weist das mehrschichtige biaxial orientierte Substrat 12 eine Verbundschmelzflussrate von größer als etwa 8 Gramm/10 Min., stärker bevorzugt größer als 12 Gramm/10 Min. und besonders bevorzugt mindestens 20 Gramm/10 Min. auf. Das mehrschichtige biaxial orientierte Substrat 12 weist eine Verbundschmelzflussrate von vorzugsweise weniger als etwa 100 Gramm/10 Min. auf. Weiterhin weist der Träger 11 die gewünschte hier beschriebene Trennenergie und Dehnung auf .
Ferner ist zu erwarten, dass die Harze oder Gemische aus zwei oder mehreren Harzen, wobei mindestens eines davon anfänglich eine Schmelzfließrate unter 8 Gramm/10 Min. aufweist, verwendet werden könnten, wenn das Polypropylen anschließend auf MFR-Werte von 8 Gramm/10 Min. oder höher, vorzugsweise bis zu 150 Gramm/10 Min. abgebaut oder oxidiert wird.
Es ist bekannt, dass bei der Folienverarbeitung häufig ein Randstreifen entweder mit oder ohne Wiederpelletieren in das Extrusionsverfahren rückgeführt wird. Hinsichtlich dessen kann er, wenn der Randstreifen unter 8 MFR liegt, als zusätzliches wie vorstehend beschriebenes Harz A und, wenn er über 8 MFR liegt, als zusätzliches wie vorstehend beschriebenes Harz B betrachtet werden. Vorzugsweise würde der Randstreifen über 8 MFR und unter 150 MFR liegen und als zusätzliches Harz B betrachtet werden.
Der Polydispersitätsindex liegt vorzugsweise zwischen etwa 2 und 8, stärker bevorzugt zwischen etwa 2,5 und 7,5, gemessen gemäß ASTM D 4065–95. Typischerweise sind Polypropylenharze mit niedrigem Polydispersitätsindex auf im Handel erhältlichen biaxialen Orientierungsapparaturen schwierig zu verarbeiten, obwohl es zu erwarten ist, dass unter Verwendung solcher Harze die Energie zum Trennen des biaxial orientierten Substrats reduziert werden könnte. Ein Harz mit hohem Polydispersitätsindex oder einer breiten Molekulargewichtsverteilung kann leichter zu verarbeiten sein, jedoch ist zu erwarten, dass eine hohe Energie zum Trennen unterstützt wird. Folglich kann ein Ausgleich des Molekulargewichts oder MFRs und der Molekulargewichtsverteilung bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung erwünscht sein.
Bei den den hier beschriebenen Eigenschaften genügenden Zusammensetzungen handelt es sich vorzugsweise um Homopolymere. Werden die Harze hier, einschließlich in den Ansprüchen als Homopolymer bezeichnet, schließt dies auch Harze ein, in welchen ein Copolymer in einer Menge eingebracht ist, die so gering ist, dass den gewünschten Merkmalen und Eigenschaften des Harzes und der Folie immer noch genügt wird.
Bei der Folienverarbeitung werden Polymerharze hohen Scherbelastungen bei hoher Temperatur unterzogen. In einem typischen industriellen Extrusionssystem verschlechtert sich das Molekulargewicht des Polypropylens aufgrund von Kettenspaltung etwas. Während der Verarbeitung werden die längsten Polymermoleküle zu einem größeren Grad als die kürzeren Moleküle zersetzt. Deshalb kann das Folienmolekulargewicht für ein vorgegebenes Harz geringer als das Harzmolekulargewicht sein.
Die Polypropylen-Zusammensetzung kann in eine wie auf dem Fachgebiet bekannte Lagenform zur Herstellung einer zum Strecken geeigneten Lage gegossen werden, um zu dem bevorzugten hier beschriebenen biaxial orientierten Substrat 12 zu werden. Ein geeignetes Verfahren zum Gießen einer Lage ist es, das Harz in den Schütttrichter eines Einzelschneckenextruders mit 4,45 cm, hergestellt von H.P.M. (von Mt. Gilead, OH), mit einer zum Erzeugen einer stabilen homogenen Schmelze eingestellten Extrudertrommeltemperatur zu gießen. Die Polypropylenschmelze kann durch eine Sammelrohrlagenmatrize auf einem rotierenden wassergekühlten Stahlgussrad mit mit 50–60°C zirkulierndem Wasser extrudiert werden. Die Gusslage kann durch Leiten durch ein bei etwa 30°C gehaltenes Wasserbad zur Herstellung einer Gusslage mit einer Dicke von etwa 0,12–0,16 cm abgeschreckt werden.
Die Lage wird dann biaxial orientiert, um ein biaxial orientiertes Substrat 12 mit den hier beschriebenen gewünschten Merkmalen und Eigenschaften bereitzustellen.
Die hier beschriebenen bevorzugten Eigenschaften können durch jedes beliebige geeignete Verfahren und jede beliebige geeignete Apparatur zum biaxialen Orientieren des biaxial orientierten Substrats 12 erhalten werden. Unter all den Streckverfahren schließen die zur kommerziellen Herstellung von Folien für Bandträger besonders bevorzugten Verfahren das biaxiale Strecken durch mechanische Spannrahmen wie die Verfahren und Apparaturen, offenbart in US-A-4,330,499 und 4,595,738, und stärker bevorzugt die Verfahren und Spannrahmenapparaturen für gleichzeitiges biaxiales Strecken, offenbart in US-A-4,675,582; 4,825,111; 4,853,602; 5,036,262; 5,051,225 und 5,072,493 ein. Obwohl biaxial gestreckte Folien durch Röhrenblasfolien- oder Flachfolienspannrahmenstreckverfahren hergestellt werden können, ist es bevorzugt, dass die Folien dieser Erfindung bei Verwendung als Bandträger zur Vermeidung von Dickevariationen und Erzeugen von typischerweise mit Röhrenblasfolienverfahren verbundenen Schwierigkeiten durch Flachfolienspannrahmenstreckverfahren hergestellt werden.
Das Flachfolienspannrahmenstrecken kann durch ein sequenzielles oder gleichzeitiges Streckverfahren erzielt werden. Das gleichzeitige Verfahren gewährt überraschend die Einbringung von größeren Gehalten an Harz B, wodurch wiederum wünschenswertere Eigenschaften, einschließlich verbesserte Trennfähigkeit und Klarheit verliehen werden. Ein zusätzlicher Vorteil eines solchen Verfahrens ist, dass die Folienoberfläche die Streckwalzen wie im Falle von im Handel erhältlichen Sequenzfolienstreckreihen kontaktieren, wodurch die Filmoberfläche vor durch den Walzenkontakt verursachten Mängeln geschützt werden. Zudem werden andere Mängel wie Dickevariierbarkeit, Matrizenlippeninstabilitäten, Knitter und dergleichen im Vergleich zu Röhren- oder Blasfolienstreckverfahren minimiert.
Die Polypropylen-Zusammensetzung ist so ausgewählt, dass ein biaxiales Strecken zu einem Flächenstreckverhältnis von mindestens 36:1 gewährt wird. Die Polypropylen-Zusammensetzung gewährt vorzugsweise auch ein Strecken, das mit einer Reihengeschwindigkeit von mindestens 30 Meter/Min. erfolgt.
Die in dieser Erfindung nützlichen biaxial orientierten Substrate 12 weisen bei Verwendung als Träger 11 für ein Band 10 vorzugsweise eine Enddicke zwischen etwa 0,002–0,005 cm auf. Eine Variierbarkeit im Hinblick auf die Foliendicke beträgt vorzugsweise weniger als 5%. Dickere und dünnere Folien können mit dem Verständnis dessen verwendet werden, dass die Folie dick genug sein sollte, um eine übermäßige Schwäche und Schwierigkeit bei der Handhabung zu vermeiden, während sie nicht so dick sein sollte, dass sie eine unerwünschte Starrheit oder Steifheit und eine Schwierigkeit der Handhabung oder Verwendung aufweist.
Träger 11 kann gegebenenfalls Zusätze und andere wie auf dem Fachgebiet bekannte Komponenten vorzugsweise in einer so ausgewählten Menge, dass die für die hier beschriebene bevorzugte Ausführungsform erzielten Zug- und Spendereigenschaften nicht negativ beeinflusst werden, einschließen. Zum Beispiel können die Folien der vorliegenden Erfindung Füllstoffe, Weichmacher, Färbemittel, Schmiermittel, Verarbeitungshilfen, Keimbildner, Ultraviolettlichtstabilisierungsmittel und andere Zusätze enthalten. Typischerweise werden solche Materialien einem Polymer vor seiner Herstellung in eine orientierte Folie (zum Beispiel in die Polymerschmelze vor der Extrusion in eine Folie) zugesetzt. Organische Füllstoffe können organische Farbstoffe und Harze sowie organische Fasern wie Nylon oder Polyimidfasern einschließen. Anorganische Füllstoffe können Pigmente, Quarzstaub, Calciumcarbonat, Talkum, Diatomenerde, Titandioxid, Kohlenstofffasern, Ruß, Glasperlen, Glasbläschen, Mineralfasern, Tonteilchen, Metallteilchen und dergleichen einschließen. Andere Zusätze wie Flammschutzmittel, Stabilisatoren, Antioxidationsmittel, Vereinbarkeitsmittel, antimikrobielle Mittel (zum Beispiel Zinkoxid), elektrische Leiter und Wärmeleiter (zum Beispiel Aluminiumoxid, Bornitrit, Aluminiumnitrit und Nickelteilchen) können in das zur Bildung der Folie verwendete Polymer gemischt werden.
Bei dem Klebstoff 18 kann es sich um einen beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Klebstoff handeln. Bei bevorzugten Klebstoffe handelt es sich um diejenigen, die durch Druck, Wärme oder Kombinationen davon aktivierbar sind. Geeignete Klebstoffe schließen diejenigen auf der Basis von Acrylat, Kautschukharz, Epoxiden, Urethanen oder Kombinationen davon ein. Der Klebstoff 18 kann durch Verfahren auf Lösungs-, Wasser- oder Heißschmelzbasis aufgebracht werden. Der Klebstoff kann in beliebiger gewünschter Menge aufgebracht werden und wird typischerweise zum Bereitstellen eines herkömmlichen Trockenbeschichtungsgewichts zwischen etwa 0,0015 bis 0,005 Gramm/cm² aufgebracht.
Der Träger 11 kann herkömmlich durch Einwirken von Flammen- oder Coronaentladung oder anderen Oberflächenbehandlungen, einschließlich chemisches Grundieren zum Verbessern der Haftung von anschließenden Beschichtungsschichten behandelt werden. Zudem kann die zweite Oberfläche 16 mit optionalen gering haftenden Rückmaterialien 20 zur Beschränkung der Haftung zwischen der entgegengesetzten Oberflächenhaftschicht 18 und dem Träger 11 beschichtet werden, wodurch die Herstellung von Klebebandrollen gewährt wird, die, wie es auf dem Fachgebiet der klebestoffbeschichteten Bandherstellung bekannt ist, leicht abgewickelt werden können.
Ein solches Band 10 ist besonders gut für leichte Heim- oder Büroverwendung oder für andere Verwendungen wie matrizengeschnittene Bänder oder andere matrizengeschnittene Substrate geeignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird Band 10 in Form einer spiralförmig gewundenen Rolle 22 bereitgestellt, die in Richtung R und gegebenenfalls auf einem in 2 veranschaulichten Kern 24 gewickelt ist. Solche Rollen können auf einem Tischplatten- oder Hand-Spender 26, wie in 3 veranschaulicht, bereitgestellt werden. Der Spender kann eine Metallschneidklinge oder Kunststoffschneidklinge einschließen. Bevorzugte Spender schließen diejenigen, erhältlich als Tischplatten-Bandspender SCOTCH-Brand-Cat. 15 oder Cat. 40, ausgestattet mit Metallschneidklingen, zweiteiliger Kunststoffspender SCOTCH-Brand-Cat. 25 oder Cat. H-125/126, ausgestattet mit Metallschneidklingen und Spritzgusspolystyrolspender mit Kunststoffklingen SCOTCH-Brand-Cat. 104 oder Cat. 105, erhältlich von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, ein.
Die Einzelheiten der Umwandlung von Folienträgern in Bänder sind dem Fachmann bekannt und müssen detaillierter hier nicht beschrieben werden. Siehe zum Beispiel US-A-4,451,533 „Dispensable Polypropylene Adhesive-Coated Tape" (Wong et al).
Der Arbeitsvorgang der vorliegenden Erfindung wird ferner in Bezug auf die folgenden detaillierten Beispiele beschrieben. Diese Beispiele sind bereitgestellt, um die verschiedenen spezifischen und bevorzugten Ausführungsformen und Techniken weiter zu veranschaulichen. Sie sollten jedoch so verstanden sein, dass viele Variationen und Modifikationen unter Beibehalten des Umfangs der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können.
Testverfahren
Zugeigenschaften
ASTM D-882-95A, „Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting", Method A (Zugeigenschaften von dünnen Kunststofflagen, Verfahren A)
Die Zugreißdehnung von Trägern wurde durch die in ASTM D-882-95A „Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting", Method A beschriebenen Verfahren gemessen. Die Träger wurden für eine Dauer von 24 Stunden bei 25°C und 50%iger relativer Feuchtigkeit konditioniert. Die Tests wurden unter Verwendung einer Zugtestapparatur, im Handel erhältlich als Modell 400/S von MTS Systems Corporation, Eden Prairie, MN, durchgeführt. Die Proben für diesen Test waren 1,91 cm breit und 15 cm lang. Ein anfänglicher Klemmbackenabstand von 10,2 cm und eine Kreuzkopfgeschwindigkeit von 30 cm/Min. wurden verwendet. Die Proben wurden für jede Probe in Bezug auf die Bezugsrichtung der Folie getestet. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 2 angegeben. Die Reißdehnungswerte wurden durch die Bezugsrichtung auf der Basis der anfänglichen Messlänge der Proben angegeben. Wie hier, einschließlich in den Ansprüchen verwendet, wird der Begriff „Zugreißdehnung" zum Beschreiben der durch das so beschriebene Verfahren erhaltenen Ergebnisse verwendet.
Schmelzflussrate: ASTM D 1238-95, Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer (Flussraten von Thermoplastiken durch Extrusionsplastometer).
Die Schmelzflussrate der Harze und Trägerproben wurde unter Verwendung der in ASTM D 1238-95, Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer, Procedure B, Condition 230/2.16 beschriebenen Verfahren gemessen. Ein Tinius-Olsen-Extrustionsplastometer, Modell U-E-4-78, Willow Grove, PA., ausgestattet mit einem mechanisch aktualisierten Timer, wurde verwendet. Ein Kolbenarmübertragungsabstand mit einem Inch wurde für alle Proben verwendet. Die Proben wurden in einen vorgewärmten Plastometer gefüllt und die Verweilzeit vor der Messung bei 7,0 ± 0,5 Minuten gehalten. Beim Testen der Folien wurden die Folienproben aufgerollt und in die Apparatur eingebracht.
Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw): ASTM D 5296-92, Molecular Weight Averages by Size Exclusion Chromotography (SEC) (Gewichtsmittel des Molekulargewichts durch Größenausschlusschromatografie)
Die Gewichtsmittel der Molekulargewichte (Mw) wurden unter Verwendung von ASTM D 5296-92, Molecular Weight Averages by Size Exclusion Chromotography (SEC) gemessen. Ein Chromatograph des Typs Waters 150C (Waters Corporation, Milford, Massachusetts), ausgestattet mit einem Aufbaus aus 2 Säulen (Jordi Associates, ein Mischbett mit einer Porengröße von 500 nm (500 Angstrom)) wurde verwendet. Die Proben lagen in Form eines Pellets, einer Gusslage oder einer gestreckten Folie vor.
10,0 ml 1,2,4-Trichlorbenzol (TCB), enthaltend 0,1% Ionol (Antioxidationsmittel) und Phosphit 168 (Hochtemperaturstabilisator) wurden zu etwa 25 mg der Probe zugesetzt und durch Erwärmen bei 160°C für eine Dauer von 12,0 Stunden gelöst. Die Lösungen wurden dann unter Verwendung des internen Filtrationssystems (0,5 Mikrometer) der Apparatur des Typs Waters 150C filtriert, und 150 Mikroliter jeder Lösung wurden in den Chromatographen, betrieben bei einer Temperatur von 140°C und einer Eluent-(TCB)-Geschwindigkeit von 1,0 ml/Min. injiziert. Die Konzentrationsänderungen wurden unter Verwendung eines internen Brechnungsindexdetektors gemessen. Die Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) wurden unter Verwendung eines Dell-Computers, ausgestattet mit einer Software des Typs Polymer Labs PL Caliber, auf der Basis einer Kalibrierung, hergestellt aus Polystyrolstandards mit enger Dispersität im Bereich von Mw von 6, 30 × 10⁶ bis 800 Gramm/mol berechnet.
ASTM D 4065-95, Polydispersity Index by Measurement of Dynamic Mechanical Properties of Plastics (Polydispersitätsindex durch Messung von dynamischmechanischen Eigenschaften von Kunststoffen)
Der Polydispersitätsindex sowohl einer Polypropylen-Zusammensetzung als auch einer Folie wurde gemäß ASTM D 4065-95 unter Verwendung eines oszillierenden Scheibenrheometers des Typs Rheometrics Dynamic Mechanical Spectrometer (Rheometrics Scientific Incorporated, Piscataway, New Jersey) gemessen. Die Probefolie oder das Probeharz wurde zwischen zwei parallele Platten mit einem Durchmesser von 25 mm mit einem Spalt von etwa 1–3 mm in einem Ofen bei 200°C gegeben und einer oszillierenden Verformungsschwingung im Frequenzbereich von 0,1 bis 400 Radiant pro Sekunde unterzogen. Die dynamische Spannungsreaktion wurde gemessen, und die Werte des Speichermoduls G' und Verlustmoduls G'' berechnet. Der Punkt, an welchem diese Moduli übereinstimmende Werte aufwiesen, wird als Kreuzungspunkt bezeichnet und der Wert des dynamischen Moduls an diesem Punkt ist Gc in Dyn/cm². Der Polydispersitätsindex wird als PI = 10⁶/Gc berechnet.
ASTM D 1003-95, Transmittance Haze (Transmissionstrübung)
Die Transmissionstrübung der erfinderischen Folie wurde unter Verwendung eines Transmissions- und Trübungsgerätes des Typs Haze-guard Plus (BYK-Gardiner, Silver Springs, MD.) gemäß den in ASTM D 1003-95 beschriebenen Verfahren gemessen.
Trenneigenschaften: Dispense Testing of Films (Spendertest von Folien)
Testprobestücke mit einer Breite von 1,91 cm und einer Länge von 15 cm wurden von unbeschichteten Probefolien unter Verwendung eines Rasiermessers, ausgestattet mit neuen Klingen, abgeschnitten. Die Probestücke wurden für eine Dauer von 24 Stunden bei 25°C und 50%iger relativer Feuchtigkeit vor dem Test konditioniert.
Die zur Messung der Trennbarkeit verwendete Testvorrichtung ist in 4 dargestellt. Die Testvorrichtung umfasste einen im Handel erhältlichen Bandspender 100M (zweiteilig geformter Polystyrol-Spender, ausgestattet mit einer Metallschneidklinge, erhältlich wie beim Einreichungsdatum hiervon, von Minnesota Mining & Manufacturing Co., St. Paul, MN) oder einen im Handel erhältlichen Bandspender 100P (zweiteilig geformter Polystyrol-Spender Scotch^TM Cat. 122, ausgestattet mit einer Kunststoffschneidklinge, erhältlich wie beim Einreichungsdatum hiervon, von Minnesota Mining & Manufacturing Co., St. Paul, MN), befestigt auf der Rückseite einer Aluminiumplattenhaltgerung 102 mit den Maßen 15,2 cm × 15,2 cm × 1,1 cm. Der Spender war während des Trenntests biegebeschränkt, indem er zwischen die Rückseite 102 und die Vorderseite einer 0,3 cm dicken Aluminiumhalterungsplatte 104, gewalzt zur Kontur des Testspenders 100P oder 100M, platziert war. Der Testspender wurde fest an Stelle zwischen der Vorderseite 104 und der Rückseite 102 der Halterungen durch Gewindeschrauben 106 gehalten. Die rückseitige Halterungsplatte 102 wurde an einen zylinderförmigen Basisanbringungsbolzen 108 mit einem Durchmesser von 2,4 cm durch Maschinenschrauben 110 befestigt. Der Basisanbringungsbolzen 108 war so gewalzt, dass er einen Ausschnitt mit einem Winkel von 90° einschloss, so dass die rückseitige Halterungsplatte 102 in der senkrechten Mittelinie der Zugtestmaschine gehalten wurde, das heißt, der Winkel zwischen der Achse der rückseitigen Halterungsplatte 102 und dem Testspender 100P betrug in Bezug auf die Laufmittellinie 0°. Der Basisbolzen 108 wurde an das Testlaufdeck durch in Bohrungen 109 im Basisbolzen eingefügte Sperrstifte befestigt.
Der Testspender 100M oder 100P wurde auf der rückseitigen Halterungsplatte 102 durch Einfügen der Spendernabe über einem in die rückseitige Befestigungsplatte 102 geschraubten Aluminiumnabenbefestigungsschaft 112 befestigt. Der Boden des Spenders ruhte gegen Sitzfläche 115, die eine Drehung des Spenders während des Testens verhinderte. Der Testspender wurde so befestigt, dass die Zahnreihe der Spenderschneidklinge senkrecht zu der Laufmittellinie lief. Auf diese Weise wurde die zu testende Folie im Wesentlichen gleichmäßig über ihre Breite beim Durchtrennen aufgebracht.
Spender 100M schloss eine in den 5 und 6 veranschaulichte sägeartig gezahnte Stahlschneidklinge 120 ein. Die Stahlschneidklinge 120 war aus einem etwa 0,05 cm dicken Nickel-abgeschiedenen Stahl geformt und schloss eine rechtwinkliges Auflageteil 122 ein, das mindestens so breit wie die Folie 12 und etwa 0,3 cm lang in Richtung entsprechend der sich über die Klinge erstreckende Bezugsrichtung R der Folie 12 war. Der Auflageteil 122 definiert eine im Allgemeinen ebene Fläche, auf welcher die Testprobe zeitweise befestigt war. Die Klinge 120 schloss auch ein Klingenträgerteil 126 an der rückseitigen Kante des Auflageteils 122 ein, wobei das Auflageteil einen Winkel β von 80° mit dem Träger 126 bildete. Der Klingenträger 126 war etwa 132 cm lang. Die Klinge 120 schloss ferner ein im Allgemeinen U-förmiges Teil 128 an der Kante des Auflageteils gegenüber dem Trägerteil ein, das eine Zahnreihe 130 entlang seiner entfernten Kante aufwies. Jeder Zahn 130 ist im Allgemeinen dreieckig, weist eine Spitze innerhalb oder leicht unterhalb der Ebene der Auflagefläche 122 auf, und der Abstand der Spitzen der benachbarten Zähne 130 betrug etwa 0,12 cm, war durch eine Höhe von etwa 0,06 cm, einer durch einen Krümmungsradius von etwa 0,003 cm definierten Schärfe definiert, und der Scheitelpunkt 132 der Zähne 130 bildete einen Einschlusswinkel von 60°. Die Zähne 130 erstreckten sich aus der Ebene des Klingenträgerteils 126 mit einem Winkel α von etwa 50°. Die Seiten des im Allgemeinen U-förmigen Teils 128 liegen in einem Winkel γ zueinander von 72°.
Der Spender 100P schließt eine in den 7 bis 9 veranschaulichte spritzgegossene Polystyrolklinge 140 ein. Die Polystyrolklinge 140 auf dem Spender 100P ist integral mit einer der zwei Hälften des Bandspenders 100P geformt. Klinge 140 ist durch Füllen der Hohlräume einer Stahlform unter Verwendung eines typischen Spritzgussverfahrens geformt. Wie aus 8 und 9 ersichtlich, schließt die Klinge 140 eine Auflagefläche 144 ein, die etwa 0,35 cm breit ist. Die Auflagefläche 144 ist leicht konvex und weist einen Krümmungsradius von 2,54 cm auf. Vor der Auflagefläche 144 liegt ein V-förmiges Teil, das durch die Oberflächen 148 und 149 gebildet ist, die sich mit einem Innenwinkel 6 von 125° treffen. Die Oberfläche 148 der V-Welle bindet einen Winkel ν mit einer linearen Annäherung der Auflagefläche 144 von 70°. Eine Reihe an Erhöhungen 154 erstreckt sich von dem vorderen Teil des Spenders. Die Erhöhungen 154 werden durch die Seiten 154a und 154b gebildet, die sich bei Erhöhung 154c treffen. Jede Zahnspitze 150 wird durch den Zwischenabschnitt der Oberfläche 149 mit den Erhöhungen 154 gebildet. Wie am besten in den 7 und 9 ersichtlich, wird dadurch jeder Zahn durch den Zwischenabschnitt der drei Ebenen: Seiten 154a und 154b der Erhöhung 154 und Oberfläche 149 der V-förmigen Rille gebildet. Wie in 9 ersichtlich, treffen sich die Seiten 154a und 154b bei einem Einschlusswinkel θ von 74°. Wie in 8 ersichtlich, bildet Oberfläche 149 einen Winkel φ von 50° mit Kante 154c von Erhöhung 154. Jeder Zahn 150 weist eine Spitze in oder leicht unterhalb der Ebene der Auflagefläche 144 auf und ist von den Spitzen der benachbarten Zähne 150 etwa 0,127 cm entfernt. Jeder Zahn weist eine Höhe von etwa 0,020 cm, gemessen als die Höhe H von der Spitze des Zahns zu den benachbarten Tälern zwischen den Zähnen, auf. Jeder Zahn weist eine Kantenschärfe mit einem Krümmungsradius von etwa 0,010 cm auf.
In jedem Testspender wurde ein Stück eines doppelt beschichteten Klebebands (Scotch^TM Cat. 665) auf die Auflagefläche 122 oder 144 aufgebracht, und das Testprobenstück wurde fest auf die Klebefläche des doppelt beschichteten Bands mit Fingerdruck zum Verhindern von Vorwärtsbewegung während des Trenntests gehaftet.
Das Testprobestück wurde mit einem Winkel von 0° in die Laufmittellinie so angepasst, dass die Kraft des Spenders über die Breite der Probe im Wesentlichen gleichmäßig verteilt war. Der Spender 100M oder 100P wurde so orientiert, dass die Spitzen der Klingen 120 oder 140 direkt unter den Klemmbacken 162 lagen. Für Tests unter Verwendung des Spenders 100M mit Metallklinge 120 wurde der Spender mit einem Winkel so orientiert, dass die Auflagefläche 122 mit einem Winkel σ₁ von 110° in Bezug auf die senkrechte Richtung des Übergangs A des Testers (siehe 10, die nur die Schneidklinge 120 in Bezug auf die Klemmbacken 162 veranschaulicht, wobei der Rest des Spenders und der Testvorrichtung nur für veranschaulichende Zwecke entfernt ist) lag. Für Tests unter Verwendung des Spenders 100P mit Kunststoffklinge 140 wurde der Spender mit einem solchen Winkel orientiert, dass die Kante 154c von Erhöhung 154 mit einem Winkel σ₂ von 32° in Bezug auf die senkrechte Richtung des Übergangs A des Testers (siehe 11, die nur die Klinge 140 in Bezug auf die Klemmbacken 162 veranschaulicht, wobei der Rest des Spenders und der Testvorrichtung nur für veranschaulichende Zwecke entfernt ist) vorlag.
Das freie Ende des Testprobestücks wurde dann in die oberen Klemmbacken 162 der Zugtestmaschine so gefasst, dass die Schneidklinge 120 oder 140 10,2 cm betrug. Das Probenstück wurde ohne Zug so aufgebracht, dass die Schneidklinge die Probe vor dem Start des Tests nicht kontaktierte. Die oberen Klemmbacken wurden auf dem Laufkreuzkopf, der über Trägerschienen 14 lief, angebracht. Das Testprobenstück wurde als nächstes im Zug auf einen Wert von 0,9 N vorgeladen, um die Schneidklinge 120 oder 140 zu kontaktieren. Der Träger 11 wurde dann in Richtung A durch die Klemmbacken 162 mit einer Geschwindigkeit von 30 cm/Min. gezogen. Eine Belastung und Dehnung des Probenstücks wurde gemessen und aufgezeichnet und die Energie zum Trennen aus der Fläche unter der Belastung/Dehnung wie in 12 veranschaulicht und in Tabelle 1 dargelegt berechnet. In 12 ist diese Belastung entlang der senkrechten Achse angezeigt, während die Dehnung auf der horizontalen Achse angezeigt ist. Die Belastung und die Dehnung nehmen entlang Teil 200 der Kurve zu, bis die Spitzenbelastung 202 erreicht ist, wo die Dehnung durch 204 angezeigt ist. Die Belastung nimmt dann ab, wenn die Dehnung entlang Teil 206 der Kurve fortläuft. Wie hier berichtet, wird die Energie aus denjenigen Teilen der Kurve von 0 Dehnung bis zur Dehnung 204 bei einer maximalen Belastung 202 berechnet. Es wird angenommen, dass die Zähne des Spenders die Folie in etwa bei dem Dehnpunkt einer Maximalbelastung von 202 perforieren, wobei zu dieser Zeit die Belastung abnimmt, wenn die Perforierungen durch die Folie zur wollständigen Durchtrennung propagieren.
Wie hier, einschließlich in den Ansprüchen verwendet, bedeutet der Begriff „Spendertest – Kunststoffklinge" den so beschriebenen Test unter Verwendung von Spender 100P.
Herstellung von Beispielen
Herstellung von Harzvormischungen
Probenharz-Vormischungen mit einer Gewichtszusammensetzung von Harz A mit niedrigem Schmelzfluss und Harz B mit hohem Schmelzfluss von 50:50 wurden zur Herstellung der biaxial orientierten Substratbeispiele wie folgt hergestellt. Zuerst wurden 50 Gew.-% FINA 3374 isotaktisches Polypropylen-Homopolymerharz mit 50 Gew.-% von jedem der drei folgenden Harze verbunden: Polypropylen FINA 3860 (resultierend in Vormischung X); Polypropylen FINA 3892 (resultierend in Vormischung Y) oder Polypropylen FINA 98035 (resultierend in Vormischung Z); alle geliefert von FINA Oil & Chemical Co., Dallas, TX. Die Polypropylen-Vormischungen wurden durch Zufuhr der einzelnen Polypropylenharze zu einem Doppelschneckenextruder mit 50 mm unter Verwendung eines volumetrischen Zufuhrtrichters des Typs K-Tron T-35 gemischt. Bei dem Extruder handelt es sich um einen 10:1-L/D-korotierenden Doppelschneckenextruder des Typs Baker-Perkins mit 50 mm. Eine 5-Loch-Strangmatrize wurde auf dem Extruder angebracht, und die Extrudatstränge wurden vor dem Pelletieren einem Wasserbad zugeführt. Der Extruder wurde mit einer Geschwindigkeit von 22,0 kg/h (48,5 lbs./h) mit einer Geschwindigkeit von 275 UpM und einer Matrizentemperatur von 232°C betrieben. Die Endgewichtszusammensetzung und die Schmelzflussrate wurden durch Zugabe von reinem Homopolymerharz zu dem Vormischungsharz zum Erzielen der gewünschten Gewichtsprozentualiäten, dargelegt in nachstehender Tabelle 1, erhalten.
Tabelle 1: Gewichtsverhältnisse von Polypropylenharzen
Beispiele 1 – 4
Das entsprechende Harzgemisch wurde einem Zufuhrtrichter eines 4,45 cm Einzelschneckenextruders, hergestellt von H.P.M. (Mt. Gilead, OH), mit einer zum Erzeugen eines stabilen homogenen Schmelzes von etwa 250 – 260°C eingestellten Extrudertrommeltemperatur zugeführt. Die Polypropylenschmelze wurde durch eine Einzelkopielagenmatrize mit 17,8 cm auf einem rotierenden wassergekühlten Stahlgussrad, durch welches Wasser mit etwa 50 – 60°C zirkulierte, extrudiert. Die Gusslage wurde als nächstes durch ein abschreckendes bei etwa 30°C gehaltenes Wasserbad zur Herstellung einer Gusslage mit einer Dicke von etwa 0,16 cm, geleitet.
Sequenziell biaxial orientierte Substrate aus biaxial orientiertem Polypropylen wurden durch ein als sequenzielles Spannrahmenverfahren bekanntes Verfahren hergestellt. Die Gusslage wurde über eine erste Reihe an bei intern etwa 127°C bis 136°C gehaltenen Heizrollen geleitet und dann zwischen zwei eingezwickten, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotierenden Zugrollen zum Erzielen eines ersten Zugverhältnisses von 5,0:1 in Extrusions- oder Gussrichtung gestreckt. Die einaxial gestreckte Lage wurde dann einem Spannrahmenofen mit mehreren Heizzonen mit Temperaturen im Bereich von 158 bis 175°C zugeführt und zwischen zwei Zugschienen in der Richtung, senkrecht zu der ersten Streckung mit einem Zugverhältnis von etwa 9:1 gestreckt. Die erhaltene Folie wies eine Dicke von etwa 0,003 – 0,0035 cm auf und wurde an Luft abgekühlt und auf einer Aushärtetrommel mit einer Innentemperatur von 120°C ausgehärtet. Die Kanten wurden anschließend rasurgeschnitten und die Folie auf eine Vorlagenrolle gerollt. Die Folie wurde unter Verwendung eines mit neuen Klingen ausgestatteten Rasiermessers in nützliche Probenbreiten geschnitten.
Beispiele 5 – 7
Die gleichzeitig biaxial orientierte Polypropylen- Beispiele 5 – 7 wurden durch ein als gleichzeitiges Spannrahmenverfahren bekanntes Verfahren hergestellt. Zuerst wurde das entsprechende Harzgemisch zu einer stabilen homogenen Schmelze mit einer Schmelztemperatur von etwa 257°C extrudiert. Die Polypropylenschmelze wurde auf ein bei etwa 10 Meter/Min. rotierendes wassergekühltes Stahlgussrad, durch welches Wasser mit etwa 11°C zirkulierte, gegossen. Die Gusslage wurde als nächstes durch ein gehalten bei etwa 20°C gehaltenes abschreckendes Wasserbad geleitet, um eine Gusslage mit einer Dicke mit etwa 0,15 – 0,2 cm herzustellen.
Die Gussfolie wurde gleichzeitig in Längs- und Querrichtung unter Verwendung eines gleichzeitig biaxial orientierenden Spannrahmens mit divergierender Spindel, ausgestattet mit in einem Verhältnis von 7:1 streckenden Spindeln mit einer Liniengeschwindigkeit von 80 – 85 Meter/Min. und einer Strecktemperatur von etwa 175 – 180°C auf ein endgültig ausgeglichenes Flächenstreckverhältnis von etwa 50:1 gestreckt.
Beispiele 8 – 16
Die Beispiele 8 – 16 wurden wie vorstehend in den Beispielen 1 – 4 beschrieben gegossen.
Die Beispiele 8 – 9 wurden gleichzeitig in zwei senkrechte Richtungen unter Verwendung einer Labor-Zweiwegefolie-Streckapparatur, bekannt als Rahmen- oder Chargenstreckapparatur, wie folgt gestreckt. Die Gussfolienlage mit einer Dicke von 0,16 cm wurde in quadratische Tabletten mit 6,83 cm auf einer Seite geschnitten und im Streckofen der Chargenstreckapparatur durch kantenweises Einfassen mit einer Reihe von Clips gehalten, um eine streckbare Probe mit 5,08 cm auf einer Seite zu hinterlassen. Die Tablette wurde für eine Dauer von 90 Sekunden bei 155°C vorgewärmt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 300%/Sek. in Bezugsrichtung und etwa 250%/Sek. in Richtung, senkrecht zu der ersten Richtung auf ein Endflächenstreckverhältnis von etwa 40:1 gestreckt. Die Proben wurden sofort zum Abkühlen aus der Streckmaschine entfernt. Die Folie wies eine nominale Dicke von 0,030 cm auf. Die Folie wurde unter Verwendung eines mit neuen Klingen ausgestatteten Rasiermessers in nützliche Probenbreiten geschnitten.
Die Beispiele 10 – 16 wurden durch Strecken der vorstehend beschriebenen Gusslage gleichzeitig in zwei senkrechte Richtungen unter Verwendung einer Labor-Zweiwegefolie-Streckapparatur, bekannt als Rahmen- oder Chargenstreckapparatur, wie folgt hergestellt. Die Gussfolienlage mit einer Dicke von 0,16 cm wurde in quadratische Tabletten mit 6,83 cm auf einer Seite geschnitten und im Streckofen der Chargenstreckapparatur durch kantenweises Einfassen mit einer Reihe von Clips gehalten, um eine streckbare Probe mit 5, 08 cm auf einer Seite zu hinterlassen. Die Tablette wurde für eine Dauer von 90 Sekunden bei 155°C vorgewärmt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 300%/Sek. in Bezugsrichtung und etwa 300%/Sek. in Richtung senkrecht zu der ersten Richtung auf ein Endflächenstreckverhältnis von etwa 50:1 gestreckt. Die Folie wurde unter Verwendung eines mit neuen Klingen ausgestatteten Rasiermessers in nützliche Probenbreiten geschnitten.
Die gemäß in den Beispielen 1 – 10, 12 – 13 und 15 – 16 hergestellten Proben wurden durch den Spendertest -Metallklinge auf Trennbarkeit getestet. Die gemäß den Beispielen 5, 7 und 10 – 15 hergestellten Proben wurden durch den Spendertest - Kunststoffklinge auf Trennbarkeit getestet. Die Proben aus jedem Beispiel wurden durch die vorstehend beschriebenen Verfahren auch auf Schmelzflussrate und Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw getestet. Die Proben von jedem Beispiel wurden durch die vorstehend beschriebenen Verfahren auch auf Zugreißdehnung getestet.
Tabelle 2: Testergebnisse
Die vorstehend beschriebenen Tests und Testergebnisse sollen nur zur Veranschaulichung und nicht als Vorhersagung dienen und es ist zu erwarten, dass Variationen im Testverfahren verschiedene Ergebnisse liefern.

Claims

Klebeband, umfassend: einen Träger und eine Klebstoffschicht auf dem Träger; wobei der Träger, wenn er gemäß "Spendertest – Kunststoffklinge" durchtrennt wird, eine Energie zum Trennen von bis zu 700 N-cm/cm² besitzt; und wobei der Träger ein biaxial orientiertes Substrat umfaßt, wobei das biaxial orientierte Substrat eine Zusammensetzung mit isotaktischem Polypropylen umfaßt und wobei das biaxial orientierte Substrat eine Schmelzflußrate von mindestens 8 Gramm/10 Minuten, gemessen gemäß ASTM D 1238-95, "Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer; Procedure B, Condition 230/2.16", besitzt; und wobei der Träger eine Zugreißdehnung von 40% bis 170 besitzt.
Klebeband, umfassend: einen Träger und eine Klebstoffschicht auf dem Träger, wobei der Träger, wenn er gemäß "Spendertest – Metallklinge" durchtrennt wird, eine Energie zum Trennen von bis zu 350 N-cm/cm² besitzt; und wobei der Träger ein biaxial orientiertes Substrat umfaßt, wobei das biaxial orientiertes Substrat eine Zusammensetzung mit isotaktischem Polypropylen umfaßt und wobei das biaxial orientiertes Substrat eine Schmelzflußrate von mindestens 8 Gramm/10 Minuten, gemessen gemäß ASTM D 1238-95, "Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer; Procedure B, Condition 230/2.16", besitzt; und wobei der Träger eine Zugreißdehnung von 40% bis 170 besitzt.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei das biaxial orientierte Substrat ein einschichtiges
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei das biaxial orientierte Substrat eine mehrschichtige Folie umfaßt, und wobei, bezogen auf die Gesamtdicke des biaxial orientierten Substrats, mindestens 50% der Dicke des biaxial orientierten Substrats mindestens 90% isotaktisches Polypropylen umfaßt.
Klebeband nach Anspruch 4, wobei eine erste Vielzahl dieser Schichten jeweils mindestens 90% isotaktisches Polypropylen umfaßt und wobei die erste Vielzahl von Schichten mindestens 50% der Gesamtdicke des biaxial orientierten Substrats umfaßt.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei das biaxial orientierte Substrat ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 100.000 Gramm/Mol aufweist.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Träger beim Durchtrennen gemäß "Spendertest – Kunststoffklinge" eine Dehnung von bis zu 4% aufweist.
Klebeband nach Anspruch 1, wobei der Träger beim Durchtrennen gemäß "Dispensiertest – Metallklinge" eine Energie zum Trennen von bis zu 350 N-cm/cm² besitzt.
Klebeband nach Anspruch 8, wobei der Träger beim Durchtrennen gemäß "Dispensiertest – Metallklinge" eine Dehnung von bis zu 4% aufweist.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei das biaxial orientierte Substrat eine Schmelzflußrate von mindestens 12 Gramm/10 Minuten, gemessen gemäß ASTM D 1238-95, "Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer; Procedure B, Condition 230/2.16", besitzt.
Klebeband nach Anspruch 10, wobei das biaxial orientierte Substrat eine Schmelzflußrate von mindestens 20 Gramm/10 Minuten besitzt.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei das biaxial orientierte Substrat eine Schmelzflußrate von 8 bis 100 Gramm/10 Minuten, gemessen gemäß ASTM D 1238-95, "Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer; Procedure B, Condition 230/2.16", besitzt.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Polypropylen-Zusammensetzung ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 100.000 Gramm pro Mol aufweist.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Polypropylen-Zusammensetzung eine Isotaktizät größer als etwa 90% aufweist.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Polypropylen-Zusammensetzung eine Schmelzflußrate von mindestens 8 Gramm/10 Minuten, gemessen gemäß ASTM D 1238-95, "Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer; Procedure B, Condition 230/2.16", besitzt.
Klebeband nach Anspruch 15, wobei die Polypropylen-Zusammensetzung eine Schmelzflußrate von mindestens 12 Gramm/10 Minuten besitzt.
Klebeband nach Anspruch 16, wobei die Polypropylen-Zusammensetzung eine Schmelzflußrate von mindestens 20 Gramm/10 Minuten besitzt.
Klebeband nach Anspruch 15, wobei die Polypropylen-Zusammensetzung eine Schmelzflußrate von 8 bis 100 Gramm/10 Minuten besitzt.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Polypropylen-Zusammensetzung ein Gemisch aus einem ersten isotaktischen Polypropylen mit einer ersten Schmelzflußrate und einem zweiten isotaktischen Polypropylen mit einer zweiten Schmelzflußrate, die größer als die erste Schmelzflußrate ist, umfaßt.
Klebeband nach Anspruch 19, wobei die erste Schmelzflußrate etwa 0,5 bis 8,0 Gramm/10 Minuten und die zweite Schmelzflußrate mindestens 8,0 Gramm/10 Minuten beträgt.
Klebeband nach Anspruch 20, wobei die zweite Schmelzflußrate mindestens 50 Gramm/10 Minuten beträgt.
Klebeband nach Anspruch 20, wobei die zweite Schmelzflußrate bis zu etwa 150 Gramm/10 Minuten beträgt.
Klebeband nach Anspruch 22, wobei die erste Schmelzflußrate etwa 0,5 bis 5 Gramm/10 Minuten beträgt.
Klebeband nach Anspruch 19, wobei das erste Polypropylen ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 350.000 Gramm/Mol aufweist und das zweite Polypropylen ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 100.000 Gramm/Mol aufweist.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei das biaxial orientierte Substrat zu einem Flächenreckverhältnis-Endwert von mindestens 36:1 orientiert worden ist.
Klebeband nach Anspruch 25, wobei das biaxial orientierte Substrat gleichzeitig biaxial orientiert worden ist.
Klebeband nach Anspruch 25, wobei das biaxial orientierte Substrat nacheinander biaxial orientiert worden ist.
Klebeband nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Klebstoff einen Haftklebstoff umfaßt.
Klebeband nach Anspruch 28, wobei das Klebeband spiralenförmig gewickelt ist, um so eine Bandrolle bereitzustellen.
Klebeband nach Anspruch 29, wobei die Rolle auf einem Spender mit Metallschneidklinge angebracht ist.
Klebeband nach Anspruch 29, wobei die Rolle auf einem Spender mit Kunststoffschneidklinge angebracht ist.
Aufbau mit einer auf einem Spender angebrachten Rolle eines Haftklebebandes, wobei der Aufbau umfaßt: a) eine Rolle eines Haftklebebandes, wobei das Band einen Träger und eine Haftklebstoffschicht auf dem Träger umfaßt; i) wobei der Träger, wenn er gemäß "Spendertest – Kunststoffklinge" durchtrennt wird, eine Energie zum Trennen von bis zu 700 N-cm/cm² besitzt; ii) wobei der Träger, wenn er gemäß "Spendertest – Kunststoffklinge" durchtrennt wird, eine Dehnung von bis zu 4% aufweist; iii) wobei der Träger eine Zugreißdehnung von 40% bis 170% besitzt; und iv) wobei der Träger ein biaxial orientiertes Substrat umfaßt, wobei das biaxial orientierte Substrat eine Zusammensetzung mit isotaktischem Polypropylen einer Isotaktizität von mindestens 90% umfaßt und wobei das biaxial orientierte Substrat eine Schmelzflußrate von mindestens 20 Gramm/10 Minuten, gemessen gemäß ASTM D 1238-95, "Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer; Procedure B, Condition 230/2.16", besitzt; und b) einen Spender, wobei der Spender eine Rollenhalterung mit der darauf drehbar angebrachten Bandrolle und eine sägeartig gezahnte Kunststoffklinge zum Durchtrennen des Klebebandes enthält.
Aufbau nach Anspruch 32, wobei das biaxial orientierte Substrat ein einschichtiges Substrat umfaßt.
Klebeband nach Anspruch 1, wobei der Träger einen Polydispersitätsindexwert von zwischen etwa 2,5 und 7,5, gemessen gemäß ASTM D 4065-95, aufweist.