DE1779198C3

DE1779198C3 - Verfahren zum Herstellen einer schlauchformigen Verbundfolie

Info

Publication number: DE1779198C3
Application number: DE1779198A
Authority: DE
Inventors: Henry George Spartanburg S.C. Schirmer (V.St.A.)
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co
Priority date: 1967-08-11
Filing date: 1968-07-18
Publication date: 1979-10-04
Also published as: NL6809533A; GB1213683A; NL166639B; NL166639C; DE1779198B2; BE715444A; DE1779198A1; SE365978B; GB1213682A; US3567539A; FR1575993A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer aus thermoplastischen Kunststoffen bestehenden schlauchförmigen Verbundfolie gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Das Recken -und Orientieren von schlauchförmigem thermoplastischem Material nach dem Folienblasverfahren, bei welchem man einen endlosen Folienschlauch mit Druckluft zwischen zwei Abquetschwalzenpaaren oder einem Abquetschwalzenpaar und einer Extruderspritzform zu einer Blase aufbläht, ist aus der US-PS 30 22 543 bekannt Da diese einschichtigen thermoplastischen Folien zwar eine hohe Zerreißfestigkeit, jedoch nur eine geringe Zugfestigkeit haben und andere Folien wiederum eine geringe Zerreißfestigkeit, jedoch eine hohe Zugfestigkeit haben, ist es vorteilhaft die günstigen Eigenschaften von zwei verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen in einer Verbundfolie zu vereinen.

Das Orientieren von mehrschichtigen Verbundfolien ist technisch noch nicht in befriedigender Weise gelöst Nach einem bekannten Verfahren wird eine schlauchförmige Tragschicht gießbeschichtet, die so beschichtete Tragschicht auf eine geeignete Temperatur erhitzt und der Schlauch dann zu einer Blase aufgebläht und gereckt Nach einem anderen Verfahren extrudiert man gleichzeitig mehrere Materialströme aus einer Spritzform mit mehreren Austrittsöffnungen und vereinigt die Ströme ta einer Verbundfolie, die dann entweder gekühlt und zum Blasen erneut erhitzt werden muß oder nach Abkühlen auf Blastemperatur sofort geblasen werden kann. Da das Verfahren der Gießbeschichtung zu aufwendig und in bezug auf die Schichtdicke eo begrenzt ist, wurde bislang dem zweiten Verfahren der Vorzug gegeben, wenngleich die Temperaturregulierung der Einzelströme in einer Mehrfachspritzform äußerst schwierig ist und die möglichen Temperaturbereiche begrenzt sind.

Ferner ist nach der FR-PS 14 73 674 ein Verfahren bekannt bei dem die Deckschicht auf die Außenoberfläche der schlauchförmigen Tragschicht durch Extrudieren aufgetragen und die so erhaltene Verbundfolie dann durch Aufblasen molekular orientiert wird. Beim Auftragen der Deckschicht wird die frisch extrudierte Tragschicht von einem kühlenden Kern getragen, und das Recken durch Blasen erfolgt erst nach einem Wärmeausgleich der beiden Schichten, und zwar bei einer Temperatur, die durch den Wärmeabfall der Kühlflüssigkeit im Kern beeinflußt wird. Eine genaue Einhaltung der Orientierungstemperatur ist be» diesem Verfahren auf die Dauer äußerst schwierig und führt — da bei Orientierungsverfahren der Temperaturbereich relativ eng und nach oben vom Kristallschmelzpunkt des Polymeren begrenzt ist — zu Störungen beim Aufblasen der Folie, z. B. zu einem Platzen derselben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Aufbringen einer nicht orientierten Deckschicht vor dem Orientieren der Tragschicht die Arbeits- und Temperaturbedingungen so aufeinander abzustimmen, daß die sich abkühlende Deckschicht Wärme an die bereits verfestigte Tragschicht abgibt, so daß das Recken durch Aufblasen zur Orientierung der Tragschicht ohne zusätzliche Wärmezufuhr möglich ist

Zur Lösung dieser Aufgabe wird daher ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch vorgeschlagen, wobei eine bevorzugte Ausgestaltung im Unteranspruch erwähnt ist

Es ist überraschend, daß man bei diesem Verfahren, bei dem die schlauchförmige Tragschicht durch den geschmolzenen Kunststoff der Deckschicht erhitzt wird und letztere sich hierbei abkühlt, äußerst genau das Verhältnis zwischen Orientierung der Tragschicht und der Behandlung der Deckschicht steuern kann. Beispielsweise können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hervorragende Verbundfolien aus thermoplastischer Tragschicht und thermoplastischer Deckschicht mit einer Zugfestigkeit im Bereich von 250 bis 330 kg/cm² und einer Zerreißfestigkeit von etwa 200 g/0,0254 mm hergestellt werden.

Als Tragschicht wird vorzugsweise ein bestrahltes und anfänglich umorientiertes Polyäthylen und als Deckschicht vorzugsweise ein ÄthySen-Vinylacetat-Copolymeres mit einem Vinylacetatgehalt von 3 bis 28 Gew.% verwendet Ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres mit einem Vinylacetatgehalt von 9,5% hat beispielsweise beim Erwärmen einen Schmelzpunkt von etwa 100°C und beim Abkühlen einen Erstarrungspunkt von etwa 78° C, wodurch ein Hysteresis-Effekt gegeben ist Polyäthylen, welches einen Schmelzpunkt von etwa 104⁰C hat, kann bei etwa 96⁰C orientiert werden. Eine Tragschicht aus Polyäthylen kann also bei einer Temperatur orientiert werden, bei welcher das Äthylen-Vinylacetat-Copolymere noch geschmolzen ist Da ein geschmolzenes Polymeres beim Abkühlen eine niedrigere Schmelztemperatur zeigt als beim Erhitzen, kann man jedoch aufgrund dieses Hysteresis'Effektes auch das gleiche Polymere für die Tragschicht und die Deckschicht verwenden, so daß ein Laminat aus einer orientierten und einer nicht orientierten Schicht des gleichen Polymeren erhalten wird. Anstelle der genannten bevorzugten Polymeren können natürlich auch alle anderen geeigneten Polymeren verwendet werden, deren Wahl dem Fachmann überlassen bleibt.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer schlauchförmigen Verbundfolie;

F i g. 2 einen Querschnitt durch die mit der Einrichtung nach F i g. 1 hergestellte Verbundfolie in größerer Darstellung und

Fig,3 eine graphische Darstellung der freien Schrumpfung einer Verbundfolie nach Fig.2 und einer Polyäthylenfolie in Abhängigkeit von der Temperatur.

Eine aus Polyäthylen bestehende Tragschicht 1 wird aus einem Extruder 4 mit einer Spritzform 5 in Schlauchform extrudiert und nach dem Abkühlen durch Quetschwalzen 6 flachgedrückt und in eine von einem Schutzmantel 7 umgebene Bestrahlungskammer 8 geleitet, in der sie mit einer Dosis von 2 bis 20 Megarad von einem Transformatorbeschleuniger 9 mit Eisenkern bestrahlt wird, wobei eine Vernetzung der Moleküle des Polyäthylen erfolgt Die fiber Rollen SO geführte Tragschicht 1 wird dann zu Quetschwalzen 11 geführt und ist noch unorientiert, da die im Verhältnis von etwa 1:1 angetriebenen Quetschwalzen 6 und 11 keine Längsreckung ergeben. Die Tragschicht 1 hat hier beispielsweise einen Durchmesser von etwas weniger als 839 cm und wird beim Verlassen der Quetschwalzen 11 auf diesen Durchmesser aufgeblasen, se daß auch keine wesentliche Querorientierung stattfindet

Der für die Beschichtung der Tragschicht 1 mit einer Deckschicht 2 verwendete geschmolzene thermoplastische Kunststoff, der aus einem Extruder 12 in eine Spritzform 13 mit kreisförmiger Düse und einer Mittelöffnung von 8,89 cm gedrückt wird, ist ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymeres mit einem Vinylacetatgehait von 3 bis 28 Gew.%, dessen Spritztemperatur etwa 215,5"C beträgt

Beim Extrudieren der Deckschicht 2 auf die Außenfläche der Tragschicht 1 wird diese auf ihre Orientierungstemperatur erwärmt und die Deckschicht 2 gleichzeitig durch die Tragschicht 1 abgekühlt Auf diese Weise wird eine Verbundfolie 3 erhalten, die mit Luft zu einer Blase aufgebläht wird, die durch einen Kaltluft abgebenden Kühlring 14 weiter abgekühlt wird. Die gereckte Verbundfolie 3 wird dann durch konvergierende Walzen 15 zwischen zwei Abtriebswalzen 16 geführt und auf eine Rolle 17 gewickelt

Die Geschwindigkeit der Quetschwalzen 11 liegt zwischen 6,1 und 9,1 m/min; zum Ausgleich der Längsreckung werden bei einer Längsreckung von etwa 3,5 ; 1 die Abtriebswalzen 16 mit einer Geschwindigkeit von etwa 21,4 bis 30,5 m/min betrieben. Die Querrekkung kann hierbei beispielsweise 5 :1 betragen.

Das Orientieren erfolgt also, während die Tragschicht 1 erwärmt und die Deckschicht 2 abgekühlt wird. Da das Recken oder Heißblasen auf der Abkühlkurve der

ι ο Deckschicht 2 erfolgt, bleibt sie bis zu einer niedrigeren Temperatur geschmolzen, so daß der gesamte Reckvorgang stattfindet, solange die Deckschicht 2 noch geschmolzen ist Die Deckschicht 2 bleibt also relativ unorientiert, während die Tragschicht 1 orientiert wird.

Bei Verwendung bestimmter Kunststoffe für die Tragschicht 1 und die Deckschicht 2 kann es erwünscht sein, die Tragschicht 1 vor Eintritt i& die Spritzform 13 zu erwärmen oder zu kühlen. Hierzu wird die Tragschicht 1 durch einen Vorwänn- bzw. Vorkühltank 18 mit Temperierwasser 19 ge^Öirt Ein solches Vorwärmen oder Verkühlen ist erforderlich, wenn die durch die Deckschicht 2 übertragene Wärme nicht ausreicht, die Tragschicht 1 auf ihre Orientierungstemperatur zu erwärmen.

In Fig.3 sind die Unterscheidungsmerkmale einer mit der Einrichtung nach F i g. 1 hergestellten Verbundfolie graphisch dargestellt Die Kurve 25 zeigt die prozentuale freie Schrumpfung einer Verbundfolie aus Polyäthylen und Äthylen-VinylaceteJ-Copolymerem.

jo Diese Kurve 25 weist einen steilen Anstieg in einem engen Temperaturbereich auf, während die einer Polyäthylenfolie entsprechende Kurve 26 einen relativ gleichmäßigen Anstieg der prozentualen freien Schrumpfung zeigt

J3 In der folgenden Tabelle sind weitere charakteristische Eigenschaften der hergestellten Verbundfolie mit einer Tragschicht 1 aus bestrahltem Polyäthylen und mit einer Deckschicht 2 aus Äthylen-Vinylacetat-Copolymerem mit 17% Vinylacetat (Folie I) im Vergleich zu einer bestrahlten und orientierten Polyäthylenfolie (FoUe II) angegeben:

Folie I

Folie II

Zerreißfestigkeit (nach ASTM)
Schrumpfspannung bei 96°C
Zugfestigkeit

g/0,0254 mm
4,9 kg/cm²
249,6-330,4 kg/cm²

4 g/0,0254 mm
21,1 kg/cm²
492,1-703 kg/cm²

Die Schrumpfspannung und die Zugfestigkeit der Verbundfolie sind niedriger, jedoch ist die Zerreißfestigkeit gegenüber Polyäthylen wesentlich verbessert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Herstellen einer aus thermoplastischen Kunststoffen bestehenden schlauchform!- s gen Verbundfolie mit einer Tragschicht und einer Deckschicht, bei dem die Deckschicht auf die Außenoberfläche der schlauchförmigen Tragschicht durch Extrudieren aufgetragen und bei dem die Verbundfolie danach durch Aufblasen molekular ι ο orientiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschicht vor dem Auftragen der Deckschicht auf eine Temperatur unterhalb des Orientierungstemperaturbereiches ihres Kunststoffes gekühlt und nach dem Auftragen mittels der Eigenwärme der Deckschicht während deren Abkühlen auf die Orientierungstemperatur erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dc3 das Abkühlen der einen niedrigeren Orientierungstemperaturbereich Uires Kunststoffes aufweisenden Deckschicht auf eine Temperatur oberhalb des Orientierungstemperaturbereiches erfolgt

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