NO174735B - Fremgangsmaate ved fremstilling av stoept film - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler en fremgangsmåte for fremstilling av støpte filmer som angitt i krav l<»>s ingress fra en polymerblanding, hvori polymerblandingen passeres i smeltet tilstand via en strengsprøyteanordning gjennom en rektangulær munnstykkeåpning, og blir derpå avkjølet og rullet opp hvor det anvendes en eller flere kjølevalser for dannelse av en film.

En slik fremgangsmåte for fremstilling av støpt film er velkjent i seg selv, og er beskrevet i for eks. "Petrothene Polyolfins a prosessing guide" (en publikasjon fra National Distillers and Chemical Corporation, 1971 4. utg.)

Det er tidligere kjent fra NO patentsøknad nr. 85.0453 en fremgangsmåte for fremstilling av blåste filmer. Dette imidlertid i motsetning til foreliggende oppfinnelse som angår støpte filmer, og hvor det overraskende ble funnet at en kombinasjon av lav temperatur, stor dyseåpning og høy polyetylen-smelteindeks hadde gunstig effekt på fremstillingen av de støpte filmer.

De samme prosessmessig gunstige trekk gir også forbedringer i forhold til fremgangsmåten angitt i US patent nr.

4.388.262, og produktene fremstilt ved fremgansmåter ifølge foreliggende oppfinnelsen oppviser også forbedrede egenskaper i forhold til produktene fremstilt ifølge det ovennevnte amerikanske patent.

Lav-tetthets polyetylen støpt film brukes i stor skala som pakkemateriale. Hovedkravene som skal oppfylles av pakke-materialet er i området av mekaniske egenskaper så som stivhet, slitemotstand, strekkstyrke, perforeringsmotstand og lignende.

Avhengig av bruk må kravene ofte også oppfylles i området optiske egenskaper så som lav gjennomsiktighet, lav opasitet og høye skinnverdier.

Film som skal fremstilles til for eks. pakkemateriale må ha gode sliteegenskaper mens dets stivhet og strekkstyrke i tillegg må være høye, spesielt ved bruk hvor filmen fremstilles ved stor hastighet. Fra "Petrothene Polyolefins .......a prosesing guide" er det kjent at de beste optiske egenskaper erholdes når polymeringssmelten behandles ved de høyest mulige temperaturer. En temperatur på 2 80°C er ikke uvanlig.

Målet for foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en fremgangsmåte for fremstilling av støpt film fra en polymerblanding på basis av lav-tetthets polyetylen som gir en film med gode mekaniske egenskaper, spesielt høy stivhet og strekkstyrke passende for for eks. høy hastighetsfrem-stilling.

Dette målet oppnås ved å behandle den smeltede polymerblanding under de betingelser som er angitt i krav l's karakteriserende del.

Når behandlingen finner sted under betingelser i henhold til oppfinnelsen opptrer overraskende spesielle orienter-ingseffekter som gir gode mekaniske egenskaper til filmen, så som god strekkstyrke, høy stivhet osv. Denne effekten økes ved temperaturer på smeiten i området omkring dyseåpningen på under 180°C spesielt under 160°C og mer spesielt under 150°C.

Orienteringseffektene uttrykkes som forholdet mellom intensitet smaks imum og intensitetsminimum (i^<ax>) Qg vinkelen

min

mellom den gjennomsnittlige molekylretning og ekstrusjons-retningen (oc). Disse bestemmes ved hjelp av røntgenstråle-diffraksjonsanalyse. For orientert film fremstilt i henhold til oppfinnelsen er I^f^ 20 og cx < 20°, spesielt henholdsvis > 50 og < 15°.

Polymerblandinger som er passende for behandling til støpt film i henhold til oppfinnelsen, inneholder generelt minst 50% polyetylen homo- og/eller kopolymer med lav tetthet. Lav-tetthets polyetylen er generelt underforstått å bety etylen-homo- eller -kopolymere med en tetthet under 940 kg/m<3>. Tettheten kan være så lav som 870 kg/m<3>, men vil generelt være over 890 kg/m<3>, spesielt over 900kg/m<3>. Ved et høyt polært komonomerinnhold kan imidlertid tettheten øke til mer enn 940 kg/m<3>. Lav-tetthets polyetylen-kopolymer, kopolymere av etylen og en eller fler C3-C18 1-alkener som komonomer, kopolymere av etylen med en eller flere polare komonomere, men også blandinger av polyetylen homo- og/eller kopoymere eller blandinger med for eks. høy-tetthets-polyetylen (med en tetthet over 940 kg/m<3>) og/eller polypropylen kan anvendes med gode resultater. Disse blandinger med polyetylen-homo- og/eller -kopolymere med høy-tetthets-polyetylen og/eller -polypropylen inneholder fortrinnsvis minst 70 vekt% relativt til den totale polymer av lavtetthets-polyetylen homo- og/eller -kopolymer. For fremstilling av film med gode optiske egenskaper anbefales det å starte fra kopolymer av etylen med en eller fler C]_-C18 1-alkener, spesielt med en tetthet under 922 kg/m<3> eller for eks. etylen-vinyl-acetat-kopolymer eller etylenmeta-krylatkopolymer.

I tillegg kan forskjellige additiver være tilstede så som stabilisatorer, smøremidler, fyllmidler, farvestoffer, voks og lignende. Hvis det brukes etylen-kopolymer med en eller fler C1-C1g 1-alkener, kan for eks. fluorkarbon-elastomere tilsettes for å forhindre eller undertrykke smeltesprekking.

Vektmengden av additiver relativt til vektmengden av polymer vil vanligvis ikke overskride 20% og fortrinnsvis ikke over 10%.

Smelteindeksen til disse polymerblandinger bestemt i henhold til ASTM D 1238, kan ha vanlige verdier for eks. mellom 2 og 100 g pr. 10 min. I betraktning av den lave behandlingstemperatur er det imidlertid anbefalt å velge en smelteindeks på ikke under 8 g pr. 10 min. Den fordelaktige effekt på de mekaniske egenskaper av lav-temperaturbehand-ling minker ved en smelteindeks over 75 g pr. 10 min. og er mest uttalt ved en smelteindeks på høyst 50 g pr. 10 min..

Fordelen ved oppfinnelsen er at også polymerblandinger med en relativt høy smelteindeks kan behandles til støpt film med gode mekaniske egenskaper.

En annen fordel er at høyt monoaksialt orienterte filmer erholdes uten at ytterligere utstyr er nødvendig. Dette ill-ustreres ved den vesentlige økning av strekkstyrke i maskinretningen.

Støpt film erholdes ved å passere en polymersmelte gjennom et rektangulært munnstykke, fulgt av avkjøling via en eller flere kjølevalser og opprulling. For fremstilling av støpt film er en munnstykkeåpning på 1,5 - 10 mm gunstig. Det er blitt funnet at de mekaniske egenskaper til filmen forbedres hvis en dyseåpning på minst 2 mm, spesielt 5 mm anvendes.

I kombinasjon med den lave behandlingstemperatur resulterer disse større dyseåpninger i enda bedre mekaniske egenskaper spesielt god stivhet og strekkstyrke mens de optiske egenskaper også forbedres.

I mange tilfeller må pakkefilmer tilfredsstille ikke bare krav med hensyn til mekaniske egenskaper, men også krav med hensyn til de optiske egenskaper. De optiske egenskaper til filmen forbedres når en polymerblanding opprinnelig har en smelteindeks på minst 10 g pr. 10 min. og spesielt minst 14 g pr. 10 min.

Ved fremstillingen av støpt film brukes generelt en såkalt luftkniv. Dette virker til å forbedre varmeoverføring fra filmen til kjølevalsen og forhindrer luftinnesluttning.

I en fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen kan en luftkniv også brukes.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er passende spesielt for fremstilling av multilagsprodukter så som mulitlagsfilm, ekstrusjonbelagte og ekstrusjons laminerte materialer, men kan også brukes for enkeltlags film.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under referanse til en-kelte eksempler. Det er illustrert at oppfinnelsen fører til filmer som har en høy stivhet (oppvist ved en høy elastisitetsmodulus) og høy strekkstyrke og slitemotstand og gode optiske egenskaper. Således er de mekaniske egenskaper til filmen vesentlig forbedret uten forverring av de optiske egenskaper.

EKSEMPLER OG SAMMENLIGNINGS EKSEMPLER 1- 23.

Støpt film ble fremstilt under betingelser som vist i ta-bellen. De brukt polymerblandinger var: A. Etylen kopolymer med en tetthet på 921 kg/m<3> og en smelteindeks på 8,5 g pr. 10 min.

B. Etylen homopolymer med en tetthet på 929 kg/m<3> og en smelteindeks på 9 g pr. 10 min. C. Etylen homopolymer med en tetthet på 931 kg/m<3> og en smelteindeks på 10 g pr. 10 min. D. Polymer fra C, blandet med 6 vekt% av den totale polymerblanding av etylen homopolymer med en tetthet på 962 kg/m<3> og en smelteindeks på 11 g pr. 10 min.

E. Etylen-homopolymer med en tetthet på 929kg/m<3> og en smelteindeks på 10,5 g pr. 10 min.

F. Etylen-homopolymer med en tetthet på 921 kg/m<3> og en smelteindeks på 16 g pr. 10 min..

G. Polymer fra F, ble dannet med 3 vekt% av den totale polymerblanding av etylen-okten kopolymer med en tetthet på 903 kg/m<3> og en smelteindeks på 3 g pr. 10 min..

H. Polymer fra F, blandet med 3 vekt% av den totale polymerblanding av etylen-okten-kopolymer med en tetthet på 911 kg/m<3> og en smelteindeks på 3 g pr. 10 min..

Ekstrusjonsanordningen som ble brukt var en Barmag med en skruediameter på 75 mm, og et lengde/diameterforhold på 27. Lengden av den rektangulære dyse var 65 cm.

Smeltetemperaturen ved dyseåpningen ble bestemt ved infra rød måling, eller ved hjelp av en termokopling. Filmen ble underkastet følgende bestemmelser: Elastistitesmodulus i henhold til ASTM D 1922; etter-givingsstyrke E 25 og strekkstyrke i henhold til ISO R 527 (ettergivningsstyrken i maskinretningen som defineres som toppen som opptrer i styrken som er nødvendig for å trekke filmen kan ikke bli bestemt på grunn av fravær av toppen, derfor er også E 25, kraften tilført filmen ved et strekk-forhold på 25x, gitt);

perforeringsmotstand bestemt fra energi som kreves for å drive en nål gjennom filmen ved en hastighet på 50 mm/min;

kuttet slitemotstand i henhold til en metode avledet fra DIN 53363, men hvor kuttet er i sentrum av filmen ved en trekkhastighet på 2,5 cm/min;

skinn i henhold til ASTM D 523;

opasitet i henhol til ASTM D 1003;

gjennomsiktighet i henhold til Electro Evans Ltd. metoden.

// står for maskinretningen,

står for tversgående retning.

Røntgenstrålediffraksjonen ble målt ved å bruke CuK-stråling (50 kV, 35 mA, Ni-filter) og et Statton-kamera. Avstanden mellom filmprøven og den fotografiske plate var 5 cm. Tettheten var målt over diameterene av de ringformede absorpsjonsbånd ved meridianretningen og ved den høyeste intensitetsretning. Forskjellene i intensitet bestemmes ved scanning som en funksjon av refraksjonsvinkelen av røntgen-strålen. For tetthetsmå1ing ble det gjort bruk av et Enraf Nonius mikrodensiometer, modell 1, og metoden beskrevet i C.G. Vonk & A.P. Papers. Jr. Appln. Cryst., 14, 8, (1981). En korreksjon ble anvendt for amorf bakgrunnsstråling. Den samme metode ble brukt i Europeisk patentansøkning 156130.

Anmerkninger:

1. ikke målt

2. kuttet ble ikke revet ytterligere, slik at strekkfeno-mener oppstod 3. på grunn av høy opasitet, kan ikke verdien for gjennom

siktighet bestemmes på en pålitelig måte

kan bestemmes pålitelig kun dersom I 5*ax > 10

mm

I mm100 betegnes som . Dette er en konsekvens av den lave verdien til Ijnin-

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av støpt film, eventuelt i form av flerlagsfilm, hvis røntgendiffraksjonsanalyse viser et intensitetsforhold (<I>max/^min) > 20 og en vinkel cx mellom gjennomsnittsretningen av orienteringen av polymer-molekylene og filmens ekstrusjonsretning på < 20, av et polymermateriale som inneholder minst 50 vekt% polyetylen med en tetthet på under 940 kg/m<3> og med en smelteindeks på 2-100 g pr. 10 min., hvorved polymermaterialet i smeltet form ledes via en ekstruder gjennom et rektangulært munnstykke og derpå avkjøles og rulles opp, idet det benyttes en eller fler kjølevalser, karakterisert ved at polymermaterialet forarbeides ved en temperatur av smeiten omkring munnstykke-åpningen som er lavere enn 200°C, og hvor det anvendes en munnstykkeåpning på 1,5-10 mm.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes et polymermateriale av en kopolymer av etylen samt en eller flere polare komonomere.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes et polymermateriale av en kopolymer av etylen med en eller flere alkener med 3-18 karbonatomer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at kopolymerens tetthet er mindre enn 922 kg/m<3>.