NO171255B - Fremgangsmaate ved fremstilling av en polymerfilm - Google Patents

Description

Oppfinnelsen omhandler en prosess for preparering av blåste filmer fra en polymer blanding på basis av polyetylen, hvor polyetylen har en tetthet på 910 til 940 kg/m<3>, og hvor den polymere blandingen blir, i smeltet tilstand, presset via en ekstruder gjennom en ringformet dyse med bredde på minst 2 mm, og blir blåst opp ved hjelp av en gass som tilføres gjennom åpningen i den ringformede dysen. Den polymere blandingen som nå er formet som en ballong, blir avkjølt, presset sammen og rullet opp.

En slik prosess er i seg selv velkjent, og er beskrevet i, f.eks. "Petrothene Polyolefins, a processing guide" (en publikasjon fra the National Distillers and Chemical Corporation, 1971, 4de utgave).

Lavtetthets polyetylen (LDPE) blåste filmer blir brukt i stor utstrekning som pakkemateriale. Hovedegenskapene til pakkematerialer er i forbindelse med mekaniske egenskaper slik som stivhet, motstand mot riving, spennstyrke, motstand mot punktering, osv.

Avhengig av bruksområde må det nevnte materiale også tilfredsstille krav hvor optiske egenskaper som f.eks. gjennomsiktighet, ugjennomsiktighet og skinn er av betydning.

Film som skal lages til avfallssekker må f.eks. ha god motstand mot punktering og riving, mens film til bruk for bæreposer må i tillegg ha stor stivhet. I bruk som f.eks. brødpakking er det særlig stivhet og optiske egenskaper som spiller en rolle.

Fra "Petrothene Polyolefins, a processing guide" er det kjent at de beste optiske egenskapene blir oppnådd når den polymere smelte blir behandlet med de høyest mulige temperaturer. En smeltetemperatur på 205°C er ikke uvanlig.

En av faktorene som påvirker de mekaniske egenskapene er

graden av orientering i smeiten.

En nylig utvikling på feltet preparering av 'blåste filmer fra lavtetthet polyetylen, er den såkalte strengeekstruder-ing. Denne prosessen som er beskrevet i Plastics World of June 1982, pp. 62-64, starter fra LDPE med en lav smelteindeks, som blir behandlet ved en temperatur på 190°C med et dysegap på omkring 1,1 mm og en ekstra høy glasseringsdybde. Høyden på stivningslinjen er avstanden mellom den sirkulære dysen og stivningslinjen.

Hovedforskjellen mellom denne strengeekstruderingen og en konvensjonell ekstrudering, ligger i graden av orientering

i smeiten. Dette resulterer i at en blåst film preparert med strenge prosesser har en bedre slagstyrke enn konvensjonelle blåste filmer. En ulempe er at stivheten og styrken mot riving, spesielt i maskinretningen, svekkes vesentlig. I tillegg er det ikke mulig å omdanne lineær lavtetthets polyetylen til film på denne måten.

En metode for fremstilling av lineær polyetylen til blåste filmer med bruk av dysegap på omkring 0,4-5 mm er beskrevet i European patent application 51358. Denne metoden benytter spesielt formede dysegap for å hindre smeltebrudd. Temperaturen til smeiten er omkring 162°C og 2 60°C. Denne metoden relaterer seg bare til lineær polyetylen.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelsen er å oppnå en fremgangsmåte ved fremstilling av blåste filmer fra en polymerblanding basert på polyetylen med en tetthet på 910-940 kg/m<3> som angitt i krav l's ingress, og som er anvendelig for både lineær og ikke-lineær LDPE, og som danner en film med gode mekaniske egenskaper, spesielt høy stivhet og gode egenskaper mot riving.

Dette målet oppnås ved å behandle den polymere blanding i smeltet tilstand ved å ekstrudere gjennom en sirkulær dyse med gap på mellom 2 og 5 mm med en smeltetemperatur ved dyseåpningen på under 160°C, som angitt i krav l's karak-teriserende del.

Den effekt som denne kombinasjonen av ovennevnte trekk tilveiebringer er, overraskende nok, at når fremstillingen blir gjort under forhold i henhold til oppfinnelsen, oppstår spesielle orienteringseffekter som resulterer i gode mekaniske egenskaper hos filmen, som f.eks. god motstand mot riving, høy strekkstyrke, stor stivhet osv. Denne effekten øker når temperaturen til smeiten i nærheten av dyseåpningen er under 150°C, slik at fremstilling ved under 150°C er å foretrekke, og spesielt fremstilling ved temperaturer under 140°C.

Polymer sammensetning som er passende for fremstilling av blåste filmer i henhold til oppfinnelsen, inneholder minst 50 vekt-% polyetylen homopolymer og/eller en eller flere kopolymere med tetthet på 910-940 kg/m<3>. Lavtetthets polyetylen homopolymer, kopolymer til etylen med en eller flere C3-C15 alkener, kopolymer til etylen og en eller flere polare komonomer med et komonomert innhold på høyst 10 vekt-% relativt til etylen (f.eks. vinylacetat, metakrylat) kan bli brukt med gode resultater. Også blandinger er passende, som f.eks. blandinger av polyetylen homo- og/eller kopolymer med en tetthet på 910-940 kg/m<3>, eller blandinger av polyetylen homo- og/eller kopolymer med en tetthet på 910-940 kg/m<3> med lavtetthets polyetylen kopolymer (med en tetthet mindre enn 940 kg/m<3>), høytetthets polyetylen (med en tetthet overstigende 940 kg/m<3>), og/eller polypropylen. I disse blandingene er det fortrinnsvis minst 70 vekt-%, relativt til det totale polymere innhold av homo- og/eller kopolymer med en tetthet på 910-940 kg/m<3>. For fremstilling av filmer med gode optiske egenskaper blir det anbefalt bruk av en polymerblanding på basis av polyetylen homopolymer eller en kopolymer av etylen og en eller flere polare komo-nomere med et komonomert innhold på høyst 10 vekt-% relativt til etylen. Fremstillingen i henhold til oppfinnelsen er spesielt egnet for dannelse av filmer med gode mekaniske og optiske egenskaper fra lavtetthets polyetylen homopolymer eller etylen vinylacetat kopolymer.

Dessuten kan det være til stede forskjellige tilleggsstoff slik som stabilisatorer, glidemidler, utfyllingsstoff, fargestoff og voks. Mengden av tilleggsstoff med hensyn på vekt, overstiger vanligvis ikke mer enn 2 0% av vekten til polymeren.

Smelteindeksen til disse polymere blandingene, fastslått i henhold til ASTM D 1238, kan ha de vanlige verdier, f.eks. mellom 0,3 og 30 gr/min. I betraktning av den lave fremstillingstemperaturen blir det imidlertid anbefalt å velge en smelteindeks ikke mindre enn 2 gr/min. Den gunstige effekt som lavtemperatur-fremstilling i kombinasjon med den store dyseåpningen har på de mekaniske egenskaper, minker når smelteindeksen overstiger 2 5 gr/min. og er mest uttalt ved en smelteindeks på høyst 20 gr/min. spesielt ved høyst 17 gr/min.

Fordelen med oppfinnelsen er at også polymere sammensetnin-ger med en relativt høy smelteindeks kan bli fremstilt til blåste filmer med gode mekaniske egenskaper. Behandling av polymere med høy smelteindeks til blåste filmer, gir ofte opphav til problemer med stabiliteten til ballongen. Spesielt den delen av ballongen som ligger under stivningslinjen hvor polymeren fremdeles foreligger i smeltet tilstand.

Det er imidlertid ved mange anvendelser fordelaktig å bruke polymere med høy smelteindeks, fordi ofte må film til pak-king ikke bare tilfredsstille krav med hensyn på mekaniske egenskaper, men også krav i forbindelse til optiske egenskaper. De optiske egenskapene til filmen forbedres når det benyttes en polymer blanding med en smelteindeks på minst 5 gr/min. spesielt minst 8 gr/min.

Det er allerede fordeler ved benyttelse av oppfinnelsen på dyseåpninger på 2 mm, men større dyseåpninger, f.eks. på 5 eller 10 mm, kan også benyttes. I tillegg kan formen på dyseåpningen varieres. Det er nå funnet at de mekaniske egenskaper til filmen forbedres når det benyttes dyseåpninger på minst 2 mm og mest 5 mm, spesielt ved 3 mm.

I kombinasjon med den lave fremstillingstemperaturen gir disse større dyseåpningene bedre mekaniske egenskaper, spesielt med henblikk på god stivhet og slitestyrke.

I fremstilling av blåste filmer forlater den polymere blandingen den sirkulære dysen i smeltet tilstand, og blir så blåst opp. Boblen som følger av dette, avkjøles ved kontakt med relativ kjølig luft eller vann.

Boblediameter delt på sirkulær dysediameter kalles oppblås-ningsgraden. Denne kan variere mellom 1 og 6, men er vanligvis 1,5 til 4. Disse verdier kan også benyttes i prosessen med hensyn til oppfinnelsen, og gir gode resultater.

Oppfinnelsesprosessen er egnet spesielt for fremstilling av monolags film, men kan også benyttes for multilags film.

Oppfinnelsen vil nå beskrives på basis av noen eksempler.

Eksempler og sammenligningseksempler 1 til 8.

En blåst film ble laget under forhold vist i tabellen. Det ble benyttet en Schwabenthan med en skruediameter på 3 0 mm og et lengde/diameter forhold på 24:1. Diameteren på den ringformede dysen var 5 cm.

Smeltetemperaturen ved dyseåpningen ble bestemt ved infrarød måling. Følgende egenskaper til filmen ble fastslått: grad av elastisitet i henhold til ASTM D 1922 ; styrke og strekkstyrke i henhold til ISO R 527 ; motstand mot perforering bestemt ved den energien det krevdes å perforere filmen med en nål i en hastighet av 50 mm/min;

resistens mot riving fra snitt ifølge en metode avledet fra DIN 53363, men med snittet i senteret av filmen, og med en trekkhastighet på 2,5 cm/min;

skinn ifølge ASTM D 523 ;

ugjennomskinnelighet ifølge ASTM D 1003;

gjennomsiktighet ifølge Electro Evans Ltd. metode.

Anmerkinger:

1. Ikke målt

2. Hakket ble ikke revet lenger, slik at strekkfenomener opptrådte. 3. På grunn av høy ugjennomsiktighet kunne ikke verdien for gjennomsiktighet blir fastslått på en pålitelig måte.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av blåste filmer fra en polymerblanding basert på- polyetylen med en tetthet på 910-940 kg/m<3>, og hvor polymerblandingen i smeltet tilstand tvinges via en ekstruder gjennom en sirkulær dyse og blåses ut ved hjelp av en gass som tilføres gjennom en åpning i den sirkulære dysen, hvorpå kopolymerblandingen som er blåst ut, avkjøles, flatlegges og rulles opp, karakterisert ved at polymerblandingen behandles ved en temperatur av smeiten ved gapet av dyseåpningen på under 160°C, og ved at det sirkulære dysegapet har en åpning på mellom 2 og 5 mm.

Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at polymerblandingen behandles ved en temperatur av smeiten ved dysegapet på under 150°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at polymerblandingen behandles ved en temperatur av smeiten ved dysegapet på under 140°C.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at gapet av dysen inn-stilles til å være 3 mm.