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"Verfahren zur Herstellung von feuchtigkeitsdurchlässigen Kunststoffolien"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in hohem Masse luft- und
feuchtigkeitsdurchlässigen Kunststoffolien. Um die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit
von Folien zu erhöhen, werden im allgemeinen Verfahren zur Gewinnung der Folien
im orösen Zustand und Verfahren zur Einführung einer hygroskopischen oder benetzbaren
Substanz in die Folien angewendet.
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Die Herstellung von porösen Kunststoffartikeln kann in bekannter
Weise auf verschiedenen Wegen erfolgen, z. B. unter Verwendung eines Schaummittels,
durch Entfernen eines löslichen Stoffes aus den Folien, unter Anwendung von Druckgas
usw. Diese Verfahren werden entsprechend der Beschaffenheit des RohrnateAals und
den Verwendungszwecken der Erzeugnisse in vielen
Arten angewendet.
Es ist jedoch üblich, dass sie ausschliesslich bei Artikeln von beträchtlicher Stärke
Anwendung finden.
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Sie sind in der Praxis bei dünnen Folien schwer anwendbar.
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Wenn z.B0 poröse Folien durch Entfernen eines in den Folien gelösten
Stoffes aus den Folien erzeugt werden sollen, ist es schwierig, Folien herzustellen,
die diesen Stoff in einer für die Bildung der Poren ausreichend grossen Menge enthalten.
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Selbst wenn ein Schaummittel verwendet wird, trifft die Herstellung
von porösen und gleichförmigen Folien auf Schwierigkeinen, Andererseits ist es bei
der Einführung einer hygroskopischen Substanz in die Folien schwierig, eine zur
Bildung der ohren ausreichend grosse Menge dieser Substanz einzuführen. Selbst wenn
durch das Walzverfahren eine grosse Menge der hygroskopischen Substanz in das Kunststoffmaterial
eingeführt werden kann, können keine in hohem Masse feuchtigkeitsdurchlässige Folien
mit Erfolg hergestellt werden, weil die Körner der eingeführten hygroskopischen
Substanz von dem hochmolekularen Kunststoffmaterial umhüllt und somit voneinander
getrennt sind.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von feuchtigkeitsdurchlässigen
Kunststoffolien besteht darin, dass feine Partikel eines Lösungsmittels für. den
Kunststoff gleichförmig auf die Oberfläche von Folien einer Stärke von 0,01 bis
0,1 mm aufgebracht werden, wobei die Viskosität und die Oberflächenspannung des
Lösungsmittels in zweckmässiger
Weise eingestellt wurden, die Folie
mit den aufgebrachten Lösungsmittelpartikeln erwärmt und dadurch das Kunststoffmaterial
in den Teilen der Folie, an denen die Lösungsmittelpartikel anhaften, gelöst wird,
so dass die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit der Folie erhöht wird.
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Erfindungsgemäsß kann auch eine Dispersion des Lösungsmittels für
den Kunststoff verwendet werden, in der an Stelle des Mittels zum Einstellen der
Viskosität und der Oberflächenspannung des Lösungsmittels ein feines Pulver einer
in dem Lösungsmittel unlöslichen anorganischen oder organischen Substanz dispergiert
worden ist.
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Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten luft- und
feuchtigkeitsdurchlässigen Kunststoffolien sind zur Verwendung in der Landwirtschaft
und auf anderen Gebieten geeignet, weil sie kaum einem Verschleiss unterliegen.
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Als Kunststoffe, aus dnnen die Folien bestehen, kommen Polyäthylen,
Polyvinylchlorid, Polyvinylchloridmischpolymere, Nylon, Polypropylen, Polystyrol
und dessen Mischpolymere in Betracht, die einen Erweichungspunkt haben und in Lösungsmitteln
löslich sind. Die verwendeten Folien können eine Stärke von 0,01 bis 0,1 mm aufweisen
und nach verschiedenen bekannten Verfahren hergestellt werden. Die Stärke kann Jedoch
in Abhängigkeit von der Auswahl des Lösungsmittels und der Menge der auf der Folienoberfläche
aufgebrachten Lösungsmittelpartikel in zweckmässiger Weise variiert werden und ist
somit
nicht auf den oben angegebenen Bereich beschränkt.
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Für die Kunststoffolien können verschiedene Lösungsmittel verwendet
werden. Bei Polyäthylenfolien beispielsweise können Tetralin, Decalin, Trichloräthylen,
Tetrachloräthylen, Kohlenstofftetrachlorid, Xylol, Chlorbenzol únd flüssiges Paraffin
Verwendung finden, die die Folien zwar nicht bei normaler Temperatur, jedoch bei
erhöhter Temperatur lösen. Bei Polypropylenfolien können Tetrachloräthylen, Monochlorbenzol,
Decalin, Tetralin usw., bei Polyvinylchloridfölien Cyclohexan, Methylcyclohexanon,
Dimethylformamid, Nitrobenzol, Tetrahydrofuran usw., bei Polystyrolfolien Toluol,
Xylol, Benzol, Kohlenstofftetrachlorid usw. und bei Nylonfolien Ameisensäure, Phenol,
Methakresol usw. verwendet werden.
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Gewtihnlich weist ein Lösungsmittel eine bestimmte Löslichkeit für
einen besonderen Kunststoff auf und daher brd die Bildung von Poren in den Folien
bei konstanter Grösse der Lösungsmittelpartikel erschwert, wenn die Stärke der Folien
zunimmt. Demzufolge ist es bei Folien von grösserer Stärke erforderlich, die auf
der Folienoberfläche haftenden Lösungsmittelpartikel zu vergrössern, um zu verhindern,
dass sich die Lösungsmittelpartikel über die Folienoberfläche verstreuen, und um
den Berührungswinkel zwischen den lösungsmittelpartikeln und der Folienoberfläche
zu vergrössern.
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Lösungsmittel haben bei jeder Temperatur eine bestimmte Viskosität
und Oberflächenspannung. Wenn ein Lösungsmittelpartikel
z,B. auf
eine Polyäthylenfolie getröpfelt wird, ist der Berührungswinkel zwischen diesen
beiden auf Grund einer bestimmten Affinität des Lösungsmittels zum Polyäthylen konstant.
Wird z. B. ein Kerosinpartikel auf eine Polyäthylenfolie getröpfelt, verstreut sich
das Kerosin infolge seines hohen Streuungsfaktors und des Berührungswinkels von
etwa 00 über die Folienoberfläche.
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Ein Tetralinpartikel jedoch haftet auf der Folie, weil es einen niedrigen
Streuungsfaktor hat und der Berührungswinkel grösser als bei Kerosin ist. Somit
kann es manchmal erforderlich werden, die Kohäsion eines Lösungsmittels mit Hilfe
eines Zusatzes zu erhöhen, der die Benetzung der Folie reduziert oder, mit anderen
Worten, den Berührungswinkel des Lösungsmittels oder einen scheinbaren Berührungswinkel
vergrössert. Daher muss die Viskosität und/oder Oberflächenspannung aller oben genannten
Lösungsmittel so eingestellt werden, dass der Bertihrungswinkel zwischen dem Lösungsmittel
und der Folie einen zweckmässigen Wert erreicht. Ferner muss die Lösungsgeschwindigkeit
des Lösungsmittels durch Erwärmen auf eine erhöhte Temperatur geateigert werden.
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Im allgemeinen erhöht sich die Kohäsion einer Flüssigkeit, wenn die
Oberflächenspannung der Plüssigkeit zunimmt. Ebenso erhöht sich die Kohäsion einer
Flüssigkeit, wenn die Viskosität der Flüssigkeit zunimmt. Zwecks Einstellung des
Berührungewinkels'oder scheinbaren Berührungswinkels ist es somit möglich, dem Lösungsmittel
ein geeignetes Oberflächenspannungeeinstelln mittel zuzusetsen, das aus 8ubatan8en
ausgewählt wird, die
eine hohe Oberflächenspannung aufweisen, z.B.
Brombenzol, g-BromnaphfaLin, Glyzerin, Äthylenglykol, Formamid, Anilin, Nitrobenzol,
Benzaldehyd u. dgl. Andererseits kann dem Lösungsmittel ein geeignetes Viskositätseinsillrnittel
zugesetzt werden, das.aus Substanzen ausgewählt wird, die eine hohe Viskosität aufweisen,
z.B. Rizinusöl, Polyvinylalkohol, natürlicher Gummi, Polystyrol, Polyvinylchlorid,
Polyvinylazetat u.dgl.
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Zu diesem Zweck ist es ebenfalls möglich, dem Lösungsmittel eine Substanz
wie flüssiges Praaffin zuzusetzen, das für den verwendeten Kunststoff selbst Lösungsfähigkeit
besitzt. Es muss also ein geeignetes Lösungsmittel ausgewählt und die Viskosität
und Oberflächenspannung des Lösungsmittels entsprechend der Stärke der verwendeten
Folie eingestellt werden. Da jedoch die Grösse des Berührungswinkels einen bestimmten
Wert nicht überschreitet, ist es erforderlich, die Lbsungsmittelpartikel zu vergrössern,
wenn die Folie viel stärker ist. Die Grösse der Lösungsmittelpartikel und die Grösse
der gebildeten Poren werden durch die Folienstärke reguliert.
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Wenn die Poren sogar durch Blasen von Dampf auf die Folie, auf deren
einen Seite die Lösungsmittelpartikel haften, nicht gebildet werden können, werden
vorzugsweise die Lösung mittelpartikel vergrössert und ferner entweder die Lösungsmittelpartikel
auf beiden Seiten der Folie oder eine Schicht des Lösungsmittels auf einer Seite
der Folie und die Lösungsmittelpartikel auf der anderen Seite der Folie aufgebracht,
worauf Dampf auf die Folie geblasen wird, so dass die Poren
gebildet
werden. Auf diese Weise kann die Stärke der Folie erhöht werden. Wenn die Folie
und das Lösungsmittel durch einen Dampf strahl erwärmt werden, um zu gewährleisten,
dass das Lösungsmittel das Kunststoffmaterial der Folie löst, erhält die behandelte
Folie in Abhängigkelt von der Art, wie der Dampf auf die Folie geblasen wird, ein
unterschiedliches Aussehen.
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Wenn nämlich der Dampf auf die Seite der Folie geblasen wird, auf
der die Lösungsmittelpartikel haften, wird die Oberfläche der Folie trübe. Wird
jedoch der Dampf auf die Rückseite der Folie geblasen, wird die Oberfläche der Folie
nicht trübe.
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Diese Trübung ist darauf zurückzuführen, dass unter dem Dampfdruck
Wasser in die Lösungemittelpartikel eindringt und die Folie durchsetzt, wenn diese
durch das Lösungsmittel gelöst wird. Diese Erscheinung kann zur Steuerung der Transparenz
der Folie ausgenutzt werden. Beim erfindungsgemässen Verfahren erfolgt die Bildung
der Poren dadurch, dass das Lösungsmittel das Kunststoffmaterial der Folie löst
und der gelöste flüssige Teil des Kunststoffmaterials sich dabei um die Poren herum
sammelt und somit die Stärke der Umfangsteile der Poren erhöht, so dass die Verminderung
der Stärke der Folie so weit als möglich vermieden wird. Wenn Lösungsmittelpartikel,
die flüssiges Paraffin und ein oberflächenaktives Mittel als Zusätze enthalten,
auf die Folie aufgebracht werden und dann Dampf auf die Folie geblasen wird, kann
das oberflächenaktive Mittel in die Folie eindringen, so dass die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit
der Folie sogar dann verbessert werden kann, wenn keine Poren in der Folie gebildet
sind. Die auf diese
Weise hergestellte Folie zeigt, dass das oberflächenaktive
Mittel durch den Folienquerschnitt in der Form von Fäden hindurchgeht, während eine
durch Zumischen des oberflächenaktiven Mittels zum Kunststoffmaterial mittels Walzen
hergestellte Folie zeigt, dass das oberflächenaktive Mittel im Innern der Folie
in Form von Körnern vorliegt. Daher weisen die nach dem erfindungsgemässen Verfahren
hergestellten Folien gegenüber den nach dem Walzverfahren hergestellten Folien eine
verbesserte Wasserdurchlässigkeit auf.
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Als feines Pulver einer anorganischen Substanz, das in dem Lösungsmittel
dispergiert werden kann, können Talk, Zinkoxyd, Säureton, -Diatomeenerde, Magnesium,
;aluminium u.dgl. verwendet werden. Als feines Pulver einer organischen Substanz
können Zellulose, Karboxymethylzellulose, Polyvinylalkohol u. dgl. Verwendung finden.
Die durchschnittliche Partikelgrösse des feinen Pulvers der anorganischen Substanz
beträgt zweckmässig 5 Mikron, während die durchschnittliche Partikelgrösse des feinen
Pulvers der organischen Substanz vorzugsweise etwas geringer als die des feinen
Pulvers der anorganischen Substanz ist.
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Wenn ein sicher feines Pulver einertorganischen oder anorganischen
Substanz dem Lösungsmittel zugesetzt und in diesem dispergiert wird, ist es nicht
erforderlich, die Viskosität und die Oberflächenspannung des Lösungsmittels einzustellen
und es ist möglich, den Durchmesser der Poren zu verkleinern und das Aussehen der
Folie zu verbessern, wenn z.B. flüssiges Paraffin
als Lösungsmittel
zur Bildung der Poren in der Kunststofffolie verwendet wird und wenn dieses Lösungsmittel
Talkpulver als Zusatz enthält, wobei viele Zwischenräume zwischen den Talkpartikeln
gebildet werden, weil der Talkkristall winkelförmig ist. Wenn diese Talkpartikel
sich zusammenlagern, vergrössern sich die Zwischenräume, in denen sich das flüssige
Paraffin befindet. Demzufolge wird das Lösungsmittel daran gehindert, sich über
die Folienoberfläche zu verbreiten und daher nimmt die je Flächeneinheit der Folenoberfläjche
zugeführte Lösungsmittelmenge zu, so dass der Durchmesser der gebildeten Poren abnimmt.
Ferner kann ein Teil des Talks zusammen mit dem Lösungsmittel in die Folie eindringen.
Wenn andererseits ein Zusatz mit Adsorptionsfähigkeit oder von porösem Charakter,
z.B. Säureton oder Diatomeenerde, dem Lösungsmittel, z.B. dem flüssigen Paraffin
oder Tetralin, zugesetzt und in diesem dispergiert wird, kann das Lösungsmittel
im Innern des Zusatzes adsorbiert werden. Demzufolge kann die je Flächeneinheit
der Folienoberfläche zugeführte Lösungsmittelmenge gröser als bei der Verwendung
des Talks sein, so dass der Durchmessea der gebildeten Poren weiter verkleinert
werden kann, wenn die Poren unter Erwärmung auf eine erhöhte Temperatur in der Folie
gebildet werden.
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Ferner kann die Oberfläche der Folie ein besonderes Aussehen erhalten,
wenn der mit dem Lösungsmittel zu vermischende Zusatz mit verschiedenen Parbstoffen
eingefärbt wird oder wenn in dem Lösungsmittel ein färbender Zusatz zur Bildung
der Poren verwendet wird.
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Wenn als Zusatz z. B. ein feines Pulver von Polyvinylalkohol oder
Zellulose verwendet wird, dient dieser Zusatz nicht nur dazu, die Verstreuung der
auf der Folie haftenden flüssigen Partikel zu verhindern, sondern auch zur Erhöhung
der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit der Folie, weil der Zusatz selbst polar ist. Erfindungsgemäss
kann eine feuchtigkeitsdurchlässige Kunststoffolie mit einer Feuchtigkeitsdurchlässig
keit von 20 - 3000 g Wasser je (Quadratmeter in 24 Std. durch Steuerung der aufgespritzten
und anhaftenden Lösungsmittelmenge, der Grösse und des Berührungswinkels der flüssigen
Partikel sowie durch Auswahl der Art und durch Steuerung der Menge des verwendeten
usatzes hergestellt werden.
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Zum gleichförmigen Aufbringen des Lösungsmittels in der Form von
feinen Partikeln auf die Folienoberfläche kann eine Spritzpistole verwendet werden.
Andererseits kann auch irgendein Druckverfahren, z.B. das Offsetverfahren und das
Gravurdruckverfahren usw., in geeigneter Weise angewendet werden. Ferner kann zur
Erwärmung der Folien und des Lösungsmittels ein geeignetes Medium, z.B. Dampl, Heissluft
u.dgl., verwendet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Beispielen erläutert.
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Beispiel 1 Ein aus einer Lösung von 5 Teilen Brombenzol in 100 Teilen
Tetralin bestehendes Lösungsmittel wurde zur Verwendung
bei der
Bildung von Poren in einer 0,03 mm starken Folie aus Hochdruckpolyäthylen hergestellt.
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Dieses Lösungsmittel wurde in eine Spritzvorrichtung eingebracht
und mittels einer Spritzdüse wurden 10 g des Lösungamittels Je Quadratmeter der
Folienoberfläche auf die Folienoberfläche aufgespritt. Unmittelbar anschliessend
wurde auf eine Seite der Folie Dampf geblasen. Auf diese Weise wurde eine Folie
mit feinen gleichförmigen Poren hergestellt. Dieses Produkt wies eine höhere Gasdurchlässigkeit
als eine nicht behandelte Folie auf. Die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit betrug 450
bis 500 g Wasser je Quadratmeter in 24 Std.
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Beispiel 2 Eine 0,02 mm starke Polyäthylenfolie wurde in gleicher
Weise wie im Beispiel 1 mit einem aus einer Lösung von 25 Teilen flüssigem Paraffin
in 100 Teilen Tetralin bestehenden Lösungsmittel behandelt, wobei die aufgespritzte
Lösungsmittelmenge 6 g Je Quadratmeter betrug. Es wurde eine gleichförmig poröse
Folie hergestellt.
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Beispiel 3 Eine 0,05 mm starke Polyäthylenfolie wurde in gleicher
Weise wie im Beispiel 1 mit einem aus einer Lösung von 10 Teilen flüssigem Paraffin
und 10 Teilen eines oberflächenaktiven Mittels in 100 Teilen Tetralin bestehenden
Lösungsmittel behandelt. Die aufgespritzte Lösungsmittelmenge betrug 17 g Je Quadratmeter.
Es wurde eine poröse Folie erzeugt.
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Beispiel 4 Eine 0,03 mm starke Polyvinylchloridfolie wurde mit einem
aus einer Lösung von 20 Teilen flüssigem Paraffin in 100 Teilen Cyclohexanon bestehenden
Lösungsmittel behandelt.
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Die aufgespritzte Lösungsmittelmenge betrug 15 g Je Quadrats met er.
Die bespritzte Folie wurde zwecks Lösung des Polymers bei 1600 a erwärmt. Es wurde
eine poröse Folie erzeugt, die den in den vorhergehenden Beispielen hergestellten
Polyäthylenfolien ähnlich war.
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Beispiel 5 Eine 0,02 mm starke Polypropylenfolie wurde mit einem aus
einer Lösung von 30 Teilen flüssigem Paraffin in 100 Teilen Decalin und 50 Teilen
Tetralin bestehenden Lösungsmittel behandelt. Die aufgespritzte Lösungsmittelmenge
betrug 9 g je Quadratmeter. Die bespritzte Folie wurde zwecks Lösung des Polymers
bei 1600 a erwärmt. Die erzeugte poröse Folie war den in den vorhergehenden Beispielen
hergestellten Polyäthylenfolien ähnlich.
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Beispiel 6 Eine Dispersion von in 100 Teilen flüssigem Paraffin suspendierten
50 Teilen Talkpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgrösse von 5 Mikron wurde
zur Verwendung bei der Bildung von Poren in einer 0,03 mm starken Hochdruckpolyäthylenfolie
hergestellt. Diese Dispersion wurde nach dem Gravurdruckverfahren im Verhältnis
von 14 g Dispersion je
; uadratmeter der Folienoberfläche gleichförmig
auf die Polienoberfläche aufgebracht. Die Folie wurde dann mit einer erwärmten Walze
in Berührung gebracht, deren Mantelflächentemperatur auf 80 bis 85 C eingestellt
war. Auf diese Weise wurde eine Folie mit feinen gleichförmigen Poren hergestellt.
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Beispiel 7 Eine Dispersion von in 100 Teilen Tetralin suspendierten
8 Teilen Zellulosepulver wurde zur Verwendung bei der Bildung von Poren in einer
0,02 mm starken Folie aus Hochdruckpolyäthylen hergestellt. Diese Dispersion wurde
in der Porm eines Aerosols im Verhältnis von C, g Dispersion je Quadratmeter der
Folienoberfläche auf die Folienoberfläche aufgespritzt. Unmittelbar danach wurde
Dampf auf die Folienoberfläche e geblasen. Es wurde eine gleichförmig poröse Folie
erzielt.
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Beispiel 8 Eine 0,02 mm starke Polyäthylenfolie wurde in der gleichen
Weise wie im Beispiel 7 mit einer Dispersion von 25 Teilen Aluminiumpulver in 100
Teilen flüssigem Paraffin und 50 Teilen Decalin behandelt. Die aufgespritzte Menge
der Dispersion betrug 8 g je ouadratmeter. Es wurde eine poröse Folie erzielt.
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Beispiel 9 sinne 0,03 mm starke Polyvinylchloridfolie wurde mit einer
Dispersion von 30 Teilen Säuretonpulver in 100 Teilen Cyclohexan bespritzt. Die
aufgespritzte Dispersionsmenge betrug 16 g je 0Quadratmeter. Die bespritzte Folie
wurde dann zwecks Lösung
des Polymers auf 1600 C erhitzt. Es wurde
eine gleichförmig poröse Folie hergestellt.
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Beispiel 10 Eine 0,02 mm starke Polypropylenfolie wurde mit einer
Dispersion von 20 Teilen Magnesium in 100 Teilen Decalin bespritzt. Die aufgespritzte
Dispersionsmenge betrug 10 g je Quadratmeter. Die bespri4zte Folie wurde dann zwecks
Lösung des Polymers auf 1600 G erhitzt.
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Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten feuchtigkeitsdurchlässigen
Kunststoffolien sind bei Verwendung in der Landwirtschaft, der Medizin, der Verpackungs-und
Bekleidungsindustrie von besonderem Vorteil.