DE1694844B2

DE1694844B2 - Verfahren zur herstellung von beiderseitig mattierten oder gerauhten folienbahnen

Info

Publication number: DE1694844B2
Application number: DE19671694844
Authority: DE
Inventors: Louis Charles Levittown Pa Powell John Alexander Dr Willing boro N J Hajduk Fred Andrew Landsdale Pa Souder, (V St A )
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 1966-03-24
Filing date: 1967-01-17
Publication date: 1971-09-09
Also published as: BE692272A; SE348970B; NL6704357A; US3415796A; GB1169994A; DE1694844A1; FR1507903A; ES337229A1; DK117104B

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von beiderseitig mattierten oder gerauhten Folienbahnen aus Polymerisaten der Ester der Acrylsäure.

Folien mit gerauhter oder gemusterter Oberfläche sind bisher aus Polymerisaten der Ester der Acrylsäure oder anderen thermoplastischen Kunststoffen nach verschiedenen Methoden hergestellt worden. Allen diesen bekannten Methoden ist ein gesonderter nachbearbeiteter Arbeitsgang gemeinsam, indem eine im Extruder oder auf dem Kalander hergestellte Folienbahn einer zusätzlichen mechanischen Bearbeitung, beispielsweise durch Prägewalzen oder ein Sandstrahlgebläse od. dgl., unterzogen wird. Folien mit satinierter oder mattierter Oberfläche wurden auch hergestellt, indem man die Schmelze eines filmbildenden Harzes bei diesem Verfahren auf einer Abschreckwalze verformte, welche eine satinierte oder mattierte Oberfläche besaß.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, solche Nachbehandlungsgänge und mechanische Bearbeitungsmittel überflüssig zu machen und Folienbahnen herzustellen, deren innere und äußere Oberfläche sich bereits während der Folienbildung mattieren. Die Aufgabe wird gelöst durch Verarbeiten von Polymerisaten mit bestimmten physikalischen Parametern.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von beidseitig mattierten oder gerauhten Folienbahnen durch Extrudieren von Polymerisaten von Estern der Acrylsäure, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man Homopolymerisate von Estern der Methacrylsäure mit C.,-C₄-Alkoholen oder Mischpolymerisate eines niederen Alkylmethacrylates mit Estern von Acrylsäure mit C,-C_s-AIkoholen verwendet, wobei die Polymerisate einen Schmelzindex von 0,1 bis 3,0 und eine Ti-Temperatur von 30 bis 80^c C aufweisen.

Die Herstellung von Folienbahnen aus thermoplastischen Kunststoffen durch Extrudieren eines Schlauches aus einer Ringdüse, der dann mittels eines gasförmigen Mediums bis zu einem größeren Durchmesser ausgeweitet wird, ist bekannt und beispielsweise in den USA.-Patentschriften 2 461975. 2 461 976 und 2 632 206 beschrieben. Danach wird ein in den verformbaren plastischen Zustand gebrachter Kunststoff aus einer Ringdüse zu einem nahtlosen Schlauch extrudiert und von einem Paar von Quetschwalzen, das in einem gewissen Abstand von der Düsenöffnung angeordnet ist, laufend abgezogen. Während der Schlauch sich in noch plastischem Zustand zu dem Quetschwalzenpaar hinbewegt, wird er mittels eines in sein Inneres eingeleiteten gasförmigen Mediums zu einem bestimmten grösseren Durchmesser aufgeblasen. Dabei bläst man den Außenumfang des Schlauches in der Nähe der Düsenöffnung mit einem Düsenmedium, wie Luft, an, so daß er, sobald er zu dem vorgesehenen größeren Durchmesser aufgeblasen ist, auch bereits den erstarrten Zustand erreicht. Der erstarrte Schlauch fällt allmählich in sich zusammen und wird dann beim Durchgang zwischen den Quetschwalzen flach ausgebreitet. Der flach ausgebreitete Schlauch wird auf eine Aufwickelwalze aufgenommen und kann danach in einzelne endliche Längen aufgeschnitten oder durch Anbringen eines durchlaufenden Längsschlitzes zu einer Folienbahn ausgebreitet werden. Gegebenenfalls kann das Schneiden oder Schlitzen auch vor dem Auflaufen des Schlauches auf die Aufwickelvorrichtung vorgenommen werden.

Um mit dieser Arbeitsweise Schläuche oder Folienbahnen mit mattierten oder gerauhten Oberflächen zu erhalten, verarbeitet man erfindungsgemäß ein Polymerisat von Estern der Acrylsäuren mit einem Schmelzindex von 0,1 bis 3,0, vorzugsweise etwa 0.5 bis etwa 2,5, und einer Glasübergangstemperatur Ti von etwa 30 bis etwa 80° C, vorzugsweise etwa 40 bis etwa 65° C.
Zur Erläuterung des Begriffes der Glasübergangstemperatur Ti wird verwiesen auf das Werk »Properties and Structure of Polymers«, Tobolsky, John Wiley & Sons, New York, 1960, S. 61 bis 81.

Als Vertreter der diese Parameter aufweisenden Acrylatpolymerisate werden genannt die Homopolymeren, beispielsweise Polyäthylmethacrylat, Polyisopropylmethacrylat, Poly-sec-butylmethacrylat. Als niedere Alkylmethacrylate sind insbesondere zu verstehen die Methacrylsäureester der Alkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in gerader oder verzweigter Kette. Als besonders leicht zugängliche Handelsprodukte werden die Mischpolymerisate auf Basis von Methylmethacrylat bevorzugt. Besonders günstig im Sinne der Erfindung verhalten sich Mischpolymerisate aus 50 bis 85 Gewichtsprozent Methylacrylat mit 50 bis 15 Gewichtsprozent Acrylsäureestern von C,-C₈-Alkoholen. Bevorzugte Alkylacrylate sind Äthylacrylat und Butylacrylat. Die erfindungsgemäß zu verarbeitenden Homopolymerisate und Mischpolymerisate können nach beliebigen bekannten Methoden, beispielsweise in der Masse, in der Suspension, in der Emulsion oder im Chargenbetrieb hergestellt werden.

Das Extrudieren des Kunststoffschlauches unter Mattierung seiner Oberfläche erfolgt bei Temperatüren oberhalb des Erweichungs- oder Schmelzpunktes des Kunststoffes bis kurz unter derjenigen Temperatur, bei der eine merkliche Zersetzung des Kunststoffes eintritt, was sich beispielsweise durch Blasenbildung anzeigt. Im allgemeinen kommt der Temperaturbereich von etwa 177 bis etwa 260⁰C an der Extruderdüse in Frage.

Der Grad der Mattierung läßt sich durch Variation der Extrudiertemperatur regulieren. Für ein Acrylharz eines bestimmten Schmelzindex wird die Mattierung um so stärker, je niedriger, und um so schwächer, je höher die Extrudiertemperatur innerhalb des angegebenen Bereiches ist.

Grundsätzlich sind sämtliche Polymerisate der genannten Ester der Acrylsäuren für das Verfahren der Erfindung geeignet. Besonders günstig sind aber solche mit verhältnismäßig hohen Molekulargewichten. Je niedriger das Molekulargewicht und je höher dementsprechend der Schmelzindex ist, desto schwächer ist die Neigung zur Bildung einer mattierten Oberfläche beim Extrudieren. Umgekehrt ist die Mattierungsneigung um so stärker, je höher das Molekulargewicht und je niedriger der Schmelzindex ist. Um während der Extrudierung des Schlauches eine volle Mattierung zu entwickeln, soll die Extrudiertemperatur mindestens 11 bis 11,5° unterhalb derjenigen Temperatur liegen, bei der eine merkliche Zersetzung des betreffenden Kunstharzes eintritt. Selbstverständlich muß stets oberhalb der Temperatur gearbeitet werden, bei welcher das betreffende

C5 Kunstharz erweicht und fließbar wird.

Zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung eignen sich alle bekannten Schlauchextruder, wobei die Drücke in einem weiten Bereich variiert werden

3 4

können. Üblicherweise arbeitet man mit Drücken von Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen etwa 286 bis etwa 1000 at. Ausführungsformen der Erfindung. Teile und Pro-Ais Schmelzindex wird diejenige Anzahl Gramm zentsätze sind auf Gewicht bezogen, wenn nichts Harz oder Polymerisat bezeichnet, welche bei 220° C anderes angegeben ist. Dabei werden aus einem Exunter einem Druck von 14,3 at durch eine Stan- 5 truder von 25,4 mm Durchmesser mit einer Dlisendarddüse nach der Vorschrift ASTM D-1238-57T öffnung von 25,4 bis 12.7 mm mit einem Durchsalz innerhalb von 10 Minuten hindurchtritt. von stündlich 4,5 bis 5,4 Kilogramm Schläuche von Die mattierten Schläuche und Folien aus Acrylat- 0,076 mm Wandstärke extrudiert und zum zwei- bis polymerisaten, wie sie nach der Erfindung hergestellt dreifachen Durchmesser aufgeblasen. Dabei bewegt werden, zeichnen sich durch vielfache Verwendbar- io sich der extrudierte Schlauch in senkrechter Richkeit aus. Wenn Folien auf irgendwelche anderen tung und wird mit Luft aus einem die Düsenöffnung Substrate aufgebracht werden sollen, begünstigt die umgebenden Kühlschlitz leicht gekühlt. Auf dem Mattierung die Haftfestigkeit auf den üblichen Klebe- Weg von der Düse zum Quetschwalzenpaar fällt der mittelschichten. Die Folien eignen sich daher auch Schlauch allmählich zusammen, nach Durchlaufen besonders gut zum Aufbau von Laminaten, insbe- 15 des Quetschwalzenpaares wird er auf eine Aufwickelsondere als Schutz- und Deckschicht. Die mattierte rolle geführt.
Folie der Erfindung läßt sich unmittelbar mit metallischen und nichtmetallischen Substraten zusammen Beispiel 1
zu Mehrschichtmaterialien verarbeiten. Ferner eignet

sich die Folie als Schichtträger für lichtempfindliches 20 Man verarbeitet ein in der Masse polymerisiertes

Material, für Diapositive und als zu bedruckendes Mischpolymerisat aus 64% Methylmethacrylat und

Material. 36^ft/o Äthylacrylat mit einem Schmelzindex von 2,0

Die mattierten Folien der Erfindung zeichnen sich und einer Ti-Temperatur von etwa 46⁰C bei einer

durch die ungewöhnliche, aber sehr nützliche Eigen- Extrudiertemperatur von 232° C.

schaft aus, daß sie sich während der normalen La- 25 Man erhält einen Schlauch bzw. eine Folie mit

minierungsvorgänge in eine brillantklare Folie ver- Mattierung auf beiden Seiten, einer Gesamtdurch-

wandeln lassen. lässigkeit von 92,0% für weißes Licht und einen

Man bringt beispielsweise eine nach Beispiel 1 Schleierwert von 40,8%. Die Zugfestigkeit beträgt

mattierte Folie beidseitig auf eine steife Ausweiskarte 421 kg/cm^ä in Maschinenrichtung und 514 kgcnv- in

aus Polyvinylchlorid auf und verpreßt dieses Lami- 30 Querrichtung,
nat zwischen polierten Platten aus Chrormmetall in

einer hydraulischen Presse in folgenden Stufen: Beispiel 2

a) 5 Minuten lang bei 149° C und 243 at; _{Nach der Methode von} Beispiel J verarbeitet man

b) 9 Minuten lang mit 243 at bei voller Abkühlung 35 ein Polyäthylmethacrvlat vom Schmelzindex 0,75 und auf Raumtemperatur: einer Ti-Temperatur von 65^r C. Auch hier erhält man

c) Aufheben des Druckes, Entnahme des Laminats. ^{eine auf beiden Seiten mattierte Folie}-

Das so hergestellte Laminat weist eine hochglän- Beispiel 3

zende klare und glatte Oberfläche auf. Eine Erklä- 40

rung für diesen Effekt steht einstweilen aus. Mög- Man verarbeitet ein im Suspensionsverfahren her-

ücherweise bieten die winzigen Vertiefungen und Er- gestelltes Mischpolymerisat aus 75 ⁰Zo Methylmeth-

höhungen, aus denen die Oberfläche der Mattfolien acrylat und 25% Äthylacrylat mit dem Schmelzindex

der Erfindung bestehen, Ausgangskanäle für Luft 1,0, einer Ti-Temperatur von etwa 63° C bei einer

oder andere Gase, welche sonst während der Lami- 45 Düsentemperatur von 260^C. Dabei tritt am

nierungsoperation in das Laminat eingeschlossen Schlauch Blasenbildung auf, und durch Austreten

blieben. von Monomer-Dämpfen wird die Oberfläche narbig

Der beschriebene Effekt bei der Laminierung ist und ungleichmäßig.

nicht auf die angegebenen Bedingungen von Druck, Man setzt daher die Düsentemperatur auf 249' C

Temperatur und Zeit beschränkt. Vielmehr können 50 herab und erhält nunmehr eine auf beiden Oberflä-

diese Bedingungen in weiten Grenzen variiert werden, chen mattierte Oberfläche mit einer Gesamtdurch-

wobei stets der angegebene Effekt eintritt. Vorzugs- Lässigkeit für weißes Licht von 22,5 und einem

weise stellt man die Laminate ohne Benutzung von Schleierwert von 25,4%. Die Zugfestigkeit beträgt

zusätzlichen Klebstoffen her. 581 kg/cm² in Maschinenrichtung und etwa

Die Mattfolie der Erfindung hat von Haus aus eine 55 645 kg cm- in Querrichtung (8070 bzw 8960 psi).
ungewöhnlich hohe Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung und Abbau durch UV-Licht. Troizdem Beispiel 4
kann es manchmal wünschenswert sein, der Folie

auch noch eine oder mehrere übliche UV-absorbie- Man verarbeitet in der angegebenen Weise Misch-

rende Verbindungen einzuverleiben. Als solche wer- 60 polymerisate aus 72,7% Methylmethacrylat und

den beispielsweise genannt 2,4-Dihydroxybenzophe- 27,3% Äthylacrylat, die aber unterschiedliche

non, 2-(2'-Hydroxy-5'-methylphenyl)-benzotriazoI, Schmelzindizes aufweisen, bei einer Düsentemperatur

4-Dodecyl-oxy-2-hydroxy-benzoρhenon. von 204' C.

Die mattierten Folien und Schläuche der Erfindung Aus zwei Harzen mit den Schmelzindizes 0.32 und

sind selbsttragend. Im allgemeinen werden sie in 65 0,92 erhält man einwandfrei beiderseitig mattierte

Dicken von etwa 0,013 bis etwa 0,25 mm hergestellt, Folien, während man aus einem Harz mit dem

obwohl auch größere Dicken hergestellt werden Schmelzindex 5.5 nur eine glatte durchsichtige Folie

können. herstellen kann.

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Beispiel 5

Man verarbeitet ein Mischpolymerisat aus 64^o/o Methylmethacrylat, 36 %> Äthylacrylat und dem

Schmelzindex 1,8 bei unterschiedlichen Extrudertemperaturen. Das Aussehen der auf diese Weise erhaltenen Folien ist in der nachstehenden Tabelle ausgewiesen.

	Düsen-	Druck	Aussehen der Folie
Versuch	lemperatur °C	7100 psi/511 at	matt mit großer unregelmäßiger Körnung
a	182	6200 psi/446 at	ebenso
b	196	5600 psi/403 at	feine Mattierung
C	204	5100 psi/367 at	noch feinere Mattierung
d	218	3600 psi/259 at	sehr feine Mattierung
e	246	3000 psi/216 at	Blasen durch Zersetzung
f	262

Man sieht, daß Grad und Art der Mattierung durch Variation der Extrudertemperatur reguliert werden können. Die Extrudiergeschwindigkeit ist dabei in allen Fällen die gleiche, der Extrudierdruck vermindert sich mit steigender Temperatur. Selbstverständlich könnte aber auch der Druck konstant gehalten werden, indem man die Extrudiergeschwindigkeit variiert.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von beidseitig mattierten oder gerauhten Folienbahnen durch Extrudieren von Polymerisaten von Estern der Acrylsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man Homopolymerisate von Estern der Methacrylsäure mit C₂-C₄-Alkoholen oder Mischpolymerisate eines niederen Alkylmethacrylats mit Estern von Acrylsäure mit C,-C₈-Alkoholen verwendet, wobei die Polymerisate einen Schmelzindex von 0,1 bis 3,0 und eine Ti-Temperatur von 30 bis 80° C aufweisen.