DE1504464A1

DE1504464A1 - Verfahren zur Herstellung von Folien aus thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE1504464A1
Application number: DE1964K0053106
Authority: DE
Inventors: Ludwig Klenk; Seifried Dr Walter
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1964-06-02
Filing date: 1964-06-02
Publication date: 1969-09-11
Also published as: FR1435489A; GB1101824A; US3423493A; DE1504464C3; DE1504464B2

Description

KALLE AKTIENGESELLSCHAFT 1504464 Untere ZeIdMn Tgg Blatt

K 1487 SP-Dr.Go-cr 29. Mai 1964

Beschreibung
zur Anmeldung von

KALIE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich

für ein Patent auf

Verfahren zur Herstellung von Folien aus thermoplastischen Kunststoffen

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von dünnen, hochtransparenten Folien aus thermoplastischen Kunststoffen im Extrusionsverfahren, insbesondere im Kühlwalzenverfahren, das bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten Folien mit geringer Breiten- und Dickenschwankung liefert.

Beim Kühlwalzenverfahren wird die Schmelze durch Breitschlitzdüsen mit einem Düsenspalt von 0,3 - 0,5 mm ausgepreßt und auf rotierenden Kühlwalzen abgezogen, wobei die extrudierte Schmelze durch Längsverzug auf die ge-

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wünschte Folienstärke verzogen wird, da es praktisch nicht möglich ist, mit einem Düsenspalt zu arbeiten, welcher der endgültigen Folienstärke entspricht. Der Längsverzug erfolgt dabei auf dem Weg der Schmelze zwischen Düse und Auftrefflinie auf der Walze. Dieser Abstand wird darum auch Verzugsweg genannt, das Verhältnis von Weite des Düsenspalts zu Folienstärke nennt man Verzugsverhältnis.

Bei den bekannten Verfahren können nun Breitschlitzdüse und Kühlwalze so angeordnet sein, daß die Richtung des Düsenspalts einen beliebigen Winkel zur Walzenoberfläche bildet, bevorzugt wird eine senkrechte oder tangentiale Richtung des Düsenspaltes eingestellt. Unabhängig davon verläuft jedoch die Schmelze, bedingt durch ihre Viskosität und die auf sie wirkende Abzugskraft, auf dem Verzugsweg in tangentialer Richtung zur Walzenoberfläche. Für den Fall, daß die Richtung des Düsenspaltes keine Tangente zur Walzenoberfläche bildet, wird daher die Schmelze über eine der beiden Düsenlippen gezogen, was stets zu streifigen, rauhen Filmen mit vermindertem Oberflächenglanz führt, da man es nicht verhindern kann, daß die Lippenkante schon nach kurzer Laufzeit Verkrustungen durch thermisch abgebautes Material aufweist. Bei tangentialer Richtung des

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Düsenspaltes ist ein größerer Abstand von Düse und Walze aus geometrischen Gründen unvermeidlich. Die Schmelze kontrahiert dann auf dem Verzugsweg unter der Abzugskraft, was einen erheblichen Breitenverlust und einen ungenauen Lauf der Folienkanten zur Folge hat.

Ein weiterer und entscheidender Nachteil der erwähnten Verfahren ist in der Tatsache zu sehen, daß bei höheren Geschwindigkeiten zwischen Schmelzfilm und Walzenoberfläche Luft eingezogen wird, wodurch eine gute Haftung des Filmes auf der Walze verhindert wird. Häufig bildet sich auf der Walze noca ein Kondensatbelag aus flüchtigen Rohstoff -Bestandteilen oder Zusätzen, der gleichfalls den Kontakt Folie-Walze verschlechtert.

Die zur Verbesserung des Walzenkontaktes vorgeschlagenen und angewandten AnlerTesysteme - wie z.B. eine Luftbürste oder die Verwendung direkt gekühlter, elastischer Walzen oaer auch der Einsatz eines elektrischen Hochspannungsfeldes - konnten zwar den Einzug von Luft sowie die Ausbildung eines Kondensatbelages auf der Walze verhindern und die Abzugs.-eschwindigkeiten erhöhen, waren aber nur bis zu einer bestimmten, vom Rohstofftyp abhängigen Ge-

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schwindigkeitsgrenze brauchbar. Während niedermolekulare Rohstoffe, wie sie für die Beschichtung von Trägermaterial, z.B. Papier, eingesetzt werden, wirtschaftliche Produktionsgeschwindigkeiten zulassen, treten bei höhermolekularen Rohstoffen, wie sie bei selbsttragenden Filmen zur Erzielung guter mechanischer Eigenschaften erforderlich sind, in der Schmelze schon oberhalb einer relativ geringen Geschwindigkeit periodische Dicken- und Breitenschwankungen' auf.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bei extrem kurzem Verzugsweg diese periodischen Dicken- und Breitenschwankungen des Schmelzfilmes bei höheren Abzugsgeschwindigkeiten nicht auftreten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Pollen aus thermoplastischen Kunststoffen durch Auspressen einer Schmelze aus einer Breitschlitzdüse auf eine umlaufende, temperierte Walze ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze aus einer senkrecht zur Oberfläche der temperierten Walze angeordneten Düse auspreßt und sie auf einem im wesentlichen dem Abstand von Düsenschlitz und Oberfläche der temperierten Walze entsprechenden Verzugsweg von nicht mehr als 3 mm senkrecht zur Oberfläche der temperierten

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Walze führt, und erst dort in tangentialer Richtung abzieht, wobei der zur Walzenoberfläche senkrechte Verlauf des Verzugsweges durch einen statischen, von der der Walzenoberfläche abgewendeten Folienseite her einwirkenden Gasdruck bewirkt wird, %

Eine derartige Führung der extrudierten Schmelze ermöglicht die erfindungsgemäße Verkleinerung des Abstandes zwischen Düsenspalt und Abzugswalze und beschränkt die Länge des Verzugsweges auf diesen Abstand. Der extrem kurze Verzugsweg erlaubt bei sehr geringen Breiten- und Dickenschwankungen eine sehr hohe Abzugsgeschwindigkeit, die ein mehrfaches der bisher möglichen Abzugsgeschwindigkeit beträgt. Da der extrudierte Film in Spaltrichtung und nicht über eine der Düsenlippen erfolgt, fallen die eingangs erwähnten Beeinträchtigungen der Folienoberfläche durch thermisch abgebautes Material, das Verkrustungen an der Lippenkante bildet, fort und es werden Folien mit einwandfreier Oberfläche erhalten. Der auf der der Abzugswalze abgekehrten Seite der Folie zur Wirkung kommende Gasdruck hat neben der erfindungsgemäßen Führung der abgezogenen Schmelze gleichzeitig eine verbesserte Auflage derselben auf der Abzugswalze zur Folge. Die Extrusion kann an sich aus

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beliebigen Richtungen senkrecht auf die Abzugswalze erfolgen, bevorzugt ist jedoch eine lotrechte Ausrichtung der Düse. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstellung von Polyolefinflachfolien, wie z.B. Polyäthylenoder Polypropylenfolien geeignet.

Insgesamt ist der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin zu sehen, daß es bei wesentlich erhöhter Abzugsgeschwindigkeit Folien liefert, die keine oder nur geringe Breiten- und Dickenschwankungen zeigen.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird im folgenden eine beispielhafte Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die zur Ausführung des Verfahrens benötigte apparative Anordnung. Die plastische Masse wird durch eine Breitschlitzdüse 1 ausgepreßt und läuft als Schmelzfilm 2 auf die Kühlwalze 5. Ein mit Luft oder im Bedarfsfalle auch mit einem Inertgas, wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, gespeister Staukasten 4 mit einer der Folienbreite entsprechenden länge wird auf der offenen Seite von der. Düse, dem auslaufenden Schmelzfilm und der Walzenoberfläche

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begrenzt. Die beiden Seitenflächen sind auf der der Walzenoberfläche zugekehrten Seite mit einem dem Durchmesser der Walze angepaßten elastischen Dichtungsmaterial 5 belegt, so daß eine gasdichte Auflage des Staukastens gewährleistet ist. Mittels des Rakels 6 läßt sich ein enger Abstand zwischen Staukasten und Folienoberfläche einstellen, so daü d die Gasverluste gering gehalten werden können, und im Staukasten ein vornehmlich statischer Gasdruck entsteht.

Pig. 2 stellt den Verlauf des Verzugsweges in vergrößertem Maßstab dar. Der aus dem Düsenspalt 9 der Breitschlitzdüse 1 austretende Schmelzfilm 2 läuft durch den im Staukasten 4 erzeugten Gasdruck P zunächst radial auf die Kühlwalze 3 zu, ehe er kurz vor der Berührung mit der Walzenoberfläche eine starke Krümmung in der Drehrichtung der Walze erfährt. Der angewendete Gasdruck P liegt im allgemeinen in der Größen- ™ Ordnung von 30 - 60 mm Wassersäule.

Beispiel 1 1

Als thermoplastiscnes Material wurde Polypropylen mit einem Schmelzindex von 65 g/10 min, bestimmt in einer Meßapparatur nach ASTM 1238/59T, bei einem Auflagegewicht von 5 kg und einer Temperatur von 23O⁰C eingesetzt. Das Material wurde bei 260 C durch eine Breitschlitzdüse in 1500 mm Breite bei einer Einstellung des Düsenspaltes auf 0,5 mm mit einer

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Stundenleistung von 320 kg extrudiert. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrug der Abstand zwischen Düsehspalt und ¥alzenoberflache 1,5 mm; der Staudruck im Stauka-3ten 37 mm Wassersäule. Die Walzentemperatur betrug 2O⁰C. 2ei einer Abzugsgeschwindigkeit von 200 m/min wurde eine l/olie mit einer Dicke von 20 /U mit hoher Transparenz hergestellt» Sie Dickenschwankungen betrugen in Längs- und Verrichtung weniger als 10 $.

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/:1c ^.»i^aoplastisches Material wurde Polyäthylen der Dichte O₅9;5O 3.it einem Schmelzindex von 4-,7, bestimmt nach ASTM "äS;'i8/59 ¹J eingesetzt. Das Material wurde bei 255°C durch ins Breitschlitzdüse in 1500 mm Breite bei einer Ein- ?i lltrag des Düsenspaltes auf 0,5 mm mit einer Stundenleistung von 370 kg extrudiert. Der Abstand zwischen Düeenfipi.It und Walzenoberfläche betrug wie in Beispiel 1 "!,:* mm} der Staudruck im Staukasten 40 mm Wassersäule, Waisentemperatur 25⁰C. Bei einer Abzugsgeschwindigkeit Ton 250 m/min wurde eine 25 /u dicke Folie hoher Transparenz hergestellt. Die Dickenschwankungen betrugen in Längsund· Querrichtung wie bei Polypropylen weniger als 10 #.

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Claims

KALLE AKTIENGESELLSCHAFT 1 50Α46 K 1487 SP-Dr.Go-cr 29.5.64 9 Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung von Folien aus thermoplastischen Kunststoffen durch Auspressen der Schmelze

z.

aus einer Breitschlitzdüse auf eine umlaufende, temperierte Walze, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze aus ' einer senkrecht zur Oberfläche der temperierten Walze angeordneten Düse auspreßt und sie auf einem im wesentlichen dem Abstand von Düsenschlitz und Oberfläche der temperierten Walze entsprechenden Verzugsweg von nicht mehr als 3 mm senkrecht zur Oberfläche der temperierten Walze führt und erst dort in tangentialer Richtung abzieht, wobei der zur Walzenoberfläche senkrechte Verlauf des Verzugsweges durch einen statischen, von der der Walzenoberfläche abgewendeten Folienseite her einwirkenden Gasdruck bewirkt A wird ο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Rohmaterial Polyolefine verwendet.

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