DE1769534A1

DE1769534A1 - Verfahren zur Oberflaechenbehandlung einer gestreckten Folie

Info

Publication number: DE1769534A1
Application number: DE19681769534
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Diener; Horst Dr Gebler; Helga Lenhart; Gerhard Dr Stegmeier
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1968-06-06
Filing date: 1968-06-06
Publication date: 1971-02-18
Also published as: DE1769534C3; DE1769534B2

Description

Beschreibung Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer gestreckten Folie Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer gestreckten Folie aus Polypropylen, dessen Copolymerisaten oder Polymerisat-Mischungen mit mindestens 60 Gew.%, bezogen auf das Gesamtpolymere, an Propylen oder aus Polyestern, wie Polyäthylenterephthalat, insbesondere aber einer biaxial gestreckten Folie aus isotaktischem Polypropylen, zwecks Verbesserung der Haftfähigkeit gegenüber einer heißsiegelfähigen Beschichtung, insbesondere einer solchen aus Polyvinylidenchlorid-Copolymerisaten , durch Corona-Behandlung bei Zimmertemperatur oder in der Wärme in Gegenwart von Gasen.
Es ist bekannt, daß auf einer nicht vorbehandelten Oberfläche einer gestreckten Folie aus Materialien der genannten Art eine Schicht aus einem Polyvinylidenchlorid-Copolymeren eine nur sehr unbefriedigende Haftung hat, vor allem dann, wenn die Schicht aus wäßriger Dispersion aufgebracht wurde. Es wurden deshalb Vorbehandlungsmethoden eingeführt, von denen sich zwei Arten im wesentlichen durchgesetzt haben, nämlich die Aktivierung der Oberfläche mittels Flammbehandlung und die Aktivierung der Oberfläche durch Corona-Behandlung.
Die Corona-Behandlung findet im allgemeinen in Luft und/oder Halogenatmosphäre statt. Hier ist auch bekannt, daß bei einer Corona-Entladung in Luft durch Erhöhung der Temperatur Haftverbesserungen erzielt werden können.
Die Verbesserungen sind jedoch, vor allem dann, wenn die Entladung bei Mittel-Frequenzen stattfindet, für die meisten Anwendungsgebiete zu gering. Eine Verbesserung der Haftwerte zu anwendungstechnisch brauchbaren Werten brachte die Corona-Behandlung in Gegenwart von Halogenen. Diese Vorbehandlung führte aber, neben der erhöhten Reaktivität, der Giftigkeit und Geruchsintensität der Gase, zu zahlreichen weiteren Nachteilen: So war zur Abdichtung und Vernichtung des Gases ein großer technischerAufwand notwendig. Außerdem traten, ganz besonders wenn bei angehobenen Temperaturen gearbeitet wurde, erhebliche Korrosionen der Maschinenteile auf, so da# insgesamt ein solches Verfahren nur unter Schwierigkeiten technisch durchzuführen war.
Es war deshalb Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der vorbeschriebenen tischteile ein Verfahren zur Verbesserung oer haft fähigkeit der Oberfläche einer gestreckten Folie aus Polypropylen, dessen Copolymerisaten oder Pol yneri sat-1ischungen jit mindestens 60 Gew. %, bezogen auf das Gesamtpolymere, an Propylen oder aus Polyestern, wie Polyäthylenterephtnalat, insbesondere aber einer biaxial gestreckten Folie aus isotaktischem Polypropylen, gegenüber einer hei#siegelfähigen Beschichtung zu entwickeln.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man eine Corona-Behandlung der Folienoberfläche bei Zimmertemperatur oder in der Wärme in Gegenwart von Gasen vornimmt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,. daß man die Corona-Behandlung in Gegenwart von reinem Stickstoff oder von Stickstoff/Luft-Gemischen mit Sauerstoffgehalten bis zu etwa .15, vorzugsweise bis zu 10, Vol.% bei Folientemperaturen im Bereich zwischen Zimmertemperatur und etwa 25 bis 500C unterhalb des Erweichungspunktes der gestreckten Folie durchführt.
Die Entladungsfrequenzen legen bei der Behandlung im Bereich zwischen etwa 0,1 und 1 000, vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 100, kHz.
Als Beschichtungsmaterialien können beispielsweise Hochdruck- oder Niederdruck-Polyäthylene, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid/Polyvinyiacetat-Copolymere, Polyvinylchlorid und deren jeweilige Copolymerisate oder Polymerisat-Mischungen verwendet werden, die durch Schmelzextrusion, als Folie oder aus Lösung aufgebracht werden. Insbesondere können aber wäßrige Dispersionen Verwendung finden, wobei der Auftrag einer wäßrigen Polyvinylidenchlorid-Copolymer-Dispersion ganz besonders bevorzugt wird.
Als Gas kommt Stickstoff in Betracht, es können aber auch Gemische aus Stickstoff und Luft mit einem Sauerstoffgehalt bis zu etwa 15, vorzugsweise bis zu 10, Vor.% verwendet werden.
Es wurde völlig überraschend gefunden, daß eine Corona-Behandlung in Gegenwart von Stickstoff eine Haftverbesserung der Beschichtung auf der Folienoberfläche zur Folge hat. Dieser Effekt trat auch ein, wenn die Sauerstoffkonzentration von Luft im Coronaraum vermindert wurde, wobei die Verminderung in einfacher Weise durch starkes Einblasen von reinem oder handelsüblichem Stickstoff in den Coronaraum erreicht wurde.
Eine starke Haftverbesserung wird zusätzlich dadurch erreicht, daß man die gestreckte Folie von Zimmertemperatur, bei der auch schon technisch brauchbare Werte erzielt werden, auf höhere Temperaturen bis etwa 25 bis 50 0 C unterhalb der Erweichungstemperatur der zu behandelnden Folie bringt. Erfindungsgemäß arbeit man deshalb, wenn es sich beispielsweise um biaxial gestreckte Folien aus isotaktischem Polypropylen handelt, bevorzugt bei Temperaturen im Bereich zwischen etwa 75 und 1100C. Bei Polyäthylenterephthalatfolien wendet man Temperaturen im Bereich zwischen-etwa 75 und 1600C an.
Die Temperatur kann in üblicher Weise erhöht werden, zum Beispiel durchleine entsprechend aufgeheizte, vor dem Coronaraum angebrachte Walze und/oder durch eine vorgeschaltete Infrarot-Bestrahlung und/oder durch eine Vorerwärmung des in den Coronaraum eingeblasenen Gases.
Die Bahngeschwindigkeiten der zu behandelnden Folien sind für das erfindungsgemäße Verfahren nicht kritisch und können Werte zwischen etwa 5 bis 100 m/min oder mehr annehmen. Sie können mit üblichen Maßnahmen auf die erfindungsgemäß notwendigen Bedingungen, wie etwa Temperatur, Behandlungsintensität usw., eingestellt werden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Folien sind für Verpackungszwecke geeignet.
Die zu erzielende Verbesserung der Haftung von heißsiegelfähigen Beschichtungen gegenüber den bekannten Vorbehandlungen in Luft oder Chlor soll durch die folgenden Beispiele erläutert werden.
Messung der in den Beispielen angegebenen Heißsiegelwerte Die Haftung wird beurteilt über die Messung der Heißsiegelwerte. Dazu wird bei 120°C unter einem Druck von 0,4 kp/cm2 zwei Sekunden lang an einem Sentinel-Gerät gesiegelt. Die Messung der Heißsiegelfestigkeit erfolgt mit einem Zugmeßgerät, dessen Abzugsgeschwindigkeit 200 mm/min beträgt.
Beispiel 1 Eine biaxial gestreckte, 20 µ starke Polypropylenfolie wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von 50 m/min einer Corona-Entladung über ca. 1/50 sec ausgesetzt. In den Coronaraum leitete man dabei intensiv Stickstoff so da eine Sauerstoffkonzentration von 10% eintrat. Die Entladungsfreuenz betrug 5 kz, der Abstand der Elektroden von der Folie etwa 0,5 mm, die Spannung zwischen den Elektroden und der als Gegenpol dienenden Walze etwa 6 000 Volt.
Anschließend wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von 30 mimin mit einer wäßrigen PVDC-Dispersion beschichtet und mit Hei#luft von 135°C getrocknet. Die aufgebrachte Schichtdicke betrug 1,5 µ.
Heißsiegelwert: 100 p/20 mm Vergleichsversuche Gleiches Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben mit dem Unterschied, daß die Corona-Entladung in einer Chloratmosphäre stattfand.
Heißsiegelwert: 130 p/20 mm Gleiches Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben mit dem Unterschied, daß die Corona-Entladung in Luft stattfand.
Hei#siegelwert: 60 p/20 mm Beispiel 2 Das Verfahren von Beispiel 1 wurde an einer 20 starken Polypropylenfolie wiederholt mit dem Unterschied, daß die Folie durch eine sich vor dem Coronaraum befindende heiße Walze so aufgeheizt wurde, daß sie zum Zeitpunkt der Corona-Entladung 800C besaß.
Heißsiegelwert:>160 p/20 mm (Es konnten nur Abrißwerte gemessen werden.) Vergleichsversuch Das Verfahren von Beispiel 2 wurde in Luft durchgeführt, Heißsiegelwert: 70 p/20 mm Beispiel 3 Eine biaxial gestreckte, 20 1u starke Polypropylenfolie wurde im Laborversuch im abgeschlossenen System bei 800C über 1 sec bei einer Entladungsfrequenz von 5 kHz behandelt. Die Behandlung fand unter einer Atmosphäre von reinem, durch Luftverflüssigung erhaltenen Stickstoff statt.
Nach Beschichtung mit einer wäßrigen PVDC-Dispersion und anschließendem Trocknen besaß die Folie eine Beschichtung von 1,5 5/u Dicke.
Heißsiegelwert; 90 p/20 mm Eine zweite Folienprobe wurde der gleichen vorbeschriebenen Behandlung unterworfen mit dem Unterschied, daß nach Evakuieren der Entladungszone auf etwa 60 mm Hg und anschließendem Auffüllen mit Stickstoff die Behandlung unter einer Atmosphäre stattfand, die einen Sauerstoffgehalt von etwa 4 Vor.% besaß.
Heißsiegelwert: 80-90 p/20 mm Vergleichsversuch Gleiches Verfahren wie in Beispiel 3 mit dem Unterschied, daß unter Luft gearbeitet wurde.
Heißsiegelwert ; 40-50 p/20 mm Die Absolutwerte dieses Beispiels 3 lassen sich nicht mit denen des Beispiels 2 vergleichen, da bei Beispiel 3 in einer Laborapparatur gearbeitet wurde.
Beispiel 4 Eine biaxial gestreckte, 20 µ starke Polypropylenfolie wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von 50 m/min einer Corona-Entladung ausgesetzt. In den Coronaraum leitete man dabei intensiv Stickstoff ein. Die Entladungsfrequenz betrug 60 kHz.
Die Folie wurde anschließend, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit einer 1>5 /u starken PVDC-Schicht aus wäßriger Dispersion versehen.
Hei#siegelwert: 80 p/20 mm Vergleichaversuch Gleiches Verfahren wie in Beispiel 4 mit dem Unterschied, daß die Corona-Entladung in Luft stattfand.
Heißsiegelwert: 40 p/20 mm Der Absolutwert des Beispiels 4 und der des Vergleichs-Versuches lassen sich nicht mit denen der Beispiele 1 und 2 und deren Vergleichswerten in Beziehung setzen, da bei letzteren mit einem Mittelfrequenz-Generator der Firma Radio Energie und bei ersteren mit einem Generator vom Typ T 600 der Firma Vetaphon gearbeitet wurde.
Beispiel 5 Sämtliche gemäß Beispielen 1 bis 4 und Vergleichsversuchen erhaltenen Folien wurden über 7 Tage einer Temperatur von 250C und einer relativen Feuchtigkeit von 85S ausgesetzt. Ein Abfall der Heißsiegelwerte konnte bei keiner Folie festgestellt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer gestreckten Folie aus Polypropylen, dessen Copolymerisaten oder Polymerisat-Mischungen mit mindestens 60 Gew,Z, bezogen auf das Oesamtpolymere, an Propylen oder aus Polyestern, wie PolyEthylenterephthalat, insbesondere aber einer biaxial gestreckten Folie aus isotaktischem Polypropylen, zwecks Verbesserung der Haftfähigkeit gegenber einer heißsiegelfähigen Beschichtung, insbesondere einer solchen aus Polyvinylidenchlorid-Copolymerisaten, durch Corona-Behandlung bei Zimmertemperatur oder in der Wärme in Gegenwart von Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Corona-Behandlung in Gegenwart von reinem Stickstoff oder von Stickstoff/Lu'ft-Gemischen mit Sauerstoffgehaiten bis zu etwa 15, vorzugsweise bis zu 10, Vol.% bei Folientemperaturen im Bereich zwischen Zimmertemperatur und etwa 25 bis 500C unterhalb des Erweichungspunktes der gestreckten Folie durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Entladungsfrequenzen im Bereich von etwa 0,1 bis 1 000, vorzugsweise 1 bis 100, kHz arbeitet.