DE1769534B2

DE1769534B2 - Verfahren zum Verbessern der Haftfestigkeit einer gestreckten Folie

Info

Publication number: DE1769534B2
Application number: DE1769534A
Authority: DE
Inventors: Horst Dr. 6230 Frankfurt Diener; Horst Dr. 6202 Wiesbaden-Biebrich Gebler; Helga 6200 Wiesbaden Lenhart; Gerhard Dr. 6500 Mainz Stegmeier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-06-06
Filing date: 1968-06-06
Publication date: 1974-01-03
Also published as: DE1769534A1; DE1769534C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ober- genüber einer heißsiegelfähigen Beschichtung, ins-

flächenbehandlung einer gestreckten Folie aus Poly- besondere einer solchen aus Polyvinylidenchlorid-

propylen, dessen Copolymerisaten oder Polymerisat- Copolymerisat, zu entwicklen.

Mischungen mit mindestens 60 Gewichtsprozent, be- 35 Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man eine zogen auf das Gesamtpolymere, an Propylen oder au« Corona-Behandlung der Folienoberfläche bei Zimmer-Polyestern, wie Polyäthylenterephthr lat, insbesondere temperatur oder in der Wi one in Gegenwart von Gabber einer biaxial gestreckten Folie aus isotaktischem sen vornimmt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist da-Polypropylen, zwecks Verbesserung der Haftfähigkeit durch gekennzeichnet, daß man die Corona-Behandgegenüber einer heißsiegelfähigen Beschichtung, ins- 40 lung in Gegenwart von reinem Stickstoff oder von besondere einer solchen aus Polyvinylidenchlorid-Co- Stickstoff-Luft-Geirnschen mit Sauerstoffgehalten bis polymerisaten, durch Corona-Behandlung bei Zimmer- zu etwa 15, vorzugsweise bis zu 10, Volumprozent bei temperatur oder in der Wärme in Gegenwart von Ga- Folientemperaturen im Bereich zwischen Zimmertemsen. peratur und etwa 25 bis 50⁰C unterhalb des Erwei-

Es ist bekannt, daß auf einer nicht vorbehandelten 45 chuiigspunktes der gestreckten Folie und bei Entla-

Oberfläche einer gestreckten Folie aus Materialien der dungsf requenzen im Bereich von etwa 0,1 bis 1000 kHz

genannten Art eine Schicht aus einem Polyvinyliden durchführt.

chlorid-Copolymeren eine nur sehr unbefriedigende Die EntladungSirequenzen liegen bei der Behandlung

Haftung hat, vor .iHern. dann, wenn die Schicht aus im Bereich zwischen etwa 0,1 und 1000, vorzugsweise

wäßriger Dispersion aufgebracht wurde. Es wurden S^ im Bereich zwischen 1 und 100, kHz.

deshalb Vorbehandlungsmethoden eingeführt, von Als Beschichtungsmaterialien können beispielsweise

denen sich zwei Arten im wesentlichen durchgesetzt Hochdruck- oder Niederdruck-Polyäthylene, PoIy-

haben, nämlich die Aktivierung der Oberfläche mittels vinylidenchlorid, Polyvinylchlorid-Polyvinylacetat-Co-

Flamrabehandlung und die Aktivierung der Oberfläche polymere, Polyvinylchlorid und deren jeweilige Copoly-

durch Corona-Behandlung. 55 merisate oder Polymerisat-Mischungen verwendet

Die Corona-Behandlung findet im allgemeinen in werden, die durch Schmelzextrusion, als Folie oder aus Luft und/oder Halogenatmosphäre statt. Hier ist auch Lösung aufgebracht werden. Insbesondere können bekannt, daß bei einer Corona-Entladung in Luft aber wäßrige Dispersionen Verwendung finden, wobei durch Erhöhung der Temperatur Haftverbesserungen der Auftrag einer wäßrigen Polyvinylidenchlorid-Coerzielt werden können. Die Verbesserungen sind je- 60 polymer-Dispersion ganz besonders bevorzugt wird, doch, vor allem dann, wenn die Entladung bei Mittel- Als Gas kommt Stickstoff in Betracht, es können Frequenzen stattfindet, für die meisten Anwendungs- aber auch Gemische aus Stickstoff und Luft mit einem gebiete zu gering. Eine Verbesserung der Haftwerte zu Sauerstoffgehalt bis zu etwa 15, vorzugsweise bis zu 10, anwendungstechnisch brauchbaren Werten brachte die Volumprozent verwendet werden.
Corona-Behandlung in Gegenwart von Halogenen. 65 Es wurde völlig überraschend gefunden, daß eine Diese Vorbehandlung führte aber, neben der erhöhten Corona-Behandlung in Gegenwart von Stickstoff eine Reaktivität, der Giftigkeit und Geruchsintensität der Haftverbesserung der Beschichtung auf der Folien-Gase, zu zahlreichen weiteren Nachteilen: So war zur oberfläche zur Folge hat. Dieser Effekt trat auch ein,

3 4

wenn die Sauerstoffkonzentration von Luft im Corona- Gleiches Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben mit

raum vermindert wurde, wobei die Verminderung in dem Unterschied, daß die Corona-Entladung in Luft

einfacher Weise durch starkes Einblasen von reinem stattfand.

oder handelsüblichem Stickstoff in den Coronaraum _TT -o ■ ,

erreicht wurde. ₅ Heißsiegelwert: 60 p/20 mm.

Eine starke Haftverbesserung wird zusätzlich dadurch erreicht, daß man die gestreckte Folie von Zim- B e i s ρ i e 1 2
mertemperatur, bei der auch schon technisch brauchbare Werte erzielt werden, auf höhere Temperaturen Das Verfahren von Beispiel 1 wurde an einer 20 μ bis etwa 25 bis 5O⁰C unterhalb der Erweichungstempc- io starken Polypropylenfolie wiederholt mit dem Unterratur der zu behandelnden Folie bringt. Erfindungs- schied, daß die Folie durch eine sich vor dem Coronagemäß arbeitet man deshalb, wenn es sich beispielsweise raum befindende heiße Walze so aufgeheizt wurde, um biaxial gestreckte Folien aus isotaktischen Poly- daß sie zum Zeitpunkt der Corona-Entladung 8O⁰C propylen handelt, bevorzugt bei Temperaturen im Be- besaß.

reich zwischen etwa 75 und 110⁰C. Bei Polyäthvlen- 15 _TT .„ . , ,„ ,_„ _rT, ,

terephthalatfolien wendet man Temperaturen im Be- Heißsiegelwert: > 160 p/20 mm. (Es konnten nur

reich zwischen etwa 75 und 160°C an. Abrißwerte gemessen werden.)

Die Temperatur kann in üblicher Weise erhöht wer· ,,

den, z. B. durch eine entsprechend aufgeheizte, vor Vergleicnsversuch

dem Coronaraum angebrachte Walze und/oder durch 20 Das Verfahren von Beispiel 2 wurde in Luft durchge-

eine vorgeschaltete Infrarot-Bestrahlung und/oder führt.

durch eine Vorerwärmung des in den Coronaraum ein·· τΐ»·η_ο·» „ι »^ 7η nn„_m

geblasenen Gases. Heißsiegelwert: 70 p/20 mm.

Die Bahngeschwindigkeiten der zu behandelnden

Folien sind für das erfindungsgemäße Verfahren nicht 25 B e i s ρ i e 1 3
kritisch und können Werte zwischen etwa 5 bis

100 m/min oder mehr annehmen. Sie können mit üb- Eine biaxial gestreckte, 20 μ starke Polypropylenlichen Maßnahmen auf die erfindungsgemäß notwen- folie wurde im Laborversuch im abgeschlossenen digen Bedingungen, wie etwa Temperatur, Behandlungs- System bei 8O⁰C über 1 see bei einer Entladungsfreintensität usw., eingestellt werden. 30 quenz von 5 kHz behandelt. Die Behandlung fand un-

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her- ter einer Atmosphäre von reinem, durch Luftverflüssi-

gestellten Folien sind für Verpackungszwecke geeignet. gung erhaltenen Stickstoff statt.

Die zu erzielende Verbesserung der Haftung von Nach Beschichtung mit einer wäßrigen PVDC-Di-

heißsiegelfähigen Beschichtungen gegenüber den be- spersion und anschließendem Trocknen besaß die

kannten Vorbehandlungen in Luft oder Chlor soll 35 Folie eine Beschichtung von 1,5 μ Dicke,

durch die folgenden Beispiele erläutert werden. Heißsiegelwert: 90 p/20 mm.

Messung der in den Beispielen angegebenen _{Ejne 2wdte Folienprobe wurde der} gleichen vorbe-

tieiusiegeiwerte schriebenen Behandlung unterworfen mit dem Unter-

Die Haftung wird beurteilt über die Messung der 40 schied, daß nach Evakuieren der Entladungszone auf Heißsiegelwerte. Dazu wird bei 120⁰C unter einem etwa 60 mm Hg und anschließendem Auffüllen mit Druck von 0,4 kp/cm² 2 Sekunden lang an einem Stickstoff die Behandlung unter einer Atmosphäre statt-Sentinel-Gerät gesiegelt. Die Messung der Heißsiegel- fand, die einen Sauerstoffgehalt von etwa 4 Volumprofestigkeit erfolgt mit einem Zugmeßgerät, dessen Ab- zent besaß.

Zugsgeschwindigkeit 200 mm/min beträgt. ₄₅ Heißsiegelwert: 80 bis 90 p/20 mm.
Beispiel 1

Eine biaxial gestreckte, 20 μ starke Polypropylenfolie wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von 50m/min Gleiches Verfahren wie im Beispiel 3 mit dem Unter-Corona-Entladung über etwa 1/50 see ausgesetzt. In 50 schied, daß unter Luft gearbeitet wurde.,
den Coronaraum leitete man dabei intensiv Stickstoff Heißsiegelwert: 40 bis 50 p/20 mm.
so ein, daß eine Sauerstoffkonzentration von 10%

eintrat. Die Entladungsfrequenz betrug 5 kHz, der Die Absolutwerte dieses Beispiels 3 lassen sich nicht

Abstand der Elektroden von der Folie etwa 0,5 mm, mit denen des Beispiels 2 vergleichen, da bei Beispiel 3

die Spannung zwischen den Elektroden und der als 55 in einer Laborapparatur gearbeitet wurde.
Gegenpol dienenden Walze etwa 6000 Volt.

Anschließend wurde bei einer Bahngeschwindigkeit Beispiel 4
von 30 m/min mit einer wäßrigen PVDC-Dispersion

beschichtet und mit Heißluft von 135⁰C getrocknet. Eine biaxial gestreckte, 20 μ starke Polypropylen-

Die aufgebrachte Schichtdicke betrug 1,5 μ. 6o folie wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von

u η ■ „oi, ο,*. ιλλ ™„_m 50 m/min einer Corona-Entladung ausgesetzt. In den

He.ßs.egelwert. 100 p/20 mm. Coronaraum leitete man dabei intensiv Stickstoff ein.

Vergleichsversuche Die Entladungsfrequenz betrug 60 kHz.

,, . , . . „..,., , ., Die Folie wurde anschließend, wie im Beispiel 1 be-

Gleiches Verfahren wie im Be.spiel 1 beschrieben _schrieben, mit einer 1,5 μ starken PVDC-Schicht aus

mit dem Unterschied, daß die Corona-Entladung in 6_{5 wäßri D}i_spersion versehen,
einer Chloratmosphäre stattfand.

Heißsiegelwert: 130 p/20 mm. Heißsiegelwert: 80 p/20 mm.

Vergleichsversuch

Gleiches Verfahren wie im 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 Vergleichsversuches 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 25 ⁰C und ,<"iner relativen Feuchtigkeit von 85% ausgesetzt. Ein Abfall der Heißsiegelwerte konnte bei keiner Folie festgestellt werden.

Claims

Abdichtung und Vernichtung des Gases ein großer Patentansprüche: technischer Auf wand notwendig. Außerdem traten, ganz besonders wenn bei angehobenen Temperaturen ge-

1. Verfahren zum Verbessern der Haftfestigkeit arbeitet wurde, erhebliche Korrosionen der Maschineneiner gestreckten Folk aus a) Polypropylen, dessen 5 teile auf, so daß insgesamt ein solches Verfahren nur Copolymerisaten oder Polymerisat-Mischungen mit unter Schwierigkeiten technisch durchzufuhren war. mindestens 60 Gewichtsprozent, bezogen auf das Es ist weiterhin bekannt daß eine UV-Bestrahlung Gesamtpolymere, an Propylen oder aus b) Poly- von ungestrecktem Polyäthylen und Polyathylentereestern, wie Polyethylenterephthalat, insbesondere phthalat in einer Stickstoff-Atmosphäre zu einem höheaber einer biaxial gestreckten Folie aus isotakti- io ren SpaUungs-Vemetzungs-Verhältnis der Oberfläche schein Polypropylen gegenüber einer heißsiegel- führt als im Vakuum, was nach H Schonhon fähigen Beschichtung, insbesondere einer solchen und R. H. Hansen, I. Appl. Pol. Sei., 11, 1461 aus Polyvinylidenchlorid-Copolymerisaten, durch (1967) zu einer verschlechterten Haftung anschließend Corona-Behandlung bei Zimmertemperatur oder aufgetragener Beschichtungen fuhren mußte.

in der Wärme in Gegenwart von Gasen, d a- 15 Jedoch abgesehen davon, daß es sich hierbei um

durch gekennzeichnet, daß man die eine UV-Bestrahlung handelt, die andere kinetische

Corona-Behandlung in Gegenwart von reinem Verhältnisse ergibt als eine Coronabehandlung, werden

Stickstoff oder von Stickstoff-Luft-Gemischen mit dabei lediglich die Bestrahlungen von ungestrecktem

Sauerstoff gehalten bis zu 15 Volumprozent, vor- Polyäthylen und Polyäthylenterephthalat beschrieben,

zugs weise bis zu 10 Volumprozent, bei Folientem- «0 Es ist jedoch bekannt, daß gerade durch eine Streckung

peraturen im Bereich zwischen Zimmertemperatur von Folien deren Struktur völlig verändert wird, also

und 25 bis 50⁰C unterhalb des Erweichungspunktes auch die Struktur der Oberfläche,

der gestreckten Folie und bei Entladungsfrequenzen Es war deshalb Aufgabe dei Erfindung, unter Ver-

im Bereich von 0,1 bis 1000 KHz durchführt. meidung der vorbeschriebenen Nachteile ein Verfahren

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 zum Verbessern der Haftfestigkeit der Oberfläche einer zeichnet, daß man die Corona-Behandlung bei gestreckten Folie aus Polypropylen, dessen Copolymeri-EntladungsfrequenzenimBereichvonlbislOOKHz säten oder Polymerisat-Mischungen mit mindestens durchführt. 60 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtpoly-

mere, an Propylen oder aus Polyestern, wie PoIy-

30 alkylenterephthalat, insbesondere aber einer biaxial gestreckten Folie aus isotaktischem Polypropylen, ge-