CH439701A - Verfahren zur Herstellung von Folien aus thermoplastischen Polymeren sowie danach hergestellte Folien und deren Verwendung zur Herstellung von Laminaten - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Folien aus thermoplastischen Polymeren sowie danach hergestellte
Folien und deren Verwendung zur Herstellung von Laminaten
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Folien erhöhter Steifheit aus thermoplastischen Polymeren sowie danach hergestellte Folien und deren Verwendung zur Herstellung von Laminaten.



   In einer flach extrudierten Folie gleichmässiger Dicke und Breite können in der Ebene der Folie Wellungen in der Richtung der beiden Achsen, d. h. in der Längs- oder Extrusionsrichtung und in der Querrichtung dazu, angebracht werden. Im nachstehenden werden diese Achsen als Extrusions- oder Längsachse und als Querachse bezeichnet.



   Wenn im nachstehenden von    längsgewellten    Folien  gesprochen wird, bedeutet dies, dass die durch die Wellung gebildeten Rinnen parallel zur Extrusionsachse verlaufen. Gleichartige Bezugnahme auf  quergewellte Folien  bedeutet, dass die Rinnen parallel zur Querachse verlaufen.



   Längs- oder quergewellte thermoplastische Folien sind nützlich in der Verwendung als Verpackungsmaterial, da sie, im Vergleich mit ungewellten Folien desselben Materials und derselben Dicke, erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen rechtwinklig zum Verlauf der Rinnen einwirkende Biegebeanspruchungen besitzen. Die Widerstandsfähigkeit gegen Biegebeanspruchungen in gleicher Richtung wie der Verlauf der Rinnen ist jedoch nicht   grösser    als diejenige ungewellter Folien.



   Die vorliegende Erfindung verschafft ein Verfähren zur Herstellung thermoplastischer Polymerfolien verbesserter Steifheit dadurch, dass eine extrudierte, in der Längsrichtung gewellte Folie aus thermoplastischem Polymer in der Längsrichtung von einer ersten Station zu einer zweiten Station fortbewegt wird, wobei sie sich auf wenigstens einem Teil ihres Weges zwischen diesen Stationen in formbarem Zustand befindet und diese Stationen gegeneinander hin- und herbewegt werden, so dass weitere Wellungen auf die in Längsrichtung gewellte Folie übertragen werden.



   Die Bezeichnung    formbarer    Zustand  bedeutet hier, dass die Folie eine Temperatur aufweist, bei welcher sie ungenügende Sprungelastizität besitzt, um sich von weiterhin aufgebrachten Wellungen zu erholen, während sie jedoch noch genügend sprungelastisch ist, um die in der Folie schon vorhandene Längswellung nicht wesentlich zu verlieren. Gleichzeitig sollte die Viskosität im formbaren Zustand so sein, dass die Folie genügend flüssig ist, um verformt werden zu können, jedoch ungenügend flüssig, um die vorhandenen Wellungen zu verlieren. Somit weisen die Folien der vorliegenden Erfindung normalerweise eine Temperatur auf, welche gerade oberhalb deren Schmelzpunkt liegt, und sind aus einem thermoplastischen Material, welches für Schmelzextrusion geeignet ist.

   Temperaturen von knapp unterhalb oder genau dem Schmelzpunkt können im Fall von Materialien verwendet werden, deren Erweichungspunkt über einen weiten Temperaturbereich verteilt ist, und Temperaturen beachtlich oberhalb dem Schmelzpunkt können im Falle der Materialien verwendet werden, welche bei dieser Temperatur genügende Viskosität aufweisen, d. h. Materialien mit einem hohen Molekulargewicht.



   Thermoplastische Materialien, die im   erfindungsge    mässen Verfahren angewendet werden können, umfassen beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen und andere Poly-a-olefine, Polyvinylchlorid, Polymere und Copolymere von Styrol, beispielsweise Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Polymethylmethacrylat und Copolymere von Methylmethacrylat mit Acrylsäure und Alkylacrylaten, Polyoxymethylene, Polycarbonate, Polyamide und Polyester, vorzugsweise Polyamide und Polyester von hohem Molekulargewicht. Die Verwendung von Polyolefinen, Polyvinylchlorid und Polymethylmethacrylat wird vorgezogen, da diese Polymere in einem relativ breiten Temperaturbereich formbaren Zustand aufweisen.

   Es werden jedoch auch Polymere mit einem relativ scharf definierten Schmelzpunkt, beispielsweise Poly-4-methylpenten-1 und hochmolekulare Polyamide und Polyester, beispielsweise   Polyhexamethylendìaminadipat    oder Polyäthylenterephthalat bevorzugt, da nur relativ geringe Kühlung  nötig ist, um die nach dem erfindungsgemässen Verfahren in die Folie eingebrachte Wellung einzufrieren.



   Jede Station im erfindungsgemässen Verfahren ist eine Stelle, welche der Folie erlaubt, sich in der Längsrichtung zu bewegen, welche jedoch jegliche Bewegung der Folie in irgendeiner anderen Richtung verhindert.



  Sie kann beispielsweise aus einem Paar Quetschrollen oder endlosen Transportbändern oder aus einer mit einer Nut oder einem Kanal versehenen Platte, durch welche die Folie sich gleitend fortbewegt, gebildet werden. Die erste der Stationen ist passenderweise die Düse des Extruders, aus welchem die Folie extrudiert wird. Alternativ kann die erste Station eine Heizvorrichtung zur Erweichung der Folie zwecks Erreichung des formbaren Zustandes enthalten. Die Folie kann jedoch bei der ersten Station eine Temperatur unterhalb derjenigen, bei welcher der formbare Zustand erreicht wird, aufweisen, wobei in diesem Fall die zweite Station die Heizvorrichtung enthält, oder vorzugsweise, ist die Heizvorrichtung zwischen den zwei Stationen angebracht. In diesem letzteren Falle werden vorzugsweise Heizvorrichtungen ohne direkten physikalischen Kontakt mit der Folie eingesetzt, d. h.

   Strahlungsbehei  zungsvorrichtungen.   



   Es werden Abschreckvorrichtungen verwendet, um die Temperatur der Folie zu reduzieren, so dass sie nicht länger im formbaren Zustand bleibt und somit die weiterhin in die Folie gebrachten Wellungen fixiert werden. Derartige Abschreckmittel können jede in der Fachwelt bekannte Art aufweisen, d. h. Wasserbad oder Kühlluft und sie sind vorzugsweise bei der zweiten Station oder zwischen den beiden Stationen angebracht. Die Wegstrecke, welche die Folie im formbaren   Zustand      zurüctlegt,    ist   sellestverständlidh    bestimmt durch den Abstand zwischen der ersten Station, wenn die Folie dort schon in formbarem Zustand ist, oder der Position der Heizvorrichtung, wenn die Folie bei der ersten Station noch nicht in formbarem Zustand ist, und der Abschreckvorrichtung.

   Faktoren, welche die Grössenordnung dieser Wegstrecke bedingen, sind die Amplitude und Wellenlänge der in der Folie anzubringenden Wellungen und die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Folie.



   Mit weiteren in der längsgewellten Folie angebrachten Wellungen sind diejenigen Wellungsrinnen gemeint, welche, obwohl sie immer noch in Richtung der Extrusionsachse verlaufen, nicht über ihre ganze Länge parallel zu dieser Achse liegen, sondern periodisch gegen eine oder die andere Seite versetzt sind, d. h. durch Verfolgung einer sinusförmigen oder anderen Kurve, deren Hauptrichtung parallel zur Extrusionsachse verläuft. Unter Bezugnahme auf  Längswellung  wird im nachstehenden diese weitere Wellung bezeichnet.



   Beide Stationen können gegeneinander unter beidseitiger Bewegung hin- und herbewegt werden. Es wird jedoch vorgezogen, nur eine der beiden Stationen hinund herzubewegen. Die hin- und hergehende Bewegung ist vorzugsweise entweder in der Ebene der Folie und quer zu deren Fortbewegungsrichtung, wodurch die nachstehend definierte Längswellung entsteht, oder mutuell in rechtwinkliger Richtung zur Extrusions- und zur Querachse der Folie, wodurch die vorstehend definierte Querwellung entsteht. Amplitude und Wel  lenlänge    der übermittelten Wellungen werden   bestimmt    durch die Amplitude und Frequenz der   Hin- und    Herbewegung und durch die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Folie.

   Es wird vorgezogen, dass Längswellungen auf die längsgewellte Folie übertragen werden und dass deren Amplitude wenigstens gleich sei wie der seitliche Abstand der bestehenden Längswellung.



  Es wird auch vorgezogen, dass die Wellenlänge der Längswellung derart sei, dass diese Wellungen ihre Achse in einem Winkel von ungefähr   45"    kreuzen, da dieses zur höchsten Festigkeit führt. Diese Bedingungen werden erfüllt durch Längswellungen in der Form einer Sinuskurve mit einer Wellenlänge von   z    mal deren Amplitude.



   Selbstverständlich können Längs- und Querwellungen auf die längsgewellte Folie übertragen werden und passenderweise wird dies in zwei separaten Behandlungen durchgeführt, wenn vorgezogen wird, dass die Behandlung zur Einführung der Querwellung zuerst erfolge.



   Füller, unter Einschluss von Fasermaterialien, und andere Zusätze können dem thermoplastischen Material, als welchem die Folien hergestelt sind, einverleibt werden. Durch Treibmittel expandierte Materialien können auch verwendet werden, beispielsweise geschäumte Folien aus Polystyrol oder aus einem Copolymer von Styrol und Maleinsäureanhydrid.



   Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Folien, welche Längs- und Querwellungen aufweisen, können zur Herstellung von Laminaten verwendet werden, beispielsweise zusammen mit einer flachen Folie oder Folien aus gleichem oder verschiedenem Material. Ein besonders nützliches Laminat ist dasjenige, welches eine erfindungsgemäss gewellte Folie zwischen zwei flachen Folien aufweist. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung dieses Laminates besteht darin, die Folie, während sie noch in formbarem Zustand ist, mit zwei flachen Folien, welche vorzugsweise auch in formbarem Zustand sind (beispielsweise welche frisch extrudiert sind), in Kontakt zu bringen und dieses Gebilde durch eine Laminierungsvorrichtung laufen zu lassen, wodurch die drei Schichten zu sammengepresst werden, ohne die Wellungen in der mittleren Folie wesentlich zu zerstören.

   Bei diesem Laminierungsverfahren kann die gewellte Folie durch eine gewellte Düse extrudiert werden, welche in Querrichtung hin- und herbewegt wird, um die Längswellung zu erzeugen, und die flachen Folien können durch stationäre Schlitzdüsen, welche oberhalb und unterhalb der gewellten Düse angebracht sind, extrudiert werden.



   Bei diesem Laminierungsverfahren wird es vorgezogen, dass, wenn die drei Folien zusammengebracht werden, genügend Druck auf dieselben aufgebracht wird, um das Voneinanderabgleiten der Folien zu verhindern.



  Dreischichtige Laminate können natürlich auch herge stellt werden, nachdem die Folien unterhalb dem formbaren Zustand abgekühlt sind, indem die zwei flachen
Folien klebend   auflaminiert    werden, oder durch
Schmelzextrusion der flachen Folien auf jede Seite der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten gewellten Folie.



   Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren her gestellten Folien und die daraus hergestellten Laminate können für Verpackungszwecke verwendet werden.



   Obwohl derartige Folien bereits hergestellt wurden, wurden hierzu Vakuum-Verformungsmethoden benö tigt, und das erfindungsgemässe Verfahren verschafft eine billigere und schnellere Herstellungsmethode.



   Das erfindungsgemässe Verfahren wird im nachste  henden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.



   Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Vorrichtung zur Einführung von Längswellung.



   Fig. 2 ist ein Schnitt A-A von Fig. 1.



   Fig. 3 ist ein Schnitt B-B von Fig. 1.



   Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Einführung der Querwellung.



   Fig. 5 ist ein Schnitt C-C von Fig. 4.



   Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur   Herstelulng    eines Laminates, dessen Mittelstück durch eine gewellte Folie gebildet wird.



   Fig. 7 ist ein Schnitt D-D von Fig. 6.



   In Fig. 1 wird die längsgewellte Folie 1 aus der gewellten Düse 2 (siehe Fig. 2) extrudiert und tritt in das Abschreckbad 3 ein, von dessen Grund sie durch die Quetschrollen 4 abgezogen wird. Die Stange 5 ist in den Lagern 6 gleitend montiert und an einem Ende mit dem Hebel 7 verbunden, welcher durch die Oszillierungsvorrichtung 8 in Schwingung versetzt wird. Die an der Stange 5 angebrachten Glieder 9 erfassen die gewellte Folie 1 leicht, so dass diese auf ihrem Weg zwischen diesen Gliedern 9 seitlich hin- und herbewegt wird. Die zweifach gewellte Folie wird über die Umlenkrolle 10 aus dem Abschreckbad abgezogen.



   In den Fig. 4 und 5 wird eine Bahn von flachem Film 11 zwischen   Infrarotheizkörpern    12 hindurch zu den Rollen 13 geführt, welche so geformt sind (siehe Fig. 5), dass sie die Längswellung auf die Folie übertragen, welche anschliessend zwischen weiteren Infrarotheizkörpern 14 hindurch der Stange 15, welche durch die Vorrichtung 16 in Schwingung versetzt wird, und dann zwischen den Düsen 17, welche kalte Luft auf die Folie blasen, um diese abzuschrecken, geführt wird, wonach der Abzug über die Quetschrollen 18 erfolgt.



   In den Fig. 6 und 7 werden eine zentrale Folie   19    aus der Düse 20 und äussere Folien 21 und 22 aus den Schlitzdüsen 23 und 24 extrudiert. Die Düse 20 ist über die Stange 25 mit der Oszillierungsvorrichtung 26 verbunden und oszilliert zwischen den in Fig. 7 mit der Bezugsnummer 20' bezeichneten äussersten Stellungen.



  Die drei extrudierten Folien werden zwischen die konvergierenden Platten 27 eingeführt, welche von innen oder von aussen wassergekühlt sind und die drei Folien zusammenpressen. Das erzeugte Laminat wird durch Quetschrollen 28 abgenommen.



   Als Beispiel gewellter Folien, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden können wurde gefunden, dass Folien einer Breite von 5-183 cm, mit 0,08-40 Wellungen/cm von einer Amplitude von 0,05-100 mm, mit Extrusionsgeschwindigkeiten von   1,5-30 m/min    hergestellt werden können. Die in Längsrichtung auf die längsgewellte Folie zusätzlich angebrachte Längswellung kann eine Amplitude im Bereich von 0,25-125 mm und eine Wellenlänge von 0,25 mm bis zu 305 cm aufweisen.



   Es wird vorgezogen, das Mass der Steifheit der Folien nach dem    Keniey -Steifheitstest    zu bestimmen und auszudrücken, welcher im British Standard 3748 von 1964 beschrieben ist. In diesem Test wird der Biegewiderstand gemessen durch die Kraft in g, welche benötigt wird, um ein rechtwinkliges Probestück von 38 mm Breite und wenigstens 70 mm Länge, welches an einem Ende festgehalten wird, um einen Winkel von   15C    abzubiegen, wenn diese Kraft in einem Abstand von 50 mm vom befestigten Ende weg während einer Zeitdauer von 2,5-30 sek angewendet wird. Ungewellte Folie einer Dicke von 0,25 mm zeigt eine    Kenley -Steifheit    im Bereich von 10-50. Längsgewellte Folie hat eine Steifheit von 300-700 in Längs-, jedoch nur eine solche von 10-50 in der Querrichtung.



  Es wurde gefunden, dass Folien, welche zusätzlich zur Längswellung noch einmal in der Längsrichtung gewellt wurden, eine Steifheit im Bereich von 200-500 in beiden Richtungen aufweisen.



      PATENTANSRPÜCHE   
I. Verfahren zur Herstellung von Folien erhöhter Steifheit aus thermoplastischen Polymeren, gekennzeichnet dadurch, dass eine extrudierte, in der Längsrichtung gewellte Folie aus thermoplastischem Polymer in der Längsrichtung von einer ersten Station zu einer zweiten Station fortbewegt wird, wobei sie sich auf wenigstens einem Teil ihres Weges zwischen diesen Stationen in formbarem Zustand befindet und diese Stationen gegeneinander hin- und herbewegt werden, so dass weitere Wellungen auf die in Längsrichtung gewellte Folie übertragen werden.   

Claims (1)

1. II. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellte Folie.

   III. Verwendung der Folie gemäss Patentanspruch II zur Herstellung von Laminaten.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet dadurrch, dass als Polymer ein Polyolefin verwendet wird.

   2. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Polyolefin Polyäthylen ist.

   3. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Polyolefin Polypropylen ist.

   4. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Polyolefin 4-Methylpenten-l ist.

   5. Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet dadurch, dass als Polymer Polyvinylchlorid verwendet wird.

   6. Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet dadurch, dass als Polymer Polyäthylenterephthalat verwendet wird.

   7. Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet dadurch, dass das Polymer Polyhexamethylenadipat verwendet wird.

   8. Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet dadurch, dass als Polymer Polymethylmethacrylat verwendet wird.

   9. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1-8; gekennzeichnet dadurch, dass die Folie ein Füllmittel enthält.

   10. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1-9, gekennzeichnet dadurch, dass die Folie vor oder während dem Verfahren durch ein Treibmittel expandiert wird.

   11. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1-10, gekennzeichnet dadurch, dass die Folie bei der ersten Station in den formbaren Zustand übergeführt wird.

   12. Verfahren nach Unteranspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass die erste Station durch die Düse eines Extruders gebildet wird.

   13. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1-10, gekennzeichnet dadurch, dass die Folie durch eine Heizvorrichtung, welche zwischen den beiden Stationen angebracht ist, bis zum formbaren Zustand erhitzt wird.

   14. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1-13, gekennzeichnet dadurch, dass eine der Stationen hin- und herbewegt wird und die andere Station stillsteht.

   15. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1-14, gekennzeichnet dadurch, dass die Hin- und Herbewegung der beiden Stationen in der Ebene der Folie und quer zu deren Fortbewegungsrichtung erfolgt.

   16. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1-15, gekennzeichnet dadurch, dass die Hin- und Herbewegung der beiden Stationen mutuell rechtwinklig zur Extrusions- und zur Querachse der Folie erfolgt.

   17. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1-16, gekennzeichnet dadurch, dass die Folie, während sie noch im formbaren Zustand ist, auf jeder Seite mit einer flach extrudierten Schicht laminiert wird.

   18. Verfahren gemäss Unteranspruch 17 gekennzeichnet dadurch, dass die flach extrudierten Schichten aus Schlitzdüsen extrudiert werden, welche oberhalb und unterhalb der Düse angebracht sind, durch die die Folie gleichzeitig extrudiert wird.

   19. Folie gemäss Patentanspruch II, gekennzeichnet dadurch, dass die Amplitude der Längswellung wenigstens gleich ist wie der seitliche Abstand zwischen den Längswellungen.

   20. Folie gemäss Patentanspruch II, gekennzeichnet dadurch, dass die Wellenlänge der Längswellung derart ist, dass die Wellungen ihre Achse in einem Winkel von ungefähr 45" kreuzen.

   21. Folie gemäss Patentanspruch II, gekennzeichnet dadurch, dass die Längswellungen in Form einer sinusförmigen Kurve mit einer Wellenlänge von z mal deren Amplitude aufweisen.

   22. Folie gemäss Patentanspruch II, gekennzeichnet dadurch, dass deren Steifheit in der Längs- und Querrichtung mindestens 200 Einheiten, bestimmt nach dem Kenley -Steifheitstest, beschrieben in British Standard 3748 von 1964, beträgt.

   23. Verwendung der Folie gemäss Patentanspruch III, gekennzeichnet dadurch, dass an ihrer Ober- und Unterseite je eine flache Folie aus thermoplastischem Material angebracht wird.