DE3507916A1 - Process for the production of very thin, biaxially stretchoriented plastics films - Google Patents

Process for the production of very thin, biaxially stretchoriented plastics films

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Abstract

A process for the production of biaxially stretch-oriented films from thermoplastics with a thickness of less than 10 mu m is described, the characterising features of which process consist in, first of all, a pre-film being produced by melt extrusion of a thermoplastic from a slit die and subsequent cooling and then a plurality of pre-films being laminated together and then the laminated pre-films being jointly stretch-oriented simultaneously in the longitudinal and transverse direction.

Description

Verfahren zur Herstellung sehr dünner, biaxial streck-Process for the production of very thin, biaxially stretchable

orientierter Kunststoffolien Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von biaxial streckorientierten Folien aus thermoplastischem Kunststoff, die eine Dicke von kleiner als 10 #um aufweisen.Oriented Plastic Sheets The present invention relates to a process for the production of biaxially stretch-oriented thermoplastic films Plastic that is less than 10 µm thick.

Biaxial streckorientierte Kunststoftolien sind wegen ihrer wertvollen Eigenschaften auf vielen technischen Einsatzgebieten aus vielen verschiedenen Lebensbereichen praktisch nicht mehr wegzudenken. Die Folien werden meist durch Schmelzextrusion hergestellt und anschließend daran streckorientiert. Das Streckorientieren kann dabei prinzipiell nach drei verschiedenen Verfahren durchgeführt werden: a) nach dem Schlauchstreckverfahren (Blasprozeß), b) in einem Zweistufenverfahren (Folgestreckung), bei dem zunächst eine Längs streckung zwischen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten angetriebenen Walzen und dann eine Querstreckung in einem Kluppenrahmen durchgeführt wird, c) nach der Methode der Simultanstreckung in einem datür geeigneten Kluppenrahmen.Biaxially stretch-oriented plastic films are valuable because of their Properties in many technical fields of application from many different areas of life practically indispensable. The foils are mostly made by melt extrusion manufactured and then stretch-oriented to it. The stretch orientation can in principle, three different methods are used: a) according to the tube stretching process (blowing process), b) in a two-stage process (subsequent stretching), in which initially a longitudinal stretching between with different peripheral speeds driven rollers and then carried out a transverse stretching in a clip frame c) using the method of simultaneous stretching in a naturally suitable clip frame.

Nach dem Schlauchstreckverfahren werden üblicherweise Polyethylen und Polypropylenfolien hergestellt, deren Dicken im Minimum im Bereich von 10 bis 30 /um liegen.Polyethylene is usually used after the tube stretching process and polypropylene films, the thicknesses of which are at least in the range of 10 to 30 / um lie.

Noch dünnere Folien lassen sich nach diesem Verfahren nicht herstellen, da es dabei zur Rißbildung in dem Fo- lienschlauch kommt, wodurch sich der Luftdruck innerhalb der Blase nicht mehr konstant halten läßt.Even thinner films cannot be produced using this process, as this leads to cracking in the fo lienschlauch comes, whereby the air pressure inside the bladder can no longer be kept constant.

Das Verfahren der Folgestreckung läßt sich bei Polyesterfolien ohne größere Probleme bei Folien einer Dicke im Bereich von 5 bis 200 /um durchführen. Bei Foliendicken von 3 #um und weniger treten jedoch häufig Folienabrisse und Verklebungen, insbesondere in der Querstreckvorrichtung, auf, was zu schweren Behinderungen im Produktionsablauf und zu häufigen Maschinenstillstandszeiten führt.The process of subsequent stretching can be carried out in the case of polyester films without perform major problems with foils having a thickness in the range from 5 to 200 µm. With film thicknesses of 3 μm and less, however, film tears and sticking often occur, especially in the transverse stretching device, resulting in severe disabilities in the Production process and leads to frequent machine downtimes.

Bei Polypropylenfolien lassen sich nach diesem Verfahren Folien mit einer minimalen Dicke von 5 /um bei gerade noch akzeptabler Laufsicherheit herstellen.In the case of polypropylene films, films can also be used using this method a minimum thickness of 5 μm with just acceptable running security.

Das Simultanstreckverfahren ist bisher relativ wenig verbreitet, weil die dafür erforderlichen Streckrahmen sehr teuer und darüber hinaus noch störanfällig sind. Das Verfahren wird im übrigen insbesondere für Folien mit größeren Schichtdicken, die im Bereich um 20 #um liegen, eingesetzt. Eine Druckschrift, die eine Vorrichtung zur Durchführung der Simultanstreckung beschreibt, ist die DE-PS 10 88 703.The simultaneous stretching process has so far been relatively little used because the stretching frames required for this are very expensive and, moreover, still prone to failure are. The method is used in particular for films with greater layer thicknesses, that are in the range of 20 #um are used. A pamphlet that has a device To carry out the simultaneous stretching describes, DE-PS 10 88 703.

Es sind auch Kombinationen der im vorstehenden beschriebenen Streckverfahren bekannt. So beschreibt die DE-PS 25 28 370 z.B. ein Verfahren, nach dem eine Folie zunächst in Längsrichtung streckorientiert wird und dann nach dem Simultanverfahren längs/quer nachgestreckt wird.There are also combinations of the stretching processes described above known. For example, DE-PS 25 28 370 describes a method according to which a film is initially stretch-oriented in the longitudinal direction and then according to the simultaneous method is stretched lengthways / crossways.

Auch dieses Verfahren ist aber nicht speziell für sehr dünne Folien geeignet.However, this method is also not specially designed for very thin foils suitable.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Streckverfahren zu entwickeln, mit dem extrem dünne Folien unter wirtschaftlich vertretbaren Verhältnissen, das bedeutet mit hoher Laufsicherheit, hergestellt werden können.The present invention was based on the object of a stretching process to develop, with the extremely thin foils under economically justifiable conditions, this means that they can be produced with a high degree of operational reliability.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren, bei dem durch Schmelzextrusion aus einer Schli#zdüse und anschließendes Abkühlen aus einem thermoplastischen Kunststoff zunächst eine Vorfolie hergestellt wird, bei dem dann mehrere Vorfolien übereinandergelegt werden und bei dem dann die übereinandergelegten Vorfolien gemeinsam simultan in Längs- und Querrichtung streckorientiert werden.This problem is solved by a generic method at that by melt extrusion from a Schli # zdüse and subsequent cooling a thermoplastic material is first produced a prefilm at which then several pre-foils are superimposed and then the superimposed Pre-films are stretch-oriented simultaneously in the longitudinal and transverse directions.

Ein Verfahren, nach dem nicht orientierte Vorfolien übereinandergelegt und dann der Querstreckung unterworfen werden, ist aus der DE-PS 24 31 385 bekannt, der die Aufgabe zugrundeliegt, die Produktionskapazität von Querstreckmaschinen zu vergrößern. Es hat sich aber überraschend gezeigt, daß gerade bei der Herstellung sehr dünner Folien mit Dicken unter 10 /um, insbesondere mit Dicken unter 8 /um, das Verfahren, bei dem zunächst mehrere Vorfolien übereinandergelegt werden und die übereinandergelegten Vorfolien dann simultan streckorientiert werden, erhebliche Vorteile bietet. Durch das Übereinanderlegen mehrerer Folien wird die Gefahr eines Folienabrisses innerhalb der Streckvorrichtung deutlich herabgesetzt, außerdem können gleichzeitig mehrere der dünnen Folien von den Kluppen des Streckrahmens besser erfaßt werden. Durch das Simultanstreckverfahren werden insbesondere sehr hohe Streckgeschwindigkeiten, wie sie zum Beispiel beim Längsstrecken mittels mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten angetriebenen Walzen auftreten, siehe DE-AS 20 36 624, vermieden. Daher ist das Simultanstreckverfahren insgesamt ein milderes Streckverfahren, durch das gerade sehr dünne Folien nicht so stark belastet werden.A process by which non-oriented pre-foils are superimposed and then subjected to transverse stretching is known from DE-PS 24 31 385, which the task is based on, the production capacity of cross-stretching machines to enlarge. Surprisingly, however, it has been found that precisely during manufacture very thin foils with a thickness of less than 10 / um, especially with a thickness of less than 8 / um, the process in which several pre-foils are initially placed on top of one another and the superimposed pre-films are then simultaneously stretch-oriented, considerable Offers advantages. By laying several foils on top of one another, the risk of a Film tear within the stretching device significantly reduced, also can at the same time several of the thin foils from the clips of the stretching frame are better recorded will. The simultaneous stretching process results in very high stretching speeds, such as when stretching lengthways using different circumferential speeds driven rollers occur, see DE-AS 20 36 624, avoided. Hence this is Simultaneous stretching process overall is a milder stretching process through which straight very thin foils are not so heavily stressed.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt zwei Vorfolien übereinandergelegt und dann gemeinsam simultan streckorientiert. Die beiden Vorfolien werden bevorzugt nebeneinanderlaufend hergestellt, wobei wahlweise die Trennung der Vorfolien durch Aufrennen einer Einzelbahn vor dem Zusammenführen vorgenommen werden kann oder wobei die beiden Vorfolien als getrennte Einzelbahnen in voneinander getrennten Extrusionsdüsen hergestellt werden können. Es kann auch eine Teilung der Vorfolie innerhalb der Extrusionsdüse mittels eines Trennkeiles vorgenommen werden. Das Übereinanderlegen der Vorfolien erfolgt insbesondere über freilaufende schrägliegende Walzen.In the context of the present invention, two prefilms are preferred placed on top of each other and then stretched together simultaneously. The two pre-foils are preferably produced side by side, with optional separation of the prefilms made by opening a single web before merging can be or wherein the two pre-films as separate individual webs in each other separate extrusion dies can be produced. It can also be a division made of the prefilm within the extrusion nozzle by means of a separating wedge will. The superimposing of the prefilms takes place in particular via free-running ones inclined rollers.

Die Simultanstreckung wird mit einer bekannten Vorrichtung durchgeführt, bei der die seitlichen Haltekluppen des Streckrahmens von Führungsspindeln angetrieben werden, deren Gewindegänge von Anfang bis zum Ende einen kontinuierlich wachsenden Neigungswinkel aufweisen.The simultaneous stretching is carried out with a known device, in which the lateral retaining clips of the stretching frame are driven by guide spindles whose threads are continuously growing from start to finish Have angles of inclination.

Als thermoplastische Kunststoffe, die sich nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verarbeiten lassen, eignen sich insbesondere Polyolefine und Polyester.As thermoplastics, which are produced according to the method of process the present invention, are particularly suitable Polyolefins and polyesters.

Als Polyolefine sollen insbesondere Propylenhomopolymere eingesetzt werden oder Copolymere, die zum überwiegenden Anteil aus Propyleneinheiten zusammengesetzt sind. Solche Polymeren besitzen üblicherweise einen Schmelzpunkt von mindestens 140-C, C, bevorzugt von 150in. Isotaktisches Polypropylen mit einem n-heptanlöslichen Anteil von weniger als 15 Gew.-%, Copolymere von Ethylen und Propylen mit einem Ethylengehalt von weniger als 10 Gew.-% und Copolymere von Propylen mit anderen Alphaolefinen mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und mit einem Gehalt dieser Alphaolefine von weniger als 10 Gew.-% stellen typische Beispiele für die bevorzugten thermoplastischen Polyolefine dar.Propylene homopolymers in particular should be used as polyolefins or copolymers composed predominantly of propylene units are. Such polymers usually have a melting point of at least 140-C, C, preferably from 150in. Isotactic polypropylene with an n-heptane soluble Proportion of less than 15% by weight, copolymers of ethylene and propylene with a Ethylene content less than 10% by weight and copolymers of propylene with others Alpha olefins having 4 to 8 carbon atoms and containing these alpha olefins of less than 10% by weight are typical examples of the preferred thermoplastic Polyolefins.

Die bevorzugten thermoplastischen Polyolefine haben zweckmäßigerweise einen Schmelzfluß index im Bereich von 0,5 g/10 min bis 8 g/10 min bei 230*C und 2,16 kp Belastung (DIN 53 735), insbesondere von 1,5 g/10 min bis 4 g/10 min.The preferred thermoplastic polyolefins suitably have a melt flow index in the range from 0.5 g / 10 min to 8 g / 10 min at 230 ° C and 2.16 kp load (DIN 53 735), in particular from 1.5 g / 10 min to 4 g / 10 min.

Unter Polyesterrohstoffen sind Polyester-Homo- und -Copolymere, Gemische verschiedener Polyester sowie Abmischungen und Blends von Polyestern mit anderen Polymeren zu verstehen.Polyester raw materials include polyester homo- and copolymers, mixtures various polyesters as well as mixtures and blends of polyesters with others Understanding polymers.

Die Herstellung der Polyester kann sowohl nach dem Umesterungsverfahren mit den bekannten Katalysatoren wie z.B. Zn-, Ca-, Mn-, Li-, Ge-Salzen oder nach dem Direktveresterungsverfahren erfolgen. Beispiele für Polyester sind Polyethylenterephthalat, Polytetramethylenterephthalat, Poly-1,4-cyclohexylendimethyl-terephthalat, Polyethylen-2,6-Naphthalat.The polyester can be produced either by the transesterification process with the known catalysts such as Zn, Ca, Mn, Li, Ge salts or after the direct esterification process. Examples of polyester are polyethylene terephthalate, Polytetramethylene terephthalate, Poly-1,4-cyclohexylenedimethyl terephthalate, Polyethylene-2,6-naphthalate.

Die Copolyester können als Bausteine Adipinsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Sulfoisophthalsäure u.a. enthalten. Die nach dem Umesterungsverfahren hergestellten Polyester können sogenannte interne Partikel, Katalysatorrückstandsteilchen enthalten.The copolyesters can be used as building blocks: adipic acid, sebacic acid, phthalic acid, Contains isophthalic acid, sulfoisophthalic acid and others. The after the transesterification process Polyesters produced can include so-called internal particles, catalyst residue particles contain.

Beispiele für Polymere, die in den Polyester eingearbeitet werden können, sind Polyolefin-Homo- oder -Copolymere wie Polypropylen, Poly-4-methylpenten, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, die ihrerseits verseift sein können, Ionomere, Polyamide, Polycarbonate, fluorhaltige Polymere u.a.Examples of polymers that are incorporated into the polyester are polyolefin homo- or copolymers such as polypropylene, poly-4-methylpentene, Ethylene-vinyl acetate copolymers, which in turn can be saponified, ionomers, polyamides, Polycarbonates, fluorine-containing polymers, etc.

Weiterhin können die Folien anorganische oder organische Additive enthalten, die sich auf ihre Eigenschaften wie z.B. die Haft- und Gleitreibung und die Abriebfestigkeit sowie das Laufverhalten positiv auswirken.Furthermore, the films can contain inorganic or organic additives that affect their properties such as static and sliding friction and the abrasion resistance as well as the running behavior have a positive effect.

Beispiele für derartige Additive sind Pigmente wie CaC03, SiO2, Ei02, Kaolin u.a., Fettsäureester, Polysiloxane, Nukleierungsmittel wie Alkali- oder Erdalkalisalze von Esterwachsen bzw. teilverseiften Produkten derselben, Benzoaten, Stearaten u.a.Examples of such additives are pigments such as CaC03, SiO2, Ei02, Kaolin and others, fatty acid esters, polysiloxanes, nucleating agents such as alkali or alkaline earth salts of ester waxes or partially saponified products of the same, benzoates, stearates, etc.

Die Polymeren und Additive können nach an sich bekannten Verfahren, die nicht näher beschrieben werden müssen, über ein Konzentrat eingearbeitet werden. Alternativ hierzu können sie während der Herstellung des Polyesters zudosiert werden.The polymers and additives can according to methods known per se, which do not need to be described in detail, are incorporated via a concentrate. Alternatively, they can be added during the production of the polyester.

Besonders bevorzugt werden als Polyolefine isotaktische Propylenhomopolymere eingesetzt. Die damit hergestellten Polypropylenfolien weisen insbesondere Dicken im Bereich von 3 bis 6 /um auf.Isotactic propylene homopolymers are particularly preferred as polyolefins used. The polypropylene films produced therewith are particularly thick in the range of 3 to 6 / µm.

Als Polyesterfolien werden besonders bevorzugt Polyethylenterephthalatfolien hergestellt, die insbesondere Dicken im Bereich von 11,5 bis 4 /um aufweisen.Polyethylene terephthalate films are particularly preferred as polyester films produced which in particular have thicknesses in the range from 11.5 to 4 μm.

Überraschenderweise konnte durch das erfindungsgemäße Verfahren neben der besseren Ausnutzung der Produktionskapazität vorhandener Maschinen und neben der Verbesserung der Laufsicherheit bei der Herstellung extrem dünner Folien zusätzlich noch eine Reduzierung der erreichbaren minimalen Dicke der Folien erzielt werden.Surprisingly, the method according to the invention could in addition to the better utilization of the production capacity of existing machines and besides the improvement of the running safety in the production of extremely thin foils in addition a reduction in the achievable minimum thickness of the foils can still be achieved.

Anhand der nachfolgenden beispielhaften Prinzipskizze sollen die Vorteile der Erfindung noch deutlicher gezeigt werden.Based on the following exemplary schematic diagram, the advantages of the invention can be shown more clearly.

Die Abbildung zeigt im Prinzip wie zwei nebeneinander hergestellte Vorfolien übereinandergelegt werden und anschließend simultan streckorientiert werden.In principle, the illustration shows how two are produced side by side Pre-foils are placed one on top of the other and then simultaneously stretch-oriented.

Im einzelnen bedeuten 1 die Extrusionsdüse, 2 die Kühlwalze, 3 und 3' sind die beiden nicht orientierten Vorfolien, 4a, 4b, 4c und 4d sind schräggestellte freilaufende Walzen, mit denen die beiden Vorfolien übereinandergelegt werden. 5 ist der Simultanstreckrahmen, und 6 und 6' sind die Spindeln zum Antrieb der seitlichen Haltekluppen, deren Gewindegänge einen vom Anfang bis zum Ende kontinuierlich wachsenden Neigungswinkel aufweisen.Specifically, 1 denotes the extrusion nozzle, 2 denotes the cooling roller, 3 and 3 'are the two non-oriented prefilms, 4a, 4b, 4c and 4d are inclined free-running rollers with which the two pre-foils are placed one on top of the other. 5 is the simultaneous stretching frame, and 6 and 6 'are the spindles for driving the side Retaining clips, whose threads one from the beginning to the end have continuously increasing angles of inclination.

Claims (7)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung biaxial streckorientierter Folien aus thermoplastischem Kunststoff mit einer Dicke von kleiner als 10 /um, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst durch Schmelzextrusion eines thermoplastischen Kunststoffes aus einer Schlitzdüse und anschließendes Abkühlen eine Vorfolie hergestellt wird, daß dann mehrere Vorfolien übereinandergelegt werden und daß darauf die übereinandergelegten Vorfolien gemeinsam simultan in Längs- und Querrichtung streckorientiert werden. Claims 1. A method for producing biaxially stretch-oriented Films made of thermoplastic material with a thickness of less than 10 μm, characterized in that initially by melt extrusion of a thermoplastic Plastic made a pre-film from a slot nozzle and subsequent cooling is that then several pre-foils are superimposed and that the superimposed on it Pre-films are stretch-oriented simultaneously in the longitudinal and transverse directions. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übereinanderlegen mittels schrägtiegender freilaufender Walzen erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the superimposing takes place by means of inclined, free-running rollers. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Simultanstreckung in einer Streckvorrichtung durchgeführt wird, bei der die seitlichen Haltekluppen als Streckrahmen von Führungsspindeln angetrieben werden, deren Gewindegänge von Anfang bis zum Ende einen kontinuierlich wachsenden Neigungswinkel aufweisen. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the simultaneous stretching is carried out in a stretching device in which the lateral retaining clips are driven as stretching frames by guide spindles, whose threads have a continuously increasing angle of inclination from start to finish exhibit. 4. Verfahren nach den Ansprüchen l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt zwei Vorfolien mit getrennten Düsen hergestellt und dann übereinandergelegt werden. 4. The method according to claims l to 3, characterized in that that preferably two prefilms are made with separate nozzles and then placed one on top of the other will. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorfolie aus einer breiter als üblicherweise erforderlichen Düse extrudiert wird und die Vorfolie anschließend mittels Schneiden aufgeteilt wird oder daß durch Teilung innerhalb der Düse mittels eines Trennkeiles nebeneinander zwei getrennte Vorfolien hergestellt werden. 5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that that a prefilm extruded from a wider than usually required nozzle will and the The pre-film is then divided by cutting or that by division within the nozzle by means of a separating wedge next to one another two separate prefilms can be produced. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Kunststoff Polypropylen verwendet wird und daß die hergestellte folie eine Dicke vorzugsweise im Bereich von 3 bis 6 /um aufweist. 6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that that the thermoplastic used is polypropylene and that the manufactured film has a thickness preferably in the range from 3 to 6 μm. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Kunststoff Polyethylenterephthalat verwendet wird und daß die hergestellte Folie eine Dicke vorzugsweise im Bereich von 11,5 bis 4 /um aufweist. 7. The method according to claims 1 to 5, characterized in that that polyethylene terephthalate is used as the thermoplastic plastic and that the film produced has a thickness preferably in the range from 11.5 to 4 μm having.
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