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Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Folien aus Polypropylen
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Folien aus Polypropylen oder aus Misch- oder Blockpolymerisaten des Propylens, bei welchem das Material zweimal gestreckt und zwischen den Streckbehandlungen gekühlt wird, wobei eine dieser Streckbehandlungen zur Orientierung der Folie biaxial erfolgt.
Polypropylenfilme und Folien aus Polypropylen, die mit kleinen Mengen anderer pohmerisierbarer Monomere, wie z. B. Isobutylen, Amylen, Butadien und 1- und 2-Butin mischpolymerisiert sind, haben den Nachteil, dass sie nicht klar durchsichtig, sondern vielmehr opak oder transparent sind. Darüber hinaus haben Polypropylenfolien wie alle andern Folien aus Polyalkenen nur eine verhältnismässig geringe Schrumpfkraft und insbesondere nur eine in einer Richtung wirkende Schrumpfkraft.
Dies macht sich nachteilig bemerkbar, wenn man beispielsweise Fleischstücke oder andere Lebensmittel in Schrumpfbeutel verpackt, die durch Wärmeeinwirkung zum Schrumpfen gebracht werden. Die mangelnde Schrumpfkraft erzeugt Falten und die geringe Durchsichtigkeit verringert die Verkaufsfähigkeit.
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Als Umwandlungspunkt oder kristalliner Schmelzpunkt wird diejenige Temperatur bezeichnet, bei welcher das Folienmaterial weich und durchsichtig wird. Dieser Punkt ist vom Molekulargewicht abhängig und schwankt gering ; bei einem Molekulargewicht von 20 000 beträgt die Umwandlungstemperatur etwa 110 C.
Durch Erwärmen und Abschrecken derartiger Polyalkene erhielt man jedoch keine gleichbleibenden durchsichtigen Folien, insbesondere ging die Durchsichtigkeit verloren, wenn man die Folie später wieder erwärmte und danach langsam abkühlte, wie es beispielsweise beim Verpacken zum Schrumpfen oder sogar nur zum Verschweissen oder Sterilisieren notwendig ist. Die Schrumpfkraft. wurde durch diese Verfahren überhaupt nicht verbessert.
Nach einem andern Verfahren ist es bekannt, durch Strecken einer Folie die Durchsichtigkeit zu verbessern. Auch hier ist die Durchsichtigkeit nicht von Dauer und verschwindet bei späterer Wärmeeinwirkung. Die Schrumpfkraft ist verhältnismässig gering und wirkt im wesentlichen nur in einer Richtung.
Es ist ferner bekannt, das Polymerisat im Strangpressverfahren zu einem Rohschlauch zu formen und im warmen Zustand vorzustrecken und nach Kühlung wieder auf Strecktemperatur zu erwärmen und die Folie dabei gleichzeitig nochmals zu strecken. Die erste Streckung erfolgt biaxial meist durch Aufblasen des Schlauches, während die zweite Streckung nach der bekannten Methode nur in Längsrichtung des auf einer Rolle ablaufenden Filmes durch veränderte Walzengeschwindigkeit erzielt wird.
Dieses bekannte Verfahren ist jedoch nachteilig, da das Ausmass der verschiedenen Streckungen an sich und in ihrem Verhältnis zueinander schwer einzuregulieren ist, und auch nicht gleichbleibend beibehalten werden kann. Darüber hinaus zeigt die erhaltene Schrumpffolie eine nur geringe Schrumpfkraft in Querrichtung, während die in Längsrichtung auftretende Schrumpfkraft recht gross ist. Dadurch treten
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Transparenz oder der Glanz der Folie in manchen Fällen zu wünschen übrig.
Zweck der Erfindung ist es daher, ein besseres Folienmaterial zu erhalten, welches eine starke Schrumpfkraft in biaxialer Richtung zeigt, durchsichtig ist und auch während der Verarbeitung-z. B.
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beim Eintauchen in heisses Wasser zur Schrumpfung - bleibend kristallklar ist. Darüber hinaus werden alle andern für eine Folie wertvollen Eigenschaften beibehalten oder noch verbessert, wie z. B. erhöhte Reissfestigkeit bei höherer Temperatur, geringere Schrumpftemperatur, grosse Dichtigkeit, Siegelfähigkeit und Selbsthaftung sowie Biegsamkeit und Zähigkeit bei tieferen Temperaturen, wie t B. Tiefkühltemperaturen.
Weiterhin soll das Herstellungsverfahren für derartige Folien hinsichtlich Einstellung und Beibehaltung der gewünschten Schrumpfkraft vereinfacht werden.
Dies wird nun dadurch erreicht, dass man bei dem Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Folien aus Polypropylen oder aus Misch-oder'Blockpolymerisaten des Polypropylens, bei welchem das Material zweimal gestreckt und zwischen den Streckbehandlungen gekühlt wird, wobei eine dieser Streckbehandlungen zur Orientierung der Folie biaxial erfolgt, erfindungsgemäss derartig vorgeht, dass die biaxiale, zweite Streckung des Filmes teilweise in einer warmen, inerten Flüssigkeit, deren Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur der teilweise orientierten Folie liegt, erfolgt, und dass das endgültige Abkühlen der Folie in gestrecktem Zustand unter Beibehaltung der Streckbedingungen durchgeführt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Hauptteil der Dehnung während der zweiten, biaxialen Streckbehandlung in der Badflüssigkeit erfolgt.
Da sich bekanntlich Polyäthylen, Polypropylen und Polyvinylidenchlorid nicht analog verhalten und demzufolge sich auch nicht nach gleichen Verfahren verarbeiten lassen, war es praktisch bislang nicht möglich, Polypropylen nach denjenigen Verfahren biaxial zu orientieren, wie sie beispielsweise für Polyvinylidenchlorid gemäss der brit. Patentschrift Nr. 686, 625 vorgeschlagen werden ; die gebildete Schlauchblase würde bei Polypropylen sehr oft einreissen und eine kontinuierliche Folienherstellung verhindern. Ähnliches gilt für das ebenfalls die Polyvinylchlorid-Folienherstellung betreffende Verfahren gemäss der franz.
Patentschrift Nr. 1. 110. 319, bei welchem ein Rohschlauch erst in Längsrichtung vorgestreckte dann in einer zweiten Behandlung an der Luft biaxial gestreckt wird, worauf schliesslich die nur einmal in biaxialer Richtung gestreckte Blase in einem Ofen unter Längsstreckung einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Bei allen diesen Verfahren soll auch nicht neben dem Schrumpfvermögen noch die bleibende Klarheit verbessert werden, da die dort beschriebenen Polyvinylehloridfolien von vornherein klar sind, während Polyäthylen den bekannten milchigen Schimmer besitzt, der gerade mit dem vorliegenden Verfahren beseitigt werden soll.
Im folgenden soll das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer Folie aus dem rohen Polymerisat im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben werden.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird der vorgestreckte Rohschlauch über Fördenvalzen 18 in ein Bad 30 mit einer heissen, für das Ausgangsmaterial inerten Flüssigkeit, z. B. Propylenglykol, geführt. Die Badtemperatur liegt unterhalb der Erweichungstemperatur des vorgestreckten Polypropylens, z. B. bei isotaktischem Polypropylen, zwischen 130 und 150 C. Dort wird der Schlauch zwischen zwei in dem heissen Bad befindliche Walzen 32 geführt und mit Luft oder anderem Gas zu einer Blase 38 aufgeblasen, welche sich zwischen der Oberfläche des heissen Bades und den oberen Abquetschwalzen 34 in der Luft ausbildet.
Der Film wird beim Weitertransport an der Luft auf dem Wege zwischen dem heissen Bad und
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Flüssigkeit und der Rest in der Luft statt, wobei die Luft als Kühlmittel wirkt. Nach dem Verlassen der Abklemmwalzen 34 kann man denSchlauch durchAufschlitzen zu einer flachenFolie verarbeiten.
Unter Verwendung der in der Zeichnung gezeigten Vorrichtung, wurde Polypropylen mit einer Dichte von 0, 90 bei 245 Czu einemSchlauch von 0, 152 mm Wandstärke und 19 mm Durchmesser stranggepresst, wobei der Düsendurchmesser 38 mm betrug. Das Kühlbad 8 enthielt Wasser von 21 C, der Abstand zwischen Düsenöffnung und Bad betrug 10,2 cm und die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 10 belief sichauf2, 7m/min. DieLängsdehnungzwischen. derDüse 4 unddenKlemmwalzen 10 betrug 300%.
DerWasserumlaufindenLeitungen14und15wurdebei21 Cgehaltenundsoeingestellt, dassder Flüssigkeitsspiegel etwa 7, 6 cm unterhalb der Düse blieb. Daraufhin wurde der Schlauch über Walzen 18 in ein Propylenglykol enthaltendes heisses Bad 30 von 140 C eingeführt. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 34 betrug 2, 7 m/min bzw. 8, 2 m/min. Die Luftblase 38 hatte in ihrer Mitte einen Durchmesser von 152 mm. Die Ausdehnung der Blase fand zu 85% im Bad statt. Die Querdehnung der Blase betrug g : 1 und die Längsdehnung 3 : 1. Der fertige Schlauch wies eine Wandstärke von etwa 0, 00635 mm auf.