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Verfahren zur Herstellung von Folienverbunden Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung eines festen Verbundes zwischen einer orientierten
Folie aus einem synthetischen, organischen, thermoplastischen Polymeren und einer
nicht thermoplastischen, faserigen Bahn, vorzugsz%r(3ise lliil):ier.
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Es sind bereits Kaschierfolen aus Papier und Kunststofffolien aus
organischen Polymeren bekennt. Solche kaschierten Folien sind deshalb sehr vorteilhaft
und wünschenswert, weil sie je nach dem welches Polymere verwendet wird, sehr erstrebenswerte
Verbesserungen der Eigenschaften sowohl des Papiers als auch der Folie bewirken.
Beispielsweise
besitzen derartige Verbunde eine geringere Durchlässigkeit
für Gas und Feuchtigkelt und erhöhte Beständigkeit gegen Chemikalien und mechanische
Beanspruchung. Die thermoplastische Folienschcht kann ferner auch zum Schutz von
Drucken oder Reklamevermerken auf der Papieroberfläche sowie als IIeißsiegelschicht
dienen.
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Bei der Herstellung eines Verbundes zwischen einer nicht orientierten
Folie und Papier ging man bisher so vor, daß eine Papierbahn durch einen von zwei
Zugwalzen gebildeten Walzenspalt geführt und gleichzeitig ein Film eines Polymeren
in diesen Walzenspalt extrudiert wird, wobei das Papier und die noch plastische
Folie beim Passieren des Walzenspaltes fest miteinander verpreßt werden. Bei: diesem
Verfahren kann zur besseren Haftung zwischen Papier und Kunststoffolie eine haftvermittelnde
Zwischenschicht verwendet werden g, es ist jedoch auch möglich, das Polymere mit
dem Papier ohne Verwendung irgendeines Klebstoffes zu verbinden. Bei einem anderen
bekannten Verfahren wird eine tragende, nicht orientierte Folie aus einem Polymeren
bei'-einer Temperatur, die ausreicht, das Polymere zu-erweichen, gegebenenfalls
unter Verwendung einer Zwischenschicht aus, einem Haftvermittler verpreßt. Normalerweise
wird jedoch kein Klebstoff verwendet, da ein zufriedenstellender Ver= Bund auch
ohne einen solchen erreicht werden kann.
Nach diesem bekannten Verfahren
können jedoch keine Verbunde zwischen faserigen Materialien, wie ueishiel@-weise
Papier und orientierten Folien aus synthetischen Polymeren, hergestellt werden,
obwohl dies wegen der verbesserten Eigenschaften von uniaxial oder eiaxial orientierten
Folien, beispielsweise geringere Fetichtigkeits- und und eine größere Festigkeit,
wünschenswert ist. Man hat bereits versucht, das Problem dadurch Tu lösen, daß man
die orientierte Folie und das Papier durch einen Walzenspalt führt und in den Walzenspalt
gleichzeilig ein Polymeres: mit niedri-geretn Schmelzpunkt als @c:ruutldschicht
extrudiert. Die Verwendung eines niedriger schttielzenden Polymeren als Zwischeilc-chicht
bringt jeciocli in uil-ischaftlicher als auch ,in praktischer- Hinsicht Probleme
mit si cli, da dadurch ein zusätzlicher Verfabrensschritt erforderlich wird, der
die Kosten des Endproduktes erhöht. Insbesondere die Kosten stellen hier einen wichtigen
Faktor dar, da diese Verbuncimaterial.en größtenteils für Verpackung--,-zwecke verwendet
werden und aus di=esem Grunde billig sein müssen.
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Wegen der speziellen Anforderungen, die an die niedriger schmelzende
Zwischenschicht gestellt werden müssen, wird auch die Ant.enduarlteit nies ltc>I:allnten
Verfahreiu, eingeschränkt. Die Ztcisclicilscliicllt. t,1111' ,111f ric1l- c-illeal
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mit Papier gut verbinden. Da es viele Arten von synthetischen Polymeren
gibt, die nicht< miteinander verbunden werden können, ist es offensichtlich,
daß hier Probleme in der Auswahl einer Zwischenschicht für einen bestimmten Typ
einer orientierten Folienschicht auftauchen. Ein weiterer Nachteil solcher Verbunde
besteht darin, daß ihre Dicke durch die Zwischenschicht beträchtlich erhöht wird.
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Man-hat zwar bereits Versuche unternommen,. orientierte Folien ohne
Verzrendung einer Zwischenschicht mit faserigem Material, wie Papier, zu kaschieren,
diese Versuche scheiterten jedoch an der großen Schrumpfneigung der orientierten
Folien, die diese bei den für einen Verbund erforderlichen Temperaturen besitzen.
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Aufgabe der Erfindung ist ein. Verfahren zur Herstellung von Verbunden
zwischen orientierten Folien aus thermoplastischen Materialien und faserigem Material,
wie Papier:, vorzusehen, das ohne Verwendung einer Zwischenschicht aus Haftvermittler
zu festen Verbunden führt.
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Gegenstand. der Erfindung ist ein. Verfahren zur Herstellung eines
festen Verbundes zwischen. einer orientierten Folie aus einem synthetischen, organischen,
thermoplastischen
Pblymeren und einer nicht thermoplastischen faserigen
Hahn, vorzugsweise Papier, das dadurch gekennzeichnet :ist, daß man die faserige
Bahn auf eine Temperatur erhitzt, die über dem Schmelzpunkt des Polymeren liegt,
aus dem die thermoplastische Folie besteht und unter Anwendung von Druck mit der
orientierten Folie in Berührung bringt, während man gleichzeitig die Folie von der
Rückseite her kühlt und am Schrumpfen hindert, bis die Temperatur =in vier Berührungsfläche
zwischen orientierter Folie und faseriger Bahn unter den Schmelzpunkt des die Folie
aufbauenden Polymeren abgesunken ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise ,so ausgeführt
werden, daß man die faserige Bahn und die orientierte Folie gemeinsam durch den
Spalt zweier Zugwalzen hindurchfährt, von denen diejenige, die mit der faserigen
Hahn. in Berührung ist, durch eine Heizung auf einer Temperatur über dem Schmelzpunkt
des die Folie aufbauenden Polymeren urid diejenige, die mit der orientierten Folie
in Berührung ist, durch Kühlung auf Raumtemperatur oder darunter gehalten wird.
Dabei hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß die faserige Bahn,bevor sie
im Walzenspalt mit der orientierten Kunststoffolie zusammengeführt wird, mindestens
für die Dauer einer Viertelumdrehung
mit der geheizten Walze in
Berührung war und die Kunststoff-Folie nach der Vereinigung mit der erhitzten faserigen
Bahn mit ihrer Rückseite wenigstens für die Dauer einer Viertelumdrehung mit der
gekühlten Walze in Kontakt bleibt und dabei durch Anpressen an die gekühlte Walze
am Schrumpfen gehindert wird.
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Bei dein erfindungsgemäßen Verfahren wird lediglich die Ober-Fläche
der Folie, die das Papier berührt, über den Schmelzpunkt des Polymeren,- das die
Folie aufbaut, erhitzt, so daß der größte Teil der Folie während des Verfahrens
nie Bedingungen ausgesetzt wird, unter denen ein Schrumpf eintreten würde. Auf diese
Weise wird eine nachteilige Wirkung der zum Verbund erforderlichen Temperatur auf
die Orientierung der Folie wirksam verhindert.
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Das Verfahren läßt sich in besonders vorteilhafter Weise für- das
Kaschieren von Papier mit allen Typen von orientierten thermoplastischen Folien
anwenden. Beispiele solcher-Folien sind Polyvinyl!denchlorid, Polyäthylen von hoher
Dichte, Polystyrol. und insbesondere stereoreguläres Polypropylen und Polyäthylenterephthalat.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kaschierfolien
können
in großem Maßstab Verwendung als Verpackungsmaterialien und Schutzhüllen finden.
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lm folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnung eine bevorzugte
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
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Eine Papierbahn 1 wird von einer Vorratsrolle 3 über eine Leitwalze
5 an die Zugwalze 6 des Lugwalzenpaares 6, 7 lierangefülirt und zusammen mit einer
reckorientierten, von einer Vorratsrolle 4 ablaufenden Kunststoffolieniahn durch
den Walzenspalt
des Zugwalzenpaares 6, 7 hindurchgeführt: Die Zugwalze 6 befindet sich. auf einer
Temperatur, die über dem Schmelzpunkt des die Folie aufbauenden Polymeren liegt.
Um der Papierbahn genügen<. Geit zii gehen, die Temperatur der Walze 6 anzunehmen,
wird sie zweckmäßig -bereits eine. Viertelumdrehung vor dem Erreichen des Walzenspaltes
an der geheizten. Zugwalze 6 zur Anlage gebracht. Das Erhitzen der Zugwalze 6 kann
nach jedem Verfahren erfolgen., das den nötigen Temperaturanstieg bewirken bann,
-vorzugsweise erfolgt das Erhitzen jedoch mit Hilfe einer wärmeleistenden Flüssigkeit,
die- durch die Wiiize fließt.
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Die orientierte. Folie wird direkt in den Walzenspalt geführt,
ohne
vorher mit der gekühlten Zugwalze 7 in Berührung zu kommen. Die Spaltbreite zwischen
den Walzen b, 7 ist so eingestellt, daß die Papierbahn und die Kunststoffolie beim
Durchgang durch den Walzenspalt unter Druck stehen. Die Zugwalze 7 wird nicht erhitzt
und kann gegebenenfalls durch Kühlen auf einer unter Raumtemperatur liegende
Tempe-
ratur gekühlt werden. Beim Durchgang durch den Walzenspalt, wo die orientierte
Folie mit der erhitzten Papierbahn in Berührung kommt, wird eine sehr dünne Schichtader
Oberfläche der Folie zum Schmelzen gebracht, so daß ein Verbund zwischen Folie und
Papier entsteht. Wegen der Kühlung der Zugwalze 7 bleibt die Folie auf der Rückseite
fest und ihre Orientierung wird nicht gestört. Damit die Erwärmung der Folienoberfläche
nicht durch Wärmeleitung auf die tiefer liegenden Bereiche der Folie übertragen
werden kann, bleibt der frisch hergestellte Verbund nach Durchgang durch den Walzenspalt
noch für die Dauer einer Vierteldrehung in festem Kontakt mit der auf Zimmertemperatur
oder darunter befindlichen Zugwalze 7. In dieser Zeit findet eine Abkühlurig des
Verbundes auf eine Temperatur statt, die unterhalb der :Schmelztemperatur und unterhalb
der Schrumpftemperatur der Folie liegt. Bevor dieser Punkt erreicht ist, wird der
Verbund um ein Schrumpfen der teilweise erwärmten Folie zu verhindern, durch Halterollen
fest auf der Oberfläche
der Walze 7 zur Anlage gebracht. Nachdem
der Verbund genügend abgekühlt ist, wird die kaschierte Folie 9 auf der Rolle 16
aufgewickelt.
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Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfarrens dienen die
folgenden Ausführungsbeispiele.
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Beispiel 1: Eine von einer Vorratsrolle ablaufende Papierbahn
aus 0,076 mm dickem weißem Verbundpapier wurde eine Vierteldrehung vor Erreichen
des Walzenspaltes an die geheizte Walze eines Zugwalzenpaares zur Anlage gebracht
und im Walzenspalt mit einer von einer Vorratsrolle ablaufenden Folienbahn aus biaxial
orientierter stereoregulärer Polypropylenfolie mit.einer Dicke von 1,542 mm im Walzenspalt
vereinigt.
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Die Heizung der Walze erfolgte mit Hilfe einer Diphenyloxyd-Wärmeiibertragungafliis.sigkeit
auf etwa 190°C.
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Die biaxial orientierte Polypropylenfolie berührte im Walzenspalt
gleichzeitig auf der einen Seite die an der geheizter Walze anliegende Papierbahn
und auf der anderen Seite die Oberfläche der auf Zimmertemperatur befindlichen tiegenwalze.
Unmittelbar nach Verlassen des Walzenspaltes wurde der frisch hergestellte Verbund
mit mehreren Halterollen
an die-auf Zimmertemperatur befindliche
Walze angepreßt und für die Dauer einer Viertelumdrehung mit dieser in Kontakt gehalten.
Der erkaltete Verbund wurde dann auf einer Rolle aufgewickelt. Der so gebildete
Verbund zeigte eine ausgezeichnete Haftfestigkeit zwischen Papier und Folie, ohne
daß die Orientierung der Folie beeinträchtigt wurde.
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Beispiel 2: Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben
wurde ein Kraftpapier von 0,762 mm Dicke mit einer biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolie
von 0,127 mm Dicke kaschiert, wobei die heiße Zugwalze auf etwa 300o gehalten wurde.
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Der resultierende Verbund zeigte gute Haftfestigkeit zwischen den
Schichten und keinen nennenswerten Verlust der Orientierung der Folie.
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Die vorstehenden Beispiele beschreiben eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. Es sind jedoch Änderungen des Verfahrens möglich, beispielsweise
in der Art, daß anstelle von Papier ein Gewebesubstrat oder eine dünne Metallfolie
mit der orientierten Kunststoffolie kaschiert wird.