Verfahren zur Verbesserung der Gleiteigenschaften von Kunststoffolien und dessen Anwendung
Es ist bekannt, dass man Kunststoffolien, besonders Polyesterfolien, in begrenztem Masse vorherbestimmbare gute Gleiteigenschaften verleihen kann, wenn man dem Rohstoff, aus dem die Folien hergestellt werden, geeignete Stoffe zusetzt. So ist es möglich, Folien mit guten Gleiteigenschaften zu erhalten, wenn man bei der Polymerisation ausgewählte Kata Iysatoren in bestimmten Mengen verwendet, oder aber einer der Polymerisationskomponenten bzw. dem rohen Polymerisat Fremdstoffe, beispielsweise Titandioxyd, zusetzt.
Abgesehen davon, dass grössere Katalysatormengen oder Fremdstoffe häufig Nachteile bei der Herstellung der Folien bringen oder sich ungünstig auf die Klarsicht der Folien auswirken können, beeinflusst man durch diese Zusätze gleichmässig beide Seiten der Folien. Es hat sich aber gezeigt, dass für manche Anwendungszwecke, beispielsweise auf dem Verpackungssektor, -Folien erwünscht sind, bei denen nur die eine Seite gleitfähig, die andere dagegen stumpf ist.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die fertige Folie einseitig mit verschiedenen Substanzen, beispielsweise in Form von Lösungen oder Suspensionen, zu behandeln, um auf diese Weise ein besseres Gleiten einzelner Folienlagen gegeneinander zu erreichen. Diese Behandlung verläuft jedoch nicht immer gleichmässig, so dass sich Unterschiede in den Gleitwerten ergeben können. Insbesondere leidet bei einer solchen Behandlung häufig die Klarsicht der Folie. Getrübte Folien erhält man schliesslich auch, wenn man die Folienbahn durch einseitiges Pudern gleitfähig macht.
Es wurde nun ein Verfahren gefunden, nach dem man einseitig gut gleitfähige Kunststoffolien erhält, indem man die eine der beiden stumpfen Oberflächen der kunststoffolie mit einer feinen Aufrauhung versieht. Durch eine solche Aufrauhung, die auf mechanischem Wege erfolgt, kann die Gleitfähigkeit der behandelten Seite der Kunststoffolie erheblich gesteigert werden.
Die Aufrauhung soll zweckmässig nicht so grob sein, dass die häufig erstrebte Klarsicht der Folie zu sehr beeinträchtigt wird. Sie darf ferner nicht so grob sein, dass durch das mechanische Ineinandergreifen der rauhen Stellen die Gleiteigenschaften wieder vermindert werden. Es ist vielmehr bevorzugt, die Aufrauhung nur bis zu einem Grade durchzuführen, der nicht mit dem blossen Auge, sondern nur unter dem Mikroskop erkennbar ist.
Um dies zu erreichen, verwendet man zweckmäs- sig bestimmte Aufrauhelemente und sorgt für eine gleitende Bewegung zwischen diesen Aufrauhelementen und der zu behandelnden Oberfläche der Folie.
Hierbei ist es grundsätzlich möglich, dass entweder die Folie oder die Aufrauhelemente unbeweglich angeordnet sind. Bevorzugt hält man aber sowohl die Folie als auch die Aufrauhelemente in Bewegung.
Hierdurch wird die Relativbewegung zwischen Folie und Aufrauhelement vergrössert und der Aufrauheffekt gesteigert. Die Folie wird meist in Form einer endlosen Bahn gleitend über die Aufrauhelemente geführt.
Die Aufrauhelemente, meist eine oder mehrere Bürsten, besonders Flachbürsten, oder mit Borsten oder Fasern besetzte Walzen können sich beispielsweise in rotierender oder vibrierender Bewegung befinden. So kann man die Folienbahn über eine oder mehrere in einer Ebene liegende rotierende Flachbürsten führen, deren Durchmesser zweckmässig gleich der Breite der Folienbahn ist. Man kann aber auch vibrierende, also sich längs einer Geraden hin und her bewegende Bürsten verwenden, deren Bewe gungsrichtung in beliebiger Richtung zur Bewegungsrichtung der Folienbahn stehen kann. Bevorzugt ist in diesem Falle allerdings, dass die Bewegung der vibrierenden Bürsten schräg zu der Bewegungsrichtung der Bahn erfolgt. Insbesondere können mehrere Bürsten paarweise zueinander geneigt sein, so dass die Aufrauhung der Folienbahn in Form eines mikroskopisch feinen Rautenmusters erfolgt.
Durch ein solches Rautenmuster wird eine bessere Oberflächengleitung erzielt als durch ein Muster, bei dem alle Aufrauhungen in einer Richtung verlaufen, da dann die Möglichkeit, dass höhere und tiefere Stellen zweier übereinanderliegender aufgerauhter Folien sich ineinander verzahnen, geringer ist.
Anstelle von Bürsten kann man als Aufrauhelemente auch Tuch, Wildleder, Felle usw. verwenden, die zweckmässig auf Walzenoberflächen aufgebracht sind.
Führt man die Folienbahn gestreckt über die oben beschriebenen Aufrauhelemente, so erhält man Aufrauhungen von sehr kurzer Ausdehnung, was in den meisten Fällen bevorzugt ist. Wünscht man Aufrauhungen mit einer grösseren Längenausdehnung, so kann man die Folienbahn um eine oder mehrere Rundbürsten bzw. borstenbesetzte Walzen in kleinen Umschlingungswinkeln, beispielsweise bis zu 30 oder mehr, herumführen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, Kombinationen der oben genannten Aufrauhelemente zu verwenden.
Den Grad der Aufrauhung der Folie kann man durch Regulierung der Bewegungsgeschwindigkeit der Aufrauhelemente, aber auch durch die Spannung der Folienbahn und/oder durch die Bahngeschwindigkeit steuern. Je grösser die Relativgeschwindigkeit zwischen den Aufrauhelementen und der Folienbahn ist, umso grösser ist der Aufrauheffelçt. Mit zunehmender Weichheit der Borsten, Fasern oder Haare empfiehlt sich unter sonst gleichen Bedingungen eine Steigerung der Relativgeschwindigkeit. Die Verwendung mehrerer Bürsten oder borstenbesetzter Walzen hat gegenüber derjenigen einer Einzelbürste oder Einzelwalze den Vorzug einer grösseren Anzahl von Berührungspunkten zwischen Borsten und Folienbahn, wodurch die Aufrauhung beschleunigt und/ oder intensiviert werden kann.
Gleiche Effekte kann man unter anderem dann erzielen, wenn man entweder eine Bürste in rascher oder aber mehrere Bürsten in entsprechend langsamerer Bewegung hält.
Als Borsten oder Fasern für die Aufrauhelemente verwendet man zweckmässig solche aus weichem, natürlichem oder synthetischem Material. So sind Haare aus Lammfell oder Fasern aus natürlichen oder künstlichen Geweben, beispielsweise aus Wolle, oder Baumwolle geeignet. Auch Kunststoffborsten, beispielsweise Polyäthylenborsten, können verwendet werden. Da diese jedoch schon verhältnismässig starr sind, wählt man in diesem Fall zweckmässig kleine Relativgeschwindigkeiten zwischen Folienbahn und Borstenmaterial, um eine zu grobe Aufrauhung zu vermeiden.
Die einseitige Aufrauhung der Folien kann als Arbeitsgang für sich durchgefübrt werden. Bevorzugt ist es jedoch, die Aufrauhung in irgendeinem Stadium der Verarbeitung der Folien vorzunehmen. So kann man die Folienbahn beispielsweise vor dem Aufwikkeln oder vor bzw. nach dem Schneiden in Längsrichtung der erfindungsgemässen Behandlung unterwerfen.
Für die erfindungsgemässe Aufrauhung geeignete Kunststoffolien können nach beliebigen Verfahren hergestellt sein und verschiedenen Stoffklassen angehören. Bevorzugt verwendet man klarsichtige Folien, beispielsweise solche aus Polyolefinen, wie Polyäthylen oder Polypropylen, halogenierten Polyolefinen, wie Polyvinylchlorid, und Polyestern, besonders solchen, die durch Polykondensation von Benzoldicarbonsäuren mit aliphatischen Diolen hergestellt worden sind, beispielsweise Polyäthylenterephthalat.
Ein annähernd quantitatives Mass für den Unterschied zwischen den Gleiteigenschaften der nicht behandelten und der erfindungsgemäss behandelten Folie erhält man durch Messung der Reibungskraft K, die überwunden werden muss, um zwei übereinanderliegende und durch ein Gewicht K' belastete Folien gegeneinander zu verschieben. Man kann K und K' in Pond (p) ausdrücken und den Quotienten K/K' als Reibungskoeffizienten f definieren. Hat K' beispielsweise den Wert 200 p, so erhält man bei den meisten unvorbehandelten, also stumpfen Folien f-Werte grösser als 2. Für die gleichen Folien ergeben sich nach der erfindungsgemässen Aufrauhung zwischen den aufgerauhten Oberflächen etwa 3 bis 5 mal kleinere f-Werte.
Die erfindungsgemäss behandelten Folien, die also eine wenig gleitende stumpfe und eine gut gleitende Oberfläche aufweisen, eignen sich sehr gut für Verpackungszwecke und können besonders auch für vollautomatisch arbeitende Verpackungsmaschinen eingesetzt werden. Die Verwendung von Kunststoffolien für Verpackungszwecke ist bekannt. Gegenüber anderen Verpackungsmaterialien, wie Papier oder Zellglas, zeigen die Kunststoffolien aber meist eine erheblich geringere Steifigkeit. Man hat nun die Erfahrung gemacht, dass bei denbiegsamenKunststoff- folien die Oberflächenglätte (Schlupf) einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität der Packung hat. So wünscht man beispielsweise bei der Verwendung von Verpackungsbeuteln nur eine einseitige Glätte.
Die Innenseite der Beutel soll glatt sein, damit sich die Beutel im ungefüllten Zustand leicht öffnen und das Füllgut an ihren Wänden leicht gleitet. Die Aussenseite soll dagegen stumpf sein, damit ein gutes Stapeln der Beutel gewährleistet ist. Umgekehrt soll beispielsweise die durchsichtige Kunststoffumhüllung von Zigarettenpackungen innen stumpf sein, damit die Packungen nach dem Öffnen nicht aus der Hülle gleiten. Nach aussen soll die Hülle dagegen möglichst gleitfähig sein, damit ein störungsfreies Fördern auf der Verpackungsmaschine gewährleistet ist. Allen diesen Anforderungen werden die erfindungsgemäss behandelten Folien in hohem Ausmass gerecht.
Beispiel
Eine endlose Folienbahn wird von einer Vorratsrolle auf eine Aufwicklung gespult und passiert auf diesem Wege vier Umlenkrollen und eine Walze, auf deren Oberfläche ein Lammfell befestigt ist, das die erfindungsgemässe Aufrauhung bewirkt. Die beiden mittleren Umlenkrollen sind zu beiden Seiten der Aufrauhwalze so angeordnet, dass die Folienbahn die Aufrauhwalze mit einem Umschlingungswinkel von etwa 2" umgibt. Die Geschwindigkeit der Folienbahn beträgt 2,8 m/min., die Umfangsgeschwindigkeit der im gegenläufigen Sinne zur Bewegungsrichtung der Folienbahn rotierenden Aufrauhwalze 2 m/sec. Man rauht nacheinander und einseitig eine Folienbahn aus schrumpffähigem Polyvinylchlorid und aus Hochdruckpolyäthylen auf.
Die Tabelle gibt die vor und nach der Aufrauhung gemessenen Werte für die Reibungskoeffizienten f und für die in Prozent ausgedrückte Transparenz T an. Die Transparenz T wird durch die Einstrahlung von sichtbarem Licht ermittelt und errechnet sich aus der Beziehung c
T b+c 100 O/o, wobei b die durch die Folie geradlinig hindurchtretende Lichtmenge und c die von der Folie in Einstrahlungsrichtung diffus gestreute Lichtmenge ist.