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Verfahren zur Herstellung von
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transparenten Folien oder Platten Polyole£ine sind teilkristalline
Kunststoffe und ergeben daller bei der Verarbeitung zu Folicn, Platten oder dergleichen
weniger gut durchsichtige Produkte. Ihre Trübungszahlen, bestimmt nach der Methode
DIN 53490, betragen bei einer Dicke von 200/u mehr als 50 %o. Diese Trübung ist
bedingt durch die Größe des kristallinen Anteiles, die Größe der Kristallite, der
Kristallagglomerate (Sphärolithe) und dadurch, daß die Xristallite eine größere
Dichte und einen anderen Lichtbrechungsindex haben als der arnorphe Anteil des Kunststoffes.
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Es ist bekannt, daß die optischen Eigenschaftcn von Folien aus Polyolefinen
durch raschen Abkühlen, sog.Abschrecken, auf eine Temperatur unterhalb des Kristallitschmelzpunktes
verbessert verden können. Diese Methode wird bei der Herstellung von Flachfolien
mittels einer Breitschlitzdüse mit anschließender Abkühlung, dem sog. Chill-Roll-Verfahren,
angewendet und es gelingt damit, relativ dünne Folien1 z.B. von einer Dicke von
20/u mit einer sehr guten Transparenz 7U erzeugen. Hochtransparente Folien mit einer
Stärke von über 100 µ sind nach dem Chill-Roll-Verfahren nicht erhaltlich, da die
Abkühlung wegen des geringen W§rmeleitkoeffizienten der PlyolePine nicht schnell
genug erfolgen kann, um die Bildung der die Klarheit störenden Kristallite und Kristallitagglomerate
zu verhindern und bei Anwendung der Breitschlitzdüse durch den unterschiedlichen
Materialfluß die Homogenität der Folie leidet, was wiederum Anlaß zu unerwünschten
Trübungen und Beeinträchtigungen der Folienoberfläche (Wellen, Fließlinien) gibt.
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Aus der OExPS 211 040 ist es bekannt, Folien aus Polyolefinen mit
Hilfe eines Kalanders herzustellen. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Oberfläche
der Kalanderwalzen auf einer Temperatur gehalten, die oberhalb des Kristallitschmelzpunktes
liegt, wobei di.c Voreilung der letzten Kalanderwalze gegenüber der ersten Xalandervalze,
die mindestens 10 % beträgt, so gewählt wird, daß die zwischen zwei benachbarten
Walzen sich bildenden mnetkörper rotieren. Die so erhaltenen Folien sind unorientiert
und besitzen interessante Eigenschaften, sie sind aber nicht transparent.
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In dieser OE-PS wird zwardarauf hingewiesen, daß die Transparenz dieser
Folien verbessert werden kann, wenn
die Temperatur jener Walzen
möglichst tief gehalten wird, die die Folie aus dem raiandcr abziehen. Eine Trübungszahl
von weniger als 10 %o, gemessen bei einer Materialdicke von 200/u, die die Polyolefinfolien
hinsichtlich Transparenz den Folien aus Hart-PVC ebenbUrtig machen würde. kann durch
dieses Verfahren aber nicht erreicht werden.
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Es konnte nun überraschenderweise gesunden verden, daß auf Kalandern
Polyolefinfolien mit einer Trübungszahl nach DIN 53490 von unter 10 %o bei einer
Schichtdicke von 200/u hergestellt verden können, wenn diese Folien zum Zeitpunkt
des Erreichens etwa des rristallitschmelzpunktes starken Scherkräften ausgesetzt
werden.
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Dies erzielt man dann, wenn zumindest die Oberfläche der letzten talanderwalze
auf einer Temperatur unterhalb des Kristallitschmelzpunktes gehalten wird und diese,
auf niedrigerer Temperatur befindliche Walze gegentjber der benachbarten Walze eine
Voreilung aufweist, sodaß das Material während der Bearbeitung durch die Kalanderwalze
einer Scherbeanspruchung ausgesetzt ist. Nur wenn die drei Faktoren, nämlich Vorformung
der Folie bei Temperaturen über dem Kristallitschmelzpunkt und endgültige Formgebung
durch gleichzeitiges rasches Abkühlen un<3 Anwendung von Scherkräften erfüllt
ist, werden Folien der erfindungegemäßen Transparenz erhalten.
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Wesentlich ist, daß die Temperatur des Materials selbst noch nicht
unter den Kristallitschmelzpunkt absinkt. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn der
sich zwischen der kühl gehaltenen Walze und der benachbarten Walze, deren Oberfläche
ebenfalls auf einer Temperatur unterhalb des rristllitschmelzpunktes sein kann,
sich bildende mnetkdrper in sich rotiert.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zur
Herstellung von transparenten Folien oder Platten aus Polyolefinen mit einer Trübungszahl
gemäß DIN 53490 von weniger als 10 %o, gemessen bei einer Materialdicke von 200/u
mittels eines Kalanders unter Voreilung der letzten Kalanderwalze gegenüber der
ersten unter Bedingungen, daß die vor den Walzenspalten sich bildenden Knetkörper
in sich rotieren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Polyolefine bei Temperaturen
oberhalb des Kristallitschmelzpunktes, gegebenenfalls durch die in Produktionsrichtung
ersten Kalanderwalzen, vorgeformt werden und die Oberfläche mindestens der in Laufrichtung
letzten Kalanderwalze auf einer Temperatur unterhalb des lristallitschmelzpunktes
des zu verarbeitenden Materials gehalten wird, die Oberflächen der übrigen Walzen
sich aber auf einer Temperatur oberhalb des Kristallitschmelzpunktes befinden und
jene Walzen, deren Oberfläche auf einer Teulperatur unterhalb des ristallitsc}unelzpunktes
liegt, gegeniiber den benachbarten Walzen eine Voreilung von 10 - 100 %0 besitzen,
wobei auch bei diesen Walzen die Bedingungen so gewählt sind, daß der vor den Walzenspalten
sich bildende Knetkörper rotiert.
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Die Temperatur des Materials, das die auf eincr Temperatur unterhalb
des Kristallitschmelzpunktes befindliche Walze bzw. Walzen, passiert, wird beeinfluß
einerseits durch die Materialtemperatur von diesen Walzen, andererseits durch die
Zeit des Kontaktes mit der kühlen Walze, Es ist daher möglich, durch Variation der
Materialtemperatur und des Maßes an Voreilung der kühler gehaltenen Kalanderwalze
sowie schließlich durch die Oberflächentemperatur dieser Walze die optimalen Bedingungen
einzustellen. In der Regel wird die Oberflächentemperatur dieser Walzen zweckmäßig
5 bis 850 C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes zu halten sein.
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Das crfindungsgemäße Verfatu n kann mit jedem Walzensystem durchgeführt
werden. Wird ei' kalander mit 2 Walzen gewählt, so wird das Material auf eine der
bekannten Weisen, z.B. mittels einer Breitschlitzdüse vorgeformt und dem Kalander
auf gegeben. Zweckmäßig wird dann nur die in Abzugsrichtung letzte Walze eine Temperatur
unterhalb des Kristallitschmelzpunktes aufweis'n. Es können aber auch Kalander mit
4 oder 5 Walzen eingesetzt werden;dann werden vorzugsweise die letzte Walze oder
die heiden letzten Walzen auf einer Oberflchentemperat'ir unterhalb des tristallitschmelzpunktes
gehalten. Die vorher liegenden Walzen haben hingegen eine Oberflächentemperatur
oberhalb des Kristallitschmelzpunktes, Eine Vorformung außerhalb des Kalanders kann
zwar stattfinden, erübrigt sich aber meistens.
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Die Voreilung der kühler gehaltenen Walze bzw. Walzen liegt vorzugsweise
bei 10 bis 50 %. Ist nicht die letzte, sondern die vorletzte Walze jene, von der
abgezogen wird, kann z.B. die vorletzte Walze gegenüber der letzten Walze eine Voreilung
besitzen, wobei sich die Oberfläche der letzten Walze auf einer Temperatur unterhalb
des tristallitschmelpunktes befinden kann.
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Unter den Polyolefinen, wie Polyäthylen, Polybuten usw., die eingesetzt
werden können, ist Polypropylen besonders bevorzugt. Mit diesem Material können
bei entsprechender Wahl der Kalandertemperaturen besonders brillante, hochtransparente
Folien erzeugt werden. Bei Anwendung eines 4-Walzen-Kalanders liegen z.B. die optimalen
Temperaturen der ersten zwei Walzen bei etwa 220 - 1700 C, wobei diese untereinander
abgestuft sein können, während die letzte Walze bei Temperaturen von 160 - 80° C
gehalten werden
kann. Die Temperatur der dritten Walze muß dann
den Gegebenheiten so angepaßt werden, daß die Forderung nach Rotation des Knetkörpers
erfUllt ist.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verf ahren erhaltenen Folien sind transparent,
jedoch unorientiert und eignen sich auch hervorragend zur Weiterverarbeitung, z.B.
durch Tiefziehen.
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Sie können auch unmittelbar nach Verlassen des Kalanders im thermoelastischen
Temperaturbereich einer biaxialen Rekkung unterworfen werden.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Jiöglichkeit
der Herstellung von transparenten Polyolefin-Folien oder Platten einer Materialistärke
vor mehr als 100 µ, da die Herstellung derartigen Folien mit einer Trübungszahl
nach DIN 53490 von weniger als 10 o, gemessen bei einer ilaterialdicke von 200 µ,
bisher noch nicht möglich war. Die Angabe der Materialdicke von 200 µ bedeutet hierbei,
daß sich die Zahl von unter 10 o bei dieser Materialdicke ergibt. Ist die Folie
stärker oder weniger stark, muß der bei ilessung der Trübungszahl erhaltene Wert
auf eine Stärke von 200 µ bezogen werden.
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Beispiel: Polypropylen eines Schmelzindex von n,2 wird in vorplastifizierter
Form und mit einer Temperatur von 200° C in den Spalt der in Produktionsrichtung
liegenden, ersten beiden Walzen eines in der sog.F-Form aufgebauten 4-Walzen-Kalanders
aufgegeben. Die Oberflächentemperaturen der Walzen liegen in Produktionsrichtung
bei 2000 C, 2000 C, 1700 C und 1000 C. Die Voreilung der zweiten zur ersten Walze
beträgt 10 %, der dritten zur zweiten Walze 20 % und der vierten zur dritten Walze
35 %. In jedem Walzenspalt befindet sich der Knetkörper in Rotation. Von der 4.Walze
wird eine Folie abgezogen, die sich auf einer Temperatur von etwa 1000 C befindet.
iJach Passieren der Abzugswalzen besitzt sie eine Stärke von 200 µ. Die Trübungszahl,
gemessen nach DIN 53490, beträgt 8 %o.
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Durch Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit kann die Endstärke der Folie
entsprechend verringert werden.