DE3240338C1 - Verfahren zum Herstellen von Folien aus Polypropylen durch Kalandrieren - Google Patents

Description

• Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Masse enthaltend auf 100 Gew.-Teile Homopolymer und/oder Copolymer von Propylen mit MFI (230° C/21,6 N) von 0,2-1,0 g/10 min, 0,1-0,5 Gew.-Teile Stabilisator auf Basis phenolischer Antioxidantien, 0,5-3,0 Gew.-Teile Verarbeitungshilfsmittel auf Basis Polymere wie Dimethyl-Siloxanpolymere, Polyoctenamer o. dgl. und/oder ggf. Metallsalze von Carbonsäuren unter Erwärmung auf eine Temperatur von 180 bis 190#C gemischt und dabei plastifiziert wird, danach die plastifizierte Masse bei Einwirken von Temperaturen von 185 bis 200#C zu Walzfellen ausgewalzt wird und anschließend die Walzfelle bei Einwirken von maximalen Temperaturen von 220 bis 2300C kalandriert werden zu Folien einer Dicke von 0,2 bis 0,75 mm.
• Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung können auch gefüllte Polypropylenfolien hergestellt werden, wobei auf 100 Gew.-Teile Polypropylen 50 bis 110 Gew.-Teile Kreide, Kalk und/oder Kaolin, wobei alle Teilchen durch ein llm Sieb gehen, zugegeben werden.
• Mit der erfindungsgemäßen Auswahl sehr enger Verfahrensparameter und Stoffspezifikationen ist es möglich, einwandfreie ungefüllte und gefüllte Polypropylenfolien durch Kalandrieren herzustelle#n, wobei kein Kleben an den Kalanderwalzen erfolgt und die mit einer sehr glatten Oberfläche auch ohne monoaxiale Reckung hergestellt werden können. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet solcher kalandrierter Polypropylenfolien ist die weitere Verarbeitung zu tiefgezogenen Artikeln, wie beispielsweise Verpackungen, kassettenartige Verkleidungen, Aktenhüllen usw. Für das erfindungsgemäße Verfahren können Propylen-Homopolymere, statistische Propylen-Copolymere, Blockpropylen-Copolymere mit 5 bis 20 Gew.-% copolymerisiertem Ethylen eingesetzt werden, die sich durch einen besonders niedrigen Schmelzindex ausweisen. Jedoch ist auch hier eine Untergrenze gegeben, Propypropylen mit einem MFI (230°C/21,6 N) kleiner 0,1 eignen sich nicht mehr für den Einsatz der Erfindung.
• Als Füllstoffe werden insbesondere inerte anorganische pulvrige Füllstoffe, wie Kreide, Kalk oder Kaolin, vorzugsweise jedoch Calziumcarbonat mit einem hohen Reinheitsgrad von über 98,5% eingesetzt, wobei die Teilchen bevorzugt alle noch durch ein Sieb von 20 um gehen sollten. Durch den Zusatz von Füllstoff erhöht sich insbesondere der E-Modul der hergestellten Folie.
• Um den Abbau des Propylens während des Plastifizierens und Kalandrierens zu verhindern und gleichzeitig möglichst hohe Verarbeitungstemperaturen zu ermöglichen, werden insbesondere Stabilisatoren auf Basis phenolischer Antioxidantien vorgesehen, jedoch in relativ geringen Mengen, insbesondere Pentaerythrit-tetra-B 3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenylpropionat, 2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-t-butylphenol) Distearylpentaerythritdiphosphit und 2,6-Di-t-butyl#-methylphenol.
• Als Gleitmittel sind bekannt: Metallsalze von Carbonsäuren, wie Calziumstearat oder Zinkstearat. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß Polymere wie Methylsiloxanpolymere mit einer Viskosität von insbesondere 30 000 bis 80 000 Centi Stokes oder Polyoctenamer bereits in geringen Mengen eine sehr gute Verarbeitbarkeit des Propylens auf dem Kalander bewirken und sich daher überraschend als sehr geeignete Verarbeitungshilfsmittel erwiesen haben.
• Es ist natürlich auch möglich, noch Pigmente zuzusetzen, weil diese-jedoch ebenfalls sehr feinteilig wie die anderen Füllstoffe sein sollten und sich nicht nachteilig bei einer weiteren Verwendung der kalandrierten Folien beispielsweise der Thermoverformung zu Formteilen nicht störend bemerkbar machen.
• Es ist auch möglich, die kalandrierten Polypropylenfolien noch mit weiteren Folien oder textilen Flächengebilden zu kaschieren Die erfindungsgemäße Verarbeitung erfolgt bevorzugt in der Weise, daß die Masse beispielsweise in einem Innenmischer, einem Stempelkneter o. ä. unter Erwärmung gemischt wird, bis die Masse teigig ist und eine Massetemperatur von etwa 180 bis 1900 C aufweist. Diese Masse wird dann in einem zweiten Plastifizierungsschritt auf Walzen durch einen Walzenspalt zu Walzfellen ausgezogen, wobei die Walzen eine Temperatur von 185 bis 2000 C, bevorzugt wenigstens 1900 C aufweisen. Diese gut plastifizierten homogenen Walzfelle werden dann dem Kalander zugeführt, wobei der Kalander wenigstens vier Walzen aufweisen sollte, die in der bekannten Form I, L, F oder Z angeordnet sein können. Die Kalanderwalzen haben in Arbeitsrichtung gesehen eine leicht abfallende Temperatur, wobei die beiden ersten Einzugswalzen die höchste Temperatur, vorzugsweise 225 bis 2300 C aufweisen sollten, während die letzte Kalanderwalze eine um 20 bis 300 niedrigere Temperatur haben kann, da sie im wesentlichen nur der Glättung und Kalibrierung dient. Es können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt Folien einer Dicke von 0,2 bis 0,75 mm hergestellt werden, wobei Walzenabzugsgeschwindigkeiten und damit Produktionsgeschwindigkeiten von mindestens 10 m/min und höher erreicht werden können, in Abhängigkeit von der Dicke der Folie.
• Die Erfindung wird nachfolgend an einigen Beispielen näher erläutert.
• Bei den nachfolgend aufgeführten tabellarischen Beispielen wird aus den einzelnen Komponenten die Masse gemischt und in einem Innenmischer anplastifiziert bis eine Massetemperatur von 1850 C erreicht ist Anschließend wird die Masse auf einem Zweiwalzenwerk, dessen Walzen auf 190 bzw. 1950C geheizt sind zu Walzfellen ausgezogen und danach auf einem Vierwalzenkalander eine Folie kalandriert, wobei die ersten beiden Walzen eine Temperatur von 2250 C, die dritte Walze eine Temperatur von 2200 C und die vierte Walze eine Temperatur von 1950 C aufweisen. Die Eigenschaften der gemäß den Beispielen hergestellten Folien sind ebenfalls tabellarisch aufgeführt Es zeigt sich, daß gemäß Beispiel 7 mit einem Polypropylen mit zu niedrigem Schmelzindex und gemäß Beispiel 8 mit einem Polypropylen mit einem außerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches oberhalb liegenden Schmelzindex keine zufriedenstellenden Folien kalandriert werden können. Das gleiche gilt auch bei sehr hochgefüllten Ansätzen gemäß Beispiel 5.
• Tabelle 1 Bei- PPH PP-Co MFI Stabil. l Ca- Poly- D-Sil- Kreide Kreide Kalandrieren Folienspiel Gew.- Gew.- 230/ Gew.- Stearat octen- oxan- Gew.- um Sieb g = gut dicke Teile Teile 21,6 N Teile Gew.- amer poly. Teile s.g. = sehr gut mm Teile Gew.- Gew.- K = Kleben Teile Teile 1 100 - 0,3 0,15 1 - - 60 10 s.g. 0,5 2 100 - 0,3 0,1 - - 0,8 60 10 sg. 0,55 3 100 - 0,3 0,1 1 2,0 - 60 10 g. 0,55 4 - 100 0,5 0,1 1 - - 60 10 g. 0,55 5* 100 - 0,3 0,15 1 - - 140 10 K. 0,50 6 100 - 0,3 0,15 1 - - 100 10 s.g. 0,50 7* 100 - 0,1 0,15 1 - - 60 10 K. 0,50 8 - 100 4 0,15 1 - - - - K. 0,35 9 - 100 0,7 0,15 - 2,5 - - - g. 0,45 10 100 - 0,3 0,15 1 - - - - g. 0,50 11 - 100 0,5 0,15 - - 0,8 - - s.g. 0,50 Stabilisator 1: (Pentaerythrit-tetra-,6-3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenylpropionat Tabelle 2 Beispiel Streckenspannung Reißfestigkeit Dehnung Formtiefe mit Vakuum- Heizzeit längs längs längs Überdruck der verformen sec DIN 53455 DIN 53455 DIN 53455 Folie in mm der Folie für Verformen N/mm2 N/mm2 % 1 29,2 27,2 572 110 gut 12 2 20,0 22,9 580 100 gut 14 3 . . 20,1 z 25,1 566 105 gut 14 4 #~- 16,? . 20,6 572 110 gut 12,5 5 16,0 15,5 376 100 gut 12,5 6 19,2 20,7 568 110 gut 12,5 7 15,1 20,9 654 120 gut 8,0 8 22,7 18,7 224 80 schlecht 6,0 9 21,9 39,5 904 150 gut 7,0 10 23,3 24,5 520 110 gut 12,5 11 22,5 28,4 620 110 gut 12,5

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen von Folien aus einer Masse, enthaltend Homopolymer und/oder Copolymer von Poropylen mit einem Schmelzindex MFI (2300 C/2 1,6 N) kleiner 1,5 g/10 min, Stabilisator, Gleitmittel und ggf. inerte feinteilige Füllstoffe durch Kalandrieren bei Temperaturen oberhalb des Kristallitätsschmelzpunktes, insbesondere oberhalb von 1800 C, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse enthaltend auf 100 Gew.-Teile Homopolymer und/oder Copolymer von Propylen mit MFI (230°C/21,6 N) von 0,2-1,0 g/10 min.

   0,1-0,5 Gew.-Teile Stabilisator auf Basis phenolischer Antioxidantien, 0,5-3,0 Gew.Teile Verarbeitungshilfsmittel auf Basis Polymere wie Dimethyl-Siloxanpolymere, Polyocteflamer o. dgl. und/oder ggf. Metallsalze von Carbonsäuren unter Erwärmung auf eine Temperatur von 180 bis 1900 C gemischt und dabei plastifiziert wird danach die plastifizierte Masse bei Einwirken von Temperaturen von 185 bis 2000 C zu Walzfellen ausgewalzt wird und anschließend die Walzfelle bei Einwirken von maximalen Temperaturen von 220 bis 2300 C kalandriert werden zu Folien einer Dicke von 0,2 bis 0,75 mm.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse zusätzlich 50 bis 110 Gew.-Teile Kreide, Kalk und/oder Kaolin, wobei alle Teilchen durch ein 30 Fm Sieb gehen, zugegeben werden.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Folien aus einer Masse, enthaltend Homopolymer und/oder Copolymer von Propylen mit einem Schmelzindex MFI (230°C/21,6 N) kleiner 1,5 g/10 min, Stabilisator, Gleitmittel und inerte feinteilige Füllstoffe durch Kalandrieren bei Temperaturen oberhalb des Kristallitschmelzpunktes, insbesondere oberhalb von 1800 C.

   Folien oder Platten aus vorwiegend isotaktischem Polypropylen werden in überwiegendem Maße unter Anwendung von Extrusionsverfahren hergestellt Hingegen hat sich die Herstellung von Folien auf dem Kalander, die für andere Kunststoffe wie PVC große Bedeutung hat, bei Polypropylen bisher nicht durchsetzen können. Der Grund dafür ist wahrscheinlich darin zu sehen, daß das Polypropylen in den geschmolzenen Zustandsformen, die mit den verschiedenen Stufen eines Kalandrierverfahrens verbunden sind, einen zu schnellen Abbau erfährt, wodurch das Polypropylen an den Kalanderwalzen kleben bleibt und damit keine Folien mit einer glatten Oberfläche hergestellt werden können.

   Es ist bereits aus der DE-OS 27 31 479 eine kalandrierbare Polypropylenmasse bekanntgeworden, bei der kristallines Homopolymer von Propylen und/oder ein kristallines Copolymer von Propylen mit bis zu 25 Gew.-% Ethylen zusammen mit 0,1 bis 1,5 Gew.-% eines hochaktiven Stabilisatorsystems, 0,1 bis 2,0 Gew.-% einer Seife und 10 bis 60 Gew.-% eines in Teilchenform vorliegenden anorganischen Füllstoffes wie Kreide, Kaolin oder Kalk eine Folie bei Temperaturen über dem Kristallitschmelzpunkt, insbesondere bei etwa 1800C kalandriert werden.

   Hierbei beziehen sich die Prozentwerte auf das Gewicht des in der Masse vorhandenen Polypropylens, wobei dessen Schmelzindex MFI (230/21,6 N) nicht höher als 2 g/10 min sein soll. Die Masse wird nach der DE-OS 27 31 479 in zwei Stufen bei etwa 1700 C in der ersten Stufe und maximal 1800 C in der zweiten Stufe vorplastifiziert und dann bei Temperaturen um 1800C oder etwas höher kalandriert. Es wurde jedoch gefunden, daß die kalandrierbaren Polypropylenmassen gemäß DE-OS 2731 479 keineswegs gleichmäßig ohne Kleben und Unregelmäßigkeiten zu den gewünschten Folien kalandriert werden konnten. Darüber hinaus zeigten die Folien beim weiteren Verarbeiten, insbesondere Thermoverfahren oder Tiefziehen eine sehr starke Weißfärbung und Stippenbildung.

   In der DE-OS 30 15465 wird ein Verfahren zum Herstellen von Folien aus vorwiegend isotaktischem ggf. mit Füllstoffen versehenen Polypropylen oder dessen Mischungen mit Polyethylen durch Kalandrieren bei Temperaturen oberhalb des Kristallitschmelzpunktes beschrieben, bei dem ein Polypropylen oder eine Abmischung von Polypropylen mit Polyethylen mit einem Schmelzindex im MFI (2300 C/21,6 N) von 0,4 bis 1,5 g/10 min eingesetzt wird und. während des Kalanderverfahrens dafür gesorgt wird, daß der Schmelzindex nicht über 2 g/10 min ansteigt. Hierbei haben die Kalanderwalzen in Arbeitsrichtung fortlaufend ansteigende Temperaturen zwischen 5 und 10%, ausgehend von der ersten Walze. Inwieweit sich dieses Verfahren auf gefüllte Polypropylenmassen anwenden läßt, insbesondere der während des Kalandrierens vorbeschriebene Schmelzindex einzuhalten ist, ist der DE-OS 30 15465 im Prinzip nicht entnehmbar.

   Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches reproduzierbares Verfahren zum Herstellen von Polypropylenfolien durch Kalandrieren zu schaffen, das mit vorgegebenen Verfahrensparametern und vorgegebener Massezusammensetzung zu einwandfreien Folien einer Dicke von 0,2 bis 0,75 mm eingesetzt werden kann.