DE1729006A1

DE1729006A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyolefinfilmen

Info

Publication number: DE1729006A1
Application number: DE19671729006
Authority: DE
Inventors: Wu Chein-Ho
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1966-09-08
Filing date: 1967-09-06
Publication date: 1971-01-14
Also published as: BE703522A; GB1093018A; NL6712195A

Description

betreffend
"Verfahren zur Herstellung von Polyolefinfiltnen".

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Polyolefinfilmen durch kontinuierliches Verpressen von Polyolefinen, beispielsweise Polypropylen, in geschmolzenem Zustand durch eine Strangpresse mit ringförmiger Aüsstoßöffnung und kontinuierliches Aufblasen des so erzeugten schlauchförmigen Gebildes, "bevor es sich zum festen Zustand abgekühlt hat. Das Aufblasen wird bewirkt, indem man eine Säule eines gasförmigen Mediums in den Schlauch einführt und nach dem Kühlen den aufgeblasenen Schlauch zusammenfügen läßt, so daß er einen "abgeplatteten" Zustand erreicht, in welchem er an einer oder beiden Kanten aufgeschnitten werden kann, wodurch man, wie beabsichtigt, einen Polyolefinfilrn in fortlaufender Bahn erhält. Der Ausdruck "Polyolefine" umfaßt Olefinpolymerisate und -copolymerisate und Massen, die im wesentlichen aus derartigen Stoffen bestehen.

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Außer mit Hilfe des soeben beschriebenen Verfahrens, das auch als "Lay-flat-Verfahren" bezeichnet wird, können Polyolefine filme auch durch unmittelbares Auspressen (Extrusion) aus einer Schlitzform für Pollen hergestellt werden. Eine der Eigenschaften, die bei der Verwendung der Polyolefinfilme, insbesondere für Verpackungszweoke, eine immer größere Bedeutung gewinnen, ist die vollkommene Durchsichtigkeit, und es wurde gefunden, daß es mindestens im Pail von Polypropylen notwendig ist, den extrudierten PiIm sehr rasch abzuschrecken, wenn man die heutzutage sehr weitgehenden Ansprüchean Klarheit und Durchsichtigkeit erfüllen will. Die Verwendung von Wasser als Kühlmedium ermöglicht das verlangte rasche Kühlen. Das oben an zweiter Stelle erwähnte Verfahren, bei dem die Masse durch einen geraden Schlitz gepresst wird, hat den Vorteil, daß der austretende PiIm in einem Wasserbad abgeschreckt werden kann, denn es ist verhältnismäßig einfach, den PiIm nach abwärts unmittelbar in das Wasserbad auszustoßen; der PiIm wird dabei durch das Wasser über darin völlig eintauchende leitwalzen •oder zwischen Haltewalzen mit Hilfe der üblichen Zug- und Pördereinrichtungen weiterbewegt· Andererseits hat dieses Schlitzprefi- oder -spritzverfahren jedoch eine Anzahl von Kachteilen; beispielsweise muß man bei höheren Ausstoßtemperaturen arbeiten, was die Gefahr der Polymerzersetzung zur Polge hat, und bei der Presse müssen die Dimensionen sehr genau eingehalten werden, was schwierig ist; ein weiterer Nachteil besteht darin, daß stets ein Teil des Filmes entlang der Außenkanten verloren geht und daß das Verfahren, verglichen mit dem oben skizzierten "Aufblasverfahren" eine niedrigere Ausbringung in der Zeiteinheit bedingt, da man

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nicht wie dort, zwei kontinuierliche Filmbänder erhält, sondern nur ein einziger Streifen erzeugt wird. Versucht man, den Ausstoß beim Schlitzpreßverfahren dadurch zu erhöhen, daß man die Preßgeschwindigkeit steigert, so treten andere Probleme auf; beispielsweise ergibt sich beim Absohrecken in Wasser die Schwierigkeit, daß der abgeschreckte Film Wasser mit sich führt, das die Trocknung erschwert. Man ist daher seit längerer Zeit bemüht, das Aufblanverfahren 30 abzuändern, daß es sich mit dem Abschrecken des Films in Wasser verträgt. Der in diesem Fall auftretende Druck äee Kühlwassers auf den Fileschlauoh bedingt jedoch komplizierte Maßnahmen, wenn man eine Schädigung und ein Verderben des Filmes verhindern will. Bisher hat sich jedenfalls die einfachste Arbeitsweise, bei der der Film mit Hilfe eines in dem Wassergefäß angeordneten Walzenpaares aus der Strangpresse nach unten durch einen Behälter mit Kühlwasser gezogen wird, stets als in technischem Maßstab undurchführbar erwiesen. Bei Versuchen mit einer derartigen Arbeitsweise wurde gefunden, daß der hydrostatische Druck, der auf demjenigen Teil des aufgeblasenen Schlauches ausgeübt war, der unterhalb der Wasseroberfläche liegt, den Schlauch bei seiner Einführung in das Wasser zusammendrückt, wobei sich an seiner Oberfläche Runzeln bilden und außerdem die sich berührenden Teile der Schlauohinnenfläche fest miteinander verkleben, da der Film beim Zusammenpressen noch npficht so weit abgekühlt ist, da$4r nicht mehr klebrig ist. Der Wasserdruck läßt nicht nur den aufgeblasenen Schlauch auf unregelmäßige Weise zusammenfallen, bevor er die unter Wasser befindlichen Rollen erreicht hat, sondern dieser Vorgang beginnt schon, sobald der Schlauch die Wasseroberfläche erreicht;

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es sseigte sich auch, daß man die Bildung von Runzeln und Palten nicht verhindern kann, wenn »an die Förderwalzen näher an die Oberfläche des Kühlwassers bringt. Im Gegenteil stört die Rotation der · Walzen, je näher sie an der Oberfläche angeordnet sind, umso mehr den Kühlvorgang und die Störungen geben Anlaß zum Auftreten von Oberflächenschädigungen in dem schlauchförmigen Film, der bei seinem Eintritt in das Wasser noch warm und weich ist, wodurch die optischen Eigenschaften des Endproduktes sehr ungünstig beeinflußt werden können. Selbstverständlich kann man den hydrostatischen Druck nicht dadurch ausgleichen, daß man den Gasdruck im Inneren des schlauchförmigen Gebildes erhöht, well dieses sonst auf dem Weg zwischen Düsenöffnung und Wasserfläche platzen würde· Aus diesem Grund sind die Vorschläge zur Nutzbarmachung der Wasserkühlung bei derartigen aufgeblasenen schlauchförmigen Gebilden meistens äußerst kompliziert und lassen sieb praktisch nicht durchführen.

überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man den aufgeblasenen Polyolefinschlauch in einem Gefäß mit Kühlflüssigkeit rasch zu einem Film von guter Klarheit abkühlen kann, wenn man in der Kühlflüssigkeit ein Baar im Abstand von-einander angeordnete Kühlwalzen vorsieht, welche den aufgeblähten Schlauch bei« Eintritt In die Kühlflüssigkeit einengen und den Kühlprozess unterstützen. Auf diese Weise läßt sich der Torteil des einfachen Absohreokene in Wasser, den man bisher lediglich beim Schlitzpreßverfähren erreichen konnte, kombinieren mit den Vorzügen des Aufblasverfahremi· Gegenüber dem üblichen Aufblasverfahren mit Luftkühlung hat man den zusätzlichen Vorteil einer wesentlichen Raumersparnis, da in diesem¹

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Fall nicht ein derart großes Volumen zur Verarbeitung kommt, wie es beim Luftkühlen durch den langen Filmschlauch zwischen der Extrusionsdüse und den Förderrollen bedingt ist, wobei übrigens die Stabilhaltung dieser Schlauchstrecke besonders schwierig ist. Überraschenderweise tritt beim erfindungsgemäßen Arbeiten das Problem der Wassermitführung an dem abgeschreckten Film nicht aaf und der PiIm kann aus dem Wasserbad auf eine übliche Aufwindeeinrichtung Überführt werden, oh/ne daß besondere Maßnahmen zum Trocknen eingeschaltet werden müssen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines PoIyolefinfilras, bei welchem der von innen aufgeblasene schlauchförmige PiIm aus dem Extruder nach unten in einen Behälter mit Kühlflüssigkeit abgezogen wird, in welcher der Filmschlauch zum -vollkommen "platten" Zustand zusammenfällt, ist dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchförmige PiIm beim Durchgang zwischen einjiem Paar paralleler, im Abstand angeordneter Kühlrollen weitgehend, jedoch nicht gänzlich zum flachliegenden Zustand zusammengedrückt wird, wobei die Kühlrollen an der Oberfläche der Kühlflüssigkeit derart angeordnet sind, daß sie bei der Rotation teilweise darin eintauchen und dafl sie den in die Kühlflüssigkeit eintretenden PiImsohlauch zwar von zwei Seiten einengen, jedoch nicht erfassen und weiterziehen·

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Vorzugsweise sind diese Kühlrollen, die ein sofortiges rasches Abkühlen des Filmschlauches bewirken, derart angeordnet, daß ihre Rotationsachsen im wesentlichen innerhalb der gleichen Ebene liegen wie die Oberfläche der Kühlflüssigkeit, jedoch überschreiten gewisse Abweichungen von dieser Stellung der Kühlrollen gegenüber der Flüssigkeitsoberfläche nicht den Rahmen der Erfindung, vorausgesetzt, daß sie die sich gegenüberliegenden Seiten des Films vollkommen abstützen, ohne daß die Innenflächen beim Eintreten des Films in die Kühlflüssigkeit irgendwie miteinander in Berührung kommen. Der teilweise flachgedrückte Film wird dann innerhalb der Flüssigkeit zum völligen Zusammenfallen gebracht durch Einrichtungen, wie beispielsweise angetriebene Haltewalzen, die vollkommen^die Kühlflüssigkeit eintauchen. Derartige Halteoder Förderwalzen dienen auch dazu, das gasförmige Füllmedium im Filmschlauch zu halten und den Film durch das Wasserbad herabzuziehen oder mindestens seinen Durchlauf zu unterstützen· Der vertikale Abstand zwischen der ringförmigen Ausstoßöffnung des Werkzeugs und der Oberfläche der Kühlflüssigkeit kann durch Versuche ermittelt werden; für die Herstellung von Polypropylenfilm liegt dieser Abstand gewöhnlich zwischen rund 15 und 5o cm (6 bis 2ο inches), beispielsweise zwisohen 28 und 38 cm (11 bis 15 inches). Der Durchmesser der KühlroHen wird eo gewählt, daß eine entspre chende Stütefläohe für die Jeweils in frage könnende maximale Filmbreite gewährleistet i**f derartig· Rollen sind dann auoh geeignet für did Herstellung ton schmäleren Filnen, Im allgemeinen sind Kühlrollen von rand 25 ce (Io inohes) Durchmesser eur Herstellung von Propylenfilmen geeignet, deren Breite im gegenwärtig bevoreugten Bereioh liegt·

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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Polypropylenfilmen in Form einer Kombination aue folgenden Einzeleänrichtunfren: Eine Strangpresse zum Extrudieren einea von innen aufgeblasenen schlauchförmigen Films aus geschmolzenem Polyolefin nach unten; eine Einrichtung zum Kühlen des Films, bestehend aus einem Behälter für Kühlflüssigkeit, einem Paar antreibbaren Förderwalzen, welche den schlauchförmigen Film durch die in dem Behälter enthaltene Flüssigkeit hindurchziehen und einem Paar paralleler, im Abstand voneinander angeordneter Kühlrollen, die den Filmschlauoh beim Eintritt in die Kühlflüssigkeit etwas zusammendrücken, ihn jedoch nicht fördern oder weiterziehen.

Vorzugsweise ist die Kühlflüssigkeit Wasser; um auf den Kühlrollen eine glatte Schicht von Kühlwasser aufrecht zu erhalten, so daß an iera schlauchförmigen Polyolefinfilm keine Oberflächenfehler auftreten, kann das Kühlwasser vorzugsweise ein Netzmittel enthalten. Zu diesem Zweck eignen sich beispielsweise anionische grenzflächenaktive Mittel, wie das unter dem Handelsnamen "TEEPOL" erhältliche, oder auch nicht-ionische grenzflächenaktive Mittel, deren Menge so^gewählt wird, daß sich an der Oberfläche der Kühlrollen ein gleichmäßiger Wasserfilm ausbildet. Das Auftreten von OberflSchenfehlern in dem Polyolefinöle kann außerdem noch dadurch vermieden werden, daß man das überflüssige Wasser von den Kühlrollen abstreift, ehe die Rollen mit dem Polyolefinfi/lm in Berührung kommen, wozu beispielsweise eine Spachtel oder Ak Rakel benutzt werden kann.

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Das Kühlwasser wird vorzugsweise auf einer Temperatur gehalten, die mindestens 5o° C unterhalt» des Erweichungspunktes des ▼erwendeten Polyolefins liegt» zweckmäßigerweise bei 1o bis 2o° C,

Das erfindungsgeraäße Verfahren ist besonders anwendbar zur Herstellung von Polypropylenfilmen von besonderer Klarheit und Durchsichtigkeit, die sich für Verpackungs- und andere Zwecke verwenden lassen, für welche derartige Polypropylenfilme mehr und mehr Verwendung finden.

Eine Vorrichtung, bei welcher ein schlauchförmiger PoIypropylenfilm mit Hilfe eines in einem Wasserbad angeordneten Paares von angetriebenen Förderwalzen aus einer Strangpresse nach unten durch das KUhlwasserbad gezogen wird, ist in der Zeichnung dargestellt.

Die dargestellte Schlauchspritzform 1 weist einen vertikalen Verteilerkopf 2 mit ringförmiger Düse und einem Lufteinlaß 3 auf, durch welch letzteren Luft zum Aufblasen des aus der Presse austretenden Schlauches 4 zugeführt werden. Unterhalb des Verteiler kopfes 2 ist ein Behälter 5 angeordnet, der eine gewisse Menge Wasser 6 enthält und mit einem Wassereinlaß 7 und einem Wasserauslaß 8 versehen ist, welch letzterer einen Überlauf 8* aufweist, der entsprechend einstellbar 1st, uo kleinere Änderungen Io Was serspiegel im Tank 5 zu ermöglichen. Auf diese Weise kann das Wasser auf konstanter Temperatur gehalten werden· In der obere'n Hälfte des Tanks 5 sind 2 parallele, chromplattierte, angetriebene

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Kühlrollen 9 und 1o angeordnet. Sie rotieren in den "beiden durch die Pfeile angedeuteten Richtungen und ihr gegenseitiger Abstand ist so eingestellt, daß der Filmschlauch 4 beim Eintreten in das Wasser 6 etwas plattgedrückt wird, wobei jedoch die Kühlrollen 9 und 1o nahe genug beieinanderstehen, um den schlauchförraigen Film 4 bei seinem Eintritt in das Wasser 6 zwar voll abzustützen, ihn jedoch weder zu führen noch zu halten, so daß die beiden sich gegenüberliegenden Filminnenflächen nicht miteinander in Berührung kommen. Beim Betrieb wird die Oberfläche des Wassers im Tank 5 auf einem solchen Stand gehalten, daß die Rotationsachsen der Rollen 9 und 1o möglichst genau oder wenigstens ungefähr in der Ebene der Wasseroberfläche liegen. Diese Rollen stützen den Filmschlauch 4 ab, wenn er in das Wasser eintaucht und werden durch das Wasser im Tank 5 gekühlt. In einigem Abstand unterhalb der Kühlrollen 9 und 1o ist ein Paar angetriebene Förderwalzen 11 angeordnet, mit, deren Hilfe der Inzwischen abgekühlte Filmschlauch vollkommen zum Zusammenfallen gebracht wird, so daß er dann, ähnlich wie ein entleerter Luftreifen, völlig "platt¹¹ liegt. Die Führungswalzen 11 ziehen den Film aus dem Preßkopf nach unten durch das Wasser 6 ab· Der Film läuft dann auf eine in der Zeichnung nicht dargestellte Aufwickel- und Lagereinrichtung.

Beim Durchlaufen der beschriebenen Vorrichtung wird der auf geblähte Filmsohlauoh 4 äußerst rasoh gekühlt, wobei er g bei seinem Eintritt in das Kühlwasser 6 durch die Kühlrollen 9 und 1o unterstützt wird; er ist demnach, bevor er die Förder- rollen 11 passiert, voll abgekühlt.

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ORIGINAL -iorlCTE

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Seispiel

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde zur Herstellung eines Polypropylenfilms benützt. Die Strangpresse hatte einen inneren Zylinderdurchmesser von 3o ma und war ausgerüstet mit einem Preßkopf von 80 mm Durchmesser, der eine Düse von o_to75 mm Schlitzbreite aufwies. Die Kühlrollen hatten 16,3 cm Durchmesser und die Pörderwalzen bestanden wie üblich aus einem Paar gummibeschichteten Stahlsylindern. Der Polypropylenfilm wurde unter folgenden Arbeitsbedingungen hergestellt:

Temperaturprofil der Strangpresse (in Richtung zum Preßkopf)

AusBtoßtemperatur Schmelztemperatur Sohneckengeschwindigkeit Wasserbadtemperatur

Abstand zwischen Düsenöffnung und Wasseroberfläche . (gemessen von oben naoh unten bis zur Mittelebene der Kühlrollen)

Aufblasverhältnis lilmdioke

Έβ wurde ein film -von ausgezeichneter Klarheit und Durch sichtigkeit erhalten, der völlig frei war von Runzeln und anderen aus den Zusammenkleben vor dem restlosen Abkühlen resultierenden Unvollkomoenheitenj der 711« konnte aufgewunden werden, ohne daß sloh irgendwelche Schwierigkeiten ergaben, die etwa Bit einer feuchten Oberfläche zusammenhingen.

ORIGINAL INSPECTED

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210	- 24o° C
230 230	• C • C
80	Umdr./min
12*	C
35,	5 cm
1,3	: 1
O,O25 BHB

Zu Vergleichszwecken wurde die Vorrichtung derart betrieben, da£ der Wasserspiegel in Tank 5 soweit angehoben war, daß die Walzen 9 und 1o gerade untertauchten und daher den PiIm 4 nicht nehr boim Mntritt in das Kühlwasser abstützten. Unter diesen Umntnnden ergab nich, daß der auf den nicht abgestützten PiImnchlauch 4 ausgeübte hydrolystatische Druck ein unregelmäßiges llunamnienfallen des Films verursacht, bevor dieser soweit abgekühlt irt, daß er nicht mehr zusammenkleben kann. Der Erfolg war ein völlig unbrauchbarer, runzliger und teilweise in sich verklebter Pilra.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann benutzt werden zur Herstellung von Polyolefinfilmen, insbesondere Polypropylenfilmen von erstklassiger Beschaffenheit, die sich für eine Vielzahl von Verwendungszwecken eignenj es ist dem üblichen Schlitzpreßverfah- von sowie dem bekannten Schlauchpreßverfahren mit Luftkühlung wesentlich überlegen.

8629 Patentansprüche

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Claims

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DIPL. ING. G. PULS KHWIIOBUTMASSt S

DR.K.T.PKOUMANN »ι,ιγο» S«0«01

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UPBOTBOTrATMBT Ht(OIU 1A-33 600

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Polyolefinfilmen, wobei ein auf der Strangpresse erzeugter, von innen aufgeblasener PiIm- _t schlauch von oben nach unten durch eine Kühlflüssigkeit gezogen wird, in welcher der Filmsohlauch zum flachliegenden Zustand zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß der Pilmsohlauch zunächst zwischen zwei parallelen Kühlrollen (9, 1o) durchläuft, die derart an der Oberfläche des Kühlmittels angeordnet sind, daß sie ungefähr bis zu ihrer Achsenebene in die Kühlflüssigkeit eintauchen und daß der zwischen ihnen frei-

Schlitz bleibende Scauta ein weitgehendes Zusammendrücken des FiIm schlauohes bewirkt, ohne daß sich jedoch dessen Innenflächen berühren.

2, Terfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kühlrollen anhaftende überflüssige Kühlflüssigkeit mindestens zum größten Teil abgestreift wird, bevor sie mit dem Filmschlauch in Berührung kommt.

3· Terfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der teilweise zusammengedrückte Film zum gänzlichen Zusammenfallen bis zum plattliegenden Zustand gebracht wird mit Hilfe von innerhalb der Kühlflüssigkeit angeordneten angetriebenen Führungewalzen.

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4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche* dadurch gekennzeichnet , daß die Kühlflüssigkeit Wasser ist,' das auf einer Temperatur gehalten wird, die mindestens 5o^e C unter dem Erweichungspunkt des betreffenden Polyolefins, vorzugsweise auf 1o bis 2o° C gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser ein oberfläohenaktives Mittel enthält.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Polyolefin Polypropylen ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 im Form einer Schlauchspritzform (1) mit ringförmiger Düse im Verteilerkopf (2), aus welcher ein schlauchförmiger Polyolefinfilm in eine im Behälter (5) angeordnete Kühlflüssigkeit (6) austritt, durch die er mit Hilfe der beiden Förderwalzen (11) hindurchgezogen wird, dadurch gekennzeichnet , daß an der Oberfläche der Kühlflüssigkeit ein Rollenpaar (9, 1o) derart angeordnet ist, daß beide Rollen ungefähr bis zu ihrer Aohsenebene in die Flüssigkeit eintauchen und zwischen sich einen Schlitz freilassen, der den durchlaufenden Filmschlauch weitgehend zusammendrückt, ohne eine gegenseitige Berührung der Innenflächen zu verursachen.

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