NO147646B - Fremgangsmaate for fremstilling av orienterte ark av polyvinylklorid-basert harpiks beskyttet mot paavirkning av ultrafiolett lys - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av orienterte ark av polyvinylklorid-basert harpiks som er beskyttet mot påvirkning av ultrafiolett lys.

Det er kjent at det er mulig å forbedre vesentlig de mekaniske egenskaper hos ark av termoplastharpiks ved å underkaste disse en orienteringsbehandling.

En teknikk for direkte fremstilling av orienterte ark

av termoplastharpiks består i at man ekstruderer et tykt ark fra denne harpiksen, kondisjonerer arket til en temperatur som er gunstig for orientering ved strekking, strekker dette kondisjonerte ark i minst én retning slik at man fremkaller orienterte spenninger i dette og avkjøler arket, som holdes under spenning, til en temperatur under annenordens overgangstemperatur for harpiksen slik at man fikserer de fremkalte orienterte spenninger. I løpet av strekkbehandlingen, eller fortrinnsvis like etter strekkingen, er det dessuten mulig å gi arket en spesiell form, f.eks. bølge-form, slik som omtalt i de franske patentskrifter 2 073 691 og 2 137 447. Slike ark er spesielt nyttige for taktekking og fasa-dekledning.

Det er dessuten kjent at ultrafiolett lys har meget ska-delig innvirkning på de mekaniske egenskaper hos ark av termoplastharpiks som er utsatt for sollys.

Det er dessuten spesielt ønskelig å beskytte ark av termoplastharpiks som er utsatt for solstråling.

En teknikk som kan utnyttes for å oppnå denne beskyttelse består i at man tilsetter anti-UV-midler (dvs. midler som absorberer ultrafiolett (UV-) lys), slik som benzofenonderivater eller benzotriazolderivater, til blandingene som anvendes for fremstillingen av arkene.

Siden disse anti-UV-midler er kostbare på grunn av at

de er vanskelig å syntetisere og at bare anti-UV-midlene som er tilstede i overflatesjiktet i arkene, er virksomme som beskyttelse mot påvirkning av ultrafiolett lys, har man forsøkt å utvikle teknikker som er anvendbare på formede ark og som gjør det mulig å konsentrere anti-UV-midlet i overflatesjiktet til disse arkene.

Det er således blitt foreslått å belegge de ferdige ark med en beskyttende lakk som inneholder anti-UV-midlet, men denne teknikk innbefatter den vanskelige utvikling av spesielle lakker, som nødvendigvis er kostbare, for å oppnå varig forankring av

det beskyttende sjikt.

Det er også blitt foreslått å dyppe arkene i løsnings-midler som oppløser anti-UV-midlet og som er i stand til å utøve en begrenset svellevirkning på overflatesjiktet til harpiksen. Som et resultat av dette penetrerer anti-UV-midlet overfladisk inn i den myknede del av arkene og blir dispergert der etter fordampning av løsningsmidlet. Denne siste teknikk medfører behandling av begge sider av arkene, noe som hverken er nødvendig eller ønskelig og som gjør det nødvendig å gripe til store tørkeanlegg. Denne teknikk er dessuten meget vanskelig å utføre i praksis når det er spørsmål om å behandle relativt stive, kontinuerlige ark.

Endelig er det blitt foreslått å overflatebelegge minst én av sidene av arkene ved hjelp av en løsning av den samme type som anvendes ved dyppeteknikken. Denne teknikk, som har vist seg å være spesielt økonomisk og effektiv, kan imidlertid ikke anvendes for behandling av ark som er underkastet orienteringsbehandling. Vi har faktisk funnet at denne teknikk forårsaker frigjø-ring av orienteringsspenninger som er fremkalt i arkenes overfla-teområder, noe som har til følge at det oppstår sprekker; disse sprekker er utgangspunkter for brudd og gjør arkene skjøre. Det-re resulterer i en vesentlig reduksjon i de mekaniske egenskaper som er oppnådd under orienteringen, og i krymping av arket. Endelig er denne teknikk vanskelig å anvende ved ikke-plane, orienterte ark slik som korrugerte ark.

Vi har nå skaffet til veie en fremgangsmåte for beskyttelse av orienterte ark av polyvinylklorid-basert harpiks mot påvirkning av ultrafiolett lys, som har vist seg særlig virksom og økonomisk og som ikke har ulempene til de kjente metoder.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for fremstilling av orienterte ark av polyvinylklorid-basert harpiks som er beskyttet mot påvirkning av ultrafiolett lys, som omfatter å ekstrudere et ark av harpiksen, kondisjonere dette ark til en temperatur som er gunstig for orientering ved strekking, strekke det kondisjonerte ark i minst én retning slik at det fremkalles molekylære orienteringsspenninger i arket, og avkjøle det strukne ark under spenning til en temperatur under annenordens overgangstemperatur for harpiksen, og fremgangsmåten er karakterisert ved at man, før strekkingen av det kondisjonerte ark, lar en løsning som omfatter minst ett løsningsmiddel utøve en svellende virkning på harpiksen og påfører minst ett anti-UV-middel som er løselig i løsningsmidlet, på en av arkets sider, og lar løsningsmidlet fordampe - p"t åen som a no; is i krav 1.

Med anti-UV-middel menes - som tidligere angitt - et middel som absorberer ultrafiolett (UV-) lys.

Ved å gå frem på denne måte har vi funnet at strekkingen av arket, etter beleggingen, ikke på noen måte forandrer evnen til å motstå ultrafiolett lys, en egenskap som arket har fått, og spesielt at tykkelsen av overflatesjiktet eller -sjiktene som inneholder anti-UV-midlet er tilstrekkelig, etter strekkingen, til å gi tilstrekkelig beskyttelse til arket.

Vi har dessuten funnet at strekkingen av arket etter beleggingen ikke fremkaller overflatesprekker, heller ikke andre defekter.

Mengden av anti-UV-middel som utfelles på arket i form av en løsning velges slik at man tar i betraktning strekkforholde-ne som anvendes samtidig med fremstillingen av de orienterte ark, og den endelige mengde som det er nødvendig å fordele over overflaten av de orienterte arkene. Mengden av anti-UV-middel som felles ut under belegningen pr. kvadratmeter av behandlet flate av arket før strekkingen, er fortrinnsvis 10-30 g/m 2.

Et hvilket som helst anti-UV-middel kan anvendes. Det velges spesielt etter hva slags harpiks, arket består av og etter hva bruksbetingelsene krever. Eksempler på anti-UV-midler som kan anvendes er benzofenonderivater, f.eks. hydroksyl- og alkoksylerte derivater, benzotriazolderivater, substituerte akrylnitriler og arylestere. Det foretrekkes imidlertid å anvende slike benzofenonderivater som 2,2-dihydroksy-4-metoksybenzofenon, 2-hydroksy-4-metoksybenzofenon og 2-hydroksy-4-n-oktoksybenzofenon. Det er også mulig å anvende en rekke forskjellige anti-UV-midler.

Mengden av anti-UV-middel som er tilstede i behandlings-løsningen vil vanligvis variere mellom 5 og 50 vekt% av løsningen, fortrinnsvis mellom 10 og 30 %. Det velges spesielt etter den mengde anti-UV-middel som man ønsker å felle ut og etter egenska-pene til den polyvinylklorid-baserte harpiks som arkene består av.

Valget av løsningsmiddel eller -midler som anvendes for

å fremstille den anvendte løsning for belegget gjøres ved å ta hensyn til de følgende betingelser: (1) Det er nødvendig å oppløse det anvendte anti-UV-middel.

(2) løsningsmidlet må under behandlingsbetingelsene utøve

en svellende virkning på overflaten av harpiksen slik

at det tillater penetrering av anti-UV-midlet.

Av forståelige grunner er det dessuten nødvendig at løsningsmidlet eller løsningsmidlene bør være så billige som mulig, at de fortrinnsvis er ikke-giftige og flammesikre ved bruk, og at de ikke utøver en ugunstig virkning på arkets aldringsmot-standsdyktighet. Ved en fordelaktig utførelsesform av fremgangsmåten velges et løsningsmiddel som har tendens til å forbedre aldringsmotstandsdyktigheten til arket.

Det følger at valget av løsningsmiddel eller løsnings-midler til behandlingsløsningen er en funksjon av typen av harpiks som arkene består av og kan bestemmes eksperimentelt i hvert enkelt tilfelle.

Hvis arket består av en homopolymer av vinylklorid eller en kopolymer som inneholder minst 50 mol% av enheter avledet fra vinylklorid, foretrekkes det å anvende klorerte løsningsmidler avledet fra hydrokarboner som inneholder 1-3 karbonatomer, slik som metylenklorid og dikloretaner. De beste resultater oppnås med en løsning fremstilt ved å anvende en blanding av 1,1,2-trikloretan og tetrakloretylen i vektforholdet 1,5-3, og hvor løs-ningen inneholder 10-40 g anti-UV-middel pr. 100 g løsning. I dette tilfelle kan mengden av løsning som felles ut pr. side og pr. kvadratmeter av arket som skal behandles være mellom 20 og 200 g.

For å lette oppløsningen av anti-UV-midlet eller -midlene i løsningsmidlet og penetreringen av løsningen inn i over-flates jiktet til de behandlede arkoverflater, er det nødvendig å anvende løsningen ved en temperatur over vanlig temperatur og under kokepunktet, fortrinnsvis under normalt trykk.

Likeledes lettes penetreringen av løsningen ved at arkene har en relativt høy temperatur, vanligvis en temperatur over annenordens overgangstemperatur. For at det således skal være tilstrekkelig tid for løsningen til å penetrere i tilstrekkelig grad, er det fordelaktig å velge løsningsmidler eller løs-ningsmiddelblandinger som har et kokepunkt, fortrinnsvis under normalt trykk, over temperaturen av arkene som skal behandles.

Idet man tar hensyn til kokepunktene av 1,1,2-trikloretan og tetrakloretylen (114°c for 1,1 ,2-trikloretan og 121°c for tetrakloretylen)kan løsninger basert på denne blandingen av løs-ningsmidler anvendes for å behandle ark som har en temperatur på 90-115°C. I dette temperaturområde kan fremkalles orienteringsspenninger ved å strekke harpiksarkene basert på polyvinylklorid.

Det er foretrukket å påføre løsningene til ark som har

en temperatur som favoriserer orienteringen ved strekking, denne temperaturen oppnås f.eks. ved å la det ekstruderte ark på forhånd gå over en eller flere avkjølingsvalser. Behandlingen av ark som har en temperatur under eller over orienteringstemperaturen er imidlertid ikke utelukket, forutsatt selvfølgelig at disse ark bringes til sin orienteringstemperatur etter anti-UV-behandlingen og i ethvert tilfelle før strekkbehandlingen.

Behandlingsløsningen påføres fortrinnsvis ved å belegge siden eller sidene som skal behandles; dette er ikke noe problem dersom flatene er plane og løsningene har en lav viskositet.

For dette formål er det mulig å anvende f.eks. én eller to på-sprøytningsinnretninger eller andre ekvivalente midler. Påførin-gen kan fortrinnsvis gjøres kontinuerlig og kan således lett inne-bygges i et anlegg for kontinuerlig fremstilling av orienterte ark.

Etter at behandlingsløsningen er påført, fordampes løs-ningsmidlet . Denne fordampningen kan imidlertid bare fremkalles ved at løsningen er i stand til å penetrere tilstrekkelig inn i overflatesjiktet av den behandlede overflate eller overflater av arkene. Tiden mellom påføringen og fordampningen kan variere meget, spesielt etter ønsket penetreringsdybde, arten av løsningsmidlet eller løsningsmidlene, av anti-UV-midlet eller -midlene og av harpiksen, såvel som av temperaturen av arket. Vanligvis er denne tiden mindre enn 60 sekunder. Fortrinnsvis er den mellom 10-40 sek.

For å sikre fordampning er det fordelaktig å føre arket gjennom et kammer hvor løsningsmidlet fordampes. Løsningsmidlet kan således gjenvinnes ved kondensasjon, og resirkuleres. Når løs-ning smiddeldampene er giftige, er det mulig å gjøre kammeret tett eller å anvende sug på kammeret. Kammeret holdes fortrinnsvis ved en valgt temperatur for den påfølgende strekking og orienteringsbehandling. Imidlertid er det mulig å holde kammeret ved en temperatur som er forskjellig fra temperaturen for den påfølgende strekking, forutsatt at kammeret etterfølges av et varmekondisjoneringsanlegg som bringer arket til sin optimale orienteringstemperatur. Arbeidsbetingelsene for fordampning (temperatur, trykk og varighet) kan lett bestemmes eksperimentelt fra tilfelle til tilfelle.

Når løsningsmidlet i alt vesentlig er fjernet, kommer arket om nødvendig inn i et varmekondisjoneringsanlegg og tas deretter opp i et monoaksialt eller biaksialt strekkanlegg, arket strek-kes således og bringes deretter tilbake, under spenning, til en temperatur under annenordens overgangstemperatur til harpiksen som arket består av. Om ønsket, kan arket som er blitt orientert ved strekking eventuelt korrugeres, f.eks. ved anvendelse av den teknikk som er angitt i de franske patentskrifter 2 073 691 eller 2 137 447.

Ved en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten iføl-ge oppfinnelsen ekstruderes et plastark kontinuerlig, det ekstruderte ark bringes til orienteringstemperaturen ved å føre det mellom varmekondisjoneringsvalser, det kondisjonerte ark belegges kontinuerlig ved hjelp av en anti-UV-behandlingsløsning, løsnings-midlet i løsningen fordampes deretter ved å føre det belagte ark gjennom et kammer som holdes ved orienteringstemperaturen av det behandlede ark og endelig føres arket gjennom anlegget for orientering ved strekking.

Som forklart ovenfor, kan en rekke parametere varieres når man utfører fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Disse påvir-ker hovedsakelig tykkelsen av overflatesjiktet på overflaten av arkene som er behandlet etter fremgangsmåten. Det er således til-gjengelig en rekke midler for å oppnå ønsket tykkelse. Vanligvis er denne tykkelse større enn 30 Mm og fortrinnsvis 60-150 nm.

Som angitt, kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes for en rekke formål. Et av de mest interessante er beskyttelse mot ultrafiolett bestråling av gjennomsiktige, gjennomskinne-lige eller opake, biorienterte, korrugerte ark basert på polyvinylklorid, som har tallrike anvendelser innenfor bygningsindustrien. Dessuten er det klart at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes ved fremstilling av en hvilken som helst gjenstand som er orientert ved strekking, slik som en film, en plate, en profil, et nett eller en strimmel, og ikke bare for fremstilling av ark i ordets snevreste betydning. Som ark skal således forståes alle gjenstan-der som vanligvis har stor lengde, og som har minst én plan overflate før orienteringen ved strekking.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen illustreres av det følgende eksempel.

EKSEMPEL

Et polyvinylkloridark ekstruderes kontinuerlig ved hjelp av en ekstruder som har en flat dyse med en bredde på 82 cm,

og temperaturen av dysen ligger mellom 200-220°C. Deretter pole-res det ekstruderte ark og avkjøles ved å føres mellom tre påføl-gende valser som holdes ved en temperatur på 115°C. Arkene som forlater valsene har en tykkelse på 4,45 mm og en overflatetempe-ratur på 120°C og beveger seg med en hastighet på 1,3 m/min.

En løsning som inneholder 30 % 1,1,2-trikloretan, 50 % tetrakloretylen og 20 % 2-hydroksy-4-metoksy-benzofenon, prosent-angivelsene er på vektbasis, påføres oversiden av arket som er kondisjonert på denne måten. Løsningen påføres i en mengde på

17,5 g/m <2>av arkoverflaten.

Arket føres deretter gjennom et 2 meter langt kammer,

og innløpet er i en avstand på 20-50 cm fra det punktet som påfø-ringen finner sted. Dette kammer er utstyrt med en sirkulasjons-vifte og en uttrekksvifte og holdes ved en temperatur på 120°C. Løsningsmiddeldampene trekkes ut fra kammeret og kondenseres slik

at de kan resirkuleres.

Det tørrede arket føres deretter over et sett valser for strekking i lengderetning, og valsehastighetene reguleres slik at strekkingen av arket i lengderetning er 100 %, og strekkvalsene holdes ved 115°c. Arkkantene som er blitt strukket på denne måte, gripes deretter ved hjelp av klemmer som er montert på et tverrgå-ende strekkanlegg som strekker arket på tvers 100 %. Strekkopera-sjonen på tvers av arket utføres i et lukket og ventilert kammer som holdes ved 106°C.

Til slutt føres det dobbelt strukkede ark, som ennå holdes i kantene ved hjelp av transversale strekk-klemmer, til et kor-rugeringsanlegg slik som er beskrevet i ovenfor nevnte franske pa-tent 2 137 447 og beregnet for å gi langsgående korrugerte ark av sinusprofil som har en resulterende bredde på 1,097 m og har

et sinusforhold på 1,2.

Det korrugerte ark som er fremstilt på denne måten har en strekkelastisitet , ved 20°C, på 1800 kg cm/cm<2>, og forblir uforandret etter 36 måneders påvirkning av solstråling.

Til sammenligning har et identisk biorientert korrugert ark som imidlertid er ubehandlet, en identisk strekkelastisitet som etter 36 måneders påvirkning av sollys i Belgia, faller til en verdi på 7 20 kg cm/cm<2>.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av orienterte ark av polyvinylklorid-basert harpiks som er beskyttet mot påvirkning av ultrafiolett lys, og som omfatter at man ekstruderer et ark av harpiksen, kondisjonerer arket til en temperatur som er gunstig for orientering ved strekking, strekker det kondisjonerte ark i minst én retning slik at man fremkaller molekylære orienteringsspenninger i arket, og avkjøler det strukne ark under spenning til en temperatur under annenordens overgangstemperatur for harpiksen, karakterisert ved at før strekkingen av det kondisjonerte arket påføres på minst én av arkets sider en løsning som omfatter minst ett løsningsmiddel som utøver en svellende virkning på harpiksen,og minst ett middel som absorberer ultrafiolett (UV) lys og som er løselig i løsningsmidlet, og løsningsmidlet fordampes.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det påføres løsning på én side i en slik mengde at mengden av UV-absorberende middel som utfelles pr. kvadratmeter av arket før strekkingen, varierer mellom 10 og 30 g.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det påføres en løsning som inneholder 5-40 vekt% UV-absorberende middel.

4. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at arkoverflåtene som løsningen påføres, ved påføringstidspunktet har en temperatur som er gunstig for orientering ved strekking.

5. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene

1 til 4 , karakterisert ved at løsningsmidlet fordampes ved at arket føres gjennom et kammer under redusert trykk, idet kammeret holdes ved den temperatur som er valgt for orienteringsbehandlingen ved strekking-.