DE69211313T2

DE69211313T2 - Verfahren zur Herstellung von Polyolefinfilmen mittels eines Wasserabschreckprozesses

Info

Publication number: DE69211313T2
Application number: DE69211313T
Authority: DE
Inventors: David Henry Dundee Dd3 6Hy Scotland Bremner; Joseph William Simpson Dundee Dd4 0Jy Scotland Miller
Original assignee: Scott and Fyfe Ltd
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2012-12-15
Also published as: EP0549233B1; EP0549233A3; DE69211313D1; US5720914A; GB9127028D0; EP0549233A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polyolefin-Filmes mittels eines Wasserabschreckprozesses.
Es ist gut bekannt, daß bei der Herstellung eines Polyolefin- Filmes, insbesondere eines Polypropylen-Filmes, das heiße geschmolzene Polymer in ein Wasserabschreckbad extrudiert wird, worin der Film erstarrt. Der erstarrte Polypropylen- Film wird aus dem Bad herausgenommen und über ein System aus Keilwalzen (Godet rollers) passiert, bevor er durch einen Heißluftofen gegeben wird, worin der Film zur Induzierung von molekularer Orientierung gezogen wird. üblicherweise wird der Polypropylen-Film in eine Mehrzahl an Bändern zerschnitten, bevor er in den Ziehofen eingeführt wird.
Polypropylen ist ein hydrophobes Material, und daher trägt der aus dem Wasserabschreckbad entfernte Polypropylen-Film im allgemeinen wenig oder kein Wasser auf seinen Oberflächen. Zur Verbesserung der Eigenschaften des Polypropylen-Filmes in nachfolgenden Verwendungen ist es jedoch üblich, daß verschiedene Additive mit dem Polypropylen vermischt oder vermengt werden. Die Einführung von Additiven resultiert in der Tendenz, daß der Polypropylen-Film Wasser aus dem Wasserabschreckbad mitführt, mit dem Ergebnis, daß es notwendig ist, dieses Wasser von den Oberflächen des Polypropylen-Films zu entfernen.
Die Entfernung des Wassers wird üblicherweise bewirkt durch eine vertikalen Transport des Polypropylen-Filmes, bei dem das Wasser unter Einwirkung der Schwerkraft von dem Film abfällt, und durch Bereitstellung von Saugschlitzen, die die Feuchtigkeit von den Oberflächen des Filmes absaugen. Es ist auch bekannt, Abstreifstäbe zur Unterstützung der Entfernung des Wassers von den Oberflächen des Polypropylen-Filmes zu verwenden.
Gehinderte Amine sind übliche in Polypropylen enthaltene Zusätze, die die Beständigkeit des Polypropylens gegenüber UV-Zersetzung verbessern. Dies ist besonders bedeutsam, wenn der Polypropylen-Film unter Bedingungen verwendet werden soll, bei denen er starkem oder dauerhaftem Sonnenlicht ausgesetzt ist, und es ist wichtig, daß das Polypropylen nicht zu schnell zersetzt wird. Ein spezielles Beispiel ist die Verwendung des Polypropylen-Films in der Herstellung von Schüttgutzwischenbehältern.
Es wurde herausgefunden, daß gehinderte Amine und andere UV- Stabilisatoren schlimmer als andere Additive unterstützend auf die Wassermitnahme auf den Oberflächen des Polypropylen- Filmes, der aus dem Wasserabschreckbad entfernt wird, wirken. Tatsächlich kann das Wasser über die Keilwalzen und die Schneideeinrichtung hinweg bis in den Ziehofen hinein auf der Oberfläche des Polypropylen-Filmes verbleiben. Dies ist äußerst unerwünscht, da das Wasser in Form von Flecken über die Breite des Polypropylen-Filmes vorhanden ist, was zu unregelmäßigem und unbeständigem Ziehen des Polypropylen- Films führt.
Damit sichergestellt wird, daß das Wasser von den Oberflächen des Polypropylen-Films der gehinderte Amin-UV-Stabilisatoren enthält, entfernt wird, war es notwendig, die Vorschubgeschwindigkeit des Polypropylen-Filmes wesentlich zu reduzieren. Dies führt notwendigerweise zu ansteigenden Herstellungskosten, und es ist daher wichtig, den Wassermitnahmeeffekt soweit wie möglich zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, daß die Wassermitnahme durch Einführung eines aktiven Halogens in das Wasser des Wasserabschreckbades reduziert werden kann.
Ein "aktives Halogen" ist ein Halogen, das in Wasser bei einem PH-Wert oberhalb von 4 als Hypochlorit-Ion oder Hypobromit-Ion vorliegt. Solch ein aktives Halogen ist in dem Wasser im Gleichgewicht mit elementarem Halogen, beispielsweise gemäß den Gleichungen
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Filmes aus einem Polyolefinmaterial mittels eines Wasserabschreckprozesses bereitgestellt, der die Tendenz besitzt, Wasser aus dem Wasserabschreckprozeß auf den Oberflächen des Filmes mit sich zu nehmen, das den Schritt der Einführung eines aktiven Halogens in das Abschreckwasser einschließt, wodurch die auf den Oberflächen des Filmes, der den Wasserabschreckprozeß verläßt, mitgeführte Menge an Wasser reduziert wird.
Genauer wird erfindungsgemäß ein Verfahren bereitgestellt zur Herstellung eines Filmes aus einem Polypropylen-Material, das UV-Stabilisatoren einschließt, das Verfahren umfaßt die Schritte des Extrudierens eines Filmes aus dem geschmolzenen Polypropylen-Material in ein Wasserabschreckbad, wodurch der Film erstarrt, und die Zugabe einer Verbindung in das Abschreckwasser, die in der Lage ist, Hypochlorit-Ionen in dem Abschreckwasser zu erzeugen, wodurch die Menge an Wasser, die aus dem Wasserabschreckbad auf den Oberflächen des erstarrten Polypropylen-Filmes mitgenommen wird, reduziert wird.
Die Verbindung, die dem Abschreckwasser zur Reduzierung der Wassermitnahme zugegeben wird, kann in flüssiger Form vorliegen, beispielsweise Natriumhypochlorit oder Bromwasser, oder in fester Form, beispielsweise eine organische Verbindung wie Trichlorisocyanursäure, die mit Wasser unter Bildung von hypochloriger Säure reagiert. Im letzteren Falle kann eine Tablette der organischen Verbindung in dem Wasser im Wasserabschreckbad schwebend aufgehängt werden, oder in dem Wasser eines separaten kleinen Zugabetanks in dem Zirkulationssystem des Abschreckwassers, so daß sich die Tablette langsam in dem Abschreckwasser auflöst. Eine gewisse Turbulenz in dem Wasser hilft bei der Auflösung der Tablette.
Es wurde herausgefunden, daß eine gute Reduzierung der Wassermitnahme auf den Oberflächen eines Polypropylen-Filmes, der gehinderte Amin-UV-Stabilisatoren enthält, erhalten wird, wenn die Menge an aktivem Halogen in dem Abschreckwasser auf einem Niveau von mindestens 4 ppm, bevorzugterweise im Bereich von 4 bis 12 ppm, gehalten wird. Höhere Mengen an aktivem Halogen in dem Abschreckwasser haben keinen nachteiligen Einfluß auf die Wassermitnahme, erhöhen jedoch nicht weiter die Reduzierung der Wassermitnahme, und sind daher unnötig.
Die Verwendung von aktivem Halogen in dem Abschreckwasser kann eine Erhöhung der Vorschubrate des Polypropylen-Filmes, der gehinderte Amin-UV-Stabilisatoren enthält, um 30 % oder mehr ermöglichen, die ohne Schwierigkeiten durch Wassermitnahme in den Ziehofen erzielt wird.
Erfindungsgemäß ist es bedeutsam, daß das Halogen in dem Abschreckwasser als aktives Halogen vorliegt, und nicht als Halogenid-Ion. Die Einführung von Chlorid-Ionen in das Abschreckwasser durch Auflösung eines üblichen Salzes in dem Wasser hat gezeigt, daß dadurch keine Reduzierung des Wassermitnahmeeffektes eines Polypropylen-Films, der gehinderte Amin-UV-Stabilisatoren enthält, erzielt wird.
Die Verwendung eine aktiven Halogens wie beispielsweise aktives Chlor in dem Abschreckwasser hat den zusätzlichen vorteilhaften Effekt der Verhinderung der Bildung von Mikroorganismen auf allen Metalloberflächen&sub1; die dem Abschreckwasser ausgesetzt sind, insbesondere auf den Oberflächen der Wärmeaustauscher, die normalerweise zur Steuerung der Temperatur des Abschreckwassers vorhanden sind.
In einem spezifischen erfindungsgemäßen Beispiel wird geschmolzenes Polypropylen, das gehinderte Amin-UV- Stabilisatoren enthält, durch eine 800 mm-Ziehdüse mit einer Geschwindigkeit von 28 m/min in ein Wasserabschreckbad extrudiert, das ungefähr 1500 kg Wasser in kontinuierlicher Umwälzung enthält. Das Wasserabschrecksystem schließt eine Pumpe, Filterausrüstung und einen Wärmeaustauscher zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Abschreckwassers im Bereich von 26ºC ein. Der Polypropylen-Film hat eine Aufenthaltszeit in dem Abschreckwasser von ungefähr 2 s. Das Wasserabschrecksystem schließt zusätzlich ein kleines Reservoir mit Festwerteinstellung (header control) ein, das Reservoir ist vom Hauptabschrecktank separiert. Ein 225 g (gm) Tablette Trichlorisocyanursäure wird in das Reservoir an oder nahe dem Punkt der größten Turbulenz in dem Reservoir eingeworfen, der am Auslaß des Reservoirs befindlich ist. Alternativ dazu kann die Tablette in einem Plastikkorb oder -beutel nahe dem Auslaß des Reservoirs aufgehängt werden, wodurch die Tablette leicht entfernt werden kann, falls herausgefunden wird, daß der Gehalt an aktivem Chlor in dem Abschreckwasser wesentlich über ein Niveau von 12 ppm ansteigt.
Die Tablette löst sich langsam in dem Wasser auf, das durch das Reservoir zirkuliert, wodurch hypochlorige Säure und Isocyanursäure gebildet wird. Nach ungefähr 7 Tagen Benutzung wird die verbrauchte Tablette durch eine neue 225 g-Tablette Trichlorisocyanursäure ersetzt.
Im Vergleich zu der Mitnahme in Abwesenheit der Tablette wird eine deutliche Reduzierung der Wassermitnahme durch das erstarrte Polypropylen beobachtet.
Erfindungsgemäß können Tabletten aus anderen Chlorimiden, die durch Auflösung in Wasser mindestens 50 % verfügbares Chlor ergeben, beispielsweise Dichlorisocyanursäure oder verschiedene Alkalimetalldichlorisocyanuratsalze, anstelle von Trichlorisocyanursäure verwendet werden, ebenso wie entsprechende lösliche Brom-Verbindungen. Zufriedenstellende Ergebnisse bei der Reduzierung der Wassermitnahme wurden auch durch Zugabe von 5%iger wäßriger Natriumhypochlorit-Lösung zu dern Abschreckwasser in einer Menge, durch die 10 bis 12 ppm aktives Chlor in dem Abschreckwasser bereitgestellt wurden, erzielt.
Die Zugabe wäßriger Natriumhypochlorit-Lösung zu dem Abschreckwasser kann in Verbindung mit der Auflösung einer Tablette in dem Wasser angewendet werden, wodurch eine schnelle Reduzierung der Wassermitnahme erreicht werden kann, wenn diese sich als sehr schlecht herausstellt, beispielsweise beim Beginn des Extrusionsprozesses.
Sehr gute Verbesserungen bei der Reduzierung der Wassermitnahme sind auch durch Verwendung von aktivem Brom erzielt worden. Eine Menge an Bromwasser, die 10 bis 12 ppm aktives Brom in dem Abschreckwasser bereitstellt, wurde dem Abschreckwasser zugegeben, das den extrudierten Polypropylen- Film abschreckt. Ungefähr 1 min nach der Zugabe des Bromwassers war die Mitnahme von Wasser auf dem Polypropylen- Film deutlich reduziert. Durch die Verwendung von Bromwasser wurde die Wassermitnahme verringert, bis nur einige wenige diskrete Tröpfchen auf dem abgeschreckten Polypropylen-Film sichtbar waren, und dieses auch nur zeitweilig.
Sobald ein gewünschtes Niveau an aktivem Brom in dem Abschreckwasser eingestellt war, wurde dieses Niveau durch Zugabe von verdünntem Bromwasser durch eine Dosierpumpe in das Abschreckwasser aufrechterhalten.
Es wurde herausgefunden, daß der Austausch von aktivem Chlor oder aktivem Brom durch aktives Jod nicht erfolgreich ist zur Reduzierung der Wassermitnahme auf dem extrudierten Polypropylen-Film.
In einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung einer festen Verbindung zur Bereitstellung von aktivem Halogen in dem Abschreckwasser wird die Verbindung in feiner partikulärer Form zu einer wäßrigen Aufschlämmung verarbeitet, und die Aufschlämmung wird durch eine Dosierpumpe, wie beispielsweise eine Zahnradpumpe, in das Abschreckwasser in dem Reservoir mit gewünschter Geschwindigkeit zugeführt.
Untersuchungen haben gezeigt, daß ein Polypropylen-Film, der die Tendenz zeigt, Wasser aus einem Wasserabschreckprozeß mitzunehmen, durch den Kontakt mit aktiven Halogen, wie beispielsweise aktivem Chlor, verbesserte hydrophobe Eigenschaften zurückbehält im Vergleich mit einem ähnlichen Film, der nicht mit dem aktiven Halogen kontaktiert wurde.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Films aus einem Polyolefin-Material mittels eines Wasserabschreckprozesses, der die Tendenz besitzt, Wasser aus dem Abschreckprozeß auf den Oberfläche des Filmes mitzunehmen, das den Schritt der Zugabe einer Verbindung zu dem Abschreckwasser einschließt, die in der Lage ist, Hypochlorit- oder Hypobromit-Ionen zu erzeugen, wodurch die Menge an Wasser, die auf den Oberflächen des Filmes, der den Wasserabschreckprozeß verläßt, mitgenommen wird, reduziert wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Filmes aus einem Polypropylen-Material, das gehinderte Amin-UV- Stabilisatoren einschließt, umfassend die Schritte der Extrudierung eines Filmes aus dem geschmolzen Polypropylen-Material in ein Wasserabschreckbad, wodurch der Film erstarrt, und Zugabe einer Verbindung in das Abschreckwasser, die in der Lage ist, Hypochlorit-Ionen in dem Abschreckwasser zu erzeugen, wodurch die Menge an Wasser, die aus dem Wasserabschreckbad auf den Oberflächen des erstarrten Polypropylen-Filmes mitgenommen wird, reduziert wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin eine wäßrige Natriumhypochlorit-Lösung zu dem Abschreckwasser zugegeben wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin Bromwasser zu dem Abschreckwasser zugegeben wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, worin 10 bis 12 ppm an Natriumhypochlorit oder Bromwasser in dem Abschreckwasser vorhanden sind.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin dem Abschreckwasser eine hinreichende Menge Chlorimid zu dem Abschreckwasser zugegeben wird, die zu Erzeugung von mindestens 4 ppm an aktivem Chlor ausreicht.

7. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1, 2 und 6, worin in dem Abschreckwasser ein Chlorimid aufgelöst wird, das bei der Auflösung in Wasser mindestens 50 % verfügbares Chlor ergibt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, worin das Chlorimid Trichlorisocyanursäure ist.

9. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, worin eine Tablette des Chlorimids zu dem Abschreckwasser zugegeben wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, worin die Tablette in dem Abschreckwasser schwebend aufgehängt wird.

11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, worin die Tablette in einem Nebenbad oder einem Reservoir aufgelöst wird, das in einem Wasserabschreck-Zikrulationssystem eingeschlossen ist, das von dem Wasserabschreckbad separiert ist.

12. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das aktive Halogen dem Abschreckwasser in einer gesteuerten Menge zugegeben wird.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, worin das aktive Halogen dem Abschreckwasser durch eine Dosierpumpe zugegeben wird.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin das aktive Halogen dem Abschreckwasser durch eine Dosierpumpe in Form einer teilchenförmigen wäßrigen Aufschlämmung zugegeben wird, die eine Verbindung umfaßt, die in der Lage ist, Hypochlorit-Ionen zu erzeugen.