DE2036031A1 - Verfahren zur Herstellung in Langs richtung orientierter thermoplastischer Filme - Google Patents

Verfahren zur Herstellung in Langs richtung orientierter thermoplastischer Filme

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DE2036031A1 DE19702036031 DE2036031A DE2036031A1 DE 2036031 A1 DE2036031 A1 DE 2036031A1 DE 19702036031 DE19702036031 DE 19702036031 DE 2036031 A DE2036031 A DE 2036031A DE 2036031 A1 DE2036031 A1 DE 2036031A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Filme und speziell eine verbesserte Methode zur Herstellung orientierter Schrumpffilme.
Wenn ein thermoplastischer Film zu Verpackungβzwecken verwendet wird, ist es oft hoch erwünscht, daß der Film dicht um den Inhalt der Verpackung gewickelt wird, und zwar aus Gründen einer leichten Handhabung und aus Gründen des Aus-
zu sehens sowie um einen verbesserten Schutz /erhalten. Aus diesem Zweck wurden molekular orientierte Filme entwickelt, die um den Inhalt der Verpackung schrumpfen und dicht anliegen* Bei der Herstellung eines solchen Filmes, der entlang seiner Längsachse (Maschinenrichtung) orientiert ist,
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wird der Film zwischen zwei Falsest
mit "einer größeren UmfaagjsgjQSolmisadLigkoit als di@
des Verstrecken^ auf ©iae Temperatur swiseh©© der Glas übergang®temperatur wmä d©e Seitaeiapiasikt dl©s P©ly»@rs erhitzt, turn ihn leicht varf©rmtsai3 susiikaeMsim und s© die Orientierung zu ©rl^loSuterffi© Bi®s©©. Vorfahren USA-Patentschrift 2 574 763 besehrfebomo.
Wenn bisher File© aaolt üem homh±n±<BTt®n Strangpr©ß=Blasverfahren hergestellt wmr«ä®a8 feel dom ©±·η® v©rtiKal© Filmröhre extrudiert wird, die nan dann am ©iaer aw©is©hiohtigan flach liegenden SchlameÄfolie ausaasaeafallen läßt,, wird© di© Sohlauchfolie an Ihreia Kaatesa amfg®s©hnitt@ns, und die beiden Schichte» wurden getrennt mad &±ns®ln aufgewickelt·' Diese Methode ergab jedoch Probl®aies" i-jemia dor Film in d®r Weise gemäß der USA-Patesrfesiurift 2 57h 763 orientiert werden sollte. Wenn eine einzeln© Oriaa-tiermngsanlage verwendet wurde, die dort vorgesehen war, bevor di® Tr®auaun©der Schichten erfolgte, war es erforderlich9 d©n Film unterhalb der Temperatur zu strecken,, bei d&v di© Schichten miteinander verschmolzen, um die nachfolgend© 8©laiüht©atr©nnung zu ermöglichen. Da dies® Teaperatwr -am^ur@ieli@iad ist, um den Film in der Hitze zu stabilisieren5 war bei solchen Filmen eine Temper-Stufe erfos»d®rlicli9 β eiste Seteusapfung des Filmes und ein Knittern auf der ¥ala® M. ©iaer- hohen Umgebungstemperatur zu verhindern Ue d,±® Temper-StÄfe zn vermeiden, war es bisher erfoffdo^liohi,. die b©id@m Schichten
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nach, der Trennung einzeln zu verstrecken, so daß man zwei Orientierungevorrichtungen benötigte· Hit einer solchen Anordnung konnte das Verstrecken bei einer ausreichend hohen Temperatur erfolgen, um das Produkt ohne eine getrennte Temper-Stufe für Umgebungstemperaturen in der Hitze zu stabilisieren. Somit lieferte keine Methode eine wirksame und wirtschaftliche Möglichkeit zur Herstellung orientierter Filme, da alle diese Methoden entweder zusätzliche Behandlungsstufen oder doppelte Vorrichtungen für einen einzelnen Extruder erforderten· ·
Es wurde nun gefunden, daß man in Längsrichtung orientierte thermoplastische Filme wirksam und wirtschaftlich aus einem rohrförmigen Film, der zu einer zweischichtigen Schlauchfolie zusammengefallen ist, ohne die oben erwähnten Schwierigkeiten herstellen kann. Nach der vorliegenden Erfindung wird die zweischichtige Schlauchfolie zwischen den erhitzten und gekühlten Walzen der Streckung unterzogen, wobei die Oberfläche der erhitzten Walze auf einer Temperatur zwischn der Glasübergangstemperatur und dem Schmelzpunkt des Polymers und ausreichend hoch gehalten wird, um das orientierte Filmprodukt in der Hitze zu stabilisieren. Der die gekühlte Walze verlassende Film ist dabei ein verschmolzenes Laminat, das in Längsrichtung gestreckt und dimensionsmäßig bei Umgebungstmperätur stabil ist und das ohne Trennung in die einzelnen Schichten und ohne eine zusätzliche Temper-Stufe auf einer einzigen Walze aufgerollt werden kann. Somit ist es bei der vorliegenden Erfindung nicht mehr
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erforderlich, die Sanies d@r Schlauchfolie aufzuschneiden und diese vor dem Verstrecken in di© b©id©n einzelnen Schichten zu trennen, den Film bei ©im©r unzureicheiden Temperatur zu strecken, um eine Hitsestabilisierung zu bewirken, oder jede einzela© Schicht zu verstrecken oder den orientierten Film vor dem Aufwickeln zu tempern, um din bei Raumtemperatur dimensionsmäßig stabil zu machen.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen, in der schematisch die vorliegende verbesserte Methode erläutert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine zweischichtig© flach liegende Schlauchfolie aus einem thermoplastischen Film verstreckt, um einen in Längsrichtung orientiertem Schrumpffilm zu erhalten. In der Zeichnung wird das Polymer aus dem Extruder 10 in der Form einer aufgeblasenen Röhr© 12 extrudiert, die dann über den Zusamsaenfaltrahmen 13 geführt wird, um eine zweischichtige flach liegende Schlauchfolie Ik zu erhalten. Die Schlauchfolie Ik wird in di@ Orientierungsvorrichtung 12 eingeführt, wo sie um di© Oberfläche einer erhitzten Walz© 1.6 und dann um die Oberfläche einer gekühlten Walze 17, die mit einer größeren Umfangsgeschwindigkeit als die Walz© 16 angetrieben wird, geführt wird. Der Film wird gegen di© Walz© l6 mit Hilf® d@r VaIaEe' 18 gedrückt, und die Walze 36 wird auf ©iner ausreichend hohen Temperatur gehalten, um das fertig© Produkt für Umgebungstemperatur asu stabilisieren. Dabei -verschmilzt dia
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zweischichtige Schlauchfolie zu einem untrennbaren Laminat, wobei sie leicht verformbar wird, um das Strecken zu erleichtern. Das die Orientierungsvorrichtung 15 verlassende Material ist ein verschmolzenes, in Längsrichtung orientiertes Filmlaminat 20, das bei Raumtemperatur dimensionsmäßig stabil ist. Die Kante des Laminats 20 wird bei 2L abgeschnitten, und das Produkt wird von der Aufwickelwalze 22 aufgenommen.
Obwohl die Erfindung nicht in der folgenden Weise beschränkt ist, ist der röhrenförmige Film oftmals ein solcher, den man beim Extrudieren einer aufgeblasenen Röhre erhält. Die extrudierte Röhre läßt man dann mit für den Fachmann bekannten Mitteln zu der zweischichtigen flach liegenden Schlauchfolie zusammenfallen, wie beispielsweise mit Zusammenfaltrahmen, die in den USA-Patentschriften 2 955 318, 3 06*1 876, 3 170 012 und 3 335 208 beschrieben sind. Die so erhaltene flach liegende Schlauchfolie kann entweder im wesentlichen unorientiert sein, was zu einem monoaxial (in Längsrichtung) orientierten fertigen Produkt führt, oder sie kann in Umfangerichtung orientiert sein, was zu einem biaxial (in Längsrichtung und Querrichtung) orientierten fertigen Produkt führt. Der Grad der Querorientierung wird bequemerweise kontrolliert, indem man den Durchmesser, auf den die extrudierte Röhre aufgeblasen wird, variiert.
Bein Verlassen des Zusammenfaltrahmens gelangt die Sohlauchfolie über eine Orientierungevorrichtung herkömmlicher Bau-
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weise, die zwei
Walzen aufweist, vsm die der Film aao3bL©iimaEnder wird, xffobei die orste Walso erhitzt vmd die zwoilfc® gekühlt ist» Bei früheren YerfahreELj, bei d@n@n di© zweischichtig® Schlauchfolie auf @iner Apparatur' ύ±®βes Typs gestreckt wurde, war es erforderlich, d±@ ©rfcitzt®- Wals© auf ®iia©r Temperatur zwischen der Glasöb©rgajagst<iiiap©ratTixr uad d©ia Sdnelzpunkt des Filme® t aber auf eiaar Τομρ@τ&Άιλτ zn hal~ ten, die nicht ausreicht®, ein Versteielzea zwischen UQn beiden Schichten zu bewirken« Das -F®rli©gesid® Yerfahr©» dagegen erfordert, daß die erhitzt© Walze auf einer Temperatur in dem gleichen "breiten lbr©ich geSmltaa wird, di© aber ausreicht, ein Verschmelzen zu bowirkoa, uad in, der Praxis ist es erforderlich, daß di® lialz© auf aiaor Rooli höheren Temperatur gehalt©» wird, raäsalieSi auf eiraer ausreichenden Temperatur, um das ©rioatiert® Filmp^odükt
in der Hitze zu stafeilisisreB«, Uat®s» tsHits©stabili©ierung ■ι
versteht man hier die Tatsaches da® ύ®τ File dieemsioiasmäßig stabil gemacht wird, ao <&&B ©a?. während. der Lagerung sogar bei hohen Umgebungstemperaturen aicht eelummpfto Die speziell erforderliche Temperdu? "auf dor.Oberflächeder erhitzten Walze für diesem Zweok"variiort ia Abhängig keit von den Einzelheiten des VerfaSareae «uad wird dureh" Faktoren, wie den Dureiaseeeer d©r srhitaten- ¥alses di©
©nde " -
Länge der Zeit, in d@r der iro
der Valze steht, di® Kraft 9 mit" de? * der -Film .gegea die-Walze gedrückt wird, d®» Umfang., in de» d«y Files gaetreok* wird, di« Zueammene«itziin|| des
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den erwünschten Grad der Hitzestabilisierung, beeinflußt« Typischerweise ist im Falle von plastifiziertem.(flexiblem ) Polyvinylchloridfilm eine Temperatur von etwa 104 bis 11O°C · (220 bis 230 F) geeignet, um ein Verschmelzen der beiden Schichten zu einem untrennbaren Laminat zu verursachen, doch Temperaturen von wenigstens etwa 127 C (26O F), vorzugsweise zwischen etwa 132 und l43°C (270 und 2900F) sind erforderlich, um die erwünschte Hitzestabilisierung zu erhalten. In der Praxis der vorliegenden Erfindung kann die geeignete Temperatur auf der Oberfläche der hei£ ^n ■ Walze für irgendeinen speziellen Film leicht bestimmt werden, indem man verschiedene Rollen fertigen Produktes prüft, von denen jede unter Verwendung einer anderen Heißwalzentemperatur hergestellt wurde, und beobachtet, bei welchem Punkt die Produktrollen die erwünschte Dimensionsstabilität besitzen.
Obwohl für ein erfolgreiches Arbeiten nicht erforderlich ist, ist es bevorzugt, den vorrückenden Film gegen die erhitzte Walze unter Verwendung einer herkömmlichen Andruckwalze zu drücken, so dali man einen gleichmäßigen und innigen Kontakt zwischen den beiden Schichten und der Walze erhält, um die Bildung des verschmolzenen Laminats zu erleichtern und die Gleichmäßigkeit des Produktes zu verbessern.
Die gekühlte Walze, die ein schnelles Abkühlen ergibt, ist von der ehitzten Walze durch einen minimalen Walzenspalt
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beabstandet, der in Übereinstimmung mit dem Material und dem Streckverhältnis steht und beispielsweise einen Abstand von etwa 0,75 bis 1,25 nv (0,03 bis O905 inch) besitzt. Durch einen minimalen Wert d©s Walzenspaltes wird ein Einschnüren oder ©ine Querschrumpfung während des Betriebs auf ein Minimum herabgesetzt ο Die gekühlte Walze wird mit einer größeren Unfengsgeschwindigkeit angetrieben als die erhitzte Walze, um die erwünschte Streckung zu erreichen, wobei das Streckverhältnis durch den Unterschied der Umfangsgeschwindigkeiten bestimmt wird. Ein Streckverhältnis von etwa 2t1 ist oftmals bevorzugt, um eine 50 $-ige Schrumpfung des fertigen Produktes in Längsrichtung (Maschinenrichtung) zu liefern, doch können natürlich auch andere Streckverhältnisse angewendet werden, wenn dies erforderlich und mit der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung isto In dieser Hinsicht vergrößern höhere Streckverhältnisse die Möglichkeit eines Kernknitterns, so daß Streckverhältnisse wesentlich oberhalb etwa 2,5sl'nicht oft angewendet werden, wo das Kernknittern ein Problem ist. Wenn dagegen das Problem eines Kernknitterne nicht auftritt, können audi größere Streckverhältnisse angewendet werden, um ein Produkt mit größerer Schrumpfung zu liefern.
Wenn das gestreckte, geschmolzene Laminat die Orientierusagsvorrichtung verläßt, wird es von einer Aufwickelwalz© ±n herkömmlicher Weise aufgenommen, wobei ©in Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß nur eine »oloho Walze erfor-
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derlich ist, statt je eine Walze tür jede Schicht der ursprünglichen flach liegenden Schlauchfolie. Da die Trennung der Schichten bei dem vorliegenden Verfahren vermieden wird, liefert das Verfahren kürzere Anlaufzeiten und einen wirtschaftlicheren Betrieb. Die Wirtschaftlichkeit wird außerdem erhöht, da nicht mehr erforderlich ist, die Kanten der Schlauchfolie vor dem Verstrecken abzuschneiden und das abgeschnittene Material wieder zu verarbeiten. Bin anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die größere Gleichförmigkeit in den Produärollen, da Änderungen in der Filmdicke zwischen den beiden miteinander laminierten Schichten gemittelt und damit ausgeglichen werden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, wie es hier beschrieben ist, kann bequemerweise und mit Vorteil für irgendwelche thermoplastischen Polymere, die bei der Bildung von Filmen verwendet werden und in Längsrichtung gemäß der TJSA-Patentschriften 2 574 763 orientiert werden können, benützt werden, wie beispielsweise für Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Nylon und Polyvinylidenchlorid. Bei einer bevorzugten Ausführungβform der Erfindung ist das Polymer plastifizlertes Polyvinylchlorid, aus dem ein flexibler Schrumpffilm erhalten wird.
Da* folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung. S» dient lediglich der Erläuterung, nicht aber
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der Beschränkung d©s ErfimdTangsgddankanso Für dosa Fach mann ist ©s selbstverständlich, daß verschiademe wandlungen des Verfahrens inneriialb das Srfindum danken© -vorgenommen werden können· Im d©ra Beispiel sind alle Hongens, soweit nichts anderes ang©g©b®m ist,· als Gewichtsteile je 100 Teile Harz land all© Temperatur©η in C ausgedrückt«
Beispiel
Ein Harz für einen flexiblen, orientiertem Polyvinylchloridfilm wurde aus der folgenden Zmsan reitet:
Polyvinylchi©rid-h©m©p©lye©r - 100
Dioctyladipat ' 25
epoxydiertes S©Jeä1b@Jam©ra81 ' " 8
Calcium-Zinkstabilisator 2
GycerylMonooleat 5
Stearinsäure - . O925
Violett Nr.1 Lak® . 0,015
Kieselsäuregel - Q56 $
Das Harss wurde aus einem
durch einen Luftring geführt), iaad dar förmiga Film mit einer FilMdiek© ύ@ά 0^019 mm (0f75 mil) wurde zu einem Xhrnhmetenttx* von etwa Die aufgeblasene Röhre
Sohlauohf©11· mit elnor Br®ite v&sx len und führte si· in
SBwei Waisen vea %5t7 om f6 eathielt^ dio ±a des·
Ebene und parallel zueinander, doch durch einen Walzenspalt von 1,270 mm voneinander getrennt waren. Die vorrückende Schlauchfolie wurde gegen die erste Walze gedrückt, die auf 1380C (28O0F) gehalten wurde, und um 2700C auf dieser Walze geführt, bevor ί ·■ sie auf die gekühlte Walze gezogen wurde, die mit der 2,25-fachen Geschwindigkeit der ersten Walze angetrieben wurde. Nachdem die Folie um 270° um die gekühlte Walze (die auf 27°C gehalten wurde) geführt worden war, wurde sie als ein flexibler Film von 0,019 mm (O,75 mil) auf einer einzigen Walze aufgewickelt, und dieser Film war hitzestabilisiert, unterlag aber einer 54,2 #-igen Schrumpfung, (ASTM D-120-54) in Längsrichtung.
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Claims (8)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Herstellung in Längsrichtung orientierter thermoplastischer Filme durch Strecken einer zweischishtigen flachliegenden Schlauchfolie ©ines röhrenförmigen Filmes zwischen einer erhitzten Walze und einer gekühlten Walze, wobei die g&ühlte Walze mit einer größeren Umfangsgeschwindigkeit als die erhitzte Walz® angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß man di© Oberfläche der erhitzten Walze auf einer Temperatur zwischen der Glasübergangstemperatur und dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Filmes und ausreichend hoch hält, um das orientierte Filmprodukt in der Hitze zu stabilisieren, dabei gleichzeitig die zweischichtige Schlauchfolie in ein verschmolzenes Laminat überführt, dieses Laminat streckbar macht und das orientierte Filmprodukt dimensionsmäßig stabil macht.
  2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ eidnnet, daß man eine aufgeblasene Röhre des thermoplastischen Filmes extrudiert und diese extrudierte Röhre unter Bildung einer zweischichtigen flachliegenden Schlauchfolie zusammenfallen läßt.
  3. 3·) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das gestreckte verschmolzene Laminat nach dem Verlassen der gekühlten Walze mit einer einzelnen Sammelvorrichtung aufnimmt.
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  4. 4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die zweischichtige flachliegende Sohlauchfolie gegen die erhitzte Walze drückt.
  5. 5o) Verfahren nach Anspruch 1 bis kt dadurch gekennzeichnet, daß man die SJafangsgeschwindigkeit der gekühlten Valze etwa auf das 2-fache der Umfangsgeschwindigkeit der erhitzten Walze einstellt,
  6. 6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß man die Kante der zweischichtigen Schlauchfolie vor dem Verstrecken nicht abschneidet·
  7. 7·) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als thermoplastischen Film flexiblen Polyvinylchloridfilm verwendet.
  8. 8.) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß man die Oberfläche der erhitzten Walze zwischen etwa 127°C und dem Schmelzpunkt des flexiblen Polyvinylchloridfilmes hält.
    9«) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der Oberfläche der erhitzten Walze zwischen etwa 132 und l43°C hält. .
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