DE3438311A1

DE3438311A1 - Thermoplastische folie mit eingepraegtem, mattem zufallsmuster und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3438311A1
Application number: DE19843438311
Authority: DE
Inventors: Leopoldo V. Cancio; Pai-Chuan Cincinnati Ohio Wu
Original assignee: Clopay Corp
Current assignee: Clopay Corp
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1985-12-19
Also published as: SE8404451D0; JPS613729A; AU580558B2; FR2565890A1; GB8422210D0; US4546029A; BR8404922A; CH663632A5; IT1180225B; SE8404451L; CA1222103A; IT8422569A0; GB2160472A; DE8430718U1; BE900640A; JPH0413136B2; GB2160472B; AU3119984A; SE467865B

Description

Die Erfindung betrifft eine thermoplastische Folie mit einem eingeprägten, matten Zufallsmuster sowie ein
Verfahren zu ihrer Herstellung.

Vor einigen Jahrzehnten begann eine umfangreiche Verwendung von Kunststoffolien bei der Herstellung vieler Gebrauchsgegenstände, oft als Ersatz für Textilgewebe. In der Entwicklung-der Kunststoffolien als.Ersatz für Textilgewebe wurden frühzeitig Muster geschaffen, die den Folien durch das Einprägen des Bildes eines Textilgewebes während des Herstellungsprozesses ein gewebeartiges Aussehen gaben. Um Kunststoffolien mit den verschiedenartigsten Mustern herzustellen, wurden später Drahtgitter in Verbindung mit anderen mechanischen Geräten verwendet. Bei Fortschreiten der Technologie wurden Metallwalzen mit eingravierten Mustern zur Herstellung von geprägten Kunststoffolien verwendet, die die verschiedenartigsten Muster simulierten. Die Fachleute, die Gebrauchsartikel wie beispielsweise wegwerfbare Einwegwindeln, Decken, wasserabweisende Kleidung o. dgl.
herstellten, arbeiteten während dieser Zeit mit den
Folien an den Maschinen und beobachteten und untersuchten ihre charakteristischen Eigenschaften. Um aus solchen geprägten Kunststoffolien Gebrauchsgegenstände auf Schnellaufenden Fertigungsmaschinen herstellen zu können, wurden Verbesserungen und Anpassungen sowohl der
Maschinen als auch des Materials durchgeführt.

In der US-PS 3 484 835 wird eine Kunststoffolie mit einem eingeprägten Muster beschrieben, das gewebten Taft simuliert. Die Folie weist die besonders vorteilhafte
Eigenschaft der Beständigkeit gegen Randkräuseln wäh-

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rend der maschinellen Verarbeitung zu Gebrauchsartikeln auf. Gegenüber den im Stand der Technik existierenden früheren Kunststoffolien mit Taftmuster ist diese Kunststoffolie erheblich verbessert. Sie weist eine Reihe von Vorsprüngen und kanalartigen Gebieten auf, die voneinander einen Abstand von ungefähr 250 μπι (10 mil) besitzen. Die Vorsprünge ragen bis zu einer Höhe von etwa 75 bis 100 pm (3 - 4 mils) auf. Auf der entgegengesetzten Seite entstehen eine Reihe von Vertiefungen und Graten.' '

Dieses simulierte Taftmuster ist nur ein Beispiel für die vielen verschiedenen Muster, die von den Folienherstellern geschaffen und verwendet wurden, um Textilgewebe zu simulieren oder andere visuelle oder physikalische Eigenschaften zu erzielen, die aus der Sicht des Herstellers oder des Verbrauchers vorteilhaft waren. Ein anderes der vielen verschiedenen Muster betrifft einen matten, glanzlosen Oberflächenzustand. Ein matter, glanzloser Oberflächenzustand wurde bisher durch einen sehr stumpfen Oberflächenzustand eines Kunststofffilms ohne visuell wahrnehmbares Muster gekennzeichnet. Matte Oberflächenbeschaffenheiten von Kunststoffolien wurden bisher unter Verwendung von sandgestrahlten Prägewalzen hergestellt. Mit fortschreitender Technologie und der Einführung neuer polymerer, insbesondere polyalkener oder polyolefiner Verbindungen, insbesondere von Polyethen, Polypropen und Polybutadien, wurde die Handhabung der verschiedenen Folien komplex. Trotz des umfangreichen Wissens der Fachleute werden die Eigenschaften und das Verhalten von Polymeren unter verschiedenen physikalischen Bedingungen, wie beispielsweise Maschinenspannungen o. dgl., noch nicht völlig

verstanden. Die Technologie der Kunststoffolien ist eher eine Technik als eine Wissenschaft; die Erfahrung hat gezeigt, daß die Probleme auf diesem Gebiet nicht so leicht verstanden oder gelöst werden, da unbekannte Faktoren bei der Behandlung solcher polymerer Verbindungen unter Maschinenspannung sowohl bei der Herstellung als auch bei der Verarbeitung solcher Polymere zu Gebrauchsgegenständen bestehen.

Eine Reihe Probleme traten insbesondere beim Steuern des Oberflächenglanzes und beim Erzielen zufriedenstellender Wickelcharakteristiken bei der Handhabung und Aufwicklung matter Folien mit hoher Geschwindigkeit auf Maschinen auf. Diese Probleme werden weiter dadurch kompliziert, daß andere ausgewogene Eigenschaften der matten Folien erzielt werden sollen, beispielsweise gute Bandhaftwerte (tape adhesion values), weiches oder tuchartiges Anfühlen, niedrige Reibungskoeffizienten usw. In der US-PS 4 376 147 wird eine geprägte thermoplastische Folie aus Polyalken (Polyolefin) beschrieben, die einen matten Oberflächenzustand simuliert und ausgezeichnete Wicklungseigenschaften ohne Randkräuseln zeigt, extrem niedrigen Glanz auf beiden Seiten und gute Bandhaftwerte sowie weitere Vorteile aufweist, die bisher in früheren matten Folien unerreicht blieben. Im Gegensatz zu den sandgestrahlten früheren matten Folien besitzt diese Folie gemäß der US-PS 4 376 147 ein geprägtes Muster aus geprägten Linien oder kanalartigen Gebieten, die parallel zu freien Längskanten des Films verlaufen. Die geprägten Linien schaffen ein im wesentlichen rechteckiges Muster mit parallelen und senkrechten Linien, deren Zahl etwa zwischen 60 und 120 Linien pro cm beträgt (150 - 300 pro Zoll). Beim Einsatz eines

solchen eingeprägten Musters erscheint dem unbewaffneten Auge die Oberfläche der Folie als sehr stumpfe Oberfläche. Bis zu diesem Punkt des Standes der Technik erreichte die matte Folie der erwähnten Patentschrift ein Gleichgewicht der physikalischen Eigenschaften der Oberfläche, wie sie in zuvor bekannten matten Folien unerreicht war. Wie bei jeder fortschreitenden Technik, insbesondere bei der Herstellung von Kunststoffolien, besteht ein andauernder Bedarf an weiteren Verbesserungen der Wirtschaftlichkeit und vorteilhaften Eigenschaften der entstehenden Folien. Infolgedessen sind weitere Verbesserungen wünschenswert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine geprägte, thermoplastische Folie aus Polyalken (Polyolefin) mit aufgeprägtem Zufallsmuster vorzuschlagen, die einen matten oder glanzlosen Oberflächenzustand simuliert und ausgezeichnete Aufroll- oder Wickeleigenschaften besitzt und ohne Randkräuselung verarbeitet werden kann. Außerdem soll, was bisher im Stand der Technik bei matten Kunststofffilmen für Windeln unerreicht war, eine ungefähr gleiche Bandklebekraft auf beiden Seiten der zufallsgeprägten Folie herrschen. Dieses wichtige neue Merkmal von Folien für Windeln ermöglicht ein effektiveres und bequemeres Verwenden der Windeln, ohne die Folie zu zerreißen. Die matten, thermoplastischen Folien gemäß der Erfindung sind verhältnismäßig dünn, beispielsweise in der Größenordnung zwischen 12 pm (0,5 mils) und 40 pm (1,5 mils). Die Folie, von der sich herausgestellt hat, daß sie die gewünschte glanzlose Oberfläche bzw. den matten Oberflächenzustand schafft, besitzt eine Prägetiefe in der Größenordnung von etwa 10 pm (0,4 mil) bis etwa 50 pm (2 mils), abhängig von der Foliendicke.

Das Zufallsmuster weist eine asymmetrische Anordnung von asymmetrisch angehobenen Vorsprüngen und zurückgesetzten Gebieten auf einer Seite der Folie auf. Entsprechend liegen darunter asymmetrisch zurückgesetzte Gebiete und erhabene Vorsprünge auf der entgegengesetzten Seite der Folie. Die asymmetrischen Vorsprünge und Vertiefungen besitzen auf den Oberflächen beider Seiten der Folien eine solche Höhe und eine solche Ausdehnung, daß das unbewaffnete Auge des Betrachters auf der Folie kein Muster erkennen kann, obwohl es sich um ein geprägtes Zufallsmuster handelt. Das aufgeprägte Muster erscheint auf beiden Seiten der Folie als identische glanzlose Oberfläche. Es besteht immer noch ein sehr leichtes Glitzern auf der Folienoberfläche. Diese Eigenschaften werden kritisch erreicht durch die Vorteile der Erfindung, indem eine Kunststoffolie von ungefähr 12 pm (0,5 mils) bis 40 pm (1,5 mils) Dicke mit einer Prägetiefe von etwa 10 pm bis 50 pm (0,4 - 2 mils) zufallsgeprägt wird. In der bevorzugten Ausführungsform bedecken die asymmetrischen Vorsprünge und Vertiefungen ungefähr gleichmäßig die Oberflächengebiete, und ihre Größe reicht von einer minimalen Breite oder Länge von mehreren Dutzend pm bis zu vielleicht 500 pm. Im Durchschnitt entstehen Vorsprünge oder Vertiefungen mit Flächen von etwa 250 pm bis 400 pm (10 - 15 mil), aber dies ist sehr zufallsverteilt und die Flächen hängen miteinander zusammen. Eine solche Kombination aus Form und Prägetiefe ist bei Kunststoffolien unbekannt, und überraschenderweise entstehen einzigartig ausgewogene physikalische Eigenschaften.

Zusätzlich zu den erwähnten Vorteilen besitzt die zufallsgeprägte matte oder glanzlose Folie gemäß der Er-

findung eine völlig unterschiedliche visuelle Erscheinung im Vergleich zu bekannten Folien für Windeln. Während die Folie dem unbewaffneten Auge als sehr stumpfe Oberfläche ohne visuell wahrnehmbares Prägemuster erscheint, neigt sie zu leichtem Glitzern und besitzt eine gefällige Erscheinung. Außerdem fühlt sich die Folie weicher oder tuchartig an. Unter ihren anderen Eigenschaften besitzt sie stark unterschiedliche Reibungskoeffizienten auf den beiden Seiten. Dadurch läßt sich die Folie gegebenenfalls leichter verarbeiten und differenziert behandeln.

Die matte Folie besteht aus einem geeigneten Kunststoffmaterial/ vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polyethen, Polypropen, Polybutadien, Polystyrol, Polyester, Copolymeren wie beispielweise Polyalkenen (Polyolefinen), beispielsweise Ethen-Vinylazetat-Copolymeren, oder modifizierten Polyalkenen (Polyolefinpolymeren) wie Polyethen oder Polypropen, die mit bekannten Streckmitteln, Stabilisatoren, Additiven u. dgl. verändert sind. Die Dicke der Folien liegt im Bereich zwischen 12 pm und 40 pm (0,5 und 1,5 mils). Es ist wichtig, daß eine Prägetiefe im Bereich zwischen 10 pm und 50 pm (0,4 und 2 mils) in der Folie erreicht wird, abhängig von der Foliendicke, um die in den bekannten Folien unerreichten ausgewogenen Eigenschaften zu erhalten. Eine bevorzugte Folie aus Polyalken besteht aus Polyethen niedriger bis mittlerer Dichte. Diese Kunststoffolie kann mit einem beliebigen bekannten Verfahren mit dem erfindungsgemäßen Muster geprägt werden. In einem bevorzugten Verfahren wird das thermoplastische Material im plastischen Zustand zwischen eine Stahl-Prägewalze und eine weiche elastische

Walze oder Gummiwalze eingeführt, die einen Walzenspalt zum Prägen der Folie bilden. Diese Verfahren sind bekannt und werden durch diese Bezugnahme mit eingeschlossen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Reihe von vergrößerten fotografi- ·-. ■ -- sehen ..Ansichten einer erfindungsgemäßen matten Folie mit Zufallsprägung von der oberen (Metallprägewalze"h-) Seite und der unteren (Gummiwalzen-)Seite der Folie;

Fig. 2 eine Reihe vergrößerter fotografischer Ansichten einer symmetrisch geprägten matten Folie gemäß der US-PS 4 376 147; und

Fig. 3 eine Reihe vergrößerter fotografischer Ansichten einer bekannten matten Folie, zu deren Herstellung eine sandgestrahlte Prägewalze verwendet wurde.

Auf der linken Seite in Fig. 1 ist in ungefähr 35facher, 140facher und 350facher Vergrößerung eine fotografische Draufsicht auf die Metallwalzenseite einer Polyethen-Folie dargestellt. Auf der rechten Seite in Fig. 1 ist eine Reihe Fotografien mit Vergrößerungen derselben Grössenordnung von der Unterseite oder Gummiwalzenseite der Folie dargestellt. Die Draufsicht der Kunststoffolie zeigt asymmetrische Hocker oder Vorsprünge 5, die durch asymmetrische zurückgesetzte Gebiete bzw. Vertiefungen 6 getrennt sind. Dieses geprägte Zufallsmuster bietet den visuellen Eindruck einer stumpfen Oberfläche, auch dann wenn das Muster ein geprägtes Muster ist, das bei Vergrößerung Vertiefungen zwischen den Vorsprüngen zeigt. Auf der Unter- oder Gummiwalzenseite der Kunststoffolie (rechte Seite in Fig. 1) liegen die Vorsprünge und Vertiefungen der Oberseite der Folie über einer Reihe von Vertiefungen 7 und Vorsprüngen 8 auf der entgegengesetzten Seite der eingeprägten Folie. Die foto-

rafischen Darstellungen der Unter- oder Gummiwalzenseite der Folie entsprechen nicht exakt der fotografierten Ober- oder Metallwalzenseite der Fig. 1. Das Zufallsmuster aus asymmetrischen Vorsprüngen und Vertiefungen auf der Oberseite entspricht aber den Vertiefungen und Vorsprüngen auf der Unterseite der Folie. Das Zufallsmuster wird durch eine Prägewalze mit unregelmäßiger Verteilung der Vertiefungen und Vorsprünge ausgebildet. Die Prägewalze wird ihrerseits.durch ein Prägewerkzeug ausgebildet, daß das umgekehrte Abbild der Prägewalze darstellt. Dieses Prägewerkzeug wird unter Einsatz eines Schlagwerkzeugs, einer Punze oder eines Dorns und eines Anspitzhammers hergestellt. Das angespitzte Schlagwerkzeug wird verwendet, um die Vertiefungen auf der Oberfläche des Prägewerkzeugs individuell von Hand auszubilden und diese Vertiefungen in unregelmäßiger Verteilung über der Oberfläche des Prägewerkzeuges einzustanzen. Anschließend wird unter Verwendung des Prägewerkzeuges durch einen Prägeprozeß die Prägewalze hergestellt. Diese Einzelheiten betreffen nicht die Erfindung. In der Zeichnung ist zu erkennen, daß die Metallwalzenseite der Prägewalze sich in der Kunststoffolie widerspiegelt. Die handgestoßenen Löcher in der Walze schaffen unregelmäßige Vertiefungen, die sich in der Metallwalzenseite der Kunststoffolie widerspiegeln. Die unregelmäßige Größe der Vorsprünge 5 und der Vertiefungen 6 ist dargestellt. Dieses eingeprägte, matte Zufallsmuster kann unter Verwendung einer Prägewalze h-ergestellt werden, die mit einem Mattierungswerkzeug durch Handstoßen und Prägen geschaffen wurde. Diese Einzelheiten der Herstellung einer Prägewalze mit einem Mattierungswerkzeug sind bekannt. Die asymmetri-

sehen Muster der Vorsprünge 5, 8 und der Vertiefungen 6/ 7, die die stumpfen Oberflächen bilden, besitzen eine kritisch wichtige Tiefe zwischen etwa 10 pm und 50 pm (0,4 und 2 mils) in einer dünnen Folie mit einer Dicke zwischen etwa 12 pm und 40 pm (0,5 und 1,5 mils), um die Vorteile der Erfindung zu erreichen. Eine erfindungsgemäße, zufallsgepragte Folie besitzt beispielsweise eine Prägetiefe von etwa 25 pm in einer 25 pmdicken Folie (1 mil). Die Prägewalze muß auf eine Tiefe von etwa 40 pm bis 65 pm (1,5 - 2,5 mils) geprägt sein, um diese geprägte Folie zu erzeugen. Die asymmetrischen Vorsprünge und Vertiefungen der Folie in Fig. 1 besitzen eine durchschnittliche Breite oder Länge zwischen etwa 75 pm und 500 pm (3 und 20 mils), üblicherweise ist die Prägetiefe etwas geringer als die in die Metallprägewalze eingravierte Tiefe.

Die "Prägetiefe" wird bestimmt durch (a) eine Messung der durchschnittlichen Gesamtdicke der Folie von der Oberseite der Vorsprünge bis zu den entgegenliegenden untersten Kämmen (oder Vorsprüngen) auf der Unterseite, (b) eine Messung oder Bestimmung der durchschnittlichen Foliendicke und (c) durch Subtraktion des Wertes (b) vom Wert (a). Die Messungen können auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann ein bekanntes Standard-Dickenmeßgerät zur Messung der Prägetiefe durch Bestimmen von (a) und (b) eingesetzt werden. Die Foliendicke kann aufgrund der Foliendichte für die Zwecke dieser Erfindung errechnet werden. Die Prägetiefe ist der Unterschied zwischen der durch das Dickenmeßgerät bestimmten Dicke und der auf der Grundlage der Foliendichte berechneten Foliendicke. Die Dicke der geprägten Folie wurde durch ein TMI-Modell 549M-Niederlast-Mikrometer-Dickenmeßgerät mit einem Gegenzapfen von 2 Zoll-Durchmesser gemessen.

Das geprägte Zufallsmuster, das auf vergrößerter Grundlage in Fig. 1 fotografisch abgebildet ist, besitzt eine Reihe von Vorteilen. Das Muster ermöglicht ein leichtes Aufwickeln der Folie und ausgezeichnete Aufrollschichtung. Ein sehr geringer Grad an Randkräuselung wird durch die zufallsgeprägte Folie erreicht, was bei der Verarbeitung zu Windeln sehr vorteilhaft ist. Unerwarteterweise entstehen auf beiden Seiten der Folie ausgeglichene.Bandhaftwerte. Die Folie besitzt außerdem auf beiden Seiten einen sehr guten bzw. niedrigen Glanz, was vom praktischen Standpunkt aus vorteilhaft ist, da bei der Verarbeitung beide Seiten verwendet werden können. Hierzu trägt auch der verhältnismäßig gleiche Bandhaftwert auf beiden Seiten der Folie bei. Die Folie fühlt sich im Vergleich zu anderen Folien auch weicher an. Gleichzeitig besitzt die Folie sehr unterschiedliche Reibungskoeffizienten auf den beiden Seiten der Folie, was in bestimmten Situationen die Verarbeitung erleichtert.

Das geprägte, matte Zufallsmuster wird beispielsweise durch das Prägen einer Kunststoffolie mit einem System aus Prägewalzen erzeugt. Eine der Walzen ist eine Stahlwalze, in deren Oberfläche ein Muster an Vorsprüngen eingeprägt, eingeschnitten, eingeätzt oder eingeritzt ist und die im allgemeinen als Matrizenwalze bezeichnet wird. Andererseits kann ein Matrizenmuster in die Walzen durch eine Reihe von Vertiefungen eingeprägt sein. Ein Matrizenmuster entsteht beispielsweise durch das Einprägen von Vertiefungen oder "Löchern" in die Stahlrolle mit einer Tiefe von ungefähr 25 pm bis 80 pm (0,001 bis 0,003 Zoll), abhängig von der Dicke der geprägten Folie. Das in das Stahlwerkzeug eingepräg-

te Muster entspricht im wesentlichen der Metallseite der geprägten Folie, wobei eine vollständige Übereinstimmung im allgemeinen nicht erreicht werden kann. Die Vorsprünge und kanalartigen Gebiete werden in der Oberfläche der Folie derart ausgebildet, daß sanfte Übergänge zwischen den asymmetrischen Vorsprüngen 5 und den Vertiefungen 6 auf der Oberseite der Folie vorhanden sind. Dasselbe trifft auf die Vertiefungen 7 und Vorsprünge 8 auf der Unterseite zu. Um den matten Oberflächenzustand und, die physikalischen Eigenschaften gemäß der Erfindung zu erreichen, muß die Tiefe der Vorsprünge kritisch zwischen 10 pm und etwa 50 pm (0,4 und 2 mils) liegen, bei einer Foliendicke im Bereich zwischen 12 pm und 40 pm (0,5 und 1,5 mils). Die Prägetiefe wird durch ein Prägesystem mit einer Gummiwalze geschaffen, in die das Muster der Stahlwalze während der Bildung der Folie gepreßt wird. Die Bildung der Folie erfolgt durch das bekannte Verfahren der Schlitzform-Strangpressung (slot-die extrusion). Die Geschwindigkeit der Gummi- und Stahlwalzen wird konstant gehalten, um ein kontinuierliches Prägen der Folie zum anschließenden Aufnehmen auf einer Aufrollwalze zu gestatten.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird durch die Schlitzform-Strangpreßeinrichtung Polyethen niedriger bis mittlerer Dichte in eine matte Folie umgeformt. Das Polyethenmaterial niedriger bis mittlerer Dichte wird auf eine Temperatur von etwa 150 bis 260⁰C (300 bis 500⁰F) aufgeheizt und dann durch einen Schlitz in Bahnform in den Walzenspalt des Systems aus Stahl- und Gummiwalze eingeführt. Das Kunststoffmaterial ist nach dem Einführen in den Walzenspalt folienförmig und gleichzeitig mit der Struktur des geprägten Zufallsmu-

sters der Stahlprägerolle strukturiert. Unter Prägedrucken von beispielsweise etwa 13000 N/m bis 21000 N/m (75 bis 120 Pfund pro Zoll) wird eine dünne Folie mit dem aufgeprägten Muster erzeugt. Um die bevorzugte Foliendicke zwischen etwa 12 pm und 40 pm zusammen mit der notwendigen Prägetiefe von etwa 10 pm bis 50 pm zu erzielen, werden die Arbeitsbedingungen auf bekannte Weise gesteuert. Die zu beachtenden Faktoren werden abhängig vom verwendeten Kunststoffmaterial und den angestrebten Eigenschaften der entstehenden Folie verändert. Die Temperatur, der im Spalt zwischen den Walzen ausgeübte Druck, die Tiefe des in die Stahlwalze eingeprägten Musters und die Härte der Gummiwalze müssen beachtet und entsprechend gewählt werden.

Zum Vergleich mit dem erfindungsgemäßen eingeprägten Zufallsmuster zeigen die Fig. 2 und 3 eine bekannte sandgestrahlte matte Folie (Fig. 3) und eine symmetrisch geformte matte Folie gemäß der US-PS 4 376 147 (Fig. 2). Im Vergleich mit dem geprägten symmetrischen Muster gemäß der US-PS 4 376 147, das einen matten Oberflächenzustand erzeugt, stellt sich das erfindungsgemäße Muster als zufällig und asymmetrisch heraus. Im Vergleich zu der durch eine sandgestrahlte Walze hergestellten Folie gemäß dem Stand der Technik besitzt die erfindungsgemäße zufallsgeprägte Folie eine wesentlich größere Prägetiefe von etwa 10 pm bis 50 pm. Solche Prägetiefen konnten in mittels sandgestrahlter Walzen hergestellten Folien nicht erreicht werden. Mit den sandgestrah-lten Walzen lassen sich höchstens Prägetiefen bis zu etwa 5 pm (0,2 mils) erzielen. Wenn sich mittels der sandgestrahlten Walze auch ein Zufallsmuster erzeugen läßt, so kann doch keine zufallsgeprägte Folie

mit der Prägetiefe der erfindungsgemäßen Folie geschaffen werden. Wie sich herausstellte, können auch mit einem matten Muster mit der Zufallsform ähnlich der Erfindung, aber mit einer Prägetiefe von etwa 15 pm (0,6 mil) in einer Folie von 25 pm Dicke, die Vorteile der vorliegenden Erfindung nicht erreicht werden. Die kritische Beziehung zwischen der Prägetiefe und der Foliendicke muß vorhanden sein, um die Wickeleigenschaften, die Aufrollform, den Glanz und die Bandhaftwerte und die weiteren Vorteile der Erfindung zu.erhalten. Ein Vergleich der erfindungsgemäßen zufallsgeprägten matten Folie mit der Folie gemäß der US-PS 4 376 147 und der bekannten, durch eine sandgestrahlte Walze hergestellten Folie wird in Verbindung mit der folgenden Tabelle angestellt.

In Verbindung mit jeder Folienprobe wurden die Werte der Bandhaftung, des Reibungskoeffizienten und des Glanzes mit dem folgenden Verfahren bestimmt:

Baridhäftwert; Der Bandhaftwert ist ein Maß für die Kraft, die zum Ablösen eines 2,5 cm (1 Zoll) breiten Standardklebebands von der Probe erforderlich ist. Sie wurde durch Anhängen eines statischen Gewichts an das Standardklebeband gemessen, das seinerseits an der Windelfolienprobe des Tests befestigt ist. Das Gewicht wurde in regelmäßigen Abständen erhöht, bis das Band sich von der Folienprobe löste. Der in Gramm ausgedrückte Bandhaftwert wurde aus der aufgezeichneten Zeit und dem Gewicht berechnet und erscheint in der Tabelle.

Reibungskoeffizient"; Der Reibungskoeffizient ist ein Maß für die Kraft, die zum Bewegen eines kleinen,

200 g wiegenden, 6,35 cm² (2,5 Zoll²) großen Schlittens über eine ebene Oberfläche erforderlich ist. Schlitten und ebene Oberfläche waren mit dem Testmaterial der zu prüfenden Folie bezogen, so daß die gemessene Kraft in Wirklichkeit die Reibungskraft zwischen zwei Schichten der Folie gemäß der Formel

Reibungskoeffizient = Reibungskraft/Gewicht des Schiit

tens (2 N entsprechend 200 g)

ist. Die Werte sind für jede Windelfolle in der Tabelle aufgeführt.

Glanz: Der Wert des Glanzes einer jeden Folie ist ein Maß für das blanke Erscheinen der Oberfläche der Folie und wird durch beschichtete Lagen einer jeden Folienprobe gewonnen, die unter eine weißes Licht ausstrahlende Lichtquelle gelegt wird. Die Achse des einfallenden Lichtstrahles steht 45° auf der Senkrechten zu der Folienoberfläche und der Wert für den Glanz einer jeden Windelfolie wird durch Ablesen eines Glanzmessers gewonnen.

TABELLE

	Folien gemäß	FIG. 1	FIG. 2	FIG. 3
	Bandhaftwert (g)	(Erfindung)	. ( Stand der	Technik)
GUMMI-	Reibungskoeffi zient	360	3ao ·"	530
WALZEN	Glanz (45°)	0.6-0.8	0.6	0.7
SEITE	Bandhaftwert (g)	7	5-6	14-22
METALL-	Reibungskoef fi- zient	250	100	365
WALZEN	Glanz (45°)	1.5-2	1.0	1.2
SEITE	7	5-6.	8-10

CO OO OO

Die Tabelle zeigt die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgeinäßen zufallsgeprägten Folie. Die Eigenschaften werden im folgenden am Beispiel der Anwendung für eine Windelrückenlage erläutert. Als Gesamterkenntnis stellt sich heraus, daß die erfindungsgemäße, zufallsgeprägte Folie (Fig. 1) die einzige Folie ist, die eine matte oder glanzlose Oberfläche schafft und auf beiden Seiten der Folie gleich große und akzeptierbare Bandhaftwerte und Werte für den Glanz zur Verfügung stellt. Der geprägte Film gemäß der US-PS 4 376 147 (Fig. 2) besitzt zwar auf der Gummiwalzenseite der Folie einen akzeptierbaren Bandhaftwert von 330 g, während der Bandhaftwert von 100 g auf der Metallwalzenseite der Folie für diesen Verwendungszweck nicht akzeptierbar ist. Im Gegensatz dazu besitzt die erfindungsgemäße zufallsgeprägte Folie auf der Gummiwalzenseite einen Bandhaftwert von 360 g und auf der Metallwalzenseite einen Bandhaftwert von 250 g. Für praktische Anwendung sind diese Bandhaftwerte im wesentlichen gleich und akzeptierbar. Im Vergleich dazu besitzt die bekannte, mit einer sandgestrahlten Walze erzeugte matte Folie (Fig. 3) auf der Gummiwalzenseite einen unannehmbar hohen Bandhaftwert von 530 g, während der Bandhaftwert von 365 g auf der Metallwalzenseite annehmbar ist. Für praktische Anwendungen sei die Wichtigkeit des Bandhaftwertes näher erläutert. Der Bandhaftwert ist beispielsweise ein Maß, inwieweit die Rückseite der Windel an sich selbst mit einem Klebeband befestigt werden und die Windel an dem Kind durch die Mutter befestigt werden kann. Ein Bandhaftwert von 530 g ist so groß, daß ein Entfernen der Folie aufgrund eines fehlerhaften Anlegens oder Nichtpassens der Windel an dem Kind durch die Mutter nicht möglich ist, ohne daß die

Folie zerreißt und die Windel zerstört wird. Bei einem Bandhaftwert von etwa 300 g, z. B. zwischen 250 g und 360 g, wie er durch das erfindungsgemäße, zufallsgeprägte Muster geschaffen wird, kann die Folie geklebt werden und das Klebeband kann ohne Zerreißen der Folie wieder entfernt werden. Andererseits ist bei einem Bandhaftwert von 100 g, wie bei einer Folie gemäß der US-PS 4 376 147, die Befestigung der Windelrückseite an sich selbst ungenügend. Daher stellt nur die erfindungsgemäße. Folie auf beiden Seiten der Folie verhältnismäßig gleiche Bandhaftwerte zur Verfügung und macht sie zur Verwendung in Windeln allein anwendbar.

Die erfindungsgemäße, zufallsgeprägte Folie ist auch die einzige, die auf beiden Seiten neben dem wünschenswerten Bandhaftwert einen matten Oberflächenzustand mit im wesentlichen gleichem Glanz schafft. Z. B. besitzt die bekannte, matte Folie aus Fig. 3 einen unbefriedigenden Glanz von 14 bis 22 auf der Gummiwalzenseite und einen ziemlich unbefriedigenden Glanz auf der Metallwalzenseite. Glanz ist ein Maß für die Annehmbarkeit für den Verbraucher und für weiches oder tuchähnliches Anfühlen. Demgegenüber besitzt die erfindungsgemäße, zufallsgeprägte Folie im wesentlichen gleichmäßigen Glanz und ist für den Verbraucher sehr annehmbar. Darüber hinaus besitzt die erfindungsgemäße Folie aufgrund ihrer Struktur eine völlig anders geartete Erscheinung. Z. B. neigt die erfindungsgemäße, zufallsgeprägte Folie zu einem weichen, leichten glitzernden Effekt, auch wenn sie im wesentlichen auf beiden Seiten der Folie stumpf ist. Sie fühlt sich außerdem weicher an.

Höhere Reibungskoeffizienten bevorteilen die Verwendung der zufallsgeprägten Folie bei Verpackungsvorgängen.

Der Reibungskoeffizient der erfindungsgemäßen zufallsgeprägten Folie ist mit 1,5 bis 2 erheblich höher als die Werte von 1 bis 1,2 der bekannten Folien. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn ein Erzeugnis in der Folie verpackt werden soll. Beim Verpacken beispielsweise von Hygienetüchern, Binden oder Windeln mit einer Oberfläche aus einer Polyethenfolie werden die Hygienetücher auf einer erfindungsgemäßen, sich bewegenden Folie plaziert. Sie halten dort sehr fest, während sie befördert und in der Folie eingehüllt werden. Dies ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung. Außerdem besitzt die zufallsgeprägte Folie auf den beiden Seiten sehr unterschiedliche Reibungskoeffizienten, nämlich 0,6 bis 0,8 im Gegensatz zu 1,5 bis 2. Diese Unterschiede können beim Verpacken sehr nützlich sein, wenn eine Seite der Folie einen sehr hohen Reibungskoeffizienten und die andere Seite einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten erfordert. Die Folien gemäß Fig. 2 und 3 besitzen keine derart unterschiedlichen Reibungskoeffizienten.

Wie folglich aus der Tabelle hervorgeht, besitzen bekannte matte und geprägte Folien nicht die einzigartige Kombination aus Bandhaftwert, Reibungskoeffizient und Glanz, die mit der erfindungsgemäßen zufallsgeprägten Folie erreicht wird. Es bestehen weitere einzigartige Aspekte und Unterschiede zwischen der erfindungsgemäßen zufallsgeprägten und bekannten Folien gemäß den Fig. 2 und 3. Z. B. ist Randkräuselung ein wichtiger Faktor und zeigt die Flachheit der Folienbahn unter Spannung. Bei etwa gleichen Bedingungen besitzt beispielsweise das erfindungsgemäße zufallsgeprägte Muster einen sehr niedrigen Grad an Randkräuselung, nämlich etwa 30 bis

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35° im Vergleich zu einer Randkräuselung von ungefähr 45 bis 60* bei einer Folie gemäß der US-PS 4 376 147. Das bedeutet eine Verbesserung von etwa 50 bis 100 % der Randkräuselung und ermöglicht eine genügend schnelle Handhabung der zufallsgeprägten Folie bei hohen Maschinengeschwindigkeiten. Solche Randkräuselungstests können simuliert werden, indem eine Probe der Folie in vertikaler Stellung festgehalten, gleichförmig Spannung quer zu ihrer Breite zugeführt und das Ausmaß der Randkräuseiung zwischen 0 und 360° bestimmt wird, wenn der Rand der Folie sich um das Ende der Probe kräuselt. Eine solche Verbesserung der Randkräuselung ist ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der erfindungsgemäßen geprägten Folie.

Weitere Ergebnisse der Erfindung sind unvorhersehbar und für den Fachmann überraschend. Es ist beispielsweise kritisch wichtig, daß die erfindungsgemäße Folie tief geprägt wird. Für eine Foliendicke zwischen 12 pm und 40 pm muß die Gesamtprägetiefe kritisch zwischen 10 pm und 50 pm liegen. Dies erfordert eine zusätzliche Erläuterung. Derzeit ist die meist bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Polyethenfolie niedriger Dichte mit einer Foliendicke zwischen etwa 25 pm und 30 pm und einer Gesamtprägetiefe zwischen etwa 20 pm und 40 pm. Eine solche Folie ist flach, zeigt im wesentlichen bei der Verarbeitung keine Randkräuselung, be- ·* sitzt verhältnismäßig gleiche Bandhaftwerte auf beiden Seiten, ausgezeichnete Wickel- und gleichmäßige Aufrolleigenschaften, und sie ist einzigartig stumpf auf beiden Folienseiten, wobei sie ein leichtes Glitzern zeigt. Es ist außerordentlich überraschend, daß eine solche Folie so tief geprägt ist, ohne daß sie die

bevorzugten Bandhaftwerte verliert. Stattdessen hat sich herausgestellt, daß die Bandhaftwerte auf beiden Seiten der Folie im wesentlichen die gleichen sind, von der wirtschaftlichen Anwendbarkeit her betrachtet. Dies ist in der Tat überraschend. Wird eine dünne Folie mit einer Größenordnung von etwa 12 pm hergestellt, so liegt die Gesamttiefe des Endproduktes dichter bei 10 pm und die vorteilhaften Ergebnisse der Erfindung werden erreicht» Die Gesamttiefe einer solch dünnen Folie muß offensichtlich nicht so groß sein wie die Gesamttiefe einer dickeren Folie, um beispielsweise die vorteilhaften Glanzeigenschaften zur Verfügung zu stellen. Der Glanz und die Gesamtprägetiefe hängen nicht linear zusammen. Der Glanz hängt außerdem von der Foliendicke ab. Unter diesen Umständen ist die Prägetiefe der Folie bei einer bevorzugten Foliendicke von etwa 25 pm bis 30 pm etwa 20 pm bis 40 pm. Bei einer Filmdicke von etwa 12 pm würde die Prägetiefe, wie sie durch das TMI-Modell 549M gemessen wird, etwa 10 pm betragen.

Bei den Experimenten über die Anwendbarkeit des zufallsgeprägten, erfindungsgemäßen Musters und über die Prägetiefe hat sich herausgestellt, daß selbst für eine 25 pm-Folie eine Prägetiefe von etwa 7 pm bis 15 pm (0,3 bis 0,6 mil) ungenügend ist, da der Glanz auf einer oder beiden Seiten der Folie ungenügend ist. Außerdem ist auch bei solch geringen Prägetiefen der Bandhaftwert auf mindestens einer Folienseite ungenügend oder nur knapp genügend, überraschenderweise und kritischerweise werden bei einer 25 pm-Folie mit einer Prägetiefe von etwa 25 pm die Vorteile der Erfindung am besten erreicht, einschließlich eines ausgezeichneten Glanzes bzw. tuchartigen Anfühlens und verhältnismäßig gleicher Bandhaftwerte auf beiden Seiten der Folie.

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Claims

CLOPAY CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Maryland, The Clopay Building, 101 East Fourth Street, Cincinnati, Ohio 45202 (V. St. A.) Thermoplastische Folie mit eingeprägtem, mattem Zufallsmuster und Verfahren zu ihrer Herstellung A η "s"p" ir ü c he

1. Thermoplastische Folie mit einem eingeprägten, matten Muster,

dadurch gekennzeichnet, daß das Muster ein für das unbewaffnete Auge unsichtbares Zufallsmuster ist und beiden Seiten der Folie eine visuell stumpfe Oberfläche gibt, daß die Folie eine Dicke zwischen etwa 12 pm (0,5 mils) und 40 pm (1,5 mils) und abhängig von der Dicke der Folie eine Prägetiefe zwischen etwa 10 pm (0,4 mils) und 50 pm (2 mils) aufweist,

daß das Zufallsmuster eine Reihe asymmetrischer Vorsprünge (5) und asymmetrischer Vertiefungen (6) auf-

DKS/ME/iz

Martinistraße D-2800 Bremen

Telefon 0421-328037

Telecopierer 0421-32 68

Telex

44020fepatd

Datex-P
44421040311

weist, die auf einer Seite der Folie ein unregelmäßiges Netz bilden,

und daß das Zufallsmuster aus asymmetrischen Vorsprüngen (5) und Vertiefungen (6) über entsprechenden asymmetrischen Vertiefungen (7) und Vorsprüngen (8) auf der entgegengesetzten Seite der Folie liegt.

2. Folie nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polyethen, Polypropen, Polyester, Polystyrol oder aus deren Copolymeren besteht.

3. Folie nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Folie etwa gleiche Bandhaftwerte und ein niedriger Glanz vorliegen, die der Anwendung der Folie bei Windeln angepaßt sind.

4. Folie nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Dicke zwischen etwa 25 pm (1 mil) und 30 pm (1,2 mils) und eine Prägetiefe zwischen etwa 20 pm (0,8 mils) und 40 pm (1,5 mils) aufweist.

5. Folie nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polyethen niedriger bis mittlerer Dichte besteht.

6. Folie nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (5, 8) und Vertiefungen (6, 7) eine durchschnittliche Breite oder Länge zwischen etwa 75 pm (3 mils) und 500 pm (20 mils) besitzen.

7. Windel- oder Polsterfolie für hygienische und medizinische Flüssigkeits-Rückhalteanwendungen, bestehend aus geprägtem, thermoplastischem Polyethen, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie ein eingeprägtes, mattes Zufallsmuster aufweist, das für das unbewaffnete Auge unsichtbar ist und beiden Seiten der Folie eine visuell stumpfe Oberfläche gibt,

daß die Folie eine Dicke zwischen etwa 25 pm (1 mil) und 30 pm (1,2 mils) und abhängig von der Dicke der Folie eine Prägetiefe zwischen etwa 20.pm (0,8 mils) und 40 pm (1,5 mils) aufweist,

daß das Zufallsmuster eine Reihe asymmetrischer Vorsprünge (5) und asymmetrischer Vertiefungen (6) aufweist, die auf beiden Seiten der Folie ein unregelmäßiges Netz bilden, in dem die Flächen der Vorsprünge (5) und der Vertiefungen (6) ungefähr gleich groß sind, daß das Zufallsmuster aus asymmetrischen Vorsprüngen und Vertiefungen über entsprechenden asymmetrischen Vertiefungen (7) und Vorsprüngen (8) auf der entgegengesetzten Seite der Folie liegt,

daß die Vorsprünge (5, 8) und Vertiefungen (6, 7) jeweils eine durchschnittliche Breite oder Länge zwischen etwa 75 pm (3 mils) und etwa 500 pm (20 mils) aufweisen

und daß die Folie auf beiden Seiten ungefähr gleiche Bandhaftwerte und einen geringen Glanz aufweist.

8. Verfahren zum Herstellen einer Folie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastischer Kunststoff in Folienform extrudiert und in den Walzspalt zwischen einer metallischen Prägewalze und einer aus Gummi o. dgl. bestehenden Gegendruckwalze geleitet und dort mit einem Abbild eines auf den Walzenoberflächen befindlichen Zufallsmusters versehen wird.