DE3851505T3 - Polypropylen-Film. - Google Patents

Polypropylen-Film.

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Description

  • Die Erfindung befaßt sich mit einem ausgerichteten Polypropylenfilm.
  • Biaxial ausgerichtete Polypropylenhomopolymerfilme haben eine weitreichende Akzeptanz als Verpackungsmaterialien gefunden. Für bestimmte Anwendungen zeigen solche Filme jedoch keine zufriedenstellenden Eigenschaften, insbesondere für verdrillte Hüllen und andere Fälle, wo Falzbeständigkeit oder Blindfalten erforderlich sind. Dementsprechend stellte man fest, daß Polypropylenhomopolymerfilme für verdrillte Hüllen Filmen aus regenerierter Cellulose unterlegen sind, da die Polypropylenfilme dazu neigen, sich bis zu einem nicht akzeptierbaren Grad aufzufalten. In einigen Fällen kann das Auffalten ausreichen, daß der umhüllte Gegenstand aus seiner Hülle fällt.
  • In der britischen Patentschrift 1231861 wurde vorgeschlagen, biaxial ausgerichtete Polypropylenfilme herzustellen, die 5 bis 30 Gewichtsprozent eines Terpen-Polymers, eines verträglichen, hydrierten Kohlenwasserstoffharzes oder eines verträglichen Kolophoniumderivats enthalten, die jeweils einen Erweichungspunkt oberhalb von 70ºC besitzen, wobei die Ausrichtung in der Längs- oder Strukturrichtung ausgeprägter ist als in der Querrichtung. Solche Filme sollen Drillbeständigkeit aufweisen.
  • Die westdeutsche Offenlegungsschrift 35 35 472 beschreibt ebenfalls Polypropylenfilme für Drillhüllenanwendungen, wobei die Filme 10 bis 40 Gewichtsprozent eines niedermolekularen Terpenharzes enthalten. Diese Filme sind biaxial ausgerichtet und besitzen einen Elastizitätsmodul von wenigstens 3.000 MPa in beiden Richtungen.
  • Obgleich diese früheren Vorschläge Polypropylenfilme mit Eigenschaften für Drillhüllen anzubieten scheinen, sieht keine einen Film vor, welcher kommerziell zufriedenstellende Eigenschaften besitzt.
  • Die EP-A-0 045 580 beschreibt biaxial ausgerichtete Filme für Umhüllungen von Zigarettenpackungen, die aus einer Mischung von Polypropylen und Styrol-Terpen-Copolymeren hergestellt sind, wobei die Styrol-Terpen-Copolymere verwendet werden, um dem Polypropylen die Eigenschaft der Heißsiegelbarkeit zu geben, welches andernfalls schwierig oder gar nicht heißzusiegeln ist.
  • Die EP-A-0 041 747 beschreibt biaxial gestreckte Filme mit Gassperreigenschaften, wobei die Filme aus einer Mischung von im wesentlichen kristallinem Polypropylen und Äthylenvinylalkohol-Copolymeren hergestellt werden.
  • Keine dieser europäischen Patentschriften befaßt sich mit der Herstellung von Filmen mit Drillhülleigenschaften, und tatsächlich sieht die Endverwendung für diese Filme nach dem Stand der Technik so aus, daß Drillhülleigenschaften entweder unerwünscht oder unnötig wären.
  • Erfindungsgemäß ist daher ein biaxial ausgerichteter Polypropylenfilm vorgesehen, der 1 bis 40 Gewichtsprozent eines Kohlenwasserstoffharzes enthält, das im wesentlichen mit dem Polypropylen mischbar ist, wobei der Film in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten gestreckt wurde, und zwar in Maschinenlaufrichtung im Verhältnis 3,0 bis 6,0 : 1, und eine Falzbeständigkeit von wenigstens 50%, gemessen nach ASTM D920-49, besitzt.
  • Filme nach der vorliegenden Erfindung besitzen eine gute Falzbeständigkeit von wenigstens 50%, im besonderen wenig stens 60% und in Einzelfällen wenigstens 70%, gemessen nach ASTM D920-49.
  • Zusätzlich zur guten Falzbeständigkeit zeigen Filme der vorliegenden Erfindung eine gute Drillbeständigkeit, beispielsweise wurden Werte von wenigstens 1,0, gemessen nach der in der britischen Patentschrift 1231861 beschriebenen Methode, erreicht.
  • Unter Kohlenwasserstoffharz sind hier nicht nur Harze zu verstehen, die ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen, sondern auch Harze, die noch andere Atome enthalten, vorausgesetzt, daß derartige Atome die Fähigkeit der Harze, den Polypropylenfilmen Falzbeständigkeit zu verleihen, nicht wesentlich nachteilig beeinflussen.
  • Kohlenwasserstoffharze, welche erfindungsgemäß verwendet werden können, können aus den Terpenpolymeren, den hydrierten synthetischen Harzen und dem in den britischen Patentschriften 993387 und 1231861 beschriebenen verträglichen Kolophonium ausgewählt werden. Hydrierte synthetische Terpenharze werden normalerweise bevorzugt, weil sie dazu neigen, farblos oder wasserklar zu sein, verglichen mit Harzen, die auf natürlich vorkommenden Terpenen basieren, und dazu neigen, gelb zu sein. Im allgemeinen wird Harzen auf der Basis von alicyclischen Terpenen der Vorzug gegeben.
  • Die Menge des vorhandenen Kohlenwasserstoffharzes beträgt 1 bis 40, vorzugsweise 10 bis 25 und vorteilhaft 15 bis 20 Gewichtsprozent, ausgehend vom Gesamtgewicht des Polypropylens und des Kohlenwasserstoffharzes.
  • Als Polypropylen wird vorzugsweise ein Polypropylenhomopolymer mit einem Schmelzindex (ASTM 1238 bei 230ºC unter Bedin gung L) von 1 bis 10 Grad/min und vorzugsweise von 2 bis 5 Grad/min. verwendet.
  • Filme nach der vorliegenden Erfindung sind biaxial ausgerichtet, und die guten Falzbeständigkeitseigenschaften, insbesondere von wenigstens 50 %, gemessen nach ASIM D920-49, werden durch eine Streckung in der Querrichtung bei einer Temperatur von wenigstens 10º, vorzugsweise wenigstens 15º und insbesondere von wenigstens 20º unterhalb des kristallinen Schmelzpunktes des Polypropylens erreicht. Solche Temperaturen liegen wesentlich unter denen, die gewöhnlicherweise beim Stand der Technik zum Ausrichten von Polypropylenfilmen in der Querrichtung angewendet werden. Entsprechende Polypropylenfilme, die kein Kohlenwasserstoffharz enthalten, würden unter solchen Streckbedingungen vermutlich reißen. In Maschinenlaufrichtung können jedoch konventionelle Temperaturen angewendet werden.
  • In einem bevorzugten Herstellungsverfahren von erfindungsgemäßen Filmen wird eine Bahn aus Polypropylenhomopolymer, welches 1 bis 40 Gewichtsprozent des Kohlenwasserstoffharzes enthält, schmelzextrudiert, beispielsweise auf eine Kühlwalze, und dann in der Maschinenlaufrichtung gestreckt, d. h. in Richtung der Extrusion, beispielsweise durch Verwendung beheizter Walzen. Das Strecken wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 85 bis 140ºC, vorzugsweise von 90 bis 120ºC, bewirkt. Der Streckungsgrad beträgt 3,0 bis 6,0 : 1, vorzugsweise 4,0 bis 6,0 : 1.
  • Der einaxial ausgerichtete Film wird dann vorzugsweise in der Querrichtung unter Verwendung eines Spannrahmens ausgerichtet. Bevorzugte Streckverhältnisse in der Querrichtung betragen von 5,0 bis 16,0 : 1, insbesondere von 7,0 bis 12,0 : 1.
  • Falls gewünscht, können erfindungsgemäße Filme mit einer oder mehreren weiteren Polymerschichten versehen werden, beispielsweise um bedruckbare und/oder heißsiegelbare Filme zu erhalten. Solche Schichten können beispielsweise durch Koextrusion mit einer Grundbahn des das Kohlenwasserstoffharz enthaltenden Polypropylens hergestellt werden. Beispiele für derartige weitere Polymerschichten umfassen solche aus Polymeren hergestellten, die Einheiten enthalten, welche von wenigstens zweien der Verbindungen: Äthylen, Propylen und But- 1-en, abgeleitet sind. Andere polymere Schichten, welche verwendet werden können, umfassen Polyäthylen, das Einheiten enthält, welche von wenigstens einer der Verbindungen: Hex-1- en, Oct-1-en oder 4-Methylpent-1-en abgeleitet sind. Mischungen solcher Polymere können ebenso verwendet werden.
  • Filme nach der vorliegenden Erfindung können ein oder mehrere einschlägig bekannte Additive beinhalten, beispielsweise können sie Antistatik- und/oder Gleitmittel enthalten. Beispiele für spezifische Mittel, welche in das Kohlenwasserstoffharz und/oder einer weiteren Polymerschicht eingebunden werden können, sind Silika, Glycerinmonostearat, biethoxylierte Amine, Fettsäureamide, beispielsweise Erucamid, und Polydimethylsiloxan.
  • Es ist auch möglich, organische oder anorganische Füller in das Polypropylen einzubinden, das zum Formen der erfindungsgemäßen Filme verwendet wird. Beispiele von verwendbaren organischen Füllern sind Polyamide und Polyester und Beispiele verwendbarer anorganische Füller sind Calciumcarbonat, Talcum, Bariumsulfat und Tonerden. Die Füllstoffpartikel können Partikelgrößen von 1 bis 20 um haben. Der Füller kann in Mengen von 1 bis 30 Gewichtsprozent des Films vorliegen.
  • Die Temperaturstabilität erfindungsgemäßer Filme kann verbessert werden, indem diese einer Wärmebehandlung unterzogen werden, beispielsweise bei 130 bis 160ºC. Dies kann nützlich sein, wo es gewünscht ist, die Filme heißzusiegeln.
  • Andere an sich bekannte Behandlungsschritte der Nachausrichtung können ebenfalls vorgenommen werden. So können erfindungsgemäße Filme mit einer Metallschicht versehen werden, beispielsweise durch Laminieren oder Dampfabscheidung eines Metalls, z. B. um eine Schicht aus Aluminium herzustellen. Durch Anwendung einer Glimmentladungsbehandlung kann die Bedruckbarkeit der Filme verbessert werden.
  • Die Dicke der erfindungsgemäßen Filme beträgt vorzugsweise 20 bis 40 um, vorteilhafterweise um 25 um. Wenn sonstige polymere Schichten vorhanden sind, besitzen sie vorzugsweise eine Dicke von 1 bis 10 um.
  • Erfindungsgemäße Filme weisen zusätzlich zur guten Falzbeständigkeit eine erhöhte Steifigkeit auf, verglichen mit biaxial ausgerichteten Polypropylenhomopolymerfilmen der gleichen Dicke, die unter herkömmlichen Herstellungsbedingungen, jedoch ohne das Kohlenwasserstoffharz gefertigt wurden. Es wurden Falzbeständigkeitswerte, die 70% sowohl in der Maschinenlauf- als auch der Querrichtung übersteigen (gemessen nach ASTM D920-49), erzielt, verglichen mit weniger als 30% bei einem herkömmlichen Film. Zusätzlich wurde, verglichen mit herkömmlichem Film derselben Dicke, eine Steifigkeit, gemessen nach BS2782 (Methode 232), festgestellt, die sowohl in der Maschinenlauf- als auch der Querrichtung nahezu doppelt so groß war.
  • Die folgenden Beispiele dienen ausschließlich zum Zwecke der Erläuterung. Alle Anteile sind, wenn nicht anders angegeben, Gewichtsteile, und alle Schmelzindexwerte sind nach ASTM 1238 bei 230ºC unter Bedingung L angegeben.
    • Beispiel 1
  • Ein Polypropylenhomopolymerisat mit dem Schmelzindex 3,0 wurde bei 240ºC durch eine Flachdüse auf jeder Seite mit einer Schicht aus einem beliebigen Copolymer aus Propylen und Äthylen koextrudiert, das 4 Gewichtsprozent vom Äthylen abgeleitete Einheiten enthält. Die beiden äußeren Schichten bilden ungefähr 4% des Gesamtgewichts der Folie.
  • Die extrudierte dreischichtige Bahn wurde unter Verwendung einer herkömmlichen, wassergekühlten Kühlwalze und eines Wasserbads auf 30ºC abgekühlt. Die Bahn wurde dann unter Verwendung beheizter Walzen auf 100ºC erhitzt und anschließend in der Längsrichtung um 350% gestreckt. Daraufhin wurde die Bahn auf 160ºC erhitzt und um 900% in der Querrichtung gestreckt.
  • Der resultierende Film besitzt nach dem Abkühlen die in der Tabelle 1 aufgelisteten Eigenschaften. M. R. bezeichnet die Maschinenlaufrichtung, und Q. R. bezeichnet die Querrichtung.
    • Beispiel 2
  • Ein Polypropylenhomopolymerisat mit dem Schmelzindex 3,0 wurde mit 15% eines hydrierten C-9-Terpolymers aus α-Methylsterol, Vinyltolurol und Inden (Arkon P125 - Arakawa Chemical Co., Japan) vermischt und bei 240º G durch eine Flachdüse extrudiert. Das extrudierte Polymer wurde unter Verwendung einer herkömmlichen wassergekühlten Kühlwalze und eines Wasserbads auf 30ºC abgekühlt. Die geformte Bahn wurde unter Verwendung beheizter Walzen auf 100ºC erhitzt und dann in der Längsrichtung um 350% gestreckt. Die Bahn wurde anschließend gekühlt, wieder erhitzt auf 110ºC und um 900% in der Querrichtung gestreckt.
  • Der resultierende Film besitzt nach dem Abkühlen die in Tabelle 1 aufgelisteten Eigenschaften.
    • Beispiel 3
  • Eine flache Bahn des in Beispiel 2 verwendeten Polypropylenhomopolymerisats wurde auf jeder Seite mit einer Schicht aus einem beliebigen Copolymer aus Propylen und Äthylen koextrudiert, das 4 Gewichtsprozent vom Äthylen abgeleitete Einheiten enthält. Die beiden äußeren Schichten bilden ungefähr 4% des Gesamtgewichts der Folie.
  • Nach dem Abkühlen und Längsstrecken der Bahn, wie nach Beispiel 1, wurde sie um 1.000% in der Querrichtung mittels eines Spannrahmenofens bei einer Temperatur von 140ºC gestreckt. Der Film wurde anschließend bei 130ºC vergütet, währenddessen eine Breitenreduktion um 8% zugelassen wurde, um seine Formstabilität zu verbessern.
  • Der resultierende Film besitzt nach dem Abkühlen die in Tabelle 1 aufgelisteten Eigenschaften. Tabelle 1

Claims (11)

1. Biaxial ausgerichteter Polypropylenfilm, welcher 1 bis 40 Gewichtsprozent eines Kohlenwasserstoffharzes enthält, das im wesentlichen mit dem Polypropylen mischbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Film in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten gestreckt worden ist, und zwar in Maschinenlaufrichtung im Verhältnis von 3,0 bis 6,0 : 1, und eine Falzbeständigkeit von wenigstens 50% besitzt, gemessen nach ASTM D920-49.
2. Biaxial ausgerichteter Polypropylenfilm nach Anspruch 1, welcher eine Falzbeständigkeit von wenigstens 60% besitzt, gemessen nach ASTM D920-49.
3. Biaxial ausgerichteter Polypropylenfilm nach Anspruch 2, welcher eine Falzbeständigkeit von wenigstens 70% besitzt, gemessen nach ASTM D920-49.
4. Biaxial ausgerichteter Polypropylenfilm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Drillbeständigkeit von wenigstens 1,0.
5. Biaxial ausgerichteter Polypropylenfilm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Kohlenwasserstoffharz ein Terpenharz, ein hydriertes synthetisches Harz oder ein verträgliches Kolophonium ist.
6. Biaxial ausgerichteter Polypropylenfilm nach Anspruch 5, bei welchem das Kohlenwasserstoffharz ein synthetisches hydriertes Harz ist.
7. Biaxial ausgerichteter Polypropylenfilm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher wenigstens eine weitere Polymerschicht auf sich trägt.
8. Biaxial ausgerichteter Polypropylenfilm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Polypropylen einen organischen oder anorganischen Füller enthält.
9. Verfahren zur Herstellung eines biaxial ausgerichteten Polypropylenfilms nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine Polymerbahn, die ein Polypropylen aufweist, das 1 bis 40% eines Kohlenwasserstoffharzes enthält, in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten gestreckt wird, zuerst in der Maschinenlaufrichtung bei einem Streckverhältnis von 3,0 bis 6,0 : 1 und dann in der Querrichtung, wobei das Strecken in der Querrichtung bei einer Temperatur von wenigstens 10ºC unterhalb des kristallinen Schmelzpunkts des Polypropylens bewirkt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das Strecken in der Querrichtung bei einer Temperatur von wenigstens 15º C unterhalb des kristallinen Schmelzpunkts des Polypropylens durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem das Strekken in der Querrichtung bei einer Temperatur von wenigstens 20ºC unterhalb des kristallinen Schmelzpunkts des Polypropylens durchgeführt wird.
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