DE69802670T2

DE69802670T2 - Flash-gesponnenes flächiges material

Info

Publication number: DE69802670T2
Application number: DE69802670T
Authority: DE
Inventors: M. Harriss; Jackson Mc Ginty; K. Rudys
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2018-03-06
Also published as: EP0964949B1; CA2279865A1; BR9807721A; DE69802670D1; CN1090260C; EP0964949A1; JP2001515544A; US6010970A; CN1249791A; ES2165671T3; KR20000075962A; WO1998039509A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Bahnen, die aus Plexifilamentfolienfibrillensträngen, flash-gesponnen aus einem Polymer, hergestellt sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Plexifilamentbahnen, bei denen die physikalischen Eigenschaften der Bahnen durch Hinzufügen kleiner Mengen von Pigment zu dem Polymer vor dem Flash-Spinnen verbessert werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Technik des Flash-Spinnens von Plexifilamentfolienfibrillen aus einem Polymer in einer Lösung oder einer Dispersion ist auf dem Fachgebiet bekannt. Der Begriff "Plexifilament" bedeutet ein dreidimensionales integrales Netzwerk aus einer Vielzahl dünner, bandartiger Folienfibrillenelemente von zufälliger Länge und mit einer mittleren Dicke von weniger als etwa 4 Mikrometern und mit einer mittleren Fibrillenbreite von weniger als 25 Mikrometern. In Plexifilamentstrukturen sind die Folienfibrillenelemente im allgemeinen coextensiv mit der Längsachse der Struktur ausgerichtet, und sie vereinen und trennen sich intermittierend in unregelmäßigen Abständen an verschiedenen Stellen über die Länge, Breite und Dicke der Struktur hinweg, wobei ein dreidimensionales Netzwerk erzeugt wird.
Das Verfahren der Erzeugung von Plexifilamentfolienfibrillensträngen und die Formung derselben zu Vliesbahnenmaterial ist in der US-Patentschrift 308.1519 von Blades et al.; der US-Patentschrift 3227794 von Anderson et al.; der US-Patentschrift 3169899 von Steuber und der US-Patentschrift 3860369 von Brethauer et al. (alle diese sind an E. I. du Pont de Nemours and Company ("DuPont") abgetreten) offenbart und eingehend diskutiert worden. Dieses Verfahren und verschiedene Verbesserungen davon wurden von DuPont über eine Reihe von Jahren bei der Herstellung seines spinngebundenen Olefins Tyvek® angewandt.
Die in Abb. 1 gezeigte allgemeine Flash-Spinnvorrichtung ist der ähnlich, die in der US- Patentschrift 3860369 von Brethauer et al. offenbart wurde, welche hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird. Nach dem Flash-Spinnverfahren wird ein Gemisch von Polymer und Spinnmittel durch eine unter Druck gesetzte Zuführungsleitung 13 zu einer Spinndüse 14 bereitgestellt. Das Polymergemisch in Kammer 16 wird durch eine Spinndüse 14 ausgetragen, wobei eine Dehnströmung nahe dem Zugang der Düse hilft, das Polymer zu gestreckten Polymermolekülen auszurichten. Wenn Polymer und Spinnmittel aus der Düse ausströmen, dehnt sich das Spinnmittel schnell als Gas aus und läßt fibrillierte Plexifilamentfolienfibrillen zurück. Die Ausdehnung des Spinnmittels während des Flashens beschleunigt das Polymer, so daß die Polymermoleküle weiter gestreckt werden, gerade wenn die Folienfibrillen gebildet werden und das Polymer durch die adiabatische Ausdehnung abgekühlt wird. Das Abschrecken des Polymers friert die lineare Orientierung der Polymermolekülketten an der Stelle ein, was zu der Festigkeit der so erhaltenen flash-gesponnenen Plexifilamentpolymerstruktur beiträgt.
Der Polymerstrang 20, ausgetragen aus der Spinndüse 14, ist gegen ein rotierendes gelapptes Ablenkprallblech 26 gerichtet, das den Strang in eine stärker planare Gewebestruktur 24 ausbreitet und das Gewebe abwechselnd nach links und nach rechts richtet, wenn der Strang auf ein sich bewegendes Sammelband 32 herabgleitet. Das Gewebe bildet eine Faserwatte 34, die unter einer Walze 31 hindurchgeführt wird, die die Watte zu einer Bahn 35, erzeugt mit Plexifilamentfolienfibrillennetzwerken, orientiert in einer überlappenden mehrfach gerichteten Konfiguration, zusammenpreßt. Die Bahn 35 verläßt die Spinnkammer 10 durch den Auslaß 12, bevor sie auf einer Bahnsammelwalze 29 gesammelt wird. Die Bahn 35 kann thermisch gebunden werden, um die gewünschte Festigkeit, Opazität, Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und Luftdurchlässigkeit der Bahn zu erhalten.
Die Polymere, die herkömmlicherweise bei der Herstellung von flash-gesponnenen Plexifilamentbahnen verwendet worden sind, sind Polyolefine, speziell Polyethylen. Die britische Patentschrift 891943 (abgetreten an DuPont) offenbart, daß Zusatzstoffe einschließlich farbiger Pigmente zu dem polymeren Material, das beim Herstellen von flash-gesponnenen Plexifilamentfasern verwendet wird, hinzugegeben werden können. Die US-Patentschrift 3169899 (abgetreten an DuPont) schlägt vor, daß flash-gesponnenes Polymer mit verschiedenen Zusatzstoffen einschließlich Pigmenten beim Herstellen von Plexifilamentbahnenmaterial verwendet werden kann. Dieser Stand der Technik offenbart jedoch weder noch schlägt er vor, wie Pigmente verwendet werden könnten, um Bahnenmaterial mit verbesserten physikalischen Eigenschaften herzustellen oder was die Eigenschaften von solchem Bahnenmaterial sein könnten.
Es wurde gefunden, daß die Spaltfestigkeit einer flash-gesponnenen Polyethylenbahn mit einem gegebenen Flächengewicht durch Vergrößern des Anteils an thermischer Bindung, dem die Bahn unterworfen wird, wesentlich vergrößert werden kann. Jedoch nimmt die Opazität von flash-gesponnenen Plexifilamentbahnen mit vergrößerten Anteilen thermischer Bindung ab. Verringerte Opazität gibt vielen in hohem Maße gebundenen Bahnen ein dürftiges und fleckiges Aussehen, obwohl solche Bahnen tatsächlich eine höhere Festigkeit als weniger gebundene Bahnen haben können. Verringerte Opazität kann auch schnellere Verschlechterung der Bahnfestigkeit in Gegenwart von ultraviolettem Licht, wie beispielsweise Sonnenlicht, verursachen, weil durch eine weniger opake Bahn mehr Licht hindurchtritt. Zusätzlich ist, wenn eine weniger opake Bahn bedruckt wird, die gedruckte Materie viel schwieriger zu lesen als gedruckte Materie auf einer Bahn mit höherer Opazität. Der traditionelle Kompromiß zwischen Spaltfestigkeit und Aussehen der Bahn war in einer Anzahl von Endverbrauchsanwendungen für flashgesponnenes Bahnenmaterial, die sterile Verpackung, Karten und Umschläge einschließen, mühsam.
Wenn als steriles Verpackungsmaterial verwendet, wird das flash-gesponnene Bahnenmaterial zum Verpacken von Gegenständen hergestellt, die Sterilisation erfordern, wie beispielsweise chirurgische Instrumente. Ein Gegenstand wird in einen Beutel oder eine andere Verpackung, hergestellt aus flashgesponnenem Bahnenmaterial, gelegt, welche Verpackung dann verschlossen und sterilisiert wird. Der Verschluß der Verpackung wird nachfolgend geöffnet, um den sterilisierten Gegenstand zu entnehmen. Wenn der sterilisierte Gegenstand so etwas wie ein chirurgisches Instrument ist, ist es äußerst wichtig, daß die Bahn nicht reißt oder aufspaltet, wenn sie geöffnet wird, weil dies Teilchen erzeugen würde, die sich auf den Instrumenten ablagern könnten. Die Beständigkeit gegenüber Aufspaltung kann vergrößert werden, indem der Anteil an Bindung, dem die Bahn unterworfen wird, vergrößert wird. Jedoch nimmt, wenn ein Bahnenmaterial mit geringerem Flächengewicht stark gebunden wird, die Bahn ein durchscheinendes und fleckiges Aussehen an, das die Anwender die Sterilität von in derartigem Material aufbewahrten Gegenständen in Frage stellen läßt. In der Vergangenheit wurden Bahnen mit Flächengewichten, die höher als waren die, die für die Eigenschaften der Festigkeit und des Bakterienschutzes benötigt werden, bei steriler Verpackung verwendet, um ein gewünschtes Niveau von Opazität bereitzustellen. Ein flashgesponnenes Bahnenmaterial wird benötigt, das mit niedrigeren Flächengewichten verwendet werden kann als das Bahnenmaterial, das gegenwärtig bei steriler Verpackung verwendet wird, jedoch thermisch bis zu dem Grad gebunden werden kann, der notwendig ist, um die erforderliche Spaltfestigkeit zu erhalten, ohne ein unannehmbares durchscheinendes und fleckiges Aussehen anzunehmen.
Eine andere Endanwendung, bei der hohe Opazität, gute visuelle Einheitlichkeit und hohe Spaltfestigkeit einer gebundenen flash-gesponnenen Plexifilamentbahn große Vorteile bieten, besteht für gedruckte Materialien wie beispielsweise Karten und Etiketten. Bestimmte Karten wie beispielsweise Seefahrtskarten und Generalstabskarten müssen unter einer Vielfalt von ungünstigen Bedingungen haltbar sein. Es wurde gefunden, daß Karten, die auf gebundenem flash-gesponnenen Bahnenmaterial gedruckt sind, solche Haltbarkeit bieten. Da die Benutzer solcher Karten häufig Wege auf den Karten einzeichnen und später die Wegemarkierungen ausradieren, müssen die Karten durch Verschleiß veranlaßter Aufspaltung und Abnutzung der Oberfläche widerstehen. Diese Verschleißfestigkeit wird am besten durch Erhöhung des Grads der Bahnbindung erreicht. Zusätzlich kann flash-gesponnenes Plexifilamentbahnenmaterial leichter bedruckt werden, wenn es eine glatte Oberfläche hat. Ein gebundenes Plexifilamentbahnenmaterial kann glatter gemacht werden, indem die Bahn zwischen glatten thermischen Kalanderwalzen hindurchgeführt wird. Zur gleichen Zeit wird hohe Bahnopazität benötigt, wenn detaillierter Druck von der Bahn, auf der eine Karte gedruckt ist, lesbar sein soll. Unglücklicherweise wird die Bahnopazität normalerweise verringert, wenn eine Bahn höheren Niveaus von Bindung und/oder thermischer Kalandrierung ausgesetzt wird. In der Vergangenheit wurde das Flächengewicht von Plexifilamentbahnenmaterial vergrößert, um den Druckanforderungen nach hoher Bahnopazität, hoher Spaltfestigkeit und hoher Bahnglätte zu entsprechen. Jedoch bewirkt schwereres Bahnenmaterial für bedruckte Bahnen auch, daß sie schwerer, voluminöser und weniger flexibel sind als wünschenswert ist.
Dementsprechend gibt es einen Bedarf an einer Plexifilamentbahn, die beträchtlicher thermischer Bindung und/oder thermischer Kalandrierung ausgesetzt werden kann, ohne eine bedeutende Verringerung der Opazität der Bahn zu erleiden. Es besteht ebenfalls ein Bedarf an einem Bahnenmaterial, das, wenn es bedruckt ist, in hohem Maße lesbar ist, sogar mit einer Ausrüstung zum Strichcodescannen. Schließlich gibt es einen Bedarf für opake Plexifilamentbahnen, die gefärbt sind und die nach thermischer Bindung einen hohen Grad an Farbsättigung zeigen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Durch die vorliegende Erfindung werden verbesserte Bahnen von Plexifilamentfolienfibrillensträngen bereitgestellt, die aus einem fasererzeugenden halbkristallinen Polyolefin gesponnen sind. Die Vliesfaserbahn besteht aus kontinuierlichen Längen gebundener Plexifilamentfibrillenstränge aus einem Polyolefinpolymer und einem Pigment, wobei das Polyolefin mindestens 90 Gew.-% der Fibrillenstränge umfaßt und das Pigment zwischen 0,05 Gew.-% und 10 Gew.- % der Fibrillenstränge umfaßt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Bahn ein Flächengewicht von weniger als 85 g/m², eine Spaltfestigkeit von mindestens 60 N/m und eine Opazität von mindestens 95%, wenn die Bahn eine Spaltfestigkeit von weniger als 120 N/m hat, eine Opazität von mindestens 90%, wenn die Bahn eine Spaltfestigkeit zwischen 120 N/m und 150 N/m hat, und eine Opazität von mindestens 80%, wenn die Bahn eine Spaltfestigkeit von mehr als 150 N/m hat. Vorzugsweise wird das Polyolefinpolymer aus der Gruppe von Polyethylen, Polypropylen, Copolymeren, bestehend primär aus Ethylen- und Propylenmonomereinheiten, und Gemischen davon ausgewählt.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Bahn ein Flächengewicht von weniger als 130 g/m², eine Parker-Tester-Glätte von weniger als 4,8 Mikrometern und eine Opazität von mindestens 92%, wenn die Bahn eine Spaltfestigkeit von weniger als 150 N/m hat, und eine Opazität von mindestens 80%, wenn die Bahn eine Spaltfestigkeit von mehr als 150 N/m hat.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Pigment in der Bahn Titandioxid. Vorzugsweise umfaßt das Titandioxid Teilchen von Rutil-Titandioxid mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 0,5 Mikrometern, welche Teilchen mit einer Organosiliciumverbindung beschichtet sind. Die Bahn mit Titandioxidpigment hat vorzugsweise einen Gütegrad der Strichcodelesbarkeit, gemäß ANSI Standard X3.182-1990, von mindestens 2,0 (Gütegrad C) bei Verwendung der Code-39-Symbologie mit einer schmalen Bandbreite von 0,0096 Zoll (0,0244 cm).
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Pigment ein Farbpigment. Vorzugsweise umfaßt das Farbpigment zwischen 0,1 Gew.-% und 3 Gew.-% der Fibrillenstränge und hat die Bahn mit Farbpigment eine Opazität von mindestens 90%. Die gebundene Bahn mit Farbpigment sollte eine Chromatizität haben, die mindestens 20% größer ist als die Chromatizität der Bahn, bevor die Bahn gebunden wurde.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Eine eingehendere Erklärung der Erfindung wird in der ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung bereitgestellt, in welcher auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen wird:
Abb. 1 ist eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung zum Flash-Spinnen von Polyolefinpolymer zu einem Plexifilamentfolienfibrillengewebe und Ablegen des Gewebes als Watte auf einer sich bewegenden Oberfläche, welche Watte zu Bahnform verfestigt wird.
Abb. 2 ist eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung zum Binden einer Plexifilamentfolienfibrillenbahn aus flashgesponnenem Polyolefinpolymer.
Abb. 3 ist eine graphische Darstellung, die Opazitätswerte für eine Anzahl verschiedener gebundener Bahnen mit verschiedenen Spaltfestigkeiten zeigt.
Abb. 4 ist eine graphische Darstellung, die Werte für die Strichcodequalität für eine Anzahl verschiedener gebundener Bahnen mit verschiedenen Spaltfestigkeiten zeigt.
Abb. 5 ist eine graphische Darstellung, die Werte für die Opazität für eine Anzahl verschiedener gebundener Bahnen mit verschiedenen Spaltfestigkeiten zeigt.
Abb. 6 ist eine graphische Darstellung, die Werte für die Chromatizitäts-Farbsättigung für eine Anzahl verschiedener gebundener Bahnen mit verschiedenen Spaltfestigkeiten zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Bezugnehmend jetzt auf Abb. 1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Flash- Spinnen eines thermoplastischen Polymers veranschaulicht. Dieses Flash-Spinnverfahren ist bekannt, und es wird unter Verwendung einer Standardausrüstung ausgeführt. Das Verfahren wird in einer Kammer 10, manchmal als Spinnzelle bezeichnet, durchgeführt, welche einen Stutzen zum Entfernen des Lösungsmittels 11 und eine Öffnung 12 hat, durch welche in dem Verfahren hergestelltes Vliesbahnenmaterial entnommen wird. Polymerlösung (oder Spinnflüssigkeit) wird in einem Mischsystem oder Zuführungstank (nicht gezeigt) kontinuierlich oder chargenweise mit einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck hergestellt. Der Druck der Lösung ist größer als der autogene Druck und vorzugsweise größer als der Druck am Trübungspunkt der Lösung. Der autogene Druck ist der Gleichgewichtsdruck der Polymerlösung in einem geschlossenen Behälter, der nur mit Lösung gefüllt ist, die darin sowohl flüssige als auch Dampfphase aufweist, und wobei es keine äußeren Einflüsse oder Kräfte gibt. Der autogene Druck ist eine Funktion der Temperatur. Indem die Lösung mit größerem als dem autogenen Druck bereitgestellt wird, wird sichergestellt, daß die Lösung keine darin vorhandene gesonderte Dampfphase hat. Der Druck am Trübungspunkt der Lösung ist der niedrigste Druck, bei dem das Polymer vollständig in dem Lösungsmittel gelöst ist, so daß ein homogenes Einphasengemisch erzeugt wird.
Die Polymerlösung wird von dem Herstellungstank durch eine unter Druck gesetzte Zuführungsleitung 13 und eine Düse 15 in eine Kammer mit geringerem Druck (oder Entspannungskammer) 16 eingelassen. In der Kammer mit geringerem Druck 16 trennt sich die Lösung in eine zweiphasige flüssig-flüssig-Dispersion, wie in der US-Patentschrift 3227794 von Anderson et al. offenbart ist. Eine Phase der Dispersion ist eine in erster Linie Lösungsmittel umfassende lösungsmittelreiche Phase, und die andere Phase der Dispersion ist eine den größten Teil des Polymers enthaltende polymerreiche Phase. Diese zweiphasige flüssig-flüssig-Dispersion wird durch eine Spinndüse 14 in einen Bereich mit viel geringerem Druck (vorzugsweise Atmosphärendruck) gezwungen, wo sich das Lösungsmittel ausdehnt und sehr schnell verdampft (flasht) und das Polyolefin aus der Spinndüse als Plexifilamentstrang 20 herauskommt. Der Strang 20 ist gegen ein rotierendes Prallblech 26 gerichtet. Das rotierende Prallblech 26 hat eine Form, die den Strang 20 in ein flacheres Gewebe 24 von etwa 5-15 cm Breite umformt. Das rotierende Prallblech 26 richtet das Gewebe 24 in eine rückwärts und vorwärts schwingende Bewegung mit ausreichender Amplitude, um eine 45-65 cm breite Schwade auf einem Ablegeband 32 zu erzeugen. Das Gewebe 24 wird auf dem sich bewegenden Drahtablegeband 32, das sich etwa 50 cm unter dem rotierenden Prallblech 26 befindet, abgelegt, und die rückwärts und vorwärts schwingende Bewegung ist im allgemeinen über das Band 32 gerichtet, um eine Watte 34 zu erzeugen.
Nachdem das Gewebe 24 auf seinem Weg zu dem sich bewegenden Band 32 durch das Prallblech 26 abgelenkt ist, tritt das Gewebe in eine Coronaladungszone zwischen einer stationären Mehrnadel- Ionenkanone 28 und einer geerdeten rotierenden Zielplatte 30 ein. Das geladene Gewebe 24 wird durch einen Strom von Lösungsmitteldampf mit hoher Geschwindigkeit durch einen Diffusor getragen, der aus einem vorderen Abschnitt 21 und einem hinteren Abschnitt 23 besteht. Der Diffusor steuert die Ausdehnung der Spinnmittelgase und verlangsamt das Gewebe 24. Das sich bewegende Band 32 ist über die Walze 33 geerdet, so daß das geladene Gewebe 24 elektrostatisch von dem Band 32 angezogen wird und darauf an der Stelle festgehalten wird. Überlappende Gewebeschwaden, gesammelt auf dem sich bewegenden Band 32, werden dort durch elektrostatische Kräfte gehalten und werden zu der Watte 34 mit einer Dicke geformt, die durch die Fließgeschwindigkeit der Spinnflüssigkeit und die Geschwindigkeit des Bands 32 gesteuert wird. Die Watte 34 wird zwischen dem Band 32 und der Verfestigungswalze 31 zu einer Bahn 35 gepreßt, die genügend Festigkeit hat, um außerhalb der Kammer 10 gehandhabt und auf einer Aufwickelwalze 29 gesammelt zu werden.
Die leicht verfestigte Folienfibrillenbahn 35 wird herkömmlicherweise nach einem thermischen Bindeverfahren gebunden, wie dem, das in der US-Patentschrift 3532589 von David (abgetreten an DuPont) offenbart ist und wie es in Abb. 2 gezeigt ist. Nach diesem Verfahren wird unverfestigte Folienfibrillenbahn 35 von einer Versorgungswalze 40 während der Wärmebindung einer leichten Kompression unterworfen, um Schrumpfen und Kräuseln der bindenden Bahn zu verhindern. Ein flexibles Band 42 wird verwendet, um die Bahn 35, während die Bahn gebunden wird, gegen eine große beheizte Trommel 44, die aus einem wärmeleitenden Material hergestellt ist, zu pressen. Die Spannung in dem Band wird durch die Walzen 46 aufrechterhalten. Das Band wird durch eine Heizwalze 47 und/oder eine beheizte Platte 48 vorgewärmt. Die Trommel 44 wird bei einer Temperatur gehalten, die im wesentlichen gleich oder größer als die obere Grenze des Schmelzbereichs der Folienfibrillenelemente der zu bindenden Bahn ist. Die erwärmte und gebundene Bahn 52 wird von der beheizten Trommel 44 entnommen, ohne die Beschränkung durch das Band zu entfernen, und die Bahn wird dann zu einer Kühlwalze 49 überführt, wo die Temperatur der Folienfibrillenbahn überall in ihrer Dicke auf eine Temperatur verringert wird, die kleiner ist als die, bei welcher die Bahn sich verzerrt oder schrumpft, wenn sie losgelassen wird. Die Walze 50 entfernt die gebundene Bahn von dem Band 42, bevor die Bahn auf einer Sammelwalze 54 gesammelt wird. Die Temperatur der beheizten Trommel 44 und des Bands 42 und die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel 44 und des Bands 42 bestimmen den Anteil der Bindung der Bahn. Die Bahn kann durch eine andere Vorrichtung zum thermischen Binden wie der in Abb. 2 gezeigten geführt werden, wobei die gegenüberliegende Oberfläche der Bahn zu der beheizten Trommel zeigt, um auf beiden Seiten der Bahn eine harte gebundene Oberfläche herzustellen.
In einer anderen Ausführungsform kann die leicht verfestigte Folienfibrillenbahn 35 punktgebunden werden, indem die Bahn zwischen einer beheizten Walze mit erhöhten Buckeln und einer elastischen Walze hindurchgeführt wird, wie in der US-Patentschrift 3478141 von Dempsey et al. (abgetreten an DuPont) beschrieben ist. Wenn eine weichere flash-gesponnene Bahn erwünscht ist, kann die punktgebundene Bahn weich gemacht werden, indem die Bahn durch eine Vorrichtung zum Knopfbrechen und Kreppen geführt wird, wie sie in der US-Patentschrift 3427376 von Dempsey et al. (abgetreten an DuPont) beschrieben ist.
Typische Polymere, die in dem Flash-Spinnverfahren verwendet werden, sind Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen. Es wird auch erwogen, daß Copolymere, die in erster Linie aus Ethylen- und Propylenmonomereinheiten bestehen, und Gemische von Olefinpolymeren und -copolymeren wie vorstehend beschrieben flash-gesponnen werden könnten. Es wurde jetzt gefunden, daß es möglich ist, flash-gesponnenes Polyolefinbahnenmaterial nach den vorstehend beschriebenen Verfahren, aber mit einer kleinen Menge von Pigment, das überall in dem Polymer dispergiert ist, herzustellen. Es wurde gefunden, daß derartiges Pigment die Opazität der flash-gesponnenen Bahn vergrößert, besonders wenn die Bahn erhöhten Niveaus thermischer Bindung ausgesetzt wird. Es wurde auch gefunden, daß die Dispergierung bestimmter Pigmente in einer flash-gesponnenen Polyolefinbahn auf solchen Bahnen aufgedruckte Materie sowohl für das menschliche Auge als auch für eine Ausrüstung zum elektronischen Scannen leichter lesbar macht. Die Antragsteller haben erfolgreich pigmentierte flash-gesponnene Polyolefinbahnen hergestellt, die sich der vorstehend beschriebenen Vorzüge erfreuen, wobei sowohl weiße als auch farbige Pigmente verwendet wurden.
Ein weißes Pigment, von dem gefunden wurde, daß es ein besonders vorteilhafter Zusatzstoff in flash-gesponnenen Polyolefinbahnen ist, ist Titandioxid. Es wurde gefunden, daß der Zusatz einer kleinen Menge von Titandioxid zu einem Polyolefinpolymer vor dem Beginn des Flash-Spinnens nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren die Opazität der gebundenen flash-gesponnenen Bahn bedeutend vergrößert. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zuerst ein Gemisch von einem Polyolefinpolymer und Titandioxid erzeugt, wobei das Titandioxid zwischen 0,1 Gew.-% und 10 Gew.-% des Gemisches, und stärker bevorzugt von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% des Gemisches, umfaßt. Dieses Gemisch wird mit einem Lösungsmittel vereinigt, um eine Spinnlösung mit einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck zu erzeugen. Der Druck der Spinnlösung ist größer als der autogene Druck und vorzugsweise größer als der Druck am Trübungspunkt der Lösung. Das Lösungsmittel hat vorzugsweise einen atmosphärischen Siedepunkt zwischen 0ºC und 150ºC und wird aus der Gruppe, bestehend aus Kohlenwasserstoffen, Fluorkohlenwasserstoffen, chlorierten Kohlenwasserstoffen, Chlorfluorkohlenwasserstoffen, Alkoholen, Ketonen, Acetaten, Hydrofluorethern, Perfluorethern und cyclischen Kohlenwasserstoffen (mit fünf bis zwölf Kohlenstoffatomen) ausgewählt. Zu bevorzugten Lösungsmitteln für das Flash-Spinnen von Polyolefinpolymeren und -copolymeren und Gemischen solcher Polymere und Copolymere in Lösung gehören Trichlorfluormethan, Methylenchlorid, Dichlorethylen, Cylopentan, Pentan, HCFC-141b und Bromchlomethan. Zu bevorzugten Hilfslösungsmitteln, die in Verbindung mit diesen Lösungsmitteln verwendet werden können, gehören Fluorkohlenwasserstoffe wie HFC-4310mee, Hydrofluorether wie Methyl(perfluorbutyl)ether und perfluorierte Verbindungen wie Perfluorpentan und Perfluor-N-methylmorpholin. Diese Spinnlösung wird anschließend aus einer Spinndüse flash-gesponnen und auf einem sich bewegenden Band abgelegt, um nach dem vorstehend beschriebenen und in Abb. 1 gezeigten Flash-Spinnverfahren Bahnen von Plexifilamentfolienfibrillen zu erzeugen.
Das bevorzugte Polyolefin in dem Gemisch von Titandioxid und Polyolefin ist Polyethylen. Das Titandioxid wird dem Gemisch vorzugsweise in der Form von Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 0,5 Mikrometern zugegeben. Die Titandioxidteilchen werden zuerst mit einer auf das Gewicht des Polymers bezogenen Beladung zwischen 10 Gew.-% und 80 Gew.-% in das Polyethylen compoundiert, um ein Konzentrat zu erzeugen. Das Konzentrat wird als nächstes mit einem Polyethylen hoher Dichte, das vorzugsweise einen Schmelzindex zwischen 0,65 und 1,0 g/10 Minuten bei 190ºC und eine Dichte zwischen 0,940 und 0,965 g/cm³ hat, gemischt, in der Art, daß das Titandioxid zwischen 0,10 Gew.-% und 10 Gew.-% des Gemisches umfaßt. Dieses Gemisch von Titandioxid und Polyethylen wird wie vorstehend beschrieben vor dem Flash-Spinnen mit einem Spinnlösungsmittel vereinigt.
Die in der Erfindung verwendeten Titandioxidteilchen sind im allgemeinen in der Kristallform von Rutil oder Anatas, und die Teilchen werden gewöhnlich durch entweder ein Chloridverfahren oder ein Sulfatverfahren hergestellt. Die Titandioxidteilchen können auch Bestandteile enthalten, um die Haltbarkeit der Teilchen oder die Verteilbarkeit der Teilchen in dem Polymer zu verbessern. Beispielsweise und nicht darauf begrenzt kann das in der Erfindung verwendete Titandioxid Zusatzstoffe und/oder anorganische Oxide, wie beispielsweise Aluminium, Silicium oder Zinn ebenso wie Triethanolamin, Trimethylolpropan und Phosphate, enthalten. Vorzugsweise haben die Titandioxidteilchen eine Beschichtung von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Titandioxids, von mindestens einer Organosiliciumverbindung, wie beispielsweise ein Silan oder ein Polysiloxan, um die Stabilität des Gemisches von Polymer, Titandioxid und Spinnmittel zu verbessern. Die bevorzugte Beschichtung ist eine Silanverbindung mit der Formel RxSi(R')4-x, wobei: R eine nichthydrolysierbare aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Gruppe mit 8-20 Kohlenstoffatomen ist; R' eine hydrolysierbare Gruppe, ausgewählt aus Alkoxy, Halogen, Acetoxy oder Hydroxy oder Gemischen davon, ist; und x = 1 bis 3. Solche Titandioxidteilchen sind vollständiger in der PCT-Patentveröffentlichung WO 95/23192, die hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird, offenbart. Das Titandioxid, das in den nachstehenden Beispielen 1 und 2 verwendet wurde, wurde dem Polymer in Form von Teilchen des neutralisierten Pigment-Rutil-Titandioxids, besprüht mit 1 Gew.-% Octyltriethoxysilan, zugegeben.
Es wurde gefunden, daß flash-gesponnene Bahnen von Plexifilamentfolienfibrillen von Polyethylen und Titandioxid eine Anzahl verbesserter Eigenschaften zeigen. Zum Beispiel war bei den meisten Niveaus von Bahnopazität die Spaltfestigkeit einer Bahn, die kleine Mengen von Titandioxid einschloß, bedeutend größer als die Spaltfestigkeit einer Bahn, die identisch war, außer daß sie ohne Titandioxid hergestellt war. Abb. 3 ist eine graphische Darstellung von Opazität gegen Spaltfestigkeit für die drei Bahnen, die hergestellt wurden, wie in Vergleichsbeispiel 1 und in den Beispielen 1 und 2 beschrieben ist. Die erste Bahn (Kurve 62) hatte kein hinzugesetztes Titandioxid; die zweite Bahn (Kurve 63) schloß 2,5 Gew.-% von mit Silan beschichtetem Rutil-Titandioxid ein; und die dritte Bahn (Kurve 64) schloß 5 Gew.-% von mit Silan beschichtetem Rutil-Titandioxid ein. Wie in Abb. 3 gesehen werden kann, hatte bei einem Opazitätsniveau von 93% die Bahn ohne Titandioxid eine Spaltfestigkeit von etwa 125 N/cm, während die Bahn mit 2,5% Titandioxid eine Spaltfestigkeit von etwa 140 N/cm hatte und eine Bahn mit 5% Titandioxid eine Spaltfestigkeit von etwa 165 N/cm hatte. Während die leicht gebundenen Bahnen mit einer Spaltfestigkeit von etwa 60 N/cm jeweils eine Opazität von etwa 98% aufrechterhielten, behielt bei einer stärker gebundenen Spaltfestigkeit von etwa 140 N/cm die Bahn mit 5% Titandioxid eine 94%-Opazität, während die Bahn ohne Titandioxid nur eine 89,5-%-Opazität behalten hatte. Dies ist der Fall, weil das Titandioxid enthaltende Bahnenmaterial einem größeren Grad von thermischer Bindung ohne übermäßige Verringerung der Opazität widerstehen kann.
Ein weiterer deutlicher Vorteil von Bahnen, die aus einem Gemisch von Polyethylen und einer kleineren Menge von Titandioxid flash-gesponnen sind, ist, daß Materie, die auf solche Bahnen aufgedruckt ist, leichter unterscheidbar ist. Zum Beispiel waren Strichcodes, die auf Bahnemnaterial gedruckt waren, das mit kleinen Mengen von Titandioxid (Beispiele 1 und 2) hergestellt war, durch Strichcodelesegeräte weit besser lesbar als es die Strichcodes waren, die auf Bahnenmaterial gedruckt waren, das ohne Titandioxid (Vergleichsbeispiel 1) hergestellt war. Wie in Abb. 4 gesehen werden kann, waren die Bewertungen der Strichcodelesbarkeit für Bahnen, die mit entweder 2,5% Titandioxid (Kurve 67) oder 5% Titandioxid (Kurve 68) hergestellt waren, merklich höher als für Bahnen, die ohne Titandioxid (Kurve 66) hergestellt waren. Bei einem gegebenen Bindungsniveau waren die Bewertungen der Strichcodelesbarkeit für das Bahnnmaterial mit 5% Titandioxid (Beispiel 1) im Mittel 78% besser als die Bewertungen der Lesbarkeit für die Bahn ohne Titandioxid (Vergleichsbeispiel 1). Ähnlich waren die Bewertungen der Strichcodelesbarkeit für das Bahnenmaterial mit 2,5% Titandioxid (Beispiel 1) im Mittel 41% besser als die Bewertungen der Lesbarkeit für die Bahn ohne Titandioxid (Vergleichsbeispiel 1). Es wird angenommen, daß sich diese Verbesserung aus zwei Faktoren ergibt. Erstens reflektiert die Bahn mit Titandioxid an der Oberfläche mehr Licht, so daß der Kontrast zwischen den dunklen Strichen und der Bahn stärker ausgeprägt ist. Zweitens kann, da die Bahn mit Titandioxid einem größeren Grad von thermischer Bindung ohne bedeutenden Verlust an Opazität ausgesetzt werden kann, diese Bahn mit einer glatteren, stärker reflektierenden Oberfläche hergestellt werden, was einen noch stärkeren visuellen Kontrast zwischen der Bahn und der gedruckten Materie ergibt. Diese verbesserte Lesbarkeit ist sehr vorteilhaft, wenn das Bahnenmaterial für Verpackung, Etiketten oder andere, Gegenstände verwendet wird, die wahrscheinlich mit Strichcodes bedruckt werden.
Gebundenes Plexifilamentbahnenmaterial wird leichter bedruckt, wenn die Oberfläche der Bahn glatt ist. Eine glatte Bahnoberfläche erfordert weit weniger Tinte als eine rauhe Oberfläche, weil eine glatte Oberfläche keine Löcher und Risse hat, die bedeutende Mengen an Tinte absorbieren, wie es mit einer rauhen oder texturierten Oberfläche der Fall ist. Auf einer glatten Oberfläche gedruckte Tinte bleibt an der Oberfläche, wo die Tinte den maximalen Beitrag für das gedruckte Bild bringt. Die dünne und gleichmäßige Tintenschicht, die benötigt wird, um ein Bild auf einer glatten Oberfläche zu erzeugen, trocknet auch schneller und ist deshalb schmutzfleckenbeständiger als die dickere und weniger gleichmäßige Tintenschicht, die erforderlich ist, um ein gedrucktes Bild auf einer rauhen oder texturierten Oberfläche zu erzeugen.
Gebundenes Plexifilamentbahnenmaterial ist nicht von sich aus glatt, weil solches Bahnenmaterial aus feinen Fasern mit großen Oberflächen, die übereinander liegend abgelegt worden sind, hergestellt ist. Um eine glatte leicht bedruckbare Oberfläche auf einer Bahn aus gebundenem Plexifilamentbahnenmaterial zu erhalten, kann es notwendig sein, die Bahn einem Binden bei höherer Temperatur auszusetzen. Es wurde ebenfalls gefunden, daß eine in hohem Maße bedruckbare, glatte Bahnoberfläche erhalten werden kann, indem das gebundene Bahnenmaterial zwischen glatten Kalanderwalzen hindurchgeführt wird. Jedoch sinkt, wenn hohe Bindungstemperaturen und/oder Kalandrieren nach dem Binden auf Plexifilamentbahnenmaterial angewandt wird, die Opazität des Bahnenmaterials. Wie vorstehend diskutiert worden ist, ist gedruckte Materie auf einem weniger opaken Bahnenmaterial beträchtlich weniger deutlich als Materie, die auf einer stärker opaken Bahn gedruckt ist. So geht viel von der Verbesserung der Bedruckbarkeit einer Plexifilamentbahn, die erhalten werden kann, indem die Oberfläche glatter gemacht wird, aufgrund verringerter Opazität verloren.
Es wurde jetzt gefunden, daß ein anderer Vorteil des Hinzufügens einer kleinen Menge von Pigment, wie beispielsweise Titandioxid, zu dem Polymer, das bei dem Flash-Spinnen eines Plexifilamentbahnenmaterials verwendet wird, darin besteht, daß die Bahn gebunden und/oder kalandriert werden kann, um die Bahn glatter und besser bedruckbar zu machen, ohne Opazität zu opfern. Wie in den Beispielen, die in der Tabelle 8 angegeben sind (Vergleichsbeispiel 4, Beispiel 8 und Beispiel 11), gesehen werden kann, hilft die Zugabe von Titandioxid zu dem Polymer, das bei der Herstellung von flashgesponnenem Plexifilamentbahnenmaterial verwendet wird, dem Bahnenmaterial, größere Opazität zu behalten, wenn das Bahnenmaterial kaltem Kalandrieren unterworfen wird, um die Glätte der Bahn zu verbessern. In ähnlicher Weise zeigen die Beispiele, die in Tabelle 9 angegeben sind (Vergleichsbeispiel 5, Beispiel 9 und Beispiel 12), daß der Zusatz von Titandioxid einem Plexifilamentbahnenmaterial hilft, größere Opazität beizubehalten, wenn die Bahn heißem Kalandrieren unterworfen wird, um die Glätte der Bahn zu verbessern. Es kann auch gesehen werden, daß sowohl die kalt kalandrierten Bahnen der Beispiele 8 und 11, zu denen Titandioxid hinzugegeben worden war (Tabelle 8), als auch die heiß kalandrierte Bahn der Beispiele 9 und 12 (Tabelle 9), zu der Titandioxid hinzugegeben worden war, weit besser strichcodescannbar waren als die Bahnen ohne Titandioxid (Vergleichsbeispiele 4 und 5). In den Beispielen 13-21 kann gesehen werden, daß die verbesserte Bahnopazität und Strichcodescannbarkeit, von der gefunden wurde, daß sie das Ergebnis des Zusatzes von Titandioxid zu einer Plexifilamentbahn war, über einen Bereich von Bahnflächengewichten offensichtlich ist.
Es wurde gefunden, daß farbige Pigmente ebenfalls verwendet werden können, um die physikalischen Eigenschaften gebundener Bahnen von flash-gesponnenen Plexifilamentfolienfibrillen zu verbessern. Eine kleine Menge bestimmter konzentrierter Farbpigmente kann die Opazität einer flashgesponnenen Bahn vergrößern, die Stabilität der Bahn gegen UV-Strahlung verbessern und/oder die visuelle Gleichmäßigkeit der Bahn verbessern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfortn der Erfindung wird ein Konzentrat eines Farbpigments in einem Polymer in Polyethylen, das flash-gesponnen werden soll, dispergiert. Vorzugsweise ist das Konzentrat ein Gemisch eines Polyethylens und eines Farbpigments, in welchem das Farbpigment zwischen 5 Gew.-% und 60 Gew.-% des Konzentrats umfaßt. Pellets des Konzentrats und des Polyethylens werden durch Gewichtsverlust-Aufgabevorrichtungen in einer gesteuerten Weise so in das Auflösungssystem eingeführt, daß das Pigment von 0,05 Gew.-% bis 5 Gew.-% des Polymers, das flash-gesponnen werden soll, umfaßt. Das Gemisch von Polyethylen und Farbpigment wird mit einem der vorstehend beschriebenen Lösungsmittel vereinigt, um eine Spinnlösung mit einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck zu erzeugen. Diese Spinnlösung wird nachfolgend aus einer Spinndüse flash-gesponnen und abgelegt, um nach dem vorstehend beschriebenen und in Abb. 1 gezeigten Flash-Spinnverfahren Bahnen von Plexifilamentfolienfibrillen zu erzeugen.
Die beim Flash-Spinnen verwendeten Farbpigmente sollten keine Pigmente sein, die mit dem Spinnmittel reagieren. Zum Beispiel sollten Farbpigmente, die in sauren Umgebungen instabil sind, nicht mit Trichlorfluormethan-Spinnmitteln verwendet werden, die beim Flash-Spinnen von Polyethylen hoher Dichte gewöhnlich verwendet werden. Ein solches Farbpigment, von dem gefunden wurde, daß es in Trichlorfluormethan-Spinnmitttel instabil ist, ist Ampacet's Ultramarinblau (CI-Nr. 77007). Das Farbpigment muß auch eines sein, das sich bei den erhöhten Temperaturen, die gewöhnlich während des Flash-Spinnens von Polyolefinen aus der Lösung (z. B. 180º bis 200ºC für Polyethylen) auf die Spinnlösung angewendet werden, nicht zersetzt. Es ist auch wichtig, daß das Farbpigment das Polymer weder während des Flash-Spinnens noch in dem fertiggestellten Bahnprodukt destabilisiert. Zum Beispiel wurde gefunden, daß Pigmente, die mit Übergangsmetallen hergestellt wurden, wie sie in anorganischen komplexen Pigmenten wie Bariumrot-Pigment zu finden sind, die oxidative Zersetzung von flash-gesponnener Polyethylenbabn begünstigen.
Es wurde gefunden, daß gebundene Bahnen, in welche die Farbpigmente eingebracht worden sind, nach dem thermischen Binden Opazität zeigen, die der Opazität einer gebundenen Bahn, die abgesehen von der Abwesenheit eines Pigmentzusatzstoffes identisch ist, weit überlegen ist. Wie in Abb. 5 gesehen werden kann, hatten flash-gesponnene Polyethylenbahnen, die mit etwa 0,4% blauem Pigment (Kurve 73), wie in Beispiel 3 beschrieben, oder etwa 1,64% rotem Pigment (Kurve 72), wie in Beispiel 4 beschrieben, hergestellt waren, Opazitäten, die über 98% blieben, sogar nachdem die Bahnen zu einer Spaltfestigkeit von bis zu 125 N/m wasserdampfgebunden waren. Die Opazität der unpigmentierten Bahn von Vergleichsbeispiel 1 fiel auf 91%, wenn sie zu einer Spaltfestigkeit von 125 N/m gebunden war. Abb. 5 zeigt, daß eine hohe Spaltfestigkeit in den pigmentierten Bahnen, die mit einer sehr kleinen Menge von Farbpigment hergestellt sind, fast ohne Verlust an Opazität erreicht werden kann.
Ein anderer überraschender Befund war der Grad, zu dem Farbreichtum und Farbsättigung in einer Bahn von flash-geponnenem pigmentierten Bahnprodukt sich verbessern, wenn die pigmentierte Bahn der Erfindung thermisch gebunden wird. Farbsättigung ist eines der drei Attribute von Farbe, die gewöhnlich verwendet werden, um eine Farbe zu charakterisieren. In einem dreidimensionalen Farbsystem, wie beispielsweise das Munsell System of Color Notation, kann Farbe in Form von Helligkeit, Farbton und Sättigung definiert werden. Entsprechend diesem System wird die Helligkeit von schwarz bis weiß auf einer senkrechten Achse angegeben. Der Farbton wird in Form einer Richtung senkrecht zu der senkrechten Achse angegeben, welche einer bestimmten Farbe auf einem Farbtonkreis entspricht, der die senkrechte Achse umgibt. Die Sättigung der Farbe wird in Form eines Abstands von der senkrechten Achse dargestellt. Farben, die weiter von der schwarzweißen senkrechten Achse entfernt sind, sind weniger grau und sind stärker mit dem reinen Farbton gesättigt. Dieser Grad an Farbsättigung ist nicht von dem Farbton abhängig und wird in dem einheitslosen Maß der Chromatizität ausgedrückt.
Wie in Abb. 6 gesehen werden kann, hatte die Chromatizität von flash-gesponnenen Polyethylenbahnen, die mit etwa 0,4% blauem Pigment (Kurve 76), wie in Beispiel 3 beschrieben, etwa 1,64% rotem Pigment (Kurve 77), wie in Beispiel 4 beschrieben, oder etwa 1,0% gelbem Pigment (Kurve 78), wie in Beispiel 5 beschrieben, Chromatizitätswerte, die von 20% bis 40% anwuchsen, wenn sie zu einer relativ niedrigen Spaltfestigkeit von etwa 50 N/m gebunden wurden. Die Chromatizitätswerte für die Bahnen, wenn zu Spaltfestigkeiten von mehr als 150 N/m gebunden, waren von 60% bis 105% größer als die Chromatizitätswerte für die entsprechenden ungebundenen Bahnen.
Es wurde ebenfalls gefunden, daß gebundene flash-gesponnene Polyethylenbahn, die mit entweder weißem Pigment, farbigem Pigment oder irgendeiner Kombination der beiden hergestellt war, ein viel gleichmäßigeres Gesamtaussehen hat, bei dem das Verwirbelungsmuster des Plexifilamentgewebes viel weniger sichtbar war als bei vergleichbarem unpigmentierten Bahnenmaterial. In vielen Endverbrauchsanwendungen macht es dieses gleichmäßigere Aussehen möglich, eine Bahn mit geringerem Flächengewicht zu verwenden, die unter Verwendung von weniger Polymer hergestellt werden kann.
Die verbesserten Eigenschaften, die mit der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden, werden in den folgenden, nicht begrenzenden Beispielen offensichtlicher gemacht.

BEISPIELE

In der vorstehenden Beschreibung und in den nicht begrenzenden Beispielen, die folgen, wurden die folgenden Testverfahren verwendet, um verschiedene angegebene charakteristische Merkmale und Eigenschaften zu bestimmen. ASTM bezeichnet die American Society for Testing and Materials, TAPPI bezeichnet die Technical Association of the Pulp and Paper Industry, ISO bezeichnet die International Organization for Standardization und ANSI bezeichnet das American National Standards Institute.
Das Flächengewicht wurde nach ASTM D-3776, die hiermit durch Bezugnahme einbezogen ist, bestimmt und ist in g/m² angegeben. Die für die nachstehenden Beispiele angegebenen Flächengewichte beziehen sich jeweils auf einen Mittelwert von mindestens zwölf Messungen, die auf der Bahn gemacht wurden.
Die Spaltfestigkeit einer Bahnprobe wird gemessen, indem eine Zugprüfmaschine mit einer konstanten Dehnungsgeschwindigkeit wie beispielsweise ein Instron-Tischmodell-Testgerät verwendet wird. Eine Probe von 1,0 Zoll (2,54 cm) mal 8,0 Zoll (20,32 cm) wird ungefähr 1,25 Zoll (3,18 cm) gespalten, indem ein Pickel in den Querschnitt der Probe eingeführt wird, um eine Trennung und Spaltung von Hand einzuleiten. Die gespaltenen Probenflächen werden in den Klammern des Testgeräts befestigt, welche 1,0 Zoll (2,54 cm) auseinander gesetzt sind. Das Testgerät wird gestartet und mit einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 5 Zoll/min (12,7 cm/min) betrieben. Nachdem der Durchhang bei etwa 0,5 Zoll des Kreuzkopfweges beseitigt ist, beginnt der Computer, Ablesungen der Kraft aufzunehmen. Die Probe wird für etwa 6 Zoll (15,24 cm) gespalten, währenddessen 3000 Kraftablesungen vorgenommen und gemittelt werden. Die mittlere Spaltfestigkeit ist die mittlere Kraft, geteilt durch die Probenbreite, und wird in Einheiten von N/cm ausgedrückt. Der Test folgt im allgemeinen dem Verfahren von ASTM D 2724-87, welches hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird. Die für die nachfolgenden Beispiele angegebenen Spaltfestigkeitswerte beruhen jeweils auf einem Mittelwert von mindestens zwölf Messungen, die auf der Bahn vorgenommen wurden.
Die Opazität wird gemäß TAPPI T-425 om-91, welche hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird, gemessen. Die Opazität ist das Reflexionsvermögen von einer einzelnen Bahn gegen einen schwarzen Hintergrund, verglichen mit dem Reflexionsvermögen von einem weißen Standardhintergrund, und wird als Prozent ausgedrückt. Die für die nachfolgenden Beispiele angegebenen Opazitätswerte beruhen jeweils auf einem Mittelwert von mindestens sechs Messungen, die auf der Bahn gemacht wurden.
Die Druckqualität wird gemäß ANSI X3.182-1990, welches hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird, gemessen. Der Test mißt die Druckqualität eines Strichcodes zum Zweck der Codelesbarkeit. Der Test bewertet die Druckqualität eines Strichcodesymbols auf Kontrast, Modulation, Fehler und Decodierbarkeit und weist für jede Kategorie einen Gütegrad von A, B, C, D, E oder F (Versagen) zu. Die zusätzlichen Kategorien des Reflexionsvermögens und Kantenkontrasts werden auf einer Bestanden/Versagen-Basis bewertet. Der Gesämtgütegrad einer Probe ist der niedrigste Gütegrad, der in einer der vorstehenden Kategorien erhalten wurde. Die in den nachfolgenden Beispielen angegebenen numerischen Werte der Strichcodequalität stellen einen Mittelwert von 80 Scannungen dar, wobei ein Gütegrad von A = 4, ein Gütegrad von B = 3, ein Gütegrad von C = 2, ein Gütegrad von D = 1 und ein Gütegrad von F = 0 ist. Für jede Probe wurden 10 Scannungen auf acht verschiedenen, auf die Probe gedruckten Strichcodes für insgesamt 80 Scannungen ausgeführt. Die ANSI-Gütegrade wurden wie folgt zugeordnet:
Das Testen wurde mit Strichcodes der Code-39-Symbologie mit der Breite des schmalen Strichs von 0,0096 Zoll (0,0244 cm), die mit einem Intermec 4400 Printer, hergestellt von Intermec Inc. in Cincinnati, Ohio, unter Verwendung eines thermischen Übertragungsbandes B 110A, hergestellt von Ricoh Electronics in Japan, gedruckt wurden, ausgeführt. Die Überprüfung wurde mit einem PSC Quick Check 200 Scanner (660 nm Wellenlänge und 6 mil Apertur), hergestellt von Photographic Sciences Corporation Inc. in Webster, New York, ausgeführt.
Der Schmelzindex wird gemäß ASTM-D-1238-90A gemessen und wird in Einheiten von g/10 Minuten gemessen (@190ºC mit einem 2,16-, 5- oder 21,6-kg-Gewicht).
Die Chromatizität ist eine Messung ohne Maßeinheit der Farbsättigung entsprechend der Munsel System Color Notation. Ein höherer Wert der Chromatizität zeigt eine unabhängig vom Farbton reichere, reinere Farbe an. Die Chromatizität wurde mit einem integrierenden Kugelspektralphotometer MacBeth. Model 2020, hergestellt von der MacBeth Division der Kollmorgen Corporation in Newburgh, New York, gemessen.
Die Bahndicke wurde nach dem ASTM-Verfahren D 1777, welches hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird, gemessen und ist in Mikrometern angegeben.
Die Bahnglätte wurde unter Verwendung eines L&W PPS Tester (gewöhnlich als Parker-Tester bekannt), hergestellt von Lorentzen & Wette in Kista, Schweden, gemessen. Der Test wurde entsprechend den folgenden Standardverfahren TAPPI T 555 und ISO 8781-4, welche hiermit durch Bezugnahme einbezogen werden, durchgeführt. Entsprechend dem Test wird die Glätte oder Rauhigkeit einer Bahn gemessen, indem der Meßring des Parker-Testers gegen das zu testende Bahnenmaterial gepreßt wird. Ein gesteuerter Strom von Preßluft wird in einen Teilraum auf der Innenseite des Rings geblasen, der eine Seite hat, die offen zu dem zu testenden Bahnenmaterial ist. Luft, die unter dem Ring hindurchgeht, tritt in eine Kammer auf der Außenseite des Ringes ein, die eine Seite hat, die offen zu dem zu testenden Bahnenmaterial ist. Die in der Außenkammer angesammelte Luft wird über die Zeit gemessen, und diese Messung wird verwendet, um die Rauhigkeit (oder Glätte) der Bahnoberfläche in Mikrometereinheiten zu berechnen.
Die Zugfestigkeit wurde durch ASTM D 5035-90, welche hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird, mit den folgenden Modifizierungen bestimmt. In dem Test wurde eine Probe von 2,54 cm mal 20,32 cm (1 Zoll mal 8 Zoll) an entgegengesetzten Enden der Probe angeklammert. Die Klammern wurden 12,7 cm (5 Zoll) voneinander entfernt auf der Probe befestigt. Die Probe wurde stetig mit einer Geschwindigkeit von 5,08 cm/min (2 Zoll/min) gezogen, bis die Probe zerriß. Die Kraft beim Zerreißen wurde als Reißzugfestigkeit in Newton/cm aufgezeichnet.
Die Reißdehnung einer Bahn ist ein Maß des Anteils, in welchem sich eine Bahn in einem Streifenzugversuch vor dem Versagen (Reißen) streckt. Eine 1 Zoll (2,54 cm) breite Probe wird in den Klammern - 5,0 Zoll (12,7 cm) auseinander gesetzt - einer Zugprüfmaschine mit konstanter Geschwindigkeit der Ausdehnung, wie beispielsweise ein Instron-Tischmodell-Testgerät, befestigt. Eine kontinuierlich wachsende Belastung wird bei einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 2,0 Zoll/min (5,08 cm/min) bis zum Versagen auf die Probe ausgeübt. Die Messung wird im Prozentgehalt der Streckung vor dem Versagen angegeben. Der Test folgt im allgemeinen ASTM D5035-90.
Die Elmendorf-Reißfestigkeit ist ein Maß für die Kraft, die erforderlich ist, um einen Einreißschnitt in einer Bahn fortzusetzen. Die mittlere Kraft, die erforderlich ist, um einen zungenartigen Riß in einer Bahn fortzuführen, wird bestimmt, indem die Arbeit gemessen wird, die bei ihrem Reißen durch eine feste Entfernung geleistet wird. Das Testgerät besteht aus einem als Kreisausschnitt geformten Pendel, das eine Klammer trägt, die mit einer festen Klammer ausgerichtet ist, wenn das Pendel in der angehobenen Startposition mit der maximalen potentiellen Energie ist. Der Prüfkörper wird in den Klammern befestigt, und das Reißen wird durch einen Schlitz gestartet, der in den Prüfkörper zwischen den Klammern eingeschnitten wird. Das Pendel wird freigesetzt und der Prüfkörper wird zerrissen, wenn die sich bewegende Klammer sich von der festen Klammer fortbewegt. Die Elmendorf-Reißfestigkeit wird entsprechend den folgenden Standardverfahren in Newton gemessen: ASTM D 5035-90, welche hiermit durch Bezugnahme einbezogen werden. Die für die nachfolgenden Beispiele angegebenen Reißfestigkeitswerte sind jeweils ein Mittelwert von mindestens zwölf Messungen, die auf der Bahn gemacht werden.
Die Gurley-Hill-Porositätist ein Maß für die Durchlässigkeit des Bahnenmaterials für gasförmige Materialien. Insbesondere ist sie ein Maß dafür, wie lange es für ein Gasvolumen dauert, durch einen Bereich von Material hindurchzutreten, in dem ein bestimmter Druckgradient besteht. Die Gurley-Hill- Porosität wird entsprechend ASTM D 726-84 gemessen, wobei ein Densometer von Lorentzen & Wettre Modell 121D verwendet wird. Dieser Test mißt die Zeit, die erforderlich ist, um 100 Kubikzentimeter Luft durch eine Probe mit einem Durchmesser von einem Zoll unter einem Druck von ungefähr 4,9 Zoll Wassersäule hindurchzudrücken. Das Ergebnis wird in Sekunden ausgedrückt und wird häufig als Gurley- Sekunden bezeichnet.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Plexifilamentpolyethylen wurde aus einer Lösung, bestehend aus 18,7% linearem Polyethylen hoher Dichte und 81,3% eines Spinnmittels, bestehend aus 32% Cyclopentan und 68% normal-Pentan, flash-gesponnen. Das Polyethylen hatte einen Schmelzindex von 0,70 g/10 Minuten (@ 190ºC mit einem 2,16-kg-Gewicht), ein Schmelzfließverhältnis {MI(@ 190ºC mit einem 2,16-kg-Gewicht)/MI(@ 190ºC mit einem 21,6-kg-Gewicht)} von 34 und eine Dichte von 0,96 g/cm³. Das Polyethylen wurde von Lyondell Petrochemical Company in Houston, Texas unter dem Handelsnamen ALATHON® erhalten. ALATHON® ist gegenwärtig ein registrierter Handelsname der Lyondell Petrochemical Company. Die Lösung wurde in einer kontinuierlichen Mischeinheit hergestellt und mit einer Temperatur von 185ºC und einem Druck von etwa 13,8 MPa (2000 psi) durch eine beheizte Übertragungsleitung zu einer Anordnung von sechs Spinnpositionen geliefert. Jede Spinnposition hatte eine Druckentspannungskammer, wo der Druck der Lösung auf etwa 6,2 MPa (900 psi) fiel. Die Lösung strömte aus jeder Entspannungskammer in einen Bereich, der nahe dem Atmosphärendruck und bei einer Temperatur von etwa 50ºC gehalten wurde, durch eine Spinndüse von 0,871 mm (0,0343 Zoll). Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung durch jede Spinndüse betrug etwa 106 kg/h (232 lbs/h). Die Lösung wurde zu Plexifilamentfolienfibrillen flashgesponnen, die auf ein sich bewegendes Band abgelegt wurden, verfestigt wurden und wie vorstehend beschrieben als lose verfestigte Bahn auf einer Aufnahmewalze gesammelt wurden.
Die Bahn wurde auf einem Palmer-Binder gebunden, indem die Bahn zwischen einem sich bewegenden Band und einer sich drehenden beheizten glatten Metalltrommel mit einem Durchmesser von etwa 5 Fuß hindurchgeführt wurde. Ein Palmer-Binder bindet die Bahn in einer Weise ähnlich dem in Abb. 2 gezeigten Binder. Die Trommel wurde mit unter Druck gesetztem Wasserdampf beheizt und die Bindetemperatur der Trommel wurde gesteuert, indem der Druck des Wasserdampfs im Inneren der Trommel eingestellt wurde. Der unter Druck gesetzte Wasserdampf erwärmte die bindende Oberfläche der Trommel auf ungefähr 133º bis 137ºC. Der Druck des Wasserdampfs wurde verwendet, um die Temperatur der Trommel entsprechend dem gewünschten Grad des Bindens einzustellen. Die gebundene Bahn hatte die Eigenschaften der Opazität, Spaltfestigkeit und Strichcodelesbarkeit, die in Tabelle 1 angegeben sind. TABELLE 1

BEISPIEL 1

In diesem Beispiel wurde das Polyethylen von Vergleichsbeispiel 1 unter Bedingungen wie denjenigen, die in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben sind, flash-gesponnen, mit der Ausnahme, daß Titandioxid zu dem Polyethylen hinzugegeben wurde, bevor das Polyethylen mit dem Lösungsmittel gemischt wurde. Ein Konzentrat wurde erzeugt, indem neutralisiertes Rutil-Titandioxid vom Typ R104 in lineares Polyethylen niedriger Dichte, mit einem Schmelzindex von 3,0 g/10 min bei 190ºC und einer Dichte von 0,917 g/cm³ mit einer auf das Polymergewicht bezogenen Beladung von 50% compoundiert wurde. Das Titandioxid hatte einen mittleren Durchmesser der Teilchengröße von etwa 0,5 Mikrometern und war mit 1% (pro Gewicht des Titandioxids) Octyltriethoxysilan besprüht worden. Dieses Konzentrat wurde in pelletisierter Form von Ampacet Corporation in Tarrytown, New York, unter dem Namen Pigment White 6 (CI-Nr. 77891) erhalten. Das Konzentrat wurde nachfolgend mit einer Menge des Polyethylens hoher Dichte, das in Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde, taumelgemischt. Das so erhaltene Gemisch bestand aus 95% Polyethylen und 5% Rutil-Titandioxid. Dieses Gemisch wurde zu dem Lösungsmittel von Vergleichsbeispiel 1 in den gleichen Verhältnissen wie Vergleichsbeispiel 1 hinzugegeben, um eine Spinnlösung zu erzeugen. Die Spinnlösung wurde nachfolgend unter Bedingungen, die mit Vergleichsbeispiel 1 identisch waren, flash-gesponnen, um eine verfestigte Bahn zu herzustellen. Die Bahn wurde wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben in einem Palmer-Binder thermisch gebunden. Die gebundene Bahn hatte die Eigenschaften der Opazität, Spaltfestigkeit und Strichcodelesbarkeit, die in Tabelle 2 angegeben sind. TABELLE 2

BEISPIEL 2

In diesem Beispiel wurde das Polyethylen unter Bedingungen wie denjenigen, die in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben sind, flash-gesponnen, mit der Ausnahme, daß das Gemisch von Titandioxid und Polyethylen niedriger Dichte 97,2% Polyethylen und 2,5% Rutil-Titandioxid umfaßte. Dieses Gemisch wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt. Dieses Gemisch wurde zu dem Lösungsmittel, das sowohl in Vergleichsbeispiel 1 als auch in Beispiel 1 verwendet wurde, in den gleichen Verhältnissen hinzugegeben, um eine Spinnlösung zu erzeugen. Die Spinnlösung wurde nachfolgend unter den Bedingungen, die in Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 1 verwendet wurden, flash-gesponnen, um eine verfestigte Bahn herzustellen. Die Bahn wurde auf einem Palmer-Binder thermisch gebunden, wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben ist. Die gebundene Bahn hatte die Eigenschaften der Opazität, Spaltfestigkeit und Strichcodelesbarkeit, die in Tabelle 3 angegeben sind. TABELLE 3

BEISPIEL 3

In diesem Beispiel wurde das Polyethylen von Vergleichsbeispiel 1 unter Bedingungen wie denjenigen, die in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben sind, flash-gesponnen, mit der Ausnahme, daß blaues Pigment zu dem Polyethylen hinzugegeben wurde, bevor das Polyethylen mit dem Lösungsmittel gemischt wurde. Ein Konzentrat, bestehend aus Polyethylen und blauem Pigment, wurde wie folgt hergestellt: Pigment Blue 15 (CI-Nr. 74160) wurde in lineares Polyethylen niedriger Dichte, mit einem Schmelzindex von 2,0 g/10 min bei 190ºC und einer Dichte von 0,924 g/cm³, mit einer auf das Polymergewicht bezogenen Beladung von 20% compoundiert. Dieses Konzentrat wurde in pelletisierter Form von Ampacet unter dem Produktnamen Blue PE590547 erhalten. Das pelletisierte Konzentrat wurde nachfolgend mit einer Menge des Polyethylens hoher Dichte, das in Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde, taumelgemischt. Das so erhaltene Gemisch bestand aus 99,6% Polyethylen und 0,4% Pigment Blue 15. Dieses Gemisch wurde zu dem Lösungsmittel von Vergleichsbeispiel 1 in den gleichen Verhältnissen wie Vergleichsbeispiel 1 hinzugegeben, um eine Spinnlösung zu erzeugen. Die Spinnlösung wurde nachfolgend unter Bedingungen, die mit Vergleichsbeispiel 1 identisch waren, flash-gesponnen, um eine verfestigte Bahn zu erzeugen. Die Bahn wurde wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben auf einem Palmer-Binder thermisch gebunden. Die gebundene Bahn hatte die Eigenschaften der Opazität, Spaltfestigkeit und Chromatizität, die in Tabelle 4 angegeben sind. TABELLE 4

BEISPIEL 4

In diesem Beispiel wurde das Polyethylen von Vergleichsbeispiel 1 unter Bedingungen wie denjenigen, die in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben sind, flash-gesponnen, mit der Ausnahme, daß rotes Pigment zu dem Polyethylen hinzugegeben wurde, bevor das Polyethylen mit dem Lösungsmittel gemischt wurde. Ein Konzentrat, bestehend aus Polyethylen und rotem Pigment, wurde wie folgt compoundiert: 29% Pigment Red 53 (CI-Nr. 15585), 12% Pigment Red 48 (CI-Nr. 15865) und 9% Pigment White 6 (CI-Nr. 77891) und 50% Polyethylen niedriger Dichte, mit einem Schmelzindex von 8,0 g/10 min bei 190ºC und einer Dichte von 0,918 g/cm³. Das Konzentrat wurde in pelletisierter Form von Ampacet unter dem Produktnamen Red PE 15151 erhalten. Das pelletisierte Konzentrat wurde nachfolgend mit einer Menge des Polyethylens hoher Dichte, das in Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde, taumelgemischt. Das so erhaltene Gemisch bestand aus 98% Polyethylen, 1,16% Pigment Red 53, 0,48% Pigment Red 48 und 0,36% Pigment White 6. Dieses Gemisch wurde zu dem Lösungsmittel von Vergleichsbeispiel 1 in den gleichen Verhältnissen wie Vergleichsbeispiel 1 hinzugegeben, um eine Spinnlösung zu erzeugen. Die Spinnlösung wurde nachfolgend unter Bedingungen, die mit Vergleichsbeispiel 1 identisch waren, flashgesponnen, um eine verfestigte Bahn herzustellen. Die Bahn wurde wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben auf einem Palmer-Binder thermisch gebunden. Die gebundene Bahn hatte die Eigenschaften der Opazität, Spaltfestigkeit und Chromatizität, die in Tabelle 5 angegeben sind. TABELLE 5

BEISPIEL 5

In diesem Beispiel wurde das Polyethylen von Vergleichsbeispiel 1 unter Bedingungen wie denjenigen, die in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben sind, flash-gesponnen, mit der Ausnahme, daß gelbes Pigment zu dem Polyethylen hinzugegeben wurde, bevor das Polyethylen mit dem Lösungsmittel gemischt wurde. Ein Konzentrat, bestehend aus Polyethylen und gelbem Pigment, wurde wie folgt compoundiert: 24% Pigment Yellow 138 (CI-Nr. 56300), 6% Pigment White 6 (CI-Nr. 77891) und 1% Pigment Yellow 110 (CI-Nr. 56280) und 69% Polyethylen niedriger Dichte, mit einem Schmelzindex von 20,0 g/10 min bei 190ºC und einer Dichte von 0,920 g/cm³. Das Konzentrat wurde in pelletisierter Form von Ampacet unter dem Produktnamen Safety Yellow 430191 erhalten. Das Konzentrat wurde nachfolgend mit einer Menge des Polyethylens hoher Dichte, das in Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde, taumelgemischt. Das so erhaltene Gemisch bestand aus 98,76% Polyethylen, 0,96% Pigment Yellow 138, 0,24% Pigment White 6 und 0,04% Pigment Yellow 110. Dieses Gemisch wurde zu dem Lösungsmittel von Vergleichsbeispiel 1 in den gleichen Verhältnissen wie in Vergleichsbeispiel 1 hinzugegeben, um eine Spinnlösung zu erzeugen. Die Spinnlösung wurde nachfolgend unter Bedingungen, die mit Vergleichsbeispiel 1 identisch waren, flash-gesponnen, um eine verfestigte Bahn herzustellen. Die Bahn wurde wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben auf einem Palmer-Binder thermisch gebunden. Die gebundene Bahn hatte die Eigenschaften der Opazität, Spaltfestigkeit und Chromatizität, die in Tabelle 6 angegeben sind. TABELLE 6

BEISPIEL 6

Plexifilamentpolyethylen wurde aus einer Lösung von Polyethylen und Trichlorfluormethan flashgesponnen. Das Polyethylen war Polyethylen hoher Dichte mit einem Schmelzindex von 0,74 g/10 Minuten (@ 190ºC mit einem 2,16-kg-Gewicht), einem Schmelzfließverhältnis {MI (@ 190ºC mit einem 2,16-kg- Gewicht)IMI (@ 190ºC mit einem 21,6-kg-Gewicht)} von 42 und einer Dichte von 0,955 g/cm³. Das Polyethylen wurde unter dem Handelsnamen ALATHON® 7026T von Lyondell Petrochemical Company in Houston, Texas, erhalten.
Ein schwarzes Pigment wurde zu dem Polyethylen hinzugesetzt, bevor das Polyethylen zu dem Lösungsmittel Trichlorfluormethan gegeben wurde. Ein pelletisiertes Konzentrat von Polyethylen und schwarzem Pigment wurde von Ampacet unter dem Produktnamen Black PE 460637 erhalten. Die Verbindung bestand aus 10% Pigment Black 7 (CI-Nr. 77226) und 90% Polyethylen hoher Dichte mit einem Schmelzindex von 0,7 g/10 min bei 190ºC und einer Dichte von 0,955 g/cm³. Dieses Konzentrat wurde nachfolgend mit einer Menge des Polyethylens hoher Dichte, das im vorstehenden Absatz beschrieben wurde, taumelgemischt. Das so erhaltene Gemisch bestand aus 99,9% Polyethylen und 0,1% Pigment Black 7. Dieses Gemisch wurde zu dem Lösungsmittel Trichlorfluormethan gegeben; um eine Spinnlösung von 11% pigmentiertem Polyethylen und 89% Lösungsmittel zu erzeugen. Die Spinnlösung wurde in einer kontinuierlichen Mischeinheit hergestellt und mit einer Temperatur von 190ºC und einem Druck von etwa 13,8 MPa (2000 psi) durch eine beheizte Transportleitung in eine Druckentspannungskammer geliefert, wo der Druck der Lösung auf 8,1 MPa (1180 psi) fiel. Die Lösung strömte aus der Entspannungskammer durch eine von einer linearen Anordnung von Spinndüsen von 1,67 mm (0,0656 Zoll) in einen Bereich, der nahe Atmosphärendruck und bei 49ºC gehalten wurde. Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung durch jede Düse betrug etwa 647 kg/h (1427 lbs/h). Die Lösung wurde wie vorstehend beschrieben zu Plexifilamentfolienfibrillen flash-gesponnen, die auf einem sich bewegenden Band abgelegt wurden, verfestigt wurden, um eine Bahn zu erzeugen, und auf einer Aufnahmewalze gesammelt wurden.
Als nächstes wurde die lose verfestigte Bahn geprägt und thermisch gebunden. Die Bahn wurde etwa 203º um eine erste rotierende Prägewalze von 20 Zoll (50,8 cm) gewickelt, die mit heißem Öl auf eine Temperatur zwischen 160º und 190ºC beheizt war und ein feines Linienmuster auf ihrer Oberfläche eingraviert hatte. Die Bahn wurde mit einem Druck von 600 psi (4,14 kPa) durch einen Walzenspalt von 1,25 Zoll (3,18 mm), der zwischen der ersten beheizten Prägewalze und einer elastischen Stützwalze gebildet wurde, geführt. Die Bahn wurde als nächstes etwa 203º um eine zweite rotierende Prägewalze von 20 Zoll (50,8 cm) gewickelt, die mit heißem Öl auf eine Temperatur zwischen 160º und 190ºC beheizt war und ein Muster schmaler Rippen auf ihrer Oberfläche eingraviert hatte. Die Bahn wurde mit einem Druck von 600 psi (4,14 kPa) durch einen Walzenspalt von 1,25 Zoll (3,18 mm) geführt, der zwischen der zweiten beheizten Prägewalze und einer elastischen Stützwalze gebildet wurde, bevor sie in eine Nadelerweichungsapparatur überführt wurde. Die Nadelerweichungsapparatur umfaßte zwei Sätze von zwei Walzen mit einem Durchmesser von 14 Zoll (35,57 mm), die mit Nadeln mit einem Durchmesser von 0,040 Zoll (0,102 mm) bedeckt waren, die in einem quadratischen Muster von 0,125 Zoll (0,318 mm) eingesetzt waren. Die gebundene und geprägte Bahn wurde zwischen den Nadelwalzen jedes Satzes hindurchgeführt. Die Nadelwalzen waren so eingerichtet, daß die Nadeln von einer Walze von jedem Walzensatz zwischen die Nadeln der andern Walze des Satzes drückten, wobei das Ineinandergreifen der Nadeln typischerweise etwa 0,045 Zoll (0,102 mm) betrug. Die gebundene und erweichte Bahn hatte die folgenden Eigenschaften:
Flächengewicht 40,7 g/m²
Opazität 100%
Chromatizität 1,0

VERGLEICHSBEISPIEL 2

In diesem Beispiel wurde das Polyethylen von Beispiel 6 unter den in Beispiel 6 beschriebenen Bedingungen flash-gesponnen, mit der Ausnahme, daß kein Pigment zu dem Polyethylen hinzugegeben wurde, bevor das Polyethylen mit dem Lösungsmittel gemischt wurde. Die gebundene und erweichte Bahn hatte die folgenden Eigenschaften:
Flächengewicht 40,7 g/m²
Opazität 96,0%
Chromatizität 0,4

VERGLEICHSBEISPIELE 3-5

Plexifilamentpolyethylenfolienfibrillen wurden aus einer Lösung von Polyethylen und Trichlorfluormethan-Spinnmittel flash-gesponnen. Das Polyethylen war Polyethylen hoher Dichte mit einem Schmelzindex von 2,3 g/10 Minuten (@ 190ºC mit einem 5-kg-Gewicht), einem Schmelzfließverhältnis {MI (@ 190ºC mit einem 21,6-kg-Gewicht)/MI (@ 190ºC mit einem 5-kg- Gewicht)} von 11 und einer Dichte von 0,956 g/cm³. Das Polyethylen wurde unter dem Handelsnamen HOSTALEN von Hostalen GmbH in Frankfurt, Deutschland, erhalten.
Das Polyethylen wurde in Pelletform zu dem Trichlorfluormethan-Spinnmittel hinzugesetzt, um eine Spinnlösung von 11,4% Polyethylen und 88,6% Spinnmittel zu erzeugen. Die Spinnlösung wurde in einer kontinuierlichen Mischeinheit hergestellt und mit einer Temperatur von 181ºC und einem Druck von etwa 13,3 MPa (1925 psi) durch eine beheizte Verbindungsleitung in eine Druckentspannungskammer geliefert, wo der Druck der Lösung auf etwa 6,3 MPa (914 psi) fiel. Die Lösung strömte aus der Entspannungskammer durch eine von einer linearen Anordnung von vierundsechzig Spinndüsen von 1,43 mm (56,2 mil) in einen Bereich, der nahe Atmosphärendruck und bei 42ºC gehalten wurde. Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung durch jede Düse betrug etwa 440 kg/h (965 lbs/h). Die Lösung wurde wie vorstehend beschrieben zu Plexifilamentfolienfibrillen flash-gesponnen, die auf ein sich bewegenden Band abgelegt wurden, verfestigt wurden, um eine 2,92 Meter (115 Zoll) breite Bahn zu erzeugen, und auf einer Aufnahmewalze gesammelt wurden. Das Flächengewicht der Bahn wurde eingestellt, indem die Geschwindigkeit des Bands (Liniengeschwindigkeit), auf welchem das Plexiflamentmaterial abgelegt wurde, eingestellt wurde.
Als nächstes wurde die lose verfestigte Bahn thermisch gebunden. Die verfestigte Bahn wurde ganzflächig auf jeder Seite thermisch gebunden, indem große Trommelbinder (2,7 m Durchmesser) verwendet wurden, wie der Binder, der in der US-Patentschrift 3532589 von David beschrieben ist. Die Bindertrommel wurde mit Dampf beheizt, und der Wasserdampfdruck und die Bahngeschwindigkeit wurden eingestellt, um eine Spaltfestigkeit der Bahn von etwa 0,79 N/cm (0,45 lb/Zoll) zu erhalten. Das Bahnenmaterial der Vergleichsbeispiele 3-5 hatte ein Flächengewicht von etwa 74,2 g/m² (2,2 Unzen/Yard²) und wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von 130 m/min mit einem Wasserdampfdruck des Binders von 505 kPa (73,2 psi) gebunden. Die gebundenen Bahnen wurden auf jeder Seite mit einer Wattdichte im Bereich von 0,0210 bis 0,0244 Watt-min/Fuß² coronabehandelt, um die Haftung der Druckertinte auf der Bahn zu verbessern. Eine Antistatikbehandlung von einem Kaliumbutylphosphatsäureester (ZELEC®-TY, verkauft von DuPont) wurde als wäßrige Lösung aufgebracht und mit heißer Luft zu einem Gewicht von 45 Milligramm/m² getrocknet.
Die Bahn von Vergleichsbeispiel 3 wurde ohne weitere Behandlung getestet. Die gebundene Bahn von Vergleichsbeispiel 4 wurde in 60 Zoll (1,52 m) breite Rollen aufgeschnitten und dann kaltem Kalandrieren unterworfen. Die gebundene Bahn von Vergleichsbeispiel 5 wurde einem heißem Kalandrieren unterworfen.
Das kalte Kalandrieren wurde auf einem Beloit Super Calender mit einer Stahlwalze von 18 Zoll (45,7 cm) Durchmesser, die bei 100ºF (37,8ºC) gehalten wurde, ausgeführt. Die Stahlwalze hatte eine Oberflächenrauhigkeit von etwa 20 Mikrozoll (0,51 Mikrometer). Die Bahn wurde auf die Stahlwalze gewickelt, wobei die glattere Seite der Bahn (die Seite, die während des Bindens zu der zweiten Bindertrommel zeigte) zu der Stahlwalze zeigte. Die Bahn wurde dann durch einen Kalanderwalzenspalt geführt, der zwischen der Stahlwalze und einer harten baumwollgefüllten Stützwalze mit einer Shore-D- Härte von 90 gebildet wurde. Der Druck am Walzenspalt wurde bei 580 lb/linearem Zoll (1015,7 N/linearer cm) gehalten. Die Seite der kalandrierten Bahn, die zu der Stahlwalze zeigte, war die Seite, die auf Glätte getestet wurde und mit einem Strichcode zum Testen der Strichcodescannbarkeit bedruckt wurde.
Das heiße Kalandrieren wurde auf einem Thermal Calender Printer, hergestellt von B. F. Perkins, eine Abteilung der Roehlen Industries in Rochester, New York, mit einer Stahlwalze von 24 Zoll (61 cm) Durchmesser, die bei 275ºF (135ºC) gehalten wurde, ausgeführt. Die Stahlwalze hatte eine Oberflächenrauhigkeit von etwa 8 Mikrozoll (0,20 Mikrometern). Die Bahn wurde auf die Stahlwalze gewickelt, wobei die glattere Seite der Bahn (die Seite, die während des Bindens zu der zweiten Bindertrommel zeigte) zu der Stahlwalze zeigte. Die Bahn wurde dann durch einen Kalanderwalzenspalt geführt, der zwischen der Stahlwalze und einer elastischen Gummistützwalze mit einer Shore-A-Härte von 90 gebildet wurde. Der Druck am Walzenspalt wurde bei 500 lb/linearem Zoll (875,6 N/linearer cm) gehalten. Die Seite der kalandrierten Bahn, die zu der Stahlwalze zeigte, war die Seite, die auf Glätte getestet und mit einem Strichcode zum Testen der Strichcodescannbarkeit bedruckt wurde.
Die gebundenen Bahnen der Beispiel 3-5 wurden jede mit einem Strichcodemuster bedruckt, wie es in dem vorstehend beschriebenen Testverfahren zur Druckqualität beschrieben ist. Die Bahnen wurden auch entsprechend den vorstehend beschriebenen Testverfahren auf Festigkeit, Dehnung, Opazität und Berstfestigkeit getestet. Die Bahneigenschaften für die unkalandrierte Bahn (Vergleichsbeispiel 3) sind nachstehend in Tabelle 7 angegeben. Die Bahneigenschaften für die kalt kalandrierte Bahn (Vergleichsbeispiel 4) sind nachstehend in Tabelle 8 angegeben. Die Bahneigenschaften für die heiß kalandrierte Bahn (Vergleichsbeispiel 5) sind nachstehend in der Tabelle 9 angegeben.

BEISPIELE 7-12

In den Beispielen 7-12 wurden Bahnen aus Polyethylenplexifilamentfolienfibrillen wie in den Vergleichsbeispielen 3-5 flash-gesponnen und gebunden, mit der Ausnahme, daß das Titandioxid von Beispiel 1 zu dem Polyethylen hinzugesetzt wurde, bevor das Polyethylen mit dem Lösungsmittel gemischt wurde.
In den Beispielen 7-9 wurde ein Konzentrat erzeugt, indem neutralisiertes Rutil-Titandioxid Typ R104 in das Polyethylen hoher Dichte der Vergleichsbeispiele 3-5 zu einer auf das Polymergewicht bezogenen Beladung von 50% compoundiert wurde. Dieses Konzentrat wurde in pelletisierter Form von Ampacet Europe S.A. in Messancy, Belgien, unter dem Namen White HDPE MB 510710 erhalten. Das Konzentrat wurde nachfolgend mit dem Polyethylen der Vergleichsbeispiele 3-5 taumelgemischt, um ein Gemisch, bestehend aus 96% Polyethylen und 4% Rutil-Titandioxid, zu erzeugen. Dieses Gemisch wurde zu dem Spinnmittel der Vergleichsbeispiele 3-5 in den gleichen Verhältnissen wie Vergleichsbeispiel 3-5 hinzugegeben, um eine Spinnlösung zu erzeugen. Die Spinnlösung wurde nachfolgend unter Bedingungen, identisch mit den Vergleichsbeispielen 3-5, flash-gesponnen, mit der Ausnahme, daß der Druck in der Entspannungskammer leicht auf 6,4 MPa (928 psi) erhöht war, um eine verfestigte Bahn herzustellen.
In den Beispielen 10-12 wurde ein Konzentrat erzeugt, indem neutralisiertes Rutil-Titandioxid Typ R104 in das Polyethylen hoher Dichte der Vergleichsbeispiele 3-5 zu einer auf das Polymergewicht bezogenen Beladung von 50% compoundiert wurde. Dieses Konzentrat wurde in pelletisierter Form von Ampacet Europe S.A. in Messancy, Belgien, unter dem Namen White HDPE MB 510710 erhalten. Das Konzentrat wurde nachfolgend mit dem Polyethylen der Vergleichsbeispiele 3-5 taumelgemischt, um ein Gemisch, bestehend aus 92% Polyethylen und 8% Rutil-Titandioxid, zu erzeugen. Dieses Gemisch wurde zu dem Spinnmittel der Vergleichsbeispiele 3-5 in den gleichen Verhältnissen wie Vergleichsbeispiel 3-5 hinzugegeben, um eine Spinnlösung zu erzeugen. Die Spinnlösung wurde nachfolgend unter Bedingungen, identisch mit den Vergleichsbeispielen 3-5, flash-gesponnen, mit der Ausnahme, daß der Druck in der Entspannungskammer leicht auf 6,5 MPa (943 psi) erhöht war, um eine verfestigte Bahn herzustellen.
Die verfestigte Bahn der Beispiele 7-12 wurde thermisch gebunden, wie in den Vergleichsbeispielen 3-5 beschrieben ist. Die gebundene Bahn von Beispiel 7 wurde ohne weitere Behandlung getestet. Die gebundene Bahn von Beispiel 8 wurde in 60 Zoll (1,52 m) breite Rollen aufgeschnitten und dann kaltem Kalandrieren unterworfen, wie in Vergleichsbeispiel 4 beschrieben ist. Die gebundene Bahn von Beispiel 9 wurde einem heißen Kalandrieren unterworfen, wie in Vergleichsbeispiel 5 beschrieben ist. Die Bahneigenschaften für die unkalandrierte Bahn von Beispiel 7 sind nachstehend in Tabelle 7 angegeben. Die Bahneigenschaften für die kalt kalandrierte Bahn von Beispiel 8 sind nachstehend in Tabelle 8 angegeben. Die Bahneigenschaften für die heiß kalandrierte Bahn von Beispiel 9 sind nachstehend in Tabelle 9 angegeben.
Die gebundene Bahn von Beispiel 10 wurde ohne weitere Behandlung getestet. Die gebundene Bahn von Beispiel 11 wurde in 60 Zoll (1,52 m) breite Rollen aufgeschnitten und dann kaltem Kalandrieren unterworfen, wie in Vergleichsbeispiel 4 beschrieben ist. Die gebundene Bahn von Beispiel 12 wurde einem heißen Kalandrieren unterworfen, wie in Vergleichsbeispiel 5 beschrieben ist. Die Bahneigenschaften für die unkalandrierte Bahn von Beispiel 10 sind nachstehend in Tabelle 7 angegeben.
Die Bahneigenschaften für die kalt kalandrierte Bahn von Beispiel 11 sind nachstehend in Tabelle 8 angegeben. Die Bahneigenschaften für die heiß kalandrierte Bahn von Beispiel 12 sind nachstehend in Tabelle 9 angegeben. TABELLE 7 - kein Kalandrieren TABELLE 8 - Kaltes Kalandrieren TABELLE 9 - heißes Kalandrieren

BEISPIELE 13-21

Plexifilamentpolyethylenfolienfibrillen wurden aus einer Lösung von Polyethylen und Trichlorfluormethan-Spinnmittel flash-gesponnen. Das Polyethylen war Polyethylen hoher Dichte mit einem Schmelzindex von 2,3 g/10 Minuten (@ 190ºC mit einem 5-kg-Gewicht), einem Schmelzfließverhältnis (MI (@ 190ºC mit einem 21,6-kg-Gewicht)/MI (@ 190ºC mit einem 5-kg- Gewicht)) von 11 und einer Dichte von 0,956 g/cm³. Das Polyethylen wurde unter dem Handelsnamen HOSTALEN von Hostalen GmbH in Frankfurt, Deutschland, erhalten.
Das Titandioxid von Beispiel 1 wurde zu dem Polyethylen hinzugegeben, bevor das Polyethylen mit dem Spinnmittel gemischt wurde. Ein Konzentrat wurde erzeugt, indem neutralisiertes Rutil- Titandioxid Typ R104 in das Polyethylen hoher Dichte der Vergleichsbeispiele 3-5 zu einer auf das Polymergewicht bezogenen Beladung von 50% compoundiert wurde. Dieses Konzentrat wurde in pelletisierter Form von Ampacet Europe S.A. in Messancy, Belgien, unter dem Namen White HDPE MB 510710 erhalten. Das Konzentrat wurde nachfolgend mit dem Polyethylen der Vergleichsbeispiele 3-5 taumelgemischt, um ein Gemisch, bestehend aus 96% Polyethylen und 4% Rutil-Titandioxid, zu erzeugen. Dieses Gemisch wurde zu dem Spinnmittel der Vergleichsbeispiele 3-5 in den gleichen Verhältnissen wie Vergleichsbeispiel 3-5 hinzugegeben, um eine Spinnlösung (11,4% Polyethylen/Titandioxid-Gemisch und 88,6% Spinnmittel) zu erzeugen. Die Spinnlösung wurde nachfolgend unter Bedingungen, identisch mit den Vergleichsbeispielen 3-5. flash-gesponnen, mit der Ausnahme, daß der Druck in der Entspannungskammer leicht auf 6,4 MPa (928 psi) erhöht war, um eine verfestigte Bahn zu erzeugen. Das Flächengewicht der Bahn wurde eingestellt, indem die Geschwindigkeit des Bands (Liniengeschwindigkeit), auf dem das Plexifilamentmaterial abgelegt wurde, eingestellt wurde.
Als nächstes wurde die lose verfestigte Bahn thermisch gebunden. Die verfestigte Bahn wurde ganzflächig auf jeder Seite thermisch gebunden, wobei große Trommelbinder (2,7 m Durchmesser) wie der Binder, der in der US-Patentschrift 3532589 von David beschrieben ist, verwendet wurden. Die Bindertrommel wurde mit Wasserdampf beheizt, und der Wasserdampfdruck und die Bahngeschwindigkeit wurden so eingestellt, um eine Spaltfestigkeit der Bahn von etwa 0,79 N/cm (0,45 lb/Zoll) zu erhalten. Das Bahnenmaterial der Beispiele 13-21 wurde unter den folgenden Bedingungen gebunden:
Die gebundenen Bahnen wurde auf jeder Seite mit einer Wattdichte im Bereich von 0,0210 bis 0,0244 Watt-min/Fuß² coronabehandelt, um die Haftung von Druckertinte auf der Bahn zu verbessern. Eine Antistatikbehandlung von einem Kaliumbutylphosphatsäureester (ZELEC®-TY, verkauft von DuPont) wurde als wäßrige Lösung aufgebracht und mit heißer Luft zu einem Gewicht von 45 Milligramm/m² getrocknet.
Die gebundene Bahn von Beispiel 13, 15, 17 und 20 wurde ohne weitere Behandlung getestet. Die gebundene Bahn der Beispiele 14, 16, 18 und 21 wurde zu 60 Zoll (1,52 m) breiten Rollen aufgeschnitten und dann kaltem Kalandrieren unterworfen, wie in Vergleichsbeispiel 4 beschrieben ist. Die gebundene Bahn von Beispiel 19 wurde einem heißen Kalandrieren unterworfen, wie in Vergleichsbeispiel 5 beschrieben ist. Die gebundenen Bahnen der Beispiele 13-21 wurden jede mit einem Strichcodemuster bedruckt, wie in dem vorstehend beschriebenen Testverfahren zur Druckqualität beschrieben ist. Die Bahnen wurden auch entsprechend den vorstehend beschriebenen Testverfahren auf Festigkeit, Dehnung, Opazität und Berstfestigkeit getestet. Die Bahneigenschaften sind nachstehend in Tabelle 10 angegeben. TABELLE 10 TABELLE 10 (Fortsetzung)

Claims

1. Vliesfaserbahn, bestehend aus kontinuierlichen Längen gebundener Plexifilamentfibrillenstränge aus einem Polyolefinpolymer und einem Pigment, wobei das Polyolefin mindestens 90 Gew.-% der Fibrillenstränge umfaßt, das Pigment zwischen 0,05 Gew.-% und 10 Gew.-% der Fibrillenstränge umfaßt, die Bahn

ein Flächengewicht von weniger als 85 g/m²,

eine Spaltfestigkeit von mindestens 60 N/m und

eine Opazität von mindestens 95%, wenn die Bahn eine Spaltfestigkeit von weniger als 120 N/m hat, eine Opazität von mindestens 90%, wenn die Bahn eine Spaltfestigkeit zwischen 120 N/m und 150 N/m hat, und eine Opazität von mindestens 80% hat, wenn die Bahn eine Spaltfestigkeit von mehr als 150 N/m hat.

2. Bahn nach Anspruch 1, wobei die Bahn eine Spaltfestigkeit von mindestens 100 N/m hat.

3. Bahn nach Anspruch 2 oder Anspruch 18, wobei das Polyolefinpolymer aus der Gruppe von Polyethylen, Polypropylen und Copolymeren, bestehend vor allem aus Ethylen- und Propyleneinheiten, ausgewählt ist.

4. Bahn nach Anspruch 3, wobei das Polyolefin Polyethylen ist.

5. Bahn nach Anspruch 3, wobei mindestens 85% des Pigments Titandioxid sind.

6. Bahn nach Anspruch 5, wobei das Titandioxid Teilchen von Rutil-Titandioxid mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 0,75 Mikrometern umfaßt.

7. Bahn nach Anspruch 6, wobei das Titandioxid eine Beschichtung von etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.- %, bezogen auf das Gewicht des Titandioxids, von mindestens einer Organosiliciumverbindung mit der Formel RxSi(R')4-x hat, wobei

R eine nichthydrolysierbare aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Gruppe mit 8-20 Kohlenstoffatomen ist;

R' eine hydrolysierbare Gruppe, ausgewählt aus Alkoxy, Halogen, Acetoxy oder Hydroxy oder Gemischen davon, ist; und

x = 1 bis 3.

8. Bahn nach Anspruch 5, wobei die Bahn eine Strichcodelesbarkeit, gemäß ANSI-Standard X3.182- 1990, von mindestens 2,0 aufweist.

9. Bahn nach Anspruch 5, wobei Titandioxid zwischen 2 Gew.-% und 6 Gew.-% der Fibrillenstränge umfaßt.

10. Bahn nach Anspruch 1, wobei mindestens 90% des Pigments Farbpigment mit einem Chromatizitätswert von mehr als 0 ist.

11. Bahn nach Anspruch 10, wobei das Farbpigment zwischen 0,05 Gew.-% und 3 Gew.-% der Fibrillenstränge umfaßt und die Bahn eine Opazität von mindestens 90% hat.

12. Bahn nach Anspruch 10, wobei das Farbpigment ein blaues Pigment ist und die Bahn eine Opazität von mehr als 95% und einen Chromatizitätswert von mehr als 25 hat.

13. Bahn nach Anspruch 10, wobei das Farbpigment ein rotes Pigment ist und die Bahn eine Opazität von mehr als 95% und einen Chromatizitätswert von mehr als 30 hat.

14. Bahn nach Anspruch 10, wobei das Farbpigment ein gelbes Pigment ist und die Bahn einen Chromatizitätswert von mehr als 25 hat.

15. Bahn nach Anspruch 10, wobei die gebundene Schicht einen Chromatizitätswert hat, der mindestens 20% größer als der Chromatizitätswert der Bahn ist, bevor sie gebunden ist.

16. Bahn nach Anspruch 1, wobei das Pigment ein schwarzes Pigment ist, das zwischen 0,05 Gew.-% und 0,5 Gew.-% der Fibrillenstränge umfaßt, und die Bahn ein Flächengewicht von weniger als 75 g/m² und eine Opazität von mindestens 98% hat.

17. Vliesfaserbahn, bestehend aus kontinuierlichen Längen gebundener Plexifilamentfibrillenstränge aus einem Polyolefinpolymer und einem Pigment, wobei das Polyolefin mindestens 90 Gew.-% der Fibrillenstränge umfaßt, das Pigment zwischen 0,05 Gew.-% und 10 Gew.-% der Fibrillenstränge umfaßt, die Bahn

ein Flächengewicht von weniger als 130 g/m²,

eine Parker-Tester-Glätte von weniger als 4,8 Mikrometern und

eine Opazität von mindestens 92%, wenn die Bahn eine Spaltfestigkeit von weniger als 150 N/m hat, und eine Opazität von mindestens 80% hat, wenn die Bahn eine Spaltfestigkeit von mehr als 150 N/m hat.

18. Vliesfaserbahn nach Anspruch 17, wobei die Bahn eine Spaltfestigkeit von mindestens 70 N/cm hat.