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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Strukturen, die eine nichtorientierte
mehrschichtige Folie aufweisen, die einen Polyolefinkern enthält. Die mehrschichtige
Folie ist besonders nützlich
als eine Schutzbeschichtung für
Metalloberflächen.
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Mehrschichtige
polymere Folien mit Polyolefinkernen finden zum Beispiel als Feuchtigkeitssperren,
klebende Strukturen, Verpackungsmaterialien und als Schutzbeschichtungen
für Metalloberflächen Verwendung.
Der Polyolefinkern verbessert die Feuchtigkeitssperreigenschaften
und Flexibilität
der Folie. Beispiele für
mehrschichtige polymere Folien mit Polyolefinkernen umfassen solche,
die in den folgenden U.S.-Patenten offenbart sind.
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US-A-4,188,443
offenbart eine optisch klare mehrschichtige Polyester/Polyolefin-Schrumpffolie. Die
Schrumpffolie ist nach Bildung so orientiert, um Schrumpfspannung
in mindestens eine Richtung herzustellen. Schrumpfspannung ist in
einem Film, der auf einem Substrat, wie etwa einer Metalloberfläche, beschichtet
ist, nachteilig, da der Film dazu neigt, von dem Substrat zu delaminieren,
wenn die Schrumpfspannung entspannt wird.
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US-A-4,705,707
offenbart eine nichtorientierte heißsiegelbare coextrudierte 3-
oder 5-lagige Feuchtigkeitssperrfolie. Die Folie hat eine "ABC"- oder "ABCBA"-Struktur, worin
Schicht A ein Polyester, ein Copolyester oder ein Blend daraus ist.
Leider bieten Polyester und Copolyester keine optimale Haftung an
modifizierte Polyolefinschichten, neigen dazu, teuer zu sein, und
neigen dazu, Feuchtigkeit zu absorbieren.
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US-A-4,716,061
offenbart eine nichtorientierte heißsiegelbare coextrudierte 3-
oder 5-schichtige Feuchtigkeitssperrfolie ähnlich zu US-A-4,705,707, ausgenommen,
dass die Schicht "C" Polypropylen anstelle
von Polyethylen enthält.
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US-A-6,027,776
offenbart eine 5-schichtige Folie, die zur Verpackung und Verabreichung
von medizinischen Lösungen
nützlich
ist. Diese 5-schichtige Folie enthält eine innere Schicht, eine
erste und zweite äußere Schicht
und eine erste und zweite Klebschicht zwischen der inneren Schicht
und der ersten bzw. zweiten äußeren Schicht.
Die innere Schicht besteht aus einem homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymer
oder Blends von homogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymeren. Homogene
Ethylen/α-Olefin-Copolymere
sind teurer als alternative Polyolefine. Homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymere
neigen auch dazu, thermisch weniger stabil als heterogene Polymere
zu sein.
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Eine
mehrschichtige Folie, die die Feuchtigkeitssperreigenschaften und
Flexibilität,
die durch einen Polyolefinkern bereitgestellt werden, aufweist, dennoch
nicht orientiert ist, um Schrumpfspannung zu minimieren, ist erwünscht. Eine
nichtorientierte mehrschichtige Folie, die ferner eine Klebschicht
aufweist, die die Nachteile, die für Polyester und Copolyester
aufgeführt
sind, überwindet,
ist sogar erwünschter.
Noch erwünschter
ist eine nichtorientierte Folie, die ferner eine Kernschicht aufweist,
die ein Polymer enthält,
das kein homogenes Ethylen/α-Olefin-Copolymer ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Struktur, umfassend eine nichtorientierte
mehrschichtige Folie, wobei diese mehrschichtige Folie aufweist:
(a) eine erste Verbindungsschicht mit sich gegenüberliegender erster und zweiter
Oberfläche;
(b) eine Polyolefinkernschicht, die 40 Gew.-% oder weniger homogenes
Ethylen/α-Olefin-Copolymer
enthält
und sich gegenüberliegende
erste und zweite Oberflächen
aufweist, wobei die erste Oberflä che
der Kernschicht an der ersten Oberfläche der ersten Verbindungsschicht
haftet; (c) eine zweite Verbindungsschicht mit sich gegenüberliegender
erster und zweiter Oberfläche,
wobei die erste Oberfläche
der zweiten Verbindungsschicht an der zweiten Oberfläche der
Kernschicht haftet, und (d) eine erste Klebschicht mit sich gegenüberliegender
erster und zweiter Oberfläche,
wobei die erste Oberfläche
der ersten Klebschicht an der zweiten Oberfläche der zweiten Verbindungsschicht
haftet, und die Klebschicht einen Blend aus polar modifiziertem
Polyolefin und einem Polyester, Copolyester oder einen Polyester/Copolyester-Blend
enthält.
Die mehrschichtige Folie kann auch eine zweite Klebschicht mit einer
ersten und zweiten Oberfläche
umfassen, wobei ihre erste Oberfläche an der zweiten Oberfläche der
ersten Verbindungsschicht haftet. Bei der mehrschichtigen Folie kann
eine thermoplastische Schicht oder eine Metalloberfläche an der
zweiten Oberfläche
von mindestens der Schicht, ausgewählt aus der ersten Verbindungsschicht,
wenn keine zweite Klebschicht vorhanden ist, der ersten Klebschicht
und, falls vorhanden, der zweiten Klebschicht, angehaftet sein.
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In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
weist die Folie der vorliegenden Erfindung ferner auf: (e) eine
zweite Klebschicht mit sich gegenüberliegender erster und zweiter
Oberfläche,
wobei die erste Oberfläche
der zweiten Klebschicht an der zweiten Oberfläche der ersten Verbindungsschicht haftet;
(f) eine thermoplastische Schicht, die einen orientierten Polyester
enthält
und sich gegenüberliegende
erste und zweite Oberflächen
aufweist, wobei die erste Oberfläche
der thermoplastischen Schicht an der zweiten Oberfläche der
zweiten Klebschicht haftet, und (g) eine grundierte Metalloberfläche, an welcher
die zweite Oberfläche
der ersten Klebschicht haftet.
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Eine
zweite bevorzugte Ausführungsform
ist ähnlich
zu der ersten bevorzugten Ausführungsform, ausgenommen,
dass die thermoplastische Schicht (f) einen nichtorientierten amorphen
oder semikristallinen Polyester, Copolyester oder Polyester/Copolyester-Blend
enthält.
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Bezeichnung
der ersten und zweiten Oberfläche
hierin ist zur Erleichterung der Veranschaulichung. Im Allgemeinen
sind die erste und zweite Oberfläche
untereinander austauschbar, solange die Oberfläche einer Schicht an eine nahe
Oberfläche
einer benachbarten Schicht anhaftet.
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Die
Folie der vorliegenden Erfindung bringt die Technik voran, indem
sie eine nichtorientierte mehrschichtige Folie mit einer Klebschicht,
die einen Blend aus einem polar modifizierten Polyolefin und einem
Polyester, Copolyester oder Polyester/Copolyester-Blend enthält, und
eine Polyolefinkernschicht, die 40 Gew.-% oder weniger homogenes
Ethylen/α-Olefin enthält, bereitstellt.
Die mehrschichtige Folie der vorliegenden Erfindung ist besonders
nützlich
als eine Schutzbeschichtung für
Metalloberflächen.
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"Nichtorientierte
mehrschichtige Folie" bezieht
sich auf eine mehrschichtige Folienstruktur, die im Wesentlichen
frei von Orientierung nach Bildung ist. Es können jedoch einzelne Schichten
den nichtorientierten mehrschichtigen Folien vor Erzeugung der mehrschichtigen
Folienstruktur orientiert sein. Eine nichtorientierte mehrschichtige
Folienstruktur umfasst zum Beispiel keine orientierten mehrschichtigen Schrumpffolien.
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"Homogenes Ethylen/α-Olefin" und "homogenes Ethylen/α-Olefin-Copolymer" bezieht sich auf Ethylen/α-Olefin-Polymerisationsreaktionsprodukte mit
relativ schmaler Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn) und relativ schmaler Zusammensetzungsverteilung,
wie in US-A-6,027,776, Spalte 5, Zeile 66, bis Spalte 7, Zeile 22,
definiert. Homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymere
unterscheiden sich strukturell von heterogenen Ethylen/α-Olefin-Copolymeren insofern,
als dass homogene Ethylen/α-Olefine
eine relativ gleichmäßige Reihenfolge
von Comonomeren innerhalb einer Kette, eine Spiegelung der Reihenfolgeverteilung
in allen Ketten und eine Ähnlichkeit
Länge aller
Ketten, das heißt
eine schmälere
Mw/Mn, zeigen. Ferner
werden homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymere
typischerweise unter Verwendung von Metallocen- oder anderen Katalysatoren
des Typs mit einer einzigen Reaktionsstelle anstelle von Ziegler-Natta-Katalysatoren
hergestellt. Homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymere
haben im Allgemeinen ein Mw/Mn von
weniger als 2,7 (wie zum Beispiel mithilfe von Gelpermeationschromatographie
bestimmt), einen Zusammensetzungsverteilungsbreite-Index von größer als
70% und eine im Wesentlichen singuläre Schmelzpunktcharakteristik
mit einem maximalen Schmelzpunkt, wie mithilfe von Differential-Scanning-Kalorimetrie
bestimmt, von 60°C
bis 110°C.
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"Heterogenes Polyolefin" bezieht sich auf
ein Polyolefin mit einem relativ breiten Mw/Mn, das unter Verwendung üblicher Ziegler-Natta- oder
anderer heterogenen Katalysatoren hergestellt wird. Heterogene Katalysatoren
enthalten mehrere Arten von aktiven Stellen, die sich in Lewis-Acidität und sterischer Umgebung
unterscheiden. Beispiele für
heterogene Ziegler-Natta-Katalysatoren umfassen ein Metallhalogenid,
das mit einem organometallischen Cokatalysator aktiviert ist, wie
etwa Titanchlorid, das optional Magnesiumchlorid enthält, das
mit Trialkylaluminium komplexiert ist. Homogene Ethylen/α-Olefine
sind nicht in der Definition von heterogenem Polyolefin enthalten.
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Heterogene
Polyolefine können
zum Beispiel Polypropylenpolymere und -copolymere, lineares Polyethylen
niedriger Dichte, lineares Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen
sehr niedriger Dichte, Polyethylen ultraniedriger Dichte und Ethylen/α-Olefin-Harze,
worin das Ethylen mit α-Olefin-Monomeren,
wie etwa Buten, Hexen und Octen, copolymerisiert ist, umfassen.
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Nichtorientierte
mehrschichtige Folien der vorliegenden Erfindung enthalten mindestens
vier Schichten: (a) eine erste Verbindungsschicht, (b) eine Kernschicht,
(c) eine zweite Verbindungsschicht und (d) eine erste Klebschicht.
Zusätzliche
optionale Schichten umfassen eine zweite Klebschicht und eine thermoplastische
Schicht. Die nichtorientierte mehrschichtige Folie der vorliegenden
Erfindung kann auch eine angeklebte Metalloberfläche umfassen. Typischerweise
sind die nichtorientierten mehrschichtigen Folien der vorliegenden
Erfindung transluzent im Gegensatz zu transparent.
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Eine
Verbindungsschicht verbindet eine Kernschicht mit einer anderen
Schicht. Deshalb muss die Verbindungsschicht in Bezug auf das Haftvermögen mit
der Kernschicht und mindestens einer anderen Schicht kompatibel
sein. Zum Beispiel kann eine Verbindungsschicht eine Kernschicht
mit einer Klebschicht verbinden, was erfordert, dass die Verbindungsschicht
in Bezug auf das Haftvermögen
mit sowohl der Kernschicht als auch der Klebschicht kompatibel ist.
Eine Verbindungsschicht kann eine Kernschicht einer Metalloberfläche verbinden,
was erfordert, dass die Verbindungsschicht in Bezug auf das Haftvermögen mit
sowohl der Kernschicht als auch der Metalloberfläche kompatibel ist. Eine Verbindungsschicht
kann eine Kernschicht mit einer thermoplastischen Schicht verbinden,
was erfordert, dass die Verbindungsschicht in Bezug auf das Haftvermögen mit
sowohl der Kernschicht als auch der thermoplastischen Schicht kompatibel
ist. Eine Schicht ist "in
Bezug auf das Haftvermögen
kompatibel" mit
einer Oberfläche
oder Schicht, wenn sie an diese Oberfläche oder Schicht angehaftet
werden kann.
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Die
Verbindungsschichten können
gleich oder unterschiedlich sein und enthalten ein polarmodifiziertes
Polyolefin. Polarmodifizierte Polyolefine umfassen Olefinpolymere,
die ein polares Monomer darin copolymerisiert aufweisen, ein Olefinpolymer oder
-copolymer, das mit Säure
oder Anhydrid gepfropft ist, oder Derivate davon. Beispiele für geeignete polarmodifizierte
Polyolefine umfassen Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (EVA), Ethylen/Methacrylat-Copolymer
(EMA), Ethylen/n-Butylacrylat (EnBA), Ethylen/Vinylacetat/Kohlenmonoxid
(EVACO), Ethylen/Acrylsäure
(EAA), Ethylen/Methacrylsäure
(EMAA), ionomere Salze von Ethylen/Carbonsäure-Copolymeren, wie etwa Natrium-,
Zink- oder Kaliumionomere von EMAA oder EAA, mit Maleinsäureanhydrid
gepfropftes EVA (MAH-g-EVA), mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes lineares
Polyethylen niedriger Dichte (MAH-g-LLDPE) und mit Maleinsäureanhydrid
gepfropftes Polypropylen (MAH-g-PP).
Die Verbindungsschicht enthält
vorzugsweise ein mit Maleinsäureanhydrid
gepfropftes Polyolefin, wie etwa MAH-g-EVA, MAH-g-LLDPE oder MAH-g-PP.
Vorzugsweise enthält
das Polyolefin mindestens 0,2 Gew.-% Maleinsäureanhydrid (MAH), bevorzugter
mindestens 0,5 Gew.-% MAH, bezogen auf das Gewicht von Polyolefin,
und weniger als 2,0 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 1,6 Gew.-%
MAH, bezogen auf das Gewicht von Polyolefin. MAH-Mengen unterhalb
von 0,2 Gew.-% verleihen dem Polyolefin eine unzureichende Polarität, um an
eine Klebschicht, thermoplastische Schicht oder Metalloberfläche zu haften.
MAH-Mengen oberhalb von 2,0 Gew.-% resultieren in Verbindungsschichten mit übermäßiger Vernetzung
und/oder übermäßig hoher
Viskosität.
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Geeignete
Polyolefinharze für
die Verbindungsschicht haben eine spezifische Dichte von 0,88 bis
1,0 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3). Die
Harze haben eine Viskosität
von 1 bis 30 Gramm pro 10 Minuten (g/10 min), wie durch den Schmelzindex (MI),
gemessen gemäß Verfahren
D1238 der American Society for Testing and Materials (ASTM) (190°C, 2,16 kg),
angezeigt. Jede Verbindungsschicht macht vorzugsweise mindestens
5%, bevorzugter mindestens 10% und vorzugsweise weniger als 20%,
bevorzugter weniger als 15% der gesamten Dicke der mehrschichtigen
Folie aus. In keinem Fall jedoch wird die Dicke der Verbindungsschicht
weniger als 0,2 mil (5 μm)
betragen. Schichtdicken von weniger als 0,2 mil (5 μm) sind schwierig
einheitlich zu coextrudieren und werden unzureichende Zwischenschichthaftung zwischen
benachbarten Schichten bereitstellen.
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Die
Kernschicht enthält
ein Polyolefinharz und enthält
40 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 25 Gew.-% oder weniger, bevorzugter
10 Gew.-% oder weniger homogenes Ethylen/α-Olefin-Copolymer. Die vorliegende
Erfindung kann eine Kernschicht beinhalten, die im Wesentlichen
oder sogar vollständig
frei von homogenem Ethylen/α-Olefin-Copolymer
ist. Vorzugsweise enthält
die Kernschicht ein heterogenes Olefin. Geeignete Polyolefinharze
für die
Kernschicht umfassen Polyethylen(PE)-Homopolymere und -Copolymere,
Polypropylen(PP)-Homopolymere und -Copolymere oder Blends davon.
Bevorzugter ist das Polyolefin lineares Polyethylen niedriger Dichte
(LLDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE) oder PP (Homopolymer oder
Copolymer). Das Polyolefinharz im Kern kann unpolar sein, um Wasserbeständigkeit
zu verstärken.
Der Kern kann PP-frei sein, falls gewünscht. Am meisten bevorzugt ist
das Polyolefinharz im Kern LLDPE oder HDPE. Die Kernschicht enthält optional
Kompatibilisierungsmittel, wie etwa MAH-gepfropfte Polyolefine,
um die Zwischenschichthaftung zu verbessern. Geeignete Polyolefinharze
für die
Kernschicht haben eine spezifische Dichte von 0,88 bis 1 g/cm3. PE-Harze haben eine Viskosität wie durch
einen MI von 1 bis 30 g/10 min, wie nach ASTM-Verfahren D1238 (Bedingungen 190°C, 2,16 kg)
bestimmt, angezeigt. PP-Harze haben eine Viskosität wie durch
eine Fließfähigkeit (MFR)
von 1 bis 30 g/10 min, wie nach ASTM-Verfahren D1238 (230°C, 2,16 kg)
bestimmt, angezeigt. Harze mit einer Viskosität außerhalb dieser Bereiche neigen
dazu, schwierig zu verarbeiten zu sein.
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Eine
Kernschicht macht vorzugsweise mindestens 10 Prozent, bevorzugter
mindestens 40 Prozent und vorzugsweise weniger als 70 Prozent der Gesamtdicke
der mehrschichtigen Folie aus. Eine Kernschichtdicke unterhalb von
10 Prozent der Gesamtdicke der mehrschichtigen Folie verleiht der mehrschichtigen
Folie unangemessene Folienzähigkeit
und Formbarkeit. Eine Kernschichtdicke von mehr als 70 Prozent erfordert,
dass die benachbarten Schichten zu dünn sind, um angemessene Zwischenschichtkohäsionsfestigkeit
bereitzustellen. Die Kernschicht zeigt vorzugsweise einen mittleren Schmelzpunkt
von größer als
100°C, so
dass sie in siedendem Wasser nicht schmilzt oder wesentlich erweicht.
Der "mittlere Schmelzpunkt" ist ein gewichteter
Mittelwert von einzelnen Schmelzpunkten von Harzen, die in der Kernschicht
verwendet werden.
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Eine
Klebschicht kann eine Verbindungsschicht mit einer äußeren Schicht,
wie etwa einer thermoplastischen Schicht oder einer Metalloberfläche, verbinden.
Deshalb ist eine Klebschicht günstigerweise
in Bezug auf das Haftvermögen
mit einer Verbindungsschicht in einer äußeren Schicht, vorzugsweise
mit einer thermoplastischen Schicht und/oder einer Metalloberfläche, bevorzugter
mit einer thermoplastischen Schicht und/oder einer grundierten Metalloberfläche, kompatibel.
Klebschichten in Folien, die mehr als eine Klebschicht enthalten, können die
gleiche oder unterschiedliche Zusammensetzungen haben.
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Die
Klebschicht enthält
einen Blend eines polarmodifizierten Polyolefins, wie für die Verbindungsschicht
definiert, und eines Polyesters, Copolyesters oder eines Polyester/Copolyester-Blends.
Das modifizierte Polyolefin kann einer Vielzahl von Zwecken in der
Klebschicht dienen, einschließlich
der Erhöhung
der Viskosität
der Klebschicht, um die Verteilung der Klebschicht während der
Coextrusion zu verbessern, der Erhöhung der Kompatibilität des Klebstoffs
mit der Verbindungsschicht, der Senkung der Kosten der Klebschicht
und der Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit der Klebschicht. Die Polyester-
oder Copolyesterkomponente stellt verbesserte Haftung an eine benachbarte
angehaftete thermoplastische Polyesterpolymeroberflächenschicht
und/oder an eine mit Polyester grundierte Metalloberfläche bereit.
Zusätzlich
kann die Polyester- oder Copolyesterkomponente den mittleren Schmelzpunkt
der Klebschichtzusammensetzung erhöhen. Die Klebschicht ist vorzugsweise
lösungsmittelfrei
und zeigt günstigerweise
einen mittleren Schmelzpunkt von größer als 100°C. Eine Klebschicht mit einem
mittleren Schmelzpunkt unterhalb von 100°C kann in siedendem Wasser schmelzen, Adhäsionsfestigkeit
verlieren und delaminieren.
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Typischerweise
macht das polarmodifizierte Polyolefin mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens
20 Gew.-% und typischerweise weniger als 70 Gew.-%, vorzugsweise
weniger als 60 Gew.-% der gesamten Klebschicht aus. Die Polyester-,
Copolyester- oder Polyester/Copolyester-Blend-Komponente macht mindestens 30 Gew.-%,
vorzugsweise mindestens 40 Gew.-% und typischerweise weniger als
90 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 80 Gew.-% des Gesamtgewichts
der Klebschicht aus. Wenn der Polyester, Copolyester oder Polyester/Copolyester-Blend
weniger als 30 Gew.-% des Gewichts der Klebschicht ausmacht, neigt
die Klebschicht dazu, schlechte Haftung an grundierte Metallflächen und/oder
thermoplastische Schichten zu haben. Wenn der Polyester, Copolyester
oder Polyester/Copolyester-Blend
mehr als 90 Gew.-% des Gewichts der Klebschicht ausmacht, neigt
die Klebschicht dazu, schlechte Haftung an die Verbindungsschicht
zu haben. Das polarmodifizierte Polyolefin und der Polyester, Copolyester
oder Polyester/Copolyester-Blend machen 100 Gew.-% der Klebschicht
oder weniger, falls Additive enthalten sind, aus.
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Die
Polyester- und Copolyester-Blend-Komponenten enthalten Reaktionsprodukte
von Terephthalsäure,
Isophthalsäure
oder Adipinsäure
mit Ethylenglykol, Butandiol oder Hexandiol. Diese Polyester- und
Copolyesterharze zeigen Schmelzpunkttemperaturen von 80°C bis 225°C, vorzugsweise
von 100°C
bis 150°C,
und zeigen Glasübergangstemperaturen
von –30°C bis 60°C, vorzugsweise
von –5°C bis 30°C. Die bevorzugten
Polyester- und Copolyesterharze haben ein relativ niedriges gewichtsmittleres Molekulargewicht
(Mw) von 10.000 bis 40.000, was in relativ
niedrigen Schmelzviskositäten
von 100 bis 2.000 Pa·s
bei 160°C
und 260 kg (DIN/ISO 1133) resultiert. Polyester- und Copolyesterharze
mit den vorbeschriebenen bevorzugten Eigenschaften sind typischerweise
Heißschmelzklebstoffharze.
Bevorzugte Copolyesterkomponenten für die Klebschicht umfassen
solche, die kommerziell als GRILTEX® (Marke von
EMS-CHEMIE) D1519, GRILTEX D1440, GRILTEX D1619, GRILTEX 6 und GRILTEX
9 Copolyester erhältlich
sind. Zusätzliche
Copolyesterharze, die für die
Klebschichtzusammensetzung geeignet sind, sind DYNAPOL® S
Copolyester (Marke von Hüls
Aktiengesellschaft), PLATHERM® Copolyester (Marke von
Elf Atochem North America) und Copolyester-Heißschmelzklebstoffe von Bostik.
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Die
mehrschichtige Folie kann eine zweite Klebschicht mit einer ersten
und zweiten sich gegenüberliegenden
Oberfläche
enthalten, wobei die erste Oberfläche der zweiten Klebschicht
an der zweiten Oberfläche
der ersten Verbindungsschicht haftet. Die zweite Klebschicht enthält ein polarmodifiziertes
Polyolefin und einen Polyester, Copolyester oder einen Blend daraus,
wie für
die erste Klebschicht definiert. Die Zusammensetzung der zweiten
Klebschicht kann die gleiche wie die der ersten Klebschicht sein
oder sich davon unterscheiden.
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Jede
Klebschicht macht mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 10% und
vorzugsweise weniger als 20%, bevorzugter weniger als 15% der gesamten
Dicke der mehrschichtigen Folie aus. Klebschichten von weniger als
5% der gesamten Dicke der mehrschichtigen Folie sind unzureichend
zur Bindung der mehrschichtigen Folie an thermoplastische Schichten
und/oder Metalloberflächen.
Eine Klebschichtdicke von mindestens 5%, aber weniger als 20%, erlaubt,
dass verbleibenden Schichten genug Foliendicke aufweisen, um effektiv
zu sein.
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Typischerweise
hat eine mehrschichtige Folie der vorliegenden Erfindung in Abwesenheit
einer thermoplastischen Polymerschicht oder einer Metalloberfläche eine
Dicke von mindestens 1 mil (25,4 μm),
vorzugsweise mindestens 2 mil (50,8 μm), bevorzugter mindestens 3
mil (76,2 μm)
und typischerweise weniger als 20 mil (508 μm), vorzugsweise weniger als
10 mil (154 μm),
bevorzugter weniger als 8 mil (203 μm). Einer Folie mit einer Dicke
von weniger als 1 mil (25,4 μm)
fehlt es an der erwünschten Kratz- oder
Abriebbeständigkeit,
Feuchtigkeitsbeständigkeit
und Haltbarkeit und Formbarkeit der Beschichtung. Folien, die dicker
als 20 mil (508 μm)
sind, sind typischerweise zu weich, um angemessene Oberflächenhärte bereitzustellen,
und schwierig zu formen, wenn sie auf Metall laminiert werden.
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Eine
mehrschichtige Folie kann eine erste thermoplastische Polymerschicht
aufweisen, die an der zweiten Oberfläche der ersten Verbindungsschicht
(in Abwesenheit einer zweiten Klebschicht), der zweiten Oberfläche der
ersten Klebschicht oder der zweiten Oberfläche einer zweiten Klebschicht haftet.
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Die
mehrschichtige Folie kann auch eine zweite thermoplastische Polymerschicht
aufweisen, wobei die erste thermoplastische Polymerschicht an der
zweiten Oberfläche
der ersten Klebschicht haftet und die zweite thermoplastische Polymerschicht
an der zweiten Oberfläche
von entweder einer zweiten Klebschicht oder der ersten Verbindungsschicht
(in Abwesenheit einer zweiten Klebschicht) haftet. Die zweite thermoplastische
Polymerschicht kann die gleiche wie die erste thermoplastische Schicht
sein oder sich davon unterscheiden.
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Die
erste und zweite thermoplastische Polymerschicht können irgendein
thermoplastische Standardpolymer enthalten. Die thermoplastischen
Polymerschichten stellen vorzugsweise eine haltbare, relativ glänzende,
harte, leicht zu reinigende, kratzbeständige Oberfläche mit
hohem Modul oder hoher Steifheit bereit. Bevorzugte Polymere für die thermoplastischen
Polymerschichten umfassen Polystyrol (PS), orientiertes PS, orientierten
kristallinen oder halbkristallinen Polyester oder Copolyester, orientierten
oder nichtorientierten amorphen Copolyester und Polyester, orientiertes
PP, orientierte und nichtorientierte Polyamide, Acrylpolymere (wie
etwa Polymethylmethacrylat) und Polycarbonate. Bevorzugtere Polymere
für die
thermoplastischen Polymerschichten umfassen orientier ten kristallinen
und halbkristallinen Polyester und orientierten und nichtorientierten amorphen
Copolyester und Polyester. Das am meisten bevorzugte Polymer ist
nichtorientierter amorpher Polyester. Um dem mehrschichtigen Folienlaminat die
gewünschte
Härte,
Kratzbeständigkeit
und Steifheit zu verleihen, zeigt die thermoplastische Polymerschicht
günstigerweise
einen Zugmodul (wie nach ASTM-Verfahren D882 bestimmt) von mindestens
200.000 pound pro inch2 (psi) (1.380 MPa),
vorzugsweise mindestens 250.000 psi (1.725 MPa). Typischerweise
haben die thermoplastischen Polymerschichten eine Stärke von
mindestens 0,4 mil (10 μm),
vorzugsweise mindestens 0,5 mil (13 μm) und typischerweise nicht
mehr als 5,0 mil (127 μm),
vorzugsweise nicht mehr als 1,5 mil (38 μm). Thermoplastische Schichten
mit einer Dicke unterhalb von 0,4 mil (10 μm) zeigen unangemessene Kratz-
und Abriebbeständigkeit
des Laminats. Laminate mit thermoplastischen Schichten, die dicker
als 5 mil (127 μm)
sind, zeigen typischerweise übermäßiges Modul
oder Steifheit, was in einer Tendenz in Richtung einer Wellung des
Laminats resultiert, wenn nicht ein thermoplastischer Film mit ähnlichem
Modul auf beiden Seiten des Laminats vorhanden ist. Laminate mit
thermoplastischen Schichten, die dicker als 5 mil (127 μm) sind,
neigen auch dazu, schlechte Formbarkeit auf Metall zu zeigen.
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Eine
thermoplastische Schicht wird an eine mehrschichtige Folie unter
Verwendung beliebiger üblicher
Maßnahmen
angehaftet. Geeignete Maßnahmen
umfassen direkte Coextrusion der thermoplastischen Polymerschicht
als Teil der mehrschichtigen Folie, Extrusionsbeschichtung der thermoplastischen
Polymerschicht auf eine zuvor hergestellte mehrschichtige Folie,
Extrusion der thermoplastischen Polymerschicht in eine separate
einschichtige Folie und nachfolgende thermische Laminierung derselben
auf die Oberfläche
einer Klebschicht einer zuvor hergestellten mehrschichtigen Folie
oder Extrusion der thermoplastischen Schicht in eine separate einschichtige
Folie und dann Kleben derselben an die zuvor hergestellte mehrschichtige
Folie unter Verwendung eines flüssigen
Klebstoffs, wie etwa eines lösungsmittelgetragenen
oder eines wässrigen
Klebstoffs, oder eines Heißschmelzklebstoffs
niedriger Viskosität.
Wenn die thermoplastische Polymerschicht eine separate Folie ist
und dann nachfolgend an die mehrschichtige Folie angehaftet wird,
kann die thermoplastische Polymerschicht orientiert (monoaxial oder
biaxial) oder nichtorientiert sein.
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Eine
geeignete thermoplastische Polymerschicht ist eine biaxial orientierte
Polyesterfolie, wie etwa MYLAR® (Marke von E. I. du Pont
de Nemours and Company), MELINEX® (Marke
von E. I. du Pont de Nemours and Company), TERPHANE® (Marke von
Toray Plastics Europe S. A.), HOSTAPHANE® (Marke
von Hoechst Aktiengesellschaft) und DIAFOIL® (Marke
von Diafoil Hoechst Co., Ltd.). Modifikation dieser Folie mit einer
Oberflächenbehandlung zur
Verbesserung der Bindungs- oder Hafteigenschaften an einen Polyester
ist akzeptabel. Geeignete Oberflächenbehandlung
umfassen Korona-, Flammen- oder Plasmabehandlung und Beschichtung
mit einer Oberflächenbeschichtungzusammensetzung, wie
etwa einer Copolyester- oder Polyvinylidenchlorid(PVDC)-Emulsion
oder -Dispersion.
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Nichtorientierte
amorphe oder halbkristalline Polyester- oder Copolyesterfolien sind
auch als thermoplastische Schicht geeignet. Geeignete nichtorientierte
amorphe oder halbkristalline Polyester- oder Copolyesterfolien umfassen
einschichtige Folien, die aus EASTAR® PETG
6763 Copolyester, EASTAPAK® 9921 Polyester oder EASTOBOND® 19411
Copolyester hergestellt sind (EASTAR und EASTAPAK sind Marken von
Eastman Chemical Company, EASTOBOND ist eine Marke von Eastman Kodak
Company).
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Optional
enthält
die thermoplastische Polymerschicht und/oder mindestens eine Schicht
der mehrschichtigen Folie Pigmente oder andere übliche Folienzusatzstoffe,
wie etwa Antiblockiermittel, Antioxidationsmittel oder Ultraviolett(UV)-Stabilisatoren, Flammschutzmittel
und Füllstoffe.
Geeignete Pigmente umfassen Titandioxid und Ruß, ebenso übliche organische oder anorganische
farbige Pigmente. Geeignete Flammschutzmittel umfassen chloriertes Paraffin,
Antimonoxid, Decabromdiphenyloxid, Aluminiumtrihydrat und Magnesiumhydroxid.
Geeignete Füllstoffe
umfassen Calciumcarbonat. In einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
die Kernschicht ausreichend Titandioxid, um die mehrschichtige Folie
sowohl opak als auch weiß zu
machen.
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Geeignete
Techniken zur Herstellung der mehrschichtigen Folie der vorliegenden
Erfindung umfassen konventionelle Ringblas- oder Schlitzdüsengießfolienverfahren.
Alle Schichten können
hergestellt und gleichzeitig in eine einzige Struktur unter Verwendung
eines Coextrusionszufuhrblocks laminiert werden. Nichtbeschränkende Beispiele
umfassen gleichzeitige Coextrusion von 4-schichtigen "ABCB"-Strukturen, worin
die "A"-Schicht eine Klebschicht
ist, die "B"-Schichten die Verbindungsschichten
sind und die "C"-Schicht eine Kernschicht
ist; "ABCB*"-Strukturen, worin "B" und "B*" unterschiedliche
Verbindungsschichten sind; symmetrische 5-schichtige "ABCBA"-Strukturen; asymmetrische 5-schichtige "ABCBA*"-Strukturen, worin "A"-
und "A*"-Schichten unterschiedliche
Klebschichten sind, die sich in der Zusammensetzung unterscheiden, und
asymmetrische "ABCB*A*"-Strukturen, die
verschiedene Verbindungsschichten "B" und "B*" und verschiedene
Klebschichten "A" und "A*" enthalten.
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Herstellung
und Laminierung der mehrschichtigen Folie kann eine beliebige Zahl
von aufeinanderfolgenden Schritten umfassen. Zum Beispiel kann eine
symmetrische 5-schichtige Folie mit einer Struktur aus erster Klebschicht/erster
Verbindungsschicht/Kernschicht/zweiter Verbindungsschicht/zweiter
Klebschicht in zwei Stufen hergestellt werden: (a) eine Struktur
aus erster Klebschicht/erster Verbindungsschicht/Kernschicht wird
durch einen Zufuhrblockeinsatz coextrudiert, um die Folie in zwei symmetrische
Folien zu teilen; (b) die Kernschichten der zwei symmetrischen Folien,
die in Schritt (a) hergestellt wurden, werden miteinander schmelzverbunden.
Anstelle der Verwendung eines Zufuhrblockeinsatzes kann die coextrudierte
Struktur, die in Schritt (a) hergestellt wurde, so gefaltet werden,
dass die Kernschicht sich selbst vor Schmelzverbindung in Schritt
(b) berührt.
Eine unsymmetrische 5-schichtige Folie mit einer Struktur aus erster
Klebschicht/erster Verbindungsschicht/Kernschicht/zweiter Verbindungsschicht/zweiter
Klebschicht kann in drei Stufen hergestellt werden: (a) eine Struktur
aus erster Klebschicht/erster Verbindungsschicht/Kernschicht wird coextrudiert;
(b) eine Struktur aus Kernschicht/zweiter Verbindungsschicht/zweiter
Klebschicht wird coextrudiert und (c) die Kernschichten der Strukturen, die
in Schritten (a) und (b) hergestellt wurden, werden miteinander
schmelzverbunden.
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Eine
bevorzugte nichtorientierte mehrschichtige Folie der vorliegenden
Erfindung ist an eine Metalloberfläche anhaftbar. Zum Beispiel
kann die zweite Oberfläche
der ersten Klebschicht, die zweite Oberfläche einer zweiten Klebschicht
oder die zweite Oberfläche
einer ersten Verbindungsschicht (in Abwesenheit einer zweiten Klebschicht)
an einer Metalloberfläche
haften.
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Man
kann auch die mehrschichtige Folie an eine erste und zweite Metalloberfläche anhaften.
Die zweite Oberfläche
der ersten Klebschicht kann an die erste Metalloberfläche angehaftet
werden, während die
zweite Oberfläche
von entweder einer zweiten Klebschicht oder der ersten Verbindungsschicht
(in Abwesenheit einer zweiten Klebschicht) an die zweite Metalloberfläche angehaftet
werden kann.
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Man
kann die mehrschichtige Folie an sowohl eine Metalloberfläche als
auch eine thermoplastische Polymerschicht anhaften. Zum Beispiel
kann die zweite Oberfläche
der ersten Klebschicht an eine Metalloberfläche angehaftet werden und die
zweite Oberfläche
von entweder einer zweiten Klebschicht oder der ersten Verbindungsschicht
(in Abwesenheit einer zweiten Klebschicht) kann an eine thermoplastische
Polymerschicht angehaftet werden. Alternativ kann die zweite Oberfläche der
ersten Kleb schicht an eine thermoplastische Polymerschicht angehaftet werden
und entweder die zweite Oberfläche
der zweiten Klebschicht oder die zweite Oberfläche der ersten Verbindungsschicht
(in Abwesenheit einer zweiten Klebschicht) kann an eine Metalloberfläche angehaftet
werden.
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Geeignete
Metalloberflächen
umfassen nichtgrundierten und grundierten Stahl, mit Zink galvanisierten
Stahl, zinnplattierten Stahl und Aluminium. Die Metalloberflächen können eine
Oberflächenbehandlung
auf Basis von Chromat oder Phosphat aufweisen. Beschichtung der
Metalloberfläche
vor Anhaftung unter Verwendung von lösungsmittel- oder wasserbasierten
Primern ist annehmbar. Geeignete Primer umfassen solche auf Epoxybasis
sind, wie etwa Epoxy-Phosphat, Epoxy-Ester, Epoxy-Phenol, Epoxy-Amin,
und solche auf Polyesterbasis, wie etwa Polyester-Amin, Polyester-Melamin oder Polyester-Melamin-Formaldehyd.
Diese Primer können zusätzlich Passivierungsmittel
oder Pigmente, wie etwa pulverisiertes Zink und Zinkchromat, enthalten. Bevorzugte
Metalloberflächen
umfassen grundierten Stahl und bevorzugter ist Stahl, der mit einem
Primer auf Polyesterbasis oder Epoxybasis grundiert ist, und am
meisten bevorzugt ist Stahl, das mit gehärteten Polyester-Melamin-Primern
grundiert ist.
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Typischerweise
werden Folien auf grundiertem Stahl bei Temperaturen von 300 bis
450°F (149 bis
232°C) laminiert.
Wenn die Schichten der mehrschichtigen Folie einmal auf eine Metalloberfläche laminiert
sind, haben sie eine Zwischenschichtkohäsionsfestigkeit von mindestens
5 pound pro inch (lb/inch) (0,88 N/mm), wie nach ASTM D-903 bestimmt. Ähnlich zeigt
die Folie, nachdem sie einmal an einer Metalloberfläche haftet,
Abschälfestigkeitswerte
von größer als
5 lb/inch (0,88 N/mm), wie nach dem gleichen ASTM-Verfahren bestimmt.
Die Folie bleibt vorzugsweise an dem Metall in siedendem Wasser
für mindestens
1 Stunde ohne wesentliche Delaminierung, bevorzugter ohne das Auftreten
absolut irgendeiner Laminierung, angehaftet.
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Vorzugsweise
bleibt die Folie, nachdem sie einmal auf eine Metalloberfläche laminiert
wurde, vollständig
an der Metalloberfläche
nach einem "Haftung-nach-Eindruck"-Test (European Coil
Coating Association Test Methods Copyright 1996 ECCA-T6[1995]),
der einen Erichsen-Ball-Test einsetzt, laminiert. Alternativ kann
man eine ähnliche
Vorgehensweise, bekannt als der Olsen-Ball-Stanzdeformations-Test
für Metallblech
(ASTM E643) verwenden. Die "Haftung-nach-Eindruck"-Test-Vorgehensweise
involviert Schneiden des Folienlaminats mit einer Messerklinge in
einem "X"-Muster und dann Stanzformen einer kleinen
Vertiefung von der Metallseite, die im Zentrum des "X"-Musters liegt und eine Basis um die
kleine Vertiefung herum hinterlässt.
Bevorzugter bleibt die Folie vollständig an dem Metall laminiert,
nachdem die geschnittene und mit der kleinen Vertiefung versehene
Probe aus dem "Haftung-nach-Eindruck"-Test 1 Stunde in
siedendes Wasser getaucht wurde (Eindruck-Siedewasser-Test).
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Im
Allgemeinen zeigen die Folien der vorliegenden Erfindung, die eine
thermoplastische Schicht enthalten, die im Wesentlichen aus nichtorientiertem amorphen
oder halbkristallinen Polyester oder Copolyester besteht, bessere
Haftung an das Metall während
des "Haftung-nach-Eindruck"-Tests und des nachfolgenden
Eindruck-Siedewasser-Tests als Folien, die eine orientierte thermoplastische
Polyesterschicht enthalten. Eine mögliche Erklärung für das bessere Leistungsvermögen von
amorphem Polyester, ohne dabei durch eine Theorie beschränkt sein zu
wollen, ist, dass der amorphe Polyester weniger inhärente Spannung
als orientierter Polyester aufweist, was erlaubt, dass der amorphe
Polyester flexibler ist, wenn er verformt wird, und weniger Konformationsänderungen
erfährt,
wenn er erwärmt
wird. Im Gegensatz hierzu neigen orientierte Folien, die orientierten
Polyester als die thermoplastische Schicht enthalten, dazu, während des
Eindruck-Siedewasser-Tests zu schrumpfen und von dem Metall zu delaminieren.
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Die
folgenden Beispiele illustrieren die Erfindung weiter, beschränken sie
aber nicht.
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Beispiel (Bsp.) 1: Symmetrische
mehrschichtige "ABCBA"-Folie mit Polypropylenkern
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Es
wird eine 5-schichtige symmetrische coextrudierte "ABCBA"-Folie der Dicke
5,0 mil (127 μm) auf
einer Schlitzdüsengießfolieanlage
unter Verwendung von 3 Extrudern, Aufeilung der Ausgabe aus dem "A"-Extruder und "B"-Extruder
unter Verwendung von Zufuhrblockeinsätzen und dann Coextrudieren
der 5 Folien in einer ABCBA-Konfiguration mit sich gegenüberliegender
erster und zweiter "A"-(Kleb)schicht hergestellt.
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Der "A"-Extruder erzeugt die Ausgabe für die Klebschichten
("A"-Schichten), wobei jede von diesen 11%
der gesamten Foliendicke ausmacht. Jede Klebschicht ist ein Blend
aus 75 Gew.-% Copolyester-Heißschmelzklebstoff-Blend
(GRILTEX D1519E), 20 Gew.-% EVA-Copolymerharz (ELVAX® 3190,
Marke von E. I. du Pont der Nemours and Company) und 5 Gew.-% Antiblockier-PE-Verbindung
(CN-734, eine Vorratsmischung aus 15% Siliciumdioxid und 85% LDPE,
von Southwest Chemical Services, ein Geschäftsbereich von MA Hanna). Die
Klebschicht wird mit dem folgenden Extrudertemperaturprofil extrudiert:
Zone 1 eingestellt auf 250°F
(121°C),
Zone 2 eingestellt auf 260°F
(127°C),
Zone 3 eingestellt auf 270°F
(132°C)
und Zone 4, Adapter und Übertragungsleitung
eingestellt auf 280°F
(138°C).
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Der "B"-Extruder erzeugt die Ausgabe für die Verbindungsschichten
("B"-Schichten), wobei jede von diesen 7%
der gesamten Foliendicke ausmacht. Jede Verbindungsschicht enthält einen
Blend aus 70 Gew.-% MAH-g-PP (BYNELTM 50E-571,
Marke von E. I. du Pont der Nemours and Company) und 30 Gew.-% MAH-g-EVA
(FUSABOND® MC190,
Marke von duPont Canada Inc.). Die Verbindungsschicht wird mit dem
folgenden Extrudertemperaturprofil extrudiert: Zone 1 eingestellt
auf 310°F
(154°C),
Zone 2 eingestellt auf 320°F
(160°C)
und Zone 3, Adapter und Übertragungsleitung
eingestellt auf 340°F (171°C).
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Die "C"-Schicht macht 64% der gesamten Foliendicke
aus und enthält
55 Gew.-% PP-Copolymer (INSPIRE® C103-03),
Marke von The Dow Chemical Company), 30% MAH-g-PP (das gleiche,
wie in der "B"-Schicht verwendet)
und 15 Gew.-% weiße PP-Farbvorratsmischung
(AMAPCET® 11343,
Vorratsmischung aus 50% Titandioxid und 50% Polypropylen, Marke
von Amapcet Corporation). Das Extrudertemperaturprofil für die "C"-Schicht ist: Zone 1 eingestellt auf
340°F (171°C), Zone
2 eingestellt auf 380°F
(193°C)
und Zone 3, Adapter und Übertragungsleitung
eingestellt auf 410°F
(210°C).
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Die
Schichten werden in einer "ABCBA"-Orientierung durch
eine Düse,
die auf eine Temperatur von 350°F
(177°C)
eingestellt ist, coextrudiert. Die Folie wird auf eine 75°F (24°C) warme
Gießtrommel gegossen
und die resultierende mehrschichtige "ABCBA"-Folie wird gesammelt.
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Bsp. 2: Symmetrische mehrschichtige "ABCBA"-Folie mit Polypropylenkern
-
Es
wird eine zweite symmetrische mehrschichtige Folie des "ABCBA"-Typs wie in Bsp.
1 coextrudiert, ausgenommen, dass die Formulierung der "C"-Schicht
INSPIRE C707 12 PP-Copolymer (MFR von 12 g/10 min) anstelle von
INSPIRE® C103-04 (MFR
von 4 g/10 min) enthält.
Des weiteren macht jede "A"-Schicht 10% der
Foliendicke aus, jede "B"-Schicht macht 15%
der Foliendicke aus und die "C"-Schicht macht 50%
der Foliendicke aus.
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Bsp. 3: Symmetrische mehrschichtige "ABCBA"-Folie mit Polyethylenkern
-
Es
wird eine symmetrische 5-schichtige mehrschichtige Folie des "ABCBA"-Typs mit sich gegenüberliegender erster und zweiter "A"-(Kleb)schicht wie in Bsp. 1 mit den
folgenden Änderungen
coextrudiert:
Jede "A"-Schicht beträgt 15% der
Foliendicke. Das Extrusionstemperaturprofil der "A"-Schicht
ist: 260°F (127°C), 270°F (132°C), 290°F (143°C) und 300°F (149°C).
Jede "B"-Schicht beträgt 10% der Foliendicke und enthält 60 Gew.-%
MAH-g-EVA (BYNEL
E-418) und 40 Gew.-% EVA-Harz (ELVAX 3190). Das Extrusionstemperaturprofil
der "B"-Schicht ist: 270°F (132°C), 280°F (138°C), 290°F (143°C) und 300°F (149°C).
Die "C"-Schicht beträgt 50% der Foliendicke und
enthält
einen Blend aus 60 Gew.-% LLDPE-Harz (DOWLEX® 2035,
Marke von The Dow Chemical Company), 20 Gew.-% LDPE (LDPE 4005)
und 20 Gew.-% weiße
PE-Farbvorratsmischung (AMPACET 11560, Vorratsmischung aus 50% Titandioxid
und 50% Polyethylen). Das "C"-Extrusionstemperaturprofil
ist 350°F
(177°C),
375°F (191°C) und 400°F (204°C).
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Die
mehrschichtige Folie wird durch eine Düse bei 340°F (171°C) coextrudiert und auf eine 75°F (24°C) warme
Gießtrommel
gegossen.
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Bsp. 4: Mehrschichtiges "TABCBA"-Folienlaminat mit einem
Polyethylenkern
-
Es
wird eine mehrschichtige Folie hergestellt, die eine thermoplastische
Polymer("T")-Schicht enthält, indem
eine Folie aus orientiertem Polyester (MP15, 0,6 mil, 15 μm Stärke, von
Mitsubishi Polyester Film, L. L. C.) auf die erste "A"-Schicht der mehrschichtigen Folie aus
Bsp. 3 laminiert wird. Die orientierte Polyesterfolie wird auf eine
Klebschicht der mehrschichtigen Folie gelegt und durch Heißwalzenlaminierung
mit einer Geschwindigkeit von 13 m/min laminiert. Die Walzentemperatur
auf der Seite des orientierten Polyesters beträgt 100°C, während die Walze auf der Seite
der mehrschichtigen Folie nicht erwärmt wird. Während der Laminierung wird
ein Druck von 5 bar (500 kPa) aufgewandt. Das resultierende Material
ist ein sechslagiges polymeres Folienlaminat mit einer "TABCBA"-Struktur.
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Bsp. 5: Mehrschichtige "ABCBT"-Folie
-
Es
wird eine 3,0 mil (76 μm)
dicke dreilagige coextrudierte "CBT"-Folie auf einer
Gießanlage
unter Verwendung von drei Extrudern hergestellt. Ein "C"-Schicht-Extruder erzeugt die Ausgabe,
die die "Kern"-Schicht mit 55%
der Foliendicke enthält.
Die "C"-Schicht ist in der
Zusammensetzung identisch zu der "C"-Schicht
aus Bsp. 1. Das Extrudertemperaturprofil für die Kernschicht ist: 340°F (171°C), 390°F (199°C) und 410°F (210°C). Ein "B"-Extruder erzeugt die "B"-Schicht, die 15% der Foliendicke ausmacht. Die "B"-Schicht enthält 100 Gew.-% MAH-g-EVA (BYNEL
E-418). Das Extrudertemperaturprofil der "B"-Schicht
ist 250°F
(121°C),
270°F (132°C) und 290°F (143°C). Ein Extruder
für die "T"-Schicht erzeugt die "T"-Schicht, die 30% der gesamten Foliendicke
ausmacht. Die "T"-Schicht ist 100%
Polyester(PET)-Harz (EASTAPAK 9921). Das Extrudertemperaturprofil
der "T"-Schicht ist 460°F (238°C), 470°F (243°C) und 475°F (246°C).
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Es
wird eine 3,0 mil (76 μm)
dicke dreilagige coextrudierte "CBA"-Folie auf eine Gießanlage
unter Verwendung von drei Extrudern hergestellt. Die "C"- und "B"-Schichten
sind in Zusammensetzung und relativer Dicke identisch zu denen in
der "CBT"-Folie. Das Extrudertemperaturprofil
der "C"-Schicht in der "CBT"-Folie
jedoch ist 340°F
(171°C),
380°F (193°C) und 410°F (210°C). Der "A"-Extruder liefert die "A"-Schicht, die 30% der Foliendicke ausmacht.
Die "A"-Schicht hat die
gleiche Zusammensetzung wie die "A"-Schicht in Bsp.
1. Das Extrudertemperaturprofil der "A"-Schicht ist 250°F (121°C), 260°F (127°C) und 270°F (132°C).
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Die "CBT"-Folie und "CBA-Folie" werden miteinander
durch Heißwalzen
bei einer Temperatur von größer als
320°F (160°C) laminiert,
wobei die "C"- Schichten jeder Folie miteinander in
Berhührung stehen,
um eine 6,0 mil (152 μm)
dicke "ABCBT"-Folie herzustellen.
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Bsp. 6: Mehrschichtiges
Folienlaminat, das an eine Metalloberfläche angehaftet wird, um eine "TABCBAM"-Zusammensetzung
zu erzeugen
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Die
sechsschichtige Folie aus Beispiel 4 wird an eine Metalloberfläche ("M"), die aus einer Stahloberfläche, die
mit einem Polyesterprimer grundiert ist, besteht, laminiert. Das
grundierte Metall wird unter Verwendung von Infrarotheizern auf
200 bis 237°C
vorgeheizt. Die Folie wird auf die grundierte Metalloberfläche gelegt,
wobei die zweite "A"-Schicht die vorgeheizte grundierte Metalloberfläche berührt, um
eine Zusammensetzung vor Laminierung zu bilden. Die erwärmte Vorlaminatzusammensetzung wird
mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min durch Quetschwalzen geführt, die
einen Druck von 6 bar (600 kPa) erzeugen, und eine mehrschichtige
Folie, die an einer Metalloberfläche
haftet und eine "TABCBAM"-Zusammensetzung
hat, wird erzeugt. Das Laminat wird in Wasser abgeschreckt, um abzukühlen.
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Das
Polyolefinfolienlaminat haftet an dem Metall mit einer Adhäsionsabschälfestigkeit
von mehr als 8 lb/inch (1,4 N/mm), wie nach ASTM-Verfahren D-903 bestimmt.
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Es
wird eine quadratische Platte der Größe 3,5 inch × 3,5 inch
(9 cm × 9
cm) aus dem Laminat geschnitten und ein "X" durch
die mehrschichtige Folie auf das Metall von Ecke zu Ecke geschnitten.
Die mehrschichtige Folie bleibt nach Eintauchen der Platte in siedendes
Wasser (100°C)
für 4 Stunden ("Flachplatten-Siedewassertest") laminiert (d.h.
keine Delaminierung ist zwischen der mehrschichtigen Folie und der
Metalloberfläche
sichtbar).
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Bsp. 7–10: "TABCBAM"-Laminate mit einer mehrschichtigen
Folie, die an einer Metall("M")-Oberfläche und
unterschiedlichen Polyesterpolymer("T")-Schichten
haftet
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Als
erstes werden vier 5-schichtige symmetrische coextrudierte "ABCBA"-Folien einer Dicke von 5,0 mil (127 μm) auf einer
Schlitzdüsengießfolienanlage
unter Verwendung von drei Extrudern, Aufteilung der Ausgabe aus
dem "A"-Extruder und "B"-Extruder unter Verwendung vom Zufuhrblockeinsätzen und
dann Coextrudieren der 5 Folien in einer "ABCBA"-Konfiguration
in einer Art und Weise ähnlich
zu der, die in Bsp. 1 beschrieben ist, hergestellt. Die 5-schichtige
Folie hat eine erste und zweite "A"-Schicht auf sich
gegenüberliegenden
Seiten der 5-schichtigen Folie. Die "A"-Schichten,
jede 10% der gesamten Folienstärke,
enthalten einen Blend aus 75 Gew.-% GRILTEX D1519 Copolyester, 20
Gew.-% ELVAX 3190 EVA und 5 Gew.-% CN734 Antiblockierkonzentrat.
Die "A"-Schicht hat einen
mittleren Schmelzpunkt von 115°C.
Die "A"-Schichten werden bei
den gleichen Temperaturen wie in Beispiel 1 extrudiert. Die "B"-Verbindungsschichten,
jede 10% der Folienstärke,
enthalten 50 Gew.-% FUSABOND MC190 EVA-Pfropf-MAH, 30 Gew.-% ELVAX
3190 EVA und 20 Gew.-% AMPACET 11560 TiO2-Pigmentkonzentrat.
Die "B"-Schichten werden
wie für
die "B"-Schichten aus Beispiel
1 beschrieben extrudiert. Die "C"-Schicht, die 70% der Folienstärke beträgt, enthält einen
vorcompoundierten Blend aus 60 Gew.-% Polypropylencopolymer (INSPIRE C103-04),
15 Gew.-% MAH-g-PP (FUSABOND MD353) und 25 Gew.-% weiße PE-Vorratsmischung (AMPACET
11560 Vorratsmischung). Die "C"-Schicht hat einen
mittleren Schmelzpunkt von 130°C.
Die Temperaturen der "C"-Extruderzonen werden
von 360°F
auf 400°F
(182°F bis
204°C) ansteigen
lassen.
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Die
Schichten werden in einer "ABCBA"-Orientierung durch
eine Düse,
die auf eine Temperatur von 350°F
(177°C)
eingestellt ist, coextrudiert. Die Folie wird auf eine 75°F (24°C) warme
Gießtrommel gegossen
und die resultierende mehrschichtige "ABCBA"-Folie wird gesammelt.
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Es
wird eine erste einschichtige Polyesterfolie auf einer Gießfolienanlage
durch Extrudieren eines amorphen Copolyesterharzes (EASTAR 6763 PETG)
in eine 1,0 mil (25 μm)
dicke mehrschichtige Folie unter Verwendung eines Extruders, der
in der Temperatur von 370°F
bis 400°F
(188°C bis
204°C) ansteigt,
und einer Düse
bei 400°F
(204°C)
extrudiert. Die Folie wird auf eine Gießtrommel bei 130°F (54°C) abgeschreckt
und aufgewickelt. Die erste einschichtige Polyesterfolie hat einen
Zugmodul von 280.000 psi (1.900 MPa), wie gemäß ASTM-Verfahren D882 bestimmt.
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Eine
zweite einschichtige Polyesterfolie wird auf einer Gießfolienanlage
durch Extrudieren eines Polyesterharzes (EASTPAK 9921 PET) in eine
1,0 mil (25 μm)
dicke einschichtige Folie unter Verwendung eines Extruders, der
in der Temperatur von 450°F
auf 520°F
(232°C bis
271°C) ansteigt,
und einer Düse
bei 520°F
(271°C)
extrudiert. Die Folie wird auf eine Gießtrommel bei 145°F (63°C) abgeschreckt und
aufgewickelt. Die zweite einschichtige Polyesterfolie hat einen
Zugmodul von 320.000 psi (2.200 MPa), wie gemäß ASTM-Verfahren D882 bestimmt.
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Eine
dritte einschichtige Polyesterfolie ist eine 0,75 mil (19 μm) dicke
biaxial orientierte Polyesterfolie (MYLAR 75LBT). Die dritte einschichtige
Polyesterfolie hat einen Zugmodul von 500.000 psi (3.400 MPa), wie
gemäß ASTM-Verfahren
D882 bestimmt.
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Eine
vierte einschichtige Polyesterfolie ist eine 0,6 mil (15 μm) dicke
biaxial orientierte Polyesterfolie (TERPHANE® 10.23/15,
Marke von Rhone-Poulenc
Films).
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Bsp.
7 wird hergestellt, indem die erste einschichtige Polyesterfolie
auf eine "A"-Schicht einer der
coextrudierten "ABCBA"-Folien gelegt wird.
Dann wird die andere "A"-Schicht in Berührung mit
einer Polyester-Melamin-Primerschicht,
die auf eine Stahlplatte beschichtet ist, die sich bei einer Temperatur von
400°F (204°C) befindet,
gebracht und unter Verwendung einer Quetschwalze laminiert. Die
Wärme aus
dem Metall schmilzt die erste und zweite Klebschicht auf und verschmilzt
sie mit der ersten einschichtigen Polyesterfolie bzw. dem Primer.
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Bsp.
8–10 werden ähnlich zu
Bsp. 7 hergestellt, wobei die zweite, dritte bzw. vierte einschichtige
Polyesterfolie die erste einschichtige Polyesterfolie ersetzen.
Die resultierenden Beispiele werden wie folgt zusammengefasst:
Bsp.
7: erste einschichtige Polyesterfolie/ABCBAM
Bsp. 8: zweite
einschichtige Polyesterfolie/ABCBAM
Bsp. 9: dritte einschichtige
Polyesterfolie/ABCBAM
Bsp. 10: vierte einschichtige Polyesterfolie/ABCBAM
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Bsp.
7–10 zeigen
alle Adhäsionsfestigkeiten an
das Metall von größer als
6 lb/inch (1,2 N/mm) und bleiben während des Flachplatten-Siedewassertests laminiert.
Zusätzlich
bleiben Bsp. 7–10
nach dem "Haftung-nach-Eindruck"-Test laminiert.
Ferner bleiben Bsp. 7 und Bsp. 8 während des Eindruck-Siedewasser-Tests
laminiert. Infolge der stabilen Haftung an der Metalloberfläche während dieser
Tests stellen Bsp. 7 und Bsp. 8 bevorzugte Zusammensetzungen für den Metalloberflächenschutz
dar.
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Bsp.
9 und Bsp. 10 (jedes enthält
eine orientierte Polyesterschicht) zeigen teilweise Delaminierung
in dem Eindruck-Siedewasser-Test mit einer Schrumpfung von 1–2 mm entlang
jedes Schnitts des "X". Infolge der weniger
stabilen Haftung an der Metalloberfläche während des Eindruck-Siedewasser-Tests
sind Bsp. 9 und Bsp. 10 weniger bevorzugt für den Metalloberflächenschutz
in Umgebungen, die heißen
und feuchten Umgebungen ausgesetzt sind.