DE1504697A1 - Verfahren zur Verguetung von Folien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei Polyölefinfolien ■ und ist auf ein Verfahren zur Herstellung hoohdauerhafter I'olyolefinfolien, wie Polypropylenfolien, mit verbesserter Flachheit und Formbeständigkeit gerichtet·

Es ist von der Entwicklung hochdauerhafter Polypropylenfolien für verschiedene Zwecke her bekannt, die Pollen zur Verbesserung ihrer Fentigkeiteeigeηschäften mindestens in einer Richtung und vorzugsweise sowohl, in der Quer- als auoh in der Längs- oder Maachinenrichtung zu recken. Man erhält

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hierdurch eine Verstärkung verschiedener, physikalischer Eigenschaften der Folie, aber die Folie seigt bei Einwirkung etwas erhöhter Temperatur bei der folgenden Verarbeitung oder bei den Einsatzbedingungen eine Neigung, auf die ursprünglichen Abmessungen vor dem Recken zurückzugehen. Ein Schrumpfen in der Wärme ist bei einigen Zwecken erwünscht, beeinträchtigt aber bei vielen anderen Zwecken sehr stark die Brauchbarkeit der Folie. Z. B. tritt beim Heiasiegeln einer solchen, biaxial orientierten Polypropylenfolie eine beträchtliche Runzelbildung der Folie an den Schwelsenähten auf und fällt eine unansehnliche und nicht befriedigende Packung an. Auch bei mit einer Umwicklung aus solchen Folien versehenen Fackungen tritt die Neigung zu Verziehungen und Runselbildungen bei Einwirkung ^ron Temperaturveränderungen auf. Ferner unterliegt eine solche _t biaxial orientierte Folie bei der folgenden Verarbeitung, ss. B. bei einer Oberflächenbehandlung oder Lackierung, einer Dimensionsverzerrung mit dem Ergebnis, dass die Verarbeitung in diesen Stufen ungleichnässig und unbefriedigend ist.

Eine weitere wichtige Folien-Eigenschaft ist die Flachheit. Diese Eigenschaft stellt ein sehr wichtiges Erfordernis für eine zufriedenstellende Verarbeitung der Folie oder Verwetpdung bei verschiedenen technischen Anwendungszwecken dar. Ebenso wie in verschiedenen Verarbeitungsstufen, wie bei der Ober-

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flächenbehandlung und dem Lackieren, eine Beständigkeit gegenüber Dimensioneveränderungen mit der Temperatur benötigt wird, ist auch die Flachheit der Polie wlohtig, um in diesen ⁽ Arbeitsstufen zufriedenstellende Behandlungen der Polie Bioher- ' zustellen. Sin Mangel an Flachheit ist weiter für ein zufriedenstellendes Arbeiten auf Maschinen zur Beutel- und Sackherstellung, für den Einsatz auf Binwicke!maschineη und auf Druckpressen und dergleichen äusserst schädlich. Damit die Folie bei einer Vielfalt von Verwendungszwecken befriedigt, 1st wesentlich, dass sie nicht nur sehr dauerhaft, sondern m auch bei sich ändernder Temperatur formbeständig 1st und ebenso eine geeignete Flachheit aufweist, um sich zufriedenstellend ver- bzw. bearbeiten zu lassen wie auch für die verschiedenen konmerziellen Zwecke praktisch verwendbar zu sein·

Die vorliegende Erfindung stellt ein kontinuierliches Verfahren zur Erzeugung einer biaxial orientierten, formbeständig gemachten PolypropyIen-Plaohfolie und damit die mit ihm erhaltene Polie zur Verfugung.

Das Verfahren gemäss der Erfindung kennzeichnet sich durch die Reihenfolge der Arbeiteschritte, dass man (1) eine biaxial orientierte Polypropylenfolie, die durch Recken auf das 2-bis 10-fache ihrer ursprünglichen Abmessungen in der Maschinen-Cd, h. Längs-) und in der Querrichtung orientiert worden ist, einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 120 bis 150° C unterwirft, damit sie sich in der Querrichtung

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um 10 bis 30 id und in der Längsrichtung um bie au 15 Ί» zusammenziehen (d. h. schrumpfen) kann» und (2) die Folie da:,^ bei einer Temperatur zwischen 100 und 150° C In der .Längsrichtung um 0,5 bie 5 %, bezogen auf die Pollenläng· nach der Wärmebehandlung in der Stufe (1), reckt. Die auf diese Weise behandelte Polie besitzt eine Plachheit, bestimmt als Durchhang« von nicht mehr als 6,4 mm Über einem unterstUtzungslosen Zwischenraum von 4,6 m bei einer Längsspannung von 0,45 kg/2,54 cn Folienbreite (gemessen bei normalen Umgebungsbedingungen) und eine Formbeständigkeit, bestimmt als Schrumpf, von nicht mehr als 5 & Schrumpf in der Maschinen- oder Querrichtung, wenn man ohne Einwirkung meohaniaoher Haltekräfte 1 Min. auf 130° C erhitzt..

Eine zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung geeignete Vorrichtung ist schematisch in der Zeichnung.ge· zeigt. Die biaxial orientierte Folie P, die kontinuierlich von einer geeigneten (nicht eingezeichneten) Quelle, z. B. einer Vorratsrolle oder direkt von der Reokarbeit her, zugeführt wird, läuft über eine Reihe leerlaufender Walzen 1, 2 und 3» hierauf zwischen Sätzen zwangsläufig angetriebener, einen Spalt bildender Walzen 4,5 und 7,8 in der Kammer 6 hindurch, über die leerlaufende Walze 9 und schliesslich durch die zwangsläufig angetriebenen, einen Spalt bildenden Walzen 10, 11 und über die leerlaufende Waise 12,

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welche unmittelbar auaserhalb der Kammer 6 angeordnet Bind, Die Walzen 4« 7 und 10 sind vorzugsweise mit einen elastoaeren Material belegt. Die Walzen 5 und 8 werden zweckmäesigextfele· beheizt und auf der gewünschten Temperatur gehalten, während man die Walze 11 auf einer solchen Temperatur hält, dass die den Spalt der Walzen 10 und 11 passierende Folie abgekühlt wird. Durch die Kammer 6 wird gegensinnig zur Richtung dtr Folienbewegung Heissluft hindurchgeleitet und die Folie dadurch auf der gewünschten, vorbestimmten Temperatur gehalten. Die drei Sätze einen Spalt bildenden Walzen werden mit eolehe η relativen Geschwindigkeiten angetrieben» dass die gewünschte Entspannung (d. h. Schrumpfung) der Folie zwischen dem Walzensatz 4,5 und dem Walsensats-7,8 eintreten kann und danach die Folie zwischen dem Walzensatz 7,3 und de» Walzeneatz 10,11 in Längsrichtung gereckt wird.

Wie oben erwähnt, soll die Temperatur, bei der die Spannungeentspannung (Strain-Relaxation) der Folie erfolgt (Stufe 1 des Verfahrene), im Bereich von 120 bis 150° C liegen, wobei ä Temperaturen um 140° C herum bevorzugt werden. Der Betrag der Zusammenziehung in der Querrichtung soll im Bereich von 10 bis 30 % liegen, wobei 20 bis 30 $> bevorzugt werden, und die Zusammenziehung in der Masohinenrichtung soll ungefähr 0 bis 15 # betragen, wobei ein Bereich von 5 bis 10 # bevor« zugt wird. Die Folie wird der Wärmebehandlung in dem obengenannten Temperaturbereich eine genügende Zeit unterworfen, um eine Spannungeentspannung In den obengenannten Bereichen m. ertauben. ₉Ό_β·4ΤΛίβ9

In der auf die erste Stufe (Spannungsentspannung) folgenden Längsreckungbehandlung werden die besten Ergebnine· bei einer Längereckung um 5 ^ herum erbalten, «as aber beträchtlich τοη dem Zustand der Folie vor den Becken abhängt· Ia allgemeinen sind Reckgrade von etwa 0,5 bis 5 3* zufriedenstellend. Einen anderen wichtigen Faktor stellt die Temperatur dar; die besten Ergebnisse werden bei einer Längerecktemperatur um 140⁰C herum erhalten. Bei einigen Bedingungen kann die Längsreckung jedoch bei niedrigerer Temperatur, wie 100° C, und auch höherer Temperatur, wie 150° C, erfolgen. Der Betrag der Längsreokung und die Höhe der Temperatur der Folie während dieser Reckung stehen wiederum in Beziehung zueinander und werden beide von dem zu erzielenden Orad der Verbesserung beetinnt. Wenn die Längsreckung bei einer zu hohen Temperatur erfolgt» 1st eine Schädigung der physikalischen Eigenschaften der Folie wahrscheinlich; bei einer zu niedrigen Temperatur ist die Verbesserung der Folienflachheit gering.

Nach der bevorzugten AuefUhrungeform der Erfindung wird ein· Polypropylenfolie, erhalten durch Auspressen von geschmolzenem Polypropylen zu einem endlosen Schlauch, blaxiales Orientieren des Schlauche durch Ausdehnen und Recken und Bildung einer Flachfolie durch Aufschlitzen des Schlauches, etwa 5 bis 10 Sek.

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einer Temperatur von etwa 140° C unterworfen, während sie in der Querrichtung eich um etwa 25 $> und in der Masohinenriohtung (d. h. Längsrichtung) um etwa 5 bis 10 * zusammenziehen (d. h. schrumpfen) gelassen wird. Hierauf wird die spannungeentapannte Folie, die man auf einer Temperatur von 130 bis 140° C hält, in der Maschinenrichtung um etwa 1 bis 3 56 ihrer Länge gereckt. Das Produkt beeitBt eine Plaohheit, ausgedruckt ale Durchhang über einem unterstUtzungslosen Zwischenraum von 4,6 m bei einer Längezugspannung von 0*45 kg/2,54 cm Folienbreite (gemessen bei Vormalbedingungen) von nicht mehr als 6,4 mm und eine Formbeständigkeit, ausgedruckt als Schrumpf, von nicht mehr als 5 % in der Masohinen- oder der Querrichtung, wenn man sie ohne Einwirkung mechanischer Hemmkräfte 1 Hin. bei 130° C erhitzt.

Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt naturgenäse darin, die Herstellung einer Folie zu ermöglichen, die nicht nur sehr dauerhaft, sondern auch in einem Bereich von Temperaturen formbeständig ist und ferner eine Flachheit aufweist, | die ein gutes Laufvermögen der Folie auf Handhabungsvorrichtungen verschiedener Arten wie auch auf Verarbeitungsvorriohtungen der in der Praxis eingesetzter. Art besitzt.

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Sas folgende Beispiel zeigt die ausgeprägte Verbesserung der Formbeständigkeit und Flachheit von biaxial orientierter, erfindungsgemäss behandelter Poly propy It nf olle an Band . einer bevorzugten Aueführungsfora*

Bei ep IeI

Ein Polypropylen-Folieηschlauch, der durch Ausdehnen dee frisch gespritzten Schlauche auf das ungefähr Fünffache w seines Anfangeumfangs (in der Folienquerrichtung) und durch Becken des Sohlauches auf das Fünffache seiner Anfangslänge (in der Follenmaschinenrlehtung) biaxial orientiert worden ist, wird in zwei Folien zerschnitten. Eine der Folien wird als Kontrollfolie 1 zurückbehalten, während man die andere mit einer solchen Geschwindigkeit und bei einer solchen Temperatur durch die oben beschriebene Vorrichtung fuhrt, dass die Spannungsentspannung in der Maschinen- wie auoh der Querrichtung erhalten wird. Bei den in der Tabelle zusammengefassten Versuchen beträgt die Verweilzelt der Folie in dem Spannungsentspannungs-Abeohnltt ungefähr 10 Sek. bei 140° C, während eich die Folie in der Querrichtung um 25 £ und in der Maschinenrichtung um 7 i» zusammenziehen kann. Zur Verbesserung der Flachheit werden Waisen, die bei der obenbesohriebenen Vorrichtung den Walzen 10 und 11 entsprechen, mit einer um 3 £ höheren Lineargeschwindigkeit als die Walze« 7 und 8 betrieben. Die Walze 8 wird auf einer Temperatur von

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140° C gehalten. IMe erhaltene Folie fteigi einen solchen Flaohheitsgrad, dass der Durchhang in jeder "Gas·*" (Längezone der Folie) Über eine* unteretütBungslosen Zwischenraum von 4,6 m bei einer Iiängezugspannung von 0,45 kg/2,$4 o· Folienbreite, gernesäen bei Honaalbedingungen, weniger als 6,4 mm beträgt.

Wenn man die Längereokung der Folie nach der Spannungsentspannungs-Stufe weglässt, ist die Folie nioht flaoh und beträgt der Durchhang selbst bei der hohen Spannung Ton 0,64 kg/2,54 om Folienbreite mehr als 6,4 mm (i/4 Zoll).

Die Auswirkung der Arbeitsstufen auf die Formbeständigkeit, Flachheit und physikalischen Eigenschaften der Folie ist in der folgenden Tabelle (in der HR Maschinenrichtung und QR Querrichtung bedeutet) erläutert:

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	bei	110° C	Jolle 1 foli« 2*7 (keine Spen- (ötör SfeM* nungeent·- niin^lint*· oder LÄnge- r#etilöÄ^. ...._..,_ .—^--.	eW§0Oimiies^ ■f f ψ wmge- TVQjPXnW De*
	bei	120° 0
	bei	130° C	3,0 £/12,5 β b& f/lif i	i 1>8 5^i2t2 ίί
Schrumpf, £, MR/OR (ohne Hemmkräfte)	b der	Folie	5,4/15,8 2*1/Ira	2,^/1 »6
1 Min.	£kei±	smodul,	7,2/22,4 3,4/5»§	4,2^,7
1 Min.	schlecht aohleoht
1 Min.	21,4/22,5 20,7/19r0	21,1/19,6
Plaohheil
Zugfesti;

Dehnung, £, MB/QR

Zugfestigkeit,
kg/cm² χ KT*, ΜΗ/<&

' Durohhang über einem untersttttzungslosen Zwischenraum von 4,6 α bei einer Längeapannung von 0,45 kg/2,54 ca Folienbreite weniger als 6,4 mm.

^h+) Eine Folienprobe, die nur der Spannungsentepannung

(nicht dagegen der folgenden Längereckung) unterworfen worden 1st.

Bezüglich der Arbeitsstufen ist feetauatellen, daee ewnr die Folie in Bezug auf die Forabeständigkeit Wie autih die Flachheit verbeesert, irgendeine Tendenz sur BeeinträOhtigung anderer erwünschter Eigenschaften der Folie aber gering iet. Z. B* behalten, wie die Tabelle zeigt, die Steifigkeit (die in dem Zugeodul zun Ausdruck kommt), die Zugfestigkeit und die Dehnung der erfindungsgemäss behandelten Folien Im wesentlichen ihre erwünschte Höhe. Brfindungegemäss bebau-

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delte Pollen zeigen fernez keine Verschlechterung ihrer

Dauerhaftigkeit bei der BeutelfallpTÜfung und ergeben In der Tat bei der Kugelfallprttfung höhere Schlagfestigkeiten· Z. B.

ergibt eine 0,025 mm dicke, biaxial orientierte Polypropylen* folie, die erfindungsgemäss behandelt worden ist, bei der

Kugelfallprüfung einen Wert von 55,5 kg.oa bei 0° C, während

eine biaxial orientierte Kontrollfolie gleicher Dicke, die dieser Behandlung nicht unterworfen worden ist, einen Wert

von 39,5 kg.om bei 0° C ergibt. Q

In dem vorstehenden Beispiel sind die Bestimmungen der Zugfestigkeit, der Dehnung und des Zugfestigkeiteanfangsmoduls bei 23° C und 50 $> relativer Feuchte durchgeführt. Zur Bestimmung wird die Folienprobe (die Proben werden auf einem Schneidgerät der Bauart Thwing-Albert geschnitten, das Proben von 6,4 mm Breite ergibt) auf einem In at r on-Zugfest igkeit eprttfer mit einer Geschwindigkeit von 100 )ί/Μ1η. bis sum Bruch auegedehnt· Die beim Bruoh einwirkende Kraft (in kg/om ) ist gleich der Zugfestigkeit und die Dehnung gleich der ™ prozentualen Längenzunahme beim Bruoh. Der Zugfestlgkeiteanfangsmodul, der in direkter Beziehung eur Steifigkeit der Folie steht, wird aus der Heigung der auf der Schreibkarte des Instron-PrUfgerätes aufgezeichneten Spannungs-Dehnungs-Kurve bei einer Dehnung von 1 i» erhalten; die Zugfestigkeit

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«ie auch der Zugfestigkeitsanfangsnodul sind auf den Anfangs· querschnitt der Probe bezogen. Die Kugelfell-Prüfung ist in "Ködern Packaging", Vol. 25, Hoy. 1951, S. 129, beeohrleben.

Die Flachheit der Folie wird bestimmt, indem «an die Volle in Längsrichtung über zwei sorgfältig auegefluchtete, horisontale, parallele TXnterstütsungsstäbe oder -weisen legt, die la Abstand von 4,6 m angeordnet eind. Man hält die Folienenden fest und legt in Längsrichtung auf de* unterstüteungelosen Zwiechenraum von 4,6 m und gleiohaässig auf der Folienbreite eine Zugspannung an, beobachtet die Form eines Querschnittes der Folie etwa in der Mitte des unteretütsungslosen Zwischenräume und misst grosser« Abweichungen yon einer horiEontalen Geraden in Längeneinheiten. Biese Prüfung und Messung erfolgt bei nornalen Ungebungsbedingungen, «. B. einer Temperatur von 20 bis 35° C.

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Claims (2)

1. P-1213 "**

   Paten t a η ep r tt oh e

   L Verfahren zur Verbesserung der Formbeständigkeit und Flachheit biaxial orientierter Polypropylenfolie, dadurch gekennzeichnet, dass man (1) eine biaxial orientierte Polypropylenfolie, die durch Recken auf daa 2-bis 10-fache ihrer ursprünglichen Abmessungen in der Längs- und in der Querrichtung orientiert «orden 1st« einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur lsi Bereioh von 120 bis 150° C unterwirft und damit sich in der Querrichtung um 10 bis 30 i» und in der Längsrichtung um bis 2u 15 # zueanaaenziehen lässt und (2) die Polie dann bei einer Temperatur von 100 bis 150° Q in der Längsrichtung um 0,5 bis 5 ⁰A, be sogen auf die Pollenlänge naeh der Wärmebehandlung in der Stufe (1), reckt. ,
2. 2. Polypropylenfolie, hergestellt nach dem Verfahren gemäes Anspruch 1·

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   Leers«i t e