DE2434726C3

DE2434726C3 - Verfahren zur Herstellung von oberflächenstrukturfreien und geringen Schrumpf aufweisenden thermoplastischen Hartfolien auf der Basis von Polyvinylchlorid

Info

Publication number: DE2434726C3
Application number: DE19742434726
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 8261 Burgkirchen Groh; Robert 8262 Altoetting Redinger; Erich 8261 Burgkirchen Zentner
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1974-07-19
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE2434726B2; DE2434726A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von oberflächenstrukturfreien und geringen Schrumpf aufweisenden thermoplastischen Hartfolien auf der Basis, von Polyvinylchlorid, bei dem eine nach dem Kalander- oder Extruderverfahren hergestellte Hartfolic mit einer Dicke von etwa 100 bis 1000 um in der rs Wärme einer Verstreckung unterworfen wird.

Bei den bekannten Kalandrier- und Extrusionsverfahren zur Herstellung von Hartfolien aus thermoplastischen Kunststoffen auf der Basis von Polyvinylchlorid mit Dicken von etwa 100 bis etwa ΙΟΟΟμπι werden bekanntlich infolge Viskositätsinhomogenitäten in der Schmelze Folien erhalten, die eine Oberflächenstruktur aufweisen. Die Oberflächenstruktur, die in Form von Fließlinien, welche sich als Wirbel, Schlieren oder Längsstreifen zeigen, in Erscheinung tritt, beeinträchtigt nicht nur die optisch-ästhetischen Eigenschaften der Folien, beziehungsweise 'der aus solchen Folien gefertigten Gebrauchsartikel, sondern sie stört auch bei der Verwendung der Folien für solche Zwecke, bei denen eine strukturfreie Oberfläche der Folien notwen- so dig ist. So wirkt sie sich beispielsweise besonders nachteilig aus bei glasklaren Folien aus thermoplastischen Kunststoffen auf der Basis von Polyvinylchlorid, die zur Herstellung von Klarsichtverpackungen eingesetzt werden. Hartfolien für Klarsichtverpackungen sollten nämlich neben der Glasklarheit eine einwandfreie Oberflächenbeschaffenheit aufweisen und dazu auch noch einen geringen Schrumpf besitzen. Die vorzügliche Oberflächenbeschaffenheit ist aus optischästhetische 1 Gründen erwünscht, der geringe Schrumpf fm aus verarbcitungstechnischen Gründen notwendig; nur ein geringer Schrumpf gewährleistet nämlich beim Verschweißen oder Kleben der Folie zur fertigen Verpackung eine nicht wellige und das Aussehen der Verpackung nicht beeinträchtigende Schweiß- oder fts Klcbnaht.

F.s ist bekannt, die Oberflächenstruktur dadurch teilweise ,11 s/uschallcn. daß man als Verarbeitungsniittel dienende Polymerisate, wie beispielsweise Acrylat-Homopolymere oder -Copolymere, die viskositätsregulierend wirken, miteinset.it, oder dadurch, daß man die Geschwindigkeit des Kalandrier- oder Extrusionsprozesses stark herabsetzt. Diese Verfahren sind jedoch durch hohe Rohstoffkosien bzw. Fertigungskosten unwirtschaftlich- Auch ist: es trotz dieser Maßnahmen nicht möglich, esne zufriedenstellende Oberflächenbeschaffenheit der Folien zu erreichen.

Es ist auch bekannt, die Oberflächenbeschaffenheit der Kalander- oder Extruderhartfolien auf der Basis von Polyvinylchlorid dadurch ;u verbessern, daß man die Folien zwischen zwei hochglanzpolierten Metallwalzen bei 100 bis 180⁰C hindurchführt; dieses Preßverfahren eignet sich jedoch erst bei Folien mit Dicken von über 0,7 mm. Es ist ferner angeregt worden, die Kalandrier- oder Extrusionsfolien zur Verbesserung dej ijptischen Qualität, im thermop!asti;,chen oder thermoelastischen Temperaturbereich einer Längs- und einer Querverstreckung zu unterziehen (Kunststoff-Berater, Heft 2, i974, Seite 7ö bis 77j. Erfo gt die Verstreckung der Folie im thermoelastischen Temperaturbereich, so wird zwar eine Folie mit wesentlich verbesserter optischer Qualität im Vergleich zur ungereckten Folie erhalten, sie besitzt jedoch einen relativ hohen Schrumpf. Die hohen Schrumpfwerte wirken sich beispielsweise sehr nachteilig bei der Verarbeitu ig der Folie zu Verpackungen aus, da, wie bereits oben erwähnt, beim Verschweißen oder Verkleben gewellte Schweiß- bzw. Klebenähte entstehen, die das Aussehen der Verpackung beeinträchtigen. Wird die Verstreckung der Folie im thermoplastischen Temperaturbereich vorgenommen, so wird zwar eine Folie mit niedrigem Schrumpf erhalten, ihre Oberfläche ist jedoch nicht frei von Fließlinien.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist und mit dem es in einfacher und zweckmäßiger Weise möglich ist, aus Kalander- oder Exlruderhartfolien aus thermoplastischen Kunststoffen auf der Basis von Polyvinylchlorid mit einer Dicke von etwa 100 bis etwa 1000 μπι solche Folien herzustellen, die sich durch eine strukturfreie Oberfläche und nur geringem Schrumpf auszeichnen und daher in vorteilhafter Weise, beispielsweise zur Herstellung von Klarsichtverpackungen, eingesetzt werden können.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von oberflächenstrukturfreien und geringen Schrumpf aufweisenden thermoplastic ,hen Hartfolien auf der Basis von Polyvinylchlorid, bei dem eine nach dem Kalander- oder Extruderverfahren hergestellte Hartfolie mit einer Dicke von etwa 100 bis etwa 1000 μπι in der Wärme einer Verstreckung unterworfen wird, erfindungs#emäß dadurch gelöst, daß die Verstreckung in Querrichtung der Hartfolie erfolgt, wobei die Hartfolie zur Querverstreckung auf 130 bis 180⁰C erwärmt und während der Verstreckung um 0,5 bis 15⁰C abgekühlt wird und ein Querverstreckungsverhältnis von 1,2 bis 2,0 eingehalten wird.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kommen vorzugsweise FoI en aus Polymeren oder Polymergemischen, die mindestens 70GeW₁-¹Vo polymerisiert¹; Vinylchlorid enthalten, in Frage. Beispielsweise kommen Folien aus Vinylchloridhomo- und Vinylchloridco polymerisaten mil bis zu 30 Gew. % an Comonomeren, bezogen auf Viny chlorid, sowie aus Mischungen davon und aus Mischungen mit anderen nicht Vinylchlorid enthallenden thermoplastischen Kunststoffen in He-

tracht. Als Comonomere sind beispielsweise Vinylidenchlorid, Vinylester, wie beispielsweise Vinylacetat, Acrylester, Methacrylester, wie beispielsweise Methylmethacrylat, Acrylnitril, Butadien, Styrol, niedere Olefine und N-substituierte Maleinimide, wie beispielsweise N-cyclohexylmaleinimid, geeignet. Als andere nicht Vinylchlorid enthaltende thermoplastische Kunststoffe, die mit Vinylchloridhomo- und/oder Vinylchloridcopolymerisaten abgemischt werden können, seien beispielsweise die aus den angeführten Comonomeren entstehenden Polymerisate und Mischpolymerisate erwähnt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von einer aus thermoplastischen Kunststoffen auf der Basis von Polyvinylchlorid nach üblichen Kalandrier- oder Extrusionsverfahren hergestellten Hartfolie mit einer Dicke von etwa 100 bis etwa 1000 μπι, vorzugsweise von etwa 150 bis etwa 500 μηι, ausgegangen, wobei die erfindungsgemäße Behandlung der Folie unmittelbar nach ihrer Herstellung auf dem Kalander oder Extruder oder zu einem beliebig späteren Zeitpunkt erfolgen kann. Erfindungsmäß wird die Folienbahn zunächst auf eine Temperatur von UO bis 180°C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 140 bis !60⁰C, gebracht und sodann einer Querverstreckung bei einem Verstrekkungsverhältnis von 1,2 bis 2,0, vorzugsweise von 1,2 bis 1,8, insbesondere von 1,2 bis 1,3, unterworfen, wobei während der Querverstreckung die Folienbahn um 0,5 bis 15°C, vorzugsweise um 2 bis 10°C, abgekühlt wird.

Die Querversl.rec'<ung erfolgt auf den hierzu üblichen und geeigneten Vorrichtungen. In Betracht kommen beispielsweise die öekannten Breitstreckrahmen, wobei die Folienränder während der Querverstreckung mit Kluppen mit Greifvorrichtungen geha..en werden. Als zweckmäßig für die Querverstreckung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich ein Breitstreckrahmen erwiesen, der aus zwei endlos in sich zurücklaufenden Profilschienen besteht, die zwischen sich eine längsachsenparallele schmale Laufstrecke (Einlaufstrecke), eine sich daran anschließende trapezförmig erweiternde Laufstrecke (Reckzone) und anschließend eine längsachsenparallele breitere Laufstrekke (Auslaufstrecke) für die Folienbahn einschließen. In der Einlaufstrecke, in die die erfindungsgemäß zu behandelnde Folienbahn eingeführt wird, wird sie auf eine Temperatur von 130 bis 18O⁰C vorzugsweise auf 140 bis 160⁰C gebracht. Die Erhitzung der Folienbahn erfolgt zweckmäßigerweise durch ein entsprechend vorgeheiztes Gas, beispielsweise durch vorgeheizte Luft, sie kann auch dadurch vorgenommen werden, daß die Folienbahn über eine oder mehrere entsprechend erhitzte Walzen geführt wird. Die Temperatur der Folienbahn wird beispielsweise mit Hilfe eines Infrarotthermometers geprüft. In der Querreckzone wird die Folienbdhn unter Einhalten eines Verstreckungsverhältnisses von 1,2 Ibis 2,0; vorzugsweise von 1,2 bis 1,8, insbesondere von 1,2 bis 1,3, querverstreckt. Während der Querverstreckung wird die Folienbahn um 0,5 bis 15° C, vorzugsweise um 2 bis 1O⁰C, abgekühlt. Die Abkühlung der Folienbahn um diese Temperaluren erfolgt beispielsweise dadurch, daß die Folienbahn während der Querverstreckung durch Abstrahlung und Konvektion eine; entsprechende Wärmemenge verliert: sie kann auch in der Weise gesteuert werden, daß die Folienbahn mit einem Gas, beispielsweise mit Luft, angeblasen wird, das eine entsprechend niedrigere Temperatur besitzt als jene der in der Einlaufstrccke aufgeheizten Folienbahn. Die qiierverstrecktc Folie läuft nun durch die Auslaufstrecke, in der sie mittels eines Gases, beispielsweise Luft, oder Kühlwalzen und/oder durch Abstrahlung zum Aufwickeln abgekühlt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es in einfacher und zweckmäßiger Weise möglich, oberflächenstrukturfreie und geringen Schrumpf aufweisende thermoplastische Kunststoffolien auf der Basis von Polyvinylchlorid herzustellen. Das erfindungsgemäße

ίο Verfahren ist deswegen besonders zweckmäßig und vorteilhaft, weil zu seiner Ausübung im Kalander- oder Extruderbetrieb keine über die handelsüblichen Vorrichtungen hinausgehende apparative Einrichiungcn benötigt werden.

Die erflndungsgemäß hergestellten Folien werden mit Vorteil überall dort eingesetzt, wo es auf eine einwandfreie Oberflächenbeschaffenheit der Folien bei gleichzeitig geringen Schrumpfwerten ankommt. Dies gilt, wie bereits erwähnt, hauptsächlich für den

ίο Klarsichi.verpackungssektor. Auch auf anderen Gebieten, in denen keine an sich glasklaren Folien eingesetzt werden müssen, jedoch eine strukturfreie Oberfläche und ein geringer Schrumpf der Folien erwünscht ist, beispielsweise auf dem Informationsträgersektor, werden die erfindungsgemäß erhaltenen Folien mit Vorieil verwendet.

In den folgenden Beispielen wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert

Beispiel 1

Ausgegangen wird von einer 300 μπι dicken, an sich glasklaren Kalanderhartfolie aus Suspensions-Polyvinylchlorid vom K-Wert 60, deren Oberflächenbeschaffenheit jedoch durch Fließlinien in Form von Wirbeln slark beeinträchtigt ist. Diese Folie wird in einem Breitstreckrahmen, wie er zuvor beschrieben ist. folgendermaßen behandelt:

Die von einer Abwickelvorrichtung kommende Folie wird in der Einlaufstrecke mittels Heißluft von 210° C auf 145°C erhitzt. Mit dieser Temperatur gelangt die Foiie in die RecKzone, wo sie mit einem Verstreckungsverhältnis von 1,25 querverstreckt wird, wobei sie gleichzeitig durch Anblasen mit Luft von 130⁰C um 10⁰C abgekühlt wird, so daß sie am Ausgang der Reckzone 135⁰C aufweist. In der auf die Reckzone folgenden Auslaufstrecke wird die Folienbahn mittels Luft von 8O⁰C abgekühlt und schließlich nach Überleiten über eine Kühlwalze einer Aufwickelvorrichtung zugeführt. Die so erhaltene Folie ist frei von Fließlinien.

Beispiel 2

Ausgegangen wird von einer 200 μπι dicken, glasklaren Kalanderhartfolie aus Masse-Polyvinylchlorid vom K-Wert 60 mit einem Anteil von 10Gew.-% an einem Methylmethacrylat-Butadien-Styrol-Polymerisat, bezogen auf Masse-PVC; die Oberfläche der Folie ist durch Fließlinien gestört. Diese Folie wird auf einem Breitstreckrahmen analog dem Beispie! I behandelt: Die Folie wird in der Einlaufzone mittels Heißluft von 20O⁰C auf 152°C erhitzt. Mit dieser Temperatur gelangt die Folie in die Reckzone, wo sie mit einem Vers'reckungsverhältnis von 1,25 quer verstreckt wird, h-, wobei sie gleichzeitig mit Luft von 135"C auf 140⁰C abgekühlt wird. In der Auslaufstrecke wird mit Luft von 8O⁰C die Folientemperatur weiter abgesenkt, bevor die Folie über eine Kühlwalze geleitel und anschließend

aufgewickelt wird. Die Oberfläche der erhaltenen Folie ist fließlinienfrei.

Beispiel 3

Ausgegangen wird von einer 500 μηι dicken, glasklaren, mit Breitschlitzdüse extrudierten Hartfolie aus Suspensions-Polyvinylchlorid vom K-Wert 57, deren Oberfläche Fließlinien in Form von Längsstreifen aufweist. Diese Folie wird auf einem Breitstreckrahmen analog dem Beispiel 1 behandelt: In der Einlaufzonc wird die Folie mittels Heißluft von 210⁰C aui 140⁰C erhitzt. In der Reckzone wird dann die Folie mit Luft von 130⁰C auf 137°C abgekühlt, wobei sie gleichzeitig mit einem Verstreckungsverhältnis von 1,25 querverstreckt wird. In der Auslaufsirecke wird die Folie mit Luft weiter abgekühlt, anschließend wird sie über eine Kühlwalze geführt und aufgewickelt. Die Oberfläche der Folie ist nach dieser Behandlung frei von Fließlinien.

In der folgenden Tabelle sind die Ausgangsfolien der Beispiele mit den nach dem ert'inriungsgemaßen

Tabelle

Verfahren erhaltenen Folien verglichen, wobei als Beur'.eiliingskriterien das visuelle Aussehen der Oberfläche, die Trübungszahl — gemessen nach DIN 53 490 — und der Glanzweri der beiden Folien — gemessen nach DIN 67 530 mit einem Zeiss-Goniophotometer, wobei der Maximalwert der reflektierten Strahlung als Meßwert herangezogen wird — sowie der Schrumpf der erhaltenen Folie — gemessen nach DIN 53 377 nach Lagerung bei 100⁰C 15 Minuten lang — herangezogen werden.

Die Werte der beiden Folien (Ausgangsfolic und Folie, erhalten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren) zeigen, daß sich die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem drei Vcrfahrensparameler kombiniert innerhalb bestimmter Grenzwerte angewendet werden, hergestellten Hartfolien auf Basis Polyvinylchlorid, durch eine einwandfreie Oberflächenbeschaffenheit, die in der Fließlinienfreiheit und damit in einer geringen Trübungszahl und einem hohen Glanzwer; zum Ausdruck kommt, und du; Ji niedrige Schrumpfwerte auszeichnen.

Beispiel

Ausgangsfolie

Oberflächcnbeschaffenheii	stark fließlinien-	stark fließlinien-	starkflicßlinien
	behaftet	behaftet	behaftet
Trübungszahl (%o)	I¹U	14.0	19.0
Glanzwert (μΑ) bei Beleuchtung	45,0	40.0	47,0
unter einem Winkel von 20'
Glanzwert (μΑ) bei Beleuchtung	85,0	82.0	H0,0
unter einem Winkel von 60°
Folie, erhalten nach dem crfin-
dungsgemäßen Verfahren
Oberflächenbeschaffenheit	fließlinienfrei	fließlinienfrei	flicßiinienfrci
Trübungszahl (%o)	10.5	10.0	12.0
Glanzwert (μΑ) bei Belouchtung	50,0	45.0	55.0
unter einem Winkel von 20°
Glanzwert (μΑ) bei Beleuchtung	92.0	87.0	86,0
unter einem Winkel von 60°
Schrumpf (%) in Längsrichtung	3	5	6
in Querrichtung	7	5	8

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von oberflächenstrukturfreien und geringen Schrumpf aufweisenden, i thermoplastischen Hartfolien auf der Basis von Polyvinylchlorid, bei dem eine nach dem Kalanderoder Extruderverfahren hergestellte Hartfolie mit einer Dicke von etwa 100 bis etwa ΙΟΟΟμπι in der Wärme einer Verstreckung unterworfen wird, ι ο dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreckung in Querrichtung der Hartfolie erfolgt, wobei liie Hartfolie zur Querverstreckung auf 130 bis 180"C erwärmt und während der Verstreckung um 0,5 bis 15° C abgekühlt wird und ein Querver- is streckt: igsverhältnis von 1,2 bis 2,0 eingehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartfolie zur Querverstreckung auf 140 bis 160°C erwärmt wird.

j. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- >o zeichnet, daß die Hartfoiie während der Querverstreckung um 2 bis 10⁰C abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder J, dadurch gekennzeichnet, daß ein Querverstreckungsverhältnis von 1.2 bis 1,3 eingehalten wird.