tesa Aktiengesellschaft Hamburg

Beschreibung

Folie aus Polypropylen, Verwendung derselben sowie Verfahren zur Herstellung der Folie

Die Erfindung betrifft eine Folie aus Polypropylen, Verwendung derselben sowie Verfahren zur Herstellung der Folie.

Folien mit hohem Modul und hoher Zugfestigkeit erreicht man üblicherweise durch das Verstrecken von extrudierten Flachfolien aus teilkristallinen Thermoplasten. Dabei handelt es sich überwiegend um eine biaxiale Verstreckung, im Ausnahmefall sind die Folien zur weiteren Erhöhung der Längszugfestigkeit nur in Längsrichtung orientiert. Sowohl marktübliche biaxial als auch monoaxial verstreckte Folien auf Basis von Polypropylen weisen aber im Gegensatz zu unverstreckten Folien aus dem Blas- oder Cast-Verfahren geringe Weiterreißwiderstände in Querrichtung auf. In der Praxis führt dies im Falle von verletzten Kanten der Folie beziehungsweise des Folienträgers im Klebeband (bedingt durch stumpfe Messer beim Schneiden oder späterer unbeabsichtigter Verletzung der Schnittkante) leicht zum Ein- beziehungsweise Abreißen unter Zugbelastung. Unverstreckte Folien hingegen weisen zwar hohe Weiterreißwiderstände aber niedrige Moduln und Zugfestigkeiten auf.

Bei hohen Anforderungen an Zugfestigkeit und Weiterreißwiderstand werden Folien beziehungsweise Klebebänder mit Filamenten oder Netzen aus Filamenten aus Glas oder Kunststoff verstärkt. Die Herstellung solcher Filamentklebebänder ist anlagenseitig sehr aufwändig und damit teuer und störanfällig. Neben der Basisfolie werden zusätzlich

noch die Filamente und Laminierkleber (beziehungsweise eine zusätzliche Haftkleberbeschichtung) benötigt, welches die Produkte weiter verteuert. Weitere Nachteile solcher Filamentklebebänder sind geringe Knickbruchbeständigkeit, hohe Dicke, unsaubere Schneidkanten und fehlende Durchschweissbarkeit und Recyclingfähigkeit. Die Herstellung eines derartigen Klebebands wird zum Beispiel in der US 4,454,192 A1 beschrieben.

Die DE 21 04 817 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Klebebandträgers aus Polyolefin (Polyethylen oder Polypropylen) für die Herstellung von Klebebändern. Durch Verstreckung in Längsrichtung soll eine Zugfestigkeit in Längsrichtung von 320 N/mm ² erreicht werden können (gemäß Anspruch 2, kein Beispiel vorhanden). Reckverhältnis und erreichte Spannung bei 10 %-Dehnung werden nicht offenbart.

Gegenstand der EP 0 255 866 A1 ist eine in Längsrichtung oder biaxial gereckte Polypropylenfolie. Der Zusatz von elastomeren Komponenten erhöht die

Schlagzugzähigkeit in Querrichtung. Diese Maßnahme führt allerdings zu einer

Verschlechterung der Zugfestigkeit und des Weiterreißwiderstandes in Querrichtung. Das

Reckverhältnis in Längsrichtung beträgt 1 :5,5 bis 1 :7. Es werden Zugfestigkeiten von 12 bis 355 N/mm ² erreicht. Die Zugspannungen bei einer Dehnung von 10 % sind nicht bekannt.

Ende der 80er Jahre wurde von der Firma Beiersdorf (Hamburg) ein Aufreißstreifen vertrieben, welcher eine verringerte Abreißneigung aufweist. Dieser enthielt eine in Längsrichtung verstreckten Trägerfolie der Firma NOPI (Harrislee), welche durch Coextrusion von Rohstoffen unterschiedlicher Zähigkeit hergestellt wurde und ein Reckverhältnis von 1 :7,5 aufwies. Die zähe Coextrusionsaußenschicht verringert nach dem Prinzip von Impactmodifieren die Ausbildung von Mikrorissen beim Schneiden des Produktes mit scharfen Klingen. Sie vermeidet jedoch nicht Abrisse bedingt durch nachträglich verletzte Kanten (zum Beispiel beim Transport der Rolle oder der Applikation auf den Karton), dies erfordert einen erheblich höheren Weiterreißwiderstand. Die Außenschicht enthält 60 Gew.-% Polypropylencopolymer mit ca. 5 Gew.-% Ethylen und zur Erhöhung der Zähigkeit 40 Gew.-% SBS-Kauschuk, welcher die Lichtbeständigkeit verschlechtert und vor allem zu verringerter Zugfestigkeit (160 N/mm ² ) und verringerter Spannung bei 10 %-Dehnung (70 N/mm ² ) der Folie in Längsrichtung führt. Die weniger zähe Hauptschicht enthält 92 Gew.-% des Polypropylencopolymers und 8 Gew.-% des

SBS-Kautschuks. Der SBS-Kautschuk senkt den Weiterreißwiderstand einer einschichtigen Folie aus reinem Polypropylencopolymer mit gleichem Reckverhältnis von ca. 240 N/mm auf 70 N/mm.

Die DE 44 02 444 A1 betrifft ein reißfestes Klebeband auf der Basis von monoaxial orientiertem Polyethylen. Es können in mancher Hinsicht ähnliche mechanische Eigenschaften wie bei entsprechenden Polypropylenprodukten erreicht werden. Polyethylen weist jedoch ein bedeutend geringere Wärmebeständigkeit als PP auf, die sich sowohl bei der Herstellung des Klebebandes (Trocknung von Klebstoff- oder anderen Schichten im Ofen) nachteilig auswirken als auch bei den späteren Verpackungsanwendungen als Griffband, Kartonverschlussklebeband, Aufreißstreifen oder Kartonverstärkungsstreifen. Die Klebebänder auf den Kartons werden oft heiß zum Beispiel beim Durchgang durch Druckmaschinen oder nach der Befüllung mit heißen Gütern (zum Beispiel Lebensmitteln). Ein weiterer Nachteil von (auch verstreckten) Polyethylenfolien ist die im Vergleich zu Polypropylenfolien deutlich geringere Kraft bei 10 %-Dehnung. Durch die höhere Dehnung bei gegebener Kraft neigen daraus hergestellte Griffbänder oder Kartonverschlussklebebänder zur Ablösung unter Zugbelastung, und Kartonverstärkungsstreifen können das Einreißen von Kartons nicht verhindern. Das Reckverhältnis in Längsrichtung und Spannungen bei 10 %-Dehnung werden nicht offengelegt. Es werden Zugfestigkeiten von 102 bis 377 N/mm ² erreicht.

Die vorbeschriebenen Erfindungen haben durchaus Anwendungen gefunden, können aber die Zugfestigkeiten und Weiterreißwiderstände von Filamentklebebändern nicht annähernd erreichen. Infolgedessen hat es Bemühungen gegeben, das aufwändige Aufbringen vieler Filamentfäden zu vermeiden und den verstreckten Folien durch Längsstrukturen filamentartige Eigenschaften zu geben, welche nachfolgend beschrieben sind.

Die US 5,145,544 A1 und die US 5,173,141 A1 beschreiben ein Klebeband aus monoaxial verstreckter Folie, welche eine Rippenstruktur zur Verstärkung aufweist, wobei die Rippen zum Teil aus der Oberfläche herausragen und zum Teil in die

Folienoberfläche eingebettet sind. Zwischen Folie und Rippen sind Kerbfugen ausgebildet. Die Erfindung erreicht eine hohe Einreißfestigkeit in Querrichtung, die

Zugfestigkeit und Dehnbarkeit hingegen sind noch verbesserungswürdig. Der wesentliche Mangel besteht jedoch darin, dass eine Folie gemäß dieser Erfindung nicht

im Produktionsmaßstab herstellbar ist. Die Ursache dafür ist die schlechte Verstreckbarkeit in üblicher Breite sowie eine extrem schlechte Planlage, so dass die Beschichtbarkeit mit Haftkleber nicht mehr gewährleistet ist. Bei hohen Breiten verschlechtert sich zudem die Planlage auch noch durch ungleichmäßige und unzureichende Haftung (bedingt durch die nicht plan aufliegende Folie) auf den Reckwalzen im nachfolgenden Verstreckungsprozess. Bei einer Herstellung in produktionsüblicher Breite wird die Folie im mittleren Bereich auf den Reckwalzen in Querrichtung gehalten, wodurch sich die Rippenstruktur durch Verstrecken verändert und die gesamte Produktqualität inhomogen wird. Ein weiterer Nachteil ist die Notwendigkeit einer mindestens 50%igen Einbettung der Rippen durch einen Kalander, welcher in der Investition sehr teuer ist und den Prozess viel aufwändiger macht. Die Rippenstruktur an der Oberfläche führt auch leicht zu Beschichtungsfehlern beim Auftragen von Releasemitteln oder Primern bei der Weiterverarbeitung zu Klebebändern, da die Auftragsverfahren für Folien eine glatte Oberfläche erfordern. Abdrücke von Verstärkungsfilamenten oder Rippenstrukturen in der Oberfläche von Folien sind für die Bedruckung nachteilig, die glatte Oberflächen voraussetzt. Insbesondere bei einer Nutzung der erfindungsgemäßen Folie für ein Verpackungsklebeband ist die Bedruckbarkeit für den Kunden ein wichtiges Kriterium. Der US 5,145,544 A1 werden ein Reckverhältnis von 1 :7 und Zugfestigkeiten von 157 bis 177 N/mm ² entnommen, Spannungen bei 10 %-Dehnung werden nicht ermittelt. Der US 5,173,141 A1 werden Reckverhältnisse von 1 :6,1 bis 1 :7 und Zugfestigkeiten bis zu 245 N/mm ² entnommen, Spannungen bei 10 %-Dehnung werden nicht ermittelt.

Die EP 1 101 808 A1 versucht die genannten Nachteile zu beseitigen, indem die Rippenstrukturen in das Innere der Folie verlegt wurden. Die Folie weist planparallele

Außenseiten auf und enthält mindestens zwei coextrudierte Schichten unterschiedlicher

Zusammensetzung, deren Grenzfläche nicht eben ist, sondern im Querschnitt einen nicht geraden Grenzverlauf aufweist, der sich in Längsrichtung laminar fortsetzt. 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 kompensiert, dass die Gesamtdicke im Wesentlichen konstant ist. Alle genannten Erfindungen weisen gegenüber einer normalen

Klebebandfolie verbesserte Zugfestigkeit und E-Modul in Längsrichtung auf. Die

Reckverhältnisse liegen zwischen 1 :6,7 und 1 :8,7. An Zugfestigkeiten werden 202 bis 231 N/mm ² und an Spannungen bei 10 %-Dehnung 103 bis 147 N/mm ² erreicht.

Alle diese Erfindungen werden nicht großtechnisch umgesetzt, da die Herstellverfahren sehr aufwändig sind. Des Weiteren können sie die Eigenschaften von Produkten mit Glas- oder Polyesterfilamenten bei weitem nicht erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Folie insbesondere für ein Klebeband zur Verfügung zu stellen, die die genannten Nachteile der Folien des Standes der Technik nicht aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Folie, wie sie im Hauptanspruch näher gekennzeichnet ist. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Des Weiteren sind die Verwendung der erfindungsgemäßen Folie sowie ein Herstellungsverfahren vom Erfindungsgedanken umfasst.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine Folie, die mindestens ein Homopolymer, Copolymer oder Terpolymer des Propylens sowie Fasern enthält und monoaxial in Längsrichtung verstreckt ist, wobei das Reckverhältnis vorzugsweise mindestens 1 :8 und besonders bevorzugt mindestens 1 :9,5 beträgt, wodurch ein extrem hoher Weiterreißwiderstand in Querrichtung erreicht wird.

Die Folie kann nach dem relativ einfachen Verfahren für monoaxial in Längsrichtung (Maschinenrichtung) verstreckte PP-Folien hergestellt werden, so dass nicht auf das aufwändige Verfahren zur Herstellung von Trägern mit Filamenten für Filamentklebebänder zurückgegriffen werden muss.

Sie weist typische Eigenschaften von faserverstärkten Trägern für Filamentklebebänder auf wie einen extrem hohen Weiterreißwiderstand in Querrichtung, erhöhte Moduln und hohe Zugfestigkeiten. Gerade im Vergleich zu den am häufigsten verwendeten PP-Folien für Verpackungen und Klebebänder aus BOPP (biaxial verstreckte Polypropylenfolie), die geringe Moduln sowie extrem niedrige Weiterreißwiderstände besitzen, zeigt sich die überlegenheit.

Die erfindungsgemäßen Folien beziehungsweise daraus hergestellte Klebebänder sind Filamentklebebandträgern beziehungsweise Filamentklebebändern auch in der

Transparenz überlegen, da die einzelnen Fasern im Gegensatz zu Filamentbündeln ohne Lufteinschlüsse eingebettet sind. Die mit den erfindungsgemäßen Folien hergestellten Klebebänder weisen zudem eine höhere Steifigkeit auf, was das Risiko fehlerhafter Verklebungen beim Spenden bei automatischer Applikation verringert. Ein weiterer Vorteil gegenüber den bekannten Filamentklebebändern liegt in der geringeren Dicke, welche größere Lauflängen der Rollen bei vorgegebenen maximalen Rollendurchmessern erlaubt, was beim Anwender die Häufigkeit des Rollenwechsels verringert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Folie so stark verstreckt, dass die Schlagzugzähigkeit quer sehr gering wird. Dies kann für einige Anwendungsfälle unter Umständen nachteilig sein, für Anwendungen wie Verstärkung von Stanzungen an Kartons hat das sich als vorteilhaft herausgestellt. Eine geringe Dehnung durch hohe Verstreckung in Längsrichtung vermeidet das Einreißen von Kartonpappe (zum Beispiel an ausgestanzten Tragegriffen). Derartige Folien neigen zum Auffasern in Längsrichtung, was im Fall einer Kantenbeschädigung das Weiterreißen in Querrichtung durch Umlenkung des Risses in Längsrichtung verhindert und offenbar auf diese Weise den Weiterreißwiderstand verbessert.

Zur Erzielung von hohen Zugfestigkeiten, von hohen Spannungen bei 1 %- und 10 %- Dehnung und von hohem Weiterreißwiderstand sollten die Reckprozessbedingungen so gewählt werden, dass das Reckverhältnis das für Folie jeweils maximal technisch durchführbare ist. Erfindungsgemäß liegt das Reckverhältnis in Längsrichtung bei mindestens 1 :8, vorzugsweise bei mindestens 1 :9,5. Ein Reckverhältnis von zum Beispiel 1 :6 gibt an, dass aus einem Abschnitt der Primärfolie von 1 m Länge ein Abschnitt von 6 m Länge der gereckten Folie entsteht. Oft wird das Reckverhältnis auch als Quotient der Liniengeschwindigkeit vor der Verstreckung und der Liniengeschwindigkeit nach der Verstreckung bezeichnet.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Folie die folgenden Eigenschaften auf:

• in Längsrichtung (Maschinenrichtung) eine Zugfestigkeit von mindestens 300 N/mm ² , vorzugsweise mindestens 350 N/mm ² , weiter vorzugsweise mindestens 400 N/mm ² ,

• in Längsrichtung eine Spannung bei 1 %-Dehnung von mindestens 20 N/mm ² , vorzugsweise mindestens 40 N/mm ² ,

• in Längsrichtung eine Spannung bei 10 %-Dehnung von mindestens 170 N/mm ² , vorzugsweise mindestens 200 N/mm ² , weiter vorzugsweise mindestens 300 N/mm ² und/oder

• in Querrichtung einen Weiterreißwiderstand von mindestens 1700 N/mm, vorzugsweise mindestens 3500 N/mm aufweist.

Vorzugsweise ist die Folie bei Prüfung des Weiterreißwiderstandes in Querrichtung nicht reißbar.

Zur Berechnung von Festigkeitswerten werden die breitenbezogenen Kraftwerte durch die Dicke geteilt. Im Fall einer Bestimmung der Festigkeitswerte am Klebeband wird als Dicke nicht die Gesamtdicke des Klebebands, sondern nur die der Trägerfolie zugrunde gelegt.

Die Dicke der Folie liegt vorzugsweise zwischen 25 und 200 μm, besonders bevorzugt zwischen 40 und 140 μm, ganz besonders bevorzugt zwischen 50 und 90 μm.

Trägerfolie weist vorzugsweise ein Versagensmerkmal von 2 oder 3 und besonders bevorzugt von 3 auf. Das Versagensmerkmal ist ausführlich unter den Prüfmethoden erläutert.

Geeignete Folienrohstoffe zur Herstellung der Folie sind kommerziell erhältliche Polypropylenhomo-, Polypropylenco- und Polypropylenterpolymere einschließlich der Block- (Impact-) und Randompolymere.

Die Schmelzindizes der genannten Polymere müssen im für Flachfolienextrusion geeigneten Bereich liegen. Dieser Bereich sollte zwischen 0,3 und 15 g/10min, vorzugsweise im Bereich von 0,8 und 5 g/10min (gemessen bei 230 °C/2,16 kg) liegen. Das Polypropylen ist vorzugsweise überwiegend isotaktisch aufgebaut. Der Biegemodul sollte mindestens 1000 MPa, vorzugsweise mindestens 1500 MPa, weiter vorzugsweise mindestens 2000 MPa betragen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Folie auf mindestens einer der beiden außen liegenden Seiten eine Coextrusionsschicht auf. Die Coextrusionsschicht enthält vorzugsweise ein Polyolefin mit einer geringeren Kristallinität als ein überwiegend isotaktisches Polypropylenhomopolymer, welches in der Regel einen Kristallitschmelzpunkt von ca. 160 bis 163 ⁰ C aufweist. Besonders bevorzugt werden in der Coextrusionsschicht Polypropylenpolymere oder ethylenhaltige Polymere mit einem Kristallitschmelzpunkt von unter 150 ⁰ C, vorzugsweise unter 140 ⁰ C verwendet.

Erfindungsgemäß werden unter Fasern Stapelfaser und nicht endlose Filamente oder

Nanotubes (zum Beispiel MWCNT („multiwall carbon nano tubes")) verstanden, im

Wesentlichen handelt es sich um Fasern im Sinne der ISO 6355.

Nach dem Stand der Technik werden auf Folien kaschierte Filamentbündel für Filamentklebebänder eingesetzt, und Nanotubes neigen bei der Verarbeitung zum

Stauben, diese Stäube werden arbeitshygienisch als sehr kritisch eingestuft.

In einem erfindungsgemäßen Sinne geeignet sind Fasern, wie sie zum Beispiel im Kapitel „Fibers" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (Auflage 2002 vom Wiley-VCH Verlag, Article Online Posting Date June 15, 2000) beschrieben sind, soweit sie bei der Verarbeitung nicht schmelzen oder sich zersetzen (also zum Beispiel Polyethylenfasern).

Besonders geeignet sind Fasern mit hohem E-Modul wie Hanf, Sisal, Flachs, Bananenfasern, Kokos, Ananas, Aramid, Polyaraylat, Glas, Siliciumcarbid, Aluminiumsilikat, Basalt oder Kohlenstoff insbesondere E- und Textilglas.

Die Fasern sind bevorzugt mit einer Schlichte (Kupplungsmittel) versehen, um die Anbindung an die Polymermatrix zu optimieren.

Schlichtegrundstoffe sind native Stärke, modifizierte Stärken, Natriumcarboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyacrylate, Galactomannane (Guar- und Johannisbrotkernmehl), für spezielle Anwendungen auch wasserdispergierbare Polyester, Vinylacetat-Copolymere, Leim, Gelatine und Eiweißstoffe. Zusätzlich können die Schlichten noch Fette, Wachse, sulfierten Talg oder sulfiertes öl enthalten.

Der Faserdurchmesser liegt vorzugsweise im Bereich von 4 bis 30 μm, insbesondere zwischen 9 und 16 μm. Die Länge der Fasern beträgt vorzugsweise mindestens 100, besonders bevorzugt mindestens 300 μm.

Der Anteil an Fasern in der Folie beträgt vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-%, insbesondere 3 bis 6 Gew.-%.

Die Polymere der Folie können in Reinform oder in Abmischung mit Additiven wie Antioxidantien, Lichtschutz-, Antiblock-, Gleit- und Verarbeitungshilfsmitteln, Füllstoffen, Farbstoffen, Pigmenten, Treib- und/oder Nucleierungsmitteln verwendet werden.

Die Folie ist vorzugsweise nucleiert.

Das Nucleierungsmittel kann in Reinform oder vorzugsweise als Masterbatch zugegeben werden, oder das Polypropylen ist selbstnucleierend. Es kommen alle für Polypropylen geeigneten Nucleierungsmittel (α- oder ß-Kristalle) in Frage. Dies sind organische Nucleierungsmittel wie zum Beispiel Benzoate, Phosphate oder Sorbitolderivate. Derartige Nucleierungsmittel werden zum Beispiel im Kapitel „9.1. Nucleating Agents" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (Auflage 2002 vom Wiley-VCH Verlag, Article Online Posting Date June 15, 2000) oder in den Beispielen der US 2003/195300 A1 beschrieben. Eine weitere besonders geeignete Methode ist die Verwendung eines semikristallinen verzweigten oder gekuppelten polymeren Nucleierungsmittel, wie es in US 2003/195300 A1 beschrieben ist, zum Beispiel ein mit 4,4'-Oxydibenzolsulfonylazid modifiziertes Polypropylen.

Die Herstellung der Trägerfolie kann durch Kalandrieren, Flachfolien- oder Blasextrusion und vorzugsweise mit Flachfolienextrusion (auch T-Die oder Cast-Verfahren genannt) mit nachfolgender Verstreckung in Längsrichtung erfolgen.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Folie beinhaltet folgende Schritte. gegebenenfalls Mischung des Polypropylens mit den Fasern in einem Extruder, gegebenenfalls Granulierung des Compounds,

Aufschmelzen des Compounds in einem Extruder, - Austragen und Formgebung der Schmelze mittels einer Düse,

Abkühlen der Schmelze zu einer Folie vorzugsweise auf einer Chili ro 11 im Castfolienextrusionsverfahren, gegebenenfalls Aufheizen der Folie durch temperierte Walzen auf eine geeignete Recktemperatur, - Verstrecken der Folie im Kurzspalt in Längsrichtung, gegebenenfalls Beschichtung mit Haftklebstoff soweit eine Haftklebstoffschicht nicht bereits durch die Extrusion aufgebracht ist, gegebenenfalls Konfektionierung zu Rollen.

Die letzten Schritte dienen dazu, aus der Folie ein Klebeband herzustellen.

Der Auftrag der Klebemasse kann bereits während der Extrusion der Folie erfolgen, indem die Klebemasse mit der Folie coextrudiert wird. Die Klebemasse kann gemäß einer Variante später in einem separaten Schritt aufgebracht werden.

Die Mischung kann separat in einem Extruder oder Kneter oder unter Verwendung geeigneter Mischelemente in dem Folienextruder erfolgen. Vorzugsweise wird eine Mischung aus Polypropylen, aus dem Faser-Masterbatch und optional aus den Additiven dem Folienextruder zugeführt.

Die Folie kann ein- oder mehrschichtig sein. Durch die Coextrusion können Ablagerung beim Verstrecken der Folie und Probleme beim Beschichten mit Release, Primer oder Klebemasse vermieden werden.

Die Folien können durch Kaschierung, Prägung oder Strahlenbehandlung modifiziert oder mit Oberflächenbehandlungen versehen sein. Dies sind zum Beispiel zur Haftvermittlung Corona-, Flamm-, Fluor- oder Plasmabehandlung oder Primerbeschichtungen von Lösungen oder Dispersionen oder flüssige strahlenhärtbare Materialien.

Weitere mögliche Beschichtungen sind Bedruckungen und Antihaftbeschichtungen, zum Beispiel solche aus vernetzten Silikonen, Acrylaten (zum Beispiel Primal® 205), Polymeren mit Vinylidenchlorid oder Vinylchlorid als Monomer oder Stearylverbindungen wie Polyvinylstearylcarbamat der Chromstearatomplexen (zum Beispiel Quilon® C) oder Umsetzungsprodukten aus Maleinsäureanhydridcopolymeren und Stearylamin.

Die erfindungemäße Folie kann ohne Klebstoffbeschichtungen für Verpackung- oder Bündelungsanwendungen eingesetzt werden. Die Verbindung der Enden kann wie bei konventionellen Umreifungsbändern für Kartons, Koffer oder Kisten aus Eisen, Polyethylen oder Polypropylen durch Metallklammern oder Verschweißen erfolgen.

Vorzugsweise wird die erfindungemäße Folie in Form eines Klebebandes appliziert. Unter Klebeband wird in dieser Erfindung eine Folie mit einer selbstklebenden oder einer hitzeaktivierbaren Klebstoffschicht verstanden. Vorzugsweise handelt es sich jedoch nicht um siegelfähige Klebstoffe sondern um Haftkleber. Die Folie wird für die Klebebandanwendung einseitig mit Haftkleber als Lösung oder Dispersion oder 100 %ig (zum Beispiel Schmelze) oder durch Coextrusion mit der Folie beschichtet. Die Klebeschicht(en) kann durch Wärme oder energiereiche Strahlen vernetzt und erforderlichenfalls mit Trennfolie oder Trennpapier abgedeckt werden. Geeignete Haftkleber sind insbesondere Haftkleber auf Basis Acrylat, Naturkautschuk, thermoplastischem Styrolblockcopolymer oder Silikon.

Der allgemeine Ausdruck „Klebeband" umfasst im Sinne dieser Erfindung alle flächigen Gebilde wie in zwei Dimensionen ausgedehnte Folien oder Folienabschnitte, Bänder mit ausgedehnter Länge und begrenzter Breite, Bandabschnitte und dergleichen, letztlich auch Stanzlinge oder Etiketten.

Zur Optimierung der Eigenschaften kann die zum Einsatz kommende Selbstklebemasse mit einem oder mehreren Additiven wie Klebrigmachern (Harzen), Weichmachern, Füllstoffen, Pigmenten, UV-Absorbern, Lichtschutz-, Alterungsschutz-, Vernetzungs- mittein, Vernetzungspromotoren oder Elastomeren abgemischt sein.

Geeignete Elastomere zum Abmischen sind zum Beispiel EPDM- oder EPM-Kautschuk, Polyisobutylen, Butylkautschuk, Ethylen-Vinylacetat, hydrierte Blockcopolymere aus Dienen (zum Beispiel durch Hydrierung von SBR, cSBR, BAN, NBR, SBS, SIS oder IR, solche Polymere sind zum Beispiel als SEPS und SEBS bekannt) oder Acrylatcopolymere wie ACM.

Klebrigmacher sind beispielsweise Kohlenwasserstoffharze (zum Beispiel aus ungesättigten C ₅ -oder C ₇ -Monomeren), Terpenphenolharze, Terpenharze aus Rohstoffen wie α- oder ß-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. Besonders geeignet sind alterungsstabile Harze ohne olefinische Doppelbindung wie zum Beispiel hydrierte Harze.

Füllstoffe und Pigmente wie Ruß, Titandioxid, Calciumcarbonat, Zinkcarbonat, Zinkoxid, Silicate oder Kieselsäure können verwendet werden.

Geeignete UV-Absorber, Lichtschutz- und Alterungsschutzmittel für die Klebemassen sind dieselben, die in dieser Schrift 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 (zum Beispiel 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.

Vernetzungsmittel sind beispielsweise Phenolharze oder halogenierte Phenolharze, Melamin- und Formaldehydharze. Geeignete Vernetzungspromotoren sind zum Beispiel Maleinimide, Allylester wie Triallylcyanurat, mehrfunktionelle Ester der Acryl- und Methacryläure.

Bevorzugte Ausführungsform enthält Haftkleber aus hellen und transparenten Rohstoffen. Besonders bevorzugt sind Acrylathaftkleber (zum Beispiel als Dispersion) oder Haftkleber aus Styrolblockcoplymer und Harz (zum Beispiel wie sie für Schmelzhaftkleber üblich sind).

Die Beschichtungsstärke mit Klebemasse liegt vorzugsweise im Bereich von 18 bis 50, insbesondere 22 bis 29 g/m ² . Die Breite der Klebebandrollen liegt vorzugsweise im Bereich von 2 bis 60 mm.

Das erfindungsgemäße Klebeband eignet sich zum Beispiel für Verpackungsanwendungen wie Verstärkung von Kartonagen, insbesondere im Bereich

von Stanzungen, als Aufreißstreifen, als Tragegriff, zur Palettensicherung oder zum Bündeln.

Prüfmethoden

Dicke: DIN 53370

• Es handelt sich um die Dicke des Trägers ohne Klebemasse. Zugfestigkeit: DIN 53455-7-5 in Längsrichtung Spannung bei 1 %- beziehungsweise 10 %-Dehnung: DIN 53455-7-5 in Längsrichtung Bruchdehnung: DIN 53455-7-5 in Längsrichtung Schlagzugzähigkeit in Querrichtung: DIN EN ISO 8256:2004

• (Probenkörpertyp 3, Einspannlänge 30 mm, 7,5 J Pendel, 1 Lage, 30 g Joch) Weiterreißwiderstand in Querrichtung: DIN 53363-2003-10

Versagensmerkmal

Die Folien lassen sich bezüglich ihres Versagensbildes kategorisieren, welches sich ebenfalls als Qualitätskriterium für den Weiterreißwiderstand heranziehen lässt:

1. Die Probe reißt einfach in Querrichtung weiter bis zum Bruchversagen des Probekörpers. Dies ist als der ungünstigste Fall für die Beurteilung des

Weiterreißwiderstandes zu bezeichnen.

2. Die Probe reißt zunächst in Längsrichtung weiter bis zum Erreichen der Einspannklemmen, dann reißt die Probe quer zur Prüfrichtung bei Erreichen der Reißfestigkeit. Dieses Rissverhalten ist ein Indiz für hohen Weiterreißwiderstand der Folie.

3. Die Probe reißt zunächst in Längsrichtung weiter bis zum Erreichen der Einspannklemmen, dann reißt die Probe unter Spleißen in Längsrichtung bei Erreichen der Reißfestigkeit in viele Einzelfasern, die dann letztendlich in Querrichtung reißen. Dieses Rissverhalten ist ein Indiz für einen besonders hohen Weiterreißwiderstand der Folie.

Schmelzindex: DIN 53735

• Der Schmelzindex „Melt Flow Ratio" (MFR) wird gemäß DIN 53735 gemessen. Für Polyethylene werden Schmelzindices meistens angegeben in g/10 min bei

190 ⁰ C und einem Gewicht von 2,16 kg, für Polypropylene entsprechend, allerdings bei einer Temperatur von 230 ⁰ C. Biegemodul (Flexural Modulus): ASTM D 790 A Klebtechnische Daten: AFERA 4001 entsprechend DIN EN 1939 Transparenz: visuell

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen erläutert werden, ohne diese dadurch einzuschränken.

Beispiele

Rohstoffe

Dow 7C06:

PP-lmpact-Copolymer, MFI 1 ,5 g/10 min, nicht nucleiert, Biegemodul 1280 MPa (Dow Chemical)

TI-4007-G: PP-lmpact-Copolymer, MFI 0,7 g/10 min, nicht nucleiert, Biegemodul 1200 MPa (Sunoco Chemicals)

lnspire D 404.01 :

PP-Copolymer, MFI 3 g/10 min, Biegemodul 2068 MPa, nucleiert (angeblich entsprechend der US 2003/195300 A1 ), Kristallitschmelzpunkt 164 ⁰ C (Dow Chemical)

Xmod GA265Z:

20 Gew.-% geschlichtete Kurzglasfasern (0 = 12 μm, L = 250 μm) in Polypropylen, MFI 0,3g/10min, nicht nucleiert, Biegemodul 3200 MPa (Borealis)

RTP 100AR15:

15 Gew.-% Aramidfasern (0 = 16 μm, L = 300 μm) in Polypropylen, Biegemodul 2760

MPa, nicht nucleiert (RTP Company)

Nyloy PC-0020N:

20 Gew. % Carbonfasern (0 = 9 μm, L = 250 μm) in Polypropylen, nicht nukleiert, Biegemodul 8140 MPa (Nytex Composites)

0 = durchschnittlicher Faserdurchmesser. L = durchschnittliche Faserlänge

Beispiel 1

Eine einschichtige Folie wird auf einer Einschneckenextrusionsanlage mit Flachdüse mit flexibler Düsenlippe in einer Schicht hergestellt, gefolgt von Chillrollstation und einer einstufigen Kurzspaltreckanlage. Als Rohstoff wird lnspire D 404.01 und Xmod GA265Z im Mischungsverhältnis 4:1 eingesetzt. Die Düsentemperatur beträgt 230 ⁰ C. Chillroll-

Temperaturen und Reckwalzen-Temperaturen werden so eingestellt, dass die

Kristallinität der Folie vor und nach dem Reckvorgang so hoch wie möglich wird. Das Reckverhältnis beträgt 1 :8,6.

Folieneigenschaften:

Trägerdicke nach Reckung 80 μm

Spannung bei 1 %-Dehnung 51 N/mm ²

Spannung bei 10 %-Dehnung 326 N/mm ²

Zugfestigkeit 343 N/mm2

Bruchdehnung 1 1 %

Weiterreißwiderstand 3520 N/mm

Versagensmerkmal 3.

Schlagzugzähigkeit quer 437 kJ/m ²

Transparenz leicht trübe, farblos, Fasern kaum sichtbar ^*

^* : Leicht trübe bedeutet, dass Schrift in schreibmaschinenüblicher Größe durch die

Folie hindurch lesbar ist.

Die Folie wird beidseitig coronavorbehandelt, auf der Oberseite mit einer 0,5 %igen Lösung von PVSC in Toluol als Release beschichtet und getrocknet. Der Klebstoff wird aus 42 Gew.-% SIS-Elastomer, 20 Gew.-% Pentaerythritester des hydrierten Kolophoniums, 37 Gew.-% eines C ₅ -Kohlenwasserstoffharzes mit einem R&B-Wert von

85 ⁰ C und 1 Gew.-% Antioxidants Irganox® 1010 in der Schmelze gemischt und bei 150 ⁰ C mit einer Düse auf die Folienunterseite aufgetragen. Anschließend wird das Klebeband zur Mutterrolle gewickelt und zur weiteren Prüfung in 15 mm Breite geschnitten.

Klebtechnische Daten:

• Klebkraft auf Stahl 2,9 N/cm

• Abrollkraft bei 0,3 m/min 1 ,0 N/cm

• Masseauftrag 30 g/m ² .

Beispiel 2

Die Folie wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Als Rohstoff werden TI4007-G und RTP 100AR15 im Mischungsverhältnis 3:1 eingesetzt. Das Reckverhältnis beträgt 1 :8.

Folieneigenschaften:

Trägerdicke nach Reckung 80 μm

Spannung bei 1 %-Dehnung 44 N/mm ²

Spannung bei 10 %-Dehnung 301 N/mm ²

Zugfestigkeit 340 N/mm ²

Bruchdehnung 12,5 %

Weiterreißwiderstand 3670 N/mm

Versagensmerkmal 3

Schlagzugzähigkeit quer 384 kJ/m ²

Transparenz leicht trübe, farblos,

Fasern kaum sichtbar

Die Folie wird einseitig coronavorbehandelt und mit Primal® PS 83 B (Rohm & Hass) beschichtet und getrocknet. Anschließend wird das Klebeband zur Mutterrolle gewickelt und zur weiteren Prüfung in 15 mm Breite geschnitten.

Klebtechnische Daten:

• Klebkraft auf Stahl 2,6 N/cm

• Abrollkraft bei 0,3 m/min 1 ,1 N/cm

Masseauftrag 25 g/m ²

Beispiel 3

Dow 7C06 und Nyloy PC-0020N werden in einem Verhältnis von 3:1 gemischt und auf einem Doppelschneckenextruder mit einem Verhältnis L/D von 36 compoundiert. Der resultierende Compound wird analog Beispiel 1 weiterverarbeitet. Das Reckverhältnis beträgt 1 :10.

Folieneigenschaften:

Trägerdicke nach Reckung 1 10 μm

Spannung bei 1 %-Dehnung 42,6 N/mm ²

Spannung bei 10 %-Dehnung 283 N/mm ²

Zugfestigkeit 368 N/mm ²

Bruchdehnung 14,8 %

Weiterreißwiderstand 3450 N/mm

Versagensmerkmal 3

Schlagzugzähigkeit quer 290 kJ/mm

Transparenz leicht trübe, graustichig,

Faseragglomerate erkennbar

Vergleichsbeispiel 1 (Einschichtige Folie)

Eine einschichtige Folie in Strapping-Qualität wird aus Moplen EPQ 30 RF mit einem Reckverhältnis von 1 :8 hergestellt. Die Verarbeitung zum Klebeband erfolgt analog Beispiel 1 der EP 1 101 808 A2.

Prüfergebnisse:

Dicke nach dem Recken 85 μm

Zugfestigkeit längs 290 N/mm ²

Spannung bei 10 %-Dehnung längs 169 N/mm ²

Weiterreißwiderstand 90 N/mm

Bruchdehnung 35 %

Vergleichsbeispiel 2 (Zweischichtige Folie)

In der DE 36 40 861 A1 weist das Beispiel 1 die höchste Zugfestigkeit und Spannung bei 10 %-Dehnung längs auf. Das Reckverhältnis beträgt 1 :7,5.

Prüfergebnisse:

Dicke nach dem Recken 85 μm

Zugfestigkeit längs 215 N/mm ²

Spannung bei 10 %-Dehnung längs 104 N/mm ²

Weiterreißwiderstand 1 12 N/mm

Bruchdehnung 40 %

Vergleichsbeispiel 3 (Filamentklebeband)

Eigenschaften eines marktüblichen Filamentklebebandes, ein Polypropylenträger mit Glasfasern verstärkt (zum Beispiel 3M Scotch 8981 ):

Dicke ohne Klebstoffschicht 135 μm

Zugfestigkeit längs 448 N/mm ²

Spannung bei 10 %-Dehnung längs Max. Dehnung bei 5,5 %

Weiterreißwiderstand 1640 N/mm

Bruchdehnung 5,5 %

Vergleichsbeispiel 5 (Folie mit coextrudiertem Filament)

In der EP 1 101 808 A1 weist das Beispiel 1 die höchste Zugfestigkeit und Spannung bei 10 %-Dehnung längs auf. Das Reckverhältnis beträgt 1 :8,7.

Prüfergebnisse:

Dicke nach dem Recken 77 μm

Zugfestigkeit längs 231 N/mm ²

Spannung bei 10 %-Dehnung längs 147 N/mm ²

Weiterreißwiderstand

Bruchdehnung 34 %