DE1504421A1 - Verfahren zur Orientierung von Polypropylenfolie oder -band - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Orientierung von Polypropylenfolie oder band.

Unter dem Ausdruck "Polypropylen" ist stereoreguläres und daher kristallines Polypropylen, einschließlich von Mischpolymeren von Propylen, die eine kristalline Struktur aufgrund der stereoregulären

Natur des Polypropylens haben, z.B. Blockmischpolymere von Polypropylen mit Äthylen, zu verstehen. Das Polypropylen kann Zusätze enthalten, z.B. Farbstoffe, Pigmente, Antistatikmittel, Antiblockmittel (Antiklebmittel), Antioxydationsmittel und Modifizierungsmittel, wie Polyterpene.

Bekanntlich liegen die geeigneten Temperaturen zur Reckung von Polypropylenfolie oder band zur Orientierung im Bereich zwischen dem Schmelzpunkt der normalen kristallinen Form von Polypropylen und 60° C unter dem Schmelzpunkt.

Polypropylen wird normalerweise in der normalen kristallinen Form erhalten, doch ist es im Falle von sehr dünnen gespritzten Folien möglich, das gespritzte Polymere sehr rasch abzuschrecken, wobei man es im "anektischen" Zustand erhält. Dieser Zustand ist bei Zimmertemperatur verhältnismäßig stabil, wird jedoch bei höheren Temperaturen rasch in die normale kristalline Form überführt. Folie kann in dieser Form bei Temperaturen von etwa 80° C, wobei die Umwandlung zur normalen Form etwa 30 Minuten erfordert, bis etwa 110° C gereckt werden, über welche letzteren Temperatur sie nicht mehr als einige Sekunden in anektischem Zustand stabil ist.

Es ist auch bekannt, dass besonders geeignete Reckungsverhältnisse zur Orientierung von Polypropylen solche zwischen 6:1 und 15:1, insbesondere zwischen 6:1 und 10:1 sind, da bei den höheren Reckungsverhältnissen die zufriedenstellenden Reckungstemperaturen schwieriger zu kontrollieren sind.

Wenn Polypropylen in einer Richtung gereckt wird, dann neigt es dazu, Folie oder Band mit mangelnder Festigkeit in der anderen Richtung zu bilden. Dies ist ein schwerwiegender Nachteil, da bei Verpackungsanwendungen solche einaxial gereckte Folien oder Bänder dazu neigen, in Längsrichtung Risse zu bilden. Es ergeben sich auch Schwierigkeiten bei der Reckung der Folie nacheinander zuerst in einer Richtung und dann in einer anderen, da eine Neigung der Folie dazu besteht, zu reißen, wenn sie in der zweiten Richtung gereckt wird.

Es wurde nun gefunden, dass bei der Reckung von Polypropylenfolie oder band in einer Richtung bei einer hohen Verstreckungsgeschwindigkeit Folie oder Band mit ausreichender Festigkeit in der Richtung in rechten Winkeln erhalten wird. Unter Verstreckungsgeschwindigkeit (% je Minute) ist folgender Ausdruck zu verstehen: worin : Stiefd = Geschwindigkeit der Streckwalze in ft./min., Stieff = Geschwindigkeit der Zuführwalze in ft./min., G = Reckungsanspannweite in Fest-Abstand der Folienbewegung zwischen dem Beginn und dem Ende der Reckung und

Reckungsverhältnis. (Der Ausdruck ist zahlengleich wenn statt fest Meter eingesetzt werden).

Erfindungsgemäß wird Polypropylenfolie oder band in einer Richtung auf mindestens das sechsfache der unverstreckten Länge bei einer Verstreckungsgeschwindigkeit von mindestens 70 000 % je Minute gereckt.

Aus der obigen Formel ist ersichtlich, dass eine hohe Verstreckungsgeschwindigkeit durch Verwendung eines hohen Verstreckungsverhältnisses, durch Verstreckung über einen kurzen Abstand und/oder durch Zuführung von Folie oder Band durch eine Streckmaschine bei einer hohen Geschwindigkeit erzielt werden kann. Es können Verstreckungsgeschwindigkeiten, die beträchtlich höher als 70 000 % je Minute sind, angewandt werden, beispielsweise 1 000 000 % je Minute. Je höher die Verstreckungsgeschwindigkeit ist, um so höher ist die Minimumtemperatur, die zur Erzielung von stabilen Reckungsbedingungen angewandt werden kann. Es ist jedoch nur erforderlich, solche Minimumtemperaturen anzuwenden, wenn in der Folie oder im Band die maximale Längsfestigkeit erforderlich ist. Um diese maximale Festigkeit zu erzielen, sollte das Verstreckungsverhältnis verhältnismäßig hoch oder die Verstreckungstemperatur verhältnismäßig niedrig sein, in Übereinstimmung mit einer stabilen Reckung, und es kann ein Ausgleich dieser Bedingungen angewandt werden. Wenn die Folie durch Infrarot erhitzt wird, ist die Temperatur der Folie nicht leicht bestimmbar und man kontrolliert die Temperatur durch die Wärmezufuhr. Die Anforderung dafür wird natürlich auch durch die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der Folie oder Band durch die Streckmaschine geführt wird sowie durch die Dicke der Folie oder des Bandes.

Die Reckung über einen kurzen Abstand kann durch Reckung zwischen nahe zusammengesetzte Walzen erfolgen, wobei die erste Walze im Durchgang der Folie oder des Bandes diese bzw. dieses auf eine Reckungstemperatur erhitzt und die zweite Walze sie bzw. es auf unterhalb eine Reckungstemperatur abkühlt. Ein solches Paar von Walzen kann zwischen Quetsch- oder Bandantriebswalzen-System zur Zufuhr und Reckung der Folie oder des Bandes eingesetzt werden, um den erforderlichen Reckungsgrad hervorzurufen, und ein solches Walzenpaar kann selbst Teil eines solchen Quetsch- oder Bandantriebs-Systems von Walzen für die Zufuhr und Reckung der Folie oder des Bandes bilden. Für dicke Folien oder Bänder kann das Erhitzen durch die Zufuhrwalze durch Infrarotheizer, die um diese Walze angeordnet sind, verbessert werden. Auch kann eine hohe Kühlgeschwindigkeit, wie sie für dicke Folien oder Bänder für die Beendigung der Reckung erwünscht ist, bewirkt werden, indem die Folie oder das Band in ein Bad von Kühlmedium, z.B. Wasser, geführt wird.

Die Figuren 1 und 2 zeigen diese zwei Arbeitsweisen. In diesen Figuren bedeutet F die Folie oder das Band und es ist die Laufrichtung angezeigt. In Figur 1 bedeuten 1, 2 und 3 ein Zufuhrbandantriebswalzensystem. Die Walze 3 ist erhitzt, beispielsweise durch Dampf oder ein anderes geeignetes fluides Erhitzungsmedium, um die Folie oder das Band auf die Reckungstemperatur zu erhitzen, und auch die Walzen 1 und 2 können erhitzt sein, um die Folie oder das Band auf nahezu Reckungstemperatur zu erhitzen, beispielsweise auf etwa 100° C, um eine hohe Zufuhrgeschwindigkeit für die Folie oder das Band zu gestatten. Die Bezugszahlen 4, 5 und 6 bedeuten ein Bandantriebswalzensystem zur Reckung der Folie oder des Bandes und die Walze 4 ist gekühlt, so dass die Folie oder das Band auf eine Temperatur unter diejenige, bei welcher eine Reckung erfolgt, gekühlt wird. In diesem System ist der Abstand, über solchen die Folie oder das Band gereckt wird, die Laufstrecke zwischen Walze 3 und Walze 4. In Figur 2 bedeuten die Bezugszahlen 7, 8 und 9 ein geheiztes Bandantriebswalzen- und Zufuhrsystem ähnlich dem Walzensystem 1, 2 und 3 in Figur 1. Das Erhitzen der Walze 9 wird durch die Infrarotheizer 10 und 10" verbessert. Die Bezugszahl 11 bedeutet ein Bad, in welchem Kühlwasser in Umlauf gehalten wird, 12 ist eine Umlenkrolle und 13 ein Quetschwalzensystem zum Strecken der Folie oder des Bandes. In diesem System ist der Abstand, über welchen die Folie oder das Band gereckt wird, seine Laufstrecke von der Walze 9 bis zum Wasser.

Eine weitere sehr zufriedenstellende erfindungsgemäße Arbeitsweise ist eine solche, bei welcher die Folie oder das Band mittels Zufuhrwalzen erhitzt, durch ein System von Walzen über eine Abkühlwalze gezogen und weiter auf eine Reckungstemperatur durch einen gebündelten Strahl von Infrarotstrahlung erhitzt wird, kurz bevor die Folie das zweite dieser Walzenpaare erreicht und dadurch nur über eine kurze Strecke auf eine Reckungstemperatur erhitzt wird und so mit hoher Vorstreckungsgeschwindigkeit über diesen kurzen

Abstand gereckt wird.

Figur 3 zeigt diese erfindungsgemäße Arbeitsweise. In dieser Figur bedeutet F eine Folie oder ein Band von Polypropylen. 14 bedeutet ein Bandantriebswalzensystem für die Zufuhr von Folie oder Band, dessen Walzen erhitzt werden können. 15 bedeutet ein weiteres Bandantriebswalzensystem zum Abziehen der Folie oder des Bandes, bei dem mindestens die erste Walze mit Waser gekühlt ist. Die Walzen 15 ziehen die Folie oder das Band vorzugsweise mit der 6-10fachen Geschwindigkeit ab, bei welcher die Folie oder das Band durch die Walzen 14 zugeführt wird. 16 bedeutet einen Infrarotheizer, 17 und 18 sind ein Spiegel und eine Linse zur Bündelung der Strahlen von einem Heizer auf ein enges Band der Folie oder des Bandes bei 19. Der Heizer wird so eingestellt, dass die Folie oder das Band auf eine Temperatur gebracht wird, die die Reckung bewirkt. 20 und 21 sind weitere Infrarotheizer, die ebenfalls dazu verwendet werden können, um die Folie oder das Band auf eine Temperatur nahe derjenigen zu bringen, bei welcher die Reckung erfolgt, jedoch nicht auf eine Temperatur die ausreicht, um die Reckung zu bewirken. In diesem System ist der Abstand, über welchen die Folie oder das Band gereckt wird der Abstand von der Stelle wo man sieht, dass die Reckung beginnt bis dahin, wo die Folie oder das Band die Kühlwalze berührt.

Die orientierten Folien gemäß der Erfindung sind wertvoll wo immer man von einer Folie eine besonders hohe Festigkeit in einer Richtung zusammen mit ausreichender Festigkeit in der Querrichtung verlangt. Zu solchen Anwendungen gehören beispielsweise Ausgangsstoffe bzw. Unterlagen für photographische und kinematographische Zwecke, Magnetaufzeichnungs- und Magnetbildbänder und Bänder für Rechenmaschinen, Verpackungsbänder und Schnüre, Klebebänder, einschließlich von druckempfindlichen Bändern, Riemenmaterial einschließlich von Förderbändern, Gurten, Bänder für Elektrozwecke, einschließlich von Kabelwickelbändern, Schreibmaschinenbänder, Textilfäden die metallisiert sein können, Bänder für Kondensatorwickel und Transformatorisolationen und Nutauskleidungen in elektrischen Maschinen.

Die aus Mischungen von Polypropylene, das mit Polyterpenen modifiziert ist, hergestellten Folien sind wegen ihrer hohen Drehungsretention besonders wertvoll als Umhüllungswicklungen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1 Unter Verwendung der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung wurde eine Folie von Polypropylen, die auf eine bei 20° C gehaltene Gießtrommel (nicht gezeigt) gespritzt war, und so in der "anektischen" Form vorlag, über Bandantriebswalzen 1, 2 und 3 mit einer Geschwindigkeit von 1,524 m (5 feet) je Minute geführt, wobei die Walze 3 durch Dampf auf 85 95° C erhitzt war. Der freie Raum, über welchen die Folie mit einem Verhältnis von 7:1 gereckt wurde, betrug 6,35 mm (1/4"), was eine Verstreckungsgeschwindigkeit von 576 000 % je Minute ergab.

Beispiel 2 Eine Polypropylenfolie, die auf eine bei 70° C gehaltene Gießtrommel gespritzt war, und daher in der normalen kristallinen Form vorlag, wurde auf der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung mit der Ausnahme gereckt, dass eine anfängliche Geschwindigkeit von 0,9144 m (3 feet) je Minute und ein Reckungsverhältnis von 9:1 angewandt wurden. Die Temperatur der Walze 3 wurde bei 140° C durch Glycerin von dieser Temperatur gehalten, und der Abstand, über welchen die Folie gereckt wurde, betrug 6,35 mm (1/4"). Diese Bedingungen ensprachen einer Verstreckungsgeschwindigkeit von 576 000 % je Minute.

Beispiel 3 Unter Anwendung der in Figur 3 gezeigten Vorrichtung wurde eine Polypropylenfolie, die auf eine bei 80° C gehaltene Gießtrommel gespritzt worden war, den Walzen 14 mit einer Geschwindigkeit von 4,267 m (14 ft.) je Minute angeführt, und mit einem Verhältnis von 7:1 gereckt, wobei der Abstand zwischen dem Beginn der Reckung und den gekühlten Walzen 15 5,08 cm (2") betrug. Dies entsprach einer Verstreckungsgeschwindigkeit von 201 600 % je Minute.

Als Kontrolle wurden die gleiche Folie und die gleichen Bedingungen wie für das BEISPIEL 3 angewandt mit der Ausnahme, dass eine Zufuhrgeschwindigkeit von 1,22 m (4 ft.) je Minute angewandt wurde. Dies entspricht einer Verstreckungsgeschwindigkeit von 57 600, d.h. weniger als der Verstreckungsgeschwindigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Zerreißfestigkeit der Folie von BEISPIEL 2 und der Kontrolle in Reckungsrichtung und in Querrichtung dazu wurden mit den in der folgenden Tabelle angegebenen Ergebnissen gemessen.

Die aus den BEISPIELEN 1 und 3 gebildeten Folien waren von hoher Festigkeit in Reckungsrichtung und zeigten in Querrichtung keine Neigung zu Fibrillenbildung.

Claims (17)

1. Verfahren zur Orientierung von polypropylenhaltiger Folie oder polypropylenhaltigem Band, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie oder ein Band einer polymeren Masse, die Polypropylen enthält, in einer Richtung auf mindestens das 6-fache der ungereckten Länge mit einer Verstreckungsgeschwindigkeit von mindestens 70 000 % je Minute gereckt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als polymere Masse ein kristallines Polypropylenhomopolymeres verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Masse ein kristallines Blockmischpolymeres von Polypropylen und mindestens einem weiteren Poly-kleinesAlpha-olefin enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse ein kristallines Blockmischpolymeres von Polypropylen und Polyäthylen enthält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse auch mindestens einen weiteren Zusatz, wie Farbstoffe, Pigmente, Antistatikmittel, Antiblockmittel und Antioxidantien und Modifizierungsmittel, wie Polyterpene, enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz oder die Zusätze ein Polyterpen oder Polyterpene enthält bzw. enthalten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstreckungsgeschwindigkeit mindestens 1 000 000 % je Minute beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polypropylenfolie oder das Polypropylenband gereckt wird, während sie bzw. es sich in anektischem Zustand befindet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Polypropylenfolie oder das Polypropylenband über einen kurzen Abstand gereckt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Polypropylenfolie oder ein Polypropylenband auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher sie bzw. es orientiert werden kann, die Folie über einen kurzen Abstand reckt und am Ende dieses kurzen Abstandes die gereckte Folie oder das gereckte Band auf eine Temperatur unter diejenige abkühlt, bei welcher sie bzw. es orientiert werden kann.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen durch erhitzte Walzen durchgeführt wird, mit welchen die Folie oder das Band in Berührung ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen durch einen Infrarot-Heizer erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen durch eine gekühlte Walze erfolgt, mit welcher die Folie oder das Band in Berührung ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen durch Leiten der Folie oder des Bandes in ein Bad einer gekühlten Flüssigkeit erfolgt.

15. Orientierte Polypropylenfolie oder orientiertes Polypropylenband, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

16. Erzeugnisse, gekennzeichnet durch Polypropylenfolie oder band gemäß Anspruch 15.

17. Erzeugnisse, die mit Folie gemäß Anspruch 15 durch Drehen umhüllt sind.