NO155794B - Hoey-sterk laminert film. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en laminert sterkfilm av termo-plast. Det kjennes krysslaminater av uniaksialt orientert

film av krystallinsk polymer som oppviser en vanligvis ytterst fordelaktig kombinasjon av forskjellige styrkeegenskaper, hvorav den mest overraskende har vært vidererivestyrken, se i denne forbindelse US patent nr. 3 32 2 613, særlig når man har en forholdsvis svak binding mellom lagene. Ved riving ut fra en innskjæring vil lagene delaminere rundt snittet mens de splitter eller flyter i forskjellige retninger - revnen forgrener seg eller "gafler ut" - hvorved snittvirkningen blir utjevnet.

Film av denne art er særlig nyttige til forskjellige anvendelser hvor'folien belastes hårdt, f.eks. som erstatning for presenninger, som avdekkingsfolier, sekker og innpaknings-

film som er spesielt sterk.

Den mest hensiktsmessige fremgangsmåte til fremstilling av

film av den ovenfor beskrevne art finnes gjengitt i britisk patent nr. 816 607, og den består i å molekylorientere en rørformet folie kraftig i lengderetningen, spiralskjære denne

og å brette den ut til en flat folie med orienteringen for-løpende skrått (f.eks. med 45° helning), og deretter kontinuerlig å laminere denne folie med en på tilsvarende måte fremstilt folie, med de respektive orienteringsretninger i kryss.

Det er kjent at vidererivestyrken øker betydelig når det anvendes tre lag med tre forskjellige orienteringsretninger, f.eks. oppnådd ved å laminere en i lengderetingen orientert folie med to folier som er skrått orientert som beskrevet ovenfor.

En ulempe ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåte (og ved det frembragte produkt) er at det er praktisk talt umulig å fremstille virkelig tynne filmer, og av denne grunn blir de økonomiske fordeler ved høy styrke pr. vektenhet begrenset. Det har vist seg at den teknisk/økonomiske nedre grense i forbindelse med utføring av spiralskjærinqen og lamineringsprosessen i alminnelighet ligger på 30 g/m 2. Det vil si at den nedre grense for et to-lags laminat er ca. 60 g/m 2, mens den for et tre-lags laminat som, som nevnt tidligere, er nød-vendig for full utnyttelse av virkningen, er ca. 90 g/m 2.

En annen ulempe er den praktiske begrensning som settes til bredden p.g.a. rotasjonen av tunge maskindeler og sylindre i forbindelse med spiralskjæringen. Rent generelt kan man si at bredden herved begrenses til ca. 1,5-2 m.

Den tredje ulempe angår energiabsorbsjonsverdier for krysslaminatet som er fremstilt på denne måten. Det er funnet forholdsvis lav energiabsorbsjon ved hurtigrivning (Elmendorf riveprøve), og i forbindelse med både lansom og hurtig overtrekking (henholdsvis TEA -tearing-energy-absorption-styrke og Elmendorf-slagstyrke). I denne forbindelse synes det som om lagenes tydelige anisotrope karakter er ufordel-aktig. Hvis f.eks. et to-lags krysslaminat av denne type trekkes parallelt med orienteringsretningen av det ene lag vil flytegrensen og bruddforlengelsen i det vesentlige være bestemt på forhånd nettopp av dette lag.

En ytterligere ulempe er meget begrensede muligheter for varmeforsegling av laminatet til seg selv, idet slag-rivestyrken til forseglingen er meget dårlig. Dette skyldes tap av orientering under forseglingen.

Søkerens tidligere arbeide med å overvinne de ovennevnte ulemper og med å oppnå en billigere fremstillingsprosess for et produkt med lignende eller tilsvarende egenskaper er beskrevet i britisk patent nr. 1 261 397. I denne beskrivelse er det forklart en fremgangsmåte som fremstiller en krysslaminatlignende struktur gjennom et dysehode med roterende deler, samtidig med at det i det samme dysehode dannes en bløt, svakere midtsone ved koekstrudering. Fremgangsmåten består i koekstrudering av flere konsentriske eller nesten konsentriske lag av krystallinsk polymer som veksler med lag av en bløtere polymer og en tverrdeling av disse lag inne i dysen ved hjelp av tenner som er anbragt i rekke og er festet til de sylindriske dysevegger idet de peker innad fra den konkave og utad fra den konvekse veggflate. Dyse-delene roterer i motsatte retninger, hvorved lagene blir oppdelt etter venstreløpende skruelinjer ved den ene og etter høyreløpende skruelinjer ved den annen filmoverflate. Det foreskrives at denne kamming enten kan utføres helt gjennom til filmens midtparti eller kan begrenses til deler nær overflatene. Koekstruderingen av polymerene foran kam-mingssonen utføres for å oppnå et bløtt, svakt midtre lag.

Filmen som ekstruderes ved denne fremgangsmåten består praktisk talt helt av uorientert materiale. Imidlertid frembringer systemet av skiftende stive lag av en "første polymer" og bløte'lag av en "annen polymer" oppdelt i fHa-men ter eller lignende i et lineært mønster ved hjelp av tennene i hver halvdel av filmen en tendens til å splitte eller flyte i én retning, og siden de lineære mønstre av de to overflater krysser hverandre og det er tilveiebragt en tilbøyelighet til å delaminere, oppnås det en rivestans-ende virkning som er analog med "gaffel"-effekten i et egen-tlig krysslaminat.

Den ovenfor nevnte beskrivelse foreslår ytterligere å strekke det således fremstilte laminat biaksialt under slike betingelser at molekylorienteringen blir stort sett uniaksial i hvert lag, med orienteringsretningen i de forskjellige lag kryssende hverandre, i stedet for å frembringe biaksialt orienterte lag. For å oppnå en slik uniaksial orientering må "det annet" materiale være meget tilbøyelig til å flyte, f.eks. fordi det stadig er helt eller delvis smeltet, mens "det første" materiale er størknet, og filmsentrene av "det første" materiale må holdes utstrakt ved biaksialt strekk. Skjønt den nevnte fremgangsmåte i prinsippet ville løse problemet med å oppnå mindre tykkelser og større bredder i krysslaminatet ble det funnet vesentlige vanskeligheter under den senere tekniske utvikling.

Det ble bekreftet at ekstruderingsmetoden var kommersielt gjennomførlig til fremstilling av uorientert film med høy vidererivestyrke, men slagstyrken var lav p.g.a. mangel på orientering. Det ble imidlertid funnet vesentlige ulemper i forbindelse med en påfølgende biaksial strekking. Som også antydet i den nevnte beskrivelse må man anvende et forholdsvis stort antall rekker i ekstruderingshodet for å oppnå den fiberfinhet som er nødvendig for strekkmetoden.

Dette vanskeliggjorde imidlertid vedlikehold av dysen og forårsaket stadig opphopning av polymerklumper mellom tennene. Videre gjorde samspillet mellom tennene i de to dysehalvdeler det nødvendig enten å anvende overordentlig store mengder av bløtt materiale i det mindtre lag eller man måtte begrense kammingen til to relativt tynne overflate-soner på filmen. Det var videre meget vanskelig å etablere de betingelser for den biaksiale strekking som var nødvendig for å oppnå en generelt sett uniaksial molekylorientering som beskrevet.

En ytterligere ulempe er at kammingen foregår i en annen retning enn smeltestrekkingen.

Foreliggende oppfinnelse bygger på den observasjon at selv en sterkt biaksial orientert film med samme orientering i to på hverandre vinkelrette retninger kan oppvise en tydelig splitteretning forutsatt at filmen ekstruderes av en blanding og smeltestrekkes i forbindelse med ekstruderingen. P.g.a. smeltestrekkingen dannes det en retningsbestemt, fibrøs morfologi som vanligvis kan iakttas i et alminnelig mikroskop, men i alle tilfeller kan ses i et egnet elektronmikroskop. Det frembringes også en uniaksial orientering ved smeltestrekkingen, men denne orientering er i alminnelighet meget svak.

Når filmen (som f.eks. kan bestå av 50% polypropylen og

50% polyetylen) blir strukket i én retning som er forskjellig fra fiberstrukturretningen, f.eks. vinkelrett på denne, vil fiberdelene sett i mikroskop bøyes av og forgrenes,

men det er stadig mulig å følge sikksakk-forløpet i fiberstrukturen fra forgreningspunkt til forgreningspunkt, og ved å følge forskjellige forløp på denne måte vil man se at det, betraktet i et makroforløp, stadig består en strukturretning. Den her forklarte mikrostruktur er meget forskjellig fra den filamentstruktur som er beskrevet i det nevnte bri-tiske patent nr. 1 261 397.

Etter en viss forlengelse, f.eks. på ca. 40% vinkelrett på fiberstrukturen, vil en undersøkelse av filmen i polarisert lys (eller mer nøyaktig ved røntgenstrålebryting) vise at orienteringen er lik i alle retninger.

Etter ytterligere trekking i samme retning er det en tydelig tendens til splitting i fiberstrukturretningen inntil splittetendensen ved et visst punkt, f.eks. ved en ca. 80% total forlengelse, blir lik i alle retninger. Ved ytterligere trekking vil hovedsplitteretningen falle sammen med hoved-orienteringsretningen. Man kan f.eks. først forlenge film 100% i denne retning og deretter strekke den i den opprinnelige retning inntil det punkt der den har samme orientering i alle retninger. På dette punkt er det igjen merkbar til-bøyelighet til splitting i den opprinnelige strukturretning, og ved mikroskopisk undersøkelse vil det være mulig, men vanskelig, å følge sikk-sakk-forløpet av fiberstrukturen og se at fiberstrukturretningen, betraktet i makroforløp, stadig i det vesentlige faller sammen med splitteretningen.

I henhold til dette er det ifølge foreliggende oppfinnelse frembragt en film som angitt i krav 1.

Produktet er et laminat med stor styrke som består av hovedsakelig svakt sammenklebede biaksiale orienterte filmer som hver er dannet av en blanding med en tydelig fibrøs morfologi, med fibrene dannet i en tydelig retningsbestemt fiberstruktur sett i makroforløp, men med fiberdelene sterkt avbøyet fra denne retning sett i mikroforløp, og med den nevnte retningsbestemte fiberstruktur i minst to av de filmer som krysser hverandre,

se mikrofoto fig. 10 og tilhørende beskrivelse.

Det har vist seg at den konstruksjon som dannes på denne måte

er særlig velegnet til nesten enhver anvendelse som sterk film der energiabsorbsjon er vesentlig hva enten dette er energi-absorbs jon under riving, punktering eller slag. Lagenes tendens til splitting i forbindelse med den svake binding mellom lagene frembringer en "gaffeleffekt" i likhet med effekten av krysslaminater av uniaksialt orientert film, men en energiabsorbsjon under hurtigriving (Elmendorf riveprøve) er vesentlig høyere. Ennvidere er de fleste slagstyrker, især Elmendorf-slagstyrke, forbedret og det. vil sedvanligvis også energiabsorbsjonen under hurtig punktering ("Beach-styrken") være. Disse forbedringer ansees for å være et resultat av dels den biaksiale karakter av orienteringen i hvert lag og dels den utpregede og sikksakk-formede fibrøse morfologi. Den biaksiale orientering har ytterligere den fordel at laminatet ifølge oppfinnelsen har krympefilm-egenskaper, hvilket krysslaminat av uniaksialt orientert film ikke har.

En ytterligere fordel, sammenlignet med krysslaminater av uniaksialt orienterte filmer, er en sterkt forbedret slag-rive-'styrke i en søm hvor materialet varmeforsegles til seg selv (under forutsetning at man ikke av en eller annen grunn benytt-er et sjikt som har en negativ innvirkning på slik varmeforsegling). En årsak til denne bedring er de ovenfor nevnte gode krympefilmegenskaper. Ved varmeforsegling av i hovedsaken uorienterte filmer er det vanlig å avlaste trykket mellom sveise-bakkene for kjøling og derved tillate den varmeforseglede del av de to filmer å krympe ihvertfall på tvers av sømmens hovedretning, hvorved materialtykkelsen i sømmen vil øke og sømmen derved bli sterkere.

Når foreliggende produkt - som har utpregede krympefilmegenskaper - varmeforsegles under lignende betingelser, kan det oppnås en særlig stor tykkelsesøkning som delvis vil kompensere for tap av orientering. Videre vil sikksakk-formen til poly-merfibrene overleve varmebehandlingen og vil, selv i en tilstand av molekylær uorden, oppvise slagabsorberende egenskaper.

(Slagabsorbsjonen er omtalt ytterligere i forbindelse med fig. 10 og i eksempel 5).

I denne forbindelse vil kryss laminater av uniaksialt orienterte filmer oppvise dårligere krympefilmegenskaper og i uordnet tilstand til deres mikrostrukturerer ikke oppvise noen spesielle slagabsorbsjons-egenskaper.

Det er en betydelig fordel at laminatet ifølge oppfinnelsen

i kombinasjon med de gode rive- og slagegenskaper utviser gode krympeegenskaper ved temperaturer som er vesentlig lavere enn smeltepunktet. Alminnelig krympefolie er kun smelteorientert og krever derfor oppvarming over smeltepunktet for å krympe. Folie som på kjent måte er biaksialt strukket under smeltepunktet kan også krympe ved oppvarming til en temperatur under smeltepunktet, men har nettopp pga. den biaksiale orientering særlig dårlige riveegenskaper. Folien ifølge oppfinnelsen forener disse forskjellige ønskverdige egenskaper.

Det er nevnt tidligere at fremgangsmåten til fremstilling

av krysslaminater av uniaksialt orientert film under de i praksis værende betingelser gir en temmelig høy nedre grense for laminattykkelsen (ca. 90 g/m for et tre-lags laminat)

og en temmelig høy øvre grense for laminatbredden. I begge henseender er oppfinnelsen meget fordelaktig pga. det faktum

at laminatet kan strekkes sterkt i to eller flere retninger etter lamineringen. Derfor er det teknisk og økonomisk mulig å oppnå en vekt på ca. 10 g/m for hver film i laminatet, dvs. ca. 30 g/m 2 for et tre-lags laminat. Dette utvider anvendelses-området sterkt.

Mens blandinger av i høy grad forenelige polymerer, f.eks. i noen tilfeller forskjellige polyamider, normalt ikke vil danne en fiberstruktur som beskrevet, så vil blandinger av helt eller delvis uforenelige termoplastiske polymerer alltid gjøre det under forutsetning av at innholdet av en polymer ikke er for dominerende. For å være på den sikre siden bør det ikke være mer enn 85% av noen polymer i blandingen. Hvis polymerene er totalt uforenelige bør det fortrinnsvis tilsettes et "legeringsmiddel".

Meget små kjemiske forskjeller kan være tilstrekkelig til å etablere tofase-strukturen, og ataktisk polypropylen har vist seg å være egnet som tilsetting til vanlig polypropylen.

De beste egenskaper oppnås hvis fiberstrukturen utgjøres av krystalltråder "sementert" sammen med små mengder av omgivende elastomer. Med små mengder menes ca. 5-20% av totalmengden.

For å holde innholdet av elastomerer lavt og stadig oppnå

en utpreget fibrøs morfologi med elastomeren søkende å omgi det annet materiale, anvendes elastomeren fortrinnsvis som "legeringsmiddel" for to andre polymerer. Således er en fore-trukken sammensetning to krystallinske, innbyrdes uforenelige polyolefiner - f.eks. iso- eller syndiotaktisk polypropylen og lavtrykks- eller høytrykkspolyetylen med tilsetninq av en klebrig polymer som binder til begge - f.eks. ataktisk polypropylen, etylenpropylen-gummi (fortrinnsvis en klebrig type med forholdsvis høyt innhold av propylen) og polyisobutylen av en molekylvekt som den sedvanligvis brukes til trykkfølsomme bindemidler.

Smeltestrekkingen, som den retningsbestemte fiberstruktur dannes ved, kan utføres påforskjelligmåte. Den kan f.eks. skje ved gradvis reduksjon av gapet i utgangskammeret i ekstruderings-dysen eller ved passasje av det smeltede materiale gjennom en rekke av tett anbragte skillevegger eller lignende i dysen, eller ved strekking i smeltet tilstand etterat materialet har forlatt dysehodet, eller ved kombinasjon av slike foranstalt-ninger .

Splitteretningen og splittetendensen fastsettes ved å måle vidererivestyrken ved "tungerive"-metoden i forskjellige retninger. Splitteretningen forstås som den retning som utviser den laveste vidererivestyrke, mens splittetendensen forstås som forholdet mellom den høyeste vidererivestyrke og den laveste vidererivestyrke. Splittetendensen i lagene etter den biaksiale orientering bør fortrinnsvis være større enn 2:1,

men imidlertid kan 1,5:1 tolereres.

For å tillate en lokal delaminering under rivning og derved

få revner til å "gafle ut" er det vesentlig å sørge for en stort sett svak binding ved lamineringen av lagene.

Hvis den frembragte binding er jevnt fordelt og hvis tykkelsen av hvert lag er 20 g/m 2, er en "peel"-styrke på mellom 5 g/cm og 500 g/cm i alminnelighet passende. Siden det er konkurranse mellom bruddkrefter og delamineringskrefter under rivning avhenger overgrensen av lagtykkelsen og er i alminnelighet proporsjonal med denne.

Som det vil fremgå av beskrivelsen av forskjellige utførelses-former eksisterer det forskjellige måter å etablere og å kon-trollere styrken av bindingen på, hvorav de mest praktiske involverer en koekstrudering på ett eller annet trinn av et særlig lav av et bindemiddel eller en slippekomponent.

Hva angår den biaksiale orientering har det vist seg vesentlig å utføre den i flere trinn som hver er i det vesentlige uniaksiale.

Det har vist seg herved at samtidig strekking i to retninger opprettholdt den rettlinjede fiberstruktur istedenfor å av-

bøye den til sikksakk-form, med det resultat at slagmostands-evnen ble betydelig dårligere enn for et laminat med lignende blanding og oppbygging, men biaksialt orientert i separate, uniaksiale trinn. I slik samtidig orienterte krysslaminater oppsto således gaffel-effekten bare under langsom riving (se eks. 4).

Med hensyn til den temperatur hvormed orienteringen skulle foretas, fant man at strekkingen nær smeltepunktet for produk-ets hovedkomponenter virket til å spre de enkelte fibrers retninger, slik at de ikke dannet et regulært sikksakk-mønster, og derved ble produktets egenskaper dårligere. Det antas at rekrystallisasjonen og andre faseomgrupperinger av fysisk karakter spiller en rolle i denne forbindelse. I hvert fall er debeste egenskaper funnet ved strekking under rekrystall-isas jonstemperaturen som f.eks. for polypropylen er ca. 70-80°C, og det er enda en fordel å anvende enda lavere temperaturer.

Til strekking ved så lave temperaturer er sæelige strekkemet-oder nødvendige, noe som vil bli behandlet senere i denne beskrivelse.

Den biaksiale orientering som er fremkommet ved strekking under smeltepunktet, bør fortrinnsvis, i en hvilken som helst retning, ha en komponent som minst er lik med den orientering som frembringes ved smeltestrekkingen, og det foretrekkes i alminnelighet å gjøre den nevnte orientering meget sterkere. Orienteringsgraden bør i denne sammenheng måles ved røntgenstrålefraksjon, men til en hurtig og tilnærmet undersøkelse av relative verider er en observasjon av interferensfarger mellom kryssede polar-oidfiltre også anvendelige.

Som forklart ovenfor er det vesentlig at bindingen mellom lagene med fiberstrukturen stort sett er svak for å muliggjøre en lokal delaminering under videreriving. Dette betyr imidler tid ikke nødvendigvis at bindingen skal være svak over hele flaten, men tvert imot oppnås det i alminnelighet store fordeler med hensyn til rivestyrken ved utføre bindingen som en sterkt adhesiv binding i flekker eller striper, idet det unn-gås en adhesiv binding eller frembringes en svak adhesiv binding mellom de øvrige deler av de sammenliggende flater. Herved startes den nødvendige lokale delaminering lett, men stanses deretter eller vil fortsette under stor motstand. Samtidig forhindrer de sterke bundne deler en delaminering

av laminatet i eller opptil en limet eller sveiset søm som påvirkes av strekk, noe som ellers lett hender.

Ved et passende valg av bindingsmønster, de forskjellige bind-ingsstykker og typen av brudd i de svakt bundne eller ikke bundne området - idet denne binding enten kan være sprø eller ha mer flytende karakter - kan riveegenskapene "skreddersys" til forskjellige formål.

Den nevnte utførelse av bindingen er særlig anvendelig i forbindelse med relativt tynne lag. Det er allerede nevnt at det er.en konkurranse mellom brudd- og delamineringskrefter under vidererivning som betyr at jo tynnere lagene er jo lettere start av delamineringen kreves det. Som praktisk regel vil det nesten alltid være tilrådelig å anvende den nevnte binding hvis lagene er lettere enn ca. 40-50 g/m 2.

Bruk av mønstre med sterk binding/svak binding eller sterk binding/ingen binding er tidligere kjent i forbindelse med krysslaminater av film som er uniaksialt orientert eller er temmelig ubalansert orientert biaksialt, se her beskrivelsene til US patent nr. 3 496 056 og 3 342 657, britisk patent nr. 1 316 640 og dansk patent nr. 119 733. Imidlertid viser lagene i slike kjente laminater når de prøves individuelt, særdeles lav slag- og punkterstyrke (unntatt når det gjelder spesielle og dyre polymerer, som f.eks. nylon 6), mens det har viset seg at de enkelte lag ifølge nærværende oppfinnelse utviser tydelige og overraskende høyere slag- og punkterstyrke. Derfor kan man tillate seg å utføre bindingen i de pågjeldende områder svakere (eller unnlate binding i disse områder) eller å gi disse områder større utstrekning uten at det derved skjer noen vesentlig nedgang i slag- eller punkters tyrke.

Virkningen av den hovedsakelig svake binding mellom hosliggende lag kan forbedres ved å forsyne den ene eller begge av sammenliggende flater av minst to lag med et slippe- eller klebemiddel i punkter, flekker eller striper.

Ved slippemiddel menes her et middel, fortrinnsvis et poly-mermateriale med enten lav sammenhengstyrke i seg selv eller med lav adhesjon til det hosliggende polymere lag.

Om det skal velges et slippemiddel eller et bindemiddel avhenger av om eller i hvilken grad polymerblandingene er innbyrdes forenelige, og av den anvendte fremgangsmåte, f.eks. den temperstur som brukes under lamineringen.

Under alle omstendigheter er det herved mulig bedre å styre størrelsen av bindingskraften.

Forskyves stripene eller punktene av slippe- eller klebe-middelet i forhold til hverandre på de to sider av et midtre lag oppnås den fordel at de frie eller svakt bundne områder av midtlaget under rivning vil forlenges av de påførte trekk-krefter og vil oppta noen energi, og således ytterligere stanse slippvirkningen.

Skjønt det er adskillige operasjonelle fordeler ved å forene lagene inne i et ekstruderingshode, slik det vil bli beskrevet senere vil det være fordelaktig å ekstrudere og smeltetrekke lagene uavhengig av hverandre før de forenes til en film, idet dette muliggjør dannelse av den mest tyde lige uniaksiale fiberstruktur i hvert lag. Den størknede prefabrikerte film kan anbringes rundt en dor som strekker seg gjennom ekstruderingshodets sentrum. Den størknede film kan fremføres langs doren, og kan, idet den passerer utgangsspalten fra ekstruderingshodet, fange og føre øed seg og således smltestrekke den roterende, stadig flytende polymer som på denne måte vikles rundt om den størkede film med en i skruelinje forløpende fiberstruktur.

Som allerede nevnt er vidererivestyrken for en gitt totalt-tykkelse tydelig bedre i et tre-lags laminat enn i et to-lags laminat. Derfor foretrekkes det også å ekstrudere to eller flere filmer umiddelbart etter hverandre ut fra to eller flere innbyrdes motsatt roterende utgangsspalter over på en og samme størknede film på samme måte som nevnt ovenfor. En fordel er at man kan fremstille en fullstendig retningsbestemt fiberstruktur under den individuelt utførte skrå avtrekking. Pga. den bærende og fremførende virkning av filmen på doren som kan ligge meget tett til den sirkulære utgangsspalte er det dessuten mulig å anvende vanskeligere polymerer, f.eks. polymerer med særlig høy molekylvekt.

I beskrivelsen ovenfor trekkes det roterende flytende rør-formede lag innad fra det roterende ekstruderingshode på

den størknede film som er under fremmatning. Denne for-anstaltning vil i alminnelighet være fordelaktig fordi de elastiske spenninger som er fremkalt ved rotasjonen søker å redusere diameteren av den rørformede film, og således fremmes oppfangingen av den flytende film og dens fastklebning til den fremmatede, størknede film.

Det er imidlertid også mulig å anbringe den størknede frem-førte film stort sett rørformet med endiameter som er større enn den roterende utgangsspalte, og å blåse eller på annen måte ekstrudere den flytende, roterende film utad på den størknede film.

Det skal nevnes at den roterende del kan være den fremførte størknede film, mens ekstruderingshodet i såfall er stillestående .

Man skal videre merke seg at med maskinretning menes her frem-føringsretningen av den størknede prefabrikerte film.

Fordelaktig kan filmen bestå av tre lag med fiberstrukturen

i det midtre lag forløpende på langs,! slik det senere vil fremgå av tegningsbeskrivelsen.

Ved å la hvert lag som inneholder en fiberstruktur størkne

før de forenes til en film kan man anvende enklere og mer konvensjonelt utstyr.

For å forenkle lamineringen av enkeltvis ekstruderte og størk-nede filmer og derved også muliggjøre laminering av tynnere film, kan i det minste den første fase av lamineringsprosessen kombineres med i det minste den første fase av tverrstrekningen. Dette hjelper i vesentlig grad med til å forhindre dsnnelse av rynker under lamineringen. Hvis den ønskelige strekketemperatur er lavere enn den temperatur som er nødvendig for å få filmerne til å klebe sammen, kan de første 10-20% av strekkingen foregå ved høyere temperatur uten noen skade av betydning.

For å lette foreningen av lagene, kan en laveresmeltende adhesiv polymer koekstruderes på idet minste en overflate av i det minste ett lag.

Dette kan utføres ved at foreningen av lagene innbefatter koekstrudering, eksempelvis i striper av en lavere smeltende adhesiv polymer på i det minste en overflate av minst et lag, idet det som koekstrudert adhesiv polymer velges et materiale som er tilstrekkelig klebende til at mot hverandre liggende lag kan forenes utelukkende ved strekkeprosessen under trykk. Dette gir den praktiske fordel at man kan unngå styrte opp-varmningsmidler, hvorved apparaturen blir særdeles meget billigere.

I denne forbindelse har det vist seg at den samtidige strekking av to filmer mens de presses sammen har en overraskende høy tilbøyelighet til kaldsveising av filmene til hverandre slik at bare en sliten grad av klebrighet er nødvendig. F.eks. har det vist seg at overflatelag av polyetylen med 16%vinylacetat kopolymert sveiser ved rundt 20°C på denne måte,

og gir en "peel"-styrke på 10 g/cm. Bindestyrken kan deretter forbedres ved passasje over eller mellom oppvarmede valser.

En annen hensiktsmessig måte til oppnåelse av et bindings-mønster med flekker eller striper består i på den ene av de to hosliggende overflater av to lag å koekstrudere et kontinuerlig belegg av en adhesiv polymer og ytterligere å forsyne den annen av disse overflater med slippelag.

Det kan være fordelaktig å foreta den biaksiale strekking slik at de tverrgående strekk-krefter utøves i det store og hele jevnt fordelt over filmens plan. Som nevnt utføres strekkeprosessen helst ved en relativ lav temperatur, f.eks. stuetemperatur,

og hvisman under slike omstendigheter vil anvende en strekk-ramme, som man jo normalt gjør, ville denne nesten uunngåe-

lig gi en ujevn "necking-down" med en vidererivestyrke som varierer på tvers.

Det er kjent å utføre tverrstrekking ved jevn utøvelse av strekkekreftene, se beskrivelsene i fransk patent nr. 1 331 095 og britisk patent nr. 1 07 8 7 32. Begge gjør bruk av to gummi-transportbånd som utvides på tvers samtidig med at de presses fast sammen, hvorved de fastholder og strekker filmen. Det har imidlertid vist seg at ved fremstilling av et produkt i-følge oppfinnelsen er det mer hensiktsmessig å utføre den biaksiale strekking, i form av gjentatte tverrstrekkingsope-rasjoner ved lineær nedtrykning for å deformere filmen til en midlertidig jevnt foldet tverrsnittsform. I denne forbindelse skal det bemerkes at en nøyaktig jevn fordeling av strekkekreftene ikke er nødvendig, men at tvert imot en viss ujevnhet i liten skala vil være fordelaktig med henblikk på vidererivestyrken.

Det har især vist seg fordelaktig for vidererivestyrken å la orienteringsgraden variere etter et stripeformet mønster, se fig. 8 og 9, på en slik måte at i det ene sett stripeformede soner er den biaksiale orientering ubalansert og sterkest stort sett parallelt med stripene, mens deri i de mellomliggende stripeformede soner likeledes er ubalansert, men sterkest vinkelrett eller nesten vinkelrett på stripene.

Hvis særlig høy vidererivestyrke og punkteringsstyrke er ønskelig og hvis relativ lav flytegrense kan tillates, kan strekkingen utføres ved at den midlertidige foldede form fremkalles ved gjentatte tverrstrekningsfrembringelser mellom rillede valser, idet foldene danner striper som er parallelle med eller danner en liten vinkel på lengderetningen av filmen, idet lengdestrekningen utføres kontinuerlig, fortrinnsvis over en kort strekksone.

Det oppnås dermed en større bruddforlengelse. For å tillate sammentrekking samtidig med at lengdestrekkingen utføres over en kort sone, kan laminatet forsynes med meget fine, langsgående folder i likhet med det som fremgår av beskrivelsen i US patent nr. 3 233 029. I denne forbindelse nås et passende ,resultat som regel hvis de fine folder som dannes i siste trinn i den nettopp nevnte tverrstrekkingsprosess blir bibeholdt i filmen når denne ledes inn i lengdestrekk-ingssonen.

Skjønt det her er slått fast at det er fordeler ved å fremstille et stripemønster av orienterings- ogtykkelsesvaria-sjoner, særlig med henblikk på vidererivestyrken, så små

denne virkning normalt ikke overdrives da dette vil ha en ugunstig innvirkning på såvel egnethet til grafisk påtrykning som på styrken overfor gjennomtrengning av skarpe gjenstander og kald-temperatur-egenskapene.

Formålet med det nettopp angitte er derfor å unngå en over-dreven tendens til en skarp utformning av de lineære strekke-soner som sedvanligvis ville opptre hvis filmen ble lengde-orientert i utpreget grad etter tverrstrekkingen.

Pga, den fibrøse morfologi vil strekkeprosessen normalt danne indre, men sedvanligvis ikke gjennomgående hulrom i lagene med fiberstruktur. Denne virkning er særlig tydelig når strekkingen foregår ved relativt lav temperatur, og større eller mindre grad av ugjennomsiktlighet kan dermed oppnås. Denne virkning kan anvendes til erstatning for hvit pigmentering, men kan også oppheves ved etterfølgende pressvalsing.

På tegningene viser:

Fig. 1 et snitt gjennom et ekstruderingshode til fremstilling

av et filmmateriale ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser, i perspektiv, med forskjøvede tverrsnitt, prinsippet i et ekstruderingshode med to motsatt roterende utgangsspalter og midler til å ekstrudere to lag gjennom hver spalte. Fig. 3 viser på tilsvarende måte prinsippet i et ekstruderingshode med motsatt roterende og en stillestående utgangsspalte og med mellomliggende utgangsspalter til luftstrømmer. Fig. 4 viser, i perspektiv, og delvis i snitt, prinsippet i et roterende, ringformet ekstruderingshode med en dor som strekker seg gjennom hodets sentrum. Fig. 5 viser forløpet av en prosess for fremstilling av et

produkt ifølge oppfinnelsen.

Fig. 6 er en prosesskisse av en kald-strekkingsmetode.

Fig. 7 er en detalj av de rillede valser som utfører tverrstrekking i ujevne soner som kalles striper. Fig. 8 er en forstørret skjematisk skisse av stripemønsteret og orienteringen av dette i en film som er biaksialt strukket ifølge prosesskissen på fig. 6. Fig. 9 viser, i forstørret målestokk, et snitt gjennom filmen 8 slik som det virkelig fremkommer ved mikroskopi, mén

for tydelighetens skyld vises tykkelsen i dobbelt skala i forhold til bredden, og

Fig.10 viser et skanderings-elektronmikrografifoto i 30000 x forstørrelse og viser sikksakk-polymerfiberstrukturen i et fiberlag ifølge oppfinnelsen.

I ekstruderingshodet som er vist i fig. 1 blir to polymer-i-polymerdispersjoner ekstrudert i et felles samlekammer gjennom to rekker av skillevegger som roterer i motsatte retninger. De to dispersjonsstrømmer 1 og 2 mates gjennom inngangskanaler i den nederste del av ekstruderingshodet til ringformede kanaler 4 resp. 5 i de to vegger i sporet 6, hvori de to ringer 7, 8 beveges i motsatte retninger med drivmidler, f.eks. ved hjelp av tenner og tannhjul som ikke er vist. De to ringer 7 og 8 er forsynt med rekker av skillevegger, henholdsvis 9 og 10, ved hjelp av hvilke to rekker av åpninger II og 12 dannes og hvorigjennom de to dispersjoner ekstruderes inn i samlekammeret 15 som dannes av de to deler 13 og 14, og som ender i utgangsspalten 16.

For tydelighetens skyld vises skilleveggene 9 og 10 liggende radialt, men i virkeligheten er de anbragt med en vinkel i forhold til radien for å forhindre dannelse av svekningslinjer eller "støpelinjer" i den ekstruderende film. Ved ekstruderingen gjennom de to roterende ringer 7 og 8 vil de to dispersjoner bli varmtrukket og vil derved få en fib-røs morfologi. De to sett varmetrukne strømmer vil deretter forenes i samlekammeret 15 og dannet et laminat med kryssende fibrøs morfologi. Tykkelsen av dette laminat reduseres ved passasjen gjennom utgangsspalten 16 og ytterligere ved normal avtrekkings- og oppblåsningsprosess. Deretter strekkes filmen både i lengde- og tverretning ved relativt lav temperatur.

Pga. de to forskjellige fiberretninger vil to halvparter av filmen utvise tendenser til å splitte i forskjellige retninger under rivning. De materialer som de to halvparter er dannet av er valgt slik at de kleber dårlig til hverandre. Emnet vil derfor delaminere i det lille området rundt riften hvor-fra rivningen utgår og dette vil utjevne snittvirkningen.

Dysen som vises på fig. 2 består av fore hoveddeler, nemlig en faststående inngangsdel 17 til sirkulær fordeling av polymerene som forklart nedenfor, en faststående bærende del 18 og båret av denne, to roterende deler 19 og 20 som tilsammen danner en utgangsspalte 21. Polymerene A og B mates inn i inngangsdelen 17 hvor de fordeles i konsentriske sirkulære strømmer. A ekstruderes gjennom ringformede ledninger 22

og 23, til hvilket en eller to ekstrudere kan anvendes.

B ekstruderes gjennom den ringformede ledning 24. For å få en jevn fordeling er 22, 23 og 24 forsynr med fordelingsplater eller andre fordelingsmidler som ikke er vist.

For tydelighets skyld er det ikke vist lagre eller tetninger mellom den bærende del 18, den roterende del 19 og den roterende del 20, og heller ikke er drivmekanismen for delene 19 og 20 vist.

Fra de tre ringformede ledninger 22, 23 og 24 passerer poly-merstrømmene den bærende del 18 gjennom tre sirkulære rekker av kanaler 25, 26 og 27 som hver står i forbindelse med et sirkulært kammer 28, 29 og 30.

De to roterende deler 19 og 20 blir fortrinnsvis dreiet

med samme hastighet, men i motsatte retninger som antydet med pilene 31 og 32. Hver roterende del er i seg selv et koeks-truderingshode for to lag, ett bestående av A og ett av B.

For tydelighets skyld er henvisningstallene til forklaringen av prosessen bare vist på delen 20, mens prosessen gjennom delen 19 er tilsvarende. Fra kammeret 29 passerer polymeren A inn i den roterende del gjennom kanaler 33, mens polymeren

B fra kammeret 30 passerer inn i den roterende del gjennom kanaler 34. Inne i den roterende del er det to sirkulære ledninger 35 og 36 som er i forbindelse med kanalene 33 resp. 34, og er adskilt fra hverandre med en tynn sirkulær vegg 37.

Etter å ha passert kanten av veggen 37, glir A og B sammen i et sirkulært samlekammer 38 som ender i utgangsspalten 21.

Ved passasje gjennom samlekammeret 38 og inn i utgangsspalten 21 blir tykkelsen av den flytende film sterkt redusert, hvorved materialet blir smeltestrukket.

Skilleveggene mellom kanalene 33 resp. 34 bør være strømlinjede som vist. For tydelighetens skyld strekker de seg radielt på tegningen, men i virkeligheten bør de danne en vinkel med radialretningen for å redusere tilbøyeligheten til å danne svekningslinjer eller "støpelinjer".

Polymeren A er en blanding av to helt eller delvis uforenelige polymere, mens polymeren B er beregnet til å gi filmen en passende delamineringstendens. Den kan derfor bestå av en elastomer som kleber dårlig til de to lag av polymeren A, og den kan eventuelt ekstruderes i striper. Hvis imidlertid led-ningene 22 og 23 mates med to forskjellige polymere blandinger som er innbyrdes uforenelige, kan polymeren B være et adhesiv med relativt sterk binding til de to polymere blandinger og skal i dette tilfelle ekstruderes i striper eller på annen måte avbrutt.

Apparatet som er vist i fig. 3 består i det vesentlige av komponentene 39, 40 , 41 og 42 som tilsvarer de som tidligere er beskrevet, men det finnes en utgangsspalte 53 resp. 54 i hver av de roterende deler 41 og 42, og det er ytterligere en faststående utgangsspalte 43 som dannes av den bærende del 40. Fra de tre sirkulære ledninger 44, 45 og 46 passerer polymer-strømmene C og D den bærende del 40 gjennom kanaler 47, henholdsvis 48, og går inn i de tre sirkulære kammere 49 og 50, hvorav den sistnevnte fortsetter i den faststående utgangsspalte 43. Hvert av kanunerne 49 dannes av en faststående del 40 og en roterende del 41 eller 42. Gjennom kanaler 51 i delene 41 og 42 står hvert av kammerne 49 i forbindelse med det tilsvarende av de to sirkulære kammere 52 i de roterende deler, og hvert kammer 52 ender i en utgangsspalte 53 resp. 54.

Pilene 55 og 56 viser rotasjonsretningene.

Etter å ha forlatt ekstruderingshodet løper de tre rørformede folier sammen samtidig med at de ro rørformede folier som dannes av polymeren C blir gjenstand for vridning pga. rotasjonen av delene 41 og 42.

Fra yttersiden og innersiden av delen 40 ledes luft gjennom kanalen 55 som ender i åpningen 56. For tydelighets skyld er kanalene 55 fra yttersiden av delen 40 ikke vist. Via andre kanaler 57 i delene 41 og 42 ledes luft gjennom utgangsspalten 58 og 59 mellom den stillestående del 40 og de roterende deler 41 og 42. Kanalene 57 i delen 42 er for oversiktens skyld ikke vist. De ringformede lommer av luft som således er dannet mellom nabolagene, hindrer de roterende ytre og indre polymerfilmer i å legge seg i rynker mot det midtre lag umiddelbart utenfor utgangsspaltene.

Luft påblåses fortrinnsvis den ekstruderte film og luften til-føres såvel indre som ytre luftkjøling.

Apparatet som vist på fig. 2, er vanligvis enklere å arbeide med enn det som er vist på fig. 3, mens det sistnevnte oppviser noen spesielle muligheter. En av dem er å anvende ekspan-dert polymer i det midtre lag og en annen er å frembringe en i lengderetningen forløpende fiberstruktur i dette lag slik at man får tre strukturretninger i dette laminat. At man har tre retninger i stedet for to i forbindelse med den foretrukne tilbøyelighet til å delaminere vil forbedre vidererivestyrken betydelig. Videre er smeltestrekkingsprosessen mer tydelig opphørt før lamineringen, hvilket som tidligere nevnt er fordelaktig.

På fig. 4 er 60 et roterende ringformet ekstruderingshode. Gjennom en ikke vist faststående del av ekstruderingshodet,

som er forbundet med tegningef med den roterende del 60,

mates polymerblandingen inn i en sirkulær renne 61 og ledes til utgangsspalten 62 gjennom kanalen 63, som er adskilt ved tynne, plateformede skillevegger 64. For oversiktens skyld er skilleveggene 64 vist stående radielt, men i virkeligheten danner de en vinkel med radialplan for å unngå svekningslinjer eller støpelinjer i den ferdige film. 65 er en dor som er holdt fast ved hjelp av ikke viste anordninger, og 66 er en i lengderetningen smeltetrukket, prefabrikert flat film som er lagt i rørform rundt doren 65.

For tydelighetens skyld er det vist et mellomrom mellom doren 65 og den foldede film 66, men filmen ligger naturligvis tett opptil doren. Filmen 66 føres gjennom ekstruderingshodet,

over doren som antydet med pilen 67. Når polymerfilmen 70 stadig flytende forlater den roterende utgangsspalte 62 blir den fanget av den foldede film 66 pga. den elastiske sammen-trekning i den smeltetrukne polymerblanding og den vikles således rundt om den foldede film og fremføres sammen med denne, idet den derved oppnår en spiralformet forløpende splitteretning som er antydet med pilene 68.

Splitteretningen i den prefabrikerte, foldede film 66 er antydet med pilene 69.

Bindingsstyrken kan styres f.eks. ved å koekstrudere et ad-hesivt lag sammen med filmen 66. Med en tilstrekkelig høy temperatur i doren kan lamineringen av filmen utføres på

denne. Filmen forblir imidlertid ofte fortrinnsvis sjokkjølt på doren, i hvilke tilfelle dorens temperatur kan være util-strekkelig til å sveise de to filmer 66 og 70 sammen. Lamineringen kan derfor fullføres med varm- eller kaldsveising etterat filmen har forlatt doren 65.

Med uttrykket "maskinretning", som er anvendt tidligere i beskrivelsen, menes fremføringsretningen av filmen 66.

Planen på fig. 5 nevner skjematisk de forskjellige trinn i

en prosess der man unngår bruken av roterende dysedeler. De to siste trinn kan utføres ved hjelp av kaldstrekkingsmetbden som er antydet ved prosesskissen på fig. 6, der "Q" er tverr-strekkeseksjonen og "R" er lengdestrekkeseksjonen.

Systemet av valser i seksjonen "Q" består av drevne press-valser 71, drevne rillevalser, løperuller 73 og bananvalser 74. Bananvalsene etter hvert trinn tjener til å glatte ut de folder som er fremkommet ved tverrstrekkingen. Over løperullene 75 går filmen 79 inn i seksjonen "R", nemlig lengdestrekkeseksjonen, hvor den strekkes gjennom et vannbad 76 som tjener til å oppheve strekkevarmen og opprettholde en passende strekketemperatur på f.eks. 2^-40°C, og over på en spole 77. Pilen 78 antyder maskinretningen.

På fig. 7 vises i detalj et par drevne, rillede valser 72 med filmen 79 presset og strukket mellom tennene 80 på valsene 72.

På fig. 8 antyder de relative lengder av pilene i "stripe-settene" I og II på filmen 79 de relative orienteringsstørr- eiser som oppnås ved den biaksiale strekkernetode som vist på fig. 6 og 7.

På fig. 8 såvel som på fig. 9 antyder I og II "stripe"-sonene som i alminnelighet har varierende bredde og ujevn karakter. Det skal videre bemerkes at ytterlagene 81 og 82 på filmen 79 ikke alltid er symmetriske om det tynne midtre lag 83. Denne asymmetri tjener ytterligere til at en rift "gafler ut".

Fig. 10 viser i 30000 x forstørrelse strukturen av de to hovedlag i den to-films laminerte prøve ifølge oppfinnelsen, som er beskrevet i eksempel 5. Disse hovedlag har sammensetningen 85% polypropylen, som fra polymerisasjonen inneholder ca. 20% særlig høymolekylar ataktisk bestanddel, pluss i intim blanding med 15% etylenvinylacetat kopolymer (EVA), på begge sider av hovedlagene er koekstrudert ren EVA. Laminatet er fremstilt ut fra uorientert rørfolie, som først er spiral-skåret under 45° i forhold til lengderetningen, som også er smeltestrekkingsretningen, deretter ført sammen med tilsvarende oppskåret folie i kryssarrangementet, så vinkelen mellom de to smeltestrekkingsretninger blir 90°, og endelig laminert samt biaksialt orientert ved 35°. Denne laminering og orientering er foretatt ved 5 gangers passasje mellom hverandre inngrip-ende riflevalser, og deretter ved kontinuerlig lengdestrekking. Strekkebetingelsene er valgt slik at den resulterende biaksiale strekking blir i forholdet ca. li 6 både i lengde- og tverr-retning, hvilket er målt ved hjelp av inntegnede sirkuler.

Laminater med samme sammensetninger, men henholdsvis i andre tykkelser og i tre-films laminert oppbygning, er forøvrig beskrevet i eksempel 1 og 3.

Preparatene til elektronmikroskopieringen spennes opp i rammer og utvaskes i 24 tiner med xylen av 80°C. Skjønt kopolymeren er oppløselig ved meget lavere temperatur, har det vist seg nødvendig å velge denne temperatur, som ligger meget nær poly- propylens oppløsningspunkt. Dette forhold vil blir nærmere kommentert nedenfor.

Ved behandlingen med oppløsningsmiddel utvaskes overflate-lagene og i hvert fall hoveddelen av kopolymeren i hovedlagene. Tilbake blir fibriller eller miceller av i det vesentlige rent polypropylen, og det oppstår en overflate-topografi som kan beskrives som "fjellkjeder" og "daler", som i hovedsaken følger den opprinnelige smelte- og strekkings-retning.

Pga. elektronmikroskopets begrensninger kan preparatet selv

kun benyttes til studium av strukturen på "fjellkjedene",

mens "dalene" behøver replica teknikk, fig. 10 er en replica opptagelse. Mikrofotografiet av preparatet selv, som ikke er gjengitt her, viser at fibrillene på toppene av fjellkjedene ialt vesentlig er parallell med disse, mens fibrillene i "dalene" som det fremgår av fig. 10 er kraftig avbøyet fra den opprinnelige smeltestrekkingsretning. Fibrilforløpet her er imidlertid ikke tilfeldig, men representerer et velordnet sikksakk-mønster.

Fibrillenes tverrsnittsdimensjon er av størrelsesordenen

0,06 micron. Det er foretatt tilsvarende undersøkelser av laminater, fremstilt ut fra dnre sammensetninger, men stadig ifølge oppfinnelsen og i alle tilfelle, er det funnet fibriller av omtrent samme tverrsnittsdimensjon og i tilsvarende forløp. Dog er fibrillene som regel samlet i bunter, hvilke bunter har tverrsnittsdimensjon av størrelsesordenen 1 eller et par micron pg strukturen kan dermed lett iakttas med scan-elektronmikroskop uten bruk av replica teknikk, i de fleste tilfeller også med optisk mikroskop.

Når det allikevel til fig. 10 er valgt en prøve hvor fibrillene ikke er samlet i bunter, så skyldes det at nettopp denne sammensetning er særlig grundig undersøkt i eksemplene. Sikksakk-forløpet er uløselig knyttet til det forhold at på den ene side tverrorienteringen og på den andre side lengde-orienteringen er utført som innbyrdes adskilte prosesstrinn (selv om de naturligvis i praksis om ønsket, kan utføres på samme maskin-enhet) og hver for seg er utført som i det vesentlige uniaksiale strekninger. I denne forbindelse er det også foretatt en tilsvarende elektronmikroskopisk undersøkelse av et laminat som ble fremstilt ut fra den samme film, som ble anvendt i forbindelse med fig. 10, men som ble strakt samtidig i lengde- og maskinretningen ved hjelp av en strekke-ramme (se eksempel 5). Også i dette tilfelle ble det funnet en distinkt fibril struktur med fibriller med tilsvarende tverrdimensjon som på fig. 10, men disse fibriller forløp like ut etter smeltestrekkingsretningen uten å vise noen sikksakk-struktur. Som belyst i eksempel 5 gir dette meget dårligere sjokk-egenskaper i laminatet.

Ved valg av komponenter til utøvelse av oppfinnelsen benyttes fortrinnsvis polymer som kun i ganske liten grad er inkompa-tible - som f.eks. isotaktisk og ataktisk polypropylen eller som i det foreliggende tilfelle polypropylen og EVA - eller som hvis de er helt imkompatible forenes gjennom et legeringsmiddel. Når blandingsprosessen utføres effektivt dannes det da en polymer-i-polymerdispersjonen, hvor partiklene allerede ved blandingsprosessen er trukket ut til miceller med tverr-snittsdimens jonen ca. 0,1 micron eller finere, men med en noe diffus avgrensning. Ved den overveiende uniaksiale smeltestrekking, som ifølge oppfinnelsen skal foretas før størkningen, arrangerer disse diffuse miceller at smeltet materiale seg parallelt med hverandre, og umiddelbart før eller under størkningen skiller den polymer som har høyest smeltepunkt, seg ut som de disinkte fibriller, som fremgår av fig. 10, innkapslet i materialet, som størkner ved lavere temperatur.

Det fremgår av fig. 10 og tilsvarende tverrsnittsopptagelser

(ikke gjengitt her) at det i det vesentlige er polypropylen som er fibrilformet, mens tilsetningsstoffet (slik som EVA)

til tross for den relativt lille mengde, har dannet grunn-substans. Tilsvarende er funnet f.eks. ved elektronmikroskopiske undersøkelser av laminater ifølge oppfinnelsen fremstilt på basis av en blanding av 85% isotaktisk polypropylen uten innhold av taktisk komponent og 15% etylen-propylen gummi. Man kan på denne måten frembringe en struktur bestående av stive fibre innkapslet i relativt små mengder bløtere materiale.

Produktets styrkeegenskaper forøkes vesentlig som følge av stadig regelmessige forløp av fibrillene som det tydelig går frem av fig. lo, og er beskrevet nedenfor. Som det fremgår av eksempel 4, har disse avbøyninger til sikksakk-forløp en sjokkabsorberende virkning, slik at slagpåvirkning o.l. kan utløses i et rolig strekkeforløp.

Skjønt det i denne forbindelse er en stor fordel at de stive krystallinske fibrillene ligger innkapslet i bløtere mater-

iale kan det dog fastslåes at virkningen vedrørende sikksakk-forløpet også oppnås når man går ut fra en blanding av to stive komponenter som f.eks. polypropylen og high density polyetylen, se sammenligningen i eksempel 5.

Av økonomiske grunner er foreliggende oppfinnelse særlig anvendelig i forbindelse med blandinger som hovedsakelig inneholder krystallinske olefiner. Best for de mest alminnelige anvendelser er blandinger av polypropylen og lavtrykks- eller høytrykks polyetylen.

Hvilket blandingsforhold som skal anvendes og om det skal

brukes lavtrykks- eller høytrykks polyetylen avhenger av den ønskede stivhet, lavtemperaturstyrke og i all alminnelighet av hvilke styrkeegenskaper som særlig ønskes. For å oppnå tilstrekkelig sammenhengstyrke i hvert lag bør polypropylenet enten være en kopolymer som er delvis forenelig med polyetylen,

f.eks. polypropylen med 2-5% innhold av etylen, eller det bør brukes et passende "legeringsmiddel". I denne forbindelse er det tilstrekkelig å bibeholde innholdet av den ataktiske modifikasjon høyt i den iso-(syndio-)taktiske polypropylen under fremstillingen av denne polymer i stedet for å fjerne denne "urenhet" slik det normalt gjøres. Det er et spesielt formål med oppfinnelsen at polypropylen med stort innhold av det ataktiske materiale kan gjøres ytterst anvendelig. Andre "legeringsmidler" er nevnt tidligere i beskrivelsen.

Økonomisk interesse er også blandinger av polypropylen og en elastomer, f.eks. etylen-propylen-gummi, etylen-vinylacetat kopolymer, polyisobutylen eller en "termoplastisk gummi" basert på butadien/styren.

Når det særlig ønskes høy lavtemperaturmotstand og/eller høy fleksibilitet foretrekkes blandinger av høytrykkspolyetylen og en med dette halvforenelig gummi. Det skal påpekes at blandingene ikke nødvendigvis skal dannes ved mekanisk blanding, men kan dannes allerede i polymeriseringsprosessen. Således skal polypropylen med ekstremt høyt innhold av den ataktiske komponent være anvendelig uten noen ytterligere tilsetning,

og de kjente polymeriseringsprosesser som tilsikter å lage blandinger av polypropylen, polyetylen og blokkpolymere mellom disse kan også være egnet.

Når det gjelder polymere utenfor polyolefingruppen vil de følgende kombinasjoner f.eks. være anvendelige til spesielle formål:

a) Polyester/polyamid eller polyuretan

b) polyester eller polyamid/polykarbonat

c) vinyliden-kopolymere i forskjellige kombinasjoner.

Ut over lagene med den særlige morfologi som er beskrevet kan

det også være lag med spesielle egenskaper. Således er det

nesten alltid fordelaktig å koekstrudere tynne overflatelag av en passende adhesiv komponent for muliggjøring av klebing av laminatet uten å ødelegge orienteringen. Som et annet eksempel vil det også ofte være nødvendig eller fordelaktig, særlig til innpakning av matvarer, å føye til ett eller flere spesielle lag for å forbedre barriereegenskapene.

Ekstra sterk laminat ifølge oppfinnelsen ansees det å være fordelaktig å anvende innenfor følgende områder:

1. Innpakning av matvarer:

Matvareposer i alminnelighet, 100% kunststoffer eller kombinert med papir, innpakning av frysevarer.

2. Innpakning av ikke-matvarer:

Kunstgjødselsekker, sementsekker, sekker til verdifulle kjemikalier, f.eks. plastgranulater, sekker for grovkorn-ede kjemikalier, f.eks. natursalt og til andre skarpe gjenstander, omhylling av stålplater, innpakning av tepper og omhylling av baller, f.eks. bomull og ull, tømmerbeskyttelse, bæreposer, individuell innpakning av maskindeler, våpen etc., sterilisasjonsposer for tunge eller skarpe gjenstander og forskjellige andre formål, f.eks. til tekstiler, tøy, papir, medisin, toalettartikler, tobakk.

3. Film i forbindelse med beholdere:

Krympeinnpakninq strekkinnpakning til paller, avfalls-poser, særlig kompaktpakninger, industrielle forsend-elsespakker.

4. Ikke-innpakning:

Desinfiseringsfolier, folier til jordavdekking for ero-sjonskontroll, avgrensning ved konstruksjoner av dammer, vannreservoaerer og kanaler, veibaneunderlag, vindskjermer,

drivhusfolier, plantebeskyttelsesfolier (også for jord og skogbruk) tildekning av hauger av jordbruks- og skogbruks-produkter, salt etc, værbeskyttelse av dyr ("tøy" til dyr),

regntøy, telt, oppblåsbare arkitektoniske konstruksjoner, vannbårne konstruksjoner, "lettere-enn-luft" svevekonstruk-sjoner, ribbekonstruksjoner (arkitektoniske, billige beholdere) , puteformede fyllegemer for laster, jernbanevogner, truckdekker, værbeskyttelse over bygninger under oppførelse, dampstansende lag over betongkonstruksjoner for å forsinke uttørring, isolering av tak under taksten, isolasjon av kjølerom, "membranfolier" i huskonstruksjoner, loftsplater, forskjellige typer bygningspapp (laminert med papp), billige svømmebassenger og klebebånd for industrien.

Det skal påpekes at den ovenfor beskrevne nye ekstruderings-metode og apparat til utførelse av metoden der det gjøres bruk av roterende dysedeler, også vil ha nyttig anvendelses-muligheter utenfor området som er definert i krav 1. Således kan det anvendes til ekstrudering og laminering av film uten "fiberstruktur" som beskrevet, som stadig er anvendelig med fordel til forskjellige formål. Videre kan det generelle ekstruderingssystem som er vist i fig. 4 og angitt i krav 6, f.eks. anvendes til å spinne en smelteorientert film (med eller uten fiberstruktur som beskrevet) rundt en kaldstrukket film.

Eksempel 1

En tre-lags rørformet film ekstruderes med følgende sammensetning:

Det midtre lag (70% av det totale)

85% isotaktisk polypropylen av gassfase-typen ("Novolen") med høyt ataktisk innhold,

15% etylen-vinylacetat kopolymer (16% vinyl-(acetat).

Begge overflatelag (det ene 10% av det totale, det annet 20% av det totale): Etylen-vinylacetat kopolymer (16% vinylacetat) som skal tjene

som klebelag.

Polypropylenet har smelteindeks 0,3-0,6 ifølge ASTM D 12 38, under tilstand L, mens etylen-vinylacetat kopolymeren har smelteindeks 2,5 ifølge samme ASTM-nummer, men under tilstand E. Den rørformede film ekstruderes fra 1 mm bred spalte ved 180°O230°C og trekkes til 0,130 mm i smeltet tilstand. Oppblåsningsgraden holdes meget lav, nemlig 1,2:1.

Deretter skjæres den etter skruelinje til en flat film med fiberstruktur med 45° helning. To slik oppskårede filmer med fiberstrukturen løpende vinkelrett på hverandre og med de tynneste overflatelag vendt mot hverandre, mates ved 20°C gjennom syv par rillede valser, se fig. 6 og 7.

Bredden av hver rille er 1 mm og bredden av hver kam er 0,5 mm. Det innbyrdes inngrep mellom kammene (høydeforskjellen mellom toppene) er 1 mm. Mellom hver passasje gjennom et par rillede valser blir de rynker som dannes i laminatet strukket ut.

Ved den mekaniske behandling mellom de rillede valser og pga. kopolymerlagene som opptrer som klebere, blir de to filmer kaldsveiset sammen med relativt lav bindingsstyrke- peel-styrken målt til 10 g/cm - og blir samtidig strukket på tvers•

Etter de syv passasjer ved 20°C føres filmen en gang til mellom et tilsvarende par rillede valser med samme dimensjoner og inngrep, men oppvarmet til 120°C, hvorved det dannes striper med sterk binding.

Sluttlig blir laminatet orientert på langs i tre trinn med ca. 1 cm strekkesone (for å minimere tverrsammentrekkingen). Det siste strekketrinn er tilpasset slik at det totale tverr-kaldstrekkingsforhold og det totale lengdestrekkingsforhold er like store, hvorved produktet av dette, dvs. arealstrekkeforholdet er 2,4:1.

Prøveresultater sammenlignet med en høytrykks-polyetylenfilm av sterkstrekk-kvalitet (heavy-duty-bag-quality) og med 85% høyere vekt pr. m o og med smelteindeks 0,3 ifølge ASTM, tilstand E. Gramvekt 100 g/m 2 for laminatet og 185 g/m 2 for polyetylenfilmen. Slagstyrke målt ved "falling ball" (diameter 61 mm, vekt 329 g) er for den laminerte film på 100 g/m 2:5,5.m.

For polyetylenfilmen på 180 g/m 2: 2 m.

Tungerivestyrke:

Rivning med en hastighet på 100 mm/min., prøvens totalbredde

5 cm, snittlengde 10 cm.

For den laminerte film:

5,9 kg i maskinretningen og 6,8 kg i tverretningen. For polyetylenfilmen på 180 g/m 2:1,3 kg.

Elmendorf rivestyrken (sjokk-rivning):

Prøven er en modifikasjon av standardprøvene og går ut på

en mer symmetrisk rivning. Resultater: For den laminerte film på 100 g/m 2 i lengderetningen 441 kg-cm/cm 2, i tverr-retningen 334 kg cm/cm<2>.

For polypropylenfilmen på 180 g/m 2: I lengderetningen

167 kg cm/cm 2 , i tverretningen 172 kg cm/cm 2.

Et stykke av filmen delamineres ved avskrelling og strukturen undersøkes i mikroskop etter utvasking av etylen-vinylacetat med exylen.Hovedlagene har en tydelig fibrøs morfologi med sikksakk-forløpende fiberstrukturretninger.

Eksempel 2

Prosedyren i eksempel 1 gjentas med følgende endring:

Den tre-lags koekstruderte film har følgende sammensetning:

Det midtre lag (70% av det totale)

85% isotaktisk polypropylen (samme type som i eksempel 1.

15% etylen-propylengummi (ca. samme smelteindeks som polypropylenen).

Begge overflatelag (hvert av dem 15% av det totale): Etylen-vinylacetat kopolymer (samme type som i eksempel 1). Filmen ble sterkere smeltetrukket etter at den hadde forlatt ekstruderingshodet, nemlig ved å bli trukket fra 1 mm tykkelse til 0,065 mm (60 g/m 2). Undersøkelser i polarisert lys viste at den smelteorientering som ble frembragt ved dette svarte til ca. 35% uniaksial kaldstrekking.

Etter den skruelinjeformede oppskjæring ble det fremstilt

et tre-lags laminat. Det tredje lag som ble anbragt i midten hadde langsgående forløpende fiberstruktur oppnådd ved å skjære opp den samme film på langs. Lamineringen og strekkingen ble utført på samme maskineri som i eksempel 1, men alle trinn ble utført ved 20°C, og apparaturen ble innstilt til med dette å frembringe et totalt arealstrekkforhold på 2,5:1, hvorved sluttlaminatets tykkelse ble 72 g/m<2>. Peel-styrken av bindingen mellom lagene ble målt til 10 g/cm. Undersøkelser i mikroskop viste en lignende struktur som i eksempel 1

Følgende prøveresultater ble oppnådd:

Eksempel 3

En rekke filmer på polyolefinbasis er fremstilt med ekstruderingshodet som er vist på fig. 2. Diameteren av utgangsspalten 21 på hodet var 130 mm pg bredden 1 mm. Den største bredde av samlekammeret 38 var 4 mm, hvilket betyr at graden av smeltetrekking under passasjen gjennom samlekammeret mot utgangsspalten har vært mindre enn foretrukket. Ekstruder-ingstemperaturen var ca. 240°C. Etter lengdeskjæring av den rørformede film ble strekkingen først utført på tvers mellom 4 og 8 trinn og deretter på langs mellom 2 og 4 trinn i samme maskineri som ble anvendt i eksemplene 1 og 2.

Sammensetningen, bredden av det flate rør (uttrykk for oppblåsningsgraden), strekketemperaturen, strekkeforholdet og resultatene frengår av tabellen nedenfor. "NOV" står for

Novolen, en gassfasepolymerisert polypropylen med relativt

høyt innhold av den ataktiske modifikasjon, "PE" står for høytrykkspolyetylen, "ERP" for etylen-propylen-gummi, "SA

872", "7823" og "8623" er forskjellige typer av polypropylen med mindre innhold av polymerisert etylen.

Det faktum at selv de beste eksemplarer i dette eksempel i alminnelighet er ringere enn produktet ifølge eksempel 1

og 2 forklares ved en mindre uniaksial total smeltestrekking. En viss biaksial smeltestrekking er uunngåelig i denne ut-førelsesform, idet strømmene først forenes inne i ekstruderingshodet, kryssende hverandre og deretter ytterligere smelte-trekkes gjennom passasjen gjennom utgangsspalten og umiddelbart deretter. På den annen side er denne fremgangsmåte spesielt enkel å håndtere.

E ksempel 4

Hensikten med dette eksempel er å vise betydningen av den sikksakk-struktur som fremkommer ved å orientere krysslaminert film med en "grain of polymer" på langs og tvers i adskilte, hver for seg uniaksiale prosesser.

Det fremstilles et to-lags kryss laminat utfra nøyaktig de

samme folier som i eksempel 2, dog med noe avvikende tykkelser og strekkeforhold, slik det fremgår av skjemaet. Det benyttes samme strekkeprosedyre som i eksempel 2, dog er de to baner før tverr- og lengdestrekkingen laminert ved under et lett spenn å passere over en 90°C-varm valse. Herved smelter de to EVA-lag sammen.

Til sammenligning fremstilles det utfra tilsvarende folier

et krysslaminat som på tilsvarende måte først lamineres ved 9 0°C, men deretter strekkes samtidig i begge retninger ved 90°C i en laboratoriestrekkeramme.

I begge tilfeller skjer krysslamineringen slik at smeltestrekke-retningene (dvs. foliens opprinnelige lengderetning) står vinkelrett på hverandre.

Til tross for at EVA-lagene er smeltet sammen med hverandre, viser det seg at bindingen mellom de to krysslaminerte filmer er passende lav, nemlig ca. 1 kg/2,5 cm, målt som peel-styrke, idet koekstruderingsdysen ikke har vært helt strømlinjet,

og EVA-lagene derfor kun kleber svakt på midtlagene. Bindingen mellom filmene er like i de to tilfeller som sammen-lignes .

Begge laminater er undersøkt elektronmikroskopisk, og det er

den i adskilte trinn strukkede prøve som er anvendt til den på fig. 10 gjengitte oppdagelse som tydelig viser et regel-messig sikksakk-mønster. Som også nevnt i beskrivelsen av

fig. 10, viste prøven av simultant strukket laminat derimot ikke et slikt sikksakk-mønster, men et helt likt forløp av fibrillene.

De to forskjellige serier prøver avprøves for sjokk-rivestyrke. Til dette formål regnes den i de tidligere eksempler anvendte Elmendorf-rivestyrkeprøve ikke for å være velegnet, særlig fordi den starter nesten ved null hastighet. I stedet anvendes en kombinasjon av den såkalte trapezoidal tear propagation test (ASTM D 3-2203) og tensile impact strenght test (ASTM

D 1822-68). Førstnevnte er en langsom riveprøve, hvor den innspente del av prøvestykket har trapesform. Sistnevnte er en pendelslagprøve, hvor overtrekkingen starter når pendulet er i sin nedre stilling, og bruddenergien, dvs. integralet av trekkekrefter og forlengelser ved de foreliggende hastigheter måles som et høydetap.

De to prøvemetoder kombineres til en sjokk-rivestyrkeprøve

ved å benytte et pendelapparat som i grunnprinsippet er inn-rettet som apparat til bestemmelse av tensile impact strenght, dog modifisert til formålet, mens prøvestykket er som ved trapezoidal strenght-bestemmelse, dog i mindre dimensjoner.

Mer detaljert forklart har det modifiserende pendelapparat

2 pendelarmer som svinger om samme horisontale akse, og prøve-stykket er spent opp mellom to armer. Disse er i lett utførelse av aluminium. Under slaget stanses den bakerste pendel av en stoppekloss som virker i pendelens nederste stilling. En liten beholder med blyhagl er anbragt på pendelen, og hindrer den i å slå tilbake. Den forreste pendel fortsetter sin bevegelse, river prøven over og gir et utslag, av hvilken overrivnings-energien kan bestemmes ved sammenligning med utsvinget under en blindprøve.

Det skal bemerkes at de to pendler er avstemt til å ha samme svingningstid.

Avstanden fra omdreiningsaksen til midten av prøvestykket er

24,0 cm og det moment tyngdekraften påvirker pendelen med, når denne står vannrett er 8,88 kp x cm. Tyngdepunktet ligger nesten midt under pendelen.

Den innspente del av prøvestykket har form av en 60° likesidet trapes, hvis grunnlinje er 7,0 cm og høyden er 4,1 cm. Innskjæringen til start av rivningen starter i midten av de parallelle kanter og er 1,5 cm lang. Den er vinkelrett på disse kanter.

De skrå trapeslinjer er inntegnet med sjablong og oppspenningen mellom klemmer på de to pendler er foretatt etter disse inntegnede linjer.

Ved innledende undersøkelser konstateres det at det simultant strukkede produkt har en så dominerende tendens til å rives etter en av de to smeltestrekkingsretninger at rivningen alltid vil utbre seg etter en av disse retninger, uansett hvordan de ligger i forhold til innskjæringsretningen. Hvis de ligger under 4 5° med denne, løper rivningen inn mot den ene klemme,

og stanses her. Alle sammenlignende rivninger er derfor foretatt slik at innskjæringen er parallell med en av smelte-strekkingsretningene.

I skjemaene har kolonnene følgende betydning:

"ni" og n2" betyr ved den serie som er strukket i adskilte trinn henholdsvis strekkeforholdet i lengde- og tverretning.

I den serie hvor strekkingen er simultant (dvs. samtidig i

begge retninger) betyr "n2" det største strekkeforhold, og "ni" det minste strekkeforhold. Forholdene er i alle tilfelle målt ved innenfor strekkingen å inntegne sirkler på prøve-stykkene og etter strekkingen å måle deformasjon.

"Prosent rivning" angir om prøven er fullstendig overrevet ("100%") eller hvis pendelens energi ikke har vært tilstrekkelig til overrivning, hvor stor del derav, det er overrevet.

I tilfelle av at prøven ikke er fullstendig overrevet, beregnes riveenergien som pendelens beliggenhetsenergi ved fullt utslag (dvs. av blindprøven) dividert med rivningsprosenten og ganget med 100.

"are v" angir pendelens utslag i rent vinkelmål. I de tilfeller hvor det ikke har skjedd full overrivning er denne verdi angitt som (0).

"1 - cos.v" angir forholdetmellom utslagets høyde og den tilsvarende armlengde, mens A (1 - cos.v) angir forskjellen mellom pendelens utslagshøyde ved blindprøven og ved den aktuelle avprøvning.

"E" angir riveenergien og beregnes ved å gange ovennevnte relative høydeforskjell med en apparatkonstant på 8,88 som er det dreiningsmoment som virker på pendelarmen i vannrett stilling.

"E 100 g/m 2 " angir riveenergien henvist til en 100 g/m 2 prøve, idet det for sammenligningens skyld og tilnærmelsesvis regnes med proporsjonalitet mellom kvadratmetervekt og riveenergi.

"K 100 g/m 2" angir den gjennomsnittlige overrivningskraft og er utregnet ved å dividere den tilsvarende energi med rive-lengden, dvs. det stykket de har beveget seg fra hverandre i det øyeblikk rivningen er avsluttet. Denne lengde er beregnet teoretisk på geometrisk måte, idet det er forutsatt at prøve-stykket er et fullstendig stivt materiale og er da bestemt til 2,60 m.

De med stjerne angitte enkeltprøver, dvs. den ene side a, d, f og på den andre side h, i, j og k er utvalgt til sammenligning pga. innbyrdes noenlunde samme strekkeforhold.

Resultatene av bestemmelsen blir da at det produkt som er biaksialt orientert ved adskilte, hver for seg i hovedsaken uniaksiale strekkeprosesser, gir ca. 4^ ganger så høy sjokk-rivestyrke som det som er simultan-biaksialt strukket. Dette må forklares ved sjokk-absorberende effekt i den sikksakkede fibrilstruktur.

Eksempe l 5

Formålet for dette eksempel er å vise forskjellen mellom et krysslaminat som er fremstilt av ren polymer og som derfor i alt vesentlig er uten noen "grain of polymer" og et krysslaminat som er fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse ut fra en polymerstoffblanding, som utviser en tydelig "grain of polymer" med sikksakkede forløp. I det første tilfelle er det til hovedlagene anvendt rent homopolypropylen, i det vesentlige uten noe innhold av ataktisk komponent og med smelte-ideks 0,4 i henhold til den i eksempel 1 omtalte ASTM-prøve.

I det andre tilfelle er det anvendt samme polypropylen, men

med tilsetning av high density polyetylen med samme smelteindeks samt 20% av en polypropylen-type,som er fremstilt ved suksessiv polymerisasjon av propylen og etylen (handelsbe-tegnende Hostalen 1022). Den har også samme smelteindeks, og ifølge en analyse består den av ca. 80% homopolyetylen og ca. 10% etylenpropylen gummi. Den har imidlertid vist seg egnet som dispersjons- og legeringsmiddel og det antas derfor at det til tross for analyseresultatet dog foreligger en for formålet vesentlig dannelse av sand block-kopolymer. Det er med vilje anvendt en lav tilsetningsprosent samt en tilsetnings-polymer som har nesten samme stivhet som hovedkomponenten, idet man hermed unngår å innføre feil i sammenligningsgrunnlaget. Slike ville opptre dersom det ble anvendt en vesentlig bløtere tilsetningskomponent. Man har altså hermed, kan man si, et ytterpunkt av hva som kan være hensiktsmessig å anvende i forbindelse med oppfinnelsen.

De enkelte filmer ekstruderes som to-lags rørfolie, idet det til etablering av en passende binding under den etterfølgende kaldlamineringsprosess koekstruderes et tynt lag (10% av folien) bestående av like deler av overnevnte suksessive polymeriserende propypropylen (Hostalen 1022) og etylenpropylen gummi med samme smelteindeks.

Rørfoliene skjæres opp etter spiral under de 45° og lamineres og strekkes som i eksempel 1. Dog utføres strekkingen på tvers mellom riflevalser i 12 trinn, hvilket er et større antall enn man under praktiske forhold ville tenke seg å anvende. Hensikten er hermed å redusere profileringen av folien mest mulig, idet tendensen til å danne profilert folie er særlig stor ved så stive materialer. Det har vist seg at denne tendens er størst ved den rene polypropylen, og vesentlig mindre ved den her i eksempelet viste blanding, og det store antall strekketrinn er derfor utført for å unngå feilkilder som følge av forskjellige grader av profilering. Avprøvningen er foretatt som i eksempel 4, dog har innskjæring og dermed riveretningen i dette tilfelle vært parallell med laminatets lengderetning, dvs. har dannet en vinkel på 45° med hver av smeltestrekkings-retningene. Ved forberedende avprøvninger viste det seg nemlig at laminatets lengderetning i disse tilfeller var den mest kritiske overfor rivning.

Nedenstående forklaringer belyser ytterligere fordelene ved krysslaminatene ifølge oppfinnelsen i sammenligning med krysslaminater av uniaksialt orienterte folier. En høystyrke-folie, f.eks. til heavy-duty-sekker, skal på den ene side ha en høy flytegrense under statisk prøving eller langtidsprøving, så f.eks. en fylt sekk kan ligge under et konstant trykk i en stabel i lengre tid uten å deformeres vesentlig, og på den annen side være i besiddelse av dynamiske styrkeegenskaper, f.eks. uttrykt ved sjokk-riveprøver og sjokk-gjennomstøtnings-prøver. De statiske og dynamiske styrkeegenskaper vil for folier i alminnelighet stå i et motsetningsforhold til hverandre, slik at særlig høye statiske styrkeverdier vil motsvare relativt dårlige dynamiske egenskaper og omvendt, men med den særegne struktur, som frembringes ved den foreliggende oppfinnelse oppnås effekter, som tjener til å forene disse mot-setninger .

En nøkkelfaktor til karakterisering av de dynamiske styrke egenskaper har vist seg å være bruddforlengelsen, bestemt i avhengighet av strekkehastigheten.

I det følgende skal det på denne basis foretas en prinsippiell

sammenligning mellom tre forskjellige typer krysslaminater, alle av samme sammensetning i sine hovedlag, f.eks. som i eksempel 1, 85% gassfasepolymerisert polypropylen og 15% etylen-vinylacetat. De tre typer er følgende:

a) krysslaminater av to folier som bare er strukket i smeltet tilstand i forbindelse med ekstruderingen under normale avkjøl-ingsforhold og med oppblåsningsforhold ca. 1 : 1. Derved har hver folie i laminatet fått en svak uniaksial molekylorientering og ved krysslamineringen blir styrkeegenskapene tilnærmet lik i alle retninger. b) krysslaminater av folier som etter ekstruderingen, men under krysslamineringen, er uniaksialt strukket ved romtemperatur i strekkeforholdet 2,5 : 1. c) krysslaminater ifølge oppfinnelsen som etter eller i forbindelse med lamineringen er strukket i forholdet 2,5 : 1 både

i maskin- og tverretningen.

Arealstrekkeforholdet mellom lagene i krysslaminatene b) og c) er altså valgt like, nemlig 2,5 : 1. Derved har det vist seg at også flytekraften ved langsom trekk (tilnærmet) blir like, med andre ord foliene har generelt sett samme statiske styrke. De enkelte lag i b) har riktignok i sin hovedretning ca. dobbelt så høy flytestyrke som de enkelte lag i c), men til gjengjeld har de praktisk talt ingen styrke vinkelrett herpå. Krysslaminatet a) har derimot vesentlig lavere flytestyrke pga. den meget svake orientering.

Hva angår de dynamiske egenskaper, skal det herved foretas

en prinsippiell sammenligning av bruddforlengelsene for de

tre typer krysslaminater ved forskjellige hastigheter. Når smale strimler av krysslaminatet a) strekkes ved romtemperatur tilstrekkelig langsomt til å unngå temperaturstigning forlenges strimmelens avhengighet av smelteorienteringen i et forhold mellom 4,5 : 1 og 5,5 : 1 før den bryter. I det følgende regnes MD gjennomsnittet 5,0 : 1, dvs. bruddforlengelse 400%.

Under tilsvarende forhold vil krysslaminatet b) hvis enkle

lag jo allerede er strukket i forholdet 2,5 : 1, ved strekking etter en hovedretning til bruddgrensen forlenges i forholdet (5,0 - 2,5) : 1 = 2,5 : 1, dvs. bruddforlengelsen er kun 150%.

Hvis man for krysslaminatet c) vil gjøre den forutsetning at strekkingen etter to på hverandre vinkelrette retninger vil forløpe uavhengig av hverandre, vil man tilsvarende beregne seg til at forlengelsen etter hovedretning kan foretas inntil grenseforholdet (5 - 2,5) : 1 = 3,5 : 1. Man finner således under den nevnte forutsetning en bruddforlengelse på 240%.

Nå viser det seg imidlertid rent faktisk meget overraskende at bruddforlengelsen er vesentlig større, nemlig ca. 350%, altså mer enn det dobbelte for krysslaminatet b). Dette er et uttrykk for at den særlige struktur som er frembragt dels ved blanding og smeltestrekking, dels ved biaksial orientering i adskilte trinn, gjør folien særlig egnet til viderestrekking.

Den endelige bruddstyrke etter en av hovedretningene blir for krysslaminatet b) stort sett alene bestemt av det ene lag,

mens den for krysslaminatet c) bestemmes noenlunde likt av begge lag, og derfor med tilnærmelse blir dobbelt så høy.

Overnevnte gjelder forholdene ved langsom trekking. Hvis strekkingen av krysslaminatet a) skjer hurtigere, blir strekkevarmen helt eller delvis i folien under strekkeforløpet. Ved en moderat forøkelse av strekkehastigheten oppnås herved en lettelse av strekkingen, slik at bruddforlengelsen f.eks. kan forøkes fra 400% til 600%. Ved suksessiv forøkelse av strekkehastigheten nås imidlertid hurtig et punkt hvor strekkefor-løpet blir helt instabilt og folien bryter praktisk talt uten noen varig bruddforlengelse. Dette skyldes formodentlig at den interne friksjon nå er blitt så høy at en start av strekke-forløpet et tilfeldig sted gir en slik varmeutvikling at det videre forløp konsentreres om dette sted, hvorved folien formodentlig lokalt nesten smelter.

I prinsippet foregår det noe tilsvarende når krysslaminatet

c) strekkes sjokkaktig, men den sikksakk-forløpende fibrilstruktur har en støtdempende virkning, slik at den hastighets-grenseverdi, hvor det jevne strekkeforløp plutselig endres til et instabilt forløp, ligger på det meget høyt nivå. Strukturens støtdempende (sjokkabsorberende) virkning er nærmere behandlet i eksempel 5 samt i beskrivelsen til fig. 10.

For å unngå misforståelse skal det betones at den høye sjokk-vidererivestyrke som oppnås i forbindelse med oppfinnelsen, ikke alene skyldes den høye bruddforlengelse ved hurtige trekk-påvirkninger, men at det i kombinasjon hermed også er meget vesentlig at det opptrer den tidligere omtalte gaffel-effekt som utjevner virkningen under rivningen.

Claims (14)

1. Høysterk laminert film,karakterisertved at den innbefatter i hovedsaken svakt sammenbundne biaksialt orienterte lag som hvert er dannet av en blanding av minst to polymerer og hvert oppviser en fibrilær morfologi hvor fibrene danner en fiberstruktur som gir en splitteretning i laget, hvilken fiberstruktur i detaljobservasjon er avbøyet og har et sikk-sakk-forløp, og ved at lagene er slik anordnet i filmen at minst to av de nevnte splitte-retninger krysser hverandre.

2. Laminert film ifølge krav 1,karakterisertved minst tre biaksialt orienterte lag.

3.Laminert film ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat bindingen mellom minst to lag er sterk i flekker eller linjer og svak eller fraværende i det rest-erende parti av de hosliggende flater.

4. Laminert film ifølge krav 3,karakterisertved minst tre lag hvor stripene eller punktene med sterk binding eller svak binding er innbyrdes forskjøvet på de to sidene av et midtlag.

5. Laminert film ifølge krav 1,karakterisertved to lag med skråttløpende fiberstruktur og med fiberstrukturen i disse lagene anordnet kryssende hverandre.

6. Laminert film ifølge krav 5,karakterisertved et lag med en langsgående fiberstruktur mellom de nevnte to lag.

7. Laminert film ifølge krav 1,karakterisertved minst et lag med en tverrettet fiberstruktur.

8. Laminert film ifølge krav 1,karakterisertved at hvert lag har varierende orientering og tykkelse i samsvar med et mønster av i hovedsaken parallelle smale striper.

9. Laminert film ifølge krav 8,karakterisertved at stripene dannes av to sett a) og b) som er blandet med hverandre, idet hver stripe innbefatter deler av hvert av de orienterte lag, av hvilke sett stripene a) er relativt tykke og er biaksialt koldstrukket på en utpreget ubalansert måte, med koldstrekkingens hovedakse i hovedsaken parallelt med striperetningen og med rivefor-plantningsretningen i en liten vinkel i forhold til orienteringsretningen, mens stripene b) er relativt tynne og er biaksialt koldstrukkede hovedsakelig på en balansert måte eller på en ubalansert måte med koldstrekkingens hovedakse kryssende striperetningen.

10. Laminert film ifølge krav 1,karakterisertved at blandingen som danner i det minste et av de nevnte lag, i hovedsaken inneholder krystalline polyolefiner.

11. Laminert film ifølge krav 10,karakterisertved at blandingen som danner i det minste et av de nevnte lag, i hovedsaken er en blanding av polypropylen og høy- og/eller lav-tetthet-polyetylen.

12. Laminert film ifølge krav 10,karakterisertved at blandingene inneholder ataktisk polypropylen eller etylen-propylen-gummi som legeringsmiddel.

13. Laminert film ifølge krav 1,karakterisertved at to eller flere ekstruderte lag, hvilke koekstruderte lag har en blanding med fibrilær morfologi og et ad-hesivsjikt på hver side, idet lagene forbindes med hverandre ved hjelp av det nevnte adhesiv-sjikt.

14. Laminert film ifølge krav 13,karakterisertved at det nevnte lag med den nevnte blanding i hovedsaken består av polypropylen og at det nevnte adhesiv-sjikt består av etylen-vinylacetat.