DE4009638C2

DE4009638C2 - Verfahren zur Herstellung einer koextrudierten Folie

Info

Publication number: DE4009638C2
Application number: DE4009638A
Authority: DE
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2010-03-27
Also published as: DE4009638A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer koextrudierten Folie aus zumindest einer Deckschicht und einer Basisschicht, wobei die Rohstoffe der Deckschicht(en) aus der Gruppe der Poylesterhomo- und -copolymere, Gemische verschiedener Polyester sowie Abmischungen oder Blends von Polyestern mit anderen Polymeren ausgewählt werden und das Extrudat mittels einer Zahnradpumpe über ein Filter zu einer Düseneinrichtung, ausge stattet mit oder ohne Pinole, gepumpt wird, in der die Schmelzen der Basisschicht und der Deckschicht bzw. Deckschichten zusammengeführt werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 35 00 094 A1 bekannt, bei dem ein Verbundmaterial mittels Mehrschichten-Koextrusion hergestellt wird. Dieses Verbundmaterial enthält eine Innenschicht aus halbkristallinen Polyethylenterephthalat mit 0 bis 50% anorganischen Füllstoffen und eine Umhüllungsschicht aus mindestens einem anderen thermoplastischen Kunststoff.

Aus der EP 0 336 520 A1 ist es bekannt, Polyester ungetrocknet der Extrusion zuzuführen und während der Extrusion zu entgasen, wobei es sich jedoch stets um einen einzelnen Rohstoff handelt und nicht um Gemische verschiedener Polyester bzw. Abmischungen oder Blends von Polyestern mit anderen Polymeren. An diesen Verfahrensschritt schließt eine Postkondensati on des Polyesters an, die dazu führen kann, dass die Intrinsinc-Viskosität am Ende des Verfahrens höher als zu Beginn des Verfahrens ist. Durch die Postkondensation kann es somit dazu kommen, dass die Intrinsinc-Viskosität des Endprodukts höher als die Anfangs-Intrinsinc- Viskosität ist. Bei diesem bekannten Verfahren wird recyceltes Material durch Nachkondensati on aufbereitet, jedoch keine koextrudierten Folien hergestellt.

Die Ausgestaltung von Extrudern zum Aufschmelzen von Polymeren ist aus der DE 24 51 886 A1 und EP 0 343 280 A2 bekannt.

Die Folie kann nach gleichfalls bekannten Verfahren und mit bekannten Vorrichtungen her gestellt werden. Es wird z. B. eine Polyesterschmelze bereitet, die als amorphe Folie auf eine hochglanzpolierte rotierende Gießwalze extrudiert wird, wo sie sich zur gegossenen Folie ver festigt. Die Folie wird anschließend axial gestreckt, und zwar bei einer monoaxial orientierten Folie in ei ner Richtung, d. h. entweder in Extrusionsrichtung (längs) oder senkrecht zur Extrusionsrichtung (quer), und bei einer biaxial orientierten Folie in zwei Rich tungen, d. h. sowohl in Längs- als auch in Querrichtung. Bei dem ersten an der gegossenen Folie durchgeführten Streckschritt kann beliebig in einer dieser beiden rechtwinklig zueinander verlaufenden Richtungen ge streckt werden. Daneben ist auch eine Simultanstreckung möglich. Der Verstreckungsgrad, durch den die Folie Fe stigkeit und Zähigkeit erhält, kann etwa das 3- bis 5- fache der ursprünglichen Abmessung der gegossenen Folie in einer oder beiden Richtungen betragen. Vorzugsweise liegt der Verstreckungsgrad im Bereich zwischen etwa dem 3,2- und 4,2-fachen der ursprünglichen Abmessung.

Polyethylenterephthalat, weiterhin abgekürzt als PET, neigt bei der Extrusion zum Abbau, insbesondere dann, wenn der bzw. die Rohstoffe einen zu hohen Restfeuchte gehalt aufweisen. Dabei zeigt es sich, daß der Rest feuchtegehalt gering sein muß, um den hydrolytischen Abbau vertretbar klein zu halten.

Um dies zu erreichen, ist es bekannt, daß bei der Her stellung von Polyesterfolien zu der Aufbereitung der Rohstoffe vorab ein Trocknungsschritt notwendig ist, bevor die Rohstoffe extrudiert, abgepumpt, filtriert und mittels einer Düseneinrichtung zu der Folie ausgeformt werden können.

Die Trocknung stellt einen sehr aufwendigen, teuren Verfahrensschritt dar, wobei für die Trocknungseinrichtungen ein hoher Platzbedarf erforderlich ist. Ein Verzicht auf die Trocknung der Rohstoffe für die Deckschichten bringt im allgemeinen einen hohen hydrolytischen Abbau des PET mit sich, was negative Auswirkungen auf die Folieneigenschaften hat.

Handelt es sich um eine koextrudierte Folie, bei der alle Schichten jeweils PET-Schichten sind, so gelten die voranstehenden Aussagen für alle Rohstoffe, die Bestandteile der Folie sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem der kostenaufwendige Verfahrensschritt des Trocknens der Rohstoffe für die Deckschichten einer mehrschichtigen Folie entfällt und der Abbau der Intrinsinc-Viskosität beim Extrusionsvorgang klein gehalten wird.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patent anspruchs 1 erfindungsgemäß in der Weise gelöst, dass

a) die Rohstoffe der Deckschicht(en), die eine Intrinsic-Viskosität IV von 0,49 bis 0,66 haben, ungetrocknet der Extrusion zugeführt werden, dass
b) die Rohstoffe der Extrusion der Deckschichtmaterialien entgast werden, dass
c) der Abbau der Intrinsic-Viskosität IV beim Extrusionsvorgang im Bereich von 0,02 bis 0,03 liegt, und dass
d) die Rohstoffgranulate der Basisschicht einen Restfeuchtegehalt von 50 bis 100 ppm aufweisen.

Die weitere Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 und 3.

Mit der Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß es trotz fehlender Trocknung der Rohstoffe des Deckschich tenmaterials zu einem relativ sehr geringeren Abbau in der oder in den Deckschichten kommt, daß stabile Strö mungsverhältnisse auch nach dem Zusammenfließen der Ba sisschichtschmelze und der Deckschichtschmelzen vorlie gen und daß für das Material der Deckschichten relativ niederviskose Rohstoffe eingesetzt werden können, wo durch sich eine Reduzierung der Materialkosten ergibt.

Als thermoplastische Polyestermaterialien werden im Rahmen der Erfindung Polyester-Homo- und -Copolymere, Gemische verschiedener Polyester sowie Abmischungen oder Blends von Polyestern mit anderen Polymeren ver wendet.

Die Herstellung der Polyester kann sowohl nach dem Um esterungsverfahren, z. B. mit Hilfe der katalytischen Wirkung von z. B. Zn-, Ca-, Mn-, Li- oder Ge-Salzen, als auch nach dem Direktesterverfahren erfolgen.

Beispiele für Polyester sind Mono- oder Polykondensate aus Terephthalsäure oder Isophthalsäure, 2,6-Naphthalin dicarbonsäure mit Glykolen mit 2 bis 10 Kohlenstoffato men, wie Polyethylenterephthalat, Polytetramethylen terephthalat, Polybutylenterephthalat, Poly-1,4-cyclo hexylen-dimethylenterepthalat, Polyethylen-2,6- naphthalindicarboxylat oder Polyethylen-p-hydroxy benzoat.

Die Copolyester können als Bausteine auch Adipinsäure, Sebazinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, 5-Na-sulfo isophthalat, polyfunktionelle Komponenten wie Trime lithsäure u. a. enthalten.

Die Polyestergemische können beispielsweise aus Poly ethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat oder Polyethylenterephthalat und wenigstens einem Alkali metallsalz eines Derivats der Sulfonsäure, wie z. B. der Sulfosiophthalsäure, bestehen.

Beispiele für Polymere, die in den Polyester eingear beitet oder eingemischt werden können, sind Polyolefin- Homo- oder -Copolymere, wie Polyethylen, Polypropylen, Poly-4-methylpenten, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, die ihrerseits verseift sein können, Ionomere, Poly amide, Polycarbonate, Polytetrafluorethylen, Poly sulfone u. a.

Ein Rohstoff der Deckschicht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist beispielsweise PET, das während der Ex trusion entgast wird, um den hydrolytischen Abbau der Intrinsic-Viskosität zu minimieren. Bei der Intrinsic- Viskosität handelt es sich um eine charakteristische Kenngröße der Viskosität eines gelösten Polymeren, näm lich dem Staudinger-Index, der den durch Extrapolation der Konzentration c zum auf c = 0 ermittelten Grenzwert der sogenannten Viskositätszahl darstellt. Innerhalb einer polymerhomologen Reihe steht der Staudinger-Index J_o mit dem Molekulargewicht M durch J_o = K × M^α in em pirischem Zusammenhang, wobei α ein vor allem von der Molekulargestalt abhängiger, zwischen 0,5 bis 1 lie gender Exponent ist und der sogenannte K-Wert eine von der gelösten Substanz und vom Lösungsmittel abhängige Konstante (Römpps-Chemie-Lexikon, 7. Auflage, 1977, S. 3827, linke Spalte). In der Praxis, wie sie dem Ver fahren zugrundeliegt, wird die Viskosität einer 1-%igen Lösung in Dichloressigsäure bei konstanter Temperatur von 25°C bestimmt.

Der Abbau der Intrinsic-Viskosität IV der Rohstoffe, die nicht getrocknet werden, ist während des Extrusions vorgangs kleiner/gleich 0,03 und liegt insbesondere im Bereich von 0,02 bis 0,03. Es hat sich bei dem Verfah ren als zweckmäßig erwiesen, die Intrinsic-Viskositäten der wandnahen Deckschichten im Extruder während des Ex trusionsvorgangs geringer als die Intrinsic-Viskosität der Basisschicht zu halten. Dadurch wird eine größere Stabilität der Laminarströmung der aus dem Extruder aus tretenden Schmelze erreicht, was gleichbedeutend damit ist, daß die Strömung der in einer Mehrschichtdüse zu sammengeführten Schmelzen für die Basis- und die Deck schichten sehr stabil ist. Die Schmelze kann ebenso einer Düseneinrichtung zugeführt werden, die aus einer Pinole und einer Einschichtdüse besteht.

Die Rohstoffe für die Deckschichten, die eine Intrinsic- Viskosität von 0,49 bis 0,66 haben, können beispiels weise einem Einschneckenextruder zugeführt werden, der im allgemeinen eine geringere Durchsatzspannweite, d. h. ein geringes Verhältnis von minimalem zu maximalem Durchsatz, als ein Zweischneckenextruder hat.

Werden die Rohstoffe der Deckschicht bzw. der Deck schichten, die eine Intrinsic-Viskosität IV im Bereich von 0,49 bis 0,66 besitzen, einem Doppelschneckenextru der eingespeist, so erfolgt in diesem zumindest einmal, in der Regel jedoch zweimal, eine Entgasung der Deck schichtenschmelze. Durch die Entgasungseinrichtung ei nes derartigen Doppelschneckenextruders wird beispiels weise PET bei einer Restfeuchte gehalten, die zu einem Abbau der Intrinsic-Viskosität während des Extrudierens im Bereich von 0,02 bis 0,03 führt. Der Zweischnecken extruder hat gegenüber dem Einschneckenextruder den Vorteil der großen Spannweite an unterschiedlichen Schichtdickenverhältnissen zwischen der Basis- und den Deckschichten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer koextrudierten Folie aus zumindest einer Deckschicht und einer Basisschicht, wobei die Rohstoffe der Deckschicht(en) aus der Gruppe der Poly esterhomo- und -copolymere, Gemisch verschiedener Polyester sowie Abmischungen oder Blends von Polyestern mit anderen Polymeren ausgewählt werden und das Extrudat mittels einer Zahnradpumpe über einen Filter zu einer Düseneinrichtung, ausgestattet mit oder ohne Pinole, gepumpt wird, in der die Schmelzen der Basisschicht und der Deckschicht bzw. Deckschichten zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Rohstoffe der Deckschicht(en), die eine Intrinsic-Viskosität IV von 0,49 bis 0,66 haben, ungetrocknet der Extrusion zugeführt werden, und dass
b) die Rohstoffe der Extrusion der Deckschichtmaterialien entgast werden, dass
c) der Abbau der Intrinsic-Viskosität IV beim Extrusionsvorgang im Bereich von 0,02 bis 0,03 liegt, und dass
d) die Rohstoffgranulate der Basisschicht einen Restfeuchtegehalt von 50 bis 100 ppm aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohstoffe der Deck schicht, mit einer Intrinsic-Viskosität IV vom 0,49 bis 0,66, einem Doppelschneckene struder eingespeist werden, in dem sie zumindest zweimal entgast werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Intrinsic-Viskositäten der Deckschichten im Extruder während des Extrusionsvorgangs geringer als die Intrinsic- Viskosität der Basisschicht gehalten werden.