DE2450776C2

DE2450776C2 - Verwendung von Poly-&epsi;-caprolactam mit Magnesiumsilikat bei einem Verfahren zum Herstellen von Flachfolien

Info

Publication number: DE2450776C2
Application number: DE2450776A
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl.-Chem. Dr. 6719 Weisenheim Cordes; Hans-Peter Dipl.-Chem. Dr. 6701 Altrip Weiss; Erwin Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Zahn; Franz Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Zahradnik
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-10-25
Filing date: 1974-10-25
Publication date: 1982-06-03
Also published as: BE834787A; DE2450776A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Poly-E-caprolactam oder dessen Copolymeren mit einem Anteil von kristallinem Magnesiumsilikat bei einem Verfahren zum Herstellen von Flachfolien.

Polyamid-Folien weisen äußerst günstige Eigenschaften auf. So besitzen sie z. B. überragende mechanische Festigkeit, hervorragende Zähigkeit, hohe Durchstoßfestigkeit und Abriebfestigkeit. Die Oberfläche der Folien zeichnet sich durch Brillanz, Oberflächenhärte und Bedruckbarkeit aus. Die Folien besitzen eine hohe Transparenz und sind fett-, öl- und kältebeständig. Weiterhin zeichnen sich die Folien durch Aroma-, Gas- und Vakuumdichtigkeit aus, sind tiefkühlfähig und frei von schädlichen oder bedenklichen Fremdstoffen. Polyamidfolien finden aufgrund dieser äußerst vorteilhaften Eigenschaften einen vielfältigen Einsatz in technischen Anwendungen und werden insbesondere auch als Verpackungsmaterial bevorzugt verwendet.

Zur wirtschaftlichen Herstellung von dünnen Polyamid-Folien mit hochwertigen Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften werden allerdings bis jetzt höhermolekulare Polyamide, deren relative Viskositäten in der Regel im Bereich von 3,8 bis 4,5 liegen, benötigt. Dies ist nachteilig deshalb, weil die Herstellung dieser höhermolekularen Polyamide deutlich schwieriger und zeitaufwendiger als die der weniger hochmolekularen Polyamide ist. So läßt sich z. B. Poly-e-caprolactam bis zu einer relativen Viskosität von ca. 3,1 in einem einstufigen Prozeß durch Polykondensation in der Schmelze herstellen, während zur Erzielung von Produkten höherer Viskositäten zweistufig gearbeitet werden muß, wobei sich an die Polymerisation in der Schmelze eine Polymerisation in der festen Phase anschließt. Dazu werden besondere, aufwendige Produktionseinrichtungen benötigt und die erforderlichen Kondensationszeiten in der festen Phase betragen ein Mehrfaches der Kondensationszeiten in der Schmelze. Ein weiterer Nachteil bei der Herstellung von Polyamid-Folien ist schließlich auch darin zu erblicken, daß wegen der bisher notwendigen hochmolekularen Polyamide hohe Schmelztemperaturen bei der Verarbeitung erforderlich sind.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, dünne Polyamid-Folien mit hochwertigen Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften unter Verwendung von niedermolekularem Poly-E-caprolactam durch Schmelzextrusion bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen herzustellen.

Es wurde überraschend gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man Poly-e-caprolactam oder desse;: Copolymere, die zu mehr als 70% aus Caprolactam bestehen, mit einer relativen Viskosität von 2,4 bis 3,3 und einem gleichmäßig und fein verteilten Anteil von 0,001 bis 0,01% kristallinem Magnesiumsilikat einer Teilchengröße von weniger als 30 μηι verwendet und die aus der Breitschlitzdüse austretende Schmelze mit einer Abzugsgeschwindigkeit von mehr als 30 m/min von der Kühlwalze zu einer Flach-Folie einer Dicke von weniger als 50 μπι abzieht.

Die εο hergestellten Folien zeichnen sich durch hervorragende Gebrauchs- und Verarbeitungseigenschaften, wie z. B. Maschinengängigkeit, at s, wobei unter Maschinengängigkeit sowohl das Verhalten der Folie bei der Herstellung selbst als auch in den Maschinen zur Weiterverarbeitung verstanden wird. Hervorzuheben ist die besonders gute Eignung der Folien zum Kaschieren, Laminieren und Bedrucken. Besondere Vorteile ergeben sich beim Kaschieren und Laminieren aufgrund der möglichen hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten und des störungsfreien Laufes der Folien. Weiter ist die hohe Transparenz und Brillanz der erfindungsgemäß hergestellten Folien erwähnenswert. Da es die Verwendung nach der Erfindung gestattet, bei niedrigeren Schmelztemperaturen als bei den bisher üblichen höhermolekularen Polyamiden zu arbeiten, wird die Bildung von Abbauprodukten vermindert und die Reinigungsintervalle für die mit Schmelze in Berührung kommenden Maschinenelemente können verlängert werden.

^J0 Bei der Ausführung des Verfahrens können an sich bekannte, mit Breitschlitzdüsen ausgestattete Schnekkenextruder verwendet werden. Es wird dabei gewöhnlich bei Produkttemperaturen von 200 bis 300⁰C gearbeitet. Die extrudierten Filme werden von einer gekühlten Aufnehmerwalze übernommen, wo sie erstarren und sich verfestigen und anschließend über Umlenkwalzen zur Aufwicklung oder Weiterverarbeitung transportiert werden. Die Erfindung eignet sich auch hervorragend zur Verwendung auf Tandemanlagen, wobei die erhaltenen dünnen Polyamidfolien mit Schichten anderer Werkstoffe, z. B. Polyäthylenfolien, kombiniert werden können.

Als Magnesiumsilikat werden hauptsächlich natürlich vorkommende kristallisierte Magnesiumsilikate verwendet, wie z. B. Mineralien aus der Serpentingruppe oder fasriger Crysotylasbesl oder Talkum. Bevorzugt werden weiße bzw. sehr helle Mineralien, die nur geringe Mengen an Verunreinigungen enthalten. Als besonders vorteilhaft haben sich natürlich vorkommende kristalline Magnesiumsilicate erwiesen mit einem Verhältnis von MgO zu S1O2 zwischen 1 : 1 und 1 : 3, mit einem Wassergehalt von weniger als 20%, mit weniger als 0,5% Al₂O₃, weniger als 0,5% FeO, und weniger als 5% Calciumcarbonat. Die mineralischen Zusätze sollen im Polyamid sehr gleichmäßig verteilt sein und dürfen keine Agglomerate bilden. Die Größe der Einzelteilchen soll unter 30 μπι liegen. Darunter ist zu verstehen, daß mindestens 99% aller Teilchen eine Größe < 30 μπι haben. In einer besonderen Ausführungsform wird die Teilchengröße unter 10 μιη gehalten. Die erforderlichen Konzentrationen liegen zwischen 0,001 und 0,01 Gewichtsprozent.

Das verwendete Polyamid weist eine relative Viskosität von weniger als 3,3 auf. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform beträgt die relative Viskosität zwischen 2,5 und 2,8. Die relative Viskosität wird hierbei durch das Verhältnis der Durchlaufzeiten von lprozentigen Lösungen des Polyamids in 96prozen-

tiger Schwefelsäure zu der Durchlaufzeit von reiner 96prozentiger Schwefelsäure in einem Kapillarviskosimeter bei 25° C ermittelt.

Es kann Poly-s-caprolactam verwendet werden, das ausschließlich durch Polykondensation in der Schmelze ohne nachfolgende Kondensation in festen Zustand hergestellt wird. Neben reinem Polycaprolactam können Polymere verwendet werden, die bis zu 30% andere Comonomere enthalten. Überraschenderweise können trotz dieser niedrigen Viskositäten sehr hohe Produktionsgeschwindigkeiten erzielt werden. Die hergestellten Folien können mit Geschwindigkeiten von mehr als 30 m/min von der Kühlwalze abgezogen werden. Es sind auch Abzugsgeschwindigkeiten von mehr als 50 m/min möglich. Die Temperatur der gekühlten Aufnehmerwalze soll zwischen 80 und 130° C betragen. Als besonders günstig haben sich Walzentemperaturen von 90 bis 100° C erwiesen.

Bei der Verwendung gemäß der Erfindung können auch weitere für Polyamide bekannte Additative eingesetzt werden, die die Eigenschaften der hergestellten Folien in bekannter Weise verbessern. So können die verwendeten polymeren Ausgangsstoffe ζ. Β. Stabilisatoren, Lichtschutzmittel, Wachse, Farbstoffe und Pigmente enthalten oder sie können auch erst bei der Folienherstellung appliziert werden.

Beispiel 1

Für die Durchführung des Versuchs wurde ein Extruder der Firma Barmag mit einem Durchmesser von 90 mm und eine Länge von 25 D verwendet. Der Extruder war mit einer Dreizonenschnecke mit einer Aufteilung von 7 :3 :15 D ausgerüstet. Das Kompressionsverhältnis betrug 14:4,5. Als Breitschlitzdüse wurde eine handelsübliche Düse der Firma Johnson mit einer Breite von 800 mm verwendet. Die Temperaturen in den einzelnen Heizzonen des Zylinders betrugen beginnend von der Einzugszone 185°C, 200⁰C, 230⁰C, 230°C, 230⁰C, 240°C. Adapter und Düse wurden auf einer Temperatur von 240°C gehalten. Die Schneckendrehzahl betrug 45 U/min, die Temperatur der gekühlten Aufnehmerwalze für den extrudierten Polyamid-Film betrug 95°C. Die Schnecke wurde über den Einfülltrich-

ter mit granuliertem Poly-e-caprolactam beschickt, das eine relative Viskosität von 2,5 besaß und 25 ppm Talkum mit einer Teilchengröße von < ΙΟμπι fein verteilt enthielt. Die Folie wurde zu einer Dicke von 25 μη abgezogen. Bei einem Ausstoß von 83 kg/Stunde wurden Abzugsgeschwindigkeiten der Folie von 50 m/min erhalten. Die Folie ließ sich bei dieser Geschwindigkeit einwandfrei abziehen und aufwickeln, war hochtransparent und besaß eine tadellose Planlage. Die hergestellte Folie ließ sich ohne Störungen mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit mit Polyäthylenfolie kaschieren und bedrucken.

Beispiel 2

Es wurde die gleiche Versuchsanlage in der gleichen Anordnung wie bei Beispiel 1 verwendet. Die Temperaturen in den einzelnen Zonen des Zylinders betrugen beginnend von der F.inzugszone 205° C, 220° C, 250° C, 250° C, 250° C, 260° C. Adapter und Düse wurden auf einer Temperatur von 260°C gehalten. Über den Einfülltrichter des Extruders wurde Poly-e-caprolactam mit einer relativen Viskosität von 4,0 zugegeben. Bei einer Foliendicke von 25 μιη betrug die maximale Abzugsgeschwindigkeit der Folie 35 m/min. Die hergestellte Folie ließ sich ohne Störungen mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit mit Polyäthvlenfolie kaschieren und bedrucken.

Beispiel 3

Es wurde die gleiche Versuchsanlage in der gleichen Anordnung wie bei Beispiel 1 verwendet. In den Heizzonen des Zylinders, des Adapters und der Düse wurden die gleichen Temperaturen wie bei Beispiel 1 eingestellt. Über den Einfülltrichter des Extruders wurde Poly-e-caprolactam mit einer relativen Viskosität von 2,75 eingefüllt. Bei einer Foliendicke von 25 μηι betrug die maximal mögliche Abzugsgeschwindigkeit der Folie 25 m/min. Die Folie führte bei diesen Abzugsgeschwindigkeiten zu häufigen Störungen und ergab keinen einwandfreien glatten Wickel.

Die Folie ließ sich mit üblichen Produktionsgeschwindigkeiten nicht mehr störungsfrei kaschieren und bedrucken.

Claims

Palentanspruch:

Verwendung von Poly-s-caprolactam oder dessen Copolymeren, die zu mehr als 70% aus Caprolactam bestehen, mit einer relativen Viskosität von 2,4 bis 3,3 und einem gleichmäßig und feinverteilten Anteil von 0,001 bis 0,01% kristallinem Magnesiumsilikat einer Teilchengröße von weniger als 30 μπι bei einem Verfahren zum Hersteilen von Flachfolien einer Dicke von weniger als 50 μιτι durch Extrudieren der Schmelze über eine Breitschlitzdüse auf eine Kühlwalze und nachfolgendes Abziehen der gebildeten Folie mit einer Abzugsgeschwindigkeit von mehr als 30 m/min.