WO2006105927A1 - Verfahren zum öffnen der hautschicht von kunststoffschaumbahnen - Google Patents

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WO2006105927A1
WO2006105927A1 PCT/EP2006/003037 EP2006003037W WO2006105927A1 WO 2006105927 A1 WO2006105927 A1 WO 2006105927A1 EP 2006003037 W EP2006003037 W EP 2006003037W WO 2006105927 A1 WO2006105927 A1 WO 2006105927A1
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WO
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plastic foam
foam sheet
skin layer
heating means
web
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PCT/EP2006/003037
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Shahmir Fatherazi
Karl Pflanz
Rebecca Petersen
Original Assignee
Sartorius Biotech Gmbh
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Publication date
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/36—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/005—Avoiding skin formation; Making foams with porous surfaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a method for opening the skin layer of a plastic foam sheet and a plastic foam sheet obtainable by this method with at least partially opened skin layer and their use for example as a filtration membrane, oil absorber or liquid-absorbent packaging material.
  • Plastic foam lanes have long been known and find versatile use. They are generally made by extruding a thermoplastic together with a blowing agent such as carbon dioxide. Upon exiting the extrusion die, the blowing agent finely dispersed in the plastic expands and very fine bubbles form, whereby a plastic foam is obtained. In addition, other methods for producing plastic foam webs are known.
  • the plastic foam sheets thus prepared consist of generally closed, gas-filled cells, wherein the gas enclosed in the cells generally represents air and / or residues of the blowing agent. Because of these closed, gas-filled cells, such plastic foam sheets have excellent insulating properties and are therefore used, for example, as insulating materials in the construction sector or as packaging material.
  • plastic foam webs are known in which the cells are not closed, but at least partially open and communicate with each other.
  • plastic foam sheets can also be made by conventional methods and are capable of absorbing liquids like a sponge.
  • plastic foam webs as a result of the usual manufacturing processes in general At least partially opened and interconnected cells or pores are hidden under this skin layer, therefore, such a plastic foam sheet or an article formed from it can only so as to absorb liquids when the skin layer is at least partially opened, exposing the cells underlying the skin layer, for example, as an oil absorber or as a liquid-absorbent food packaging material, both the top and the bottom the plastic foam web provided with at least partially opened layers of skin and the cells of the plastic foam web are at least partially open and communicating with each other, so may the plastic foam sheet or an article made from it also be used as a microporous membrane.
  • EP-A-0 718 077 describes a method for perforating surfaces of plastic foam webs, wherein the plastic foam web is perforated with the aid of a needle tool.
  • the plastic foam web is perforated with the aid of a needle tool.
  • tooling costs increase enormously.
  • EP-A-0 642 907 describes a molded structure made of a thermoplastic foam whose one surface is closed and whose other surface is open at least in a partial region.
  • the opening of the surface skin layer takes place by mechanical processing, such as scraping, scribing or perforating, the extruded plastic foam.
  • the disadvantage of this method lies in the difficult reproducibility of defined surfaces and in the formation of dust or fine particles during the postprocessing.
  • EP-A-0 754 488 describes a process for producing a microporous membrane from a foamed thermoplastic resin wherein the breaking of the interfaces of the cells is achieved by subjecting the thermoplastic foam to plastic deformation by stretching or calendering. It is a multi-stage process, which can include, among other things, a heat treatment. The disadvantage of this method, however, is the high complexity due to the large number of process stages.
  • EP-A-0 707 935 describes a process for producing sheet-like microcellular foams from amorphous thermoplastics, wherein in a preferred embodiment further foaming is achieved by reheating after the solidification of the foam web. However, it does not become clear from EP-A-0 707 935 which effect the re-heating has on the surface skin.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a simple method which allows the skin layer of a plastic foam sheet to be opened over a large area substantially without adversely affecting the structure of the cells or pores located under the skin layer. Furthermore, a plastic foam sheet is to be provided with at least partially opened skin layer.
  • a method for opening the skin layer of a plastic foam sheet wherein the plastic foam sheet is passed through a heating device, wherein the skin layer is at least partially opened by the short-term heat action on the surface of the plastic foam sheet caused by the heating means arranged in the heating means.
  • the plastic foam sheet may be constructed of one or more polymers or copolymers.
  • polystyrenic polymers such as polystyrene, polystyrene copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers or styrene-maleic anhydride.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, polyvinyl chloride, polyphenylene oxide, polyamide and polysulfone.
  • the plastic foam web can be present as a single layer or as an outer layer in a plastic web or web with a multilayer structure.
  • the plastic foam sheet is, depending on the manufacturing process, equipped with one or an upper and a lower surface skin layer, which is substantially closed by the heater before passing the plastic foam sheet.
  • the thickness of the surface skin layer may range from about 0.1 to about 20 microns. Preferably, the thickness of the surface skin layer may range from about 1.0 to about 10 microns.
  • the plastic foam web has a cell or pore structure which is arranged below the upper or lower surface skin layer or between the two surface skin layers. This pore structure can at least partially consist of open, interconnected pores.
  • the passage of the plastic foam sheet through the heater can be done in a conventional manner.
  • the plastic foam sheet can be passed on rollers or rollers through the heater.
  • the heating device may include one or more heating means, wherein the heating means in the heating device are preferably arranged such that their heat is applied to the top and / or bottom of the plastic foam sheet. If the plastic foam sheet is present as an outer layer in a plastic sheet with a multilayer structure, then the heat action of the heating medium takes place only on the side of the plastic sheet which is equipped with the plastic foam sheet having a skin layer. If the Kunststoffschaumbahn one layer before, then the heat of the Heating means, depending on the use of the thus treated plastic foam sheet, from the top or bottom or from the top and bottom done. On each side, the heat can be applied to the plastic foam sheet by one or more heating means.
  • a suitable for the process according to the invention heater for example, represents a singeing machine.
  • the heating means are the flame (s) of one or more gas burners.
  • the gas burners can be operated with butane, for example.
  • the heating means are not limited to the flame (s) of one or more gas burners.
  • the burners are operated with fuels other than gas, such as gasoline, petroleum or kerosene.
  • the temperature of the flame depends on the fuel used.
  • the temperature of the heating means is preferably chosen so that the surface skin of the plastic foam sheet is opened by the heat effect of the heating means on the surface of the plastic foam sheet. This opening takes place by melting and / or evaporating and / or burning the material which makes up the surface skin by the action of heat.
  • the temperature of the heating means or heating means is in the range from about 700 to about 1800 ° C., preferably from about 1100 to 1200 ° C.
  • the distance of the heating means to the plastic foam sheet may also be varied to adjust the effective temperature on the surface of the plastic foam sheet.
  • the angle can be varied in which the heating means, based on the surface of the plastic foam sheet, is arranged.
  • the heating means are disposed at an angle of from about 0 to about 90 degrees with respect to the surface of the plastic foam sheet.
  • the passage speed of the plastic foam web through the heating device is in the range of about 30 to about 150 m / min, preferably about 60 to about 90 m / min, and more preferably from about 70 to about 80 m / min.
  • the short-term effect of heat on the surface of the plastic foam sheet has a skin-opening effect, with the short-term effect of heat having no discernable effect on the foam structure in the interior of the plastic foam sheet.
  • the skin opening is probably caused by melting and / or by the occurrence of the so-called memory effect.
  • a memory effect the phenomenon is known that thermoplastics, which undergo a certain fine structure during processing, have a tendency to return later in this state.
  • a skin layer present on the upper and / or lower side of the plastic foam web can be at least partially opened.
  • the extent of the opening can be determined, for example, by observing a scanning electron micrograph of the surface skin layer after passing the plastic foam web through the heating device after appropriate evaluation.
  • the skin layer on the top and / or bottom is in each case at least 30%, preferably in each case at least 50% and more preferably in each case at least 70%, based on the respective total area of the skin layer opened by the inventive method.
  • the present invention further relates to a plastic foam web with at least partially opened skin layer, which is obtainable by the method according to the invention.
  • the plastic foam sheet may be constructed of one or more polymers or copolymers as defined above.
  • the plastic foam web according to the invention is provided with one or an upper and a lower surface skin layer or skin layer, wherein the skin layer on the upper and / or lower side is respectively at least 30%, preferably at least 50% and more preferably at least 70% respectively. , open, based on the respective total area of the skin layer.
  • the plastic foam web has a cell or pore structure as defined above.
  • the present invention relates to an article which can be produced from the plastic foam web according to the invention, in particular for use as a filtration membrane (for example in the case of bilateral opening of the skin layers), oil absorber or liquid-absorbing packaging material (for example in the case of unilateral opening of the skin layers).
  • a filtration membrane according to the invention can be used for example as a filter, battery separator, electrolytic capacitor separator, moisture-permeable waterproof clothing or gas separation membrane.
  • the packaging material according to the invention can be used, for example, for meat products, fruit, vegetables or so-called "fast food”.
  • FIG. 1 is a scanning electron micrograph of the surface skin of the plastic foam web of Example 1 prior to passing through a singeing machine.
  • FIG. 2 is a scanning electron micrograph of the surface skin of the plastic foam sheet of Example 2 after passing through a singeing machine.
  • FIG. 3 is a scanning electron micrograph of the exposed pore structure of the plastic foam sheet of Example 2 after passing through a singeing machine.
  • EXAMPLE 1 Production of a Plastic Foam Sheet with a Closed Surface Skin Polypropylene granulate is heated by a single-screw pellet heated to 220 ° C. Extruder extruded at a rate of 6 kg / h. At a pressure of 170 bar CO 2 is passed into the molten polymer via a metering device. The polymer / gas mixture is adjusted via a gear pump so that an output pressure of about 300 bar at a given melting temperature of about 175 ° C results. The mixer unit is followed by a second gear pump for throughput regulation. The pressure behind the second gear pump is 100 bar.
  • the plastic foam sheet thus obtained consists essentially of polypropylene, is foamed with 4.5% CO 2 as blowing agent and has a thickness of 0.35 mm and an open-celled content of more than 80%.
  • the thickness of the closed surface skin layer is about 2 ⁇ m.
  • a plastic foam sheet produced according to Example 1 is clamped in a singeing machine with two burners and flamed on both sides at a throughput speed of 75 m / min.
  • As gas for the burners an air / natural gas mixture in the ratio of 4 to 1 is used.
  • the Sengflamme meets at an angle of 90 ° on the running over a water-cooled roller plastic foam sheet.
  • the plastic foam web after passing through the singeing machine, has a thickness of 0.3 mm. Scanning electron micrographs show that more than 50% of the skin surface is open after flaming and the underlying pore structure is exposed.
  • FIG. 1 shows the scanning electron micrograph of the plastic foam web before passing through the singeing machine.
  • Figures 2 and 3 show scanning electron micrographs of the plastic foam web after passing through the singeing machine.
  • Example 3 Water flow measurements with the opened plastic foam sheet according to Example 2
  • L is the specific flow rate in ml min "1 -cm '2 bar " 1 , V is the volume in ml, t is the filtration time in min, A is the effective filtration area in cm 2 and P is the transmembrane pressure in bar.
  • L is the specific flow rate in ml min "1 -cm '2 bar " 1 , V is the volume in ml, t is the filtration time in min, A is the effective filtration area in cm 2 and P is the transmembrane pressure in bar.

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Abstract

Verfahren zum Öffnen der Hautschicht einer Kunststoffschaumbahn sowie eine mit diesem Verfahren erhältliche Kunststoffschaumbahn mit mindestens teilweise geöffneter Hautschicht und deren Verwendung beispielsweise als Filtrationsmembran, Ölabsorber oder flüssigkeitsabsorbierendes Verpackungsmaterial.

Description

Verfahren zum Öffnen der Hautschicht von Kunststoffschaumbahnen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Öffnen der Hautschicht einer Kunststoffschaumbahn sowie eine mit diesem Verfahren erhältliche Kunststoffschaumbahn mit mindestens teilweise geöffneter Hautschicht und deren Verwendung beispielsweise als Filtrationsmembran, Ölabsorber oder flüssigkeitsabsorbierendes Verpackungsmaterial.
Kunststoffschaumbahnen sind schon seit langem bekannt und finden vielseitig Verwendung. Sie werden im allgemeinen hergestellt, indem ein thermoplastischer Kunststoff zusammen mit einem Treibmittel wie beispielsweise Kohlendioxid extrudiert wird. Beim Austritt aus der Extrusionsdüse expandiert das im Kunststoff fein verteilte Treibmittel und es bilden sich feinste Bläschen, wodurch ein Kunststoffschaum erhalten wird. Daneben sind weitere Verfahren zur Herstellung von Kunststoffschaumbahnen bekannt. Die so hergestellten Kunststoffschaumbahnen bestehen aus im allgemeinen geschlossenen, gasgefüllten Zellen, wobei das in den Zellen eingeschlossene Gas im allgemeinen Luft und/oder Reste des Treibmittels darstellt. Aufgrund dieser geschlossenenen, gasgefüllten Zellen weisen derartige Kunststoffschaumbahnen ausgezeichnete Isolationseigenschaften auf und werden daher beispielsweise als Isolationsmaterialien im Bausektor oder als Verpackungsmaterial verwendet.
Daneben sind aber auch Kunststoffschaumbahnen bekannt, bei denen die Zellen nicht geschlossen, sondern zumindestens teilweise geöffnet sind und miteinander in Verbindung stehen. Solche Kunststoffschaumbahnen können ebenfalls durch herkömmliche Verfahren hergestellt werden und sind in der Lage, wie ein Schwamm Flüssigkeiten aufzunehmen. Allerdings weisen derartige Kunststoffschaumbahnen als Folge der üblichen Herstellungsverfahren im all- gemeinen an der Oberfläche eine geschlossene Hautschicht (im Folgenden auch als „Oberflächenhautschicht" bezeichnet) auf. Die zumindestens teilweise geöffneten und miteinander in Verbindung stehenden Zellen bzw. Poren liegen unter dieser Hautschicht verborgen. Daher kann eine solche Kunststoffschaumbahn oder ein aus ihr geformter Gegenstand nur dann Flüssigkeiten aufnehmen, wenn die Hautschicht zumindestens teilweise geöffnet wird und so die unter der Hautschicht liegenden Zellen offengelegt werden. Eine solche Kunststoffschaumbahn kann zum Beispiel als Ölabsorber oder als flüssigkeits- absorbierendes Verpackungsmaterial für Nahrungsmittel verwendet werden. Sind sowohl die Ober- als auch die Unterseite der Kunststoffschaumbahn mit zumindestens teilweise geöffneten Hautschichten versehen und sind die Zellen der Kunststoffschaumbahn zumindestens teilweise geöffnet und miteinander in Verbindung stehend, so kann die Kunststoffschaumbahn bzw. ein aus ihr hergestellter Gegenstand auch als mikroporöse Membran verwendet werden.
Es besteht daher ein Bestreben, Verfahren zu entwickeln, mit denen die Oberflächenhautschicht von Kunststoffschaumbahnen geöffnet werden kann. Einige Verfahren sind im Stand der Technik bekannt.
In EP-A-O 718 077 ist ein Verfahren zum Perforieren von Oberflächen von Kunststoffschaumbahnen beschrieben, wobei mit Hilfe eines Nadelwerkzeugs die Kunststoffschaumbahn perforiert wird. Allerdings wird durch die Perforation nur ein geringer Teil der Hautschicht, bezogen auf die Gesamtfläche der Hautschicht, geöffnet. Ausserdem steigt mit zunehmender Anzahl der Löcher der Aufwand für die Werkzeugherstellung enorm.
EP-A-O 642 907 beschreibt ein Formgebilde aus einem thermoplastischen Kunststoffschaum, dessen eine Oberfläche geschlossen und dessen andere Oberfläche zumindestens in einem Teilbereich geöffnet ist. Das Öffnen der Oberflächenhautschicht erfolgt dabei durch mechanisches Bearbeiten, wie Abschaben, Ritzen oder Perforieren, des extrudierten Kunststoffschaumes. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in der schwierigen Reproduzierbarkeit definierter Oberflächen sowie in der Bildung von Staub bzw. feiner Partikel während der Nachbearbeitung.
EP-A-O 754 488 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer mikroporösen Membran aus einem geschäumten thermoplastischen Harz, wobei das Brechen der Grenzflächen der Zellen erreicht wird, indem der thermoplastische Schaumstoff einer plastischen Verformung durch Strecken oder Kalandrieren unterworfen wird. Es handelt sich dabei um ein mehrstufiges Verfahren, welches unter anderem auch eine Wärmebehandlung einschliessen kann. Der Nachteil dieses Verfahrens ist allerdings der hohe Aufwand aufgrund der Vielzahl der Prozessstufen. EP-A-O 707 935 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von bahnförmigen mikrozuellulären Schaumstoffen aus amorphen thermoplastischen Kunststoffen, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform ein weiteres Aufschäumen durch erneutes Erwärmen im Anschluss an die Verfestigung der Schaumstoffbahn erreicht wird. Es wird allerdings aus EP-A-O 707 935 nicht deutlich, wel- chen Einfluss das erneute Erwärmen auf die Oberflächenhaut hat.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren bereitzustellen, welches es erlaubt, die Hautschicht einer Kunststoffschaumbahn im Wesentlichen ohne nachteilige Auswirkung auf die unter der Hautschicht befindliche Struktur der Zellen bzw. Poren grossflächig zu öffnen. Ferner soll eine Kunststoffschaumbahn mit mindestens teilweise geöffneter Hautschicht bereit gestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausfüh- rungsformen gelöst.
Insbesondere wird ein Verfahren zum Öffnen der Hautschicht einer Kunststoffschaumbahn bereitgestellt, worin die Kunststoffschaumbahn durch eine Heizvorrichtung geleitet wird, wobei durch die von in der Heizvorrichtung angeordneten Heizmitteln verursachte kurzzeitige Wärmeeinwirkung auf die Oberfläche der Kunststoffschaumbahn deren Hautschicht mindestens teilweise geöffnet wird. Die Kunststoffschaumbahn kann aus einem oder mehreren Polymeren oder Copolymeren aufgebaut sein. Beispiele für solche Polymere und Copolymere sind Polyolefine wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polypropylenco- polymere, Ethylenvinylacetatcopolymere oder chlorierte Polyolefine, Styrolpo- lymere wie beispielsweise Polystyrol, Polystyrolcopolymere, Acrylonitrilbuta- dienstyrolcopolymere oder Styrolmaleinsäureanhydrid. Weitere Beispiele sind Polyester wie Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat, Polyvinylchlorid, Polyphenylenoxid, Polyamid und Polysulfon.
Die Kunststoffschaumbahn kann einschichtig oder als Außenschicht in einer Kunststoffbahn bzw. Bahn mit mehrschichtigem Aufbau vorliegen. Die Kunststoffschaumbahn ist, abhängig vom Herstellungsverfahren, mit einer oder einer oberen und einer unteren Oberflächenhautschicht ausgestattet, welche vor dem Durchleiten der Kunststoffschaumbahn durch die Heizvorrichtung im Wesentlichen geschlossen ist. Die Dicke der Oberflächenhautschicht kann im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 20 μm liegen. Vorzugsweise kann die Dicke der Oberflächenhautschicht im Bereich von etwa 1 ,0 bis etwa 10 μm liegen. Ferner weist die Kunststoffschaumbahn eine Zellen- bzw. Porenstruktur auf, welche unterhalb der oberen oder unteren Oberflächenhautschicht bzw. zwischen den beiden Oberflächenhautschichten angeordnet ist. Diese Porenstruktur kann zumindestens teilweise aus geöffneten, miteinander in Verbindung stehenden Poren bestehen.
Das Durchleiten der Kunststoffschaumbahn durch die Heizvorrichtung kann auf herkömmliche Weise erfolgen. Beispielsweise kann die Kunststoffschaumbahn auf Rollen bzw. Walzen durch die Heizvorrichtung geleitet werden. Die Heizvorrichtung kann ein oder mehrere Heizmittel enthalten, wobei die Heizmittel in der Heizvorrichtung vorzugsweise derart angeordnet sind, dass deren Wärmeeinwirkung auf die Ober- und/oder Unterseite der Kunststoffschaumbahn erfolgt. Liegt die Kunststoffschaumbahn als Aussenschicht in einer Kunststoffbahn mit mehrschichtigem Aufbau vor, so erfolgt die Wärmeeinwirkung der Heizmittel nur auf die Seite der Kunststoffbahn, welche mit der eine Hautschicht aufweisende Kunststoffschaumbahn ausgestattet ist. Liegt die Kunststoffschaumbahn einschichtig vor, so kann die Wärmeeinwirkung der Heizmittel, je nach Verwendung der so behandelten Kunststoffschaumbahn, von der Ober- oder Unterseite oder von der Ober- und Unterseite erfolgen. Auf jeder Seite kann die Wärmeeinwirkung auf die Kunststoffschaumbahn durch ein oder mehrere Heizmittel erfolgen.
Eine für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Heizvorrichtung stellt beispielsweise eine Sengmaschine dar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Heizmittel die Flamme(n) eines oder mehrerer Gasbrenner. Die Gasbrenner können beispielsweise mit Butan betrieben werden. Die Heizmittel sind allerdings nicht auf die Flamme(n) eines oder mehrerer Gasbrenner beschränkt. Ferner ist es möglich, dass die Brenner mit anderen Brennstoffen als Gas wie beispielsweise Benzin, Petroleum oder Kerosin betrieben werden. Die Temperatur der Flamme hängt von dem verwendeten Brennstoff ab. Die Temperatur der Heizmittel wird vorzugsweise so gewählt, dass durch die Wärmeeinwirkung des Heizmittels auf die Oberfläche der Kunststoffschaumbahn die Oberflächenhaut der Kunststoffschaumbahn geöffnet wird. Dieses Öffnen erfolgt, indem durch die Wärmeeinwirkung das Material, aus dem die Oberflächenhaut besteht, geschmolzen und/oder verdampft und/oder verbrannt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Temperatur des oder der Heizmittel im Bereich von etwa 700 bis etwa 18000C, bevorzugt von etwa 1100 bis 12000C.
Der Abstand der Heizmittel zu der Kunststoffschaumbahn kann auch variiert werden, um die wirksame Temperatur an der Oberfläche der Kunststoff- schaumbahn zu justieren.
Ebenso kann der Winkel variiert werden, in welchem das Heizmittel, bezogen auf die Oberfläche der Kunststoffschaumbahn, angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Heizmittel in einem Winkel von etwa 0 bis etwa 90°, bezogen auf die Oberfläche der Kunststoffschaumbahn, angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Durchlaufgeschwindigkeit der Kunststoffschaumbahn durch die Heizvorrichtung im Bereich von etwa 30 bis etwa 150 m/min, bevorzugt von etwa 60 bis etwa 90 m/min und mehr bevorzugt von etwa 70 bis etwa 80 m/min. Überraschenderweise hat die kurzzeitige Wärmeeinwirkung auf die Oberfläche der Kunststoffschaumbahn einen hautöffnenden Effekt, wobei die kurzzeitige Wärmeeinwirkung keinen erkennbaren Effekt auf die Schaumstruktur im Inneren der Kunststoffschaumbahn hat. Dabei wird die Hautöffnung wahrscheinlich durch Schmelzen und/oder durch das Auftreten des sogenannten Memory- Effektes hervorgerufen. Als Memory-Effekt ist das Phänomen bekannt, dass Thermoplaste, die während der Verarbeitung eine bestimmte Feinstruktur durchlaufen, die Tendenz aufweisen, später in diesen Zustand zurückzukehren. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine auf der Ober- und/oder Unterseite der Kunststoffschaumbahn vorhandene Hautschicht mindestens teilweise geöffnet werden. Das Ausmaß der Öffnung lässt sich beispielsweise durch Betrachtung einer Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme der Oberflä- chenhautschicht nach dem Durchleiten der Kunststoffschaumbahn durch die Heizvorrichtung nach entsprechender Auswertung bestimmen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Hautschicht auf der Ober- und/oder Unterseite jeweils zu mindestens 30%, bevorzugt jeweils zu mindestens 50% und mehr bevorzugt jeweils zu mindestens 70%, bezogen auf die jeweilige Gesamtfläche der Hautschicht, geöffnet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Kunststoffschaumbahn mit mindestens teilweise geöffneter Hautschicht, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist.
Die Kunststoffschaumbahn kann aus einem oder mehreren Polymeren oder Copolymeren wie vorstehend definiert aufgebaut sein. Ferner ist die erfindungsgemäße Kunststoffschaumbahn mit einer oder einer oberen und einer unteren Oberflächenhautschicht bzw. Hautschicht ausgestattet, wobei die Hautschicht auf der Ober- und/oder Unterseite jeweils zu mindestens 30%, bevorzugt jeweils zu mindestens 50% und mehr bevorzugt jeweils zu mindestens 70%, bezogen auf die jeweilige Gesamtfläche der Hautschicht, geöffnet vorliegt. Ferner weist die Kunststoffschaumbahn eine wie vorstehend definierte Zellen- bzw. Porenstruktur auf. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Gegenstand, welcher aus der erfindungsgemäßen Kunststoffschaumbahn herstellbar ist, insbesondere zur Verwendung als beispielsweise Filtrationsmembran (z.B. bei beidseitiger Öff- nung der Hautschichten), Ölabsorber oder flüssigkeitsabsorbierendes Verpackungsmaterial (z.B. bei einseitiger Öffnung der Hautschichten). Eine erfindungsgemäße Filtrationsmembran kann beispielsweise als Filter, Batterietrennelement, Elektrolytkondensatortrennelement, feuchtigkeitsdurchlässige wasserdichte Bekleidung oder Gastrennmembran verwendet werden. Das erfindungs- gemäße Verpackungsmaterial kann beispielsweise für Fleischwaren, Obst, Gemüse oder sogenanntes „Fast-Food" benutzt werden.
Die Figuren zeigen:
Figur 1 ist die Abbildung einer Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme der Oberflächenhaut der Kunststoffschaumbahn aus Beispiel 1 vor dem Durchleiten durch eine Sengmaschine.
Figur 2 ist die Abbildung einer Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme der Oberflächenhaut der Kunststoffschaumbahn aus Beispiel 2 nach dem Durchleiten durch eine Sengmaschine.
Figur 3 ist die Abbildung einer Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme der freigelegten Porenstruktur der Kunststoffschaumbahn aus Beispiel 2 nach dem Durchleiten durch eine Sengmaschine.
Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden anhand von Beispielen näher erläutert werden.
Beispiel 1 : Herstellen einer Kunststoffschaumbahn mit geschlossener Oberflächenhaut Polypropylengranulat wird durch einen auf 220°C temperierten Einschnecke- nextruder bei einem Durchsatz von 6 kg/h extrudiert. Bei einem Druck von 170 bar wird über eine Dosiervorrichtung CO2 in das geschmolzene Polymer geleitet. Das Polymer-/Gasgemisch wird über eine Zahnradpumpe so eingestellt, dass sich ein Ausgangsdruck von etwa 300 bar bei gegebener Schmelztemperatur von etwa 175°C ergibt. An die Mischereinheit schließt sich eine zweite Zahnradpumpe zur Durchsatzregulierung an. Der Druck hinter der zweiten Zahnradpumpe beträgt 100 bar. Anschliessend wird die gasbeladene Schmelze in das Extrusionswerkzeug gefördert und am Austritt durch eine Ringdüse mit 35 mm Austrittsdurchmesser ausgeformt. Der entstandene Folienschlauch wird über einen Kühldorn aufgezogen, am Fuß des Kühldoms aufgeschnitten, flachgelegt und über den Abzug zum Wickler transportiert und aufgerollt. Die so erhaltene Kunststoffschaumbahn besteht im Wesentlichen aus Polypropylen, ist mit 4,5% CO2 als Treibmittel geschäumt und weist eine Dicke von 0,35 mm und eine Offenzelligkeit von über 80% auf. Die Dicke der geschlossenen Oberflä- chenhautschicht beträgt etwa 2 μm.
Beispiel 2: Herstellen einer Kunststoffschaumbahn mit beidseitig teilweise geöffneter Oberflächenhautschicht
Eine gemäß Beispiel 1 hergestellte Kunststoffschaumbahn wird in einer Sengmaschine mit zwei Brennern eingespannt und mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 75 m/min beidseitig beflammt. Als Gas für die Brenner wird ein Luft/Erdgas-Gemisch im Verhältnis von 4 zu 1 verwendet. Die Sengflamme trifft in einem Winkel von 90° auf die über eine wassergekühlte Walze laufende Kunststoffschaumbahn.
Die Kunststoffschaumbahn weist nach dem Durchleiten durch die Sengmaschine eine Dicke von 0,3 mm auf. Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen zeigen, dass mehr als 50% der Hautoberfläche nach dem Beflammen geöffnet sind und die darunter liegende Porenstruktur freigelegt ist. Figur 1 zeigt die Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme der Kunststoffschaumbahn vor dem Durchleiten durch die Sengmaschine. Figuren 2 und 3 zeigen Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen der Kunststoffschaumbahn nach dem Durchleiten durch die Sengmaschine. Beispiel 3: Wasserdurchflussmessungen mit der geöffneten Kunststoffschaumbahn gemäß Beispiel 2
Mit einer gemäß Beispiel 2 hergestellten, beidseitig geöffneten Kunststoffschaum bahn wurden Wasserdurchflussmessungen gemäß DIN 58355 Teil 1 durchgeführt. Dazu wurde eine kreisförmige Scheibe mit einem Durchmesser von 50 mm aus der Kunststoffschaumbahn ausgestanzt, mit Isopropanol benetzt und in einen Filterhalter eingesetzt. Anschliessend wurde Wasser unter konstantem Druck von 1 bar durch die Membran geleitet und die Zeit für das Durchlaufen von 100 ml Wasser gemessen. Die spezifische Durchflussrate L wurde so für 20 Proben, welche an unterschiedlichen Stellen der Kunststoffschaum bahn entnommen worden waren, nach folgender Gleichung bestimmt:
L = V/(t A P)
wobei L die spezifische Durchflussrate in ml min"1-cm'2 bar"1 darstellt, V das Volumen in ml angibt, t die Fitrationszeit in min wiedergibt, A die effektive Filtrationsfläche in cm2 ist und P der transmembrane Druck in bar ist. Es ergaben sich spezifische Durchflussraten L zwischen 20 und 30 ml-min"1-cm'2 bar'1.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Öffnen der Hautschicht einer Kunststoffschaumbahn, worin die Kunststoffschaumbahn durch eine Heizvorrichtung geleitet wird, wobei durch die von in der Heizvorrichtung angeordneten Heizmitteln verursachte Wärmeinwirkung auf die Oberfläche der Kunststoffschaumbahn deren Hautschicht mindestens teilweise geöffnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Kunststoffschaumbahn einschichtig oder als Außenschicht in einer Bahn mit mehrschichtigem Aufbau vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hautschicht auf der Ober- und/oder Unterseite der Kunststoffschaumbahn vorliegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Heizmittel in der Heizvorrichtung derart angeordnet sind, dass deren Wärmewirkung auf die Ober- und/oder Unterseite der Kunststoffschaumbahn erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Temperatur der Heizmittel im Bereich von etwa 700 bis etwa 1800°C liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Heizmittel in einem Winkel von etwa 0 bis etwa 90°, bezogen auf die Oberfläche der Kunststoffschaumbahn, angeordnet sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Heizmittel die Flamme(n) eines oder mehrerer Gasbrenner sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Durchlaufgeschwindigkeit der Kunststoffschaumbahn durch die Heizvorrichtung im Bereich von etwa 30 bis etwa 150 m/min liegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Hautschicht auf der Ober- und/oder Unterseite jeweils zu mindestens 30%, bezogen auf die jeweilige Gesamtfläche der Hautschicht, geöffnet wird.
10. Kunststoffschaumbahn mit mindestens teilweise geöffneter Hautschicht, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Gegenstand aus einer Kunststoffschaumbahn nach Anspruch 10 zur Verwendung als Filtrationsmembran, Ölabsorber oder flüssigkeitsabsorbie- rendes Verpackungsmaterial.
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