DE1704687A1 - Verfahren zur Herstellung von orientierten Folien - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von orientierten FolienInfo
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Description
w.R. Qrace & Co. (US 587 957 - prio 20.10.66
NEUE UNTERLAGEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyäthylenfolien.
Die Herstellung von orientierten he ißachrumpfbaren Folien
aus Polyolefinen wie beispielsweise Polyäthylen oder Polypropylen ist bekannt* Nach einem Verfahren wird das Polymere
hierbei in der Kälte zu Folien gewalzt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es eine teure Kalanderanlage erfordert.
Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man durch Schmelzextrudieren ein sohlauchförmiges Extrudet bildet und dieses
unmittelbar expandiert. Die Schrumpfspannung der auf diese
Weise hergestellten Folien ist im allgemeinen nur sehr gering, wenn das Polyolefin nicht vor dem Orientieren vernetzt wird*
Obwohl durch das Vernetzen die technische Verarbeitbarkeit verbessert wird, hat es den Nachteil, daß die zusätzliche
Stufe einer Vernetzung der Polymerfolie durch Bestrahlung oder chemische Mittel, z.B. Vernetzungsmittel wie organische
Peroxyde, kostspielig und zeltraubend ist. Es besteht daher
seit langem der Bedarf nach einem Verfahren zur Herstellung
'·' >'/' · i ι'! ι'ίί.η l'-rl / SiÄbe.2 Mr I ' .rtz
unvernetzter orientierter Polyoleflnfolien, welche eich
leicht in technischem Maßstab herstellen lassen und ein
ausreichendes elastisches Erinnerungsvermögen haben, um
die für technische Verwendungszwecke gewünschte Heißschrumpf ftthigkeit und eine hohe Schrumpfspennung aufzuweisen,
Unter "Schrumpfspannung" versteht man die Kraft per Quer
schnittseinheit, welche die orientierte Folie beim Zusammen=»
ziehen unter Hemmung nach dem Tauchen in ein Heifiwasserbad
entwickelt. Diese Kraft wird dadurch gemessen, daß man eimzi
bekannten Bereich einer Folie bekannter Dicke zwischen zwei feststehende Klemmbacken spannt und diese Probe mit reproduzierbarer Schnelligkeit in das Bad taucht. Die Schrumpf spannung
wird als kg/cm aus der vom Prüfgerät angezeigten
Spannung und der Quersohnittsflache der Probe fc-!rechnet.
Mit der vorliegenden Erfindung wire* tM.es am seit langem
bestehenden Bedarf abgenoU'an, Hierzu wird erflndungsgemKß
ein Verfahren zur Herstellung einer biaxial orientierten Folie aus Polyäthylen niederer Dichte vorgesehlagen» bei
welchem man
a) ein schlau-!hf iSrnulges Extrudat aus Polyäthylen niederer
Dichte bei einer Temperatur Über dem endgültigen Schmelzpunkt des Polyäthylens bildet,
09821/1945
b) das schlauchföraige Extrudet höchstens 10 Sekunden
lang, vorzugsweise 2 bis 5 Sekunden lang« durch ein FlieSbad alt einer 15 bis 25°C unter dem endgültigen
Schmelzpunkt des Polyäthylens und vorzugsweise zwischen
85° und 95°C liecenden Temperatur führt,
o) das sohlauchförmlge Extrudat durch Innendruck mit einem
Oas unmittelbar biaxial orientiert und
d) die biaxial orientiert« Folie auf Raumtemperatur abkühlt.
der Anwendung und billig ist und keine komplizierten Anlagen erfordert.
Vorzugswelse wird die Folie in einem kontinuierlichen
Verfahren hergestellt, bei welchem das Polyäthylen niederer Dichte in Stufe a bei einer Temperatur Über dem endgültigen
Schmelzpunkt des Polymeren durch eine ringförmige DUββ
extrudlert wird. Wenn es Jedoch erforderlich 1st, das
Bxtrudat zur Aufbewahrung auf etwa Raumtemperatur abzukühlen, aue die Polle danach nochmals über ihre Schmelztemperatur erwKrmt und dann durch das Fließbad geführt werden.
Xm Anschluß an Stufe d des Verfahrens kann die orientierte
Polyolefinfolle gegebenenfalls durch übliche Mittel, z.B.
durch Erwärmen auf etwa 90 bis 100°C in einem Wasserbad,
geschrumpft werden.
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Unter der Bezeichnung "endgültiger Sehmelspunkt" wird die
niedrigst« Tempere tür verstanden, auf welche ein Polyolefin
erwärmt werden muß, um vollständig amorph, d.h. lOOJßig nichtkristallin«
zu sein· Das Polymere nuß beim Einbringen in
das Fließbad auf Jeden Fall vollständig amorph sein· Obgleich hierfür noch keine eindeutige Theorie festgelegt werden SoIl9
wird doch, angenommen» daß das unterkühlte geschmolzene
Polymere eine erhöhte SohmeltviskosltSt hat und daher zum
Expandieren einen hohen Druck erfordert, was von einer Erhöhung der Sehrumpfspannung der geblasenen Folie begleitet
1st.
FUr das XUhlbad kann jedes beliebige fluide Medium verwendet
werden, vorauegesetst, daß es nicht mit dem Polyolefin reagiert
und dieses nicht lust. Das bevorzugte Medium ist Wasser.
Weitere gut geeignete Medien sind Xthylenglykol, Silikonöl und Fllefibettmedien·
Die biaxiale Orientierung erfolgt durch Expandieren des warmen
Polyolefins mittels Luft oder eines sonstigen gasförmigen
Mediums, welches nicht mit dem orientierenden Polymeren reagiert.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Die darin angegebenen Sohmeltindloes wurden unter den in ASTKD
I238-52T angegebenen Bedingungen gemessen· Die Dichte des Polyolefins
wurde nach ASTMD 15O5-57T bestimmt«
1 0 9 8 2 1 / 1 9 A 5 ßAÜ
Beispiel ι
Bine 0,25 η» dicke Folie aua handeleUbliehen unvernetsten
Polyäthylen (Diohte 0,92, Sohaeliindex » 2) wurde «it einer
Infrarotlampe solange erhitzt, bia aie vollständig geschmolzen
«rar. Dieser Polyäthylentyp hat einen endgültigen Schmelzpunkt
von etwa 11O0C. Naoh de» Sehmelsen wurde die Folie 2
Sekunden lang in ein auf 880C gehaltenes Wasserbad getaucht. ,
Die Proben wurden dann unter Luftdruck zu einer dünnen Folie aufgeblasen. Wenn diese unvernetzte biaxial orientierte
Polyaerfolie in ein Heiflwaaserbad getaucht wurde, schrumpfte
ale um 8o£ und hatte eine Schrumpf spannung von 14 kg/em ,
gemessen in einem Instron-Prüfgerät.
Beispiel 1 wurde wiederholt. Jedoch wurde die wärme Folie
vor dem Blasen nioht in ein Wasserbad getauoht. Das Produkt J
aohrumpfte beim Helfiaohruapfen um 80jf, hatte jedoch nur eine
Sohrumpf spannung von 0·
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde die Folie nur auf eine Temperatur von etwa 97°C erwärmt. Bei Anwendung von
Druckluft sum Reoken der Folie rl8 diese.
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Oaa Verfahren naoh Beiapiel 1 wurde wiederholt, wobei Jedoch
die Temperatur dee tfaaaerbadea und die Blntauehzelt der Folie
in daaaelbe variiert wurden· Die Ergebnisse alnd in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Beispiel Wasser- Bintauoh- % Schrumpfung Sohrunpfapannung
temperatur dauer kg/cm2
14,0
14,0-15,4
15,3
| 4 | 95°C | 5 | aeo | 84 |
| 5 | 94°C | 5 | aeo | 89 |
| 6 | 94°C | 10 | aeo | platste bei« Aufblasen |
| 7 | 9X°C | 2-5 | aeo | 80-82 |
| 8 | 910C | 10 | aeo | platste bein Aufblasen |
| 9 | 86°C | 5 | aeo | 70 |
| 10 | 800C | 5-1Q aeo | platste beim Aufblasen |
In diese« Beispiel wird ein kontinuierliches Verfahren zur
Herstellung einer unvernetsten biaxial oirentierten Folie
beschrieben.
Ein handelsübliches unvernetstes Polyäthylen in Pelletform
mit einer Diohte von 0,92 und einem endgültigen Schmelzpunkt von HO0C wurde in den Einfülltrichter eines Extruders (2,5 cm
NRM extruder machine) gegeben, welcher mit einer flaahen
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Schnecke und einer eingeechjaolzenen Querkopfdruokdüse
versehen war» so daß die Extrusion in einem Winkel von etwa 90° zur Extruderachse erfolgte. Pie Temperatur im
Extruder wurde auf 120 bis 1300C gehalten, u» das Polymere
in geschobenen Zustand zu halten« Das gesehnolzene Polymere
verllefi den Extruder durch eine ringförmige lwn-DUae. Der ge*
setuBolsene Polymeraohlauch wurde dann in ein Wasserbad geleitet, welches durch einen Thermostaten auf 940C gehalten wurde.
Die unterkühlte Polymerfolie wurde dann durch von innen einwir~ kendea Luftdruck zwischen swei Abquetsohwalzenpaaren biaxial
orientiert. Die Walzenpaare waren so angeordnet« daß die Temperatur des Polymeren auf dessen Weg zwischen den ersten und dem
zweiten Walzenpaar nicht wesentlich abfiel. Der Abstand zwischen den beiden Abquetschwalzenpearen und der Expansionsgrad konnten
variiert werden, so dafl der in Produkt gewünschte Orad der biaxialen Orientierung eingestellt werden konnte. Nach dem
Passieren des zweiten Abquetsohwalzenpaares wurde der Polyäthylens
chlauch flachgelegt. Die schlauchförmig« expandierte biaxial orientierte Polyäthylenfolie wurde dann an beiden Selten
aufgeschnitten, so daß in elen horizontalen Hahnen zwei Folienbahnen
entstanden. Eine Pollenbahn wurde auf eine oberhalb der Bearbeitungsvorrichtung liegende Abziehwalze und die andere
auf eine unterhalb der Bearbeitungsvorrichtung liegende Abziehwalze gewickelt. Die biaxial orientierte Polyäthylenfolie hatte
eine Dicke von 0,038 me. Bein RelBschrumpen zeigte die Folie
•Ine prozentuale Schrumpfung von 85Ji und eine Sohrunpfspannung
von 16,1 kg/on ·
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Die Erfindung wurde vorstehend unter Verwendung von
Polyäthylen niederer Dichte beschrieben, jedooh können auch
Polyäthylen hoher Dichte und Polypropylen verwendet werden, wobei die Badtemperatur den höheren Schmelzpunkten dieser
Polymeren angepaßt werden mufl. Weiterhin kann die Badtemperatur
auch wesentlich niedriger als oben angegeben sein; wenn das Polymerband beispielsweise eine wesentlich über seinem Schmelz«
φ punkt liegende Temperatur hat» kann die Badtemperatur zur Einhaltung einer konstanten Behandlungsdauer natürlich erniedrigt
werden.
Das Polyolefin kann vor dem Orientleren auch noch mit Füllstoffen,
Weichmaohern, Antioxydantien, Antistatika, Farbstoffen,
Pigmenten und dergleichen versetzt werden.
Die orientierte Polyolefinfolle kann für die verschiedensten
^ Zwecke verwendet werden» wozu beispielsweise die Verpackung
von Nahrungsmitteln und anderen Produkten gehurt.
hbssch
BAD ORK51NAL
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Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von biaxial orientierten
Folien aus Polyäthylen niederer Dichte durch Recken eines schlauchförmigen Extrudats mittels von innen einwirkendem Oasdruck und anschließender Kühlung, dadurch
gekennzeichnet« daß man
a) ein schlauchförraiges Extrudat aus Polyäthylen niederer
Dichte bei einer Temperatur über dem endgültigen Schmelzpunkt des Polyäthylens in Abwesenheit
eines Vernetzungsmittels bildet,
b) das sohlauchförmige Extrudat höchstens 5 Sekunden
lang durch ein Pließbad mit einer 15 bis 25°C unter dem endgültigen Schmelzpunkt des Polyäthylens liegenden
Temperatur führt und
c) das schlauohförmige Extrudat durch von innen einwirkenden
Gasdruck unmittelbar biaxial orientiert. Ψ
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das echlauohförmige Extrudat 2 bis 5 Sekunden lang
duroh ein Wasserbad von 85 bis 95°C führt.
Naua Unterlagen
109821/1945
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