DE3143376C2

DE3143376C2 -

Info

Publication number: DE3143376C2
Application number: DE3143376A
Authority: DE
Inventors: Mutsuo Minami-Ashigara Kanagawa Jp Akao
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1980-11-04
Filing date: 1981-11-02
Publication date: 1989-12-28
Also published as: JPS5780047A; GB2087309A; GB2087309B; DE3143376A1; US4469741A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schichtfolie umfassend einen ersten, uniaxial molekular-orientierten, thermoplastischen Harzfilm, einen zweiten, uniaxial molekular-orientierten Harzfilm, der so angeordnet ist, daß seine molekulare Orientierung sich mit der Orientierung des ersten Harzfilms unter einem Winkel von 45 bis 90° schneidet, sowie eine Folie, die über eine Klebstoffschicht mit mindestens einem der beiden Harzfilme verbunden ist.

Im allgemeinen müssen Schichtfolien, die als Umhüllungsmaterial verwendet werden sollen, je nach Typ, Gestalt, Gewicht und dgl. des damit zu umhüllenden Gegenstandes verschiedene Eigenschaften besitzen. So muß ein Umhüllungsmaterial für die Verwendung zur Herstellung eines Beutels insbesondere eine ausreichende physikalische Festigkeit, beispielsweise eine ausreichende Reißfestigkeit, Zugfestigkeit, Berstfestigkeit und Schlagfestigkeit, sowie erforderlichenfalls gute Federungs- bzw. Dämpfungseigenschaften aufweisen. Schichtfolien für die Verwendung als Baumaterial, insbesondere Boden- und Wandmaterialien, müssen gute Federungs- bzw. Dämpfungseigenschaften, eine gute Oberflächenfestigkeit, eine gute Eignung zum Bedrucken aufweisen und außerdem billig sein.

Derartige Schichtfolien, insbesondere solche, die als Umhüllungsmaterialien verwendet werden können, sind aus den US-Patentschriften 41 47 291 und 42 58 848 bereits bekannt. Diese Schichtfolien haben einen grundsätzlichen Schichtaufbau, wie er in der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, wobei zwei uniaxial verstreckte Filme 1 und 2 aus Polyethylen hoher Dichte so zueinander angeordnet sind, daß die Verstreckungsachsen der beiden Filme einen Winkel von 45° bis 90° miteinander bilden und über eine Klebstoffschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Klebstoffschicht 3 besteht in der Regel aus Polyethylen niedriger Dichte. In einigen Fällen können jedoch die Filme 1 und 2, wie in der US-PS 41 47 291 beschrieben, anstatt mittels der Klebstoffschicht 3 miteinander verbunden zu werden, bei einer geeigneter Temperatur, beispielsweise bei etwa 180°C, wärmeversiegelt werden.

Diese Schichtfolien weisen eine hohe Festigkeit in Längsrichtung, in Querrichtung und in schräger Richtung auf, weil die Verstreckungsrichtungen der Filme einander überkreuzen. Sie weisen deshalb eine stark verbesserte physikalische Festigkeit auf, mindestens sind sie, verglichen mit den konventionellen Verbund-Schichtfolien, fester als die Folien, die aus einem Film aus Polyethylen niedriger Dichte und Papier, einer Aluminiumfolie oder dgl. bestehen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die physikalische Festigkeit der Schichtfolie in Abhängigkeit von der Dicke der Klebstoffschicht 3 variiert, d. h., daß mit zunehmender Dicke die physikalische Festigkeit abnimmt und die Federungs- bzw. Dämpfungseigenschaften schlechter werden. Als Grund dafür wird angenommen, daß dann, wenn die Filme 1 und 2 mittels der Klebstoffschicht 3 mit einer Dicke, die einen bestimmten kritischen Wert übersteigt, miteinander verbunden werden, sie so vollständig miteinander vereinigt werden, daß sie einen Körper bilden und praktisch als ein Film wirken, selbst wenn die Verstreckungsachsen der beiden Filme sich unter einem bestimmten Winkel schneiden. Die Dicke der Klebstoffschicht 3 muß deshalb so gering wie möglich gehalten werden. Wenn jedoch die Dicke der Klebstoffschicht 3 übermäßig stark reduziert wird, treten Probleme auf, wie z. B. die Bildung eines Filmschlitzes und das Ablösen der Filme 1 und 2 voneinander, als Folge einer Abnahme der Adhäsionskraft zwischen den Filmen.

Das Verfahren der Wärmeversiegelung der Filme 1 und 2 ist ebenfalls nachteilig, da dabei Wärmeschrumpfungen der Filme an den Stellen auftreten, an denen die Wärme einwirkt, was zur Bildung von Falten führt, wodurch die physikalische Festigkeit der Schichtfolie, insbesondere deren Reißfestigkeit, erheblich herabgesetzt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die obengenannten Mängel der konventionellen Schichtfolien zu überwinden und insbesondere eine Schichtfolie mit einer ausgezeichneten physikalischen Festigkeit und ausgezeichneten Federungs- bzw. Dämpfungseigenschaften zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Schichtfolie der eingangs genannten Art, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie porös ist und daß die Schichtfolie wie folgt aufgebaut ist:

a) erster Harzfilm,
b) eine mit dem ersten Harzfilm verbundene, erste Klebstoffschicht,
c) mit der ersten Klebstoffschicht verbundene, poröse Folie,
d) eine mit der porösen Folie verbundene, zweite Klebstoffschicht und
c) zweiter Harzfilm.

Unter dem hier verwendeten Ausdruck "poröse Folie" ist ein flexibles bandartiges Material zu verstehen, das in der Fläche und im Schnitt Hohlräume aufweist, wie z. B. eine geschäumte Folie und ein Gewebe.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht, die den Schichtaufbau einer konventionellen Schichtfolie erläutert;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schichtfolie; und

Fig. 3 und 4 jeweils Querschnittsansichten eines modifizierten Beispiels der erfindungsgemäßen Schichtfolie.

Die Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Grundausführungsform der Erfindung, bei der die Schichtfolie besteht aus einer porösen Folie 6 und uniaxial molekular-orientierten thermoplastischen Harzfilmen 4 und 5, die mit jeder Seite der porösen Folie 6 über eine Klebstoffschicht 3 verbunden sind.

Im Hinblick der verwendbaren uniaxial molekular-orientierten thermoplastischen Harzfilme 4 und 5 sind insbesondere im Hinblick auf die Zugänglichkeit bzw. Verfügbarkeit, die Eigenschaften für generelle Zwecke, die Produktionsstabilität und die Kosten Filme aus Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylidenchlorid, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyvinylchloridverbindungen oder Polyamid, die alle verschiedene Dichten aufweisen, bevorzugt. Insbesondere sind solche Filme aus Polyolefinharzen mit verschiedenen Dichten, wie Polyethylen, Polypropylen, Polybuten und Ethylencopolymeren, bevorzugt. Unter diesen Filmen ist ein uniaxial verstreckter Polyethylenfilm mit einer hohen Dichte von 0,94 g/cm³ oder mehr besonders bevorzugt und ein uniaxial verstreckter Polyethylenfilm mit einer hohen Dichte von 0,96 g/cm³ ist ganz besonders bevorzugt. Die Richtung, in welcher der thermoplastische Harzfilm molekular-orientiert ist, kann die Längsrichtung, die Querrichtung und schräge Richtungen umfassen.

In jedem Falle ist es jedoch dann, wenn die Harzfilme 4 und 5 miteinander verbunden werden, erforderlich, sie in der Weise übereinanderzulegen, daß die molekular-orientierten Richtungen einander unter einem Winkel von 45 bis 90°C kreuzen. Die Dicke des uniaxial molekular-orientierten thermoplastischen Harzfilmes beträgt vorzugsweise etwa 15 bis etwa 100 µm, insbesondere etwa 20 bis etwa 70 µm.

Zu Beispielen für Materialien, die zur Herstellung der Klebstoffschicht 3 verwendet werden können, gehören thermoplastische Harze, wie Polyethylen niedriger Dichte, Polypropylen, ein Ethylen/Vinylacetat/Copolymer-Harz, Ionomere und ein Ethylen/Ethylacrylat-Copoylmer-Harz. Außerdem können bekannte Klebstoffe vom Aufschmelztyp, wie Klebstoffe auf Basis eines Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren, auf Basis von Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht und auf Basis eines Polyamids sowie generelle Klebstoffe verwendet werden.

Erforderlichenfalls kann ein geeigneter Schaumbildner, beispielsweise ein anorganischer Schaumbildner, wie Natriumhydrogencarbonat, und ein organischer Schaumbildner, wie Diazoaminobenzol, oder Wasser einem für die Herstellung der Klebstoffschicht zu verwendenden Material zugesetzt und mit einer geeignten Beschichtungsvorrichtung extrudiert werden, beispielsweise durch Extrusionsbeschichten unter Bildung einer Klebstoffschicht, die eine Vielzahl von netzartigen Hohlräumen in planarer Richtung enthält. Wenn beispielsweise ein Polyethylenharz niedriger Dichte als Material für die Herstellung der Klebstoffschicht verwendet wird, kann ein Verfahren angewendet werden, bei dem dem Material Wasser in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Materials vor dem Schmelzen, zugesetzt wird. Die dabei erhaltenen Mischung wird unter Anwendung des bekannten T-Formdüsen-Verfahrens extrusionsbeschichtet. Auch kann die Klebstoffschicht durch die T-Formdüse in Form eines Streifens extrudiert werden. Diese Bildung von Hohlräumen in der Klebstoffschicht verhindert, daß die uniaxial molekular- orientierten thermoplastischen Harzfilme 4 und 5 mit der porösen Folie 6 in engen Kontakt kommen, wie nachstehend näher beschrieben, mindestens in den Bereichen, in denen die Hohlräume gebildet werden. In diesen Bereichen entsteht daher ein Überkreuzeffekt jedes Films, wodurch es möglich ist, eine ausreichende physikalische Festigkeit zu erzielen. Außerdem bietet die Bildung dieser Hohlräume den Vorteil, daß die Herstellungskosten verringert werden, verglichen mit der konventionellen Klebstoffschicht, die keine Hohlräume enthält, da das Material für die Verklebung in einer Menge vermindert werden kann, die dem Volumen der Hohlräume entspricht.

Bezüglich der Dicke der Klebstoffschicht 3 reicht es aus, nur die minimale Dicke zu betrachten. Eine Erhöhung der Dicke der Klebstoffschicht 3 führt lediglich zu einer Erhöhung der Produktionskosten und zu einer Versteifung der schließlich erhaltenen Schichtfolie. Die Dicke der Klebstoffschicht 3 beträgt vorzugsweise etwa 7 bis etwa 50 µm, insbesondere etwa 10 bis etwa 30 µm.

Dies bedeutet, kurz zusammengefaßt, daß, solange die minimale Dicke (in der Regel etwa 7 µm) erhalten wird, die es ermöglicht, die uniaxial molekular-orientierten thermoplastischen Harzfilme 4 und 5 und die poröse Folie 6 miteinander zu verbinden, die Dicke der Klebstoffschicht auf einen geeigneten Wert oberhalb der minimalen Dicke eingestellt werden kann. Dies führt zur leichten Herstellung der Klebstoffschicht.

Wegen ihrer leichten Herstellbarkeit und ihre geringen Produktionskosten wird in der Regel eine geschäumte Folie als poröse Folie 6 verwendet. Zu Beispielen für Materialien, die für die Herstellung der porösen Folie 6 verwendet werden können, gehören Harze auf Styrol-, Olefin-, Vinylchlorid- und Polyurethan-Basis. Außerdem können alle Harze, die durch Extrusion geschäumt werden können, verwendet werden. Es bestehen keine speziellen Beschränkungen in bezug auf das für die Herstellung der porösen Folie 6 verwendete Verschäumungsmittel. In dem Extrusionsverschäumungsverfahren können bekannte Verschäumungssmittel (Schaumbilder) verwendet werden. Nachstehend werden Beispiel für Kombinationen von Verschäumungsmitteln (Schaumbildnern) und Harzen angegeben.

Im Falle eines Polystyrolharzes werden Verschäumungsmittel mit niedrigem Siedepunkt, wie z. B. Propan, Butan, Pentan, Propylen, Methylchlorid und Dichlordifluormethan, verwendet. Im Falle eines Polyethylenharzes werden thermisch zersetzbare Verschäumungsmittel, wie z. B. Dichlordifluormethan, Azodicarbonamid, Dichlortetrafluorethan und Isobutan, verwendet. Im Falle eines Polyurethanharzes werden Verschäumungsmittel, wie Trichlorfluormethan und Dichlordifluormethan, verwendet.

Zusätzlich zu der obengenannten geschäumten Folie können auch Papier, Stoff, ein Faservlies, ein Kreuzgarn oder ein kreuzlaminiertes Luftgewebe in geeigneter Weise ausgewählt und als poröse Folie 6 verwendet werden, vorausgesetzt, daß die poröse Folie 6 der Schichtfolie Federungs- bzw. Dämpfungseigenschaften verleihen kann.

Die Dicke der porösen Folie 6, die aus verschiedenen Harzen bestehen kann, beträgt vorzugsweise etwa 1 bis etwa 50 mm, insbesondere etwa 5 bis etwa 10 mm, bei der Verwendung als Baumaterial oder Produktschutzbehälter, und sie beträgt vorzugsweise etwa 0,2 bis etwa 10 mm, insbesondere etwa 0,7 bis etwa 6 mm, bei ihrer Verwendung als Material zur Herstellung von Beuteln oder Umhüllungsmaterial. Das Expansionsverhältnis der porösen Folie 6, die aus verschiedenen Harzen bestehen kann, beträgt vorzugsweise etwa das 1,5- bis 110-fache, insbesondere etwa das 10- bis etwa 60-fache. Die Dicke der porösen Folie 6, die aus Papier, Stoff, Faservlies, Kreuzgarn oder kreuzlaminiertem Luftgewebe besteht, beträgt vorzugsweise etwa 0,04 bis etwa 1 mm, insbesondere etwa 0,07 bis etwa 0,5 mm.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Schichtfolie mit dem oben beschriebenen Schichtaufbau weiterhin eine mit dem ersten uniaxial molekular-orientierten, thermoplastischen Harzfilm verbundene, dritte Klebstoffschicht und eine mit der dritten Klebstoffschicht verbundene flexible Folie aufweisen. Diese flexible Folie kann aus einem Material bestehen, das ausgewählt wird aus der Gruppe Kunststoffolie, Zellglas, Aluminiumfolie, Papier, Stoff und Faservlies.

Die Fig. 3 der beiliegenden Zeichnungen zeigt eine Querschnittsansicht einer Schichtfolie, die hergestellt worden ist durch Verbinden einer flexiblen Folie 7 mit der Schichtfolie gemäß Fig. 2 mittels einer Klebstoffschicht 3.

Die Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Schichtfolie, die hergestellt worden ist durch Verbinden der Schichtfolie gemäß Fig. 2 mit einer Platte 8 (beispielsweise einer Sperrholzplatte, einer Holzplatte, einer Kunststoffplatte, Wellpappe oder Pappkarton) mittels einer Klebstoffschicht 3, die als Boden- oder Wandbelagsmaterial oder als Umhüllungsmaterial mit guten Federungs- bzw. Dämpfungseigenschaften geeignet ist.

Diese Schichtfolien stellen Modifikationen der erfindungsgemäßen Schichtfolie dar.

Jede der Schichten 3 bis 8 kann verschiedene Zusätze, wie z. B. Lichtabschirmungssubstanzen, wie Ruß, Aluminiumpulver, Aluminiumpaste, TiO₂, Calciumcarbonat, Ton und Farbstoff sowie Antistatikmittel, wie oberflächenaktive Mittel, enthalten, je nach Anwendungszweck, für den die Schichtfolie vorgesehen ist.

Insbesondere weist eine Schichtfolie mit einer zugesetzten Lichtabschirmungssubstanz verbesserte Eigenschaften auf in bezug auf die physikalische Festigkeit, die Wärmeisolierung und ihre Fähigkeit, einen Gegenstand (Formkörper) zu schützen. So ergibt beispielsweise die Einarbeitung solcher Lichtabschirmungssubstanzen in Umhüllungsmaterialien für lichtempfindliche Materialien einen ausgezeichneten Effekt, der mit den konventionellen Umhüllungsmaterialien nicht erreicht werden kann.

Die vorstehend näher beschriebene erfindungsgemäße Schichtfolie weist eine gute physikalische Festigkeit und guter Federungs- bzw. Dämpfungseigenschaften auf. Sie ist daher sehr gut geeignet für die praktische Verwendung als Material zur Herstellung von Beuteln, als Umhüllungsmaterial, als Baumaterial oder als Material zur Herstellung einer Produktverpackung (Schutzbehälter für ein Produkt).

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine konventionelle Schichtfolie mit dem in Fig. 1 erläuterten Schichtaufbau wurde mit der erfindungsgemäßen Schichtfolie mit dem in Fig. 2 erläuterten Schichtaufbau in bezug auf die physikalische Festigkeit verglichen.

Die konventionelle Schichtfolie wurde wie folgt hergestellt:
Zwei 45 µm dicke uniaxial verstreckte Filme aus Polyethylen hoher Dichte wurden so aufeinandergelegt, daß die Verstreckungsachsen der Filme einen Winkel von 90° bildeten. Die Filme wurden durch Extrusionsbeschichten mit einer Klebstoffschicht aus Polyethylen einer niedrigen Dichte in einer Dicke von 20 µm miteinander verbunden. Die Gesamtdicke der konventionellen Schichtfolie betrug 110 µm.

Die erfindungsgemäße Schichtfolie wurde wie folgt hergestellt:
Die gleichen beiden uniaxial verstreckten Filme aus Polyethylen hoher Dichte, die zur Herstellung der konventionellen Schichtfolie verwendet worden waren, wurden mit beiden Seiten einer 1 µm dicken Polyethylenschaumfolie (Expansionsverhältnis 5-fach) über eine 20 µm dicke, durch Extrusionsbeschichtung aufgebrachte Klebstoffschicht aus Polyethylen mit niedriger Dichte verbunden. Die Filme wurden so miteinander verbunden, daß die Verstreckungsachsen der Filme einander kreuzten unter einem Winkel von 90° wie im Falle der konventionellen Schichtfolie. Die Gesamtdicke der Schichtfolie betrug 250 µm.

Die physikalische Festigkeit und die Federungs- bzw. Dämpfungseigenschaften jeder der oben hergestellten beiden Schichtfolien wurden unter Anwendung der folgenden Testverfahren gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I angegeben.

Reißfestigkeit: Gemäß JIS P-8116-1976
Abriebsbeständigkeit: Jede der beiden Schichtfolien wurde zu einem Beutel geformt. Dieser Beutel wurde mit einem Gegenstand mit einem Gewicht von etwa 5 kg gefüllt und versiegelt. Anschließend wurde ein Vibrationstest gemäß JIS Level II durchgeführt und der Grad der Beschädigung der Oberfläche der Schichtfolie wurde untersucht. Grad der Schlagperforation: Gemäß JIS 8134. Aufprallfestigkeit: Jede der beiden Schichtfolien wurde zu einem Beutel geformt. Dieser Beutel wurde mit einem Gegenstand mit einem Gewicht von etwa 5 kg gefüllt und versiegelt. Danach wurde der Beutel von einer Höhe von 1 m herunterfallen gelassen. Der Herunterfallenlassen wurde so lange wiederholt, bis der Beutel perforiert war.

Tabelle I

Wie aus der Tabelle I hervorgeht, war die physikalische Festigkeit der erfindungsgemäßen Schichtfolie höher als diejenige der konventionellen Schichtfolie. Außerdem zeigen die Ergebnisse des Aufprallfestigkeitstests, daß die erfindungsgemäße Schichtfolie auch in bezug auf die Federungs- bzw. Dämpfungseigenschaften der konventionellen Schichtfolie überlegen war.

Claims

1. Schichtfolie, umfassen einen ersten, uniaxial molekular-orientierten, thermoplastischen Harzfilm, einen zweiten, uniaxial molekular-orientierten Harzfilm, der so angeordnet ist, daß seine molekulare Orientierung sich mit der Orientierung des ersten Harzfilms unter einem Winkel von 45 bis 90° schneidet, sowie eine Folie, die über eine Klebstoffschicht mit mindestens einem der beiden Harzfilme verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie porös ist und daß die Schichtfolie wie folgt aufgebaut ist:

a) erster Harzfilm,
b) eine mit dem ersten Harzfilm verbundene, erste Klebstoffschicht,
c) mit der ersten Klebstoffschicht verbundene, poröse Folie,
d) eine mit der porösen Folie verbundene, zweite Klebstoffschicht und
e) zweiter Harzfilm.

2. Schichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die uniaxial molekular-orientierten, thermoplastischen Harzfilme aus hochdichtem Polyethylen mit einer Dichte von 0,94 g/cm³ oder mehr bestehen.

3. Schichtfolie nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Klebstoffschicht und die zweite Klebstoffschicht eine Dicke von 7 µm oder mehr aufweisen.

4. Schichtfolie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Folie aus einem Material besteht, das ausgewählt wird aus der Gruppe der Harze auf Basis von Styrol, Olefin, Vinylchlorid und Polyurethan.

5. Schichtfolie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Folie ein Verschäumungsmittel enthält.

6. Schichtfolie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin aufweist:
eine mit dem ersten uniaxial molekular-orientierten, thermoplastischen Harzfilm verbundene, dritte Klebstoffschicht und
eine mit der dritten Klebstoffschicht verbundene flexible Folie.

7. Schichtfolie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Folie aus einem Material besteht, das ausgewählt wird aus der Gruppe Kunststoffilm, Zellglas, Aluminiumfolie, Papier, Stoff und Faservlies.