NL8700305A

NL8700305A - Werkwijze voor het vervaardigen van vlakfolie uit hogedichtheid polyetheen.

Info

Publication number: NL8700305A
Application number: NL8700305A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1988-09-01
Also published as: EP0278569A3; EP0278569A2

Description

V

BtL/WP/ag J

STAMICARBON B.V.

Uitvinder: Theodorus J. van der Holen te Vijlen -1- (7) PN 5652

WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN VAN VLAKFOLIE UIT H06EDICHTHEID POLYETHEEN

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van vLakfolie uit een polymeersamenstelling op basis van polyetheen met een hoge dichtheid, waarbij de polymeersamenstelling via een extruder in gesmolten toestand door een rechthoekige spleet 5 wordt geleid en vervolgens via een of meerdere koelrollen worden afgekoeld en opgerold.

Het is gebruikelijk de polymeersmelt te verwerken bij hoge temperaturen. Daarbij is een temperatuur van 280«C niet uitzonderlijk.

10 Vlakfolie van hogedichtheid-polyetheen wordt in het algemeen gebruikt als verpakkingsmateriaal. De voornaamste eisen die aan het verpakkingsmateriaal worden gesteld, zijn een hoge stijfheid, een goede treksterkte en goede barrière-eigenschappen tegen waterdamp.

Het doel van de onderhavige uitvinding is een werkwijze te 15 verschaffen voor het vervaardigen van vlakfolie uit een polymeersamenstelling op basis van hogedichtheid polyetheen die een folie oplevert met verbeterde mechanische eigenschappen, met name een verbeterde stijfheid, vloeispanning en treksterkte.

Dit doel wordt bereikt door de gesmolten polymeersamenstelling te ver-20 werken bij een temperatuur van de smelt ter plaatse van de spleet- opening beneden 220nC. Bij verwerking onder kondities volgens de uitvinding treden verrassenderwijs bijzonder (monoaxiale) oriëntatie-effekten op, waardoor de mechanische eigenschappen van de folie verbeteren ten opzichte van de conventionele verwerkingstechnieken.

25 Vooral de stijfheid en de treksterkte nemen toe. Dit effekt wordt sterker bij temperaturen van de smelt ter plaatse van de spleetopening beneden 200oc, en in het bijzonder beneden 18Qnc. Het verdient aanbeveling niet beneden 140**C te werken in verband met het smeltpunt van 8700305 V.

Λ -2- (7) ΡΝ 5652 hogedichtheid polyetheen.

Polymeersamenstellingen die geschikt zijn om volgens de uitvinding verwerkt te worden, bevatten in het algemeen ten minste 50 gew.% polyetheen met een dichtheid van 940 kg/m^ of hoger. In dit 5 polyetheen kunnen geringe hoeveelheden comonomeren ingebouwd zijn; de dichtheid mag hierdoor echter niet zodanig afnemen dat zij minder dan 940 kg/dm3 wordt. Bij voorkeur bevat het polyetheen dan ook ten hoogste 5 mot-% 1-alkeen.

Eventueel kan ook een kleine hoeveelheid meervoudig onverzadigde ver-10 bindingen in het polyetheen aanwezig zijn, zoals beschreven in NL-A 85.02747.

Het hogedichtheid polyetheen kan gemengd worden met andere polymeren, zoals bijvoorbeeld polyethenen met een dichtheid beneden ï 940 kg/m3, of polypropeen. Het verdient echter de voorkeur dat ten 15 minste 70 gew.% betrokken op het totale polymeer hogedichtheid polyetheen aanwezig is, en meer in het bijzonder ten minste 85 gew.%.

Een voorbewerking van het in het algemeen als granulaat verkrijgbare hogedichtheid polyetheen kan tot een verdere verbetering van het resultaat leiden. Bestraling van het granulaat alvorens het in 20 de extruder te brengen, heeft een verhoogde stijfheid, treksterkte en vloeispanning tot gevolg. Deze bestraling kan op de gebruikelijke wijze plaatsvinden, bijvoorbeeld met electron beam of γ-straling. De sterkte van de straling kan variëren tussen 0,01 en 2 MRad, bij voorkeur tussen 0,05 en 1 MRad. De tijd gedurende welke het polymeer 25 aan straling wordt onderworpen, hangt af van de sterkte van de straling. Bij sterkere bestraling kan men volstaan met een kortere bestralingstijd, en omgekeerd. In het algemeen varieert de bestra-lingstijd tussen enkele msec en enkele sec, bijvoorbeeld tussen 5 msec en 2 sec, in het bijzonder tussen 10 msec en 1 sec.

30 Ook is het mogelijk een geringe hoeveelheid vrije radikaten gedurende enige tijd te laten inwerken op het polyetheen. Dit kan met voordeel geschieden met een peroxide en tijdens de extrusie die toch at plaatsvindt bij de verwerking van het polymeer tot vlakfolie. Deze bewerking is onder andere beschreven in US-A-4,603,173, welks inhoud 35 hierbij wordt in begrepen.

\ / 1; u Ö ΰ b -3- (7) PN 5652

Ook kunnen diverse toeslagstoffen zoals stabilisatoren, glijmiddelen, vulstoffen, kleurstoffen, wassen, en dergelijke aanwezig zijn. Wanneer men etheen-copolymeer met een of meer C3—C-jg 1-alkenen verwerkt, kunnen bijvoorbeeld fluorelastomeren worden toevoegd om 5 smeltbreuk te voorkomen of onderdrukken.

De gewichtshoeveelheid toeslagstoffen zal ten opzichte van de gewichtshoeveelheid polymeer meestal niet meer dan 20 % bedragen.

De smeltindex van deze polymeersamenstellingen, bepaald volgens ASTM D 1238, kan de gebruikelijke waarden hebben, bijvoorbeeld 10 tussen 1 en 100 dg/min. Gezien de lage verwerkingstemperatuur verdient het echter aanbeveling de smeltindex niet lager te kiezen dan 4 dg/min. Het gunstige effekt van de lage temperatuur-verwerking op de mechanische eigenschappen neemt weer af bij een smeltindex boven 50 dg/min, en is het duidelijkst bij een smelt-index van ten hoogste 25 15 dg/min.

Het voordeel van de uitvinding is, dat ook polymeersamenstellingen met een relatief hoge smeltindex verwerkt kunnen worden tot vlakfotie met goede mechanische eigenschappen.

Een ander voordeel is dat men monoaxiaal georiënteerde folies 20 verkrijgt zonder dat uitbreiding van de apparatuur noodzakelijk is.

Een verder voordeel is nog, dat de stijfheid - die gerelateerd is aan de dichtheid - een niveau bereikt dat bij conventionele verwerkingstechnieken van dezelfde polymeersamenstelling niet haalbaar is.

25 Nog een ander voordeel is, dat een aanzienlijke hoeveelheid energie bespaard wordt doordat men bij lage temperaturen éxtrudeert; een voordeel dat nog vergroot wordt bij toepassing van polyetheen met een relatief hoge melt index.

Vlakfolie wordt verkregen door een polymeersmelt door een 30 rechthoekige spleet te leiden en vervolgens via een of meer koelrollen af te koelen en op te rollen. Bij de verwerking van polyetheen tot vlakfolie is een spleetbreedte van 0,2 tot 1,0 mm gebruikelijk en bij de werkwijze volgens de uitvinding kan deze ook goed toegepast worden. Ook is het mogelijk grotere spleetbreedtes, bijvoorbeeld van 1,5 of 5 35 mm toe te passen, waarbij ook de geometrie van de spleet nog kan 8700305

V

j -4- (7) PN 5652 variëren. Gebleken is nu, dat de mechanische eigenschappen van de folie erop vooruitgaan, wanneer men een spleetbreedte van ten minste 1,5 mm en ten hoogste 10 mm gebruikt, in het bijzonder van ten hoogste 5 mm.

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

Nadat de polymeersamenstelling uit de spleetopening is getreden, wordt zij via een of meerdere koelrollen geleid. De afstand 10 tussen de spleetopening en de 1e koelrol, de zg. "airgap", is van enige invloed op de eigenschappen van de vervaardigde vlakfolie. Ditzelfde geldt voor de temperatuur van de 1e koelrol. Het optimaal instellen van deze apparatuur behoort tot de normale kennis van de vakman.

15 Bij het vervaardigen van vlakfolie wordt in het algemeen ook een zg. 'luchtmes' toegepast. Dit dient om de warmteoverdracht van de folie op koelrol te verbeteren en luchtinsluitingen te voorkomen.

Bij een werkwijze volgens de uitvinding kan het luchtmes ook toegepast worden. Daarbij is gebleken, dat de stand van het luchtmes 20 ten opzichte van de te koelen folie (bijvoorbeeld de afstand), alsmede de instelling ervan (zoals luchtsnelheid, temperatuur van de lucht) enige invloed kunnen uitoefenen op de resultaten van de werkwijze volgens de uitvinding. Een luchttemperatuur van 25«C of minder geniet de voorkeur. De vakman kan het luchtmes gemakkeiijk in zijn optimale 25 stand en instelling plaatsen.

De folies die met de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigd kunnen worden, omvatten zeer veel variëteiten. Zo kan meerlaags-folie, maar ook enkellaagsfolie vervaardigd worden. Dunne (bijvoorbeeld 1 - 100 μ) en dikke folie (bijvoorbeeld 100 μ-250 μ) behoren tot 30 de mogelijkheden, alsmede smalle (enige millimeters) en brede (enige meters) folies. Hieronder worden ook begrepen de zg. "bandjes". Dit alles kan op gebruikelijke machines met hun gebruikelijke mogelijkheden -maar ingesteld op de in onderhavige uitvinding aangegeven wijze-uitgevoerd worden.

35 De uitvinding zal nu worde.n toegelicht aan de hand van enige voorbeelden.

β *7 Λ *rf λ r* e / 0 ü o 0 :« * * -5- (7) PN 5652 VLakfolie werd vervaardigd onder (condities zoals in de tabellen aangegeven. De gebruikte extrusie-inrichting was een Schwabenthan net een schroef-diameter van 30 mm. De lengte van de rechthoekige spleet bedroeg 15 cm, de airgap 20 mm en de temperatuur van de koelrol 15nc.

5 De temperatuur van de smelt werd met infrarood-meting of met een thermokoppel bepaald ter plaatse van de spleetopening. Aan het folie werden de volgende bepalingen gedaan: elasticiteitsmodulus volgens ASTM D 882 (ISO R 1184); vloeispanning en treksterkte volgens ISO R 527; 10 In tabel 1 is polyetheen met een dichtheid van 962 kg/m3 (ASTM D 1505) en een melt-index (ASTM D 1238 cond. E) van 11 dg/min toegepast. In tabel 2 is hetzelfde polyetheen gebruikt, echter na bestraling met 0,2 MRad electron beam gedurende ongeveer 1 seconde.

M.D. = machinerichting 15 T.D. = richting loodrecht op M.D. in het vlak van de folie.

TABEL 1

Verg. Verq.

Vb, I Vb. II Vb. in Vb. 1 Vb- 2 temperatuur smelt, ac 153 177 204 229 251 20 spleetb reedt e, mm 2 2 2 2 2 foliedikte, μη 25 25 25 25 25 output, kg/hr 3 3 3 3 3 luchtmes nc 25 25 25 25 25

Elasticiteitsmodulus, N/mm2 M.D. 728 672 568 465 49$ 25 T.D. 891 902 845 686 749 vloeispanning, N/mm2 M.D. 29 21 spanning bij 25% rek, N/mm2 M.D. 27,5 spanning bij 50% rek, N/mm2 M.D. 26 16 breuksterkte, N/mm2 M.D. 36 33 30 rek bij breuk, % M.D. 589 ^q9 8700305 * * -6- (7) PN 5652 TABEL 2

Verg. Verg. Vb. IV Vb. V Vb. VI Vb. 5 Vb. 4 temperatuur smelt, HC 153 177 204 229 256 5 spleetbreedte, mm 22222 foliedikte, μπι 25 25 25 25 25 output, kg/hr 33 333 luchtmes nc 25 25 25 25 25

Elasticiteitsmodulus, N/mm^ M.D. 846 786 706 564 522 10 T.D. 964 1025 944 781 774 vloeispanning, N/mm^ M.D. 34 23 spanning bij 25% rek, N/mm^ M.D. 31,5 21,5 spanning bij 50% rek, N/mm^ M.D. 31 19 breuksterkte, N/mm^ M.D. 43 38 15 rek bij breuk, % M.D. 582 1048 87 0 uó0 5

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van vlakfolie uit een polymeersamenstelling op basis van polyetheen met hoge dichtheid, waarbij de polymeersamenstelling via een extruder in gesmolten toestand door een rechthoekige spleet wordt geleid en vervolgens via een of 5 meerdere koelrollen wordt afgekoeld en opgerold, met het kenmerk, dat men de polymeersamenstelting verwerkt bij een temperatuur van de smelt ter plaatse van de spleetopening beneden 220ac.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de poly-meersamenstelling verwerkt bij een temperatuur van de smelt ter 10 plaatse van de spleetopening beneden 200»C.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat men de polymeersamenstelling verwerkt bij een temperatuur van de smelt ter plaatse van de spleetopening beneden 180«C.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat men uitgaat 15 van een polymeersamenstelting met een smelt-index tussen 1 en 100 dg/min.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat men uitgaat van een polymeersamenstelling met een smelt-index tussen 4 en 50 dg/min.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat men uitgaat van een polymeersamenstelling met een smelt-index tussen 8 en 25 dg/min.

7. Werkwijze volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat men een spleetbreedte toeoast van ten minste 0,2 mm.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat men een spleetbreedte toepast van tenminste 1,5 mm en ten hoogste 10 mm.

9. Werkwijze volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat men uitgaat van bestraald oolyetheen.

10. Werkwijze volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat men uitgaat 30 van polyetheen dat behandeld is met een vrije radikalen-vormende verbinding.

11. Vlakfolie, vervaardigd volgens conclusie 1-10, met een dikte van 1-100 pm en een breedte van 1-500 mm. 8700 ~ ft "