DE1704764A1 - Verfahren zum Herstellen gestreckter thermoplastischer Kunststoff-Folien - Google Patents

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Beschreibung
zur Anmeldung von
KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich
für ein Patent auf

Verfahren zum Herstellen gestreckter thertnöplastischer

Kunststoff-Folien

Gestreckte Folien haben sich für viele Anwendungsgebiete bewährt und werden deshalb in großem Umfang in der Praxis hergestellt und eingesetzt. Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung gestreckter Kunststoff-Folien bekannt geworden, die sich zum einen durch die Form der Ausgangsfolie, wie beispielsweise Schlauch- oder Flachfolie und zum anderen in der Art unterscheiden, wie die zur Streckung notwendigen Zugkräfte an den Folienrändern angreifen. Für verschiedene bekannte gestreckte thermoplastische Kunststoff-Folien sind die zum Strecken notwendigen Ver-

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fahrensparameter wie Temperaturen und Spannungen veröffentlicht. Nach den bekannten Streckverfahren lassen sich Folien aus kristallinen Kunststoffen, die bei einer Temperatur zwischen ihrem Glaspunkt und der Schmelztemperatur plastisch-elastisches Verhalten zeigen, besonders gut strecken. Andere Kunststoff-Folien, wie beispielsweise solche aus Polyäthylen niedriger Dichte, bereiten wegen des fehlenden plastisch-elastischen Verhaltens erhebliche Schwierigkeiten bei der Anwendung der bekannten Streckverfahren. Schließlich bereitet die Herstellung sehr dünner verstreckter Folien nach dem bekannten Streckverfahren grundsätzlich Schwierigkeiten, da auch geringfügige Inhomogenität der Folie den zur Aufnahme der Streckspannung zur Verfügung stehenden ► Querschnitt stark vermindert und deshalb die Bruch

dehnung bei der Streckung leicht überschritten wird.

über das Streckverhalten von thermoplastischen Kunststoff-Folien gibt ein bei Strecktemperatur aufgenommenes Zugdehnungsdlagramm Aufschluß.

Fig. 1 zeigt als Beispiel für eine gut streckbare Kunststoff-Folie das Zugdehnungsverhalten einer Folie aus Polyäthylenterephthalat b«i 90° C. Charakteristisch ist der waagerechte Verlauf der Zugdehnungekurve

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mit dem sich anschließenden steilen Anstieg, bei dem die Verfestigung stattfindet. Ein entscheidender technologischer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, daß der Endpunkt der Streckung definiert ist durch den steilen Anstieg der Zugdehnungskurve.

In Fig. 2 ist das Zugdehnungsdiagramm einer als nicht gut streckbar bekannten Hochdruck-Polyäthylenfolie der Dichte 0,918 für eine Strecktemperatur von 90° C aufgenommen.

Im Falle des Polyäthylens, wo die typische Dreiteilung des ZugdehnungsVerhaltens, nämlich elastischer Bereich, Fließbereich, Verfestigungsbereich, fehlt, ist der Endpunkt der Streckung schwer festzulegen. Nachteile für die Technologie sind: Mangelhafte Reproduzierbarkeit sowie mangelhafte Stabilität des Endzustandes.

Fig. 3 zeigt schließlich das Zugdehnungsverhalten eines losen Verbundes bei 90° C der beiden obengenannten Folien.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Streckverfahren zu schaffen, mittels dessen die Ausbeute an gestreckten Folien pro Maschineneinheit erhöht werden kann und es möglich macht, auch solche Folien

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zu strecken, deren elastische Eigenschaften einen in bekannter Weise durchgeführten Streckprozess entweder überhaupt nicht zulassen oder nur unter ungünstigen Bedingungen durchführbar ist sowie die Voraussetzung schafft, mit bisher nicht möglicher Verfahrenssicherheit extrem dünne, gestreckte Folien herzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die Nachteile der bekannten Verfahren und löst die gestellte Aufgabe durch Verstreckung eines Folienverbundes" und ist dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens zwei thermoplastische Folien durch Druck oder/und Wärmeeinwirkung zu einem leicht lösbaren Verbund vereinigt, diesen Verbund streckt und nach der Streckung den Verbund wieder in die ihn aufbauenden einzelnen Folien auftrennt. Die so erhaltenen gestreckten Einzelfolien können für sich aufgewickelt oder in einem weiteren Verfahrensschritt weiter behandelt werden Die Streckung der Folien erfolgt im wesentlichen in einem Temperaturbereich zwischen dem Glasumwandlungspunkt und der Schmelztemperatur der Folien.

Unter einem leicht lösbaren Folienverbund ist ein solcher zu verstehen, bei dem die Trennkraft zur

Überwindung der Adhäsionskräfte zwischen den einzelnen Folien zur Abtrennung einer Folie aus dem Verbund ger^n^erA.M^äls diejenige Kraft, die zur bleibenden 109809/1953 «β ΟΛΚΗΝΑΙ

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Dehnung bei einer der Folien des Verbundes führt. Die Kraft, die zur Spaltung des leicht lösbaren Folienverbundes erforderlich ist, kann leicht mit Hilfe einer Zugprüfmaschine gemessen werden:

Hierzu wird ein Probestreifen definierter Breite eines Folienverbundes, der beispielsweise aus zwei Folien besteht, an einer Schmalseite nur so weit aufgetrennt, daß zwei nicht zusammenhängende Folienstreifen entstehen, die lang genug sind, um jeweils in eine Klemme einer Zugprüfmaschine eingespannt werden zu können , Mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 200 mm/Min, wird dann durch Auseinanderfahren der beiden Klemmbacken der Zugprüfmaschine der Folienverbund völlig aufgetrennt. Die zur Trennung erforderliche Kraft wird als Maß für die Verbundfestigkeit des Folienverbundes angegeben.

Der lose Folienverbund aus wenigstens zwei Folien kann aus gleich- oder verschiedenartigen, streckbaren thermoplastischen Kunststoff-Folien aufgebaut sein.

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Die den Verbund aufbauenden ungestreckten Folien haben im allgemeinen eine Stärke zwischen 20 und 500 _Uj wobei jedoch eine Polienstärke zwischen 50 und 350 /U für die einzelnen Folien bevorzugt wird. Die Zahl der den Verbund bildenden Folien wird aber aus technischen und ökonomischen Erwägungen im allgemeinen nur so groß gewählt, daß sich durch Additionen der einzelnen Foliendicken ein Verbund von solcher Stärke bildet, welcher noch in hinreichend kurzer Zeit auf die Strecktemperatur erwärmt werden kann.

Die Folienstärke der den Verbund aufbauenden Einzelfolie und die Zahl der im Verbund vereinigten Folien gegebener Stärke bestimmen den Grad der Wirtschaftlichkeit, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Im allgemeinen tritt bei Verbunden aus mehr als drei Folien, die zusammen etwa eine Folienstärke über 600 ^u entsprechen_s aus Gründen des Wärmeübergangs eine Minderung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ein.

Bei einem Folienverbund aus gleichartigen Folien werden Jiese im Normalfall die gleiche Foliendicke

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aufweisen. Ist der Folienverbund jedoch aus verschiedenartigen Folien aufgebaut, dann ist es vorteilhaft, diejenigen Folien dicker zu wählen, welche die besseren Streckeigenschaften aufweisen.

Ist der Folienverbund aus wenigstens zwei Folien mit guten Streckeigenschaften und mindestens einer Folie mit mäßigen Streckeigenschaften aufgebaut, so ist es vorteilhaft, daß die erstgenannten Folien die Außenseiten des Verbundes bilden.

Wird die Streckung des Folienverbundes in horizontaler ,Lage durchgeführt, so ordnet man den Folienverbund, wenn dieser aus verschiedenartigen Folien besteht, so an, daß eine Folie mit guten Streckeigenschaften die untere Seite des Folienverbundes bildet.

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Wesentlich für die Konib !nations fähigkeit von verschiedenartigen thermoplastischen Kunststoff-Folien im Rahmen des anmeldungsgemäßen Verfahrens sind folgende Gesichtspunkte:

1'. Die Einzelfolien müssen im gleichen Streckbereieh streckbar sein.

2. Die Bruchdehnung der Einzelfolien darf bei der Streckung nicht überschritten werden.

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3 . Die Haftung der Folie im Verbund muß im wesentlichen so groß sein, daß die unter geringerer Streckspannung stehenden Folien das Zugdehnungsdiagramm der unter größerer Streckspannung stehenden Schichten aufgeprägt bekommen.

Die Technik, nach welcher der zu streckende Folienverbund hergestellt wird, ist für die Durchführung des anmeldungsgemäßen Verfahrens nicht kritisch, sofern dabei die Bedingung erfüllt ist, daß ein leicht lösbarer Folienverbund hergestellt wird. Eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung von Folienverbunden, wie beispielsweise Extrusion aus Mehrfach-Ringschlitzdüsen und Mehrfach-Breitschlitzdüsen, Extrusionsbeschichtung, Kaschieren von Folien unter.Druck und erhöhter Temperatur, gehören zum Stand der Technik.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf die beispielhaft erwähnten"Kunststoff-Folien beschränkt, vielmehr kann es mit gutem Erfolg auch mit einer Reihe anderer Produkte, wie beispielsweise Polystyrol-Folien, weichgemachte oder weichmacherhaltige PVC-Folien und andere streckbare Kunststoff-Folien angewendet werden .

Die vier folgenden Beispiele beschreiben das Verfahren,

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schränken es aber nicht auf diese Beispiele ein. Beispiel 1; ·

Eine mittels einer Doppelring-Schlitzdüse in bekannter Weise hergestellte Verbundschlauchfolie von einer Gesamtfolienstärke von 5QQ₁Ai, wobei die äussere Folie 2oo/U und die innere Folie 3Qo^u ausmachen, und bei denen die Innen« folie aus Polyäthylenterephthalat und die äussere Seite aus Hochdruck-Polyäthylen der Diohte o_a918 besteht, wird mit , einer Geschwindigkeit von 5*4/inin durch einen Heissluftkanal geführt und dabei auf §k ^QQ erwärmt.

ZwiiQhen zwei Quetschwalzienpaa.Fenj, von denen das eine mit 5,4 m/min und das andere mit 1.7 m/min abgetrieben ist, wobei das erstgenannte Quetschwalzenpaar vor dem Einlauf des FoliensGhlauehes in den Heißluftkanal und das zweite Quetschwalzenpaar hinter dem Auslauf des Folienschlauches aus dem Heissluftkanal angeordnet ist» wird der Verbund-SQhlauch auf das dreifache seiner ursprünglichen Länge gestreckt. Das Innere des Schlauches ist dabei mit Druck- ' luft bis zu einem Druck von o,2 kp/cm2 gefüllt. Hierbei erfolgt eine Aufweitung des Schlauches auf das 4,5fache seine» ursprünglichen Durchmessers.

Der gestreckte Verbundschlauch wird unmittelbar nach dem Verlassen des Quetschwalzenpaares beidseitig geschlitzt, so das,s zwei Flachfolienbahnen entstehen. Die Verbundhaftung zwischen der Polyäthylenterephthalatfolie und der Polyäthylenfolie ist so gering, dass die Auftrennung dieses Folien-Verbundes in die sie aufbauenden Einzelfolien

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durch eine Wickelspannung von 500 p, die an die jeweils 1500 mm breiten Folien angreift, zur Trennung der Folienbahnen ausreicht. Die Verfahrensgemäß gestreckte Polyäthylenfolie hat dabei eine Längs-

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festigkeit von 6,5 kp/mm und eine Querfestigkeit von 7,0 kp/mm². Die Folie schrumpft längs um 42$ und quer um 45*. Die gestreckte Polyäthylenfolie hat eine Längsfestigkeit von 22 kp/mnr und eine

Querfestigkeit von 20,5 kp/mm , Beispiel 2:

Aus einer Polyäthylenterephthalatfolie der Stärke 100 /u und anschließender Beschichtung mit Polyäthylen, wobei die Polyäthylenschicht eine Stärke von 350 /U aufweist, wird ein aus zwei verschiedenartigen Schichten bestehender Folienverbund hergestellt. Die hergestellte Verbundfolie wird an beheizten Walzen mittels Wärmekontakt auf 90° C erwärmt und zwischen Streckwalzengruppen auf das 3,7fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt. Die längsgestreckte Verbundfolie wird anschließend in einem Breitstreckrahmen im Verhältnis 1 : 4,2 quer gestreckt . Nach der Querstreckung wird die Polyäthylenfolie von der Polyesterfolie abgetrennt und aufgewickelt. Die Polyesterfolie wird in einem

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weiteren nicht beanspruchten Verfahrensschritt thermofixiert. Die gestreckte Polyäthylenfolie hat in beiden Richtungen eine Festigkeit von mehr als 6 kp/mm » und ist durch einen Schrumpfwert von ¹IOJi in Längs- und Querrichtung, gemessen bei 90° C, gekennzeichnet.

Beispiel 3:

Eine durch Extrusion und Beschichtung mittels bekannter Verfahren hergestellter Folienverbundfolie aus drei Folien mit einer Gesamtstärke von 600 ,u_} deren äußere Folien aus Hochdruck-Polyäthylen der Stärke 250 /U und der den Verbundkern bildenden Folie aus Polyäthylenterephthalat von 100 ,_u besteht, wird in einem warmluftbeheizten Simultanstreckrahmen bei 90° C in Längs- und Querrichtung auf das 16fache der ursprünglichen Fläche gestreckt. Die beiden äußeren Polyäthylenfolien werden von der den Verbundkern bildenden Polyäthylenterephthalatfolie abgezogen und aufgewickelt. Die so hergestellten gestreckten Polyäthylenfolien weisen eine Längsfestigkeit von

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7,2 kp/mm^ und eine Querfestigkeit von 7,3 kp/mm auf, wobei die Folien bei 90° C in der Länge um kk% und in der Breite um ky% schrumpfen.

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Beispiel 4;

Zwei durch Extrusion mittels einer Breitschlitzdüse getrennt hergestellte Folien aus Polyäthylenterephthalat von je 50 /U Dicke, werden in einem Längsstreckwerk bei einer Temperatur von 95° C auf das 3,7fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt, anschließend wird der entstandene lockere Folienverbund durch Einschieben eines feststehenden Spaltkeiles voneinander getrennt. Vor dem Einlaufen in einen Breitstreckrahmen werden die beiden Folien wieder vereinigt und gemeinsam bei einem Querstreckverhältnis von 1 : 3,9 quer verstreckt. Nach der Streckung lassen sich die nunmehr 3*5 /U starken Folien leicht voneinander trennen und aufwickeln. Die mechanischen Eigenschäften der beiden Folien sind identisch und vergleichbar mit Polyesterfolie, die nach herkömmlichen Verfahren von 50 /U auf 3,5 /U verstreckt ist.

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Claims (5)

KALLE AKTIENGESEILSCHAM «„,„■,„, Unsere Zeldien TaQ Blaff K 1750 FP-Dr.Wa-SCh 7.7.67 Patentansprüche -

1. Verfahren zur Herstellung gestreckter Pollen aus thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen lockeren Folienverbund aus wenigstens zwei thermoplastischen Kunststoff-Folien herstellt, - λ diesen Verbund streckt und nach der Streckung den Verbund wieder in die Einzelfolie auflöst.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienverbund aus wenigstens zwei verschieden- ■ artigen thermoplastischen Kunststoff-Folien hergestellt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß wenigstens eine Folie des zu streckenden Ver- ⁽

bundes aus Polyethylenterephthalat besteht.

4» Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Folie des zu streckenden Verbundes aus einer Polyäthylenfolie der Dichte 0,915 bl* 0,930 besteht.

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kaue Aktiengesellschaft 1704764

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5. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet j daß der Verbund aus Polyethylenterephthalat folie und Polyäthylenfolie der Dichte 0,915 bis
0,930 besteht.

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