FI72286B - Saett och anordning foer att framstaella ett laminat av minst tvao flexibla foliebanor av orienterbart polymermaterial - Google Patents

Description

1 72286

Tapa muodostaa laminaatti vähintään kahdesta orientoituvaa polymeeriainetta olevasta taipuisasta kalvorainasta ja laite tavan toteuttamiseksi 5 Jakamalla erotettu hakemuksesta 751939 Tämän keksinnön kohteena on tapa muodostaa laminaatti vähintään kahdesta orientoituvaa polymeeriainetta olevasta taipuisasta kalvorainasta ja laite tavan toteutit) tamiseksi.

Aikaisemmin tunnetaan monta tapaa kalvojen sitomiseksi yhteen laminaatin muodostamiseksi. Jos kalvot valmistetaan suulakepuristamalla, suulakepuristetaan tavallisesti myös kalvojen toiselle tai kummallekin toisiaan kohti 15 oleva pinnalle tarttuva polymeeri, niin että pelkkä paine kalvojen välillä, usein lämmön käytön yhteydessä, johtaa sidontaan.

Keksinnön mukainen tapa tunnetaan siitä, että kal-vorainat sitomatta viedään yhteen pinnat vastakkain, minkä 20 jälkeen yhteenvietyihin rainoihin kohdistetaan samanaikainen yhteenpuristus ja poikittaisorientointi alueilla, jotka yhdessä muodostavat pääasiallisesti rainojen pituussuunnassa kulkevan, kapeiden yhdensuuntaisten viivojen muodostaman kuvion, jolloin samanaikainen yhteenpuristus ja ori-25 entointi suoritetaan lämpötilassa, joka on alhaisempi kuin vastakkain olevien pintojen sulamisalue sekä saadaan aikaan painamalla vaihdellen toiselta ja toiselta laminaattipin-nalta antaen pysyvästi tai väliaikaisesti sik-sakmuotoises-ta aallonmuotoiseen poikkileikkaukseen yhteenviedyille kal-30 voille. Tämä menettely voidaan toteuttaa huonelämpötilassa.

Keksintö koskee myös laitetta tämän tavan toteuttamiseksi. Tämä laite tunnetaan siitä, että se käsittää välineet kahden tai useamman kalvorainojen syöttämiseksi kohti poikittaisvenytysjärjestelmää, välineet kalvojen asetta-35 miseksi päällekkäin järjestelmässä, jolloin poikittaisvenytys järjestelmä käsittää välineet paineen kohdistamiseksi 2 72286 pitkin viivoja, jotka kulkevat pääasiallisesti kalvojen pituussuunnassa, ja samalla kalvojen venyttämiseksi poi-kittaissuunnassa senmuotoisen laminaatin aikaansaamiseksi, jossa on väliaikaisesti lähinnä tasaisesti jaettuja, 5 pääasiallisesti pituussuuntaisia poimuja.

Täten venytys suoritetaan mieluiten jatkuvasti suorassa kulmassa päättömissä kalvoissa laminaatin muodostamiseksi sellaisella muodolla, että siinä on tilapäisesti lähinnä tasaisesti jaettuja, lähinnä pitkittäisiä poimuja, 10 kohdistamalla paine sellaisia viivoja pitkin, jotka ulottuvat lähinnä kalvojen pituussuunnassa, kalvojen venyttämiseksi poikittaissuunnassa.

Tämä saadaan mieluiten aikaan viemällä kaksi tai useampia kalvoja toisiinsa kytkeytyvien, uritettujen telo-15 jen muodostamien kahden tai useampien parien välisen pu-ristuskohdan läpi, joissa teloissa urat ulottuvat lähinnä arkin pituussuunnassa. Näin muodostuu poimuja poikittais-venytyksen aikana ja tapahtuu sidonta. Yhden mainitun parin läpi tapahtuvassa kauttakulussa muodostuneet poimut 20 tasoitetaan mieluiten ennen kauttakulkua seuraavan parin läpi.

Ainakin yhtä käytetyistä, uritetuista teloista voidaan lämmittää sidonnan parantamiseksi. Kuten edellä on kuvattu, suoritetaan kuitenkin usein koko venytys paineen 25 alaisena huonelämpötilassa.

Keksinnön mukainen tapa yhdistetään mieluiten yhden tai useamman pitkittäisvenytysvaiheen kanssa, jolloin saatua laminaattia siis venytetään kaksiakselisesti. Pitkit-täisvenytys suoritetaan mieluiten sen jälkeen, kun poikit-30 taisvenytys on pääasiallisesti suoritettu loppuun. Suorittamalla pitkittäisvenytys poikittaisvenytyksen jälkeen vältetään kalvon liiallinen raidoitus, joka voi esiintyä silloin, kun uritetut telat tms. laitteet toimivat pituussuunnassa suunnatun kalvon päällä.

35 Kun halutaan erityisen suuri jatkorepäisylujuus ja

II

3 72286 puhkaisuvastus, ja kun suhteellisen alhainen venytysraja voidaan sallia, suoritetaan venytys mieluiten koneistossa, joka sallii oleellisesti poikittaisen supistuksen. Näin saavutetan suurempi murtovenymä. Jotta supistus olisi mah-5 dollinen samanaikaisesti kun suoritetaan pitkittäisvenyts - mikä tavallisesti on suotavaa - ahtaassa vyöhykkeessä, annetaan laminaatille mieluiten hienot pitkittäispoimut, siten kuin selitetään US-patenttiselityksessä 3 233 029. Tässä yhteydessä saadaan sopiva tulos tavallisesti silloin, 10 kun poikittaisvenytyksen viimeisen vaiheen muodostamat hienot poimut jäävät arkkiin, kun tämä syötetään pitkit-täisvenytysvyöhykkeeseen.

Normaalisti pidetään parhaana, että hitsattavien kalvojen toisiaan kohti olevista pinnoista ainakin yhdes-15 sä on polymeerikerros, jonka sulamispiste on alhaisempi kuin kalvon muun osan. Molemmat toisiaan kohti olevat pinnat voivat sisältää tällaisen kerroksen. Kerros voi koostua alhaisemman sulamispisteen omaavan polymeerin suikaleista tai täplistä. Toinen toisiaan kohti olevista pin-20 noista voi sisältää alhaisemmassa lämpötilassa sulavan polymeerin, kun taas toinen voi sisältää päästöpolymeerin täplien tai suikaleiden muodostaman kerroksen, so. polymeerin, joka vähentää sitomislujuutta.

Kalvot valmistetaan mieluiten suulakepuristamalla 25 sulaa polymeeriainetta ja kaikkein mieluiten suulakepuristamalla yhteensopimattomien polymeerien seos, niin että seos kovettuessaan muodostaa polymeerin dispersion matriisissa. Mieluiten suoritetaan jokaisen suulakepuristetun polymeeriseoskerroksen venytys sulana sen ollessa sulassa 30 tilassa ennen suulakepuristusta, sen aikana tai sen jälkeen polymeerin vääntämiseksi jokaisessa kerroksessa, niin että se saa fibrillirakenteen lähinnä lohkeavuussuuntauk-sella kovettumisen jälkeen.

Ruotsalaisessa patenttihakemuksessa SE-7507646-3, 35 josta tämä hakemus on erotettu, kuvataan parhaina pidettyjä 4 72286 menetelmiä tämän suulakepuristuksen suorittamiseksi sekä tällä tavalla tehtyjä valmiita tuotteita ja lisäksi yksityiskohtaisesti aineita, joita voidaan käyttää polymeeri-seoksena ja alhaisemmassa lämpötilassa sulavana polymee-5 rinä.

Keksintöä valaistaan oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää prosessiluonnosta tavasta; kuvio 2 näyttää yksityiskohdan niissä uritetuissa 10 teloissa, jotka suorittavat poikittaisvenytyksen epätasaisissa vyöhykkeissä, joita sanotaan "raidoiksi"; kuvio 3 esittää kaaviomaista luonnosta isommassa mittakaavassa näyttäen "raita"-kuvion ja sen suuntauksen kalvossa, joka on venytetty kaksiakselisesti kuvion 1 pro-15 sessiluonnoksen mukaisesti; ja kuvio 4 esittää poikkileikkauskuvantoa isommassa mittakaavassa kuvion 3 kalvosta sellaisena kuin se itse asiassa näyttää mikroskoopissa, mutta selvyyden vuoksi näytetään paksuus kaksinkertaisena suhteessa leveyteen.

20 Kuviossa 1 osa "Q" on se osa prosessilinjasta, jos sa suoritetaan arkin 79 poikittaisvenytys ja laminointi, ja osa "R" on pitkittäisvenytysosa. Arkki 79 käsittää kaksi kalvoa, jotka on toimitettu erikseen ja viety yhteen, mutta ei lopullisesti sidottu yhteen laminaatiksi, ennen 25 ensimmäisiä teloja 72.

Telajärjestelmä osassa "Q" koostuu vedetyistä pu-ristusteloista 71, vedetyistä urateloista 72, juoksute-loista 73 ja banaaniteloista 74. Jokaisen vaiheen jälkeen banaanitelat tasoittavat poikittaisvenytyksessä muodostu-30 neet poimut. Juoksutelojen 75 yli kalvo 79 kulkee osaan "R" eli pitkittäisvenytysosaan, jossa se venytetään vesi-hauteen 76 kautta, joka kumoaa venytyslämmön ja ylläpitää sopivan venytyslämpötilan, joka on esim. 20-40°C. Lopuksi se kelataan kelalle 77. Nuoli 78 näyttää konesuunnan.

35 Kuvio 2 näyttää lähemmin kaksi vedettyä, uritettua il 5 72286 telaa 72 ja kalvon 79, joka on puristettuna ja venytettynä telojen 72 hampaiden 80 välissä.

Kuviossa 3 nuolien suhteelliset pituudet kalvon 79 "suikaleryhmissä" I ja II antavat kuvan niistä suhteelli-5 sista suuntausmitoista, jotka saavutetaan kaksiakselisel-la venytysprosessilla, joka on näytetty kuvioissa 1 ja 2.

Kuviossa 3, samoin kuin kuviossa 4, I ja II näyttävät "suikalevyöhykkeet" A ja B, joilla yleensä on vaihte-leva leveys ja epätasainen luonne. On myös huomattava, et-10 tä kalvon 79 ulkokerrokset 81 ja 82 eivät aina sijaitse symmetrisesti ohuen välikerroksen 83 ympärillä. Tämä epäsymmetria saa osaltaan aikaan sen, että ura "haarautuu ulos".

Seuraavassa annetaan esimerkkejä, jotka valaisevat 15 keksintöä ja joissa kaikki prosenttiluvut ovat painoprosentteja.

Esimerkki 1

Kolmikerroksinen, putkimainen kalvo suulakepuriste-taan seuraavalla koostumuksella: Välikerros (70 % kaikes-20 ta): seos, jossa on 85 % isotaktista polypropeenia, joka on kaasuvaihetyyppinen ("Novolen") ja jossa on suuri määrä ataktista polypropeenia, ja 15 % eteeni-vinyyliasetaat-ti-sekapolymeeria (16 % vinyyliasetaattia). Molemmat pintakerrokset (toinen 10 % kaikesta, toinen 20 % kaikesta): 25 eteeni-vinyyliasetaatti-sekapolymeeria (16 % vinyyliasetaattia) - joka toimii alhaisemmassa lämpötilassa sulavina, tarttuvina kerroksina.

Polypropeenin sulaindeksi on 0,3-0,6 ASTM D 1238-normin, condition L, mukaisesti, ja eteeni-vinyyliasetaat-30 ti-sekapolymeerin sulaindeksi on 2,5 saman ASTM-normin, mutta condition E:n, mukaisesti. Putkimainen kalvo suula-kepuristetaan 1 mm leveästä raosta lämpötilassa 180-230°C ja venytetään 0,13 nutuksi sulassa tilassa. Puhallusaste pidetään hyvin alhaisena, nimittäin 1,2:1.

35 Sitten se leikataan ruuviviivaa pitkin tasokalvoksi, 6 72286 jonka kuiturakenne ulottuu 45° kulmassa kalvon pituussuuntaan. Kaksi näin leikattua kalvoa, joissa kuiturakenne ulottuu keskenään suorassa kulmassa ja ohuimmat pintakerrokset ovat toisiaan kohti, syötetään lämpötilassa 20°C 5 uritettujen telojen muodostamien seitsemän parin läpi, ks. kuvioita 1 ja 2. Jokaisen uran leveys on 1 mm ja jokaisen selän leveys on 0,5 mm. Selkien keskinäinen kytkentä (huippujen korkeusero) on 2 mm. Kulloinkin kahden uratelan välistä tapahtuneen kauttakulun jälkeen tapahtuu laminaat-10 tiin muodostuneiden ryppyjen silotus.

Uritettujen telojen välissä mekaanisen työstön takia ja koska mukana on alhaisemmassa lämpötilassa sulavia sekapolymeerikerroksia, tapahtuu kahden kalvon keskinäinen kylmähitsaus verraten pienellä sidontalujuudella, mitattu 15 kuorintalujuus on 10 g/cm, ja samalla tapahtuu niiden poi-kittaisvenytys. Kun on tapahtunut seitsemän kauttakulkua lämpötilassa 20°C, syötetään kalvo kerran vastaavien kahden uritetun telan välistä, joilla on samat mitat ja sama kytkentä, mutta jotka on lämmitetty 120°C lämpötilaan, 20 jolloin muodostuu suikaleita lujalla sidonnalla.

Lopuksi laminaatti venytetään pituussuunnassa kolmessa vaiheessa noin 1 cm:n venytysvyöhykettä käyttäen (poikittaisvääristymän vähentämiseksi). Viimeinen venytys-vaihe säädetään siten, että yhteenlaskettu poikittais-kyl-25 mävenytyssuhde ja yhteenlaskettu pituuskylmävenytyssuhde ovat yhtä suuret, jolloin näiden tulos, so. pintavenytys-suhde, on 2,4:1.

Testituloksia verrattiin LD-polyeteenikalvoon, joka oli voimasäkkilaatua, jonka pintapaino oli 85 % suurem- 30 pi ja sulaindeksi 0,3 saman ASTM-normin, condition E, mu- 2 kaisesti; laminaatin pintapaino oli 100 g/m ja polyetee- 2 nikalvon pintapaino oli 185 g/m .

Iskunkestävyys mitattuna kuulanpudotustestin mukaisesti (kuulan halkaisija on 61 mm ja paino 320 g) on: 100 2 2 35 g/m laminoidun kalvon osalta 5,5 m; 180 g/m polyeteeni- kalvon osalta 2,0 m. Raskas repäisylujuus: repiminen no peudella 100 mm/min, näytteen kokonaisleveys 5 cm, leik- 2 7 72286 kauspituus 10 cm: 100 g/m laminoidun kalvon osalta 5,9 2 kg konesuunnassa ja 6,8 kg poikittaissuunnassa; 180 g/m 5 polyeteenikalvon osalta 1,3 kg. Elmendorff-repäisylujuus (iskurepiminen): testi on vakiotestin muunnos ja sen tarkoituksena on enemmän symmetrinen repiminen, tulokset: 100 g/m laminoidun kalvon osalta pituussuunnassa 441 kpcm/ 2 2 2 cm , poikittaissuunnassa 334 kpcm/cm ; 180 g/m polypro- 2 10 peenikalvon osalta pituussuunnassa 167 kpcm/cm , poikit- 2 taissuunnassa 172 kpcm/cm .

Kalvosta delaminoidaan kappale kuorimalla irti se ja sen rakennetta tutkitaan mikroskoopissa. Pääkerroksil-la on selvästi kuituinen muoto, jossa on mutkittelevia 15 kuiturakennesuuntia.

Esimerkki 2 Tässä toistetaan esimerkki 1:n menettely seuraaval-la muutoksella: kolmikerroksisen, sekasuulakepuristetun kalvon koostumus on seuraava: 20 Välikerros (70 % kaikesta): 85 % isotaktista poly propeenia (samaa lajia kuin esimerkissä 1) ja 15 % eteeni-propeeni-kumia (suunnilleen sama sulaindeksi kuin polypropeenilla) . Molemmat pintakerrokset (kukin 15 % kaikesta): eteeni-vinyyliasetaatti-sekapolymeeria (samaa lajia kuin 25 esimerkissä 1).

Kun kalvo oli poistunut ruiskutuspäästä, suoritettiin sen voimakkaampi venytys sulana, nimittäin 1 mm pak- 2 suudesta 0,065 mm:ksi (60 g/m ). Polaroidussa valossa tehdyt tutkimukset osoittivat, että saatu sulavenytys tällöin 30 vastasi noin 35 %:n yksiakselista kylmävenytystä. Ruuvi- viivaa pitkin tehdyn leikkauksen jälkeen valmistettiin kolmikerroksinen laminaatti. Keskelle sijoitetulla, kolmannella kerroksella oli pitkittäisvenytetty kuiturakenne, joka oli saatu aikaan leikkaamalla sama kalvo pituussuunnassa.

35 Laminointi ja venytys suoritettiin samassa koneessa 8 72286 kuin esimerkissä 1, mutta kaikki vaiheet suoritettiin 20°C lämpötilassa, jolloin laitteisto säädettiin 2,5:1 kokonaispintavenytyssuhteelle, jolloin valmiin laminaatin 2 pintapamoksi saatiin 72 g/m . Kerrosten väliseksi sidok-5 sen kuorimislujuudeksi mitattiin 10 g/cm. Mikroskooppitutkimukset näyttivät rakenteen olevan samanlainen kuin esimerkissä 1.

Testitulokset olivat seuraavat:

Esim. 2:n mu- Vertailu, .j q kainen kalvo ei-suunnat- 3-kerroksinen, tu LDPE-kal-__72 g/m2_vo, 184 g/m^

Iskunkestävyys 1000 g x m 530 g x m

Jatkorepäisylujuus KSx 848 g x m 307 g x m (Hidas repiminen) PSxx 1120 g x m 620 g x m 15 Murtokuormitus KS 11,1 kg 10,6 kg (2,5 cm leveät näytteet) PS 8,3 kg 10,7 kg

Murtovenymä KS 286 % 467 %

Murtovenymä PS 347% 620%

Kutistuma KS 28 % 20 1 min 130°C lämpötilassa PS 14 % 1 min 155°C lämpötilassa KS 58 % PS 41 % x Konesuunta xx Poikittaissuunta il

Claims (18)

1. Tapa muodostaa laminaatti (79) vähintään kahdesta orientoituvaa polymeeriainetta olevasta taipuisasta 5 kalvorainasta (81,82,83), tunnettu siitä, että kalvorainat (81,82,83) sitomatta viedään yhteen pinnat vastakkain, minkä jälkeen yhteenvietyihin rainoihin (81, 82,83) kohdistetaan samanaikainen yhteenpuristus ja poi-kittaisorientointi alueilla (1,11), jotka yhdessä muodos- 10 tavat pääasiallisesti rainojen pituussuunnassa kulkevan, kapeiden yhdensuuntaisten viivojen muodostaman kuvion, jolloin samanaikainen yhteenpuristus ja orientointi suoritetaan lämpötilassa, joka on alhaisempi kuin vastakkain olevien pintojen sulamisalue sekä saadaan aikaan paina- 15 maila vaihdellen toiselta ja toiselta laminaattipinnalta antaen pysyvästi tai väliaikaisesti sik-sakmuotoisesta aallonmuotoiseen poikkileikkaukseen yhteenviedyille kalvoille (81,82,82).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, t u n - 20. e t t u siitä, että venytys suoritetaan pääasiallisesti huonelämpötilassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että se suoritetaan johtamalla kaksi tai useampia kalvoja (81,82,83) toisiinsa kytkeytyvien, 25 uritettujen telojen (72) välisen puristuskohdan läpi, joissa teloissa urat (80) kulkevat pääasiallisesti kalvon pituussuunnassa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tapa, tunnettu siitä, että välimatka uran (80) keskeltä saman 30 telan (72) viereisen uran (80) keskelle on noin 1,5 mm ja kytkentäsyvyys on noin 2 mm.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen tapa, tunnettu siitä, että siinä käytetään useita kytkeytyvien, uritettujen telojen (72) pareja ja kalvot joh- 35 detaan peräkkäin kunkin parin puristuskohdan läpi. 10 72286

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen tapa, tunne t t u siitä, että ne poimut, jotka muodostavat yhden mainitun telaparin läpi tapahtuvan kauttakulun tuloksena, tasoitetaan ennen kauttakulkua seuraavan telaparin läpi.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 3-6 mukainen tapa, tunnettu siitä, että ainakin yhtä telaa (72) lämmitetään sidonnan parantamiseksi.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 3-6 mukainen tapa, tunnettu siitä, että venytys paineen alaisena 10 suoritetaan lähinnä huonelämpötilassa.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen tapa, tunnettu siitä, että perään suoritetaan laminaatin (79) venytys sen pituussuunnassa yhdessä tai useammassa erillisessä vaiheessa (R).

9 72286

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen tapa, tun nettu siitä, että sallitaan pääasiallisesti poikittainen supistus pitkittäisvenytyksen aikana.

11. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että ainakin yksi sidotta- 20 vien kalvojen (81,82,83) kohti toisiaan olevista pinnoista koostuu polymeerikerroksesta, jonka sulamispiste on alhaisempi kuin tämän kalvon muun osan sulamispiste.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen tapa, tunnettu siitä, että alhaisessa lämpötilassa sulavan po- 25 lymeerin kerros koostuu suikaleista tai täplistä.

13. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että jokainen kalvo (81,82, 83) muodostetaan suulakepuristamalla yhteensopimattomien polymeerien seoksesta, niin että seos kovettuessaan muo- 30 dostaa polymeerin dispersion polymeerimatriisissa.

14. Laite, jolla toteutetaan patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että se käsittää välineet kahden tai useampien kalvorainojen (81,82,83) syöttämiseksi kohti poikittaisvenytysjärjestelmää (Q), vä- 35 lineet kalvojen (81,82,83) asettamiseksi päällekkäin jär- 11 72286 jestelmässä, jolloin poikittaisvenytysjärjestelmä (Q) käsittää välineet (72) paineen kohdistamiseksi pitkin viivoja, jotka kulkevat pääasiallisesti kalvojen (81,82,83) pituussuunnassa, ja samalla kalvojen (81,82,83) venyttä-5 miseksi poikittaissuunnassa senmuotoisen laminaatin (79) aikaansaamiseksi, jossa on väliaikaisesti lähinnä tasaisesti jaettuja, pääasiallisesti pituussuuntaisia poimuja.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet paineen kohdistamiseksi 10 ja kalvojen venyttämiseksi käsittävät parin yhteenkytkey-tyviä, uritettuja teloja (72) ja välineet kalvojen (81, 82,83) johtamiseksi näiden telojen välisen puristuskohdan läpi, jolloin urat (80) kulkevat pääasiallisesti kalvojen pituussuunnassa.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laite, tun ne t t u siitä, että se käsittää useat parit yhteen-kytkeytyviä, uritettuja teloja (72) ja välineitä kalvojen (81,82,83) johtamiseksi jokaisen parin puristuskohdan läpi vuoron perään.

17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää välineet ainakin yhden uritetun telan (72) lämmittämiseksi.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 14-17 mukainen laite, tunnettu siitä, että se myös käsittää välineet 25 (R) laminaatin (79) pitkittäisvenytystä varten. 12 72286