DE1704764C - Verfahren zur Herstellung ge streckter Folienbahnen aus thermoplasti sehen Kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gestreckter Folienbahr^en aus thermoplastischen Kunststoffen, wobei mehrere übereinanderliegende Folienbahner, gestreckt werden.

Gestreckte Folien haben sich für viele Anwendungsgebiete bewährt und werden deshalb in großem Umfang in der Praxis hergestellt und eingesetzt. Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung gestreckter Kunststoffolien bekanntgeworden, die sich zum einen durch die Form üer Au^gangsfolie, wie beispielsweise Schlauch- oder rlr^chfolie, und zum anderen in der Art unterscheiden, wie Jie zur Strekkung notwendigen Zugkräfte an den Folienrändern angreifen. Für verschiedene bekannte gestreckte thermoplastische Kunststoffolien sind die zum Strecken notwendigen Verfahrensparameter, wie Temperaturen und Spannungen, veröffentlicht. Nach den bekannten Streckverfahren lassen sich Folien aus kristallinen Kunststoffen, die bei einer Temperatur zwischen ihrem Glaspunkt und der Schmelztemperatur plastisch-elastisches Verhalten zeigen, besonders gut strecken. Andere Kunststoffolien, wie beispielsweise solche aus Polyäthylen niedriger Dichte, bereiten wegen des fehlenden plastischelastischen Verhaltens erhebliche Schwierigkeiten bei der Anwendung der bekannten Streckverfahren. Schließlich bereitet die Herstellung sehr dünner verstreckter Folien nach dem bekannten Streckverfahren grundsätzlich Schwierigkeiten, da auch geringfügige Inhomogenität der Folie den zur Aufnahme der Streckspannung zur Verfügung stehenden Querschnitt stark vermindert und deshalb die Bruchdehnung bei der Streckung leicht überschritten wird.

Es ist schon vorgeschlagen worden, übereinander-Hegende Folienbahnen gleichzeitig zu strecken, jedoch wird hierbei der Folienverbund hergestellt, um eine Abdichtung in den Wärmebehandlungszonen für die Folienbahn zu erzielen.

Über das Streckverhalten von thermoplastischen Kunststoffolien gibt ein bei Strecktemperatur aufgenommenes Zugdehnungsdiagramm Aufschluß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde» ein Streckverfahren zu schaffen, das es möglich macht, auch solche Folienbahnen zu strecken, deren elastische Eigenschaften einen in bekannter Weise durchgeführten Streckprozeß entweder überhaupt nicht oder nur unter ungünstigen Bedingungen zulassen.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird bei dem eingangs dargelegten Verfahren dadurch gelöst, daß durch Pressen und/oder Erwärmen vor dem Strecken die Haftung der einzelnen Folienbahnen aneinander so eingestellt wird, daß die Folienbahnen einerseits beim Strecken unverrrückbar aneinanderhaften, sie sich aber andererseits nach dem Strecken voneinander trennen lassen.

Hierdurch ist es nicht nur möglich, mit den übliehen Streckungsverfahren schwer oder überhaupt nicht zu streckende Folienbahnen, deren elastische Eigenschaften ein Verstrecken erschweren, auf einfache Art und We^;se zu sirecken, es wird außerdem noch die Voraussetzung geschaffen, mit "isher nicht möglicher Verfahrenssicherheit extrem dünne, gestreckte Folien herzustellen. Die so erhaltenen gestreckten einzelnen Folienbahnen können für sich aufgewickelt oder in einem weiteren Verfahrensschritt weiter behandelt werden. Die Streckung der Foüenbahnen erfolgt im wesentlichen in einem Temperaturbereich zwischen dem Glasumwandlungspunkt und der Schmelztemperatur der Folienbahnen. An Hand der Zeichnung und von Beispielen wird die Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt als Beispiel für eine get streckbare Kunststoffolie das Zugdehnungsverhalten einer Folie aus Polyäthylenterephthalat bei 90° C. Charakteristisch ist der svaagerechte Verlauf der Zugdehnungskurve mit dem sich anschließenden steilen Anstieg, bei dem die Verfestigung stattfindet. Ein entscheidender technologischer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, daß der Endpunkt der Streckung definiert ist durch den steilen Anstieg der Zugdehnungskurve; in

Fig. 2 ist das Zugdehnungsdiagramrn einer als nicht gut streckbar bekannten Hochdruck-Polyäthylenfolie der Dichte 0,918 g/cm» für eine Strecktemperatur von 90° C aufgenommen.

Im Falle des Polyäthylens, wo die typische Drei-

4c teilung des Zugdehnungsverhaltens, nämlich elastischer Bereich, Fließbereich, Verfestigungsbereich, fehlt, ist der Endpunkt der Streckung schwer festzulegen. Nachteile für die Technologie sind: Mangelhafte Reproduzierbarkeit sowie mangelhafte Stabilitat des Endzustandes.

F i g. 3 zeigt schließlich das Zugdehnungsverhalten eines losen Verbundes bei 90° C der beiden obengenannten Folien.

Unter dem vor der Verstreckung hergestellten losen Folienverbund ist ein solcher zu verstehen, bei dem die Trennkraft zur Überwindung der Adhäsionskräfte zwischen den einzelnen Folien ζατ Abtrennung einer Folie aus dem Verbund geringer ist als diejenige Kraft, die zur bleibenden Dehnung bei einer der Folien des Verbundes führt. Die Kraft, die zur Spaltung des 'eicht lösbaren Folienverbundes erforderlich ist, kann leicht mit Hilfe einer Zugprüfmaschine gemessen werden:

Hierzu wird ein Probestreifen definierter Breite eines Folienverbundes, der beispielsweise aus zwei Folien besteht, an einer Schmalseite nur so weit aufgetrennt, daß zwei nicht zusammenhängende Folienstreifen entstehen, die lang genug sind, um jeweils in eine Klemme einer Zugprüfmaschine eines gespannt werden zu können. Mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 20(1 mm/min wird dann durch Auseinanderfahren der beiden Klemmbacken der Zugprüfmaschine der Folienverbund völlig auf-

getrennt. Die zur Trennung erforderliche Kraft wird als Maß für die Verbundfestigkeit des Folienverbundes angegeben.

Der iose Folienverbund aus wenigstens zwei Folien kann aus gleich- oder verschiedenartigen, streckbaren thermoplastischen Kunststoffolien aufcebaut sein.

Die den Vorbund aufbauenden ungestreckten Folienbahnen haben im allgemeinen eine Dicke zwischen 20 und 500 um, wobei jedoch eine Foliendicke zwischen 50 und 350 um für die einzelnen Folien bevorzugt wird. Die Zahl der den Verbund bildenden Folienbahnen wird aber aus technischen und ökonomischen Erwägungen im allgemeinen nur so groß gewählt, daß sich durch Additionen der einzelnen Foliendicken ein Verbund von solcher Dicke bildet, welcher noch in hinreichend kurzer Zqit auf die Strecktemperatur erwärmt werden kann.

Die Foliendicke der den Verbund aufbauenden ,.■Mizelnen Folienbahnen und die Zahl der im Ver- ^! und vereinigten Folienbahnen gegebener Dicke be-■imrnen den Grad der Wirtschaftlichkeit, mit dem ii.:s erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wer- .kn kann.

Im allgemeinen tritt bei Verbunden aus mehr als irei Folienbahnen, die zusammen etwa einer Folieni-ke über 600 μΐη entsprechen, aus Gründen des . iirmeübergangs eine Minderung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ein.

Bei einem Folienverbund aus gleichartigen Folien-■-.hnen werden diese im Normalfall die gleiche ι lüendicke aufweisen. 1st der Folienverbund jedoch ras verschiedenartigen Folienbahnen aufgebaut.

i'nn ist es vorteilhaft, diejenigen Folienbahnen icker zu wählen, welche die besseren Streckgcnscha.'ten aufweisen.

1st der Folienverbund aus wenigstens zwei FolienoLihnen mit guten Streckeigenschaften und minde- !j!is einer Folienbahn mit mäßigen Streckeigen-■;c'naften aufgebaut, so bei Schlauchfolienbahnen, ist es vorteilhaft, daß die erstgenannte Folienbahn die Außenseite des Verbundes bildet.

Wird die Streckung des Folienverbundes in horizontaler Lage duichgeführt, so ordnet man den Folienverbund, wenn dieser aus verschiedenartigen Folienbahnen besteht, so an, daß eine Folienbalin mit guten Streckeigenschaften die untere Seite des Folienverbundes bildet.

Wesentlich für die Kombinationsfähigkeit von verschiedenartigen thermoplastischen Kunststoffolien im Rahmen des Verfahrens sind folgende Gesichtspunkte:

1. Die einzelnen Folienbahnen müssen im gleichen Streckbereich streckbar sein.

2. Die Bruchdehnung der einzelnen Folienbahnen darf bei der Streckung nicht überschritten werden,

3. Die Haftung der Folienbahnen im Verbund muß im wesentlichen so groß sein, daß die unter geringerer Streckspar.nung stehenden Folienbahnen das Zugdehnungsdiagramm der unter größe.er Streckspannung stehenden Schichten aufgeprägt bekommen.

Die Technik, nach welcher der zu streckende Folienverbund he.'gesu-llt wird, ist für die Durchführung des Verfahrens nicht kritisch, vifem dabei die Bcilimiun"', erfüllt ist, d:i!' in leiviii IünIv.ivi Folienverbund hergestellt wird. Eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung von FoHenverbunden, wie beispielsweise Extrusion aus Mehrfach-Ringschützdüsen und Mehrfach-Breitschlitzdüsen, Extrusionsbeschichtung, Kaschieren von Folienbahnen unter Druck und erhöhter Temperatur, gehören zum Stand der Technik.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf die beispielhaft erwähnten Kunststoffolienbahnen ίο beschränkt, vielmehr kann es mit gutem Erfolg auch mit einer Reihe anderer Produkte, wie beispielsweise Polystyrol-Folien, weichgemachte oder weichmacherhaltige PVC-Folien und andere streckbare Kunststoffolienbahnen, angewendet werden.

Beispiel 1

Eine mittels einer Doppelring-Schlitzdüse in bekannter Weise hergestellte Vcrbundschlauchfolie von einer Gsiamtdicke von 500 μΐη, wobei die äußere

ao Folie 200 inn und die innere Folie 300 iim ausmachen, und bei denen die lniienfolie aus PoIyäihylenterephthalat und die äußere Seite aus Hochdruck-Polyäthylen der Dichte 0,918 g/cm^a besteht, wird mit einer Geschwindigkeit von 5,4 m/min durch einen Heißluftkanal geführt und dabei auf 84 C erwärmt. Zwischen zwei Quetschwalzenpaaren, von denen das eine mit 5,4 m/min und das andere mit 17 m/min angetrieben ist, wobei las erstgenannte Quetschwalzenpaar vor dem Einlauf des Folien-

Schlauches in den Heißluftkanal und das zweite Quetschwalzenpaar hinter dem Auslauf des Folienschlauches aus dem Heißluftkanal angeordnet ist, wird der Verbundschlauch auf das dreifache seiner • ursprünglichen Länge gestreckt. Das Innere des Schlauches ist dabei mit Druckluft bis zu einem Druck von 0,2 kp/cm- gefüllt. Hierbei erfolgt eine Aufweitung des Schlauches auf das 4,5fa7he seines ursprünglichen Durchmessers.

Der gestreckte Verbundschlauch wird unmittelbar

nach dem Verlassen des Quetschwalzenpaares beidseitig geschlitzt, so daß zwei Flachfolienbahnen entstehen. Die Verbundhaftung zwischen der PoIyäthylenterephthalatfolie und der Polyäthyienfolie ist so gering, daß die Auftrennung dieses Folienverbundes in die sie aufbauenden einzelnen Folienbahnen durch eine Wickelspannung von 0,5 kp, die an die jeweils 1500 mm breiten Folien angreift, zur Trennung der Folienbahnen ausreicht. Die gestreckte Polyäthyienfolie hat dabei eine Längsfestigkeil von 6,5 kp/mm^s und eine Quetschfestigkeit von 7,0 kp/mm². Die Folie schrumpft längs um 42 ⁰Zo und quer um 45 ⁰O. Die gestreckte Polyäthylenfolie hat eine Läng'Jestigkeit von 22 kp/mm'-' und eine Querfestigkeit von 20,5 kp/mm².

Beispiel 2

Aus einer Polyäthylenterephthalatfolie der Dicke 100 um und anschließender Beschichtung mit PoIyülhylen, wobei die Polyäthylenschicht eine Dicke

6a von 350 [im aufweist, wird ein aus zwei verschiedenartigen Schichten bestehender Folienverbund hergestellt. Die hergestellte Verbundfolie wird an beheizten Walzen mitteis Wärmekontakt auf 90° C erwärmt und zwischen Streckwalzengruppen auf das 3,7fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt. Die längs gestreckte Verbundfolie wird anschließend in einem Breitstreckrahmen im Verhältnis 1 :4,2 quer uestreckt. Nach der Querstreckunii wird die PoK-

iithylenfolie von der Polyesterfolie abgetrennt und aufgewickelt. Die gestreckte Polyäthylenfolie hat in beiden Richtungen eine Festigkeit von mehr als 6 kp/mm-' und ist durch einen Schrumpfwert von 4O°/o in Längs- und Querrichtung, gemessen bei 90° C, gekennzeichnet.

Beispiel 3

Fin durch Extrusion und Beschichtung mittels bekannter Verfahren hergestellter Folienverbund aus drei Folien mit einer Gesamtdicke von 600 |im, deren äußere Folienbahnen aus Hochdruck-Polyäthylen der Dicke 250 |tm und deren den Verbundkern bildende Folienbahn aus Polyethylenterephthalat von 100 |im bestehen, wird in einem warmluftbeheizten Simultanstreckrahmen bei 90° C in Längsund Querrichtung auf das lfifache der ursprünglichen Fläche gestreckt. Die beiden äußeren Polyäthylenfolien werden von der den Verbundkern bildenden Polyäthylenterephthalatfolie abgezogen und aufgewickelt. Die so hergestellten gestreckten Polyäthylenfolien weisen eine Längsfestigkeit von 7,2 kp/mm- und eine Querfestigkeit von 7,3 kp/mm auf, wobei die Folienbahnen bei 90° C in der Längi um 44°/o und in der Breite um 43°/o schrumpfen.

Bcispi e 1 4

Zwei durch Extrusion mittels einer Breitschlitzdüse getrennt hergestellte Folienbahnen aus Poly äthylenterephthalat von je 50 (im Dicke werden ir einem Längsstreckwerk bei einer Temperatur vor

ίο 95° C auf das 3,7fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt, anschließend wird der entstandene lockere Folienverbund durch Einschieben eines feststehenden Spaltkeiles voneinander getrennt. Vor dem Einlaufen in einen Breitstreckrahmen werden die beiden

is Folienbahnen wieder vereinigt und gemeinsam bei einem Querstreckverhältnis von 1 :3,9 quer verstreckt. Nach der Streckung lassen sich die nunmehr 3,5 (im dicken Folienbahnen leicht voneinander trennen und aufwickeln. Die mechanischen Eigen-

ao schäften der beiden Folienbahnen sind identisch und vergleichbar mit Polyesterfolien, die nach herkömmlichen Verfahren von 50 |tm auf 3,5 |im gestreckt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung gestreckter Folienbahnen aus thermoplastischen Kunststoffen, wobei mehrere übereinanderliegende Folienbahnen gestreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß durch Pressen und/oder Erwärmen vor dem Strecken die Haftung der einzelnen Folienbahnen aneinander so eingestellt wird, daß die Folienbahnen einerseits beim Strecken unverrückbar aneinanderheften, sie sich aber andererseits nach dem Strecken voneinander trennen lassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Folienbahnen aus unterschiedlichen Materialien zur Haf'-ng gebracht werden.