DE2231718A1 - Gefuellte, biaxial orientierte polymerenfolie und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Gefuellte, biaxial orientierte polymerenfolie und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
E, I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Del. 19898, V. St. A.
Gefüllte, biaxial orientierte Polymerenfolie und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine gefüllte, biaxial orientierte Polymerenfolie sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Gefüllte Folien gehören zum bekannten Stand der Technik. Folien jedoch, welche die spezielle Kombination von Merkmalen
der vorliegenden Erfindung aufweisen, sind neuartig und nützlich. Der nächste Stand der -Technik, gegen den die An
sprüche abgegrenzt sind, wird durch die US-PS 3 154 HSl
(Johnson), welche in der Beschreibung diskutiert wird, dargestellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen im Zusammenhang
mit einer gefüllten Polymerenfolie sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung' eine
biaxial gereckte Folie dieser Art, die als hochwertiges, synthetisches Schreibpapier besonders nützlich ist.
209 883/1176'
Es gehört zum bekannten Stand der Technik, dass thermoplastische Polymere mit inerten Füllstoffen gefüllt, zu Folien
gegossen und danach gereckt werden können, um eine orientierte thermoplastische Folie zu bilden. In Abhängigkeit
von dem speziellen Verfahren und den speziellen Bestandteilen können sich bedeutend voneinander verschiedene Endprodukte
ergeben. Viele Gegenstände, die aus solchen bekannten, thermoplastischen, gefüllten Polymeren hergestellt
worden sind, haben kommerziell Erfolg gehabt. In der Technik und der Industrie unternimmt man weiterhin
Anstrengungen, um neue und verwandte, konkurrenzfähige Erzeugnisse zu erfi .-^n.
Ein Erzeugnis und ein Verfahren, die in gewisser V/eise mit dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung verwandt
sind, sind in der US-PS 3 154 h6l (Johnson) offenbart.
Aus dieser Patentschrift ist es bekannt, dass der Oberfläche einer Polymerenfolie, die 1 bis 25 % praktisch
unzusammendrückbarer Teilchen mit einem Durchmesser von 0,3 bis 20 Mikron enthält;, dadurch eine matte Oberfläche
verliehen werden kann, dass die Folie bei Temperaturen oberhalb der Einfriertemperatur, aber unterhalb des
Schmelzbereiches des Polymeren biaxial gereckt wird.
Die matte Oberflächenbeschaffenheit ergibt sich aus dem nach innen gerichteten Fliessen während des Reckens des
Polymeren zwischen Teilchen in Nachbarschaft zu der Oberfläche unter Ausbildung von Vorsprüngen praktisch ohne
Bruch. Solche Oberflächen sind, wie festgestellt worden ist, färb- oder schreibstiftaufnahmefähig. Obgleich eine
derartige Folie bei einigen Verwendungsarten angemessene Merkmale aufweisen kann, sind ihre hohe Dichte und undurchlässige
Natur bei solchen Verwendungen unerwünscht, welche Foliendurchlässigkeit verlangen (beispielsweis.e
bei der Verpackung von Gemüse oder Anwendungen für FiI-trationszwecke).
SAD ORIQINAL - 2 - 209883/1176
Um diese und andere Mängel von zum bekannten Stand der
Technik gehörenden, gefüllten Folienstrukturen mit farbaufnahmefähigen Oberflächen zu überwinden oder auf ein
Mindestmass zu beschränken, wird durch die vorliegende Erfindung eine biaxial gereckte, thermoplastische Folie
bereitgestellt, die eine ct-olefinische, polymere, einen
inerten, teilchenförmigen Füllstoff enthaltende Grundmasse
aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Füllstoff menge zwischen 26 und 50 Gew.~?2, bezogen auf das
Gewicht des Polymeren, beträgt und die Folie einen Porengehalt von mindestens 30 %>
eine Sauerstoffdurchlässigkeit von mindestens 36O ccm/m /24 Std./Atm. für 1 mm Foliendicke (900 cc./100 sq.in.Z21} hrs./atm. for one mil) und
zwischen 2 und 40 Oberflächenbrüche je ram aufweise. Bevorzugte erfindungsgemässe Folien haben zusätzlich zu
den oben beschriebenen Charakteristika die nachfolgenden
Merkmale allein oder in Kombination: Eine Dichte zwischen 0,3 und 0,7 g/ccm; eine Dicke von 13 bis I80 Mikron (0.5
to 7 mils); eine Bruchdehnung von mindestens 8 % in jeder der beiden Reckrichtungen; eine Durchlässigkeit im Bereich
von 1200 bis 4 000 000 ccm/m2/24 Std./Atm. für 1 mm Foliendicke ( 3OOO to 10,000,000 cc./100 sq.in./21I hrs./atm. for a
1 mil film thickness); einen Porengehalt im Bereich von bis 70 %\ eine Weiterreissfestigkeit ("tear propagation
strength") von mindestens 2,5 g/25»1! Mikron (2.5 g/mil)
in jeder Reckrichtung; eine Falzfestigkeit nach Mullen (burst strength) von mindestens etwa 18 kg (about 'IO pounds);
eine Steifigkeit nach Clark von mindestens etwa 15 cm, vorzugsweise
mindestens 20 cm; einen Elastizitätsmodul in jeder Reckrichtung von mindestens 8IOO kg/cm^015KPSlOund vorzugsweise mindestens
von 8880 kg/cm (126 KPSI); und eine Lichtundurchlässigkeit
von mindestens 85 #· Die bevorzugten, polymeren Materialien für die Folien haben eine Kristallinität vo'n
mindestens etwa 60 % bei Raumtemperatur und sind Ilomopolymere,
Mischpolymere oder Mischungen derselben von &6-Mono-
- 3 - ?Π9ΚΡ3/1176
olefinen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen; Polyäthylen oder Polypropylen sind.besonders bevorzugt. Das bevorzugte Füllstoffmaterial
ist Ton, insbesondere Kaolinton und speziell calcinierter Kaolinton, und seine mittlere Teilchengrösse
beträgt zwischen etwa 0,3 und 8 Mikron. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Folie quer durch ihre
Dicke hindurch eine veränderliche Sauerstoffdurchlässigkeit auf. In der Fig.l sind erfindungsgemässe thermoplastische
Folien abgebildet, die eine Polymerengrundmasse 20 enthalten, in der ein inerter, teilchenförmiger Füllstoff 21, der von
Poren 22 umgeben ist, dispergiert ist. Die Oberfläche kennzeichnet sich durch ihre faserige Textur 23 und Oberflächenbrüche
2k.
Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein Verfahren zum Herstellen von gefüllten, thermoplastischen Folien bereitgestellt,
das folgende Schritte umfasst: Ein 06-Olefin wird in
der Schmelze mit einem inerten Füllstoff vermischt; aus der Schmelzmischung wird eine Folie hergestellt; die Folie wird
bei einer Temperatur zwischen dem Linienziehen und dem Schmelzbereich des Polymeren biaxial gereckt; und dann wird die Folie
auf Raumtemperatur abgekühlt. Das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass der inerte Füllstoff sich auf
etwa 26 bis 50 Gew.-% des vorhandenen Polymeren beläuft und
dass das biaxiale Recken so lange durchgeführt wird, bis die Folie mindestens 30 % Poren aufweist.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemässen, thermoplastischen Folie besteht im wesentlichen in folgenden
Massnahmen: (1) Schmelzvermischen (A) eines Polymeren aus
der Gruppe Homopolymere, Mischpolymere oder Mischungen derselben von «--Monoolefinen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen,
welches Polymere bei Raumtemperatur eine Kristallinität vojn mindestens etwa 60 % aufweist, (B) von etwa 26 bis 50 Gew.·-/?
209883/1176
eines inerten Füllstoffes, bezogen auf das Gewicht des vorhandenen Polymeren, welcher Füllstoff eine mittlere
Teilchengrösse von etwa 0,3 bis 8 Mikron aufweist, wobei die Mischung bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches,
der oberhalb der Linienziehtemperatur und unterhalb der Schmelztemperatur des Polymeren liegt, eine Bruchdehnung
von mindestens 1000 % aufweist; (2) Herstellen einer Folie aus der Schmelzmischung; (3) Abkühlen der Folie auf eine
Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes; (*J) Recken der
Folie auf mindestens etwa das Zweifache ihrer ursprünglichen Formabmessungen in zueinander senkrechten Richtungen, wobei
die Temperatur der Folie während des Reckens innerhalb des Temperaturbereichs oberhalb der Linienziehtemperatur und
unterhalb der Schmelztemperatur des Polymeren liegt, bis die Folie mindestens etwa 30 % und vorzugsweise zwischen
l\0 und 70 % Poren aufweist; und (5) nachfolgendes Abkühlen
der Folie auf Raumtemperatur.
Andere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens umfassen: Veränderliches Abkühlen der Oberflächen
der aus der Schmelzmisohung gebildeten Folie; Recken der Folie bis zu einer schliesslichen Dicke von 13 bis l80 Mikron
(0.5 to 7.0 mils) und' einer Lichtundurchlässigkeit von mindestens 85 %') und biaxiales Recken der Folie - nacheinander oder
gleichzeitig in jeder Richtung - auf etwa das 3~ bis 7fache
ihrer ursprünglichen Abmessungen. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Folie aus einem Ä'thylen/Octen-Mischpolymeren
hergestellt, und die Folie wir.d gereckt, während ihre Temperatur zwischen etwa 126 und 128 0C während
der Reckens in der ersten Richtung und zwischen etwa 129 und 130 0C während des Reckens in der zweiten Richtung
liegt. Bei einer v/eiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die thermoplastische Folie
aus Polypropylen hergestellt, und die Folie wird'gereckt,
" tj " 2 0 9 Π B .') / 11 7 ß
viährend ihre Temperatur zwischen etwa 142 und 153 °C während
des Reckens in der ersten Richtung und zwischen 153 und 165 während der Reckens in der zweiten Richtung liegt.
Untenstehend werden verschiedene Prüfmethoden erörtert, die zur Bestimmung der Eigenschaften und Merkmale der erfindungs
gemässen Folien herangezogen werden.
1. Die Dichte wird nach ASTM D 792-61IT gemessen, welche-Prüfmethode
ein Gewicht je Einheitsvolumen, bezogen auf die den Prüfkörper begrenzenden Abmessungen, liefert.
2. Die Weiterreissfestigkeit wird nach ASTM D-1922 gemessen,
wobei ein Prüfkörper eingeschnitten und, von dem Einschnitt ausgehend, weitergerissen und die Kraft gemessen
wird, die zur Portpflanzung des Risses benötigt
wird.
3. Die Bruchdehnung, der Elastizitätsmodul und die Zugfestigkeit bei Raumtempera'
ASTM D-882 gemessen.
ASTM D-882 gemessen.
keit bei Raumtemperatur, d.h. bei etwa 22 C, werden nach
Die Dehnung bei erhöhten Temperaturen wird durch eine Instron-Ofen-Prüfung gemessen, bei der ein rechteckiger
Prüfkörper hergestellt wird, der 2,54 cm breit und entlang
den zwei längeren Seiten 10,16 cm (four inches) lang ist. Der Prüfkörper wird an beiden Seiten in der Mitte der
Längsausdehnung mit einer McBee-Stanze, Typ 5227-6Ί3,
gestanzt, so dass ein schmaler Mittelabschnitt, der etwa 0,38 cm (0.150 inch) lang ist, zurückbleibt.. Der Prüfkörper
wird festgeklemmt und mit einer Geschwindigkeit von 12,7 cm/Min, (five inches per minute) derart gezogen,
dass eine Reckung der Probe in ihrer Längsrichtung er-· inöglicht wird.
2 0 9 8 8 Ί / 1 1 7 S
Die Dehnung wird in Prozent gemäss der nachfolgenden Gleichung gemessen:
χ 100
L0
Hierin bedeuten: E = # Dehnung
Lp = Betrag der tatsächlichen Messlänge des
Prüfkörpers beim Bruch L0 = ursprüngliche Messlänge des Prüfkörpers
Die Dickenmessungen erfolgen gemäss ASTM D 37Ί.
5. Die Anfangsreissfestigkeit wird nach ASTM D-IOO^ gemessen.
6. Die TAPPI (Technical Association of Pulp and Paper Industry)-Steifigkeit,
die bisweilen als Clark-Steifigkeit bezeichnet wird,-wird nach der TAPPI-Prüfmethode T-451 gemessen.
7. Die Lichtundurchlässigkeit wird nach der TAPPI-Prüfmethode T-i|25 gemessen.
8. Die TAPPI-Falzfestigkeit, die bisweilen als Mullen-Falzfestigkeit
bezeichnet wird, wird nach der TAPPI-Prüfmethode T-il03 gemessen.
9. Der Prozentsatz an Poren vrird nach der folgenden Gleichung
bestimmt:
- 100 fOichte der gereckten Folie)
- lüü jDicnte der Polie vor dem / x
Recken
Recken
^ Die Anzahl und Grosse der Oberflächenbrüche kann dadurch ge-■
messen werden, dass die Folie unter einem zur Folienoberfläche senkrechten Winkel mit Aluminium metallisiert, senkrecht zur
~ 7 " 209883/1176
Folie Licht durch die Folie hindurchgeschickt und dann die Anzahl der durch die Folie hindurchscheinenden Lichtflecke
festgestellt und ihre Grosse gemessen werden.
11. Die Sauerstoffdurchlässigkeit wird nach ASTM Ό~1ι\3Η gemessen.
Wie oben aufgezeigt, lassen sich nützliche Folienerzeugnisse gemäss der vorliegenden Erfindung aus gefüllten Homopolymeren,
Mischpolymeren oder Mischungen derselben von ct-Monoolefinen
mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen herstellen, wobei das Polymere eine Kristallinität von mindestens 60 % bei Raumtemperatur
aufweist. Die Kristallinität eines Polymeren is; auf direktem Wege schwierig zu messen; es wurde deshalb Üblich, eine indirekte
Methode zur Messung der Kristallinität anzuwenden. Eine derartige Methode ist in Physical Chemistry of Macromolecules
von C. Tanford (veröffentlicht von John Wiley and Sons 1961) auf der Seite 125 beschrieben. Die dort beschriebene
Methode beruht auf der Tatsache, dass die Kristallinität des Polymeren mit der Dichte des Polymeren im Zusammenhang
steht,und es wurde demgemäss eine Tabelle angefertigt, Vielehe
die Dichte und die Kristallinität miteinander in Beziehung setzt. Es ist deshalb lediglich erforderlich, die Dichte eines
Polymeren nach einer herkömmlichen Methode zu messen, eine
Tabelle der Art, wie sie in Physical Chemistry of Macromolecules, auf welches Werk oben Bezug genommen wurde, beschrieben ist,
heranzuziehen und die Kristallinität des Polymeren abzulesen. Die Dichte des Polymeren kann nach ASTM D-792-64T gemessen
werden.
Nützliche 'Füllstoffe können zu den organischen oder den anorganischen
Füllstoffen gehören. Sie müssen gegenüber dem Polymeren verhältnismässig inert sein, eine verhältnismässig·.
niedrige Grenzflächenspannung auf v/eisen, welche sie praktiscli nicht-kohäsiv gegenüber der Polymerengrundmasse macht, eine
-8- 20 9 883M176
mittlere Teilchengrösse von etwa 0,3 bis 8 Mikron aufweisen und
in einer Menge von etwa 26 bis 50 Gew.-#, bezogen auf die Menge
des vorhandenen Polymeren, vorliegen. Die mittlere Teilchengrösse eines Füllstoffmaterials wird dadurch bestimmt, dass
man 50 Gew.-$ des FüDstoffesdurch ein Sieb hindurchtreten lässt,
dessen öffnungen eine Grosse aufweisen, die der mittleren Teilchengrössenbezeichnung entspricht.
Wenn die mittlere Teilchengrösse kleiner als etwa 0,3 Mikron ist, ergeben sich nur wenige oder gar keine Poren. Wenn die
mittlere Teilchengrösse 8 Mikron übersteigt, bilden sich grosse und weniger viele Poren, als wünschenswert ist, und diese Poren
ergeben nicht· die gewünschte niedrige Dichte. Die vorhandene
Füllstoffmenge richtet sich hauptsächlich nach praktischen Erwägungen j es wurde jedoch gefunden, dass mindestens 2öGew.-# vorliegen
sollten, um für die Porenbildung genügend viele Wachstumszentren bereitzustellen, aber die Füllstoffmenge nicht mehr
als etwa 50 Gew.-# betragen sollte,, um für eine Folie zu sorgen,
die für die Handhabung biegsam genug iäb. Wenn die Füllstoffmenge
bedeutend grosser als 50 % ist, wird die Folie schwach und
neigt zur Rissbildung und zerreisst leicht.
Zu nützlichen inerten, anorganischen Füllstoffen gehören ■ Kieselsäure, Diatomeenerde, Titandioxid und Tone, während
zu nützlichen organischen Füllstoffen Nylon, Polyester und Polyamide gehören, vorausgesetzt, dass aie bei der Recktemperatur
der Folie unterhalb ihrer Erweichungstemperatur sich befinden und in dem offenbarten Teilchengrössenbereich
vorliegen. ,Ein bevorzugter Füllstoff ist Kaolinton.
Bei der Verwendung des bevorzugten Füllstoffes, d.h. von Ton, war es von Hilfe, den Ton vor seiner Einverleibung in
das Polymere zu calcinieren. Calcinierter Ton hat vermutlich ein geringeres Klebebindevermögen an das Polymere als uncalcinier.ter
Ton, und das Polymere zieht sich daher während des
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40
Reckens leicht von dem caleinierten Ton weg, so dass sich
eine erhöhte Anzahl von offenen Zellen oder Poren für ein gegebenes Reckverhältnis ergibt, wodurch zur Abnahme der
Poliendichte beigetragen wird. Im typischen Falle beträgt bei Verwendung von calciniertem Ton die prozentuale Zunahme
der Anzahl von Poren etwa 30 bis 45 %, verglichen mit der
Anzahl von Poren, die man bei Verwendung eines uncalcinierten Tones erhält. Dies führt zu einer Zunahme an Lichtundurchlässigkeit
von etwa 20 bis 25 ί·
Der inerte Füllstoff vnr'd innerhalb des Polymeren dispergiert
Dies kann durch herko^aliche Methoden, wie Schmelzvermischen,
bewerkstelligt werden. Die Polymeren-Füllstoff-Masse muss
eine Dehnung von mindestens 1000 % bei einer Ternjjeratur
innerhalb des Bereiches, der etwa von der Linienziehtemperatur bis zur Schmelztemperatur des Polymeren reicht, aufweisen.
Die Linienziehtemperatur und die Schmelztemperatur eines nützlichen Polymeren können experimentell bestimmt
v/erden.
Die Linienziehtemperatur \iird in folgender Weise definiert:
Wenn eine Polyolefinfolie bei Temperaturen, die für das Linienziehen niedrig genug sind, gereckt wird, bildet sich
in der Folie senkrecht zu der Reckrichtung, sobald die Streckgrenze erreicht ist, eine "Linie" oder "Einschnürung"
aus. Das Recken geht dann von diesem ausgekeilten Gebiet aus, bis für die speziell angewandte Reckgeschwindigkeit
eine Dehnung erreicht ist, die gleich dem natürlichen Verstreckverhältnis des Polyolefins ist. Wenn eine Reihe
von Polyolefinfolienproben unter Linienziehbedingungen bei einer Anzahl von zunehmend höheren Temperaturen (ausgehend
von Raumtemperatur beispielsweise) verstreckt v.'ird, ergibt sich Ln den entsprechenden Spannungo-Dehnungs-Kurveri
eine Fei he von abnehmend scharfen Maxima. Bei irhöh'-ron
T>,'mperatur tritt in der Spannungs-Peh-
1IO -
209883/1176
nungs-Kurve kein Maximum mehr in Erscheinung, und das Linienziehen
hat aufgehört. Bei dieser Temperatur oder höheren Temperaturen
erfährt die Folie ein gleichmässigeres Recken über ihre Länge hin, und sie zeigt keine Linie oder Einschnürung
mehr während des Dehnens, Bezüglich mehr ins einzelne gehender Erörterungen des Linienziehens sei auf die US-PSS 2 96I 711,
und 3 057 835 sowie auf "Polyethylene" von Renfrew and Morgan,
2. Auflage, Seiten 170 bis 172, verlegt von Interscience Publishers, Inc., New York C196O), verwiesen.
Eine bedeutsame Tatsache im Zusammenhang mit der Liniensiehtemperatur
einer Folie ist, dass die Linienziehtemperatur sich ändern kann. Beispielsweise weist eine Folie eine gegebene
Linienziehtemperatur vor dem Recken auf. Nach dem Recken in einer Richtung jedoch, d.h. nach einem einachsigen Recken,
ist die Linienziehtemperatur der Folie in der zu der einachsigen Reckung senkrechten Richtung höher als die gegebene Temperatur.
Diese Tatsache muss in Betracht gezogen werden, um für eine zweiachsige Reckung bei der richtigen Recktemperatur zu
sorgen.
Der Schmelzpunkt kann experimentell bestimmt vierden, indem
ein Polymeres erhitzt und die Temperatur vermerkt wird, bei der die letzte Spur an Kristallinität verschwindet, wie durch
Doppelbrechung, die zwischen gekreuzten Polarisatoren unter einem heizbaren Mikroskop beobachtet wird, nachgewiesen wird.
V/eitere Information bezüglich einer Definition der Schmelzpunkte ist aus "Textbook of Polymer Science" von F. VJ. Billmeyer,
Jr., Interscience Publishers, Inc., New York (I962),
Seite 158 zu beziehen.
Ausser dem Polymeren und dem Füllstoff kann die folienbildende Masse andere Zusatzstoffe enthalten, die das sich ergebende
Produkt.nicht abträglich beeinflussen, z.B. Pigmente,
Farbstoffe und antistatische Mittel.
- 11 - 209883/1176
Nachdem die Polienmasse hergestellt worden ist, wird sie
mittels herkömmlichen, folienbildenden Anlagen zu einer Folie verformt. Danach wird sie biaxial orientiert, indem
sie entweder gleichzeitig oder aufeinanderfolgend um mindestens etwa das 2fache und vorzugsweise das J5- bis 7fache
ihrer ursprünglichen Folienformabmessungen in zueinander
senkrechten Richtungen bei einer Temperatur, die oberhalb der Linlenziehtemperatur und unterhalb der Schmelztemperatur
des Polymeren (dort, wo die Polymeren-Füllstoff-Masse
eine Bruchdehnung von mindestens 1000 % aufweist) liegt, so lange gereckt, bis die Folie mindestens etwa 30 % Poren
und vorzugsweise etwa 40 bis 70 % Poren enthält.
Das biaxiale Recken der Folie, die noch ihre ursprünglichen
Formabmessungen aufweist, ist aus mindestens den nachfolgenden Gründen wichtig:
Das Recken Öffnet die Bindung zwischen der Polymerengrundmasse
und dem inerten Füllstoff und erzeugt so Poren in der Polymerengrundmasse und eine faserartige Oberfläche
mit Brüchen auf der Foliehoberflache. Erhöht man das
Reckverhältnis innerhalb der oben beschriebenen Grenzen, so nimmt die Anzahl an Poren in der Polymerengrundmasse zu,
was eine Zunanme der Lichtundurchlässigkeit der Folie und eine Abnahme der Dichte bewirkt. Zusätzlich stimmt das biaxlale
Recken die Reissfestigkeit der Folie ab.
Es wurde gefunden, dass aufeinanderfolgendes biaxiales Recken, d.h. Recken zunächst in einer Folienrichtung,
üblicherweise der Maschinenrichtung (MD) bei einer Temperatur und nachfolgendes Recken der Folie bei einer höheren
Recktemperatur in der Querrichtung (TD) vorteilhaft ist,
um ein Endprodukt zu erhalten, dessen Sauerstoffdurchlässigkeit verhältnismässig hoch ist. Gleichzeitiges Recken
oder rasch aufeinanderfolgendes Recken bei einer einheitlichen Temperatur andererseits führt zu eine äquivalente
Dichte aufweisenden Folien mit verhältnismässig niedrigerer Sauerstoff durchlässigkeit. 20 9 8 83/1176
_ 1 O _
Das Reckverhältnis von mindestens dem 2fachen der ursprünglichen
Formabmessungen ist bedeutsam für die Herstellung einer Folie mit mindestens J>Q % Poren, was zu Folien mit verhältnismässig
hoher Dichte führt. Zur Herstellung von Folien mit verhältnismässig
niedrigerer Dichte jedoch ist es zu bevorzugen, dass die Folie mindestens auf das ;5- bis 7i*9-che ihrer ursprünglichen
Formabmessungen in zueinander senkrechten Richtungen gereckt wird, was zu einer Folie mit etwa 40 bis 70 # Poren führt.
Obwohl der Reckgrad für die Bereitstellung von Poren bedeutsam
ist, steht der Grad der Porenerzsugung auch in enger Beziehung zu dem Füllstoffgehalt und der FUlIs toffgrösse innerhalb der
von der vorliegenden Erfindung vorgeschriebenen Bereiche. Es wurde gefunden, dass der Grad der Porenbildung umso grosser
ist, je höher der Füllstoffgehalt oder je kleiner die Teilchengrösse
sind. Die Säuerstoffdurchlässigkeit auf der anderen
Seite steht in Beziehung mit der Anzahl und der Grb'sse. der Poren. Es wurde gefunden, dass eine Erhöhung der Füllstoffmenge
oder Erhöhung der FUlIIstoffgrösse zu einer erhöhten
Sauerstoffdurchlässigkeit führt.
Beim nacheinanderfolgenden Recken, bei dem der erste und der zweite
Reckvorgang bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden, sind die Bedingungen während des Reckens in der ersten
Richtung sehr wichtig, weil sie den Grad der Sauerstoffdurchlässigkeit in der Folienstruktur und die Menge der Oberfläbhenbrüche
für einen, gegebenen Fülstoff typ· und -gehalt stark
beeinflussen.
Die Sauerstoffdurchlässigkeit kann für eine gegebene Füllstoff
beladung des Endproduktes durch eine hyperbolische Beziehung zu der Temperatur der Folie während des Reckens in
der ersten Richtung nach der folgenden Formel approximativ bestimmt werden:
log P = C1 log T -H C2 OMQINAL INSPECTED
209883/1176
Hierin bedeuten:
P = Sauerstoffdurchlässigkeit des Folienendproduktes
1/ = experimentell bestimmte Konstanten, die mit der Folienzusammensetzung und Verfahrensparametern,
die für die Herstellung der Folie angewandt werden, in Beziehung stehen
T = Temperatur der Folie während des ersten Reckvorgangs.
Die Ableitung dieser Gleichung erfolgte, indem Folienproben
erflndnngsgemäss hergestellt wurden, die Temperatur der Folie
während des Reckens in der ersten Richtung variiert, die sich ergebende Sauerstoff ohlässigkeit des Folienendproduktes
gemessen, eine Logarithmus-Logarithmus-Kurve der Sauerstoffdurchlässigkeit
gegen die Temperatur aufgetragen und dann die Kurvengleichung nach bekannten mathematischen Methoden,
die anzeigen, dass die Kurve eine Hyperbel ist, bestimmt wurden.Die Konstanten C, und C2 in der Gleichung können
für eine Folie mit gegebener Polymeren-FUllstoff-Zusammensetzung
experimentell bestimmt werden. Zwei Proben der Folie werden gemäss des Verfahrens der Erfindung hergestellt, aber
jede Folie wird bei einer anderen ersten Recktemperatur T gereckt. Dann nach Beendigung des Verfahrens wird die
Sauerstoffdurchlässigkeit P der Endfolie nach herkömmlichen Methoden zur Bestimmung der Gasdurchdringung gemessen.
Dies ergibt zwei Werte von P und T, die in die Gleichung eingeführt werden können, so dass man zwei simultane
Gleichungen erhält, aus denen die beiden unbekannten Konstanten bestimmt werden können.
Ausser dass der Grad der Sauerstoffdurchlässigkeit durch Kontrolle der Folientemperatur während des Reckens In der
ersten Richtung regulie rt werden kann, kann eine veränderliche Sauerstoffdurchlässigkeit durch die Folie hindurch
dadurch geschaffen werden, dass die Folienoberflächen nach dem Giessen und vor dem Recken in der ersten Richtung differenziell
abgekühlt oder erhitzt werden. Je kühler die
14 _ 209883Π176
AD
Folienoberfläche ist, desto höher igt die Säuerstoffdurchlässigkeit
dieser Oberfläche. Diese veränderliche Säuerstoffdurchlässigkeit
wird dadurch augenfällig gemacht, dass wenige Tropfen Isopropylalkohol auf die beiden Oberflächen einer
Folie gebracht werden, die differenziell abgekühlt oder erhitzt worden ist, und die relativen Durchlässigkeitsbekräge
beobachtet werden. Diejenige Oberfläche, welche am stärksten erhitzt oder am wenigsten abgekühlt wird, wird sehr langsam
oder überhaupt nicht durchdrungen, während diejenige Oberfläche, welche am wenigsten erhitzt oder am stärksten abgekühlt
wird, leicht durchdrungen wird.
Obwohl der Grad der Sauerstoffdurchlässigkeit gemäss der
durch die obenstehende Gleichung ausgedrückte Beziehung bestimmt und kontrolliert werden kann, wurde gefunden,
dass die SauerstoffdurGhlässigkeit gegenüber, einer Veränderung nur über einen gegebenen Temperaturbereich hin
empfindlich ist. Obwohl daher Folien erfindungsgernäss hergestellt werden können, wobei der Reckvorgang und insbesondere
der erste Reckvorgang bei einer Temperatur zwischen etwa der Linxenziehterhperatur und der Schmelztemperatur des
Polymeren wirksam durchgeführt werden kann, kann iie Sauerstoffdurchlässigkeit
tatsächlich nur in einem gewissen Tem-, peraturbereich innerhalb dieses breiten Bereiches durch Verändern
der Temperatur des ersten Reckvorganges verändert werden. ' _ %.
Beispielsweise beträgt die Linienziehternperatur für ein gefülltes
Polyäthylen, das bei der Herstellung einer erfindungsgemässen Folie nützlich ist, etwa 121 0C, und die
Polymeren-Schmolztemperatur betlägt etwa I3I C, so-dass
Folien erfindungsgemäss bei Temperaturen hergestellt werden können, die beim ersten Reckvorgang irgendwo bei etwa
121 bis 1^1 °C liegen. Bedeutende Änderungen der Sauerstoffdurchlässigkeit
lassen sich jedoch nur über den Temperaturbereich von etwa 126 bis 128 C während des ersten
Reckvorganges nachweisen, wobei die Folientemperatur"während
20 98B3/1176
des Reckens in der zweiten Richtung etwas höher ist. Wenn der erste Reckvorgang bei einer Temperatur zwischen
121 C und 126 C durchgeführt wird, erhält man maximale
Sauerstoffdurchlässigkeit; wenn die Temperatur 128 0C bis 1^1 C beträgt, erhält man minimale Sauerstoffdurchlässigkeit.
Der spezielle Temperaturbereich, bei dem die Folie gegenüber wesentlichen Änderungen der Sauerstoffdurchlässigkeit
am empfindlichsten ist, kann für andere Folien experimentell bestimmt werden.
Der erste Reckvorgang ist auch bei der Bestimmung der Menge und Grosse der Oberflächenbrüche sehr wichtig. Es
wurde gefunden, dass die OberflächenbrUche in der Grosse
von etwa 10 bis 300 Mikron in ihrer grössten Ausdehnung,
gemessen In einer zu der Folienoberfläche parallelen Ebene,
variieren und dass die Anzahl der Brüche sich auf etwa 2
bis 40 je mm" belaufen kann. Die Anzahl der Oberflächenbrüche
nimmt in dem Masse zu, wie die Temperatur der Folie während des ersten Reckvorganges abnimmt. Die
faserige Oberfläche sorgt zusammen mit den Oberflächenbrüchen für eine ausgezeichnete farbaufnahmefähige Oberfläche.
Die Reckung in der zweiten Richtung ist, gleichviel, ob sie nun nachfolgend oder gleichzeitig durchgeführt wird,
besonders wichtig für (a) das Ausgleichen von Eigenschaften
der Folie, wie der Reissfestigkeit und Dehnung, und (b) eine beträchtliche Porenzunahme, verglichen mit den Poren,
die während des Reckens in der ersten Kchtung erzeugt werden.
Die Dehnung von mindestens 8 % bei 22 C ergibt eine
Folie, die· genügende Zähigkeit und Schlagzähigkeit aufweist, so dass sie für Verpackungszwecke nützlich ist, bei denen
Stösse während des Füllens auftreten können. Es wurde gefunden,
dass die prozentuale Dehnung mit Erhöhung des Reckverhältnisses beim Recken in der zweiten Richtung abnimmt.
BAO OHtGINAL - 16 -209883/1 176
Ein verhälfcnismässig hohes Reckverhälfcnis ergibt einen verhältnismässig
hohen Porengehalt und führt zu einer niedrigen Dehnung. Daher muss ein verhältnismässig hohes Reckverhältnis
gegen den Dehnungsverlust ausgeglichen werden, um mindestens für eine 8$ige Dehnung bei 22 C zu sorgen.
Nachdem die Folie zweiachsig orientiert worden ist, kann sie fakultativ hitzefixiert, dann auf Raumtemperatur abgekühlt
und auf einer Aufwickelwalze aufgewickelt werden.
Nachfolgend wird anhand der beigeschlossenen Zeichnungen,
insbesondere der Fig. 2, ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemässen, thermoplastischen Folien
beschrieben.
Die Ausgangsbestandteile, nämlich etwa ein 98/2 Gew.-^-Mischpolymeres
aus Ä'thylen/Octen-Einheiten, das eine Dichte von
0,956 g/ccm und eine Kriställinität von etwa 71 % aufweist,
und im typischen Falle in Form von Pellets vorliegt, und 35 Gew.-^ calcinierter Kaolintonfüllstoff (Englehard ASP-400)
mit einer mittleren Teilchengrösse von 5*5 Mikron und, wenn
gewünscht, Hilfsstoffe, werden durch den Einfülltrichter 2
in den Extruder 1 gegeben, in welchem· die Bestandteile mechanisch
schmelzvermischt werden. Beim mechanischen Schmelzvermischen der Bestandteile muss darauf geachtet werden,
dass die Bestandteile nicht über einen Punkt hinaus geschert werden, bei dem die durch die Scherwirkung des
mechanischen Schmelzvermischens erzeugte Endhitze so gross wird, dass sie das Polymere abbaut. Die Schmelze
wird dann durch eine Schlitzdüse j5 zu. einer Folie 4 extrudiert.
Die SchlitzdUsenöffnung ist im typischen Falle etwa 1,31 Hirn (SO mils) dick, und die aus der Düse austretende
Folie wird bei einer Temperatur von etwa 240 C bis zu e'iner
Dicke von etwa 0,7 bis 1,0 mm (35 bis 40 mils) abgezogen.'
" 17 ~
2 0 9 0 0 3/1176
Die Folie wird auf eine Giesstromrael 5* die bei einer Temperatur
von etwa 85 bis 90 °C gehalten wird, gegossen und mittels
der Abstreifwalze 6, die bei einer Temperatur von etwa 80 bis 95 °C gehalten-wird, auf der Giesstrommel geräkelt. Die Abstreifwalze
unterstützt die Verteilung des Polymeren quer Über die Breite der Folie hin und sorgt für eine Folie
gleichmässiger Stärke oder Dicke und unterstützt auch das Abkühlen der Folie, um ihr Formbeständigkeit zu geben. Beim
Extrudieren der Polymerenschmelze in den Spalt der Walzen 5 und 6 muss man Vorsicht walten lassen, dass die Folientemperatur
bei etwa 155 biß I65 °C liegt. Wenn die Folie
heisser als 1β5 °C ist, klebt die Schmelze an der Abkiihlwalze,
und wenn die Folie kühler als 155 °C ist, bilden sich leicht Luftblasen zwischen der Abkühlwalze und der
Folie. In beiden Fällen nimmt die Oberfläche der Folie Schaden.
Die Folie verlässt die Giesstrommel 5 bei einer Temperatur
von etva 13O bis 135 C und gelangt auf die Walze J, die
bei einer Temperatur von etwa 125 bis lj50 C gehalten wird
&*·■ und die Folie um etwa 5 C auf eine Temperatur von etwa
?■■ 125 bis 130 0C abkühlt, d.h. auf die Folientemperatur
der mechanischen Orientierung, die zwischen der Linien-
> ziehtemperatur und der Polymerenschmelztemperatur liegt.
; .Die Folie wird nun auf das etwa 3,5- bis 7faohe ihrer
ursprünglichen Länge in der Maschinenrichtung, d.h. in
: der Längsrichtung der Folie, gereckt, indem die Folie
durch einen Satz von Haltewalzen 8 und 9,über FührungH-walzen
10, 11 und 12 und zwischen den Haltewalzen 13 und 14 hindurchgeführt wird. Die Haltewalaen 13 und 14 worden
mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die 3»5 bis
7 mal hoher ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Haltewalzen 8 und 9* -wobei der· Hauptanteil dos Rockens zwischen
den Haltewalzen 8 und 9 und der Walze 10 stattfindet.
ÄAD ORIGINAL 2038R3M176
Während des Längsreckens kühlt sich die Folie auf etwa I5
bis 50 °C ab. Es ist daher notwendig, die Folie auf eine
Temperatur von 125 ° bis lj50 0C wieder zu erhitzen, bevor
in der Querrichtung gereckt wird. Demgemäss verlässt die
Folie die Antriebswalzen Ij5 und 14 und tritt in die Heizkammer
15 ein, in der die Folie auf 125 bis 130' C wieder
erhitzt wird. Dann wird die Folie für die Querreckung in einen Spannrahmen in die Vorrichtung l6 geleitet, in der
sie in der Querrichtung auf das 3,5- bis 7fache ihrer ursprünglichen
Breite gereckt wird.
Nach Beendigung des biaxialen Reckens kann die Folie fakultativ
in einer Heizkammer 17 wärmefixiert, in der Abkühlkammer 18 auf Raumtemperatur abgekühlt und für den Gebrauch
auf die Aufwickelwalze I9 aufgewickelt werden.
Durch die Erfindung wird eine gefüllte Folie und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitgestellt. Die Folie kennzeichnet
sich durch einen speziellen, hohen Bereich an Füllstoffgehalt
und einen speziellen Bereich an Oberflächenbrüchen je Flächeneinheit.
Die Folie, die durch biaxiales Recken eines öchmelzger.'iischten, gefüllten Polyolefinpolymeren hergestellt
wird, ist für eine grosse Vielfalt von Verwendungszwecken, insbesondere als Schreib- oder Druckpapier, geeignet.
Das folgende Bc-ispiel veranschaulicht die vorliegende Erfindung
weiter. Alle Teile, Prozenfczahlen undVerhältnisse
sind darin, soweit nicht anders angegeben, auf Gewicht bezo,!i;en.
- 19 -
209883/1176
Be i s ρ i el
7 Proben von gefüllten, biaxial gereckten, thermoplastischen. Folien werden erfindungsgemäss aus den folgenden Polymeren
hergestellt:
Probenbe- Polymerenzusam- Polymeren- Polymerenkristalzeichnung mensetzung dichte, linität
g/ccm ·
A,B,C,D 98/2 A'thylen/ 0,956 7I f°
Octen
E Äthylen/Decen 0,965 75 % F Polypropylen O/9IO 7I $
G Polyäthylen 0,968 78 $>
Jedes Polymere wird mit einem calcinierten Kaolinton schmelzvermischt
(und zwar Englehard ASP-400 oder Englehard AF-951 mit einer mittleren Teilchengrösse von 5*5 Mikron bzw. 0,5
Mikron). Die Merkmale der Mischungen und .der sich ergebenden, gefüllten Folien sind in der Tabelle I wiedergegeben. Jede
Folie wird wie folgt hergestellt:
Probe A. Die schmelzgemischte, gefüllte Masse der Proben A (vgl. Tabelle I) hat eine Dehnung von etwa I050 % bis etwa
2400 fo bei einer Temperatur zwischen der Polymeren-Linienziehtetnperatur
von 121 0C und dem Polymerenschmelzpunkt von
etwa 151 C. Die Mischung wird bei einer Schmelztemperatur
von 258 0C durch eine 50 cfn (12 inch)-Düse mit einer Düsenöffnung
von 1,5 mm (50 mil) extrudiert,und dann elektrostatisch auf einer Giesstrommel befestigt, deren Temperatur 29 C und
deren tangentiale Geschwindigkeit 1,57 m/Min. (4.5 ft/min.) betragen. Die so gebildete Folie, die eine Dicke von 1,0 bis
1,1 mm (40 bis 45 mils) aufweist, verlässt die Abschrecktrommel
bei einer Temperatur von 124 0C und wird durch eine beheizte,
langsam laufende Haltewalze, deren tangentiale Geschwindigkeit 1,57 m/Min. (4.5 ft/min.) und deren Temperatur 127 °C be- '
-20- 209883/1176
tragen,atf 12 60C wieder erhitzt.Die gegossene Folie wird dann in
ihrer Längsrichtung (nachfolgend als "MD" bezeichnet) zwischen der langsamen Haltewalze und den gekühlten PUhrungswalzen auf
einer Strecke von weniger als 1,3 cm (1/2 inch) auf das 4,5fache
gereckt. Die Reckkraft wird durch eine Haltewalze bereitgestellt, die sich mit dem 4,5fachen der Geschwindigkeit der langsamen
Haltewalze bewegt. Die Folie wird dann auf Raumtemperatur abgekUhlt
und mit einer Geschwindigkeit von 2,44 m/Min. (8 ft/min.)
durch einen Spainnrahmen geführt, wo sie wieder erhitzt und
auf das 5 ,5fache ihrer Breitenabmessung gereckt wird (nachfolgend
als "TD" bezeichnet). Der Spannrahmen bringt 130 °C in der Vorerhitzungszone, 128 0C in der Reckzone und 129 C
in der Hitzefixierzone hervor. Die sich ergebende Folie wird
dann abgekühlt und geprüft (vgl. Tabelle I).
Probe B. Eine Polymeren-Folienmasse, die in derselben Weise
wie die Probe A hergestellt worden ist, wird auf einer Watson-Stillman-Presse
zu einer 1,3 mm (50 mil) dicken Folie schmelzgepresst
und dann bei 128 bis 129 °C mit einer Geschwindigkeit
von 42 100 $ je Minute in der ersten Richtung auf das 4,5fache
ihrer ursprünglichen linearen Abmessung und danach' etwa 1 1/4 Sekunden mit einer Geschwindigkeit von 54 000 Jo je Minute in
der zu der ersten Richtung senkrechten Richtung auf das 5*5fache
ihrer ursprünglichen, linearen Abmessung gereckt. Während des Reckens wird die Probe eingespannt, um ein Einschnüren zu verhindern.
Die sich ergebende Folie wird dann abgekühlt und geprüft.
Probe C. Die schmelzgemischte, gefüllte Masse der Probe C
(vgl. Tabelle I) weist eine Dehnung von mindesten 1000 %
zwischen der Linienzfchtemperatur und der Schmelztemperatur des Polymeren auf. Die Masse wird durch eine Düse, die eine
etwa 1,3 mm (50 mils) grosse öffnung aufweist/ auf eine
•Abschrecktrommel, deren Oberflächentemperatur etwa 8ö 0C ·
betragt, extrudiert. Danach wird die Folie gleichzeitig in zueinander senkrechten Richtungen bei einer- Temperatur
von etwa 128 0C auf das 4,'/5-fache und das 6-fache Ihrer
209883Π176
ursprünglichen Formabmessungen gereckt. Die Folie wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt und geprüft. Aus der Tabelle I
erkennt man, dass man bei der grossen Füllstoffmenge (d.h.
50 Gew.-^ in der Folie) einen verhältnismässig hohen Porengehalt
und verhältnismässig hohe Durchlässigkeit erhält.
Probe D. Die schmelzgemischte, gefüllte Masse der Probe D (vgl. Tabelle I) weist eine Dehnung von mindestens 1000 $>
zwischen der Polymeren-Linienziehternperatur und der Schmelztemperatur
auf. Die Masse wird durch eine 1,3 mm (50 mil) breite Düse auf eine Abschrecktrommel extrudiert, deren
Oberflächentemperatir :twa 78 0C beträgt. Die Folie wird
dann erhitzt und bei einer Temperatur von 126 C auf das 'l^fache (MD) gereckt, auf Raumtemperatur abgekühlt, wieder
auf eine Temperatur von etwa 129 0C erhitzt und auf das
5,5fache (TD) ihrer ursprünglichen, linearen Abmessung gereckt. Die sich ergebende Folie wird dann abgekühlt und
geprüft. Aus der Tabelle I ist zu erkennen, dass mit der kleinen Tellchengrösse und der verhältnismässig niedrigen
Temperatur während des Reckens in der ersten Richtung und dem Abkühlen zwischen dem ersten und dem zweiten
Reckschritt hohe Porengehalte und Durchlässigkeiten erhalten werden.
Probe E. Die schmelzgemischte, gefüllte Masse der Probe E
(vgl. Tabelle I) weist eine Polymeren-Linienziehtemperatur
ο
von etwa 123 C und eine Polymerenschmelztemperatur von etwa 133 0C auf. Die Dehnung der Mischung beträgt mindestens 3OOO % bei einer Temperatur zwischen 125 und 127 C Die gefüllte Polymerenmischung wird auf einer Watson-Stillman-Presse zu einer 1,3 mm (50 mil) dicken Folie schmelzgepresst. Die Folie wird dann nacheinander in zueinander senkrechten Richtungen bei einer Temperatur von etwa 128 bis I30 C . um das etwa 4,5-fache und das 5*5fache gereckt. Danach wird, die Folie abgekühlt und geprüft.
von etwa 123 C und eine Polymerenschmelztemperatur von etwa 133 0C auf. Die Dehnung der Mischung beträgt mindestens 3OOO % bei einer Temperatur zwischen 125 und 127 C Die gefüllte Polymerenmischung wird auf einer Watson-Stillman-Presse zu einer 1,3 mm (50 mil) dicken Folie schmelzgepresst. Die Folie wird dann nacheinander in zueinander senkrechten Richtungen bei einer Temperatur von etwa 128 bis I30 C . um das etwa 4,5-fache und das 5*5fache gereckt. Danach wird, die Folie abgekühlt und geprüft.
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Probe F. Die Polypropylen-Füllstoff-Masse der Probe F
(vgl. Tabelle I) weist eine Dehnung von mindestens 2000 % zwischen der Polymeren-Linienziehtemperatur und der
Schmelztemperatur von etwa 1^0 bzw. 168 C auf. Es wurden
zur Herstellung der Probe F dieselbe Anlage und Arbeitsweise herangezogen, wie sie- zur Herstellung der Probe A
angewandt wurden. Sämtliche Trommel- und Haltewalzengeschwindigkeiten und demzufolge auch das MD- und TD-Recken
waren dieselben für beide Proben. Für die Probe F wurden jedoch die folgenden Temperaturen angewandt: Schmelze, 226 0C
Giesstrommel, 89 0C; Abschrecktrommel, 131 °C; Wiedererhitzen
auf 146 bis 147 °C mittels einer langsamen Haltewalze
bei I58 0C; Spannrahmen-Vorerhitzungszone, 1560C;
Spannrahmen-Reckzone, I50 0C; und Spannrahmen-Hitzefixierzone,
153 0C. Die sich ergebende Folie wird dann abgekühlt
und geprüft.
Probe G. Die Polyäthylen-Füllstoff-Masse der Probe G (vgl.
Tabelle I) weist eine Dehnung von mindestens 1000 % zwischen der Linienziehtemperatur und der Schmelztemperatur des Polymeren
auf. Auf einer Watson-Stillman-Presse wird eine 1,3 mm
(50 mil) dicke Folie hergestellt, auf Raumtemperatur abgekühlt
und nacheinander gereckt. Die Folie wird zunächst bei einer Temperatur von etwa 128 0C auf das ii,5fache ihrer ursprünglichen
Abmessung gereckt; auf Raumtemperatur abgekühlt und in einer dazu senkrechten Richtung bei einer Temperatur
von etwa 128 0C auf das 5>5fa.che ihrer ursprünglichen Abmessung
gereckt. Dann wird die Folie auf Raumtemperatur abgekühlt und geprüft.
Die in diesem Beispiel hergestellten Proben zeigen, dass die erfindungsgemässen, gefüllten Folien sich für eine
•grosse Vielfalt von Verwendungszwecken anbieten. Bei-"· spielsweise sind erfindungsgemässe, gefüllte Folien mit'
- 23 -
209883/117 6
SH
einer verhältnismässig grossen Anzahl von Oberflächenbrüchen für Schreib- oder Druckpapier geeignet, da die Farbaufnahmefähigkeit
dieser Folien mit zunehmenden Oberflächenbrüchen zunimmt. Da die Porosität der Folie auf ein gewünschtes
Niveau einreguliert werden kann, können erfindungsgemässe Folien, die eine sehr hohe Sauerstoffdurchlässigkeit aufweisen,
für Filter oder als Substrate für eine Ionenaustauschmembran
verwendet werden. Erfindungsgemässe Folien mit einer verhältnismässig niedrigen Durchlässigkeit stellen
eine praktisch wasserdichte Sperre dar, die aber noch Farbe für das Bedrucken oder Beschriften aufnehmen kann,
so dass solche Folien als Verpackungsmaterial geeignet sind. Bei sehr hoher Durchlässigkeit und sehr hohem Füllstoffgehalt
sind erfindungsgemässe Folien sehr wohlfeil und können wegen ihrer guten Festigkeitsmerkmale beispielsweise
anstelle von"Papiersäcken" zum Tragen von Lebensmitteln verwendet werden.
Ausserdem können die erfindungsgemässen Folien für schiedene Zwecke beschichtet v/erden, was eine Verbesserung
der Bedruckbarkeit des Papieres, d.h. des Farbaufnahmevermögens, der Wiedergabetreue, des Glanzes oder des
Kontrastes, mit sich bringt, oder sie können zur Herabsetzung der elektrostatischen Merkmale des Papiers beschichtet
v/erden. Die Haftung der Beschichtung wird durch die Oberflächenbrüche erleichtert, obgleich die Folie fakultativ
vor dem Beschichten nach herkömmlichen Methoden, wie durch elektrische Entladung, Flammenbehandlung, Säurebehandlung
oder durch die Verwendung verschiedener Oxidantien, wie Peroxid, oberflächenbehandelt werden kann. Man
muss sich natürlich vergegenwärtigen, dass der überzug ein Bindemittel enthalten muss, das im Hinblick auf seine
bevorzugte Haftung an dem Grundmaterial ausgewählt wird.
- 2k -
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I | Probenbezeichnung | A | B | 35 | 4, | C | ■ D | E | F | G | |
ro VJl |
Polymeres | <Ξ?— Äthylen-Octen — | 5,5 | ,^. | Äthylen/ Decen |
Polypro pylen |
Polyäthy len |
||||
1 | Gew.-? Füllstoff | 35 | .4,5/5,5 | 35 | 35 | 35 | |||||
Füllstoffteilchengrösse, Mikron |
5,5 | 3,85 98 |
50 | 35 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | ||||
ro | Verstreckungsverhält nis, MD/TD (1) |
4,5/5,5 | 0,648 | 5,5 | 0,5 | 4,5/5,5 | 4,5/5,5 | 4,5/5,5 | |||
ο | Foliendicke, mils Mikron |
4,3 109 |
46,5 | i: | 75/6 | 4,3/5,5 | 6,7 170 |
3,6 92 ■ |
3,2 81 |
||
3INAL | 00 co |
Dichte, g/ccm | 0,468 | 89 | 2,5 63,5 |
3,7 94 |
O',44 | 0,510 | 0,62 | ||
Z t/H |
co | Porengehalt, % | 61 | l,2xlO3 4,8xl02 |
0,488 | 0,486 | 63 | 56 | 47 | ||
W
m |
«•a | Lichtundurchlässigkeit, ·% | 94 | 12 | 10 | ' 64,6 | 60 | 98 | 87 | 95,5 | |
m | σ» | Säuerstoffdurch- (2) lässigkeit (3) |
6,5xlO6 '2,6xio5 |
149/192 10,0/13,5 |
90,5 | 93 | 2,0x10? 8x10^ |
1,OxIO-JJ | 1,IxIO6 | ||
O | Oberflächenbrüche/mm | 32 | 57/25v | 9xio5 | 2,3XlO7. 9xlO5 |
. 30 | 40 | 35 | |||
Modul, KPSI (1) - 103 kg/cnr (1) |
126/152 8,9/10,7 |
(5) (5) |
15 | 6 | II2/I98 7,9/14,0 |
115/193 8,1/13,6 |
109/223 7,7/15,7 |
||||
Dehnung, % (1) | 30/26 | (5) | (5) (5) |
123/138 8,7/9,7 |
58/17 | 52/16 | 44/20 | ||||
Zugfestigkeit, KPSI (1) 103 kg/cm2 (l) |
4,9/4,6 0,34/0,32 |
4,5/6,4 · | ,3/10 | ,6 41/12 | 5/10,5 0,35/0,74 |
3,8/8,1 0,27/0,57 |
4,8/11,5 O,34/P,8l |
||||
Anfangsreissfestig keit (1) (4) |
88/110 | (5) (5) |
(5) (5) |
3,5/3,9 0,25/0,28 |
(5) | 158/125 | C5) | ||||
Weiterreissfestigk.(l)(4) | 2,8/3,9 | (5) | (5) | (5) | (5) | 4,6/3,1 | (5) , | ||||
Mullen-Falz- lbs. festigkeit, kg |
57 26 |
(5) | 2,2/3,7 | (5) (5) |
48 22 |
(5) « (5) |
|||||
Clark-Steifigkeit, cm | 30/26 | 32 14,5 |
24 11 |
(5) | 27/43 | (5) ' | |||||
13/3 | 30/35 | ||||||||||
-(D MD/TD = Merkmale, die in der Längsrichtung (MD) und der Querrichtung (TD) angegeben werden
(2) Durchlässigkeit in ccm/100 in2/24 Std./Atm. für 1 mil Foliendicke.
(3) Durchlässigkeit in ccm/m2/24 Std./Atm. für 1 mm Foliendicke.
(H) Reissfestigkeit in g je mil oder g je 25,4 Mikron Dicke.
(5) Messergebnisse wurden nicht notiert.
Claims (1)
- PatentansprücheBiaxial gereckte, thermoplastische Folie mit einer oL olefinischen Grundmasse, die einen inerten, teilchenförmigen Füllstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffmenge sich auf 26 bis 50 %s bezogen auf das Gewicht des Polymeren, beläuft und die Folie einen Porengehalt von mindestens 360 ccm/m2/2i| Std./Atm. für 1 mm Foliendicke (900 cc. /100 sq.in./2k hrs./atm. for one mil) und 2 bis 1IO Oberflächen-2 ' brüche je mm aufweist.Verfahren zum Herstellen der gefüllten Folie gemäss Anspruch 1 durch Ausführung folgender Schritte: Schmelzmischen eines ot-Monoolefins mit einem inerten Füllstoff, Herstellen einer Folie aus der Schmelzmischung;, biaxiales Recken der Folie bei einer Temperatur zwischen der Linienziehtemperatur und der Schmelztemperatur des Polymeren und nachfolgendes Abkühlen der Folie auf Raumtemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des inerten Füllstoffs sich auf etwa 26 bis 5° Gew.%, bezogen auf das vorhandene Polymere, beläuft und das biaxiale Recken so lange durchgeführt wird, bis die Folie mindestens 30 % Poren aufweist." 26 " ORIGINAL INSPECTED8Β3Μ17P
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15736771A | 1971-06-28 | 1971-06-28 |
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---|---|
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