NL8502190A

NL8502190A - Werkwijze voor het vervaardigen van blaasfolie en georienteerde folie.

Info

Publication number: NL8502190A
Application number: NL8502190A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1985-08-06
Filing date: 1985-08-06
Publication date: 1987-03-02
Also published as: ATE47978T1; FI84991B; AU6088786A; DK163216C; CA1254710A; US4820471A; FI84991C; EP0213663B1; FI863202A0; ES2000839A6; DE3666926D1; DK163216B; DK368386A; NZ217083A; JPS6297823A; DK368386D0; NO863167L; CN86105244A; FI863202A; CN1010568B

Description

3tL/WP/jvh STAMICARBON 3.V., LICENSING SUBSIDIARY OF DSM Uitvinder: Theodorus J. van der Molen te Vijlen -1- PN 3650

WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN VAN BLAASFOLIE EN GEORIENTEERDE FOLIE

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van blaasfolie uit een polymeersamenstelling op basis van polyetheen, waarbij de polymeersamenstelling via een extruder in gesmolten toestand door een ringvormige spleet wordt geleid en door 5 een gas, toegevoerd via een opening die zich bevindt binnen de ringvormige spleet, wordt opgeblazen tot een ballon, waarna de polymeer-samenstelling die de ballon heeft gevormd, wordt afgekoeld, geplet en opgerold.

Een dergelijke werkwijze voor het vervaardigen van blaasfolie 10 is op zich welbekend en staat bijvoorbeeld beschreven in 'Petrothene

Polyolefins ..... a processing guide’ (een uitgave van National

Distillers and Chemical Corporation, 1971, 4e editie).

Blaasfolie van lagedichtheid-polyetheen wordt op grote schaal gebruikt als verpakkingsmateriaal. De voornaamste eisen die aan ver-15 pakkingsmateriaal worden gesteld, liggen op het gebied van de mechanische eigenschappen, zoals stijfheid, weerstand tegen scheuren en trekken, doorstootweerstand en dergelijke.

Afhankelijk van de toepassing worden vaak ook eisen gesteld op het gebied van de optische eigenschappen, zoals doorzicht, opaci-20 telt en glans.

Zo zal folie dat tot vuilniszakken verwerkt wordt, een goede doorstootweerstand en scheureigenschappen moeten hebben, en draagtassenfolie daarnaast ook een hoge stijfheid. Bij toepassing als broodverpakking spelen vooral stijfheid en optiek een rol.

25 Het is bekend uit 'Petrothene Polyolefins .... a processing guide', dat de beste optische eigenschappen verkregen worden wanneer men de polymeersmelt verwerkt bij zo hoog mogelijke temperaturen. Daarbij Is een temperatuur van de smelt van 205 °C niet uitzonderlijk.

.*· Π W v “ - - -2-

A

\

Bij het tot stand komen van de mechanische eigenschappen speelt onder andere de oriëntatiegraad van de smelt een rol.

Een recente ontwikkeling op het gebied van de blaasfoliever-vaardiging uit lage dichtheid polyetheen is de zogenaamde 'long-stalk' 5 extrusie. Bij deze werkwijze, beschreven in Plastics World, juni 1982, blz. 62-64, gaat men uit van een LDPE met een lage smelt-index en verwerkt dit bij een temperatuur van 190 °G bij een spleetbreedte van ongeveer 1,1 mm met een extra hoge vrieslijn. De vrieslijnhoogte is de afstand tussen de ringvormige spleet en de vrieslijn.

10 Het voornaamste verschil tussen deze 'long-stalk' en de kon- ventionele extrusie ligt in de mate van oriëntatie-balans van de smelt. Dit heeft tot gevolg, dat blaasfolie, vervaardigd volgens de 'long-stalk' werkwijze, een betere slagsterkte heeft dan de konven-tionele blaasfolie. Een nadeel is echter, dat een aanzienlijke 15 achteruitgang in stijfheid en scheursterkte, vooral in de machi- nerichting, optreedt. Ook is het niet mogelijk lineair lagedichtheid polyetheen op deze wijze tot folie te verwerken.

Sinds enige tijd is de belangstelling voor zg. lineair lagedichtheid polyetheen, d.w.z. copolymeer van etheen en een of meer 20 C3_]_g 1-alkenen, sterk toe genomen. Vooral LLDPE met zeer lage dichtheid, beneden 910 kg/m3} staat sinds kort in de belangstelling.

Een methode voor het verwerken tot blaasfolie van lineair lagedichtheidpolyetheen wordt beschreven in de Europese octrooiaanvrage 51358. Daarbij maakt men gebruik van spleetbreedtes 25 van 0,4-5 mm. Deze methode heeft echter alleen betrekking op een etheen-koolwaterstof copolymeer met een dichteid boven 910 kg/m3. oe temperatuur van de smelt bedraagt ongeveer 162 - 260 °C.

Het doel van de onderhavige uitvinding is een werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van blaasfolie uit een polymeer-30 samenstelling op basis van polyetheen die geschikt is voor polyetheen met een dichtheid beneden 910 kg/rn^, en die een folie oplevert met goede mechanische eigenschappen, met name een hoge stijfheid, goede scheureigenschappen en doorstootweerstand.

Deze doelstelling wordt bereikt door de gesmolten polymeer-35 samenstelling te verwerken bij een temperatuur van de smelt ter plaatse van de spleetopening van ten hoogste 160 °C bij een spleetbreedte van ten minste 1 mm.

3 Γ: 0 Z 1 3 0 % __ -3- 3ij verwerking onder kondities volgens de uitvinding treden verrassenderwijs bijzondere oriëntatiereffekten op, waardoor de folie goede mechanische eigenschappen krijgt, zoals een goede scheursterkte en treksterkte, hoge stijfheid enz. Dit effekt wordt sterker bij tem-5 peraturen van de smelt ter plaatse van de spleetopening beneden 150 °C, zodat verwerking beneden 150 °C de voorkeur verdient, en in het bijzonder beneden 140 eC.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op zulke georiënteerde folies. De mate en richting van oriëntatie van folies kan wor-10 den bepaald door middel van Röntgendiffraktie-analyse. Deze methode geeft informatie over de oriëntatie van de kristallijne fraktie van de folie. In niet-georiënteerde folie worden de Röntgenstralen in alle richtingen gelijkelijk verstrooid. In georiënteerde folie is de verstrooi'ingsintensiteit afhankelijk van de richting, met als 15 resultaat fluktuaties in de intensiteit. De oriëntatie-effecten worden uitgedrukt in de verhouding intensiteitsmaximum: intensiteits-minimum (I max) en de min hoek tussen de gemiddelde molekuulrichting en de extrusierichting (a).

20 Deze worden bepaald door middel van Röntgendiffraktie-analyse. bij georiënteerde films vervaardigd volgens de uitvinding, is I max > 20 min en a < 20°, in het bijzonder > 50 en < 15e, resp.

Polymeersamenstellingen die geschikt zijn om volgens de uit-25 vinding tot blaasfolie verwerkt te worden, hebben bijvoorkeur een dichtheid hoger dan 880 kg/m? en zijn bijvoorbeeld copolymeren van etheen met een of meer 1-alkenen als comonomeer, maar ook mengsels van polyetheenhomo- en/of copolymeren met een dichtheid hoger dan 910 kg/m^ 0f mengsels met bijvoorbeeld hogedichtheid polyetheen 30 (dichtheid hoger dan 940 kg/m^) en/of polypropeen kunnen me goed gevolg toegepast worden. In de mengsels met lagedichtheid polyetheenhomopolymeren, hogedichtheid polyetheen en/of polypropeen is bij voorkeur ten minste 70 gew.% betrokken op het totale polymeer van het polyetheen met een dichtheid beneden 910 kg/rar1 aanwezig.

··% Λ Λ ,ϊ Λ A

tss'ji190 \ -4-

Ook kunnen diverse toeslagstoffen zoals stabilisatoren, glijmiddelen, vulstoffen, kleurstoffen, wassen, middelen ter bestrijding van smeltbreuk (fluorelastomeren), en dergelijke aanwezig zijn. De gewichtshoeveelheid toeslagstoffen zal ten opzichte van de 5 gewichtshoeveelheid polymeer meestal niet meer dan 20 % bedragen.

De smeltindex van deze polymeersamenstellingen, bepaald volgens ASTM D 1238, kan de gebruikelijke waarden hebben, bijvoorbeeld tussen 0,3 en 100 dg/min. Gezien de lage verwerkingstemperatuur verdient het echter aanbeveling de smelt-index niet lager te kiezen dan 1 10 dg/min. Het gunstige effekt van de lage temperatuur-verwerking in komr binatie met de grote spleetbreedte op de mechanische eigenschappen neemt weer af bij een smelt-index boven 75 dg/min en is het duidelijkst bij een smelt-index van ten hoogste 50 dg/min.

Het voordeel van de uitvinding is, dat ook polymeer-15 samenstellingen met een relatief hoge smeltindex verwerkt kunnen worden tot blaasfolie met goede mechanische eigenschappen.

Een ander voordeel is, dat hoog-georiënteerde folies verkregen worden zonder dat uitbreiding van de apparatuur noodzakelijk is.

De uitvinding kan reeds met voordeel toegepast worden bij 20 spleetbreedtes van 1 mm, maar het is ook mogelijk grotere spleetbreed-tes, bijvoorbeeld van 5 of 10 mm toe te passen; daarbij kan ook de geometrie van de spleet nog variëren. Gebleken is nu, dat de mecha-* nische eigenschappen van de folie erop vooruitgaan, wanneer men een spleetbreedte van ten minste 2 mm en ten hoogste 5 mm gebruikt, in het 25 bijzonder van ten minste 3 mm.

Deze grotere spleetbreedtes in kombinatie met de lage ver-werkingstemperatuur, resulteren in nog betere mechanische eigenschappen, met name in goede stijfheid en scheureigenschappen.

Bij blaasfolie-extrusie treedt de polymeersamenstelling in 30 gesmolten toestand uit de ringvormige spleet om vervolgens opgeblazen te worden. De aldus ontstane ballon wordt afgekoeld door de ballon in kontakt te brengen met relatief koele lucht of water. Met het instellen van deze koeling kan men invloed uitoefenen op de afstand die het polymeer als smelt buiten de ringvormige spleet aflegt, voor-35 dat het in de vaste toestand overgaat. De plaats van deze overgang wordt ook wel vrieslijn genoemd. De afstand tussen de spleet en de 85021§0 -5- vrieslijn heet vrieslijnhoogte. Soms is de vrieslijn zichtbaar als een cirkelvormige zone rondom de ballon, soms ook is de vrieslijn niet zichtbaar. Dan kan de vrieslijn ook wel gedefinieerd worden als de plaats waar de ballon zijn uiteindelijke diameter bereikt.

5 De vrieslijn bij een werkwijze volgens de uitvinding is bij voorkeur laag.

De diameter van de ballon gedeeld door de diameter van de ringvormige spleet wordt de opblaasverhouding genoemd. Deze kan variëren van 1 tot 6, maar is in het algemeen 1,5 tot 4. Deze waarden 10 kunnen ook voor de werkwijze volgens de uitvinding worden toegepast met goed resultaat.

Verpakkingsfolie moet vaak niet alleen voldoen aan eisen met betrekking tot de mechanische eigenschappen, maar ook aan eisen wat betreft de optische eigenschappen.· De optische eigenschappen van de 15 folie worden beter wanneer men uitgaat van een polymeersamenstelling met een smelt-index van ten minste 2 dg/min., in het bijzonder ten minste 4 dg/min.

De werkwijze volgens de uitvinding is vooral geschikt voor het vervaardigen van enkellaagsfolie, maar kan ook toegepast worden 20 voor meerlaagsfolie.

8502133

Claims

5 -6- PN 5197
1. Werkwijze voor het vervaardigen van blaasfolie uit een polymeersamens telling op basis van polyetheen welk polyetheen een dichtheid heeft beneden 910 kg/m^, waarbij de polymeer- samenstelling via een extruder in gesmolten toestand door een 5 ringvormige spleet met een breedte van ten minste 1 mm wordt geleid bij een temperatuur van de smelt ter plaatse van de spleet opening van ten hoogste 160 °C en wordt opgeblazen tot een ballon door een gas, toegevoerd via een opening die zich binnen de ringvormige spleet bevindt, waarna de polymeersamenstelling die de 10 ballon heeft gevormd, wordt afgekoeld, geplet en opgerold.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de poly-meersamenstelling verwerkt bij een temperatuur van de smelt ter plaatse van de spleetopening beneden 150 aC.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat men de poly- 15 meersamenstelling verwerkt bij een temperatuur van de smelt ter plaatse van de spleetopening beneden 140 eC. .
4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat men uitgaat van een polymeersamenstelling met een smelt-index tussen 1 en 100 dg/min.
5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat men een uitgaat van een polymeersamenstelling met een smelt-index tussen 2 en 75 dg/min.
6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat men uitgaat van een polymeersamenstelling met een smelt-index tussen 4 en 50 25 dg/min.
7. Werkwijze volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat men een spleetbreedte toepast van tenminste 2 mm eten hoogste 5 mm.
8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat men een spleetbreedte toepast van ten minste 3 mm.
9. Werkwijze volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat men enkellaagsfolie vervaardigt.
10. Werkwijze volgens conclusie 1-9, met het kenmerk, dat men uitgaat 3501190 -7- . ."••'^^gsgiega -------- ν' ' if: van een polymeersamenscelling op basis van copolytneer van etheen met een of meer 1-alkenen met 3-18 koolstofatomen.
12. Werkwijze volgens konklusie 11, met het kenmerk, dat men uitgaat van copolymeer van etheen met een of meer 1-alkenen met 6-12 5 koolstofatomen.
13. Voorwerp, omvattende een folie vervaardigd volgens konklusie 1-12.
14. Folie, vervaardigd uit een polymeersamenstelling op basis van polyetheen welk polyetheen een dichtheid heeft beneden 910 kg/m^ die bij Röntgendiffraktie-analyse een intensiteitsverhouding 10 max 5 20 min en een hoek < tussen de gemiddelde oriëntatierichting van de poly-meermolekulen en de folie-extrusierichting van < 20° heeft.
15. Folie volgens konklusie 15, met een intensiteitsverhouding 15 max > 50 en α < 15®. min
16. Voorwerp, omvattende een folie volgens een der konklusies 14-15. s’ <' ·> 130 y .V > ·* *