DE1504661A1 - Verfahren zum Behandeln organischer thermoplastischer Polymerisatfilme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Behandlung organischer thermoplastischer Polymerisatoberflächen, um dieselben besser benetzbar durch Wasser und bzw. oder andere Flüssigkeiten, besser bedruckbar und anfärbbar zu machen und ihnen ein besseres Haftvermögen zu verleihen.

Die bisher angewandten Behandlungsverfahren, um Oberflächen von aus Polymerisaten bestehenden Gebilden, wie Polymerisat- filmen, ein besseres Haftvermögen zu verleihen, bestehen darin, dass man den Film über eine mit ihm in Berührung stehende, sich fortlaufend bewegende Trägerfläche, z.B. eine Walze, eine Trommel, einen Zylinder oder ein endloses Band, hinwegführt und dabei die der Trägeroberfläche abgewandte Seite des Filmes mit Gasen, Flammen oder elektrischen Entladungen behandelt.

Bei diesen bekannten Verfahren zur Verbesserung des Haftvermögens ist es schwierig, die Wirkung der Behandlung auf die behandelte Oberfläche des Polymerisatfilmes zu beschränken. Gewöhnlich besteht das Ergebnis darin, dass die mit der Trägertrommel oder dergl. in Berührung stehende Filmoberfläche ebenfalls ein Haftvermögen erlangt. Für manche Anwendungszwecke ist dies nicht von Nachteil. Es gibt jedoch viele Anwendungszwecke, bei denen es nicht nur vorteilhaft, sondern entscheidend ist, die Behandlung zur Erhöhung des Haftvermögens auf nur eine Oberfläche des Polymerisatfilms zu beschränken. Einige Beispiele dafür, die keineswegs erschöpfend sind, werden nachstehend erläutert.

Wenn eine flache Polyolefinbahn, z.B. aus Polyäthylen, Polypropylen usw., behandelt wird, um eine Oberfläche "bedruckbar" zu machen, führt die gleichzeitige unbeabsichtigte Behandlung der entgegengesetzten Oberfläche, selbst wenn sie nur in einem zum Bedruckbarmachen unzureichenden Ausmaße erfolgt, dazu, dass die Druckfarbe bei der Lagerung der bedruckten Filmrollen abfärbt. Wenn flache Bahnen solcher Filme zu Beuteln verarbeitet werden, wird die Längsschweißnaht derselben gewöhnlich durch Heißverschweißung von hinten nach vorn hergestellt. Es wurde gefunden, dass bei behandelten Polyolefinfilmen die Endfestigkeit der Heißverschweißungen von behandelten mit unbehandelten Filmen gewöhnlich geringer ist als diejenige der Heißverschweißungen von unbehandelten mit unbehandelten Filmen, und dass die Endfestigkeit der Heißverschweißungen von behandelten mit behandelten Filmen noch geringer ist. Weiterhin erhöht die unbeabsichtigte Behandlung der entgegengesetzten Oberfläche einer flachen Olefinbahn oder der Innenflächen eines abgeflachten nahtlosen Polyolefinrohres die Neigung gewisser körniger oder pulverförmiger Stoffe, an den Oberflächen anzuhaften.

Viele Polymerisatfilme werden als Oberflächenbeläge für andere Stoffe verwendet, mit denen sie zu Schichtkörpern zusammengefügt werden, um die chemische Reaktionsträgheit, die Widerstandsfähigkeit gegen Anschmutzung und Anfärbung und das niedrige Oberflächenhaftvermögen (d.h. das Ablösevermögen) des Oberflächenfilms auszunutzen. Zu den zu diesen Zwecken verwendbaren Polymerisaten gehören Polyäthylenterephthalat, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Mischpoly- merisate aus Vinylfluorid und Vinylidenfluorid, Polychlortrifluoräthylen, Polytetrafluoräthylen, Mischpolymerisate aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, Mischpolymerisate aus Vinylfluorid und Tetrafluoräthylen, Mischpolymerisate aus Vinylidenfluorid und Tetrafluoräthylen, Mischpolymerisate aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, Polyvinylchlorid, Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und Vinylacetat, Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, Polyoxymethylen, Polyacrylnitril und Polyamide. Bei der Behandlung einer Oberfläche des Films aus irgendeinem dieser Polymerisate, um sie mit einem Träger zusammenfügbar zu machen, vereitelt jedoch die unbeabsichtigte Behandlung der entgegengesetzten Oberfläche den Zweck, zu welchem der Polymerisatfilm ursprünglich ausgewählt wurde.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Behandeln von Polymerisatgebilden in einer solchen Weise, dass die Ergebnisse der Behandlung im wesentlichen auf eine einzige Oberfläche beschränkt werden.

Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, welches darin besteht, dass man einen organischen thermoplastischen Polymerisatfilm auf eine elektrisch geerdete, in Bewegung befindliche Oberfläche fördert, vor der Behandlung des Films zur Erhöhung des Haftvermögens seiner Oberfläche auf dieser Oberfläche des Films in kontinuierlicher und gleichmäßiger Weise eine elektrostatische Ladung erzeugt, die ausreicht, um den Film fest an der in Bewegung befindlichen Oberfläche anhaften zu lassen, und das feste Anhaften während der Behandlung zur Erhöhung des Haftvermögens aufrechterhält.

Insbesondere besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, dass man den organischen thermoplastischen Polymerisatfilm auf eine elektrisch geerdete, in Bewegung befindliche Oberfläche fördert, in kontinuierlicher und gleichmäßiger Weise eine elektrische Ladung von mindestens 0,23 Mikrocoulomb je 6,452 cm[hoch]2 der Oberfläche des Films mindestens in der Nähe einer jeden Kante des Films, vorzugsweise längs einer Linie oder eines Bandes quer über die gesamte Breite des Films hinweg erzeugt, wobei die Ladung ausreichen muss, um den Film fest an der in Bewegung befindlichen Oberfläche anhaften zu lassen, worauf man den Film zwischen auf Abstand voneinander stehenden positiven und negativen Elektroden hindurchführt und der positiven Elektrode kontinuierlich einen Hochfrequenz-Wechselstrom von 0,5 bis 2,5 Ampere bei einer Spannung von 10 000 bis 100 000 Volt, vorzugsweise von 10 000 bis 30 000 Volt (wobei pulsierende Spitzenspannungen von mehr als 100 000 Volt vorkommen können) und einer Frequenz von 100 bis 1000 Kilohertz, vorzugsweise von 300 bis 500 Kilohertz, in einer

Atmosphäre zuführt, die das Auftreten einer elektrischen Entladung zwischen den Elektroden gestattet.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt. Der Polymerisatfilm 11 wird durch einen nicht dargestellten Antrieb durch die Eintrittsöffnung 13 in die Kammer 12 gefördert. Der Film 11 wird um die elektrisch geerdete drehbare Walze 14 herumgeführt, die auf nicht dargestellte Weise in Umdrehung versetzt wird.

Vor oder hinter dem Punkt, an welchem der Polymerisatfilm 11 die Rolle 14 zuerst berührt, ist eine Elektrode oder sind mehrere Elektroden 15 angeordnet. Die Elektrode 15 kann eine Drahtelektrode von einem Durchmesser von 0,0254 bis 3,175 mm sein und aus gehärtetem Stahl bestehen. Als Elektrode kann man auch jeden anderen metallischen Leiter verwenden, der eine hinreichende Festigkeit und Raumbeständigkeit aufweist. Solche Stoffe sind z.B. Wolfram, "Incenel" - eine Nickel-Eisenlegierung -, "Monel" - Eine Nickellegierung -, Kupfer, Messing, rostfreier Stahl usw. Die Drahtelektrode 15 wird aus einer (nicht dargestellten) Gleichstromquelle gespeist. Die Gleichstromquelle führt der Drahtelektrode 15 durch ein Hochspannungskabel eine genügende Spannung, gewöhnlich zwischen 15 und 30 Kilovolt, zu, um eine Ladung von mindestens 0,23 Mikrocoulomb je 6,452 cm[hoch]2 der Oberfläche des Films zu erzeu- gen und auf diese Weise eine innige Berührung des Films 11 mit der kraftschlüssig angetriebenen Walze 14 zu erzwingen. Anstelle einer Drahtelektrode kann auch eine Messerschneidenelektrode oder eine Nadelsuchelektrode verwendet werden.

Um die Ladung von mindestens 0,23 Mikrocoulomb je 6,452 cm[hoch]2 zu erzielen, müssen mehrere kritische Erfordernisse erfüllt sein:

1. Es muss ein positiver oder negativer Strom verwendet werden, jedoch nicht beides zugleich. Zu diesem Zweck wird im allgemeinen eine Gleichstromquelle verwendet. Es ist auch möglich, eine einer Gleichstromquelle überlagerte pulsierende Stromquelle zu verwenden, wenn die Polarität des resultierenden Stromes keine Änderung erfährt, d.h. entweder positiv oder negativ bleibt.

2. Zwischen dem Elektrizitätsverteiler (der Elektrode) und der geerdeten Walze oder dem geerdeten Band, über welches der Film läuft, muss ein ungleichförmiger elektrostatischer Feldgradient hergestellt werden, so dass das Feld in unmittelbarer Nähe der Elektrode wesentlich stärker ist als in unmittelbarer Nähe des Films auf der Walze oder dem Band. Insbesondere muss der elektrostatische Feldgradient in der Nähe der Elektrode ausreichen, um das

Medium (gewöhnlich Luft) in diesem Bereich zu ionisieren, d.h. er muss für Luft mindestens 30 000 Volt/cm betragen. In der Nähe des Films muss das elektrostatische Feld weniger als 30 000 Volt/cm betragen, um die Ionisierung der Luft zu verhindern. Die Ionisierung der Luft in der Nähe des Films würde den Film beeinträchtigen und vielleicht sogar verkohlen.

3. Die in der Nähe des Films gemessene Stromdichte soll zu der Geschwindigkeit des Films in einer solchen Beziehung stehen, dass sie mindestens 4,2 Mikroampere je m[hoch]2 des Films, auf welchem die elektrostatische Ladung erzeugt werden soll, je Minute beträgt.

Der ungleichförmige elektrostatische Feldgradient wird durch eine kritische Bauart der Elektrode erzielt. Die Bauart soll so sein, dass dem Film eine gleichmäßige Oberfläche dargeboten wird, die nicht mehr als 0,99 cm[hoch]2 (3,175 mm Durchmesser) und vorzugsweise nicht mehr als 0,038 cm[hoch]2 auf den laufenden cm der Elektrode enthält, wobei die Oberfläche in einer durch die äußersten Enden der Elektrode gehenden Ebene gemessen wird. Genauer gesagt, wird diese Fläche der Elektrode, die von dem Film "gesehen" wird, als eine auf die durch die Enden der Elektrode, die dem Film am nächsten liegen, gehende Ebene projizierte Fläche gemessen. Die maximale bevorzugte

Oberfläche kann erhalten werden, indem man eine im wesentlichen zylinderförmige Elektrode verwendet, z.B. mindestens einen feinen Draht mit einem Durchmesser bis 3,175 mm oder eine Messerschneide mit einem Krümmungsradius bis 0,127 mm. Theoretisch gibt es keine, für die Elektrode vorschreibbare genaue Mindestoberfläche, unterhalb deren es unmöglich ist, einen ungleichförmigen elektrostatischen Feldgradienten zu erzeugen. Eine Oberfläche von weniger als 0,004 cm[hoch]2 auf den laufenden cm ist jedoch für eine Drahtelektrode zur praktischen Anwendung im Sinne der Erfindung nicht dauerhaft genug, und im allgemeinen wird ein Mindestwert von 0,0076 cm[hoch]2 auf den laufenden cm bevorzugt. Eine Messerschneidenelektrode kann schärfer sein (einen kleineren Durchmesser haben) als eine Drahtelektrode und dabei trotzdem eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Die wirksamste Elektrode ist ein feiner Draht mit einem Durchmesser von 0,0254 bis 0,508 mm.

Die Gleichstromquelle muss fähig sein, eine niedrige Stromdichte in der Größenordnung von 4,2 bis 200 Mikroampere/m[hoch]2/ Minute bei einer Spannung von 2 bis 30 Kilovolt zu erzeugen. Die Mindestspannung von 2 Kilovolt hat sich als notwendig erwiesen, um den richtigen elektrostatischen Feldgradienten von mindestens 30 000 Volt/cm für Luft an der Oberfläche der kritischen Elektrode zu erzeugen, wenn der Abstand zwischen der

Elektrode und dem Film sich einem Wert von 0,635 mm und die Filmgeschwindigkeit sich einem Mindestwert von 61 cm/Minute annähert. Die im jeweiligen Fall erforderliche Spannung ist diejenige, die nötig ist, um anfänglich mindestens eine Ladung von 0,23 Mikrocoulomb je 6,452 cm[hoch]2 Materialfläche zu erzeugen; sie muss jedoch geringer sein als die Durchschlagsspannung. Die erforderliche Spannung richtet sich nach der Geschwindigkeit, mit der der Film an der Elektrode vorbeiläuft, dem Abstand der Elektrode von der Filmoberfläche, den elektrischen Eigenschaften des Polymerisats, der relativen Steifheit des Films, der Stärke der Runzelung oder Ungleichmäßigkeit der Dicke des Films, der Filmbreite, der Dicke und der Temperatur, den Umgebungsbedingungen, wie der relativen Feuchtigkeit, und der Wirksamkeit der jeweiligen Elektrodengestalt. Im allgemeinen kann man mit Filmgeschwindigkeiten von etwa 60 cm/Minute bis 460 m/Minute oder mehr arbeiten, und der Abstand zwischen der Elektrode und dem Film kann im Bereich von 0,635 mm bis 12,7 cm, vorzugsweise von 0,635 mm bis 12,7 mm, liegen.

Es wurde gefunden, dass die Mindestspannung, die an die Elektrode 15 angelegt werden muss, damit der Film 11 wirksam an der Walze 14 anhaftet, mit der Filmbreite, Geschwindigkeit, Dicke, Steifheit, dem Runzelungsgrad oder der Ungleichmäßig- keit in der Dicke, dem Abstand von der Elektrode 15 zur Filmoberfläche und der relativen Feuchtigkeit der Umgebung zunimmt. Wenn die Temperatur des Polymerisatfilms erhöht wird, nimmt die Steifheit des Films ab, und die meisten Polymerisate zeigen auch eine Abnahme der Raumbeständigkeit. Der höhere Leckstrom (bei niedrigeren Raumbeständigkeiten) erhöht die erforderliche Mindestspannung, während eine Verminderung der Steifheit des Films die erforderliche Mindestspannung herabsetzt. Die relative Größe dieser entgegengesetzten Wirkungen wechselt von einem Polymerisat zum anderen, und nur die Erfahrung lehrt, ob im Endergebnis eine Wirkung erzielt wird.

Nach dem Hindurchlaufen durch das von der Elektrode 15 erzeugte Feld wird der Film 11 an einem oder mehreren hohlen Rohren 16 und 17 vorbeigeleitet. Die Rohre sind parallel der Längsachse der Walze 14 angeordnet und befinden sich in einem Abstand von 0,203 bis 6,35 mm von der Oberfläche derselben. Beide Rohre sind elektrisch mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden, die die Rohrelektroden mit Hochfrequenz-Wechselstrom (oder pulsierendem Gleichstrom) von 0,5 bis 2,5 Ampere bei einer Spannung von 10 000 bis 100 000 Volt und einer Frequenz von 100 bis 1000 Kilohertz speist. Die Atmosphäre, gewöhnlich Stickstoff, in der die elektrische Ent- ladung erfolgt, wird der Innenseite der hohlen Elektrodenrohre durch die Verteilerleitungen 18 zugeführt. Das Gas strömt aus den Rohren in dem Spalt zwischen den Rohren und der Walze 14 durch einen engen Schlitz aus, der längs einer jeden Rohrelektrode verläuft. Der so behandelte, fortlaufend bewegte Film 11 wird aus der Kammer 12 durch die Austrittsöffnung 19 abgezogen.

Der Film kann bei normaler Raumtemperatur oder bei höheren Temperaturen behandelt werden. Im allgemeinen steigt die Wirksamkeit der Behandlung mit steigender Temperatur. Die Wirksamkeit der Behandlung steigt auch mit der den Behandlungselektroden 16 und 17 für eine gegebene Elektrodenfläche zugeführten Strommenge und mit der Behandlungszeit. Für praktische Zwecke kann man bei Hochfrequenzstromstärken von 0,5 bis 2,5 Ampere mit tragbaren Behandlungszeiten arbeiten und dabei ein übermäßiges Verderben der Elektroden vermeiden.

Der Spalt zwischen den Behandlungselektroden und der Walze 14 beträgt, wie oben ausgeführt, 0,203 bis etwa 6,35 mm. Eine gewisse Verbesserung kann jedoch mit einem Elektrodenspalt von nur 0,127 mm oder von sogar 12,7 mm erzielt werden, vorausgesetzt, dass die entsprechenden Einstellungen in der Stromzufuhr, den Abmessungen der Elektroden und bzw. oder der Behandlungszeit vorgenommen werden. Wenn die geerdete Trommel mit einem verhältnismäßig dicken dielektrischen Belag beschichtet ist und die Vorrichtung zur Behandlung verhältnismäßig dicker Filme (1,27 mm und mehr) verwendet wird, arbeitet man mit größeren Elektrodenspalten.

Als elektrisch geerdete, in Bewegung befindliche Walze 14 kann man jede geeignete, in Bewegung befindliche Oberfläche (Band oder Kette) verwenden. Die Oberfläche kann mit Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen oder einem anderen Kunststoff oder aber mit einem Überzug aus Siliciumdioxyd, Glas oder einem nicht leitendem Aluminiumoxyd oder anderen Oxyd beschichtet sein. In diesen Fällen kann man den Belag auf der metallischen Oberfläche und den darüber hinweglaufenden Polymerisatfilm als einen einzigen Isolator ansehen. Die Gesamtdicke eines solchen Isolators (Belag plus Film) soll für eine wirksame Arbeitsweise nicht größer als etwa 3,81 mm sein. Wenn also die elektrisch geerdete, in Bewegung befindliche Oberfläche eine unbeschichtete Metallwalze, ein unbeschichtetes Band oder eine unbeschichtete Kette ist, kann der Film bis etwa 3,81 mm dick sein. Bei den meisten Filmen, die nicht dicker als etwa 0,635 mm sind, kann die Rolle, das Band oder die Kette jedoch ein geerdeter elektrischer Leiter mit einem dünnen nichtleitenden Belag von einer Stärke bis etwa 3,175 mm sein. Je dünner der Isolator ist, desto wirksamer ist natürlich die Behandlung. Die geringste Filmdicke, mit der erfindungsgemäß noch gearbeitet werden kann, bestimmt sich durch praktische Erwägungen. Es ist schwierig, Filme gemäß der Erfindung zu verarbeiten, wenn die Filmdicke weniger als etwa 0,00635 mm beträgt.

Eine besonders wertvolle Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Behandlung von Perfluorkohlenstoffpolymerisaten, z.B. von Polytetrafluoräthylen und Mischpolymerisaten aus 50 bis 95 Gew.-% Tetrafluoräthylen und 50 bis 5 Gew.-% Hexafluorpropylen. Diese Polymerisate werden in Anbetracht ihrer antistatischen Eigenschaften oder ihres Ablösevermögens verwendet. Ihre Herstellung und ihre Eigenschaften sind in der USA-Patentschrift 2 833 686 beschrieben. Infolge ihrer verhältnismäßig hohen Kosten werden Perfluorkohlenstoff-Polymerisatfilme im allgemeinen als Teil von Schichtstoffen in Kombination mit weniger kostspieligen Stoffen verwendet. Die preiswerteren Stoffe dienen als Träger für die Perfluor-Kohlenstoff-Polymerisatfilme, während die letzteren die chemische Reaktionsträgheit und das Ablösevermögen liefern. Für die erfolgreiche Herstellung derartiger Schichtstoffe ist es wesentlich, nur eine Oberfläche des Perfluorkohlenstoff-Polymerisatfilms verklebbar zu machen. Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert, dass die unbehandelte Oberfläche des Films eine unerwünschte Affinität für Druckfarben, Klebstoffe oder andere harzartige Beläge annimmt. Obwohl jedes Polymerisat erfindungsgemäß behandelt werden kann, werden vorzugsweise Polyvinylchlorid, lineares Polypropylen, lineares Polyäthylen und Polyäthylenterephthalat in Form selbsttragender Filme behandelt.

Die erfolgreiche Behandlung von Polymerisatfilmen, um einer einzigen Oberfläche des Films Aufnahmefähigkeit für Druckfarben, Klebstoffe usw. zu verleihen und dabei der entgegengesetzten Oberfläche die gewünschten Eigenschaften zu erhalten, wird in den nachstehenden Beispielen erläutert. Obwohl die Filmoberfläche, auf der die elektrostatische Ladung erzeugt worden ist, anschließend durch eine rasch und kontinuierlich die Polarität umkehrende ionisierende Atmosphäre hindurchläuft, wird die Wirkung der erfindungsgemäßen Behandlung überraschenderweise nur dann erzielt, wenn die Kombination der beiden elektrischen Behandlungen angewandt wird.

Beispiele 1 bis 13

Jeder einer Reihe von Filmen, die aus Mischpolymerisaten aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen mit einem Gehalt von 15 Gew.-% Hexafluorpropylen gegossen sind, wird der elektrischen Gleichstrombehandlung und der nachfolgenden Hochfrequenz-Funkenentladungsbehandlung auf einer Oberfläche unter- worfen. Die Vorrichtung entspricht der in der Abbildung dargestellten. Jeder Film wird kontinuierlich durch die Filmeinlassöffnung in die Kammer gefördert, in der sich die Behandlungsvorrichtung befindet, und mit der 101,6 cm langen, elektrisch geerdeten, umlaufenden Stahlwalze von 20,32 cm Durchmesser in Berührung gebracht. Die Oberfläche der Walze ist durch einen 1,778 mm dicken Glasbelag geschützt. Zwei Rohre aus rostfreiem Stahl von 101,6 cm Länge und 3,81 cm Außendurchmesser, die beide mit einem mit Hochfrequenzstrom gespeisten Funkengenerator verbunden sind, dienen als Behandlungselektroden. Diese Elektroden sind parallel zur Längsachse der Stahlwalze in unmittelbarer Nähe ihrer Oberfläche und in einem Abstand von 27,94 cm voneinander angeordnet. Die erste Rohrelektrode befindet sich in einem Abstand von 5,08 cm von der für die Gleichstromvorbehandlung dienenden Drahtelektrode.

Stickstoff wird kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 113 bis 212 l/Minute bei einem Druck von 1 bis 2 atü durch flüssigen Methacrylsäureglycidylester und dann durch elektrisch nichtleitende Verteilungsrohre aus Kautschuk in das hohle Innere der Behandlungselektroden geleitet. Das so erzeugte Gemisch aus Gas und Dampf strömt kontinuierlich aus den Elektrodenrohren durch einen engen (0,15 bis 0,20 mm wei- ten) Schlitz längs eines jeden der Elektrodenrohre in den Spalt zwischen den Rohren und der geerdeten Walze. Nach dem Hindurchlaufen zwischen der geerdeten Walze und der zweiten Behandlungselektrode wird der Film aus der Kammer durch die Filmaustrittsöffnung herausgefördert.

Die beiden rohrförmigen Behandlungselektroden sind mit einem Hochfrequenz-Funkengenerator verbunden. Dieser Funkengenerator ist ein durch einen Funkenspalt erregter Hochfrequenzoszillator, der besonders dafür gebaut ist, eine elektrische Hochfrequenz-Hochspannungsentladung zwischen zwei Elektroden zu erzeugen, und der auf verschiedene Belastungsbedingungen eingestellt werden kann.

Ein Stahldraht von 1,2446 mm Durchmesser, dessen Länge gleich der Breite des Films ist, dient als Elektrode für die Gleichstromvorbehandlung. Der Draht ist glatt über auf entsprechendem Abstand stehende Elektrodenisolatoren gespannt, befindet sich dicht an der Oberfläche der geerdeten Walze und verläuft parallel zur Längsachse derselben. Der Draht ist an den Hochspannungsanschluss einer Hochspannungs-Gleichstromquelle angeschlossen.

Die Einzelheiten der Beispiele sind in Tabelle I angegeben. Die Spannung ist in allen Fällen etwas höher, als für einen engen Kontakt zwischen Film und geerdeter Walze erforderlich ist, um einen Sicherheitsspielraum zu lassen. Um Filme von verschiedenen Breiten behandeln zu können, sind die Enden der beiden Behandlungselektroden durch dichtes Umwickeln mit gefalztem Polytetrafluoräthylenband abgedeckt, so dass die offenen Schlitze sich etwa 12,7 mm über jede Kante der Filmbahn hinaus erstrecken.

Als Kontrollversuche A, B bzw. C werden die Beispiele 1, 3 und 6 mit dem Unterschied wiederholt, dass die für die Gleichstromvorbehandlung bestimmte Drahtelektrode von der Hochspannungs-Gleichstromquelle abgeschaltet wird. Als Kontrollversuch D wird Beispiel 1 mit dem Unterschied wiederholt, dass bei der Gleichstromvorbehandlung eine Spannung von 2,8 Kilovolt angewandt wird.

Zur Nachprüfung der Wirkung der Behandlung nicht nur auf die "behandelte" Oberfläche eines jeden Films, sondern auch auf das Fehlen des Ablösevermögens auf der entgegengesetzten oder "unbehandelten" Filmoberfläche dient ein sehr wirksamer Kurztest. Eine an der Spitze mit einem Filzdocht versehene Markierfeder (schwarze Tinte in Methyläthylketon) wird über die ganze Breite des Films gestrichen. Es zeigt sich, dass der durch Augenschein feststellbare Benetzungsgrad mit dem Grad der Behandlung zur Verbesserung der Verklebbarkeit oder umgekehrt mit dem Fehlen des Ablösevermögens in Beziehung gesetzt werden kann.

In den Beispielen 1 bis 13 zeigen die "behandelten" Oberflächen der Filme einen gleichmäßigen Grad von Benetzbarkeit, d.h. die Tintenlinie ist über die ganze Breite des Filmes hinweg von gleichmäßiger Farbe und ungebrochen. Auf den "unbehandelten" Oberflächen bildet die Tinte Tröpfchen, und es zeigt sich keinerlei Anzeichen für Benetzbarkeit. Die Möglichkeit, die Ergebnisse dieses Testes mit der Verklebbarkeit der Oberflächen in Beziehung zu setzen, wird bestätigt, indem beide Oberflächen der Filme mit durch Sandstrahlgebläse gereinigten Stahlblechen unter Verwendung eines mit Hilfe eines Amins gehärteten Epoxyharzklebstoffes zu Schichtstoffen zusammengefügt werden und die Abhebe-Bindungsfestigkeit beim Trennen der Schichten eines jeden Schichtkörpers gemessen wird. Die mit den "behandelten" Oberflächen zusammengefügten Schichtstoffe zeigen gleichmäßig über die ganze Breite des Films hinweg im Falle von 0,0254, 0,0508 und 0,127 mm dicken Filmen Abhebe-Bindungsfestigkeiten, die größer als die Zugfestigkeit des Filmes selbst sind, und für dickere Filme Abhebe-Bindungsfestigkeiten von 2360 bis 3560 g/cm.

Bei dem Markiertintentest zeigen die "behandelten" Oberflächen der Kontrollfilme A, B, C und D Benetzbarkeit. Die Abhebe-Bindungsfestigkeiten bei dem Verklebbarkeitstest sind zwar hoch, die Größe des Wertes variiert jedoch etwas von einem Längsstreifen zum nächsten quer über die Breite des Films hinweg. Die "unbehandelten" Oberflächen dieser Kontrollfilme zeigen einen hohen, wenn auch nicht gleichmäßigen, Grad von Benetzbarkeit quer über die Breite des Films hinweg, der mit Abhebe-Bindungsfestigkeiten (bei mit Stahl zusammengefügten Schichtkörpern) im Bereich von 197 bis 237 g/cm Filmbreite bis zu mehr als der Zugfestigkeit des Films selbst übereinstimmt. Die "unbehandelte" Oberfläche des Kontrollfilms D zeigt eine etwas geringere Benetzbarkeit und geringere Verklebbarkeit als die entsprechenden Oberflächen der Kontrollfilme A, B und C, woraus sich ergibt, dass die bei der Vorbehandlung angewandte Spannung zwar nicht ganz ausreichend war, jedoch eine gewisse Verbesserung herbeigeführt hat.

Tabelle I

- Fortsetzung von Tabelle I siehe Seite 22 -

Tabelle I (Fortsetzung)

Anmerkung: Die Filme für die Beispiele 1 bis 8 wurden aus Kunstharzen mit einer nach der USA-Patentschrift 2 946 763 bestimmten spezifischen Schmelzviscosität im Bereich von 0,70 bis 0,80 x 10[hoch]5 Poisen, diejenigen für die Beispiele 9 bis 13 aus Kunstharzen mit einer spezifischen Schmelzviscosität im Bereich von 4 bis 6 x 10[hoch]5 Poisen gegossen.

Beispiele 14 bis 19

Eine Gruppe verschiedener Polymerisatfilme wird gemäß der Erfindung in einer der in den Beispielen 1 bis 13 verwendeten Vorrichtung ähnlichen Vorrichtung mit elektrischer Hochfrequenz-Funkenentladung behandelt. Die geerdete Stahlwalze ist 127 cm lang, besitzt einen Durchmesser von 30,48 cm und hat keinen Schutzbelag. Es wird nur eine geschlitzte Elektrodenröhre verwendet, die 63,5 cm lang ist und mit einem Hochfrequenz-Funkengenerator (Modell H.F.S.G.-2) für die elektrische Entladungsbehandlung verbunden ist. Der für die Gleichstromvorbehandlung verwendete Draht ist 1,2446 mm stark und 60,96 cm lang und befindet sich in einem Abstand von 7,62 cm von der Behandlungselektrode.

Die Strömungsgeschwindigkeiten des durch die Rohrelektrode dem Spalt zwischen der Elektrode und der geerdeten Stahlwalze zugeführten Behandlungsgases liegen im Bereich von 566 bis 850 l/Minute bei einem Druck von 2,7 atü. Die übrigen Einzelheiten der Beispiele 14 bis 19 sind in Tabelle II angegeben.

Als Kontrollversuche A, B, C, D, E bzw. F werden die Beispiele 14 bis 19 mit der Ausnahme wiederholt, dass die Vorbehandlungselektrode von der Hochspannungs- Gleichstromquelle abgeschaltet wird.

Jeder Film wird auf seiner behandelten Oberfläche sowohl nach dem Gravierverfahren als auch nach dem flexographischen Verfahren mit technisch empfohlenen Druckfarben bedruckt, und die so erhaltenen bedruckten Filmrollen werden bei 45°C gelagert. Nach einem Monat werden die Rollen abgewickelt, und der Film wird auf das Abfärben der Druckfarbe auf die unbedruckte Seite untersucht. Bei den nach Beispiel 14 bis 19 behandelten Filmen hat die Druckfarbe nicht abgefärbt, während jeder der Kontrollfilme einen äußerst störenden Grad von Abfärben aufweist. Es wird weiter beobachtet, dass die Haftfestigkeit der Druckfarbe an den bedruckten Oberflächen der Filme gemäß den Beispielen 14 bis 19 (gemessen durch die bekannte Ablöseprüfung mit Hilfe eines selbstklebenden Klebebandes) über die Breite der Bahn hinweg im allgemeinen besser und gleichmäßiger ist als die Haftfestigkeit an den bedruckten Oberflächen der entsprechenden Kontrollfilme.

Tabelle II

Beispiele 14 bis 19

[tief]o PÄT = biaxial orientierter, wärmegehärteter Polyäthylenterephthalatfilm

[tief]o PVC = biaxial orientierter, wärmegehärteter Polyvinylchloridfilm

LPP = Film aus linearem Polypropylen

LPÄ = Film aus linearem Polyäthylen

- Fortsetzung von Tabelle II siehe Seite 26 -

Tabelle II (Fortsetzung)

Elektrische Hochfrequenz-Funkenentladung

Beispiele 20 bis 23

Nach dem Verfahren der Beispiele 1 bis 13 wird je eine Oberfläche einer Anzahl von Perfluorkohlenstoff-Mischpolymerisatfilmen (von der in den Beispielen 1 bis 8 verwendeten Art) durch elektrische Entladung bei Raumtemperatur behandelt, indem die Filme mit einer Geschwindigkeit von 1,524 m/Minute in die Behandlungskammer eingeführt und mit einer 0,0762 mm dicken Schicht aus einem Polyäthylenterephthalatfilm in Berührung gebracht werden, der um eine elektrisch geerdete Stahlwalze von 20,32 cm Durchmesser gewickelt ist, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 1,524 m/Minute umläuft. Die beiden rohrförmigen Behandlungselektroden, von denen jede mit einem Hochfrequenz-Funkengenerator (Modell H.F.S.G.-2) verbunden ist, befinden sich in einem Abstand von 1,778 mm von der Oberfläche der Stahlwalze. Der Elektrodendraht der Vorbehandlungselektrode weist einen Abstand von 3,175 mm von der Oberfläche der Stahlwalze und einen Abstand von 8,89 cm von der ersten rohrförmigen Behandlungselektrode auf. Eine aus Stickstoff und Methacrylsäureglycidylester bestehende Atmosphäre wird bei einem Druck von 1,36 atü den Behandlungselektrodenspalten zugeführt. Es werden Schichtkörper mit Stahl hergestellt und nach den oben beschriebenen Verfahren untersucht, wobei Teststreifen aus verschiedenen Längsstreifen über die Breite einer jeden Filmbahn hinweg ausgewählt werden. Die übrigen Bedingungen für die Beispiele und Kontrollversuche sind in Tabelle III angegeben.

Tabelle III

Beispiele 20 bis 23

Anmerkung zu Tabelle III

* Der höhere Wert wird nur stellenweise festgestellt; die meisten Flächen ergeben einen Wert von Null.

Claims (7)

1. Verfahren zum Behandeln organischer thermoplastischer Polymerisatfilme, dadurch gekennzeichnet, dass man den organischen thermoplastischen Polymerisatfilm auf eine elektrisch geerdete, in Bewegung befindliche Oberfläche 19 fördert, auf der äußeren Oberfläche des Filmes eine elektrostatische Ladung erzeugt, die ausreicht, um den Film fest an der in Bewegung befindlichen Oberfläche anhaften zu lassen, und den Film dann auf der in Bewegung befindlichen Oberfläche 19 einer Behandlung zur Bildung des Haftvermögens unterwirft, wobei die
<NichtLesbar>

Haftung des Filmes an der in Bewegung befindlichen Oberfläche aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
<NichtLesbar>

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man bei einer Spannung von 10 000 bis 30 000 Volt arbeitet.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Wechselstrom von einer Frequenz von 300 bis 500 Kilohertz verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man in kontinuierlicher und gleichmäßiger Weise eine Ladung von mindestens 0,23 Mikrocoulomb je 6,452 cm[hoch]2 auf der äußeren Oberfläche des Filmes und mindestens in der Nähe einer jeden Seitenkante des Filmes erzeugt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Film aus Polytetrafluoräthylen, Mischpolymerisaten aus 50 bis 95 Gew.-% Tetrafluoräthylen und 50 bis 5 Gew.-% Hexafluorpropylen, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyäthylen oder Polyäthylenterephthalat verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Film aus einem Mischpolymerisat aus 50 bis 95 Gew.-% Tetrafluoräthylen und 50 bis 5 Gew.-% Hexafluorpropylen verwendet.