DE19955610A1 - Klebeband - Google Patents
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Abstract
Klebeband, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie DOLLAR A - mindestens zwei coextrudierte Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung aufweist, deren Grenzfläche nicht eben ist, sondern im Querschnitt einen nicht geraden Grenzverlauf aufweist, der sich in Längsrichtung laminar fortsetzt DOLLAR A - in Längsrichtung gereckt ist und DOLLAR A - planparallele Außenseiten aufweist.
Description
Gegenstand der Erfindung sind eine in Längsrichtung gereckte Folie mit plan
parallelen Außenseiten und mindestens zwei coextrudierten Schichten unterschied
licher Zusammensetzung, deren Grenzfläche nicht eben ist, sondern im Querschnitt
einen nicht geraden Grenzverlauf aufweist, der sich in Längsrichtung laminar fort
setzt sowie ein Verfahren durch Coextrusion und Reckung zu seiner Herstellung und
ein daraus hergestelltes Klebeband.
Die besondere innere Struktur der Folie beruht darauf, daß die Dicke einer Schicht
in Querrichtung periodisch oder unregelmäßig variiert und die zweite Schicht die
Dickenschwankungen derart kompensierte, daß die Gesamtdicke im wesentlichen
konstant ist.
Das wesentliche technische Kennzeichen der Erfindung ist die Kombination von
Seiteneinreißfestigkeit (Weiterreißkraft und Restfestigkeit) und Längsfestigkeit (Zug
festigkeit und Spannung bei 10% Dehnung) in Längsrichtung.
Folien mit hoher Längsfestigkeit erreicht man üblicherweise durch Verstrecken von
schmelzextrudierten teilkristallinen Thermoplasten wie Polypropylen oder Polyester.
Dabei handelt es sich überwiegen um eine biaxiale Verstreckung, im Ausnahmefall
sind die Folien zur weiteren Erhöhung von Längsfestigkeit) nur in Längsrichtung
orientiert. Die durch die Verstreckung verbesserte Festigkeit und verringerte Dehnbarkeit
bei Zugbeanspruchung bewirkt jedoch gleichzeitig eine drastisch verringerte
Weiterreißkraft und Restfestigkeit. Dies führt z. B. im Fall von rauhen Kanten von
Folie bzw. Klebeband (bedingt durch stumpfe Messer beim Schneiden oder späterer
unbeabsichtigter Verletzung der Schnittkante) zum Abreißen und Zugbelastung. Für
einfache Anwendungen reicht die Verwendung Hart-PVC-Folien (EPVC und schlag
zähmodifiziertes SPVC) aus, die einen Kompromiß aus Seiteneinreißfestigkeit und
Längsfestigkeit bieten. Die Verwendung von Geweben bieten einen Kompromiß auf
höherem Niveau, allerdings mit dem Nachteil eines extrem höheren Preises und
weitere Arbeitsschritten wie Streichbeschichtung um die Oberfläche zu schließen.
Die DOS 36 40 861 beschreibt einen Aufreißstreifen mit verringerter Abreißneigung
durch Verwendung einer in Längsrichtung verstreckten Folie, welche durch Co
extrusion von Rohstoffen unterschiedlicher Zähigkeit hergestellt ist. Die zähe und
weiche Coextrusionsschicht verringert die Bildung von Mikrorissen beim Schneiden
des Produktes und verbessert dadurch die Seiteneinreißfestigkeit. Sie vermeidet
jedoch nicht das Abreißen an nachträglich verletzter Kanten, dies erfordert eine
drastische Verbesserung des Weiterreißwiderstandes, welche nur die erfindungs
gemäße coextrudierte Folie mit einer inneren Struktur aufweist. Die für o. a. Er
findung angegeben Rohstoffe zur Erhöhung der Zähigkeit führen jedoch zu deutlich
verringerter Längsfestigkeit, insbesondere die Rohstoffe zähen Coextrusionsschicht.
Die beschriebenen Folien weisen schon eine reduzierte Kraft pro 4 mm Breite bei
10% Dehnung und bei Bruch auf, betrachtet man die querschnittsbezogenen Werte
Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und Spannung bei 10% Dehnung so wird der Abfall der
Performance noch deutlicher.
Bei hoher Belastung müssen Folien bzw. Klebebänder mit Filamenten oder Netzen
aus Filamenten aus Glas oder Kunststoff verstärkt werden. Die Herstellung solcher
Filamentklebebänder ist anlagenseitig sehr aufwendig und damit teuer und stör
anfällig. Neben der Basisfolie werden zusätzlich noch die Filamente und Laminier
kleber (bzw. zusätzliche Haftkleberbeschichtung) benötigt, welches die Produkte
weiter verteuert und mehr Rohstoffressourcen bindet. Weitere Nachteile solcher
Filamentklebebänder sind die geringe Knickbruchbeständigkeit, die unsauberen
Schneidkanten und die fehlende Durchschweißbarkeit und Recyclingfähigkeit. Die
Herstellung wird z. B. in der US 4 454 192 beschrieben.
Die US 4 536 362 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Stretchfolien zur
Paletteneinwicklung. Die in Längsrichtung verlaufenden Rippen sollen Verun
reinigungen des Polymers aufnehmen, um die Bildung von Löchern und andere
Fehlern in der dünnen Folie zu vermeiden. Die Folien sind unverstreckt und bieten
keinen Verstärkungseffekt.
Die US 4 592 938 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Folien für
Kunststoffsäcke, Griffe und Stretchverpackung. Ein Verstärkungseffekt wird durch in
Längsrichtung verlaufende coextrudierte fadenartige Streifen im Inneren der Folie
erzielt. Das Verfahren ist auf Polypropylen nicht anwendbar, da der üblich Gelanteil
zwangsläufig die Fadenkanäle der Düse verstopft. Die Folien sind unverstreckt und
weisen daher nur geringe Längsfestigkeit auf.
Die EP 0 411 830, EP 0 343 896, US 5 145 544 und US 5 173 141 beschreiben ein
Klebeband aus monoaxial verstreckter Folie, welche eine Rippenstruktur zur Ver
stärkung aufweist, wobei die Rippen zum Teil aus der Oberfläche herausragen und
zum Teil in die Folienoberfläche eingebettet sind und zwischen Folie und Rippen
Kerbfugen ausgebildet sind. Die Erfindung erreicht hohe Seiteneinreißfestigkeit, die
Zugfestigkeit und Dehnbarkeit hingegen sind noch verbesserungswürdig. Der we
sentliche Mangel dieser Erfindung besteht jedoch darin, daß es nicht im Pro
duktionsmaßstab herstellbar ist. Die Ursache dafür ist die schlechte Verstreckbarkeit
in üblicher Breite. Bei Herstellung einer Primärfolie mit strukturierter (gerippter)
Oberfläche in 25 cm Breite entsteht durch das Verstrecken beidseitig ein Einsprung,
der unter Berücksichtigung des technisch notwendigen Kantenbeschnitts eine
maximale Nutzbreite von etwa 15 cm ergibt, welche kommerziell nicht mehr für das
Beschichten mit Klebemasse sinnvoll ist. Die Folie weist trotz des schon wirt
schaftlich nicht mehr vertretbaren hohen Kantenbeschnitt immer noch eine extrem
schlechte Planlage auf, so daß die Beschichtbarkeit mit Haftkleber nicht mehr ge
währleistet ist. Bei größeren Breiten verschlechtert sich zudem die Planlage auch
noch durch ungleichmäßige und unzureichende Haftung (bedingt durch die nicht
planparallelen Außenseiten der Folie) auf den Reckwalzen im nachfolgenden Ver
streckungsprozeß. Beim Längsverstrecken der Primärfolie springt die Folie im Rand
bereich ein, wobei die Rippenstrucktur i. W. erhalten bleibt. Bei einer Herstellung in
produktionsüblicher Breite wird die Folie im mittleren Bereich auf den Reckwalzen in
Querrichtung gehalten, wodurch sich die Rippenstruktur durch Verstrecken verän
dert und die gesamte Produktqualität inhomogen wird. Ein weiterer Nachteil ist die
Notwendigkeit einer mindestens 50%igen Einbettung der Rippen durch einen Ka
lander, welcher in der Investition sehr teuer ist und den Prozeß viel aufwendiger
macht. Die Vergleichsbeispiele I und II der EP 0 411 820 zeigen, daß ein zu tiefes
Eindrücken die Quereigenschaften der Folie verschlechtert. Die Rippenstruktur an
der Oberfläche führt auch leicht zu Beschichtungsfehlern beim Auftragen von Re
leasemitteln oder Primer bei der Weiterverarbeitung zu Klebebändern, da die Auf
tragsverfahren für Folien eine glatte Oberfläche erfordern.
Ein weiterer Nachteil von Folien mit Verstärkungsstreifen oder Rippenstrukturen in
oder auf der Oberfläche sind nachteilig für die Bedruckung, die ebene Oberflächen
voraussetzt. Insbesondere bei einer Nutzung der erfindungsgemäßen Folie für ein
Verpackungsklebeband ist die Bedruckbarkeit für den Kunden ein wichtiges Kri
terium. Die Nachteile der technischen Lösungen nach dem Stand der Technik konn
ten durch die nachfolgend beschriebene Erfindung überwunden werden.
Gegenstand der Erfindung sind eine in Längsrichtung gereckte Folie mit plan
parallelen Außenseiten und mindestens zwei coextrudierten Schichten unterschied
licher Zusammensetzung, deren Grenzfläche nicht eben ist, sondern im Querschnitt
einen nicht geraden Grenzverlauf aufweist, der sich in Längsrichtung laminar fortsetzt
sowie ein Verfahren durch Coextrusion und Reckung zu seiner Herstellung und
ein daraus hergestelltes Klebeband.
Das wesentliche technische Kennzeichen der Erfindung ist die Kombination von
Seiteneinreißfestigkeit (Weiterreißkraft und Restfestigkeit) und Längsfestigkeit
(Zugfestigkeit und Spannung bei 10% Dehnung) in Längsrichtung. Dies wird durch
die besondere innere Struktur und der Längsreckung der Trägerfolie erreicht, ohne
daß dabei rippenartige Strukturen zur Verstärkung auf der Oberfläche oder in diese
eingebettet notwendig sind. Derartige Strukturen wären wie oben ausgeführt
verfahrenstechnisch problematisch. Beispiele für erfindungsgemäße Folienstruk
turen zeigt die Abb. 1 (Darstellung im Querschnitt der Folie).
Die erfindungsgemäße Folie bzw. Klebeband weist in ihrer bevorzugten
Ausführungsform in Längsrichtung eine Restfestigkeit mindestens 50 N (vorzugs
weise mindestens 100 N), eine Zugfestigkeit von mindestens 200 N/mm2 oder eine
Spannung bei 10% Dehnung von mindestens 100 N/mm2 auf, die Schlagzug
zähigkeit quer liegt vorzugsweise bei mindestens 50 mJ/mm2, besonders bevorzugt
bei mindestens 100 mJ/mm2.
Die besondere innere Struktur der Folie beruht darauf, daß die Dicke einer Schicht
in Querrichtung periodisch oder unregelmäßig variiert und die zweite Schicht die
Dickenschwankungen derart kompensierte, daß die Gesamtdicke im wesentlichen
konstant ist. Vorteilhafterweise beträgt der Dickenunterschied innerhalb einer
Schicht mehr als 10%, insbesondere mehr als 20%. Im Vergleich zu planparallelen
Grenzflächen, wie sie in den üblichen coextrudierten Folien auftreten, ist die
Grenzfläche vergrößert, so daß man von einer Verzahnung sprechen kann. Dieser
Begriff Verzahnung wird bei der Betrachtung des Querschnitts der Folie in Quer
richtung besonders anschaulich, wenn man die bevorzugte Ausführung, bei der im
Querschnitt eine periodische Wiederholung des Musters auftritt, betrachtet. Die Zahl
der Dickenmaxima bzw. -minima in Querrichtung innerhalb einer Schicht von zwei
verzahnte Schichten der Trägerfolie beträgt bevorzugt mindestens 3 pro cm Breite.
Die verwendete Zusammensetzung der beiden Schichten an der Grenzfläche sollten
unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen. Es ist besonders
vorteilhaft, wenn die Rohstoffe bzw. Rohstoffmischungen sich deutlich in der Zähig
keit unterscheiden. Bevorzugt sind solche Zusammensetzungen von Schichten, die
beim Vergleich im gerecktem Zustand sich in der Schlagzugzähigkeiten quer um
mindestens um den Faktor zwei unterscheiden. Eine der besonders bevorzugten
Ausführungen enthält in einer der verzahnten Schichten mehr Polystyrol als Poly
propylen und in der anderen verzahnten Schicht mehr Polypropylen als Polystyrol.
Die Zahl der ineinander verzahnten Grenzflächen kann eins oder mehr betragen.
Es ist günstig, neben den ineinander verzahnten Schichten mindestens eine weitere
Schicht zu verwenden, um die Eigenschaften zu erweitern wie es bei üblichen co
extrudierten Folien der Fall ist, so daß die Folie z. B. aus drei Schichten bestehen
kann, die in diesem Fall aus zwei oder drei Rohstoffen bzw. Rohstoffmischungen
bestehen würde. Grenzflächen in der Folie, welche im wesentlichen glatt sind, wer
den aus Schichten von Rohstoffen bzw. Rohstoffmischungen gebildet, die sowohl
identisch als auch verschieden sein können. Besonders geeignet sind Folien, aus
drei Schichten aufgebaut sind und bei denen die Mittelschicht eine geringere
Schlagzugzähigkeit quer aufweist als die Außenschichten.
Schichten, die auf der Innenseite eine Verzahnung aufweisen und auf der anderen
Seite eine Außenfläche der Folie bilden, sind auf der Außenseite im wesentlichen
glatt, so wie es bei normalen coextrudierten Folien (bei denen die Grenzfläche nicht
verzahnt sondern im wesentlichen glatt ist) der Fall ist. Das bedeutet, daß die er
findungsgemäßen Folien i. w. planparallele Außenseiten wie handelsübliche Folien
aufweisen, d. h. die Struktur der Verzahnung wird nur im Folieninneren erzeugt und
ein Einfluß auf die Außenseite soweit wie möglich vermieden. Dadurch werden die
beschriebenen Probleme bei Recken und Beschichten unebener Folien verhindert,
wie sie bei der Realisierung der Ausführung gemäß EP 0 411 820 und äquivalenten
PS auftreten. Die technische Wirkung dieser Ausführung beruht im Umlenken eines
kritischen in Querrichtung beginnenden Risses in die harmlose Längsrichtung, wo
bei der Abriß des Klebebandes unterbleibt. Die Wirkung wird durch die Rippen mit
kerbförmiger Trennfuge erreicht. Beim Versuch die erfindungsgemäße Folie einzu
reißen wird ein seitlicher Einriß ebenfalls in Längsrichtung umgeleitet. Da in der
erfindungsgemäßen Ausführung keine Kerbfuge vorhanden ist, muß der Effekt auf
einem anderen Prinzip beruhen. Die Wirkung ist besonders deutlich ausgeprägt,
wenn wie oben ausgeführt, die Zusammensetzung der verzahnten Schichten deut
lich unterschiedliche Zähigkeiten aufweisen. Dies läßt den Schluß zu, daß Grund
darin liegt, daß der Riß leichter in Längsrichtung entlang einer Linie mit der
dünnsten zäheren Schicht (der dicksten spröderen Schicht) verläuft als in Quer
richtung durch eine Linie mit der dicksten zäheren Schicht.
Neben der genannten besonderen inneren Struktur und der Verwendung von
Material unterschiedlicher Eigenschaften beidseitig der verzahnten Grenzfläche der
erfindungsgemäßen Folie ist die Verstreckung in Längsrichtung nach der Coextru
sion ein wesentliches Kennzeichen. Die Verstreckung (auch Recken genannt) kann
auf handelsüblichen Vorrichtungen, wie sie z. B. im ersten Arbeitsschritt der
Reckung von biaxial verstreckten Folien verwendet werden, durch geführt werden.
Es ist vorteilhaft für die Eigenschaften der Folie den Prozeß so zu führen, daß die
Folie im wesentlichen in der Dicke und nur geringfügig abnimmt. Dabei verlängert
sich die Länge der Folie um einen Faktor, der mit Reckverhältnis bezeichnet wird.
Das Reckverhältnis beträgt vorzugsweise 1 : 5 bis 1 : 10, besonders bevorzugt 1 :
6,5 bis 1 : 7,5. Die Dicke der Folie liegt zwischen 40 und 150 µm, vorzugsweise
zwischen 50 und 90 µm.
Geeignete Rohstoffe für die erfindungsgemäße Folie sind die handelsüblichen
Thermoplaste. Besonders geeignete Rohstoffe sind Polymere aus Monomeren mit
einer α-olefinischer Doppelbindung, insbesondere aus Monomeren wie Butylen,
Propylen, Ethylen, Vinylacetat, Acrylnitril oder Styrol. Auch Acrylsäure und seine
Verbindungen gehören dazu. Die Rohstoffe können Homopolymere, Copolymere
oder Terpolymere sein. Die Verteilung der Monomere in den Polymeren kann zufällig
(Randompolymer) oder geordnet (Blockcopolymer, Pfropfpolymerisdat) sein. Die
Taktizität kann z. B. ataktisch, isotaktisch oder syndiotaktisch sein. Polymere mit
hoher Taktizität, insbesondere hoher Isotaktizität, sind zumindest für eine Schicht
vorteilhaft. Von den Polykondensaten sind Polyester und Polyamide besonders
geeignet. Die Morphologie der eingesetztem Rohstoffe kann teilkristallin oder
amorph sein.
Vorzugsweise enthält eine Schicht der verzahnten Schichten Polypropylen. Sie ist
besonders geeignet, die Polypropylen-Schicht nach dem Verstrecken zäh ist, z. B.
durch Verwendung von isotaktischem Polypropylen-homo- oder -copolymer abge
mischt mit Zähigkeitsverbesserern wie Elastomer, EPDM oder Polyethylen niederer
Dichte oder aus zähen PP-Typen wie Blockcopolymeren mit mehr als 5% Ethylen.
Die andere verzahnte Schicht ist vorteilhafter weniger zäh, sie enthält vorzugsweise
Polymer mit hoher Glasübergangstemperatur oder eine unverträgliche Polymer
mischung. Als besonders hierfür geeignet erweist sich die Verwendung von Poly
styrol, wobei nicht nur spröde Polystyrol-Homopolymere sondern auch schlagzäh
modifizierte Polystyrol-Typen in Frage kommen. Geeignete Polypropylen- und Poly
styrol-Polymere sind in Ullmann's Ecyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage,
VCH-Verlag, Weinheim 1997 beschreiben.
Die Schmelzindices der Rohstoffe der Schichten müssen aufeinander abgestimmt
werden und im richtigen Bereich liegen, vorzugsweise von 0,3 bis 15 g/10 min und
besonders bevorzugt 2 bis 10 g/10 min.
Die Polymere können rein oder in Abmischung untereinander eingesetzt werden. Die
Verwendung von Additiven wie Antioxidanten, UV-Absorber, Antiblock-, Gleit-,
Nukleierungs- oder Lichtschutzmittel, Füllstoffen, Pigmenten oder Verträglichkeitsvermittlern
ist vorteilhaft. Insbesondere Additive, die die Zähigkeit beeinflussen,
können verwendet werden. Dies sind z. B. Weichmacher (wie Mineralöle oder
Weichharze), ungesättigte oder (teil)hydrierte Harze (z. B. auf Basis von Natur- oder
Kohlenwasserharzen), thermoplastische Elastomere (z. B. Blockcopolymere aus
Styrol/substituiertes Styrol und Isopren/Butadien/EP/EB), LLDPE und Metallocen-
PE. Weitere Additive sind bei Encyclopedia of Polymer Science and Technology
(Interscience Publishers, New York) beschrieben.
Die Folien können mit Oberflächenbehandlungen versehen sein. Dies sind z. B. zur
Haftvermittlung Corona-, Flamm- oder Plasmabehandlung oder Beschichtungen von
Lösungen oder Dispersionen oder flüssige strahlenhärtbare Materialien. Weitere
mögliche Beschichtungen sind Bedruckungen und Antihaftbeschichtungen, z. B.
solche aus vernetzten Silikonen, Acrylaten (z. B. PrimalTM 205), Polymeren mit
Vinylidenchlorid oder Vinylchlorid als Monomer oder Stearylverbindungen wie
Polyvinylstearylcarbamat der Chromstearatomplexen (z. B. QuilonTM C) oder
Umsetzungsprodukten aus Maleinsäureanhydridopolymeren und Stearylamin. Die
Folien können durch Kaschierung oder Strahlenbehandlung modifiziert sein.
Die Folie wird für die Klebebandanwendung ein- oder beidseitig mit Haftkleber als
Lösung oder Dispersion oder 100%ig (z. B. Schmelze) oder durch Coextrison mit
der Folie beschichtet. Die Klebeschicht(en) kann durch Wärme oder enegiereiche
Strahlen vernetzt und erforderlichenfalls mit Trennfolie oder Trennpapier abgedeckt
werden. Geeignete Haftkleber sind bei D. Satas, Handbook of Pressure Sensitive
Adhesive Technology (Van Nostrand Reinhold) beschrieben. Insbesondere sind
Haftkleber auf Basis Acrylat, Naturkautschuk, thermoplastischem Styrolblock
copolymer oder Silicon geeignet.
Zur Optimierung der Eigenschaften kann die zum Einsatz kommende Selbst
klebemasse mit einem oder mehreren Additiven wie Klebrigmachern (Harzen),
Weichmachern, Füllstoffen, Pigmenten, UV-Absorbern, Lichtschutz-, Alterungsschutzmitteln,
Vernetzungsmitteln, Vernetzungspromotoren oder Elastomeren
abgemischt sein.
Geeignete Elastomere zum Abmischen sind z. B. EPDM- oder EPM-Kautschuk,
Polyisobutylen, Butylkautschuk, Ethylen-Vinylacetat, hydrierte Blockcopolymere aus
Dienen (z. B. durch Hydrierung von SBR, cSBR, BAN, NBR, SBS, SIS oder IR,
solche Polymere sind z. B. als SEPS und SEBS bekannt) oder Acrylatcopolymere
wie ACM.
Klebrigmacher sind beispielsweise Kohlenwasserstoffharze (z. B. aus ungesättigten
C5 oder C7 Monomeren), Terpenphenolharze, Terpenharze aus Rohstoffen wie α-
oder β-Pinen, aromatische Harze wie Cumaron-Inden-Harze oder Harze aus Styrol
oder α-Methylstyrol, wie Kolophonium und seine Folgeprodukte wie
disproportionierte, dimerisierte oder veresterte Harze, wobei Glycole, Glycerin oder
Pentaerythrit eingesetzt werden können sowie weitere wie aufgeführt in Ullmanns
Enzyklopädie der technischen Chemie, Band 12, S. 525-555 (4. Aufl.), Weinheim.
Besonders geeignet sind alterungsstabile Harze ohne olefinische Doppelbindung
wie z. B. hydrierte Harze.
Geeignete Füllstoffe und Pigmente sind beispielsweise Ruß, Titandioxid, Calcium
carbonat, Zinkcarbonat, Zinkoxid, Silicate oder Kieselsäure.
Geeignete UV-Absorber, Lichtschutz- und Alterungsschutzmittel für die Klebe
massen sind die selben, die weiter unten für die Stabilisierung der Folie aufgeführt
sind.
Geeignete Weichmacher sind beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische und
aromatische Mineralöle, Di- oder Poly-Ester der Phthalsäure, Trimellitsäure oder
Adipinsäure, flüssige Kautschuke (z. B. Nitril- oder Polyisoprenkautschuke), flüssige
Polymerisate aus Buten und/oder Isobuten, Acrylsäureester, Polyvinylether, Flüssig-
und Weichharze auf Basis der Rohstoffe zu Klebharze, Wollwachs und andere
Wachse oder flüssige Silikone. Besonders geeignet sind alterungsstabile
Weichmacher ohne olefinische Doppelbindung geeignet.
Vernetzungsmittel sind beispielsweise Phenolharze oder halogenierte Phenolharze,
Melamin- und Formaldehydharze. Geeignete Vernetzungspromotoren sind z. B.
Maleinimide, Allylester wie Triallylcyanurat, mehrfunktionelle Ester der Acryl- und
Methacryläure.
Die Beschichtungsstärke mit Klebemasse liegt vorzugsweise im Bereich von 18 bis
50, insbesondere 22 bis 29 g/m2. Die Breite der Klebebandrollen liegt vorzugsweise
im Bereich von 2 bis 60 mm.
Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Folie oder
Klebebandes ist, durch folgende Arbeitsschritte gekennzeichnet:
- - Aufschmelzen von mindestens zwei Materialien unterschiedlicher Zusammen setzung in Extrudern
- - Zusammenführen der Schmelzeströme in einer Düse, die durch Ihre Konstruktion zu einer nicht ebenen Grenzfläche gemäß Anspruch 1 führt
- - Abkühlen der Schmelze zu einer Folie
- - Recken der Folie in Längsrichtung
Optional kann die Folie mit Klebstoff versehen sein, wobei dies durch Coextrusion
oder konventionelle Beschichtung möglich ist.
Das erfindungsgemäße Klebebandes ist für viele Anwendungen geeignet, insbe
sondere für Verpackungsanwendungen, z. B. zum Bündeln oder Gurten, als
Transportsicherung (Paletten oder Türen von Haushaltsgeräten) oder zum Aufreißen
von Verpackungen. Die Nachteile von Filamentklebebändern wie geringe Knickbruchbeständigkeit,
unsauberen Schneidkanten und fehlende Durchschweißarkeit
weist das erfindungsgemäße Klebeband nicht auf.
Dicke: DIN 53370
Höchstzugkaft/Zugfestigkeit: DIN 53455-7-5
Kraft/Spannung bei 10% Dehnung: DIN 53455-7-5
Bruchdehung: DIN 53455-7-5
Schlagzugzähigkeit quer: DIN 53448 (Prüfkörper 15 mm breit, Einspannlänge 30 mm,
Joch 15 g, Pendel 1 J)
Weiterreißkraft: DIN 53363
Restfestigkeit: analog DIN 53455-7-5 mit 15 mm breite Proben, welche einseitig 5 mm tief eingeschnitten wurden, der Meßwert bezieht sich auf die verbleibende Breite von 10 mm.
Schrumpf längs: 10 min bei 125°C im Umluftofen, Prüfmuster 100 mm lang und 15 mm breit.
Schmelzindex: DIN 53735 (230°C, 2.16 N)
Knickbruchbeständigkeit: Die Folie oder das Klebeband in 15 mm Breite wird in Längsrichtung gefaltet und die Knickkante mit einem Falzbein glatt gedrückt, danach die Faltung wieder auseinandergezogen, ein Zugversuch nach DIN 53455-7-5 durchgeführt und die prozentuale Abnahme der Zugfestigkeit durch das Falten bestimmt.
Klebtechnische Daten: AFERA 4001 entsprechend DIN EN 1939
Höchstzugkaft/Zugfestigkeit: DIN 53455-7-5
Kraft/Spannung bei 10% Dehnung: DIN 53455-7-5
Bruchdehung: DIN 53455-7-5
Schlagzugzähigkeit quer: DIN 53448 (Prüfkörper 15 mm breit, Einspannlänge 30 mm,
Joch 15 g, Pendel 1 J)
Weiterreißkraft: DIN 53363
Restfestigkeit: analog DIN 53455-7-5 mit 15 mm breite Proben, welche einseitig 5 mm tief eingeschnitten wurden, der Meßwert bezieht sich auf die verbleibende Breite von 10 mm.
Schrumpf längs: 10 min bei 125°C im Umluftofen, Prüfmuster 100 mm lang und 15 mm breit.
Schmelzindex: DIN 53735 (230°C, 2.16 N)
Knickbruchbeständigkeit: Die Folie oder das Klebeband in 15 mm Breite wird in Längsrichtung gefaltet und die Knickkante mit einem Falzbein glatt gedrückt, danach die Faltung wieder auseinandergezogen, ein Zugversuch nach DIN 53455-7-5 durchgeführt und die prozentuale Abnahme der Zugfestigkeit durch das Falten bestimmt.
Klebtechnische Daten: AFERA 4001 entsprechend DIN EN 1939
Die Folie wird auf einer Extrusionanlage in 60 cm Breite mit einer Düse gemäß
Abb. 2 ("three-layer internal-combining manifold die" mit austauschbarer
Zentralplatte zur Erzeugung von Schmelzeströmen mit vorgegebenem Profil), Chill-
Roll. und einer einstufigen Kurzspalt-Reckanlage hergestellt. Definition der
Schichten:
Schicht 3 liegt auf der Chill-Roll auf, Schicht 1 ist die Mittelschicht, Schicht 2 liegt auf
der Luftseite. Die Grenzfläche zwischen Schicht 1 und 3 ist glatt und zwischen
Schicht 2 und 1 verzahnt. Verfahrensbedingungen:
Rohstoffmischung Extruder 1: 50% Shell Polystyrol N 7000 (Homopolymer), 50%
Stamylan 83 MF 10 (Copolymer)
Rohstoffmischung Extruder 2: 5% Shell Polystyrol N 7000, 95% Stamylan 83 MF 10
Rohstoffmischung Extruder 3: 75% Stamylan 83 MF 10, 25% Stamylex 1026 (LLDPE)
Rohstoffmischung Extruder 2: 5% Shell Polystyrol N 7000, 95% Stamylan 83 MF 10
Rohstoffmischung Extruder 3: 75% Stamylan 83 MF 10, 25% Stamylex 1026 (LLDPE)
Backenheizung 240°C, Kühlwalze 18°C, Foliengeschwindigkeit vor dem Recken
1,5 m/min, nach dem Recken 13,1 m/min, Reckverhältnis 1 : 8,7. Das Profil der
Zentralplatte erzeugt zwischen Schicht 2 und 1 ein sich wiederholendes
Rechteckprofil, die Amplitude der Rechtecke beträgt 0,4 mm und der Phasenabstand
2 mm.
AL=L<Prüfergebnisse: | |
Dicke nach dem Recken | 77 µm |
Dickenunterschied in Schicht 2 | 10 µm entsprechend 32% |
durchschnittliche Dicke der Schicht 1 | 16 µm |
durchschnittliche Dicke der Schicht 2 | 31 µm |
durchschnittliche Dicke der Schicht 3 | 30 µm |
Zahl der Dickenmaxima bzw. -minima in Querrichtung innerhalb einer Schicht von zwei verzahnte Schichten der Trägerfolie | 5 pro cm Breite |
Zugfestigkeit längs | 231 N/mm2 |
Spannung bei 10% Dehnung längs | 147 N/mm2 |
Schlagzugzähigkeit quer | 90 mJ/mm2 |
Restfestigkeit | 120 N |
Je drei Folien wurden in 80 µm dadurch hergestellt, daß unter vergleichbaren
Verfahrensbedingungen jeweils eine Rohstoffzusammensetzung über alle drei
Extruder verarbeitet wurde und die Schlagzugzähigkeit quer der erhaltenen Folien
gemessen:
Mischung wie | Schlagzugzähigkeit quer mJ/mm2 |
Schicht 1 | < 10 |
Schicht 2 | 80 |
Schicht 3 | 250 |
Die Folie wird beidseitig coronavorbehandelt, auf der Oberseite mit einer 0,5%igen
Lösung von PVSC in Toluol beschichtet und getrocknet. Der Klebstoff wird aus 42 Gew.-%
SIS-Elastomer, 20 Gew.-% Pentaerythritester des hydrierten Kolophoniums,
37 Gew.-% eines C5-Kohlenwasserstoffharzes mit einem R von 85°C und 1 Gew.-%
Antioxidans IrganoxTM 1010 in der Schmelze gemischt und bei 150°C mit
einer Düse auf die Folienunterseite aufgetragen. Anschließend wird das Klebeband
zur Mutterrolle gewickelt und zur weiteren Prüfung in 15 mm Breite geschnitten
(Klingenschneider). Klebtechnische Daten: Klebkraft auf Stahl 1,6 N/cm, Abrollkraft
bei 0,3 m/min 0,8 N/cm, Abrollkraft bei 30 m/min 0,5 N/cm, Masseauftrag 21 g/m2.
Rohstoffmischung Extruder 1: 50% Shell Polystyrol S 5400 (schlagzäh), 50%
Moplen EPQ 30 RF (Copolymer)
Rohstoffmischung Extruder 2: 10% Shell Polystyrol S 5400, 90% Moplen EPQ 30 RF
Rohstoffmischung Extruder 3: 100% Moplen EPQ 30 RF
Rohstoffmischung Extruder 2: 10% Shell Polystyrol S 5400, 90% Moplen EPQ 30 RF
Rohstoffmischung Extruder 3: 100% Moplen EPQ 30 RF
Backenheizung 240°C, Kühlwalze 18°C, Foliengeschwindigkeit vor dem Recken
3,6 m/min, nach dem Recken 24,7 m/min, Reckverhältnis 1 : 6,7. Das Profil der
Zentralplatte erzeugt zwischen Schicht 2 und 1 ein sich wiederholendes
Rechteckprofil, die Amplitude der Rechtecke beträgt 0,4 mm und der Phasenabstand
2 mm.
AL=L<Prüfergebnisse: | |
Dicke nach dem Recken | 78 µm |
Dickenunterschied in Schicht 2 | 20 µm entsprechend 48% |
durchschnittliche Dicke der Schicht 1 | 33 µm |
durchschnittliche Dicke der Schicht 2 | 43 µm |
durchschnittliche Dicke der Schicht 3 | 2 µm |
Zahl der Dickenmaxima bzw. -minima in Querrichtung innerhalb einer Schicht von zwei verzahnte Schichten der Trägerfolie | 5 pro cm Breite |
Zugfestigkeit längs | 202 N/mm2 |
Spannung bei 10% Dehnung längs | 110 N/mm2 |
Schlagzugzähigkeit quer | 68 mJ/mm2 |
Restfestigkeit | 106 N |
Die Folie wird beidseitig coronavorbehandelt, auf der Oberseite mit einem
lösungsmittelfreiem Silikon beschichtet, welches anschließend mit Elektronen
strahlen vernetzt wird. Die Unterseite wird mit einem Primer aus Naturkautschuk,
Cyclokautschuk und 4,4'-Diisocyanato-diphenylmethan versehen. Der Klebstoff wird
aus 40 Gew.-% Naturkautschuk SMRL (Mooney 70), 10 Gew.-% Titandioxid, 37 Gew.-%
eines C5-Kohlenwasserstoffharzes mit einem R von 95°C und 1 Gew.-%
Antioxidans VulkanoxTM BKF in einem Kneter in Hexan gelöst. Die 20 Gew.-
%ige Klebemasse wird mit einem Streichbalken die geprimerte Folienunterseite
aufgetragen und bei 115°C getrocknet. Anschließend wird das Klebeband zur
Mutterrolle gewickelt und zur weiteren Prüfung in 15 mm Breite geschnitten
(Klingenschneider). Klebtechnische Daten: Klebkraft auf Stahl 2,1 N/cm, Abrollkraft
bei 0,3 m/min 0,2 N/cm, Abrollkraft bei 30 m/min 0,1 N/cm, Masseauftrag 23 g/m2.
Rohstoffmischung Extruder 1: 50% Shell Polystyrol S 5400, 50% Moplen EPQ 30
RF
Rohstoffmischung Extruder 2: 100%, Moplen EPQ 30 RF
Rohstoffmischung Extruder 3: 100%, Moplen EPQ 30 RF
Rohstoffmischung Extruder 2: 100%, Moplen EPQ 30 RF
Rohstoffmischung Extruder 3: 100%, Moplen EPQ 30 RF
Backenheizung 240°C, Kühlwalze 18°C, Foliengeschwindigkeit vor dem Recken
1,5 m/min, nach dem Recken 13,1 m/min, Reckverhältnis 1 : 8,7. Das Profil der
Zentralplatte erzeugt zwischen Schicht 2 und 1 ein sich wiederholendes Profil aus
Halbkreisen, der Radius der Halbkreise beträgt 0,2 mm und der Phasenabstand 2,4 mm.
AL=L<Prüfergebnisse: | |
Dicke nach dem Recken | 95 µm |
Dickenunterschied in Schicht 2 | 9 µm entsprechend 21% |
durchschnittliche Dicke der Schicht 1 | 50 µm |
durchschnittliche Dicke der Schicht 2 | 42 µm |
durchschnittliche Dicke der Schicht 3 | 3 µm |
Zahl der Dickenmaxima bzw. -minima in Querrichtung innerhalb einer Schicht von zwei verzahnte Schichten der Trägerfolie | 3,5 pro cm Breite |
Zugfestigkeit längs | 211 N/mm2 |
Spannung bei 10% Dehnung längs | 103 N/mm2 |
Schlagzugzähigkeit quer | 70 mJ/mm2 |
Restfestigkeit | 102 N |
Die Folie wird auf der Unterseite coronavorbehandelt, mit einem wässrigen
Acrylathaftkleber (PrimalTM PS 83 D) beschichtet und bei 115°C in einem Trocken
kanal getrocknet. Anschließend wird das Klebeband zur Mutterrolle gewickelt und
zur weiteren Prüfung in 15 mm Breite geschnitten (Klingenschneider). Klebkraft auf
Stahl 3,2 N/cm, Abrollkraft bei 30 m/min 3,5 N/cm,
Eine Folie in Strapping-Qualität wurde aus Moplen EPQ 30 RF mit einem
Reckverhältnis von 1 : 8 hergestellt.
AL=L<Prüfergebnisse: | |
Dicke nach dem Recken | 85 µm |
Zugfestigkeit längs | 290 N/mm2 |
Spannung bei 10% Dehnung längs | 169 NJ/mm2 |
Schlagzugzähigkeit quer | 682 mJ/mm2 |
Restfestigkeit | 39 N |
Claims (21)
1. Klebeband, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie
- - mindestens zwei coextrudierte Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung aufweist, deren Grenzfläche nicht eben ist, sondern im Querschnitt einen nicht geraden Grenzverlauf aufweist, der sich in Längsrichtung laminar fortsetzt
- - in Längsrichtung gereckt ist und
- - planparallelen Außenseiten aufweist
2. Folie gemäß Anspruch 1
3. Verfahren zur Herstellung einer Folie oder Klebebandes, gekennzeichnet durch
folgende Arbeitsschritte:
- - Aufschmelzen von mindestens zwei Materialien unterschiedlicher Zusammen setzung in Extrudern
- - Zusammenführen der Schmelzeströme in einer Düse, die durch Ihre Konstruktion zu einer nicht ebenen Grenzfläche gemäß Anspruch 1 führt
- - Abkühlen der Schmelze zu einer Folie
- - Recken der Folie in Längsrichtung
4. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie in
Längsrichtung eine Restfestigkeit mindestens 50 N aufweist
5. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie in
Längsrichtung eine Restfestigkeit mindestens 100 N aufweist
6. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie in
Längsrichtung eine Zugfestigkeit von mindestens 200 N/mm2 aufweist
7. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie in
Längsrichtung eine Spannung bei 10% Dehnung von mindestens 100 N/mm2
aufweist
8. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie
eine Schlagzugzähigkeit quer von mindestens 50 mJ/mm2 aufweist.
9. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie
eine Schlagzugzähigkeit quer von mindestens 100 mJ/mm2 aufweist.
10. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schlag
zugzähigkeiten quer von zwei verzahnte Schichten im gerecktem Zustand um
mindestens um den Faktor zwei unterscheiden.
11. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dickenunter
schied innerhalb einer Schicht von zwei verzahnte Schichten der Trägerfolie
mehr als 10% beträgt.
12. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dickenunter
schied innerhalb einer Schicht von zwei verzahnte Schichten der Trägerfolie
mehr als 20% beträgt.
13. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der
Dickenmaxima bzw. -minima in Querrichtung innerhalb einer Schicht von zwei
verzahnte Schichten der Trägerfolie mindestens 3 pro cm Breite beträgt.
14. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der inein
ander verzahnten Grenzflächen der Trägerfolie größer als eins ist.
15. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie
zwei verzahnte Schichten und eine weitere glatte (nicht verzahnte) Schicht
aufweist
16. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie
polymere Rohstoffe mit Schmelzindices von 0,3 bis 15 g/10 min enthält
17. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie in
einer der verzahnten Schichten Polystyrol und in der anderen verzahnten Schicht
Polypropylen enthält.
18. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie in
einer der verzahnten Schichten mehr Polystyrol als Polypropylen und in der
anderen verzahnten Schicht mehr Polypropylen als Polystyrol enthält.
19. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie
eine Dicke von 50 bis 90 µm aufweist.
20. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie mit
einem Reckverhältnis von 1 : 5 bis 1 : 10 verstreckt ist.
21. Klebeband gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie
zwei verzahnte Schichten und eine weitere nicht verzahnte Schicht aufweist,
wobei die Mittelschicht eine geringere Schlagzugzähigkeit quer aufweist als die
Außenschichten.
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