DE2730522A1

DE2730522A1 - Verfahren zur herstellung thermoplastischer kunststoffolien

Info

Publication number: DE2730522A1
Application number: DE19772730522
Authority: DE
Inventors: Mitunori Hachisuka; Eizi Takahashi; Yoshio Tani; Sin Togami
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1976-07-06
Filing date: 1977-07-06
Publication date: 1978-01-12
Also published as: US4148851A; JPS536367A

Description

Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Kunststoffolien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Kunststoffolien, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Kunststoffolien mit ausgezeichneter Oberflächenqualität und ausgezeichneten Eigenschaften durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffs -auf die Oberfläche eines gekühlten bewegten Körpers, während man sie in innige Haftungsberührung miteinander bringt.

Im allgemeinen werden thermplastische Kunststoffolien so hergestellt, daß man ein geschmolzenes thermoplastisches Polymeres aus einer Extruderdüse extrudiert, das Polymere über die Oberfläche eines zwangsgekühlten bewegten Körpers gießt, um das Polymere zu kühlen und als Folie zu verfestigen, und dann die Folie von der Oberfläche abzieht.

In der nachfolgenden Beschreibung wird der "gekühlte bewegte Körper" einfach als "Kühlkörper" in dem Sinn bezeichnet, daß er zur Kühlung eines geschmolzenen thermoplastischen Polymeren dient, das in Folienform extrudiert worden ist.

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Mit einem solchen Verfahren sind jedoch verschiedene Schwierigkeiten verbunden, und es ist praktisch unmöglich, nach diesem Verfahren Kunststoffolien der gewünschten Qualität zu erzeugen. Erstens gleitet das geschmolzene thermoplastische Polymere häufig auf der Oberfläche des Kühlkörpers, und es kommt leicht zum Abkanten auf der Oberfläche der gekühlten und verfestigten Kunststoffolie. Selbst wenn das Gleiten nicht stattfindet, verursacht das rasche Abkühlen des geschmolzenen Polymeren auf der Oberfläche des Kühlkörpers eine Verminderung der Folienbreite, und die erhaltene Folie besitzt leicht eine irreguläre ungleichmäßige Breite. Drittens kommt es zu irregulärem Lufteinschluß zwischen dem geschmolzenen Polymeren und dem Kühlkörper, und bei der Kunststoffolie kommt es leicht zu erhabenen und vertieften Bereichen bzw. einer Ungleichmäßigkeit infolge des Kühlens. Viertens kommt es, da die Stellen, bei denen das geschmolzene Polymere den Kühlkörper berührt, nicht stabil sind und irregulär variieren, bei der Kunststoffolie leicht zu einer ungleichmäßigen Dicke oder Unregelmäßigkeiten infolge des Kühlens. Diese Defekte treten verstärkt auf, wenn man die Laufgeschwindigkeit des Kühlkörpers zur Erhöhung des Ausstoßes der Kunststoffolien erhöht.

Man nimmt an, daß die Nachteile des Standes der Technik auf die unzureichende Haftung zwischen dem geschmolzenen Polymeren und dem Kühlkörper zurückgehen, und man hat verschiedene Anstrengungen unternommen, um die Haftung zu verbessern.

Zunächst hat man Luft auf die Oberfläche des extrudierten geschmolzenen Polymeren geblasen oder das extrudierte Polymere mittels einer Preßwalze mechanisch gegen den Kühlkörper gedrückt. Die erste Maßnahme ist jedoch mit dem Nachteil einer Beschränkung der Oberflächeneigenschaften der Kunststoffolie infolge von Störein-.flüssen des Luftstromes, Veränderungen im Luftdruck, usw. behaftet.

Dann hat man es mit einer Methode versucht, bei der man eine elektrostatische Ladung auf der Oberfläche eines geschmolzenen thermoplastischen Polymeren, die den Kühlkörper berühren soll, oder auf der entgegengesetzten Oberfläche, oder auf der elektrisch isolierend beschichteten Oberfläche des Kühlkörpers erzeugt, und gleichzeitig den Kühlkörper erdet, wobei man aufgrund der Differenz in

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der Polarität der elektrostatischen Ladung zwischen dem geschmolzenen Polymeren und dem Kühlkörper eine elektrostatische Anziehungskraft erzeugt und auf diese Weise eine innige Haftung des geschmolzenen Polymeren an dem Kühlkörper bewirkt (bekanntgemachte JA-PA 6142/62 (entsprechend US-PS 3 223 757), 3535/73, 14786/73, 14785/73 und 29311/73).

Durch diese Methoden können nahezu sämtliche Nachteile des beschriebenen Standes der Technik beseitigt werden. Infolge einer lokalisierten Konzentration elektrostatischer Ladungen kommt es jedoch in lokalisierten Bereichen des geschmolzenen Polymeren zum Auftreten einer abrupt erhöhten Kraft. Das Polymere wird auf diese Weise in diesen Bereichen abrupten Spannungsänderungen unterworfen, so daß es in der Kunststoffolie leicht zum Abkanten oder ungleichmäßiger Dicke kommt. Da die Haftung bei dieser Methode zu stark ist, werden Abweichungen auf der Oberfläche des Kühlkörpers auf die Kunststoffolie übertragen. Andererseits kann die nach der Bewirkung der Haftung verbleibende elektrostatische Ladung die Anziehung von Staub und Schmutz bewirken, und auf der erhaltenen Kunststoffolie treten leicht lokale Oberflächenfehler auf. Wenn man die Laufgeschwindigkeit des Kühlkörpers erhöht, um den Ausstoß an Kunststoffolien zu erhöhen, vibriert das extrudierte geschmolzene Polymere zwischen der Extruderdüse und dem Kühlkörper. Dies verursacht zusätzliche Defekte, z.B. periodische Veränderungen der Folienbreite oder das Auftreten von Unebenheiten infolge des Kühlens. Keine dieser Methoden führt somit zu Kunststoffolien mit völlig zufriedenstellender Qualität.

Ein dritter Lösungsversuch umfaßt verschiedene Methoden, bei denen sich zwischen dem geschmolzenen Polymeren und dem Kühlkörper eine Flüssigkeit befindet. Ein solches Verfahren ist in der GB-PS 1 312 519 beschrieben. Diese Methode arbeitet auf der Grundlage des oben beschriebenen elektrostatischen Verfahrens, wobei man gleichzeitig einen ultradünnen Film aus einer wärmeleitenden Flüssigkeit auf der Oberfläche eines Kühlkörpers erzeugt und das geschmolzene Polymere auf den Kühlkörper extrudiert, wodurch der Nachteil vermieden wird, daß die Oberflächenunregelmäßigkeiten des Kühlkörpers, die durch die übermäßig starke Haftung der elektrostatischen Methode bedingt sind, auf die Kunststoffolie übertragen werden.

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Bei der Methode der GB-PS 1 312 519 muß der ultradünne Film der wärmeleitenden Flüssigkeit auf dem Kühlkörper, z.B. einer Kühlwalze, von der Oberfläche durch Verdampfung oder Absorption durch das Polymere vollständig entfernt werden, bevor der Kühlkörper wieder verwendet wird (im Fall einer Kühlwalze: bevor sich der Kühlkörper einmal gedreht hat). Der Flüssigkeitsfilm sollte außerordentlich dünn sein, da die Menge des entfernten Flüssigkeitsfilms im allgemeinen sehr klein ist. Die Flüssigkeitsfilmdicke, die nach Maßgabe z.B. der Art des thermoplastischen Polymeren oder der Temperatur des Kühlkörpers, variieren kann, sollte im allgemeinen weniger als einige Zehntel μ betragen. Handelt es sich bei dem Polymeren um Polyäthy lenterephthalat, so sollte die Flüssigkextsfilmdicke im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 10 μ liegen. Im allgemeinen ist es jedoch außerordentlich schwierig, einen solchen ultradünnen Film auf der Oberfläche eines bewegten Kühlkörpers zu erzeugen, und es ist nahezu unmöglich, die Flüssigkeitsfilmdicke für ein gegebenes thermoplastisches Polymeres auf den optimalen Wert einzustellen oder die Flüssigkeitsfilmdicke unter Berücksichtigung von Veränderungen in den Herstellungsbedingungen zu kontrollieren. In der Praxis ist deshalb nach dieser Methode eine thermoplastische Kunststoffolie der gewünschten Qualität nur schwierig zu erhalten.

Das Verfahren der JA-OS 99160/74 beruht offensichtlich auf dem gleichen Gedanken wie die vorgenannte britische Patentschrift. Das Verfahren besteht darin, daß man einen Alkohol mit einem Siedepunkt von etwa 150 bis etwa 220° C und einer Oberflächenspannung bei Raumtemperatur (etwa 20 bis 30° C) von nicht über etwa 50 dyn/cm auf die Oberfläche eines Kühlkörpers aufbringt und ein lineares Polyesterharz in geschmolzenem Zustand auf die Oberfläche des den Kühlkörper bedeckenden Alkohols extrudiert, wodurch das Harz gekühlt und verfestigt wird. Da die bei diesem Verfahren verwendeten Alkohole wegen ihres hohen Siedepunkts nicht rasch verdampfen, ist die durch Verdampfung verbrauchte Alkoholmenge gering. Ähnlich wie bei dem Verfahren der GB-PS 1 312 519 sollte die Dicke des Alkoholfilms erheblich herabgesetzt werden, und in der Praxis kommt es bei Anwendung dieses Verfahrens zu großen Schwierigkeiten.

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Eine weitere Lösung ist in der GB-PS 1 140 175 beschrieben. Hierbei geht man so vor, daß man geschmolzenen thermoplastischen Kunststoff auf die Oberfläche eines Kühlkörpers extrudiert, auf dem zuvor ein Film aus einem flüssigen, wärmeübertragenden Medium, wie Wasser, gebildet worden ist. Selbst dieses Verfahren ist mit Nachteilen behaftet, insbesondere bei höheren Kühlwalzengeschwindigkeiten. Darüber hinaus treten selbst bei geringen Oberflächengeschwxndigkeiten des Kühlkörpers winzige Oberflächenunregelmäßigkeiten oder-rauhigkeiten in der Folie auf. Diese Oberflächenunregelmäßigkeiten oder -rauhigkeiten können zwar bei gewöhnlichem Gebrauch vernachlässigt werden; bei Verwendung als fotografische Träger wirken sich diese Oberflächenunregelmäßigkeiten oder -rauhigkeiten jedoch recht nachteilig aus.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung thermoplastischer Kunststoffolien mit ausgezeichneter Oberflächenqualität.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens, das zur Herstellung thermoplastischer Kunststoffolien ausgezeichneter Oberflächenqualität mit hohen Geschwindigkeiten angewendet werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Kunststoffolien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein geschmolzenes thermoplastisches Polymeres durch eine Extruderdüse in Folienform auf die Oberfläche eines bewegten Kühlkörpers extrudiert, wobei eine Flüssigkeit in ausreichender Menge, um die Kunststoffolie auf der Oberfläche des Kühlkörpers zur Haftung zu bringen, in Form von Dampf oder feinen Flüssigkeitströpfchen zwischen der Extruderdüse und der Oberfläche des Kühlkörpers auf die Oberfläche der extrudierten Kunststoffolie gebracht wird, die dem Kühlkörper zugewandt ist und in Berührung mit dem Kühlkörper kommt.

Ganz allgemein sind für das Verfahren der Erfindung alle filmbildenden thermoplastischen Polymeren geeignet, z.B. Vinylpolymerisate, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyvinyläther und

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Polystyrol; Polyamide, wie Nylon-6,6; Polyimide; Polyester, wie Polyäthylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und Polyäthylen-2,6-naphthalat; Cellulosepolymere wie Celluloseacetat und Methylcellulose; sowie Polyolefine, wie Polyäthylen und Polypropylen. Darüber hinaus können auch Polycarbonate, ABS-Polymerisate, Polyvinylalkohol, Polyacetale, usw. verwendet werden.

Selbstverständlich können auch Copolymerisate, die als Grundbausteine die Monomeren der vorgenannten Polymerisate enthalten, sowie Gemische aus den vorgenannten Polymerisaten und Copolymerisaten verwendet werden.

Die Molekulargewichte der thermoplastischen Polymerisate müssen für die Filmbildung ausreichend hoch sein, und die Viskosität muß in einem für die Extrusion geeigneten Bereich, z.B. etwa 800 bis 3000 Poise bei der Extrusionstemperatür, liegen. Folien aus Polyestern besitzen insbesondere hervorragende mechanische Eigenschaften und sehr gute Eigenschaften bezüglich Dimensionsstabilität, thermischer Stabilität, chemischer Beständigkeit, Transparenz bzw. Lichtdurchlässigkeit und elektrischer Eigenschaften, im Vergleich zu anderen Kunststoffolien. Demgemäß finden Polyesterfolien weit verbreitet Anwendung, z.B. als elektrisches Isoliermaterial, Magnetaufzeichnungsbänder und Träger für fotografisches Material. In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Polyesterfolien und -filmen, vorzugsweise aus Polyäthylenterephthalat. Die hierzu verwendeten Polyester besitzen vorzugsweise ein Molekulargewicht von über etwa 15 000 und eine Grenzviskositätszahl von über etwa 0,6.

Die thermoplastischen Polymerisate können auch Zusatzstoffe, wie Stabilisatoren, Füllstoffe, antistatische Mittel, UV-Absorber, Antioxidationsmittel, feuerhemmende Mittel, Antiblockingmittel oder Gleitmittel, enthalten.

Die erfindungsgemäß verwendete Flüssigkeit richtet sich nach der Art des verwendeten thermoplastischen Polymeren. Die Flüssigkeit ist gegenüber dem thermoplastischen Polymeren vorzugsweise inert. Im allgemeinen ist der Siedepunkt der verwendeten Flüssigkeit vor-

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zugsweise höher als die Oberflächentemperatur des bewegten Kühlkörpers, und die Flüssigkeit besitzt vorzugsweise eine geeignete Flüchtigkeit, so daß sie von der Oberfläche der Kunststoffolie leicht verdampft, nachdem die Folie durch die Abschälwalze von dem Kühlkörper abgezogen worden ist. Vorzugsweise beträgt der Siedepunktsbereich etwa 60 bis etwa 200° C, insbesondere 70 bis 120° C und besonders bevorzugt 80 bis 100° C. Die Viskosität der Flüssigkeit ist vorzugsweise so groß, daß die Kunststoffolie von dem Kühlkörper durch die Abschälwalze leicht abgezogen werden kann. Hierzu besitzt die Flüssigkeit vorzugsweise eine Viskosität von unter etwa 5 cP, insbesondere unter 3 cP und besonders bevorzugt unter 2 cP. Die Oberflächenspannung der Flüssigkeit ist vorzugsweise so groß, daß die Kunststoffolie leicht abgezogen werden kann und liegt vorzugsweise unter ea.100 dyn/cm, insbesondere unter 80 dyn/cm. Wenn es sich bei dem thermoplastischen Polymeren um Polyäthylenterephthalat handelt, finden vorzugsweise Wasser, niedere Alkohole (wie Äthanol, Propanol, Butanol, Amylalkohol, Hexanol und Heptanol), Glykole (wie Äthylenglykol) und Kohlenwasserstoffe (wie η-Hexan, Heptan, Octan, Decan, Cyclohexan oder Benzol), die einen Siedepunkt von etwa 70 bis etwa 120° C, vorzugsweise bis 110° C, besitzen und von Polyäthylenterephthalat leicht absorbiert werden, Verwendung. Von den genannten Flüssigkeiten ist angesichts der vorgenannten Eigenschaften Wasser bestens geeignet; es ist wirtschaftlich, leicht zu handhaben und braucht nicht wiedergewonnen zu werden. Auch Gemische der vorgenannten Lösungsmittel können verwendet werden.

Gegebenenfalls wird der Flüssigkeit ein Tensid (grenzflächenaktiver Stoff) zugesetzt. Art und Menge des Tensids hängen von dem gewünschten Zweck ab. Beispiele für geeignete Tenside sind nichtionogene Tenside, wie Polyoxyäthylenmonostearat oder PoIyoxyäthylendilaurat, anionaktive Tenside, wie Natriumalkylbenzolsulfonate oder Natriumoleyl-N-methyltaurid, kationaktive Tenside, wie Heptadecylammoniumchlorid oder Trimethyllaurylammoniumchlorid, und amphotere Tenside, wie Laurylamintriessigsäure oder Stearylamintriessigsäure. Vorzugsweise werden die Tenside in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 1 Gewichtsprozent, insbesondere 0,01 bis 0,3 Gewichtsprozent, verwendet.

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Die erfindungsgemäß angewendeten feinen Flüssigkeitströpfchen enthalten vorzugsweise Tröpfchen mit einem Durchmesser von nicht über etwa 15 μ, insbesondere nicht über 10 μ, und besonders bevorzugt nicht über 5 μ, bezogen auf das statistische Mittel der Tröpfchengrößeverteilung. Solche feinen Flüssigkeitströpfchen kann man durch Anwendung von Ultraschall auf die verwendete Flüssigkeit mit einer Frequenz von etwa 1,0 bis etwa 5,0 MHz, vorzugsweise 1,1 bis 2,0 MHz, oder durch Verdampfen der Flüssigkeit erhalten.

Die Menge der verwendeten Flüssigkeit richtet sich z.B. nach der Art der Flüssigkeit, der Art des thermoplastischen Polymeren und der Dicke der Kunststoffolie. Im allgemeinen werden z.B. etwa 0,5 bis 10 ml/m², vorzugsweise 1 bis 5 ml/m² und insbesondere 2 bis 3 ml/m² verwendet. Handelt es sich bei der Kunststoffolie um eine Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Dicke von nicht über etwa 3 mm, so wird die Flüssigkeit vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 bis 4 ml/m² verwendet. Die Flüssigkeitsmenge wird bestimmt durch die Summe aus der Flüssigkeitsmenge, die infolge Flüssigkeitsabsorption, Adsorption oder Diffusion, während sich das geschmolzene thermoplastische Polymere auf der Oberfläche des Kühlkörpers verfestigt, von dem thermoplastischen Polymeren aufgenommen wird, und der Flüssigkeitsmenge, die verdampft. Demgemäß kommt es im Fall eines hygroskopischen Polymeren, z.B. eines Polyesters, bei Anwendung der Flüssigkeit in etwas größeren Mengen nicht zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der Oberflächeneigenschaften der Kunststoffolie, und das Verfahren der Erfindung kann höchst vorteilhaft auf diese Polymerisate angewendet werden.

Die Temperatur der Flüssigkeit (feine Tröpfchen oder Dampf) und die Temperatur des Kühlkörpers beeinflussen in starkem Umfang die Oberflächeneigenschaften der Polymerfolie. Die Temperatur der Oberfläche des Kühlkörpers liegt vorzugsweise unterhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit, jedoch oberhalb des Schmelzpunktes der Flüssigkeit. Die Temperatur der feinen Teilchen oder des Dampfes der Flüssigkeit liegt vorzugsweise mindestens etwa 30° C höher als die Temperatur des Kühlkörpers. Verwendet man z.B. mit. Dampf bei 80° C gesättigte Luft, so werden gute Ergebnisse erhalten, wenn die Temperatur der Oberfläche des Kühlkörpers im wesentlichen

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nicht über etwa 50° C beträgt. Wenn der Temperaturunterschied weniger als etwa 30° C beträgt, haftet die flüssige Komponente in den feinen Teilchen oder dem Dampf nicht auf der Oberfläche des Kühlkörpers, und die Verwendung der Flüssigkeit hat keine Auswirkung.

Die zwischen die Oberfläche des Kühlkörpers und das thermoplastische Polymere eingeschobene Flüssigkeitsschicht besitzt vorzugsweise eine gleichmäßige Dicke. Wenn die Dicke der Flüssigkeitsschicht ungleichmäßig ist, werden die Oberflächeneigenschaften der
Kunststoffolie beeinträchtigt.

Die Position einer Flüssigkeitsdüse zur Anwendung der Flüssigkeit spielt eine wichtige Rolle zur Erzielung einer gleichmäßigen Dikke der Flüssigkeitsschicht. Es wurde gefunden, daß man bessere
Ergebnisse erhält, wenn man die Anwendung der Flüssigkeit zwischen der Extruderdüse und der Oberfläche des Kühlkörpers auf diejenige Oberfläche des extrudierten geschmolzenen Polymeren vornimmt, die dem Kühlkörper zugewandt ist, als bei direkter Anwendung der Flüssigkeit auf die Oberfläche des Kühlkörpers. Im Fall einer direkten Anwendung bilden nahezu sämtliche Flüssigkeitströpfchen (bzw. Dampf), die an der Oberfläche des Kühlkörpers haften, eine Flüssigkeitsschicht zwischen dem geschmolzenen Polymeren und dem Kühlkörper.
Gute Ergebnisse lassen sich deshalb in diesem Fall nur schwierig
erreichen, sofern man nicht die Anwendungsmenge genau kontrolliert. Bringt man hingegen die Flüssigkeit auf das geschmolzene Polymere zwischen der Extruderdüse und der Oberfläche des Kühlkörpers auf, so gelangt die flüssige Komponente in den feinen Teilchen (oder
Dampf), die an dem geschmolzenen Polymeren haften, durch Verdampfung in die Atmosphäre, usw., bevor das geschmolzene Polymere die Oberfläche des Kühlkörpers berührt. Auf diese Weise erhält man
automatisch die gewünschte Flüssigkeitsmenge. Dies stellt einen
großen Verfahrensvorteil insofern dar, weil vorteilhafte Ergebnisse erfindungsgemäß selbst dann erhalten werden können, wenn
die dem geschmolzenen Polymeren zugeführte Flüssigkeitsmenge etwas größer ist.

Die so aufgebrachte Flüssigkeitsmenge fließt entlang der Oberfläche des geschmolzenen Polymeren und kondensiert bald zwischen der

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Polymerfolie und dem Kühlkörper. Die kondensierte Flüssigkeit wird dann durch das geschmolzene Polymere gepreßt und bildet automatisch eine dünne Flüssigkeitsschicht zwischen dem Polymeren und dem Kühlkörper. Es ist überraschend, daß man bei Erzeugung einer gleichmäßigen Flüssigkeitsschicht zwischen dem geschmolzenen Polymeren und dem Kühlkörper eine sehr gute Adhäsionswirkung ohne Anwendung elektrostatischer Ladung erhält. Die übermäßige Haftung, die mit der Anwendung elektrostatischer Ladungen verbunden ist, stellt kein Problem dar, und man erhält erfindungsgemäß Kunststofffolien mit ausgezeichneten Oberflächeneigenschaften.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Herstellung von thermoplastischen Kunststoffolien nach dem Verfahren der Erfindung.

Ein aus einer Extruderdüse 1 extrudiertes geschmolzenes thermoplastisches Polymeres 2 wird auf die Oberfläche einer Kühltrommel 3, die sich mit vorgegebener Geschwindigkeit dreht, gegossen. In einer Ultraschall-Atomisiereinrichtung 5 werden mittels eines Ultraschallgenerators 4 ultrafeine Teilchen einer Flüssigkeit erzeugt und durch ein Gebläse 6 einer Düse 7 zugeführt. Aus dieser Düse erfolgt die Anwendung auf die Oberfläche des geschmolzenen Polymeren 2, die der Kühltrommel 3 zugewendet ist, aus dem Mundstück der Auftragsdüse 7. Die Position, von der aus die Flüssigkeitsanwendung erfolgt, liegt zwischen der Extruderdüse 1 und der Kühltrommel 3, wobei die Flüssigkeit auf diejenige Oberfläche des geschmolzenen Polymeren 2 aufgebracht wird, die der Kühltrommel 3 zugewendet ist. Die angewendeten ultrafeinen Flüssigkeitsteilchen kondensieren zwischen dem geschmolzenen Polymeren 2 und der Kühltrommel 3 und werden durch das Polymere 2 und die Kühltrommel 3 automatisch zu einer dünnen Flüssigkeitsschicht zusammengepreßt, die sich zwischen dem Polymeren 2 und der Kühltrommel 3 befindet. Das geschmolzene Polymere 2 erfährt somit eine innige Haftung auf der Oberfläche der Kühltrommel 3. Da die zwischen der Oberfläche der Kühltrommel 3 und der Oberfläche des geschmolzenen Polymeren befindliche dünne Flüssigkeitsschicht eine gleichmäßige Dicke besitzt, ist die Haftung des geschmolzenen Polymeren 2 auf der Ober-

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fläche der Kühltrommel 3 ausgezeichnet. Die thermoplastische Polymerfolie 8, die auf der Oberfläche der Kühltronunel 3 nach der innigen Haftung gekühlt und verfestigt worden ist, wird dann von der Oberfläche der Kühltronunel 3 durch eine Abschälwalze 9 abgeschält und der weiteren Verarbeitung zugeführt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. So erfolgt z.B. in der beschriebenen Ausführungsform die Anwendung der Flüssigkeit durch ultraschall; die Flüssigkeit kann jedoch auch verdampft und in Form von Dampf angewendet werden. Da jedoch eine Flüssigkeit mit einem bestimmten Bereich des statistischen Mittels der Tröpfchengrößenverteilung, und in Mengen, die nach Maßgabe der Art der Flüssigkeit, der Art des thermoplastischen Polymeren und der Dicke der Kunststoffolie variieren, angewendet werden muß, wird die Anwendung von Ultraschall bevorzugt, mit der der Teilchendurchmesser und die Flüssigkeitsmenge durch Veränderungen der Frequenz der Ultraschallwellen leicht verändert werden können. In einer anderen Ausführungsform kann es sich bei dem Kühlkörper um ein Kühlband anstelle einer Kühltrommel handeln. In einer weiteren Ausführungsform kann man, anstelle der Anwendung feiner Flüssigkeitsteilchen auf das geschmolzene Polymere mittels einer Auftragsdüse, die Nachbarschaft der Flüssigkeitsanwendungsstelle mit einer Kammer umgeben und die feinen Flüssigkeitströpfchen alle in gleichmäßig dispergiertem Zustand auf der Oberfläche des geschmolzenen Polymeren zur Haftung bringen.

Die Erfindung bietet zahlreiche neue Vorteile, von denen einige nachfolgend angegeben sind.

(1) Das geschmolzene Polymere kann mit inniger Haftung auf die Oberfläche des Kühlkörpers aufgebracht werden, indem man eine Flüssigkeitsschicht zwischen dem Polymeren und dem Kühlkörper vorsieht. Diese gute Haftung führt zur Beseitigung von Oberflächenunregelmäßigkeiten, Breiteschwankungen, usw. der Kunststoffolie, die bei herkömmlichen Verfahren wegen der unzureichenden Haftung auftreten.

(2) Eine gute Haftung zwischen dem geschmolzenen Polymeren und dem

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Kühlkörper läßt sich durch einfaches Einführen einer Flüssigkeitsschicht erreichen, so daß man keine elektrostatische Ladung zur Erzielung der Haftung benötigt. Hierdurch wird die Übertragung der Unregelmäßigkeiten des Kühlkörpers auf die thermoplastische Kunststoffolie verhindert, die im Fall der Anwendung elektrostatischer Anziehungskräfte durch die übermäßig starke Haftungswirkung verursacht wird, und man erhält thermoplastische Kunststoffolien mit ausgezeichneten Oberflächeneigenschaften.

(3) Die mit der unzureichenden Haftung zwischen dem geschmolzenen Polymeren und dem Kühlkörper verbundenen Nachteile können beseitigt werden, und man beobachtet keine Vibration der Kunststoffolie, wie dies bei der Anwendung elektrostatischer Anziehungskräfte der Fall ist. Deshalb kann die Herstellung der Kunststoffolien mit höheren Geschwindigkeiten erfolgen.

(4) Die Flüssigkeit kann in Form eines Dampfes oder feiner Teilchen zwischen das geschmolzene Polymere und den Kühlkörper eingeführt werden, und die Dicke der Flüssigkeitsschicht läßt sich kontrollieren. Es ist deshalb möglich, das zu extrudierende

Polymere leicht zu wechseln oder die angewendeten Verfahrensbedingungen zu verändern.

(5) Da die Flüssigkeit auf das geschmolzene Polymere und nicht direkt auf die Oberfläche des Kühlkörpers aufgebracht wird, wird die Flüssigkeitsmenge infolge der Verdampfung der Flüssigkeit in die Atmosphäre, usw., oder durch Absorption der

Flüssigkeit durch das geschmolzene Polymere, bevor die Flüssigkeit eine Schicht zwischen der Oberfläche des extrudierten geschmolzenen Polymeren und der Oberfläche des Kühlkörpers bildet, automatisch auf den gewünschten Wert eingestellt. Man erhält somit durch sehr einfache Maßnahmen eine Kunststoffolie mit ausgezeichneten Oberflächeneigenschaften.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiele

Unter Verwendung einer Vorrichtung zur Herstellung von Kunststofffolien gemäß der Figur wird ein Flüssigkeitsfilm zwischen einer Kühltrommel und einem geschmolzenen thermoplastischen Poly-

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- VS -

meren erzeugt. Es erfolgt die Herstellung thermoplastischer Kunststoffolien mit unterschiedlichen Oberflächengeschwindigkeiten der Kühltroiranel.

Hierzu wird Polyäthylenterephthalat mit einer Grenzviskositätszahl von 0,65 getrocknet und bei 290° C in einem Extruder mit einem Schneckendurchmesser von 150 mm geschmolzen. Das geschmolzene Polymere wird mittels einer herkömmlichen Breitschlitzdüse extrudiert, während man die Extrudiergeschwindigkeit so einstellt, daß das extrudierte Polymere eine Breite von 900 mm und eine Dicke von 2 mm besitzt. Die Abmessungen der Vorrichtung und die Betriebsbedingungen sind in Tabelle I zusammengestellt. Hierbei wird der Ort der Flüssigkeitsanwendung, wie aus (1), (2) und (3) in Tabelle I und der Figur ersichtlich, variiert.

Tabelle I

Oberflächengeschwindigkeit der Kühltrommel

Temperatur der Kühltrommel

Durchmesser der Kühltrommel

Ort der Flüssigkeitsaufsprühung

Sprühflüssigkeit

Frequenz der Ultraschallbehandlung

Atomisierte Wassermenge

10, 20, 30, 40, 60 m/min

15° C

1000 mm

(1) zwischen der Extruderdüse und der Kühltrommel, und auf die Oberfläche des geschmolzenen Polymeren, die der Kühltrommel zugewendet ist

(2) Berührungspunkt zwischen dem geschmolzenen Polymeren und der Kühltrommel

(3) auf die Kühltrommel (von der Position (2) entfernt)

Wasser

+ 50 kHz

bis 120 ml/min.

Die Oberflächen der erhaltenen Kunststoffolien werden nach dem Abkühlen untersucht; die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt. In Tabelle II sind auch die mit einer herkömmlichen Me-

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thode erhaltenen Ergebnisse enthalten, bei der keine Flüssigkeitsanwendung erfolgt.

Tabelle II

Versuch	Oberflächen	Aufgebrachte	(D	Oberflächenbeschaffenheit der Folie	(3)	herkömmli
Nr.	geschwindigkeit	Flüssigkeits		(2)		che Methode
	der Kühltrommel	menge
	(m/min)	(ml/min)	gut		gut	gut
1	1O	19	gut	gut	gut	*ger.Beanst.)**
2	20	40	gut	gut	ger.Beanst.	ger.Beanst.
3	30	60	gut	gut	ger.Beanst.	ger.Beanst.
4	40	85	gut	gut	ger.Beanst.	ger.Beanst.
5	60	120	ger.Beanst.

*) ger.Beanst. - geringfügige Beanstandungen

Bei der "aufgebrachten Flüssigkeitsmenge" handelt es sich um die pro 900 nun Folienbreite aufgebrachte Flüssigkeitsmenge.

Die Ergebnisse der Tabelle II zeigen, daß mit der herkömmlichen Methode die Herstellung thermoplastischer Kunststoffolien mit guten Oberflächeneigenschaften bei hohen Trommelgeschwindigkeiten von 20 m/min oder darüber nicht möglich ist. Der Grund hierfür liegt vermutlich darin, daß es bei zunehmender Oberflächengeschwindigkeit der Kühltrommel außerordentlich schwierig ist, einen gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Trommel un ter Verwendung einer Beschichtungswalze zu erreichen. Im Gegensatz hierzu können nach dem Verfahren der Erfindung thermoplastische Kunststoffolien von ausgezeichneter Oberflächenqualität selbst bei Trommelgeschwindigkeiten von 20 m/min oder darüber hergestellt werden.

Die Ergebnisse der Tabelle II bestätigen, daß der beste Ort für das Aufbringen der Flüssigkeit beim Punkt (1) in der Figur ist.

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bei dem das geschmolzene Polymere den Kühlkörper noch nicht berührt hat.

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Claims

P 11 750

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Kunststofffolien, dadurch gekennzeichnet, daß man ein filmbildendes geschmolzenes thermoplastisches Polymeres durch eine Extruderdüse in Form einer Polymerfolie auf die Oberfläche eines laufenden Kühlkörpers extrudiert und eine Flüssigkeit als Dampf oder in Form feiner Flüssigkeitströpfchen in einer für die Haftung der Polymerfolie auf der Oberfläche des Kühlkörpers ausreichenden Menge an einer Stelle zwischen der Extruderdüse und der Oberfläche des Kühlkörpers auf die Oberfläche der extrudierten Polymerfolie aufbringt, die dem Kühlkörper zugewendet ist und mit dem Kühlkörper in Berührung gebracht werden soll.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein thermoplastisches Polymeres mit einer Viskosität von etwa bis 3000 Poise in geschmolzenem Zustand verwendet.
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit in einer Menge von etwa 0,5 bis 10 ml/m² der extrudierten Polymerfolie aufbringt.

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4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der Flüssigkeit mindestens etwa 30° C höher als die Temperatur der Oberfläche des Kühlkörpers wählt.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeitströpfchen durch Anwendung von Ultraschall auf die Flüssigkeit erzeugt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Ultraschall mit einer Frequenz von etwa 1,0 bis etwa 5,0 MHz anwendet.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Flüssigkeitströpfchen mit einem Tröpfchendurchmesser von nicht über etwa 15 μ, bezogen auf das statistische Mittel der Teilchengrößenverteilung, anwendet.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Flüssigkeit mit einem Siedepunkt oberhalb der Oberflächentemperatur des Kühlkörpers, jedoch mit einem Schmelzpunkt unterhalb der Oberflächentemperatur des Kühlkörpers verwendet.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als thermoplastisches Polymeres PoIyäthylenterephthalat verwendet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man PoIyäthylenterephthalat mit einem Molekulargewicht von über etwa 15 000 und einer Grenzviskositätszahl von über etwa 0,6 verwendet.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polymere mit einer Dicke von etwa 3 mm oder darunter extrudiert und die Flüssigkeit in einer Menge von etwa 1 bis 4 ml/m² der extrudierten Polymerfolie anwendet.

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12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von etwa 60 bis 200° C, einer Viskosität von unter etwa 5 cP und einer Oberflächenspannung von unter etwa 100 dyn/cm verwendet.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeit Wasser verwendet.

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