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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein Verfahren zum zweiachsigen Strecken von Filmen bzw. Folien
und solche Filme und insbesondere Verfahren zum Strecken von Filmen
in zwei Richtungen gleichzeitig und solche Filme.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Auf dem Fachgebiet ist das zweiachsige
Strecken von Filmen bekannt. Zusätzlich
wurden mehrere Verfahren und Vorrichtungen zum gleichzeitig in zwei
Richtungen erfolgenden zweiachsigen Strecken von Filmen beschrieben.
Es sei beispielsweise auf US-A-2 618 012, US-A-3 046 599, US-A-3
502 766, US-A-3
890 421, US-A-4 330 499, US-A-4 525 317 und US-A-4 853 602 verwiesen.
Die Veränderlichkeit
bei Streckprofilen, die bei einigen dieser Verfahren und Vorrichtungen
verfügbar
ist, wurde auch beschrieben.
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Beispielsweise ist in US-A-3 890
421 in 1 etwas dargestellt,
was in dem Text folgendermaßen
beschrieben wird: eine Kurve I, die ein normales sequentielles Ziehen
darstellt, wobei ein laterales Ziehen einem longitudinalen Ziehen
folgt, eine Kurve II, die einem umgekehrten sequentiellen Ziehen
entspricht, wobei ein longitudinales Ziehen einem transversalen
Ziehen folgt, und eine diagonale Kurve II (ebenso Kurve III), die
ein regelmäßig zunehmendes,
gleichzeitiges zweiachsiges Ziehen sowohl in lateraler als auch
in longitudinaler Richtung darstellt. In dem Patent mit der Endnummer
421 wird auch ausgesagt, daß ein
gleichzeitiges Ziehen entlang einer unbestimmten Anzahl von Kurven
zwischen den Kurven I und II mit den dort (Spalte 4, Zeilen 14–31)
beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen ausgeführt werden kann. Ohne detaillierte
Beschreibungen von Streckprofilen zum Erreichen der angeführten Aufgaben
bereitzustellen, wird im Patent mit der Endnummer 421 ausgesagt,
daß die
Aufgabe des dort beschriebenen Verfahrens und der dort beschriebenen
Vorrichtung darin besteht, den Widerstand, die Zugfestigkeit, das
Elastizitätsmodul,
die Schrumpfung und den Flachheitsgrad zweiachsig gezogener Filme
durch Steuern der Zug- und der Nachlaßspannung während des Ziehprozesses zu
regeln, während
die begrenzenden Faktoren infolge eines nachfolgenden zweiachsigen
Ziehens vermieden werden (Spalte 3, Zeilen 34–39).
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In US-A-4 853 602 wird ausgesagt,
daß mit
dem dort beschriebenen Verfahren und der dort beschriebenen Vorrichtung
ein sequentielles Ziehen ausgeführt
werden kann, wobei das laterale Ziehen dem longitudinalen Ziehen
vorhergeht oder das longitudinale Ziehen dem lateralen Ziehen vorhergeht
(Spalte 34, Zeilen 35–55). In diesem Patent
wird auch ausgesagt, daß zum
gleichzeitigen Strecken jedes gewünschte Ziehen des Films erreicht
werden kann (Spalte 35, Zeilen 17 und folgende).
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Es sind auch Streckprofile bekannt,
bei denen der Film nach dem Erreichen einer höheren Zwischenstreckung in
einer oder mehreren Richtungen entspannt wird. Beispielsweise wird
in US-A-4 330 499 ausgesagt, daß ein
Schrumpfen des Films in longitudinaler Richtung, das bis zu 10%
der zuvor erzeugten longitudinalen Streckung beträgt, über die
letzten 5 bis 10% der Länge
der Streckvorrichtung auftritt, während der Film vorzugsweise
weiter in transversaler Richtung gestreckt wird (siehe Zusammenfassung).
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Eine gleichmäßige Dicke ist bei der Herstellung
von Klebebändern
wichtig, weil sie ein Hinweis auf die Gleichmäßigkeit der Filmeigenschaften
ist und weil eine ungleichmäßige Dicke
zu einer Zwischenraumbildung oder einer teleskopförmigen Anordnung
von Bandrollen führt.
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Der größte Teil der im Handel erhältlichen
zweiachsig orientierten Polypropylenfilme wird durch den Flachfilm-
oder Aufspannstreckprozeß hergestellt.
Typische Aufspannprozesse dienen dem zweiachsigen Strecken von Filmen,
entweder in erster Linie gleichzeitig oder in erster Linie sequentiell.
Gegenwärtig
machen gleichzeitig aufspanngestreckte Filme einen kleinen Teil
des Markts der Filmunterlagen aus, weil diese Prozesse sich, wenngleich
sie Filme sowohl in longitudinaler als auch in transversaler Richtung
kontinuierlich strecken können,
historisch als kostspielig, langsam und inflexibel hinsichtlich
der zulässigen
Streckverhältnisse
erwiesen haben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt sieht die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zum zweiachsigen Strecken eines Polymerfilms
entsprechend einem Streckprofil zu einem endgültigen Streckparameter in einer
ersten Richtung und einem endgültigen
Streckparameter in einer zweiten Richtung vor. Das Verfahren weist
die folgenden Schritte auf:
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- a) Aussetzen des Films einer ausreichend hohen Temperatur,
um einen erheblichen Betrag des zweiachsigen Streckens zu ermöglichen,
- b) zweiachsiges Aufspannstrecken des Films zu einem Spitzen-Streckparameter
in der ersten Richtung, der mindestens das 1,2Fache des endgültigen Streckparameters
in der ersten Richtung ist, wobei der endgültige Streckparameter in der
ersten Richtung nicht größer ist
als der endgültige
Streckparameter in der zweiten Richtung, und
- c) nach Schritt b) erfolgendes Zurückziehen des Films in der ersten
Richtung zum endgültigen
Streckparameter in der ersten Richtung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens wird ein erheblicher Teil des Streckens in der ersten
Richtung gleichzeitig mit einem Teil des Streckens in der zweiten
Richtung ausgeführt.
Ein erheblicher Teil des Zurückziehens
kann gleichzeitig mit einem Teil des Streckens in der zweiten Richtung
ausgeführt
werden.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens wird ein erheblicher Teil des Zurückziehens gleichzeitig mit
einem Teil des Streckens in der zweiten Richtung ausgeführt.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens beträgt der
Spitzen-Streckparameter
in der ersten Richtung mindestens das 1,3Fache des endgültigen Streckparameters
in der ersten Richtung. Der Spitzen-Streckparameter in der ersten
Richtung kann mindestens das 1,4Fache des endgültigen Streckparameters in
der ersten Richtung betragen. Der Spitzen-Streckparameter in der
ersten Richtung kann mindestens das 1,5Fache des endgültigen Streckparameters
in der ersten Richtung betragen.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens ist die erste Richtung die MD und die zweite Richtung
die TD.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens ist der endgültige
Streckparameter in der ersten Richtung kleiner als der einachsige
natürliche
Streckparameter.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens ist der endgültige
Streckparameter in der ersten Richtung kleiner als der natürliche Streckparameter
für ein
proportionales Streckprofil.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens ist der endgültige
Streckparameter in der zweiten Richtung größer als der einachsige natürliche Streckparameter.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens ist der endgültige
Streckparameter in der zweiten Richtung größer als der natürliche Streckparameter
für ein
proportionales Streckprofil.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens weist der Film einen thermoplastischen Film auf. Vorzugsweise
weist der Film einen halbkristallinen Film auf. Bevorzugter weist
der Film Polyolefin auf. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
weist der Film Polypropylen auf.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens umfaßt Schritt
b) weiter das Fassen des Films mit mehreren Klammern entlang den
entgegengesetzten Rändern
des Films und das Vorbewegen der Klammern in der Verarbeitungsrichtung
entlang Klammerführungseinrichtungen,
die in Querrichtung divergieren.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens umfaßt Schritt
b) weiter das Strecken des Films auf mindestens 75% des endgültigen Streckparameters
in der ersten Richtung, bevor höchstens
50% des endgültigen
Streckparameters in der zweiten Richtung erreicht wurden. Alternativ
umfaßt
Schritt b) weiter das Strecken des Films auf mindestens 90% des
endgültigen
Streckparameters in der ersten Richtung, bevor höchstens 50% des endgültigen Streckparameters
in der zweiten Richtung erreicht wurden.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens umfaßt Schritt
b) weiter das Strecken des Films auf mehr als 100% des endgültigen Streckparameters
in der ersten Richtung, bevor höchstens
50% des endgültigen
Streckparameters in der zweiten Richtung erreicht wurden.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens umfaßt Schritt
b) weiter das Strecken des Films zum Spitzen-Streckparameter in
der ersten Richtung, bevor höchstens 50%
des endgültigen
Streckparameters in der zweiten Richtung erreicht wurden.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
des vorstehend erwähnten
Verfahrens i) stellt eine gerade Linie zwischen dem Punkt, der den
Streckparameter null definiert, und dem Punkt, der den endgültigen Streckparameter
in der ersten Richtung und den endgültigen Streckparameter in der
zweiten Richtung definiert, ein proportionales Streckprofil dar
und definiert eine Fläche
eines proportionalen Streckens und ii) definiert die Kurve, die
das Streckprofil zwischen dem Punkt, der den Streckparameter null
definiert, und dem Punkt, der den endgültigen Streckparameter in der
ersten Richtung und den endgültigen
Streckparameter in der zweiten Richtung definiert, darstellt, eine
Fläche,
die mindestens das 1,4Fache der Fläche des proportionalen Streckens
beträgt.
Das Verhältnis
kann stattdessen mindestens 1,7 betragen.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden
Erfindung sieht ein Verfahren zum zweiachsigen Strecken eines Polypropylenfilms
entsprechend einem Streckprofil zu einem endgültigen Streckparameter in der
ersten Richtung und einem endgültigen
Streckparameter in der zweiten Richtung vor, wobei der endgültige Streckparameter
in der ersten Richtung nicht größer ist
als der endgültige
Streckparameter in der zweiten Richtung und wobei der Streckparameter
in der ersten Richtung kleiner ist als der natürliche Streckparameter für ein proportionales
Streckprofil. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a)
Aussetzen des Films einer ausreichend hohen Temperatur, um einen
erheblichen Betrag des zweiachsigen Streckens zu ermöglichen,
b) Strecken des Films zu einem Spitzen-Streckparameter in der ersten
Richtung, der mindestens das 1,2Fache des endgültigen Streckparameters in
der ersten Richtung ist, wobei ein erheblicher Teil des Spitzen-Streckens in der
ersten Richtung gleichzeitig mit einem Teil des Streckens in der
zweiten Richtung ausgeführt
wird, und c) nach Schritt b) erfolgendes Zurückziehen des Films in der ersten
Richtung zum endgültigen
Streckparameter in der ersten Richtung.
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Die vorliegende Erfindung sieht auch
einen durch eines der vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltenen
Film vor. Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Band mit einer
Unterlage vor, die eine erste Hauptfläche und eine Klebstoffschicht
auf der ersten Hauptfläche
aufweist, wobei die Unterlage den durch eines der vorstehend beschriebenen
Verfahren erhaltenen Film aufweist.
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Es werden in der Beschreibung und
den Ansprüchen
bestimmte Begriffe verwendet, die, wenngleich sie größtenteils
wohlbekannt sind, einige Erklärungen
erfordern. "Zweiachsig
gestreckt" gibt,
wenn es hier zur Beschreibung eines Films verwendet wird, an, daß der Film
in zwei verschiedenen Richtungen, nämlich einer ersten Richtung
und einer zweiten Richtung in der Ebene des Films, gestreckt wurde.
Typischerweise, jedoch nicht immer, stehen die zwei Richtungen im
wesentlichen senkrecht zueinander und verlaufen in der Verarbeitungsrichtung
("MD") des Films und der
Transversalrichtung ("TD") des Films. Zweiachsig
gestreckte Filme können
sequentiell oder gleichzeitig gestreckt werden, oder sie können durch
irgendeine Kombination eines gleichzeitigen und sequentiellen Streckens
gestreckt werden. "Gleichzeitig
zweiachsig gestreckt" gibt,
wenn es hier zur Beschreibung eines Films verwendet wird, an, daß erhebliche
Teile des Streckens in den beiden Richtungen gleichzeitig ausgeführt werden.
Falls der Zusammenhang nichts anderes erfordert, werden die Begriffe "Orientieren", "Ziehen" und "Strecken" ebenso wie die Begriffe "orientiert", "gezogen" und "gestreckt" und die Begriffe "orientierend", "ziehend" und "streckend" überall austauschbar verwendet.
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Der hier zum Beschreiben eines Streckverfahrens
oder eines gestreckten Films verwendete Begriff "Streckverhältnis" gibt ein Verhältnis zwischen einer linearen
Abmessung eines gegebenen Teils eines gestreckten Films und der
linearen Abmessung des gleichen Teils vor dem Strecken an. Bei einem
gestreckten Film mit einem MD-Streckverhältnis ("MDR")
von 5 : 1 würde
ein gegebener Teil eines ungestreckten Films mit einem linearen
Maß von
1 cm in Verarbeitungsrichtung beispielsweise nach dem Strecken ein
Maß von
5 cm in Verarbeitungsrichtung aufweisen. Bei einem gestreckten Film
mit einem TD-Streckverhältnis
("TDR") von 5 : 1 würde ein
gegebener Teil eines ungestreckten Films mit einem linearen Maß von 1
cm in Transversalrichtung nach dem Strecken ein Maß von 5
cm in Transversalrichtung aufweisen.
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"Flächenstreckverhältnis" bezeichnet hier
das Verhältnis
zwischen der Fläche
eines gegebenen Teils eines gestreckten Films und der Fläche des
gleichen Teils vor dem Strecken. Bei einem zweiachsig gestreckten
Film mit einem Gesamt-Flächenstreckverhältnis von
50 : 1 würde
ein gegebener 1 cm2 aufweisender Teil des
ungestreckten Films nach dem Strecken eine Fläche von 50 cm2 aufweisen.
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Das auch als nominelles Streckverhältnis bekannte
mechanische Streckverhältnis
wird durch die ungestreckten und gestreckten Abmessungen des Gesamtfilms
bestimmt und kann typischerweise an den Filmgreifern an den Rändern des
Films gemessen werden, die zum Strecken des Films in der verwendeten
bestimmten Vorrichtung verwendet werden. Das globale Streckverhältnis bezieht
sich auf das Gesamtziehverhältnis
des Films, nachdem die Teile, die in der Nähe der Greifer liegen und damit
während
des Streckens durch das Vorhandensein der Greifer beeinflußt werden,
von der Berücksichtigung
ausgenommen wurden. Das globale Streckverhältnis kann dem mechanischen
Streckverhältnis
gleichwertig sein, wenn der eintretende ungestreckte Film über seine
volle Breite eine konstante Dicke aufweist und wenn die Wirkungen
der Nähe der
Greifer auf das Strecken klein sind. Typischer wird die Dicke des
eintretenden ungestreckten Films jedoch so eingestellt, daß sie in
der Nähe
der Greifer größer oder
kleiner ist als im Zentrum des Films. Wenn dies der Fall ist, unterscheidet
sich das globale Streckverhältnis
vom mechanischen oder nominellen Streckverhältnis. Diese globalen oder
mechanischen Verhältnisse
müssen
beide vom lokalen Streckverhältnis
unterschieden werden. Das lokale Streckverhältnis wird durch Messen eines
bestimmten Teils des Films (beispielsweise eines 1 cm messenden
Teils) vor und nach dem Strecken bestimmt. Wenn das Strecken über im wesentlichen den
ganzen an den Rändern
abgeschnittenen Film ungleichmäßig erfolgt,
kann das lokale Verhältnis
vom globalen Verhältnis
verschieden sein. Wenn das Strecken über im wesentlichen den ganzen
Film gleichmäßig erfolgt
(mit Ausnahme des bereits unmittelbar in der Nähe der Ränder und des die Greifer entlang
den Rändern umgebenden
Bereichs), gleicht das lokale Verhältnis im wesentlichen dem globalen
Verhältnis.
Falls es der Zusammenhang nicht anders erfordert, werden die Begriffe
Streckverhältnis
in der ersten Richtung, Streckverhältnis in der zweiten Richtung,
MD-Streckverhältnis, TD-Streckverhältnis und
Flächenstreckverhältnis hier zum
Beschreiben des globalen Streckverhältnisses verwendet.
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Der Begriff "Streckparameter" wird verwendet, um den Wert des Streckverhältnisses
minus 1 anzugeben. Beispielsweise werden "Streckparameter in der ersten Richtung" und "Streckparameter in
der zweiten Richtung" hier
verwendet, um den Wert des Streckverhältnisses in der ersten Richtung
minus 1 bzw. des Streckverhältnisses
in der zweiten Richtung minus 1 anzugeben. Ebenso werden die Begriffe "MD-Streckparameter" und "TD-Streckparameter" hier verwendet,
um den Wert des MD-Streckverhältnisses
minus 1 bzw. des TD-Streckverhältnisses
minus 1 anzugeben. Beispielsweise weist ein Film, der nicht in Verarbeitungsrichtung
gestreckt worden ist, ein MD-Streckverhältnis von
1 auf (die Abmessung nach dem Strecken gleicht also der Abmessung
vor dem Strecken). Ein solcher Film weist also einen MD-Streckparameter
von 1 minus 1 oder null auf (der Film wurde also nicht gestreckt).
Ebenso weist ein Film mit einem MD-Streckverhältnis von 7 einen MD-Streckparameter von
6 auf.
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Hinsichtlich des gleichzeitigen zweiachsigen
Streckens bezeichnet der Begriff "proportionales Streckprofil" ein Streckprofil,
bei dem das Verhältnis
zwischen dem Streckparameter in der ersten Richtung und dem Streckparameter
in der zweiten Richtung während
des gesamten Streckprozesses im wesentlichen konstant gehalten wird.
Ein spezielles Beispiel hiervon ist durch den Fall gegeben, in dem
das Verhältnis
zwischen dem MD-Streckparameter und dem TD-Streckparameter während des
gesamten Streckprozesses im wesentlichen konstant gehalten wird.
Wie in 1 dargestellt
ist, liefert eine Auftragung des MD-Streckparameters (y-Achse) gegenüber dem TD-Streckparameter
(x-Achse) für
ein proportionales Streckprofil eine gerade Linie 10 zwischen
dem Punkt 12, der einen MD-Streckparameter von Null (oder
ein MD-Streckverhältnis
von 1) und einen TD-Streckparameter von Null (oder ein TD-Streckverhältnis von
1) darstellt, und dem Punkt 14, der den endgültigen MD-Streckparameter
und den endgültigen
TD-Streckparameter
darstellt. Für
ein proportionales Streckprofil ist diese Linie 10 gerade
unabhängig
davon, ob die endgültigen
MD- und TD-Streckparameter gleich (ein "ausgeglichenes" Strecken) oder ungleich sind. Weiterhin
ist in 1 die Fläche A unter
der Kurve 10 für
das proportionale Streckprofil angegeben.
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Der Begriff "MD-Überspannung" bezeichnet ein Streckprofil,
bei dem das MD-Streckverhältnis
während
eines erheblichen Teils des Streckprozesses größer ist als dies beim proportionalen
Streckprofil der Fall wäre,
das die gleichen endgültigen
MD- und TD-Streckverhältnisse
aufweist. Eine als Beispiel dienende MD-Überspannungskurve ist in 1 als 16 dargestellt.
Ein anderer Weg zum Identzifizieren eines Überspannungs-Streckprofils
besteht darin, daß die
Fläche B unter
der Kurve 16 größer ist
als die Fläche A für ein proportionales
Streckprofil, das bei den gleichen endgültigen MD- und TD-Streckparameterwerten
endet. Bei einem MD-Überspannungsprofil
ist es nicht notwendigerweise ausgeschlossen, daß es einen Profilteil unter
der Linie 10 des proportionalen Streckprofils aufweist.
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Wenn viele Filme bei einer Temperatur
unter dem Schmelzpunkt des Polymers, insbesondere bei einer Temperatur
unter der Linienzugtemperatur des Films, einachsig oder zweiachsig
gestreckt werden, wird der Film ungleichmäßig gestreckt, und es wird
eine klare Grenze zwischen gestreckten und ungestreckten Teilen gebildet.
Dieses Phänomen
wird als Einschnüren
oder Linienziehen bezeichnet. Im wesentlichen der ganze Film wird
gleichmäßig gestreckt,
wenn der Film in ausreichend hohem Maße gestreckt wird. Das Streckverhältnis, bei
dem dies geschieht, wird als "natürliches
Streckverhältnis" oder "na türliches
Ziehverhältnis" bezeichnet. Das
Einschnürungsphänomen und
der Effekt des natürlichen
Streckverhältnisses
sind beispielsweise in US-A-3 903 234, US-A-3 995 007 und US-A-4
335 069 erörtert.
Die meisten Erörterungen
zum natürlichen Ziehverhältnis für zweiachsige
Orientierungsprozesse beziehen sich auf sequentielle Streckprozesse.
Bei einem solchen Prozeß ist
das in Betracht kommende natürliche
Ziehverhältnis
für ein
natürliches
Ziehverhältnis in
der ersten Streckrichtung oder ein natürliches Ziehverhältnis in
der zweiten Streckrichtung im wesentlichen analog mit demjenigen
für ein
einachsiges Strecken. Wenn das Strecken bei Temperaturen in der
Nähe des Schmelzpunkts
erfolgt oder wenn ein gleichzeitiges gleiches zweiachsiges Strecken
(auch als ein quadratisches Strecken bezeichnet) ausgeführt wird,
kann das Einschnürungsphänomen weniger
ausgeprägt
sein, was zu gestreckten Bereichen mit unterschiedlichen lokalen
Streckverhältnissen
an Stelle strikt gestreckter und ungestreckter Teile führt. In
einer solchen Situation und bei jedem gleichzeitigen zweiachsigen
Streckprozeß ist
das "natürliche Streckverhältnis" für eine gegebene
Richtung als das globale Streckverhältnis definiert, bei dem die
relative Standardabweichung der lokalen Streckverhältnisse,
gemessen an mehreren Stellen auf dem Film, unterhalb von etwa 15%
liegt. Es wird weithin verstanden, daß das Strecken über das
natürliche Streckverhältnis hinaus
erheblich gleichmäßigere Eigenschaften
oder Merkmale hinsichtlich der Dicke, der Zugfestigkeit und des
Elastizitätsmoduls
bietet. Für
alle gegebenen Film- und Streckbedingungen ist das natürliche Streckverhältnis durch
Faktoren, wie die Polymerzusammensetzung, die Morphologie infolge
von Gußbahn-Abkühlungsbedingungen
und dergleichen und die Temperatur und die Streckrate, bestimmt.
Weiterhin wird das natürliche
Streckverhältnis
in einer Richtung für
zweiachsig gestreckte Filme durch die Streckbedingungen, einschließlich des
endgültigen
Streckverhältnisses
in der anderen Richtung, beeinflußt. Demgemäß kann davon gesprochen werden,
daß ein
natürliches
Streckverhältnis
in einer Richtung bei einem gegebenen festen Streckverhältnis in
der anderen Richtung besteht oder daß alternativ ein Paar von Streckverhältnissen (eines
in der MD und eines in der TD) besteht, welche zu dem Niveau an
lokaler Streckgleichmäßigkeit
führen, wodurch
das natürliche
Streckverhältnis
vorstehend definiert wurde.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die vorliegende Erfindung wird weiter
mit Bezug auf die anliegenden Figuren erklärt, wobei gleiche Strukturen überall in
den verschiedenen Ansichten durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet
werden und wobei:
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1 eine
Auftragung eines proportionalen Streckprofils und eines als Beispiel
dienenden MD-Überspannungs-Streckprofils ist,
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2 eine
isometrische Ansicht eines bevorzugten Bands gemäß der vorliegenden Erfindung
ist,
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3 eine
Auftragung eines bevorzugten Überspannungs-Streckprofils gemäß der vorliegenden
Erfindung ist,
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4 eine
Auftragung eines alternativen bevorzugten Überspannungs-Streckprofils
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist,
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5 eine
Auftragung eines bevorzugten Überstreckungsprofils
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist,
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6 eine
Auftragung der zeitabhängigen
Komponentenstreckprofile aus Beispiel C1 ist,
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7 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel C1 ist,
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8 eine
Auftragung der zeitabhängigen
Komponentenstreckprofile aus Beispiel C2 ist,
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9 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel C2 ist,
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10 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel 3 ist,
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11 eine
Auftragung der zeitabhängigen
Komponentenstreckprofile aus Beispiel 4 ist,
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12 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel 4 ist,
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13 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel 5 ist,
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14 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel 6 ist,
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15 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel 7 ist,
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16 eine
Auftragung der zeitabhängigen
Komponentenstreckprofile aus Beispiel 8 ist,
-
17 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel 8 ist,
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18 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel 9 ist,
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19 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel 10 ist,
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20 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel 12 ist und
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21 eine
Auftragung des Streckprofils aus Beispiel 13 ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In 2 ist
ein Stück
eines Bands 20 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Band 20 weist eine Filmunterlage 22 auf,
die eine erste Hauptfläche 24 und
eine zweite Hauptfläche 26 aufweist.
Vorzugsweise hat die Unterlage 22 eine Dicke im Bereich
von etwa 0,020 bis etwa 0,064 mm. Die Unterlage 22 des
Bands 20 ist auf der ersten Hauptfläche 24 mit einer Schicht
aus Klebstoff 28 beschichtet. Der Klebstoff 28 kann
ein beliebiger auf dem Fachgebiet bekannter geeigneter Klebstoff sein.
Die Unterlage 22 kann eine optionale ablösbare oder
eine geringe Haftfähigkeit
aufweisende Leimschicht 30 aufweisen, die auf die zweite
Hauptfläche 26 aufgebracht
ist, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Unterlage 22 einen zweiachsig gestreckten Mono schichtfilm
auf, wie hier beschrieben wird. Die Unterlage 22 kann alternativ
eine Zweischicht-, Dreischicht- oder eine andere Mehrschichtunterlage
aufweisen, wobei eine dieser Schichten einen zweiachsig gestreckten
Film aufweist, wie hier beschrieben wird.
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Vorzugsweise weist die Filmunterlage 22 einen
Polymerfilm auf. Bevorzugter weist die Filmunterlage 22 ein
thermoplastisches Polymer auf. Für
einen Film, der mehr als eine Schicht aufweist, muß die folgende Beschreibung
der geeigneten Materialien nur für
eine der Schichten gelten. Geeignete Polymerfilmmaterialien, die
in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen alle thermoplastischen
Materialien, die zu zweiachsig orientierten Filmen geformt werden
können.
Geeignete thermoplastische Polymerfilmmaterialien umfassen Polyester,
Polycarbonate, Polyacrylate, Polyamide, Polyimide, Polyamid-imide,
Polyether-amide, Polyetherimide, Polyacrylether, Polyacryletherketone,
aliphatische Polyketone, Polyphenylensulfid, Polysulfone, Polystyrene
und ihre Ableitungen, Polyacrylate, Polymethacrylate, Zelluloseableitungen,
Polyethylene, Polyolefine, Copolymere mit einem vorherrschenden
Olefinmonomer, fluorierte Polymere und Copolymere, chlorierte Polymere,
Polyacrylnitril, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyether, ionomere
Harze, Elastomere, Silikonharze, Epoxidharze und Polyurethane, sind
jedoch nicht auf diese beschränkt.
Mischbare oder nicht mischbare Polymermischungen, die beliebige
der vorstehend erwähnten
Polymere enthalten, und Copolymere, die beliebige der bildenden
Monomere beliebiger der vorstehend erwähnten Polymere enthalten, sind
auch geeignet, sofern ein zweiachsig orientierter Film aus einer
solchen Mischung oder einem solchen Copolymer hergestellt werden
kann.
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Noch bevorzugter sind halbkristalline,
thermoplastische Polymerfilme. Halbkristalline thermoplastische
Materialien umfassen Polyester, Polyamide, thermoplastische Polyimide,
Polyacryletherketone, aliphatische Polyketone, Polyphenylensulfid,
isotaktische oder syndiotaktische Polystyrene und ihre Ableitungen,
Polyacrylate, Polymethacrylate, Zellulosederivate, Polyethylene,
Polyolefine, fluorierte Polymere und Copolymere, Polyvinylidenchlorid,
Polyacrylnitril, Polyvinylacetat und Polyester, sind jedoch nicht
auf diese beschränkt. Noch
bevorzugter sind halbkristalline thermoplastische Materialien, welche
gestreckt werden können,
um einen zweiachsig orientierten Film aus dem halbkristallinen Zustand
zu bilden. Diese umfassen bestimmte Polyester und Polyamide, bestimmte
fluorierte Polymere, syndiotaktische Polystyrene, Polyethylene und
Polyolefine, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Noch bevorzugter sind
Polyethylene und Polypropylene. Am bevorzugtesten ist in erster
Linie isotaktisches Polypropylen.
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Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung soll der Begriff "Polypropylen" Copolymere einschließen, die
mindestens etwa 90 Gewichtsprozent Propylenmonomereinheiten aufweisen. "Polypropylen" soll Polymermischungen
einschließen,
die mindestens etwa 75 Gewichtsprozent Polypropylen enthalten. Polypropylen, das
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise in erster Linie isotaktisch.
Isotaktisches Polypropylen hat einen Kettenisotaktizitätsindex
von mindestens etwa 80%, einen n-Heptan-Löslichkeitsgehalt von weniger
als etwa 15 Gewichtsprozent und eine Dichte zwischen etwa 0,86 und
0,92 Gramm/cm3, gemessen nach ASTM D1505-96
("Density of Plastics
by the Density-Gradient Technique" -Dichte von Kunststoffen nach der Dichtegradiententechnik).
Typische Polypropylene, die gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendbar sind, haben einen Schmelzflußindex zwischen etwa 0,1 und
15 Gramm/zehn Minuten nach ASTM D1238-95 ("Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion
Plastometer" - Flußraten von
thermoplastischen Materialien durch ein Extrusionsplastometer) bei
einer Temperatur von 230°C
und einer Kraft von 21,6 N, ein durchschnittliches Molekulargewicht
zwischen etwa 100000 und 400000 und einen Polydispersitätsindex
zwischen etwa 2 und 15. Typische Polypropylene, die gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendbar sind, haben einen unter Verwendung der differentiellen
Abtastkalorimetrie bestimmten Schmelzpunkt von mehr als etwa 130°C, vorzugsweise
mehr als etwa 140°C
und am bevorzugtesten von mehr als etwa 150°C. Weiterhin können die
Polypropylene, die gemäß dieser
Erfindung verwendbar sind, Copolymere, Terpolymere, Quaterpolymere
usw. sein, die Ethylenmonomereinheiten und/oder Alphaolefinmonomereinheiten
mit 4–8
Kohlenstoffatomen aufweisen, wobei der Comonomergehalt kleiner als
10 Gewichtsprozent ist. Andere geeignete Comonomere umfassen 1-Decen,
1-Dodecen, Vinylcyclohexen, Styren, Allylbenzen, Cyclopenten, Norbornen und
5-Methylnorbornen, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Ein
geeignetes Polypropylenharz ist ein isotaktisches Polypropylenhomopolymerharz
mit einem Schmelzflußindex
von 2,5 g/10 Minuten, das im Handel unter der Produktbezeichnung
3374 von FINA Oil and Chemical Co., Dallas, TX, erhältlich ist.
Das Polypropylen kann während
der Verarbeitung durch Hinzufügen
organischer Peroxide, wie Dialkylperoxide mit Al-kylgruppen mit bis zu sechs Kohlenstoffatomen,
2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexan
und Ditertbutylperoxid absichtlich teilweise abgebaut werden. Ein
Abbaufaktor zwischen etwa 2 und 15 ist geeignet . In den Zyklus rückgeführtes oder
neu verarbeitetes Polypropylen, beispielsweise in Form eines Filmrests
oder von abgeschnittenen Kanten, kann auch in Anteilen von weniger
als etwa 60 Gewichtsprozent in das Polypropylen aufgenommen werden.
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Wie bereits erwähnt wurde, können Mischungen
mit mindestens etwa 75% isotaktischem Polypropylen und höchstens
etwa 25% eines anderen Polymers oder anderer Polymere auch vorteilhafterweise
beim Prozeß gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Geeignete zusätzliche Polymere bei solchen Mischungen
umfassen Propylencopolymere, Polyethylene, Polyolefine mit Monomeren,
die vier bis acht Kohlenstoffatome aufweisen, und andere Polypropylenharze,
sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
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Polypropylen, das gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendbar ist, kann optional 1–40 Gewichtsprozent Harz synthetischen
oder natürlichen
Ursprungs mit einem Molekularge wicht zwischen etwa 300 und 8000
und einem Erweichungspunkt zwischen etwa 60°C und 180°C enthalten. Typischerweise
wird ein solches Harz aus einer von vier Hauptklassen, nämlich Petroleumharzen,
Styrenharzen, Cyclopentadienharzen und Terpenharzen, ausgewählt. Optional
können
Harze beliebiger dieser Klassen teilweise oder vollständig hydrogeniert
sein. Petroleumharze haben typischerweise als Monomerbestandteile
Styren, Methylstyren, Vinyltoluen, Inden, Methylinden, Butadien,
Isopren, Piperylen und/oder Pentylen. Styrenharze haben typischerweise als
Monomerbestandteile Styren, Methylstyren, Vinyltoluen und/oder Butadien.
Cyclopentadienharze haben typischerweise als Monomerbestandteile
Cyclopentadien und optional andere Monomere. Terpenharze haben typischerweise
als Monomerbestandteile Pinen, Alphapinen, Dipenten, Limonen, Myrcen
und Camphen.
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Polypropylen, das gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendbar ist, kann optional Zusatzstoffe und andere
Komponenten enthalten, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist. Beispielsweise
können
die Filme gemäß der vorliegenden
Erfindung Füllstoffe,
Pigmente und andere Farbstoffe, Antiblockiermittel, Schmiermittel, Weichmacher,
Verarbeitungshilfen, Antistatikmittel, Nukleiermittel, Antioxidantien
und wärmestabilisierende Mittel,
Ultraviolettlicht-stabilisierende Mittel und andere Eigenschaftsmodifizierer
enthalten. Füllstoffe
und andere Zusatzstoffe werden vorzugsweise in einer wirksamen Menge
hinzugefügt,
die so ausgewählt
wird, daß die
durch die hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen erreichten Eigenschaften
nicht beeinträchtigt
werden. Typischerweise werden diese Materialien zu einem Polymer
hinzugefügt,
bevor es zu einem orientierten Film verwandelt wird (beispielsweise
in der Polymerschmelze vor der Extrusion zu einem Film). Organische
Füllstoffe
können
organische Farbstoffe und Harze, sowie organische Fasern, wie Nylon-
und Polyimidfasern, und Zusätze
anderer, optional vernetzter, Polymere, wie Polyethylen, Polyester,
Polycarbonate, Polystyrene, Polyamide, halogenierte Polymere, Polymethylmethacrylat
und Cycloolefinpoly mere, enthalten. Anorganische Füllstoffe
können
Pigmente, Quarz und andere Formen von Siliciumdioxid, Silikate,
wie Aluminiumsilikat oder Magnesiumsilikat, Kaolin, Talk, Natriumaluminiumsilikat,
Kaliumaluminiumsilikat, Kaliumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Kieselgur,
Gips, Aluminiumsulfat, Bariumsulfat, Kalziumphosphat, Aluminiumoxid, Titandioxid,
Magnesiumoxid, Eisenoxide, Kohlefasern, Rußschwarz, Graphit, Glaskügelchen,
Glasblasen, Mineralfasern, Tonteilchen, Metallteilchen und dergleichen
enthalten. Es kann bei manchen Anwendungen vorteilhaft sein, daß während des
zweiachsigen Orientierungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung
um die Füllstoffteilchen
Hohlräume
gebildet werden. Viele der organischen und anorganischen Füllstoffe
können auch
wirksam als Antiblockiermittel verwendet werden. Alternativ oder
zusätzlich
können
Schmierstoffe, wie Polydimethylsiloxanöle, Metallseifen, Wachse, höhere aliphatische
Ester und höhere
aliphatische Säureamide (wie
Erucamid, Oleamid, Stearamid und Behenamid) eingesetzt werden.
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Es können auch Antistatikmittel
eingesetzt werden, welche aliphatische Tertiäramine, Glycerolmonostearate,
Alkalimetallalkansulfonate, ethoxylierte oder propoxylierte Polydiorganosiloxane,
Polyethylenglycolester, Polyethylenglycolether, Fettsäureester,
Ethanolamide, Mono- und Diglyceride und ethoxylierte Fettamine einschließen. Es
können
auch organische oder anorganische Nukleiermittel, wie Dibenzylsorbitol
und seine Ableitungen, Quinacridon und seine Ableitungen, Metallsalze
von Benzoesäure,
wie Natriumbenzoat, Natriumbis(4-tert-butyl-phenyl)phosphat, Silika,
Talk und Bentonit, aufgenommen werden. Antioxidantien und Wärmestabilisatoren
einschließlich
Phenoltypen (wie Pentaerythrityltetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat]
und 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzen)
und Alkali- und Alkalierdmetallstearate und -carbonate können auch
vorteilhaft verwendet werden. Andere Zusatzstoffe, wie flammhemmende
Mittel, Ultraviolettlicht-Stabilisatoren, Kompatibilisatoren, antimikrobielle Mittel
(beispielsweise Zinkoxid), elektrische Leiter und Wärmeleiter
(beispielsweise Aluminiumoxid, Bornitrid, Aluminiumnitrid und Nickelteilchen)
können
auch in das Polymer eingemischt werden, das zum Bilden des Films
verwendet wird.
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Das Polymer kann in Folienform gegossen
werden, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, um eine Folie herzustellen,
die zum Strecken geeignet ist, um zu dem hier beschriebenen bevorzugten
Film zu gelangen. Wenn Polypropylenfilme hergestellt werden, besteht
ein geeignetes Verfahren zum Gießen einer Folie darin, das
Harz in den Zuführtrichter
eines Einzelschnecken-, Doppelschnecken-, Kaskaden- oder eines anderen
Extrudersystems einzuführen,
bei dem die Extrudertrommeltemperatur so eingestellt ist, daß eine stabile,
homogene Schmelze erzeugt wird. Die Polypropylenschmelze kann durch
eine Schichtdüse
auf ein sich drehendes, gekühltes
Metallgießrad
extrudiert werden. Optional kann das Gießrad teilweise in ein fluidgefülltes Kühlbad eingetaucht
werden, oder die Gießfolie
kann nach dem Abnehmen vom Gießrad
durch ein fluidgefülltes
Kühlbad
geführt
werden.
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Die Folie wird dann gemäß den hier
beschriebenen bevorzugten Profilen zweiachsig gestreckt, um den
Unterlagsfilm 22 bereitzustellen. Von allen Streckverfahren
umfassen die Verfahren, die für
die kommerzielle Herstellung von Filmen für Bandunterlagen am meisten
bevorzugt sind, das zweiachsige Strecken durch eine flache Filmaufspannvorrichtung.
Dieses Streckverfahren wird hier als zweiachsiges Aufspannstrecken
bezeichnet. Dieser Prozeß unterscheidet
sich von demjenigen einer herkömmlichen
sequentiellen Vorrichtung zum zweiachsigen Strecken, wobei der Film
in der MD gestreckt wird, indem er über Rollen mit zunehmender Geschwindigkeit
geführt
wird. Das zweiachsige Aufspannstrecken ist bevorzugt, weil dabei
vermieden wird, daß die
ganze Oberfläche
des Films während
des Streckens in Kontakt mit einer Rolle steht. Das zweiachsige Aufspannstrecken
wird auf einer Aufspannvorrichtung ausgeführt, die den Film (unter Verwendung
solcher Einrichtungen wie mehrerer Klammern) entlang den entgegengesetzten
Rändern
des Films faßt
und die Faßeinrichtung
mit unterschiedlicher Geschwindigkeit entlang divergenten Schienen
vorbewegt. In diesem gesamten Dokument sollen die Wörter Greifer
und Klammern andere Filmrand-Faßeinrichtungen
einschließen.
Durch Erhöhen
der Klammerngeschwindigkeit in der MD geschieht das Strecken in
der MD. Unter Verwendung solcher Einrichtungen, wie divergierender
Schienen geschieht das TD-Strecken. Dieses Strecken kann beispielsweise durch
die Verfahren und Vorrichtungen erreicht werden, die in US-A-4 330
499 und in US-A-4 595 738 offenbart sind, und bevorzugter durch
die Verfahren und die Aufspannvorrichtungen erreicht werden, die
in US-A-4 675 582, US-A-4 825 111, US-A-4 853 602, US-A-5 036 262,
US-A-5 051 225 und
US-A-5 072 493 offenbart sind. Eine solche zweiachsige Aufspannvorrichtung
ist zu sequentiellen und gleichzeitigen zweiachsigen Streckprozessen
in der Lage, und die vorliegende Erfindung schließt beide
Prozesse ein. Wenn die hier beschriebenen und beanspruchten bevorzugten
Streckprofile als einen erheblichen Abschnitt, der gleichzeitig
ausgeführt
wird, aufweisend beschrieben und beansprucht werden, bedeutet dies,
daß mehr
als ein zufälliger
Betrag, vorzugsweise mindestens 10%, bevorzugter mindestens 25%
und noch bevorzugter mindestens 40% des endgültigen Streckens in jeder Richtung
gleichzeitig erfolgt. Wenngleich zweiachsig gestreckte Filme durch
Filmstreckprozesse mit einem rohrförmigen Blasen hergestellt werden
können,
ist es bevorzugt, daß die
Filme gemäß dieser Erfindung,
wenn sie als Bandunterlagen verwendet werden, durch die gerade beschriebenen
bevorzugten Flachfilm-Aufspannstreckprozesse hergestellt werden,
um die Dickenänderung
zu minimieren und Verarbeitungsschwierigkeiten zu vermeiden, die
typischerweise bei Filmprozessen mit einem rohrförmigen Blasen auftreten.
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Eine Klasse bevorzugter Streckprofile
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Klasse der MD-Überspannungs-Streckprofile. Bei
einem MD-Überspannungs-Streckprofil
erreicht der MD-Streckparameter über einen
erheblichen Teil des Streckprozesses einen höheren Wert als er ihn im Fall
des proportionalen Streckprofils mit den gleichen endgültigen MD- und TD-Streckverhältnissen
erreichen würde.
Eine der Erläuterung dienende
MD-Überspannungskurve
ist in 1 bei 16 dargestellt.
Ein bevorzugtes MD-Überspannungs-Streckprofil
ist eines, bei dem mindestens 75% des endgültigen MD-Streckparameters erreicht werden, bevor
höchstens
50% des endgültigen
TD-Streckparameters erreicht werden. Ein bevorzugteres MD-Überspannungs-Streckprofil
ist eines, bei dem mindestens 90% des endgültigen MD-Streckparameters
erreicht werden, bevor höchstens
50% des endgültigen
TD-Streckparameters
erreicht werden. Ein Beispiel eines solchen Profils 16 ist
in 3 dargestellt. Bei
einem Film mit einem endgültigen
MD-Streckverhältnis
von 5,4 und einem endgültigen
TD-Streckverhältnis
von 8,5 (gemeinhin als ein 5,4 × 8,5-Film
bezeichnet) beträgt
der endgültige
MD-Streckparameter
4,4 und der endgültige
TD-Streckparameter 7,5 und ist in 3 als
Punkt 14 angegeben. Beim bevorzugten MD-Überspannungsprofil
aus 3 sind mindestens
90% des endgültigen MD-Streckparameters
(0,9 × 5,4)
= 4,86, wie durch einen Punkt 40 auf der y-Achse dargestellt
ist. Wie durch einen Punkt 42 auf der x-Achse dargestellt
ist, sind 50% des endgültigen
TD-Streckparameters (0,5 × 7,5)
= 3,75. Daher ist beim dargestellten bevorzugten Profil ein MD-Streckparameter
von 4,86, der erreicht wird, bevor ein TD-Streckparameter von höchstens
3,75 erreicht wird, an einem Punkt 44 auf dem Profil dargestellt. Das
dargestellte MD-Überspannungsprofil 16 weist
keinen Abschnitt auf, der unterhalb der Linie 10 eines
proportionalen Streckprofils liegt. Es liegt jedoch innerhalb des
Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, einen Abschnitt des Profils
unter der Linie des proportionalen Streckprofils in einem MD-Überspannungsprofil
aufzunehmen, in dem vorzugsweise mindestens 75%, bevorzugter mindestens
90% des endgültigen
MD-Streckparameters erreicht werden, bevor höchstens 50% des endgültigen TD-Streckparameters
erreicht werden. Dies ist als Profil 16a in 3 dargestellt.
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Ein anderer Weg zum Identifizieren
eines MD-Überspannungs-Streckprofils
besteht darin, daß die
Fläche B unter
der Kurve 16 größer ist
als die Fläche A für ein proportionales
Streckprofil, das an den gleichen endgültigen MD- und TD-Streckparametern
endet, wie in 4 dargestellt
ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
eines MD-Überspannungs-Streckprofils 16 ist
die Fläche B unter
der Streckprofilkurve 16 mindestens das 1,4Fache der Fläche A unter
der Linie 10, die ein proportionales Streckprofil definiert.
Bei einem bevorzugten Profil ist die Fläche B mindestens das
1,7Fache der Fläche
A. Bei einem anderen bevorzugten Profil ist die Fläche B mindestens
das 2,0Fache der Fläche
A. Bei einem anderen bevorzugten Profil ist die Fläche B mindestens
das 2,5Fache der Fläche
A. Bei einem anderen bevorzugten Profil ist die FlächeBin
etwa das 2,5Fache der Fläche
A. Bei dem in 4 dargestellten
Profil enthält
das MD-Überspannungs-Streckprofil 16 keinen
Abschnitt unter der Linie 10 des proportionalen Streckprofils.
Es liegt jedoch innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, einen
Abschnitt des Profils unter der Linie des proportionalen Streckprofils
in einem MD-Überspannungsprofil
aufzunehmen, in dem die Fläche B um
den spezifizierten Betrag größer ist
als die proportionale Fläche A,
wie durch das Profil 16b in 4 dargestellt
ist.
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Ein anderes bevorzugtes Streckprofil
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Überstreckung
in dem Profil, gefolgt von einem Zurückziehen in Verarbeitungsrichtung,
auf. Wie in 5 dargestellt
ist, weist ein solches Profil 46 das Erreichen eines Spitzen-MD-Streckparameters
an einem Punkt 48, gefolgt von einem Zurückziehen
in Verarbeitungsrichtung bis zum endgültigen MD-Streckparameter am
Punkt 14, auf. Wenngleich es möglich ist, dieses Zurückziehen
in Abwesenheit des Streckens in TD-Richtung auszuführen, ist
es bevorzugt, daß für einen
erheblichen Überstreckungsbetrag
ein erheblicher Teil des Zurückziehens
gleichzeitig mit einem Teil des TD-Streckens erfolgt, wie durch ein Segment 46a des
Profils 46 aus 5 dargestellt
ist. Gemäß einer
bevorzugten Ausfüh rungsform
beträgt
der Spitzen-MD-Streckparameter 48, der während des Überstreckens
erreicht wird, mindestens das 1,2Fache des Werts des endgültigen MD-Streckparameters 14. Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
beträgt
der Spitzen-MD-Streckparameter
mindestens das 1,3Fache des endgültigen
MD-Streckparameters.
Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform beträgt der Spitzen-MD-Streckparameter
mindestens das 1,4Fache des endgültigen
MD-Streckparameters. Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
beträgt
der Spitzen-MD-Streckparameter
mindestens das 1,5Fache des endgültigen
MD-Streckparameters.
Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform beträgt der Spitzen-MD-Streckparameter
in etwa das 1,5Fache des endgültigen
MD-Streckparameters.
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Die hier beschriebenen bevorzugten
MD-Überstreckungsprofile
können
auch mit den hier beschriebenen bevorzugten MD-Überspannungs-Streckprofilen
kombiniert werden. Mit anderen Worten würde ein solches Streckprofil
den gewünschten
Betrag des MD-Streckparameters erreichen, bevor höchstens
der spezifizierte Betrag des TD-Streckparameters erreicht wird,
während
auch der bevorzugte Spitzen-MD-Streckparameter
und das nachfolgende Zurückziehen
in Verarbeitungsrichtung erreicht werden, wie vorstehend beschrieben
wurde. In ähnlicher
Weise können
diese Profile für
alle MD-Überspannungs-Streckprofile,
bei denen die Fläche B in
ausreichendem Maße
größer ist
als die Fläche
A, auch das Erreichen bevorzugter Spitzen-MD-Streckparameter und
das nachfolgende Zurückziehen
in Verarbeitungsrichtung enthalten, wie vorstehend beschrieben wurde.
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Viele der bevorzugten Ausführungsformen
werden hier ebenso wie die Beispiele mit Bezug auf die MD und die
TD des Films beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, daß alle hier
angegebenen bevorzugten Streckprofile und alle hier erwähnten Beispiele
mit Bezug auf eine erste Richtung und eine zweite Richtung, die
im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung steht, beschrieben
werden können.
Dies gilt für Überspannungs-Streckprofile, Überstreckungsprofile
und alle mit Bezug auf die Profile beschriebenen Parameter, wie das
endgültige
Streckverhältnis,
den endgültigen
Streckparameter und das natürliche
Streckverhältnis.
Demgemäß können die
bevorzugten Überspannungs-
und/oder Überstreckungsprofile
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf eine erste Richtung beschrieben werden,
in der das endgültige
Streckverhältnis
nicht größer ist
als das endgültige
Streckverhältnis
in einer zweiten Richtung. Die erste Richtung kann entweder die MD
oder die TD sein. Das heißt,
daß bei
dem Profil die erste Richtung überspannt
oder die erste Richtung überstreckt
sein kann, wobei Profile eingeschlossen sind, die durch eine MD-Überspannung, eine TD-Überspannung,
eine MD-Überstreckung
und eine TD-Überstreckung
gegeben sein können.
Entweder die erste oder die zweite Richtung kann der MD entsprechen,
wobei die andere der TD entspricht. Es ist auch zu verstehen, daß die verbesserten
Eigenschaften eines Films, der beispielsweise ein TD-Überspannungs-Streckprofil
aufweist, zur entgegengesetzten Richtung zu derjenigen eines Films
gehören,
der mit einem MD-Überspannungs-Streckprofil
versehen ist.
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Bei jedem der hier beschriebenen Überspannungs-
oder Überstreckungsprofile
ist es manchmal bevorzugt, daß das
endgültige
Streckverhältnis
in der ersten Richtung kleiner ist als das am selben Film in einem einachsigen
Streckmodus gemessene natürliche
Streckverhältnis.
In diesem Fall liegt die Überspannung
oder die Überstreckung
in der gleichen Richtung, in der das endgültige Streckverhältnis kleiner
ist als das einachsige natürliche
Streckverhältnis.
Bei einem besonders bevorzugten Überspannungsprofil
ist das Profil MD-überspannt,
und das endgültige
MD-Streckverhältnis
ist kleiner als das einachsige natürliche Streckverhältnis. Bei einem
anderen bevorzugten Profil ist es bevorzugt, daß das endgültige Streckverhältnis in
der Richtung, die nicht überspannt
ist, größer ist
als das einachsige natürliche
Ziehverhältnis.
Bei einem anderen bevorzugten Profil ist es bevorzugt, daß das endgültige Ziehverhältnis in
der eine Überspannung
aufweisenden ersten Richtung kleiner ist als das einachsige natürliche Ziehverhältnis und
daß das
endgültige
Ziehverhältnis
in der zweiten Richtung größer ist
als das einachsige natürliche
Ziehverhältnis.
Ein Beispiel eines solchen bevorzugten Profils ist eines, bei dem
die MD überspannt
ist, das endgültige
MD-Streckverhältnis
kleiner ist als das einachsige natürliche Streckverhältnis und
das endgültige
TD-Streckverhältnis
größer ist
als das einachsige natürliche
Streckverhältnis.
Wenn das endgültige
Streckverhältnis
in der ersten Richtung kleiner ist als das einachsige natürliche Streckverhältnis, wird,
wie vorstehend beschrieben wurde, erwartet, daß der sich ergebende Film in
dieser Richtung erhebliche ungleichmäßige Eigenschaften, beispielsweise
hinsichtlich der Dicke und der Gleichmäßigkeit des Streckens, aufweist. Überraschenderweise
können
unter Verwendung der hier beschriebenen Überspannungs- und Überstreckungs-Streckprofile
in einer gegebenen Richtung trotz des Streckens des Films zu einem
endgültigen
Streckverhältnis,
das kleiner ist als das einachsige natürliche Streckverhältnis, in
einer gegebenen Richtung gleichmäßige Eigenschaften
erreicht werden.
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Ein anderer Weg zum Beschreiben dieses
unerwarteten Vorteils besteht darin, Filme zu vergleichen, die entlang
verschiedenen Streckprofilen zum gleichen endgültigen Streckverhältnis oder
Streckparameter gezogen worden sind. Wenn ein proportionales Streckprofil
verwendet wird, werden keine gleichmäßigen Filmeigenschaften erhalten,
falls das endgültige
Ziehverhältnis
in der ersten Richtung kleiner ist als das natürliche Ziehverhältnis für diese
Richtung. Wenn ein Film entlang einem Streckprofil mit einer ausreichenden Überspannung
zum gleichen endgültigen
Streckparameter oder Streckverhältnis
gestreckt wird, weist der Film gleichmäßige Eigenschaften auf. Es
kann gesagt werden, daß das Überspannungs-Streckprofil den
Wert des natürlichen
Ziehverhältnisses
in der Richtung verringert, in der die Überspannung vorhanden ist.
Dies ermöglicht
es, den Film entlang einem Überspannungs-Streckprofil
zu einem kleineren endgültigen
Ziehverhältnis
in dieser Richtung zu strecken, als dies bei einem proportionalen
Streckprofil der Fall wäre,
während
dennoch ein gestreckter Film erreicht wird, der annehmbare gleichmäßige Eigenschaften
und Merkmale aufweist.
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Es ist manchmal bevorzugt, einen
Film mit einer hohen Bruchdehnung und einer hohen Zähigkeit
in einer bestimmten Richtung zu haben. Diese Eigenschaften können mit
einem niedrigen endgültigen
Ziehverhältnis
in dieser Richtung erreicht werden. Es war vor der vorliegenden
Erfindung schwierig, Filme mit einer gleichmäßigen Dicke und gleichmäßigen Eigenschaften
durch Strecken zu einem kleinen endgültigen Ziehverhältnis zu
erhalten. Ein kleines endgültiges
Ziehverhältnis
wird zweckmäßigerweise
mit den hier beschriebenen Überspannungs-
und/oder Überstreckungsprofilen
erhalten. Diese Profile liefern auch Filme mit gleichmäßigen Eigenschaften
und Dicken.
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Das zweiachsige Strecken von Filmen
ist empfindlich gegenüber
vielen Prozeßbedingungen
einschließlich
jedoch nicht beschränkend
von der Zusammensetzung des Harzes, der Filmgieß- und Abkühlungsparameter, der Zeit-Temperatur-Geschichte
während
des Vorwärmens
des Films vor dem Strecken, der eingesetzten Strecktemperatur und
der Streckraten. Ein Fachmann, dem die hier angegebenen Lehren vorliegen, kann
einige oder alle der Parameter einstellen und dadurch Verbesserungen
unterschiedlichen Grads erhalten, oder er kann dadurch in der Lage
sein, die genauen Werte der Streckprofil-Überspannung einzustellen, die zum
Verwirklichen der Verbesserungen erforderlich sind.
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Die gemäß dieser Erfindung verwendbaren
Filme haben, wenn sie als eine Unterlage 22 für ein Band 20
verwendet werden, vorzugsweise eine endgültige Dicke zwischen etwa 0,020
und 0,064 mm. Es können auch
dickere und dünnere
Filme verwendet werden, wobei zu verstehen ist, daß der Film
dick genug sein sollte, um eine übermäßige Lockerheit
und eine schwierige Handhabung zu vermeiden, wobei er jedoch nicht
so dick sein sollte, daß er
unerwünscht
starr oder steif wird und schwierig zu behandeln oder zu verwenden
wird. Die Veränderlichkeit der
Filmdicke, gemessen durch die Standardabweichung in bezug auf den
Mittelwert, ist vorzugsweise entlang der Bahn und über die
innere Breite des Films mit Ausnahme seiner Randbereiche kleiner
als 10%. Diese innere Breite ändert
sich abhängig
vom relativen Anteil der Filmränder
zur Gesamtbreite des Films. Im allgemeinen ist der Filmrand nicht
zweiachsig gestreckt, sondern weist vielmehr Streckungsmerkmale
auf, die selbst bei einem zweiachsigen Streckvorgang zur einachsigen
Streckung tendieren. Daher sind die Filmränder dicker. In manchen Fällen wird
eine Gußbahn
mit einer absichtlich ungleichmäßigen Dicke gestreckt.
Falls bei der Gußbahn
ein dickerer Rand verwendet wird, ist die Filmrandbreite beim gestreckten Film
durch das ursprüngliche
Gußbahn-Dickenprofil
zusätzlich
zur lokalisierenden Wirkung des Greifers definiert.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der isotaktisches Polypropylen enthaltenden Filmunterlage 22 hat
die Filmunterlage 22 vorzugsweise eine Bruch-Zugstreckung
von mindestens 110% und eine volumetrische Bruch-Zugenergie von
mindestens 18000 Zoll·lb
/ Zoll3.
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Die Unterlage 22 kann wahlweise
Zusatzstoffe und andere Komponenten, vorzugsweise in einer Menge,
die so ausgewählt
ist, daß die
durch die hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen erhaltenen Zugeigenschaften
nicht beeinträchtigt
werden, enthalten, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist und vorstehend beschrieben
wurde.
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Im Fall von Filmen, die für eine Verwendung
als Klebebandunterlagen vorgesehen sind, werden Materialrollen typischerweise
von einer breiteren Eingangsfilmrolle vom Filmhersteller abgeschnitten.
Die Materialrollen werden typischerweise auf einer Fläche mit
Klebstoff und mit einer Ablösebeschichtung
oder einem Leim mit geringer Haftfähigkeit (LAB) auf der anderen
beschichtet, zu schmalen Breiten geschnitten und in Rollenform gewickelt.
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Der auf die erste Hauptfläche 24 der
Bandunterlage 22 aufgebrachte Klebstoff 28 kann
ein beliebiger auf dem Fachge biet bekannter geeigneter Klebstoff
sein. Bevorzugte Klebstoffe sind jene, die durch Druck, Wärme oder
Kombinationen davon aktiviert werden. Geeignete Klebstoffe umfassen
jene, die auf Acrylat, Gummiharzen, Epoxidharzen, Urethanen oder
Kombinationen von diesen beruhen. Der Klebstoff 28 kann durch
Lösung,
wasserbasierte oder warmschmelzende Beschichtungsverfahren aufgebracht
werden. Der Klebstoff kann Warmschmelz-Beschichtungsformulierungen, Transferbeschichtungsformulierungen,
Lösungsmittel-Beschichtungsformulierungen
und Latexformulierungen sowie laminierte, thermisch aktivierte und
wasseraktivierte Klebstoffe und Bindemittel aufweisen. Geeignete
Klebstoffe gemäß der vorliegenden
Erfindung sind alle druckempfindlichen Klebstoffe. Es ist wohlbekannt,
daß druckempfindliche
Klebstoffe unter anderem folgende Eigenschaften aufweisen: ein aggressives
und permanentes Haften, das Kleben mit nicht mehr als Fingerdruck
und eine ausreichende Fähigkeit,
sich an einem Haftgegenstand zu halten. Beispiele von Klebstoffen,
die gemäß der Erfindung
nützlich
sind, umfassen jene, die auf allgemeinen Zusammensetzungen der folgenden
beruhen: Polyacrylat; Polyvinylether; Diengummi, wie Naturgummi
bzw. Kautschuk, Polyisopren und Polybutadien; Polyisobutylen; Polychloropren;
Butylgummi; Butadienacrylnitrilpolymer; thermoplastische Elastomere;
Blockcopolymere, wie Styrenisopren- und Styrenisoprenstyren-(SIS)-Blockcopolymere,
Ethylenpropylendienpolymere und Styrenbutadienpolymere; Polyalphaolefin;
amorphes Polyolefin; Silikon; ethylenhaltige Copolymere, wie Ethylenvinylacetat,
Ethylacrylat und Ethylmethacrylat; Polyurethan; Polyamid; Epoxidharz; Polyvinylpyrrolidon
und Vinylpyrrolidoncopolymere; Polyester und Mischungen oder Verschnitte
(kontinuierliche oder diskontinuierliche Phasen) der vorstehend
Erwähnten.
Zusätzlich
können
die Klebstoffe Zusatzstoffe, wie Klebrigmacher, Weichmacher, Füllstoffe,
Antioxidantien, Stabilisatoren, Pigmente, Diffusionsmaterialien, Vulkanisiermittel,
Fasern, Filamente und Lösungsmittel,
enthalten. Weiterhin kann der Klebstoff optional durch ein beliebiges
bekanntes Verfahren gehärtet
werden.
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Eine allgemeine Beschreibung verwendbarer
druckempfindlicher Klebstoffe kann "Encyclopedia of Polymer Science and
Engineering", Band
13, Wiley-Interscience Publishers (New York, 1988) entnommen werden.
Eine zusätzliche
Beschreibung verwendbarer druckempfindlicher Klebstoffe kann "Encyclopedia of Polymer
Science and Technology",
Band 1, Interscience Publishers (New York, 1964) entnommen werden.
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Die Filmunterlage 22 des
Bands 20 kann optional durch Einwirkenlassen einer Flammen-
oder Koronaentladung oder andere Oberflächenbehandlungen behandelt
werden, welche ein chemisches Grundieren zum Verbessern der Haftung
nachfolgender Beschichtungen einschließen. Zusätzlich kann die zweite Fläche 26 der
Filmunterlage 22 mit optionalen Leimmaterialien 30 mit
geringer Haftfähigkeit
beschichtet werden, um die Haftung zwischen der Klebstoffschicht 28 der
entgegengesetzten Fläche
und dem Film 22 zu verringern und dadurch die Herstellung
von Klebebandrollen zu ermöglichen,
die leicht abgewickelt werden können,
wie auf dem Fachgebiet der Herstellung von Klebebändern wohlbekannt
ist.
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Die Arbeitsweise der vorliegenden
Erfindung wird weiter mit Bezug auf die folgenden detaillierten
Beispiele beschrieben. Diese Beispiele werden gegeben, um die verschiedenen
spezifischen und bevorzugten Ausführungsformen und Techniken
näher zu
erläutern.
Es sei jedoch bemerkt, daß viele
Abänderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, die innerhalb des Schutzumfangs
der vorliegenden Erfindung liegen.
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Beispiele
-
Für
alle Beispiele 1–13
wurde der ungestreckte Gußfilm
folgendermaßen
erhalten. Ein für
einen Film geeignetes isotaktisches Polypropylencopolymerharz mit
einem nominellen Schmelzflußindex
von 2,5 g/10 Minuten und einem Ethylencomonomeranteil von 0,3%,
das von Exxon Chemical Co. (Houston, TX) erhalten wurde und das
die Handelsbezeichnung Escorene 4792 aufweist, wurde einem Kaskadenextrusionssystem
mit einem 17,5 cm messenden Einzelschneckenextruder und einem 22,5
cm messenden Einzelschneckenextruder, hergestellt von Barmag AG
(Remscheid, Deutschland) mit einer Extrudertrommeltemperatur von
etwa 250°C,
die eingestellt wurde, um eine stabile, homogene Schmelze zu erzeugen,
zugeführt.
Die Polypropylenschmelze wurde durch eine 91,4 cm messende Einzelverteiler-Schichtdüse auf ein
bei etwa 38°C
gehaltenes sich drehendes gekühltes
Stahlgießrad
extrudiert. Das Gießrad
wurde so angebracht, daß es
bis zu einem hohen Niveau in ein Wasserbad eingetaucht wurde, das
auf 20°C
gehalten wurde. Der Gußfilm
lief auf diese Weise durch das Wasserbad, während er noch in Kontakt mit
dem Gießrad
stand. Der ungestreckte Gußfilm
hatte eine Dicke von etwa 0,13 cm.
-
Proben des Gußfilms wurden dann gleichzeitig
in ihren zwei orthogonalen Richtungen in der Ebene zu einem mechanischen
MD-Streckverhältnis
("MDR") von 5,4 und einem
mechanischen TD-Streckverhältnis ("TDR") von 8,5 gestreckt.
Unabhängige
Messungen im einachsigen Modus am selben ungestreckten Gußfilm bei ähnlichen
Temperaturen und Streckraten wiesen darauf hin, daß das einachsige
natürliche
Streckverhältnis für dieses
Material zwischen etwa 6 und etwa 7 lag, so daß bei allen Beispielen das
MDR kleiner ist als das einachsige natürliche Streckverhältnis und
das TDR größer ist
als das einachsige natürliche
Streckverhältnis. Das
Strecken wurde an einer hydraulisch angetriebenen zweiachsigen Labor-Filmstreckvorrichtung
mit einem programmierbaren, temperaturgesteuerten Ofen ausgeführt. Die
Positionen von zwei orthogonalen Streckuntersystemen innerhalb des
Ofens und damit die Streckverhältnisse
der Filmproben wurden auch als Funktion der Zeit programmiert. Die
MD und die TD wurden für
jede Probe in Bezug auf die ursprüngliche MD und die ursprüngliche
TD des Filmextrusions-Gießprozesses
definiert. Es ist klar zu verstehen, daß die zweiachsige Labor-Filmstreckvorrichtung
selbst keine natürlichen "Verarbeitungs"- und "Transversalrichtungen" aufweist, weil sie
eine stapelweise und keine kontinuierliche Verarbeitungsvorrichtung
ist. Bei allen Beispielen begann und endete das Strecken gleichzeitig
für jede der
zwei orthogonalen Richtungen. Andere Teile der Prozedur, die allen
Beispielen gemeinsam waren, sind die folgenden:
-
Die Gußfilmfolie mit einer Dicke
von etwa 0,13 cm wurde zu quadratischen Proben geschnitten. Die Proben
wurden zu einer Größe geschnitten,
woraus sich die gegriffenen Proben mit einer streckbaren Abmessung
von etwa 4,6 cm in jeder der zwei ebenen Richtungen ergaben, nachdem
ein am Rand erfolgendes Greifen durch die Spannvorrichtungen eines
Filmstreckrahmens innerhalb der Ofenkammer der Vorrichtung ausgeführt worden
war. Jede Probe wurde 45 Sekunden auf 130°C vorgeheizt, worauf ein zusätzliches
45 Sekunden dauerndes Heizen bei 160°C folgte. Alle Proben wurden
dann unter Verwendung vorprogrammierter Streckprofile, die berechnet
wurden, um die Arbeitsweise einer Filmstraße zu simulieren, welche eine
gleichzeitige zweiachsige Orientierung innerhalb ihres Aufspannofens
erreichen konnte, gleichzeitig zweiachsig gestreckt. Nach Abschluß des Streckens
wurden die Proben schnell gekühlt
und dann schnell von der Filmstreckvorrichtung entfernt. Mindestens
drei Proben wurden unter den Bedingungen jedes Beispiels gestreckt,
und die sich ergebenden Replikatprobenfilme wurden durch Betrachten
hinsichtlich der Konsistenz des Streckverhaltens untersucht. Gelegentlich
wurden Proben, die sich anomal verhielten (die beispielsweise an
oder in der Nähe
eines Greifers rissen) verworfen. Eine Probe von den dreien unter
einem gegebenen Satz von Bedingungen wurde für Streckgleichmäßigkeitsmessungen
verwendet, während
die anderen zwei für
Zugspannungsuntersuchungen verwendet wurden.
-
In jedem Beispiel wurden die zwei
Komponenten (MD und TD) aufweisenden zeitabhängigen Streckprofile zu einer
Darstellung des MD-Streckparameters gegenüber dem TD-Streckparameter
kombiniert, indem die Punkte von den zwei Komponenten aufweisenden
zeitabhängigen
Streckprofilen zu gleichen Zeiten gepaart wurden. Diese Darstellung
wird nachstehend als das Streckprofil bezeichnet. Anhand dieser
Darstellung können
die folgenden Parameter entweder graphisch oder numerisch berechnet
werden:
-
"Prozentsatz
des MD-Streckparameters bei einem TD-Streckparameter von 25%". Dies stellt dar,
welcher Prozentsatz des endgültigen
MD-Streckparameters erreicht wurde, wenn 25% des endgültigen TD-Streckparameters
erreicht wurden.
-
"Prozentsatz
des MD-Streckparameters bei einem TD-Streckparameter von 50%". Dies stellt dar,
welcher Prozentsatz des endgültigen
MD-Streckparameters erreicht wurde, wenn 50% des TD-Streckparameters erreicht
wurden.
-
"Streckprofil-Flächenverhältnis". Dieser Parameter
stellt das Verhältnis
zwischen der Fläche,
die vom Streckprofil, der Achse, bei der der MD-Streckparameter
gleich null ist, und der beim endgültigen TD-Streckparameter gezogenen
vertikalen Linie begrenzt wird, und der Fläche, die von einer geraden
Linie, die den Anfangspunkt mit dem Endpunkt verbindet (also das
proportionale Streckprofil), der Achse, bei der der MD-Streckparameter gleich
null ist, und der beim endgültigen
TD-Streckparameter
gezogenen vertikalen Linie begrenzt wird, dar.
-
Dies wird durch das Verhältnis zwischen
der Fläche B und
der Fläche A in 1 dargestellt.
-
Testverfahren
-
Streckgleichmäßigkeit:
-
Vor dem Strecken wurden entlang MD
und TD Referenzlinien aufweisende Gitter mit Abständen von einem
Zentimeter auf den quadratisch ausgeschnittenen Gußfilmproben
derart gezogen, daß zwei
der Referenzlinien so positioniert wurden, daß sie sich genau im Filmzentrum
kreuzten. Nach dem Strecken wurde der Abstand dieser Referenzmarkierungen
gemessen, um die lokalen Streckverhältnisse zu bestimmen. Zum Ausschließen der
Randeffekte infolge des Ausbauchens von Rändern zwischen benachbarten
Paaren von Filmgreifern wurden Messungen unter Verwendung nur der
zentralen drei Referenzlinien vorgenommen, die jeweils in Verarbeitungs-
und in Transversalrichtung verliefen. Weiterhin wurden Referenzlinienversätze nur
entlang den senkrechten Referenzlinien gemessen. Demgemäß wurden
Referenzlinienversätze
in der MD zwischen der zentralen Referenzlinie, die entlang der
TD verlief, und der benachbarten Referenzlinie zu beiden Seiten
gemessen, und sie wurden nur entlang der zentralen Referenzlinie,
die entlang der MD verlief, und der benachbarten Referenzlinien
zu beiden Seiten gemessen, woraus sich insgesamt sechs Messungen
ergaben. Messungen von Versätzen
in der TD wurden analog ausgeführt.
-
Die auf diese Weise gemessenen lokalen
Streckverhältnisse
von Filmen können
sich infolge des Einschnürens
oder der Linienziehung in einer oder beiden Streckrichtungen innerhalb
einer Probe erheblich ändern.
Für den
Fall des gleichzeitigen zweiachsigen Streckens zeigt sich die Linienziehung
gewöhnlich
als ein Band oder als Bänder
auf dem Film, die im wesentlichen senkrecht zu einer Streckrichtung
angeordnet sind, für
die das Streckverhältnis
kleiner ist als das natürliche
Streckverhältnis
in dieser Richtung, wobei diese Bänder erheblich weniger gestreckt
werden als der Rest des Films. Diese Ungleichmäßigkeit wurde für die Beispiele
1–13 durch
Berechnen der relativen Standardabweichung des MDR, ausgedrückt als
das Verhältnis
zwischen der Standardabweichung der sechs lokalen MDR-Messungen
und dem Mittelwert der sechs lokalen MDR-Messungen, quantifiziert.
Es wird leicht verständlich
sein, daß die
relative Standardabweichung des MDR, wenn ein ungestreckter Gußfilm mit
gleichmäßiger Dicke
als Ausgangsmaterial verwendet wird, auch ein indirektes qualitatives
Maß der
Dickengleichmäßigkeit
des fertigen Films ist, weil ein verhältnismäßig großes lokales Streckverhältnis zu
einem lokal dünnen
Fleck führt,
wobei alles andere gleich ist. Es wird auch verständlich sein,
daß andere
direkte und indirekte Meßverfahren
zum Quantifizieren der Ungleichmäßigkeit
des Films existieren. Das hier verwendete Verfahren soll der Erläuterung
dienen und nicht als einschränkend
angesehen werden.
-
Zugeigenschaften:
-
Zugtestproben wurden aus den gestreckten
Filmproben aller Beispiele ausgeschnitten und in einer Sintech-Zugtesteinrichtung
(Stoughton, MA) getestet. Jede Zugtestprobe wies eine Breite von
1,25 cm und eine Länge
von 14 cm auf. Es wurden eine anfängliche Klemmbackentrennung
oder eine anfängliche
Dehnungslänge
von 5,08 cm und eine anfängliche
Traversengeschwindigkeit von 2,54 cm/min verwendet. Es wurde nach
Erreichen einer Dehnungsverformung von 3% eine Sekundärgeschwindigkeit
von 50,8 cm/min verwendet. Zehn Zugtestproben, die alle entlang
der Film-MD geschnitten wurden, wurden von einer gestreckten Filmprobe
genommen und für
jedes Beispiel des gestreckten Films getestet. Analoge Messungen
wurden in der TD ausgeführt,
wobei jedoch infolge der kleineren Abmessungen der gestreckten Filmproben
in Verarbeitungsrichtung nur 7 statt 10 Zugproben aus jeder Filmprobe
geschnitten werden konnten. Es wurde über die Bruch-Zugstreckungswerte
berichtet, die auf der anfänglichen
Dehnungslänge
der Zugprobe beruhten. Zusätzlich
wurde über
die Fläche
unter den Zugspannungs-Beanspruchungskurven als die volumetrische Bruch-Zugenergie berichtet.
Alle mitgeteilten Zugwerte sind die Durchschnittswerte der 10 (MD)
oder 7 (TD) Zugproben.
-
Vergleichsbeispiele sind
mit Zahlen bezeichnet, die das Präfix "C" aufweisen
-
Beispiel C1: MD-Unterspannungsstrecken.
-
Das Strecken erfolgte bei einer Ofentemperatur
von 160°C.
Die zeitabhängigen
Komponentenstreckprofile, die die Entwicklung des globalen MDR und
TDR in Abhängigkeit
von der Zeit für
das Beispiel C1 beschreiben, sind in 6 dargestellt,
und das Streckprofil ist in 7 dargestellt.
Die Werte der Parameter des Streckprofils und die Ergebnisse der
Streckgleichmäßigkeits-
und Zugtests sind in Tabelle 1 dargestellt. Dies ist ein Fall des
MD-Unterspannungsstreckens.
-
Beispiel C2: Nahezu proportionales
Strecken.
-
Das Strecken erfolgte bei einer Ofentemperatur
von 160°C.
Die zeitabhängigen
Komponentenstreckprofile, die die Entwicklung des globalen MDR und
TDR in Abhängigkeit
von der Zeit für
das Beispiel C2 beschreiben, sind in 8 dargestellt,
und das Streckprofil ist in 9 dargestellt.
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Beispiel 3: MD-Überspannungsstrecken.
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Das Strecken erfolgte bei einer Ofentemperatur
von 160°C.
Das Streckprofil, das die Entwicklung des globalen MDR und TDR für Beispiel
3 beschreibt, ist in 10 dargestellt.
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Beispiel 4: MD-Überspannungsstrecken.
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Das Strecken erfolgte bei einer Ofentemperatur
von 160°C.
Die zeitabhängigen
Komponentenstreckprofile, die die Entwicklung des globalen MDR und
TDR in Abhängigkeit
von der Zeit für
das Beispiel 4 beschreiben, sind in 11 dargestellt,
und das Streckprofil ist in 12 dargestellt.
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Beispiel 5: MD-Überspannungsstrecken.
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Das Strecken erfolgte bei einer Ofentemperatur
von 160°C.
Das Streckprofil, das die Entwicklung des globalen MDR und TDR für Beispiel
5 beschreibt, ist in 13 dargestellt.
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Beispiel 6: MD-Überspannungsstrecken.
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Das Strecken erfolgte bei einer Ofentemperatur
von 160°C.
Das Streckprofil, das die Entwicklung des globalen MDR und TDR für Beispiel
6 beschreibt, ist in 14 dargestellt.
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Beispiele 7–10: MD-Überspannungsstrecken.
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Das Strecken erfolgte bei einer Ofentemperatur
von 160°C.
Die Streckprofile, die die Entwicklung des globalen MDR und TDR
für die
Beispiele 7–10
beschreiben, sind in den 15, 17, 18 bzw. 19 dargestellt.
Zu Erläuterungszwecken
sind die entsprechenden zeitabhängigen
Komponentenstreckprofile, die die Entwicklung des globalen MDR und
TDR in Abhängigkeit
von der Zeit für
Beispiel 8 beschreiben, in 16 dargestellt.
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Beispiel 11: Strecken
bei einer anderen Temperatur.
-
Beispiel 11 wurde identisch mit Beispiel
7 ausgeführt,
wobei das Strecken jedoch bei einer Ofentemperatur von 155°C erfolgte.
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Beispiele 12–13: Alternative
Profile.
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Beispiel 12 wurde ähnlich Beispiel
11 bei einer Ofentemperatur von 155°C und mit einem äquivalenten endgültigen MD-Streckparameter
und endgültigen
TD-Streckparameter ausgeführt,
wobei der gleiche Prozentsatz des MD-Streckparameters bei einem
TD-Streckparameter von 50% erreicht wurde. Beispiel 12 unterscheidet
sich jedoch von Beispiel 11 hinsichtlich des Verhältnisses
zwischen der Fläche B des
Streckprofils und der Fläche A des
proportionalen Streckprofils. Das Streckprofil, das die relative
Entwicklung des globalen MDR und TDR beschreibt, ist in 20 dargestellt.
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Beispiel 13 wurde ähnlich Beispiel
9 bei einer Ofentemperatur von 160°C und mit einem äquivalenten endgültigen MD-Streckparameter und
endgültigen
TD-Streckparameter ausgeführt,
wobei der gleiche Prozentsatz des MD-Streckparameters bei einem
TD-Streckparameter von 50% erreicht wurde. Beispiel 13 unterscheidet
sich jedoch von Beispiel 9 hinsichtlich des Verhältnisses zwischen der Fläche B des
Streckprofils und der Fläche A des
proportionalen Streckprofils. Das Streckprofil, das die relative
Entwicklung des globalen MDR und TDR beschreibt, ist in 21 dargestellt.
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Einzelheiten hinsichtlich der Streckprofile
und Bedingungen der Beispiele sind zusammen mit Ergebnissen hinsichtlich der
Streckgleichmäßigkeit,
der Bruchdehnung und der Bruchenergie in Tabelle 1 angegeben.
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Die Ergebnisse zeigen, daß eine erhebliche
Verbesserung der Werte der MD-Bruchdehnung und der MD-Bruchenergie
bei Streckprofilen auftritt, bei denen das Verhältnis zwischen der Fläche unter
der Streckprofilkurve und der Fläche
unter dem proportionalen Streckprofil mindestens etwa 1,4 beträgt und bei
denen mindestens etwa 75% des endgültigen MD-Streckparameters erreicht werden, bevor
50% des endgültigen TD-Streckparameters
erreicht wurden. Es ist aus den Ergebnissen auch ersichtlich, daß eine ausgeprägte Erhöhung der
MD-Streckgleichmäßigkeit
bei Streckprofilen auftritt, bei denen das Verhältnis zwischen der Fläche unter
der Streckprofilkurve und der Fläche
unter dem proportionalen Streckprofil min destens etwa 1,7 beträgt und bei
denen mindestens etwa 90% des endgültigen MD-Streckparameters
erreicht werden, bevor 50% des endgültigen TD-Streckparameters
erreicht wurden. Es wird erwartet, daß die Gleichmäßigkeit
des Streckens eine Gleichmäßigkeit
der Filmeigenschaften und -merkmale bereitstellt.
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Die vorstehend beschriebenen Tests
und Testergebnisse sollen ausschließlich der Erläuterung
und nicht der Vorhersage dienen, und es kann erwartet werden, daß Änderungen
der Testprozedur andere Zahlenergebnisse liefern.
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Die vorliegende Erfindung wurde mit
Bezug auf mehrere Ausführungsformen
beschrieben. Die vorstehende detaillierte Beschreibung und die vorstehenden
Beispiele dienen lediglich dem klaren Verständnis. Es sollten daraus keine
unnötigen
Beschränkungen
abgeleitet werden. Es wird Fachleuten verständlich sein, daß viele Änderungen
an den beschriebenen Ausführungsformen
vorgenommen werden können,
ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll der
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die genauen hier
beschriebenen Einzelheiten und Strukturen, sondern vielmehr durch
die in den Ansprüchen beschriebenen
Strukturen und gleichwertige Ausgestaltungen dieser Strukturen beschränkt sein.
