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DE1945857A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufkaschieren thermoplastischer Filme - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Aufkaschieren thermoplastischer Filme

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Publication number
DE1945857A1
DE1945857A1 DE19691945857 DE1945857A DE1945857A1 DE 1945857 A1 DE1945857 A1 DE 1945857A1 DE 19691945857 DE19691945857 DE 19691945857 DE 1945857 A DE1945857 A DE 1945857A DE 1945857 A1 DE1945857 A1 DE 1945857A1
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DE
Germany
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film
drawn
thermoplastic
temperature
stretched
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DE19691945857
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Evans Anthony Charles
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SHELL INT RESEARCH
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Original Assignee
SHELL INT RESEARCH
Shell Internationale Research Maatschappij BV
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/07—Flat, e.g. panels
    • B29C48/08—Flat, e.g. panels flexible, e.g. films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/15—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. extrusion moulding around inserts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufkaschieren thermoplastischer Filme.
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen und Aufkaschieren eines thermoplastischen Films.
Es wurden bereits verschiedene Verfahren zum Herstellen von Filmen und Laminaten von Filmen aus Polymerisaten vorgeschlagen. Manche dieser Vorschläge beziehen sich auf verschiedene Keulaiukarten, die die Durchführung von Vulkanisationsschritten erfordern, oder auf thermoelastische Filme, z.B. solche ausKautaciuMiydrochloriden, oder in einer größeren Zahl von Fällen auf thermoplastische Werkstoffe, z.B. Polyäthylen. In den meisten Fällen, z.B. bei Polyäthylen oder anderen Polyolefinen, ist es möglich, das Polymerisatmaterial im heißen Zustand zu ziehen, da solche Materialien bei erhöhten Temperaturen bis zu einer sehr geringen Dicke gezogen werden können»
Ein aus einem thermoplastischen-Elastomer bestehender Film läßt sich jedoch im heißen Zustand nicht*in einem hinreichenden Ausmaß dehnen oder recken bzw. ziehen, da in dem Material leicht Risse entstehen.
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Gemäß der Erfindung sollen nunmehr Verfahren.und Vorrichtungen geschaffen werden, die es ermöglichen, aus einem,..· thermoplastischen Elastomer einen außerordentlich dünnen·-auf >kaschierten Film zu erzeugen. ' . -. isJ-r
Ein erfindun^sgGnOes Verfahren zürn Herstellen eines, aufkaschierten Films aus thermoplastischem Material umfaßt Maßnahmen, um eine ein. thermoplastisches.Elastomer umfassende geschmolzene !,lasse in Form eines Films zu extrudieren, um den Film durch eine gekühlte Ziehvorrichtung hindurch mit. einer Geschwindigkeit ν zu ziehen, die höher ist als die Filmextrusionsgesehwindiglceit, und bei einer unter der Schmelztemperatur des Elastomers liegenden Temperatur, um den gezogenen Film durch eine gekühlte Heckvorrichtung hindurch mit einer Grecc digkeit nv zu f.Ihr en, wobei η eine ganze Zahl und .rindes-tenü gleich 4 ist, so daß der gezogene Film im kalten Zustand* bei einer unter seiner Schmelztemperatur liegenden Temperatur gereckt wird, und um den gezogenen und gereckten FiIa dadurch ; auf eine Unterlage aufzukaschieren, daß der Film in Berührung mit einer beheizten Walze gebracht wird, um den Film einer Temperatur und einem Druck auszusetzen, die ausreichen, um ein Festhaften des Films an der Unterlage zu bewirken.
Ein besonders wichtiges LIerkmal der Erfindung besteht, in den neuartigen Eigenschaften der gemäß der Erfindung verwendeten Block-Mischpolyiaerisate. Diese Eigenschaften sind von solcher Art,.daß nach dem Hecken im kalten Zustand das teilweise oder vollständige Verkleben bzw. Versiegeln oder Verschmelzen mit der aus Papier oder einem anderen Material bestehenden Unterlage eine Entspannung des aus dem Block-LIischpolymerisat bestehenden Films bewirkt, die zu einer Reorientierung deir;. Moleküle führt, so daß neue Blockbezirke entstehen. Diese neuen Blockbezirke sind für die hervorragenden physikalischen Eigenschaften-der Block-ilischpolymerisate verantwortlich,r und -sie bilden einen thermisch reversiblen Ersatz für die' chemische Quervernetzung·, die bei einer mit Schwefel durchgeführten Vulkanisierung-auftritt "und nicht reversibel ist. l -
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Wegen der Reorientierung der Moleküle wird der Film aus dem Block-LIischpolymerisat wieder spannungsfrei, so daß er wieder sämtliche Eigenschaften des ursprünglichen Films besitzt. Mit anderen Worten, "da der Film nach dem Auncascnieren auf Papier von allen Spannungen befreit worden ist und sich ein neues GefüVe von Bloekbezirken gebildet hat, kann der aufkaschierte Film erneut in einem hohen Ausmaß, das z.B. 400 bis 1000;» oder mehr beträgt, gedehnt v/erden. Infolgedessen weist das kaschierte Όζ\ί. m.lt einem Überzug versehene Papier eine außergewöhnlich hohe iTiderst-.mdsfähigkeit gegen ein Durchstechen bzw. die- Entstehung- von öffnungen auf.
Bei den thermoplastischen Elastomeren, die insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit dem erfiiidun^sgeaiäiBeri Verfahren in Betracht kommen, gehören diejenigen Elastomere, die Eigenschaften be;?itze*n, wie sie Elastomeren allgemein eigentümlich sind, die jedoch normalerweise vulkanisierten Elastomeren zugeschrieben werden. Jedoch sind die Eigenschaften der_ thermoplastischen Elaetomeie ierart, da..: keine Vulkanisation erforderlich iat, ze α au. Ear. daher die nicht vulkaiiinierten jrolymerisate nit Hilft- von f".r 2her:.:o,, l.ste oe3tirr."tti: Vorrichtungen verarbeiten -:ani:, solange bettiacts physil:alicche iäinsciirdnliunge^i v;ie die liic-r bcti-cChteten berücl:sic:;tijt werden. Wie ijcho"ri ervr.-lhnt, lassen sich die therriOi;lasti^ohGn Elastomere durol. Zic-liei- verarbeiten bz-.v. auf eine gerinjore Dicke bringen, und auterae.^ sind sie scr.r ielmbur und >*Jnnen in; Gregensats zv. der .-e'.vohnliei. relativ begrenzten Dehnbarkeit thermoplastischer- Llatiriälien in eine^: Ausmaß vcn über tCOO;i gereckt werden. C ic be verengte Gruppe vor. thermcpl^sti^cLen Elastomeren umiait Blcck-IZic-cr.-roiyr-erisate, deren Au-bau allgemein der iornel
entspricht,;, hierbei ist η eine ganze Zanl zwischen 1 und .5. Somit kann man die. 31ocl:-I.Iiiphpolymerisate so betrachten, als ob. sie mindester.s drei Ilauptpcljmerisatblöcke unfa2tehj diese Erzeugnisse kennen, einen linearen oder nicht linearer: Aufbau
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haben, und sie können rait Hilfe von mehrere aufeinander fölW - / gende Schritte umfassenden "Verfahren oder mit Hilfe von/Eop^" Λ» längsverfahren hergestellt v/erden. Ferner kommen bestimmte besondere Strukturen in Betracht, die als Radialpolymerieate oder Pf'f o-pfpolymerisate oder verzweigte Polymerisate bezeic-h- ■ net werden, und für die die vorstehende allgemeine Struktur^-· formel gilt» wobei' in dieser allgemeinen Formal alle etwa vör^ handenen Kopplungsradikale unberücksichtigt bleiben. Zu den ■'' typisenen Block-Mischpolymerisaten gehören diejenigen, ΐβϊ " "Ϋ denen'die Polymerisatblöcke A thermoplastische Polymerisat: ; blöcke, z.B. Polystyrolblöeke oder Alpha-Qlefinblöcke oder hydrierte Polymerisatblöcke, z.B. hydrierte· Polystyrolislöcke,"■"■■ sind. Bei den Elastomerblöcken B handelt es sieh normalerweise: um konjugierte Dien-Pölymer'isatblöeke oder hydrierte Abkömmlinge solcher-Blöcke oder um Alpha-Olefin-Mischpolymerisatblöcice. Zn den typischen Arten gehören Polystyrol-ELyisopren-Polystyrol, Polystyrol-(ein regelloses Styrol-Butadien-Mischpolymerisat)-Polystyrol, Polystyrol-Polybutadien-Polystyrol, Polypropylen-(EPR)-Polypropylen, Polyäthylen-(EPR)-Polyäthylen und Polyvinylcyclohexan-Chydriertes Polyisopren)-Polyvinylcyclohexan. ' .
Zu v.eiteren geeigneten thermoplastischen Elastomeren-, die für die erfxndungsgemäßen Zwecke verwendbar sind, gehören Vir.ylacetat-Äthylen-Mischpolymerisate, Methylmethacrylat-
en-iui^chpolyiiierisaxe und bestimmte Polyurethane. Die den bildende Hasse kann ferner andere nicht polymere Stoffe, z.B. Strecköle, iVeichmacher oder Pigmente enthalten, und sie kann auch mit Hilfe thermoplastischer Polymerisate wie Polystyrol, Polyolefinen und dergl. modifiziert sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei den zu verarbeitenden thermoplastischen Elastomeren innerhalb der üinschrän- ' kungen durchgeführt werden, die sich aus den allgemeinen physikalischen Eigenschaften der Elastomere ergeben. Die elastische Dehnung liegt insbesondere im Fall thermoplastischer Elastomere in Farn von Blocii-LIis-chpclymerisaten, die sich aus Monovinyl-
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aren, e^nem konjugierten Dien und Monovinylaren ziisammen-• setzen, bei Rauatemgeratüren in der G-röß anordnung von 15 "bis 40^,0 im Bereich van etwa 200 bis etwa. 1500$. Die Dehnbarkeit des kalten BlöckrHischpolymerisatfilms ist erheblieh größer ala diejenige» vvelche normalerv/eise bei ά&η gebräuchlichen thermoplastikchen Materialien oder thenaoelastischen Gummiar.ten vorhanden ist. Daher ist es möglich» den film um mindestens das 4-fache seiner" Länge und gewöhnlich um mindestens 'etwa -das 10-fache seiner Mnge zu recken, ohne daß sich Eisse bilden. Auch der Reckvorgang muß bei Raumtemperaturen innerhalb des gleichen allgemeinen !Temperaturbereichs /von 15 bis 40°0 durchgeführt■-werden* da es sich gezeigt hat, daß sich die Zugfestigkeit des thermoplastischen Elastomers bei steigender temperatur schnell verringert. Dies steht .in direktem Gegensatz zu der bei thermoelastischenmüts^iijarten^ z.B. beiföulBaliuk hydrochiorid, gsmachten Erfahrungf: - daß sich solche Katerialien bei erhöhten leniperaturen rscke.n:fassen.; Im vorliegenden Fall ist es jedoch erforderlich, d^s thermoplastische Elastomer bei Räumteraperaturan zu recksn^und.daHach den gezogenen und. gereckten FiIa im Eeitpunlit sein;er-:Beriihrung mit der Unterlage, mit der er vereinigt werden soll, einer höheren Temperatur auszusetzen, die jedoch immer noch trater dem Erweichungspunkt liegt« Das Endergebnis der Durchführung dieses Verfahrens besteht in der Praxis darin, daß es möglich ist, mit hoher Geschwindigkeit einen außerordentlich dünnen Film aus einem thermoplastischen Elastomer zu erzeugen, der vorzugsweise als Überzug auf einer Unterlage verwendet wird, die aus Papier oder einem thermoplastia'chen Film besteht. ·
Somit ist es gemäß der Erfindung möglich, ein wirtschaftlich konkurrenzfähiges Erzeugnis herzustellen, das eine außer-'ordentlich hoiae Berstfesti^ekeit besitzt und sich insbesondere als Höterial zua Verpacken von iiahrun^smitteln· oder dergl. eignet, da das Verpackungsioit nicht verunreinigt wird, weil das thermoplastische EIastornei* keine Vulkanisierungsmittel oder deren J{ci.!ltionG^'ici;Dtände enthalt. Dahor ist es möglich, solche ^crja'jälJen LIatsrialisn zu.a Verpacken von Pleiücli und
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anderen ITahrungsaiutein zu verwenden, so djaß verkaufsfertige , Packungen ,entstehen, die beim.Transport einer relativ'rauhen Behandlung standhalten.
• Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten'd:er Erfindung werden im folgenden an'Hand schemätiocher Zeichnungen : an Äusfähruntcsbeispielen näher erläutert i *"■'· '
■.Fig. 1 und Z zeigen jeweils schematisch in einer ,Seitenansicht zwei Aueifilhrungsformen von Vorriciatungen .zum Herstellen von Daminaten« - „/.-:--. . " ;
Jn fij« 1.erkennt,.man eine grundsätzliche. Anordnung mit einem Extruder 10 zum Erzeugen eines Films 11 aus einem thermoplastischen Elastomer, der zwischen einer nicht angetriebenen Walze 12 und einer angetriebenen Walze 13 hindurchgefühlt wird} die beiden Walzen,werden von innen her gekühlt,und der SiIi wird durch die walzen mit einer Geschwindigkeit von ν Lie tern in der Minute transportiert. Normalerweise beträgt die. Geschwindigkeit ν etwa 30 bis 150 m/min, und zwar insbesondere dann, wenn ein thermoplastisc-hes -Elast:©ä@r: jr^raribeitgi;!; wird, das : zu der bevorsugten Gruppe: von: 3o-c]c-Mi.sciipo.lpQäris,ä.ten. ,gehört» ^DIe beiden Walzen: 12 und 13.bewirken, da0: sl-eh,> der: Eilni zwischen den Walzen und jenseits dieser Walzen Eiit' öizier .Seschwindigkeit bev/s.gt, die hoher ist als die Geschwindigkeit-, mit der der Film 11 von dem Extruder 10 abgegeben wird. Der so erzeugte Film wird-dann zwis'ahen zwei weiteren .falzen 14 ,und 15 hinaurchgeführt. Die 'Walze 14 v/ird nicht angetrieben, während die Walze 15 angetrieben v/ird; auch die Walzen 14 und 15 werden von innen her gekühlt· Die Walzen 14 und 15 werden so angetrieben, daß sie mit einer Umfangsgeschwindigkeit von;-nv Metern in der EIinute umlaufen. Der i('ilm"läuft zv/ischen den Walzen 14 und 15 des zweiten Walzenpaars hindurch, und hierbei wird der Film bei feinerr erheblich unter seinem. Erweichungspunkt liegenden Temperatur"vorzugsweise nahezu im maximal möglichen' Ausmaß gereckt, öitrie daß ßisse ·ΐη des Film entstehen. Das-KaTrtrec:ken d-es'JPilms kann in einem Ausmaß von mindestens .
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400/έ und vorzugsweise im Ausmaß von etwa IQQO^ durchgeführt werden, so daß man einen außerordentlich dünnen Pilra erhält, dessen Dicke 0,025 am oder weniger betragen kann. Der gezogene una gereckte kalt3 Film v/ird hierauf zwijcaen zwei beheizten Walzen 16 und 17 hindurehgeführt; die ϊ/alze T6 wird nicht angetrieben, während die zweite Walze 17 angetrieben wird. Die Walzen 16 und 17 laufen im wesentlichen mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit um wie die Walzen 14 und 15* und die Temperatur, die der Film zwischen den 7/alzen 16 und 17 erreicht, genügt, um den PiIa hinreichend klebrig zu machen, so daß er an einer Unterlage haftet, die von einer Vorratsrolle 18 abgezogen und über die angetriebene beheizte Walze 17 geführt wirdj die Temperatur und der Druck, die bei dieser Anordnung zu!- Wirkung kommen, bewirken, daß die Unterlage fest an dem erhitzten, gezogenen-und gereckten thermoplastischen Elastomerfilm haftet. Das so erzeugte Laminat wird dann dadurch abgekühlt, daß es unter einer Kühlstation 19 hindurchgeführt wird; schließlich wird das Laminat zu einer Rolle 20 aufgewickelt.
Pig. 2 zeigt eine Vorrichtung, die so ausgebildet ist, daß die physikalischen Eigenschaften des Polymerisats ausgenutzt werden, um ein sich nicht einrollendes Laminat zu erzeugen. Die Anordnung iilcü Pig. 2 umfaßt v;iede.ruin einen Extruder 10, den aus dem thermoplastischen Elastomer erzeugten tfilm 11 sowie die beiden Pa:;re von kalten Walzen 12, 13 und 14, 15, mixtels deren der thermoplastische Slastomerfilm unter den vorstehend genannten Geschwindigkeits- und Temperaturbedingungen zuerst gesogen und danach im kalten Zustand gereckt wird. Dann gelangt der PiIm zu zwei heißen Walzen, und zwar zu einer nicht angetriebenen heißen .Valze 16, die der Walze 16 nach Fig. 1 entspricht, uni einer s.veiten, angetriebenen heiien Walze von erheblich größerem Durchmesser. Die von einer Vorratsrolle 18 abgezogene Papierbahn wird zwischen zwei heißen 7/alzen 22 und 23 hinaurchgeführt, mittels deren das Papier oder eine andere Unterlage auf eine Temperatur erhitzt wird, die annähernd gleich der Temperatur ist, welche der gezogene und gereckte PiIm bei seiner Annäherung an die Walzen 16 und 21 bzw. ia
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Augenblick seiner Berührung mit diesen Walzen aufweist. Das erhitzte Papier wird dann in Berührung mit dem gezogenen und gereckten erhitzten thermoplastischen Elastomerfilm so zwischen den walzen 16 und 21 hindurchgeführt, daß es sich auf der Außenseite des über die Walze 21 laufenden Laminats befindet, und daß der thermoplastische Elastomerfilm zwischen der Unterlage und der Umfangsfläche der V/alze 21 liegt. Das so erzeugte Laminat wird dann zwei kalten Walzen 24 und 25 zugefünrt und danach zu einer Rolle 28 aufgewickelt. Gegebenenfalls kann man gemäß Pig. 2 οinen Stütegurt 26 vorsehen, der dazu beiträgt, das Papier zusammen mit dem elastischen Film gegen die Walze 21 zu drücken. Dieser Stützgurt wird dadurch gespannt gehalten, daß er über eine kalte Umlenk- und Spannrolle 27 lauft. Die Papierbahn wird unter einer konstanten Spannnung bewegt, die gleich der -Spannung des Films ist oder sie überschreitet. Wenn die beiden ochichten, d.h. der Film und die Unterlage, über die einen großen Durchmesser aufweisende heiße Y/alze 21 laufen, wobei der Mim auf der Innenseite angeordnet ist,hat der gekrümmte Ml::. eine etwac geringere Länge als das Papier, und da die Spannung der Papierbahn gleich der Spannung des Films ist oaer sie V.berjckreitet, tritt eine teilweise Entspannung des Mlr.;s ein, v;obei die Spannungen auf die Unterlage übertrafen werden.-Die Spannung der Papierbahn bewirkt, daß der FiIe gegen die Walz-i 21 gedrückt wird, und die Reibungskräfte, die hauptsächlich z.vi^cLen den Film und dem Papier, jedoch 2uch zwiael.en den JiI:- uni der JaIze auftreten, halten den Film in seiner La^e unä verringern den Einfluß der Abnahme der Zugfestigkeit des Films bei dessen Erwärmung. Auf diese Weise werden die in ie:.: Fiirr. vorhandenen Spannungen vollständig auf die Papierbahn, die Walze 21 und den Stützgurt 26 übertrafen.
Patentansprüche ι
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Claims (5)

  1. P A I S Ii Ϊ A H S P E Ü C H E
    Verfahren zum Herstellen eines aufkam chi ert en. thermoplastischen Films, dadurch gelv.ennzeich.net , daß eine ein thermoplastisches Elastomer umfassende geschmolzene Masse in Form eines Films extrudiert wird, daß der Film mit einer Geschwindigkeit v, die höher ist als die FilmextrusionsgGschwindigkeit, und bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Elastomers durch eine gekühlte Ziehvorrichtung gezogen wird, daß der gezogene Film mit einer Geschwindigkeit nV, bei der η eine ganze Zahl und mindestens gleich 4 ist, durch eine gekühlte Reckvorriehtung geführt v/ird, so daß der gezogene Film im kalten Zustand bei einer unter seiner Schmelztemperatur liegenden Temperatur gereckt wird, und daß der gezogene und gereckte Film dadurch auf eine Unterlage aufkaschiert wird, daß er in Berührung mit einer beheizten vifalze gebracht und einer Temperatur und einem Druck ausgesetzt v/ird, die ausreichen, um ein Festhaften des Films an der Unterlage zu bewirken.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet', daß der Film bei einer Temperatur zwischen 15 und 400G gezogen und gereckt wird.
  3. 3.
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
    gekenn
    zeichnet 10 ist.
    daß η eine ganze Zahl und mindestens gleich
  4. 4. Vorrichtung zum Herstellen eines aufkaschierten thermoplastischen Films mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeicnnet durch einen Extruder (10) zum Extrudieren eines Films (11) aus einem geschmolzenen thermoplaotiachen Elastomer, eine Ziehvorrichtung (12, 13) zum Transportieren des oxtrudierten Films mit einer Geschwindigkeit v, sin-e Vorrichtung C14* 15) zum Transportieren des gezogenen
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    ti 4 ι
    Films mit einer G-edcnvvindiglieit ην, wobei η eine ganze Zahl und mindesteno gleich 4 ist, Vorrichtungen zurr. Kühion der Zieh- und Reclcvorrichtungen, eine Anordnung zum Bewegen einer Unterlage durch eine mit drehender Bev/egung arbeitende Vorrichtung (16, 17; 16, 21) mit einer Einrichtung .(17; 21) zum Erhitzen mindestens einer Fläche der Unterlage sowie eine Vorrichtung (16, 17; 16, 21; 16, 21, 26) zum Anpressen des Films an die erhitzt=- Flachs der Unterlage in der mit drehender Bev/egung- arbeit-er.uen Vorrichtung derart, daß ein aurj dem Film und d«r Unterlage bestehendes Laminat entsteht.
  5. 5. .:_.Auf kaschierter thermoplastischer Film, gekennzeichnet durch seine Herstellung mit Hilfe eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder-2.
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