DE1251514B

DE1251514B - Process for making the surface of biaxially oriented polyolefin films adhesive for polymer materials

Info

Publication number: DE1251514B
Application number: DENDAT1251514D
Authority: DE
Inventors: Buffalo N Y Miklos Wallenfels (V St A)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1962-10-17
Publication date: 1967-10-05
Also published as: NL298314A; BE637744A; LU44426A1; GB1010649A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

B29dB29d

CU8L 23/CU8L 23 /

Deutsche Kl.: 39 a3 - 7/22German class: 39 a3 - 7/22

Ol ^TOl ^ T

Nummer: 1251514Number: 1251514

Aktenzeichen: P 32653 X/39 a3File number: P 32653 X / 39 a3

Anmeldetag: 24. September 1963Filing date: September 24, 1963

Auslegetag: 5. Oktober 1967Open date: October 5, 1967

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Haftbarmachen der Oberfläche von biaxial orientierten Polyolefinfolien für Polymermaterialien, bei welchem die Folie für eine vorgegebene Behandlungsdauer durch eine Flamme geführt wird, die an der Austrittsöffnung eines mit einem Gasgemisch eines Kohlenwasserstoffbrennstoffes mit durch Sauerstoff angereicherter Luft gespeisten Brenners gebildet wird, wobei der Brennstoff aus der Gruppe von Kohlenwasserstoffen, die aus paraffinischen und öle- ίο finischen Kohlenwasserstoffen besteht, gewählt ist.The present invention relates to a method of making the surface adhesively biaxial oriented polyolefin films for polymer materials, in which the film is passed through a flame for a predetermined treatment time, which is on the outlet opening of one with a gas mixture of a hydrocarbon fuel with through oxygen enriched air-fed burner is formed, the fuel from the group of Hydrocarbons obtained from paraffinic and oil- ίο Finnish hydrocarbons is selected.

Es ist bereits bekannt (französische Patentschrift 1 268 270), die Aufnahmefähigkeit von Polyolefinflächen für Oberzüge mittels einer Flammbehandlung zu verbessern. Bei der bekannten Anordnung treten die zu behandelnden Behälter aus Polyolefin mit großer Geschwindigkeit durch eine Gasflamme und werden dabei von gasförmigen Verbrennungsprodukten umspült, die derart mit der Polyolefinfläche reagieren, daß die Adhäsion von Überzügen an derselben verbessert wird.The absorption capacity of polyolefin surfaces is already known (French patent 1 268 270) for coverings by means of a flame treatment. Step in the known arrangement the polyolefin containers to be treated at high speed by a gas flame and are washed around by gaseous combustion products, which in such a way with the polyolefin surface react to improve the adhesion of coatings to the same.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von biaxial orientierten Polyolefinfolien zu schaffen, um die Oberflächen derselben haftfähig für verschiedene polymere Überzüge zu machen, bei welchem durch Einhaltung kritische Verfahrensbedingungen die bei bekannten Folienbehandlungsverfahren auftretenden Nachteile, wie Trübung der Folie unter dem Einfluß der Flamme, vermieden werden.The present invention is based on the object of an improved method of treatment of biaxially oriented polyolefin films to create the same adhesive for various surfaces To make polymeric coatings, in which by adhering to critical process conditions the disadvantages occurring in known film treatment processes, such as clouding of the film the influence of the flame.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Brennstoffäquivalenzverhältnis dieses dem Brenner zugeführten Gasgemisches zwischen 0,85 und 1,15 und das Sauerstoffverhältnis dieses Gasgemisches zwischen 0,25 und 0,30 und die Oberfläche, auf welcher die Folie aufliegt, wenn sie die Flamme durchquert, auf einer Temperatur zwischen 50 und 8O⁰C gehalten wird.This object is achieved according to the invention in that the fuel equivalence ratio of this gas mixture fed to the burner is between 0.85 and 1.15 and the oxygen ratio of this gas mixture between 0.25 and 0.30 and the surface on which the film rests when it hits the flame crossed, is kept at a temperature between 50 and 8O ⁰ C.

Der Ausdruck »Brennstoffäquivalenzverhältnis«, wie er hier zur Definition des dem Brenner zügeführten Gasgemisches verwendet wird, bedeutet das Verhältnis der Menge an im Gasgemisch, das dem Brenner zugeführt wird, vorhandenem Kohlenwasserstoffbrennstoff zu der Menge an Kohlenwasserstoffbrennstoff, die zur völligen stöchiometrischen Verbrennung notwendig ist.The expression "fuel equivalence ratio" as used here to define that which is fed to the burner Gas mixture is used, means the ratio of the amount of in the gas mixture that the Burner is supplied, hydrocarbon fuel present to the amount of hydrocarbon fuel, which is necessary for complete stoichiometric combustion.

Der Ausdruck »Sauerstoffverhältnis« ist das Verhältnis der Gesamtmenge an in dem dem Brenner zugeführten Gasgemisch vorhandenem Sauerstoff zu der Gesamtmenge an Nichtbrennstoffbestandteilen in dem Gemisch, wobei zu diesen Bestandteilen vor allem Sauerstoff und Stickstoff gehören.The term "oxygen ratio" is the ratio of the total amount of oxygen in the burner supplied gas mixture oxygen present to the total amount of non-fuel components in the mixture, these components mainly including oxygen and nitrogen.

Verfahren zum Haftbarmachen der Oberfläche
von biaxial orientierten Polyolefinfolien für
PolymermaterialienMethod of making the surface adherent
of biaxially oriented polyolefin films for
Polymer materials

Anmelder:Applicant:

E. I. du Pont de Nemours and Company,E. I. du Pont de Nemours and Company,

Wilmington, Del. (V. St. A.)Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. W. Abitz und Dr. D. Morf,Dr.-Ing. W. Abitz and Dr. D. Morf,

Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str. 28Patent Attorneys, Munich 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Miklos Wallenfels, Buffalo, N.Y. (V. St. A.)Miklos Wallenfels, Buffalo, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Oktober 1962
(231 218)Claimed priority:
V. St. v. America October 17, 1962
(231 218)

Um eine neutrale Flamme, die weder oxydierend noch reduzierend ist, zu gewährleisten, wird das Brennstoffäquivalenzverhältnis des Gasgemisches nahe an 1,00, vorzugsweise im Bereich von 0,95 bis 1,05, gehalten. Jedoch wird eine zufriedenstellende Adhäsion des anschließend auf die flammbehandelte Folie aufgebrachten Überzuges mit einem Brennstoffäquivalenzverhältnis bis hinunter zu 0,85 und bis zu 1,15 erhalten. Weiter ist es erfindungsgemäß erforderlich, daß das Sauerstoffverhältnis des Gasgemisches im Bereich von 0,25 bis 0,30 gehalten wird. Beim Arbeiten mit höheren Sauerstoffverhältnissen ist wenig Vorteil zu erzielen, und es besteht eine Neigung der Folie, die auch mit der Anwendung einer hohen Trommeltemperatur verknüpft ist, eine Oberflächentrübung und auch eine gewisse Verschlechterung der erwünschten physikalischen Eigenschaften zu zeigen. Bei Verhältnissen viel unter 0,25 verschlechtern sich die Adhäsionswerte der Überzüge rasch. Zwar ist die Erfindung mit Propan als Brenngas für die Flammbehandlung erläutert, jedoch ist das Verfahren selbstverständlich mit anderen Kohlenwasserstoffbrennstoffen, wie Butan, Äthan, Äthylen u. dgl. oder mit einem Gemisch solcher Gase, durchführbar. To ensure a neutral flame that is neither oxidizing nor reducing, this is Fuel equivalence ratio of the gas mixture close to 1.00, preferably in the range from 0.95 to 1.05 held. However, there will be a satisfactory adhesion of the subsequently to the flame-treated Foil applied coating with a fuel equivalence ratio down to 0.85 and up to get 1.15. It is also necessary according to the invention that the oxygen ratio of the gas mixture is kept in the range of 0.25 to 0.30. When working with higher oxygen ratios there is little benefit to be gained, and there is a tendency of the slide, too, with application associated with a high drum temperature, a surface haze and also some deterioration of the desired physical properties. At ratios much below 0.25 the adhesion values of the coatings deteriorate rapidly. Although the invention is using propane as the fuel gas explained for flame treatment, but the process can of course be used with other hydrocarbon fuels, such as butane, ethane, ethylene and the like or with a mixture of such gases.

Um eine zufriedenstellende Flammbehandlung zu erzielen, sollte die Oberfläche der der Behandlung unterzogenen Folie von der Austrittsöffnung desIn order to achieve a satisfactory flame treatment, the surface should be that of the treatment subjected film from the outlet opening of the

709 650/378709 650/378

Brenners einen Abstand haben, der geringer ist als die Länge der unbehinderten Hülle der Flamme. Jedoch sollte dieser Abstand nicht geringer sein als der Abstand, unter welchem die Geschwindigkeit der aus der unmittelbaren Nähe der Austrittsöffnung austretenden brennenden Gase die Brenngeschwindigkeit der Flamme übersteigt. In der Praxis hat bei der Behandlung einer Folie, die aus einem Gemisch von Polyäthylen hoher und niedriger Dichte besteht, ein Abstand zwischen 2,9 und 3,1 mm von der Folienoberfläche bis zur Austrittsöffnung des Brenners, wobei die Öffnung ein Schlitz von etwa 2,54 mm Breite und von einer Länge, die mit der Breite der Folie übereinstimmt, ist, optimale Ergebnisse ergeben. Der optimale Abstand ändert sich natürlich mit Abänderungen in der Geschwindigkeit der Brenngase, die aus der Brenneröffnung austreten und daher mit der Größe der Flamme sowie mit der Foliengeschwindigkeit. Burner have a distance that is less than the length of the unobstructed envelope of the flame. However this distance should not be less than the distance at which the speed of the burning gases emerging from the immediate vicinity of the outlet opening is the burning rate exceeds the flame. In practice, when treating a film that consists of a mixture of There is high and low density polyethylene, a distance between 2.9 and 3.1 mm from the film surface up to the outlet opening of the burner, the opening being a slot about 2.54 mm wide and of a length which is the same as the width of the film give optimum results. Of the Of course, with changes in the speed of the fuel gases, the optimum distance changes emerge from the burner opening and therefore with the size of the flame and the film speed.

Die die Folie tragende Oberfläche sollte bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 80° C und vorzugsweise im Bereich von 55 bis 75° C gehalten werden. Die Zeit, während welcher die Folienoberfläche der Einwirkung der Flamme ausgesetzt ist, kann von nur 0,0005 bis zu 0,1 Sekunde verlieren. In der Praxis wird die Folie durch die Flammbehandlungsanlage mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 bis etwa 150 m/min geleitet.The surface carrying the film should be at a temperature in the range of 50 to 80 ° C and preferably be kept in the range of 55 to 75 ° C. The time during which the film surface exposed to the action of the flame can lose from as little as 0.0005 to 0.1 second. In practice, the film is through the flame treatment system at a speed of about 60 to about 150 m / min.

Es kann jede zweckmäßige apparative Anordnung zur Durchführung der Flammbehandlung verwendet werden. Eine bevorzugte Anordnung zur Flammbehandlung endloser Folien ist schematisch in der Zeichnung wiedergegeben, in der die Folie gezeigt ist, die über eine Trommel geht, die übliche Mittel (nicht gezeigt) zur Aufrechterhaltung einer Temperatur der Trommeloberfläche von 50 bis 80° C hat. Ein Brenner, der mit Brennstoff und mit Sauerstoff angereicherter Luft, wie oben angegeben, gespeist wird, erstreckt sich parallel zu der Längsachse der Trommel und bildet aus einer schlitzförmigen Austrittsöffnung ein kontinuierliches Flammband, das sich praktisch ebensoweit erstreckt wie die Breite der Folie.Any suitable apparatus arrangement can be used to carry out the flame treatment will. A preferred arrangement for flame treatment of endless films is shown schematically in FIG Drawing reproduced in which the slide is shown, which goes over a drum, the usual means (not shown) to maintain a drum surface temperature of 50 to 80 ° C. A burner fed with fuel and air enriched with oxygen as indicated above extends parallel to the longitudinal axis of the drum and forms a slot-shaped outlet opening a continuous flame belt that extends practically as far as the width the slide.

Zwar ist die erfindungsgemäße Flammbehandlung auf alle biaxial orientierten Polyolefinfolien mit den hier beschriebenen Ergebnissen anwendbar, jedoch ist sie besonders wirksam zur Verbesserung der Oberflächenhafteigenschaften von biaxial orientierter Polypropylenfolie und insbesondere einer solchen, die einen solchen Grad der Folienflachheit hat, daß sie nicht mehr als etwa 6 mm bei einer Spannung von etwa 180 g je cm Folienbreite du|£hhängt, und eine solche Dimensionsstabilität besäet, "daß;sie ein Schrumpfen von nicht mehr als 5°/o zeigt, wenn sie Minute bei 130° C erhitzt wird. ,It is true that the flame treatment according to the invention is applicable to all biaxially oriented polyolefin films with the The results described here are applicable, but it is particularly effective in improving the Surface adhesive properties of biaxially oriented polypropylene film and in particular one that which has a degree of film flatness such that it is no more than about 6 mm under tension of about 180 g per cm of film width you hang, and such dimensional stability sows, "that; they one Shows shrinkage of not more than 5% when heated at 130 ° C for one minute. ,

Polyolefinfolienoberflächen, die naö^, dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurden, zeigen eine höhere Haftfähigkeit für Polymermaterialien, als sie unter Verwendung von bisher bekannten Flammbehandlungen erhältlich waren.Polyolefin film surfaces, the naö ^, the present processes according to the invention have been treated, show a higher adhesion for polymer materials, than were available using previously known flame treatments.

Claims

Patent claims:

1. Method of making the surface of biaxially oriented polyolefin films adherent for polymer materials, in which the film for a given treatment time a flame is guided, which at the outlet opening of a with a gas mixture of a hydrocarbon fuel with oxygen-enriched air fed burner is formed, the fuel from the group of Hydrocarbons consisting of paraffinic and olefinic hydrocarbons are selected is, characterized in that the fuel equivalence ratio this to the burner supplied gas mixture between 0.85 and 1.15 and the oxygen ratio of this Gas mixture between 0.25 and 0.30 and the surface on which the film rests, if it passes through the flame, is kept at a temperature between 50 and 80 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the action of the flame is maintained on the slide for a time between 0.0005 and 0.1 second.

Considered publications:
French Patent No. 1,268,270;
»J. Polymer. Sei. ', 38, Aug. 1959, pp. 297-306.

1 sheet of drawings