DE112012005884T5 - Herstellungsverfahren für eine Fünfschicht-Polyolefin-Streckfolie - Google Patents

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Abstract

Herstellungsverfahren für eine ebene Fünfschicht-Polyolefin-Streckfolie unter Verwendung von linearem Polyethylen niedriger Dichte, linearem Polyethylen sehr niedriger Dichte und linearem Metallocen-Polyethylen niedriger Dichte und Schneckenextrudern, die eine Flachdüse beschicken, mit einer Trennvorrichtungstemperatur von bis zu 260°C, dadurch gekennzeichnet, dass: das Copolymer von Ethylen und n-Hexen mit einem Massendurchsatz (MFR) von 1,0 bis 6,0 g/10 min; am besten 4,0 g/min, in den ersten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird und zur Bildung einer ersten Schicht mit einer Dicke, die 10–12% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet wird, das Gemisch eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min; am besten 4,0 g/min, mit einem Copolymer von Ethylen und n-Hexen, das in der Gegenwart eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min; am besten 4,0 g/min, mit Anteilen von 20–80% von Ersterem; am besten 50%, in den zweiten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird und zur Bildung einer zweiten Schicht mit einer Dicke, die 28–32% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet wird, das Copolymer, welches analog zu dem ist, das in den ersten Extruder eingebracht wird, in den dritten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wurde und zur Bildung einer dritten Schicht mit einer Dicke, die 14–18% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet wird, das Gemisch eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min, welches 20–80% Anteil; am besten 60% ausmacht, mit einem Polypropylen mit einem MFR von 2,0 bis 6,0 g/10 min, welches 80–20% Anteil; am besten 40% ausmacht, in den vierten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird und zur Bildung einer vierten Schicht mit einer Dicke, die 28–32% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet wird, das Gemisch eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min, welches 40–95% Anteil; am besten 80% ausmacht, mit einem Copolymer von Ethylen und n-Hexen, das in der Gegenwart eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min, welches 60–5% Anteil; am besten 20% ausmacht, in den fünften Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird, und dass alle Substanzen vom Extruder in einer Flachdüse bereitgestellt werden, während die Temperatur der Flachdüse und der Trennvorrichtung 260°C beträgt.

Description

  • Der Gegenstand der Erfindung ist das Herstellungsverfahren für eine Fünfschicht-Polyolefin-Streckfolie, insbesondere die ebene Folie.
  • Der Umfang der Herstellung von Streckfolien steht für etwa 50% insgesamt und macht etwa 50% der gesamten Herstellung von Polyethylen-Folien aus. Solche Folien werden hauptsächlich zum Schützen von Waren, die auf einem Tablett platziert sind, gegen Bewegung oder Staubablagerung verwendet. Streckfolien können durch Extrusion mit Blasen, um Schlauchfolien zu erhalten, oder Extrusion durch eine Flachdüse, um ebene Folien zu erhalten, hergestellt werden. Die Extrusion durch eine Flachdüse ist effektiver und trotz der komplexen und kostenintensiven Ausrüstung, die für die gesamte technische Anlage erforderlich ist, ist dieses Verfahren im Falle einer Herstellung von Streckfolien für Tablettverpackung im Großmaßstab wettbewerbsfähig. In den letzten Jahren wurde die Streckfolientechnik durch die Herstellung von Mehrschichtmaterialien bestimmt, welche aus ein paar bis Dutzenden von Schichten aufgebaut sind, die aus verschiedenen Copolymeren von Polyethylen erhalten werden, zum Beispiel: Polyethylen niedriger Dichte oder Polyethylen sehr niedriger Dichte und Anderen. Diese Substrate stellen Materialien mit verbesserter mechanischer Festigkeit trotz verringerter Dicke bereit.
  • Die Techniken von Mehrschichtfolien waren der Gegenstand von vielen Patenten, wie der Patentanmeldung WO 2009/055316 mit dem Titel „Multilayer films”, US 6,153,702 mit dem Titel „Polymers, and novel compositions and films therefrom” oder US 6,197,887 mit dem Titel „Compositions having particular utility as stretch wrap cling film”, sowie Artikeln, wie „Production of Barrier Films by Chaotic Mixing of Plastics” von Kwon O., Zumbrunnen D. A., veröffentlicht in Polymer Eng. Sci. 2003, 43(8), S. 1443–59. Der hohe Anteil von Mehrschichtfolien beim Vertrieb von Polyethylen-Folien animiert Hersteller zum Investieren in neue Techniken, die die Herstellung von Folien ermöglichen, wobei gleichzeitig die Kosten verringert und die mechanischen Eigenschaften verbessert werden.
  • Unerwarteterweise führten unsere Versuche, eine Planare Mehrschicht-Streckfolie durch Extrusion durch eine Flachdüse, welche mit fünf Schneckenextrudern beschickt wird, zu erhalten, zu einer Folie mit erheblich verbesserten Eigenschaften durch eine passende Auswahl von Olefin-Copolymeren, die zur Bildung einer Fünfschicht-Folie verwendet werden, was im Patentanspruch wie folgt beschrieben wird.
  • Gemäß der Erfindung beschreiben wir das Herstellungsverfahren einer Fünfschicht-Polyolefin-Streckfolie, die aus den folgenden Substraten aufgebaut ist: Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen sehr niedriger Dichte und lineares Metallocen-Polyethylen niedriger Dichte, unter Verwendung von Schneckenextrudern, die eine Flachdüse beschicken, dadurch gekennzeichnet, dass:
    • – das Copolymer von Ethylen und n-Hexen mit einem Massendurchsatz (MFR) von 1,0 bis 6,0 g/10 min; am besten 4,0 g/min, in den ersten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird und zur Bildung einer ersten Schicht mit einer Dicke, die 10–12% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet wird,
    • – das Gemisch eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min; am besten 4,0 g/min, mit einem Copolymer von Ethylen und n-Hexen, das in der Gegenwart eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min; am besten 4,0 g/min, mit Anteilen von 20–80% von Ersterem; am besten 50%, in den zweiten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird und zur Bildung einer zweiten Schicht mit einer Dicke, die 28–32% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet wird,
    • – das Copolymer, welches analog zu dem ist, das in den ersten Extruder eingebracht wird, in den dritten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird und zur Bildung einer dritten Schicht mit einer Dicke, die 14–18% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet wird,
    • – das Gemisch eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min, welches 20–80% Anteil; am besten 60% ausmacht, mit einem Polypropylen mit einem MFR von 2,0 bis 6,0 g/10 min, welches 80–20% Anteil; am besten 40% ausmacht, in den vierten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird und zur Bildung einer vierten Schicht mit einer Dicke, die 28–32% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet wird,
    • – das Gemisch eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min, welches 40–95% Anteil; am besten 80% ausmacht, mit einem Copolymer von Ethylen und n-Hexen, das in der Gegenwart eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min, welches 60–5% Anteil; am besten 20% ausmacht, in den fünften Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird.
  • Die Temperatur der Flachdüse betrug 220–250°C, während die Temperatur der Trennvorrichtung 260°C betrug und die Geschwindigkeit der Durchlaufwalze und des Walzens bei 590–605 m/min gehalten wurde.
  • Die erhaltene Fünfschicht-Folie mit einer nominalen Dicke von 20 μm hat eine Zugfestigkeit von 23,1 MPa und eine Bruchdehnung von 600% in der Richtung parallel zur Extrusionsrichtung und eine Zugfestigkeit von 11,2 MPa und eine Bruchdehnung von 460% in der Richtung senkrecht zur Extrusionsrichtung. Zum Vergleich sind die entsprechenden Parameter für die Folie, die in herkömmlicherweise erhalten wird, 20,0 MPa und 340% in paralleler Richtung und 7,2 MPa und 200% in senkrechter Richtung.
  • Zur Veranschaulichung des Herstellungsverfahrens einer Fünfschicht-Polyolefin-Folie sind nachstehend die Protokollbeispiele gegeben.
  • Beispiel 1
  • Um eine Fünfschicht-Streckfolie gemäß der Beschreibung der beanspruchten Erfindung zu erhalten, wurde die technische Anlage, die aus fünf Extrudern aufgebaut ist, mit den folgenden Parametern verwendet:
    • • Schicht 1 – Schneckendurchmesser 75 mm, die Länge der Schnecke entspricht 33 Durchmessern der Schnecke, die Extrusionsfördermenge 450 kg/h, der Temperaturbereich von Erwärmungszonen des Zylinders – 210–260°C.
    • • Schicht 2 – Schneckendurchmesser 135 mm, die Länge der Schnecke entspricht 33 Durchmessern der Schnecke, die Extrusionsfördermenge 1050 kg/h, der Temperaturbereich von Erwärmungszonen des Zylinders – 210–260°C.
    • • Schicht 3 – Schneckendurchmesser 90 mm, die Länge der Schnecke entspricht 33 Durchmessern der Schnecke, die Extrusionfördermenge 600 kg/h, der Temperaturbereich von Erwärmungszonen des Zylinders – 225–265°C.
    • • Schicht 4 – identische Parameter wie für Schicht 2.
    • • Schicht 5 – identische Parameter wie für Schicht 1.
  • Um eine Fünfschicht-Folie zu erhalten, wurden die folgenden Komponenten verwendet:
    • • Schicht 1 – Copolymer von Ethylen mit n-Hexen mit einem MFR von 4,0 g/10 min.
    • • Schicht 2 – Gemisch von 50 Massen-% eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 4,0 g/10 min und 50% eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen, das in der Gegenwart eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, mit einem MFR von 4,0 g/10 min.
    • • Schicht 3 – Copolymer von Ethylen mit n-Hexen mit einem MFR von 4,0 g/10 min.
    • • Schicht 4 – Gemisch von 60 Massen-% eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 4,0 g/10 min und 40% eines Polypropylens mit einem MFR von 5,0 g/10 min.
    • • Schicht 5 – Gemisch von 80 Massen-% eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 4,0 g/10 min und 20% eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen, das in der Gegenwart eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, mit einem MFR von 3,0 g/10 min.
  • Die gemäß diesem Protokoll erhaltene Streckfolie wies eine Dicke von 20 μm und bessere mechanische Widerstandsparameter als eine Standard-Streckfolie, die ohne Polypropylen erhalten wurde, auf, nämlich eine Zugfestigkeit von 23,1 MPa und eine Bruchdehnung von 600% in der Richtung parallel zur Extrusionsrichtung und eine Zugfestigkeit von 11,2 MPa und eine Bruchdehnung von 460% in der Richtung senkrecht zur Extrusionsrichtung.
  • Beispiel 2
  • Um eine Fünfschicht-Streckfolie durch Extrusion durch eine Flachdüse zu erhalten, wurde die technische Anlage, die aus fünf Extrudern aufgebaut ist, mit Parametern, die analog zu jenen sind, die in Beispiel 1 gegeben sind, verwendet. Die Temperatur der Flachdüse betrug 260°C. Die Geschwindigkeit der Durchlaufwalzen und des Walzens betrugen 595 m/min beziehungsweise 605 m/min.
  • Um eine Fünfschicht-Folie zu erhalten, wurden die folgenden Komponenten verwendet:
    • • Schicht 1 – Copolymer von Ethylen mit n-Hexen mit einem MFR von 4,0 g/10 min.
    • • Schicht 2 – Gemisch von 60 Massen-% eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 4,0 g/10 min und 40% eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen, das in der Gegenwart eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, mit einem MFR von 4,0 g/10 min.
    • • Schicht 3 – Copolymer von Ethylen mit n-Hexen mit einem MFR von 4,0 g/10 min.
    • • Schicht 4 – Gemisch von 55 Massen-% eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 4,0 g/10 min und 45% eines Polypropylens mit einem MFR von 5,0 g/10 min.
    • • Schicht 5 – Gemisch von 70 Massen-% eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 4,0 g/10 min und 30% eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen, das in der Gegenwart eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, mit einem MFR von 3,0 g/10 min.
  • Die gemäß diesem Protokoll erhaltene Streckfolie wies eine Dicke von 20 μm und bessere mechanische Widerstandsparameter als eine Standard-Streckfolie, die ohne Polypropylen erhalten wurde, auf, nämlich eine Zugfestigkeit von 24,2 MPa und eine Bruchdehnung von 580% in der Richtung parallel zur Extrusionsrichtung und eine Zugfestigkeit von 11,9 MPa und eine Bruchdehnung von 450% in der Richtung senkrecht zur Extrusionsrichtung.

Claims (1)

  1. Wir beanspruchen das Herstellungsverfahren für eine ebene Fünfschicht-Polyolefin-Streckfolie unter Verwendung von linearem Polyethylen niedriger Dichte, linearem Polyethylen sehr niedriger Dichte und linearem Metallocen-Polyethylen niedriger Dichte und Schneckenextrudern, die eine Flachdüse beschicken, mit einer Trennvorrichtungstemperatur von bis zu 260°C, dadurch gekennzeichnet, dass: das Copolymer von Ethylen und n-Hexen mit einem Massendurchsatz (MFR) von 1,0 bis 6,0 g/10 min; am besten 4,0 g/min, in den ersten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird, zur Bildung einer ersten Schicht mit einer Dicke, die 10–12% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet das Gemisch eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min; am besten 4,0 g/min, mit einem Copolymer von Ethylen und n-Hexen, das in der Gegenwart eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min; am besten 4,0 g/min, mit Anteilen von 20–80% von Ersterem; am besten 50%, in den zweiten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird, zur Bildung einer zweiten Schicht mit einer Dicke, die 28–32% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet, das Copolymer, welches analog zu dem ist, das in den ersten Extruder eingebracht wird, in den dritten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wurde und zur Bildung einer dritten Schicht mit einer Dicke, die 14–18% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet wird, das Gemisch eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min, welches 20–80% Anteil; am besten 60% ausmacht, mit einem Polypropylen mit einem MFR von 2,0 bis 6,0 g/10 min, welches 80–20% Anteil; am besten 40% ausmacht, in den vierten Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird und zur Bildung einer vierten Schicht mit einer Dicke, die 28–32% der gesamten Foliendicke entspricht, verwendet wird, das Gemisch eines Copolymers von Ethylen und n-Hexen mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min, welches 40–95% Anteil; am besten 80% ausmacht, mit einem Copolymer von Ethylen und n-Hexen, das in der Gegenwart eines Metallocen-Katalysators erhalten wird, mit einem MFR von 1,0 bis 6,0 g/10 min, welches 60–5% Anteil; am besten 20% ausmacht, in den fünften Extruder, der eine Flachdüse beschickt, eingebracht wird, und dass alle Substanzen vom Extruder in einer Flachdüse bereitgestellt werden, während die Temperatur der Flachdüse und der Trennvorrichtung 260°C beträgt.
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