NL8502191A

NL8502191A - Werkwijze voor het vervaardigen van vlakfolie.

Info

Publication number: NL8502191A
Application number: NL8502191A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1985-08-06
Filing date: 1985-08-06
Publication date: 1987-03-02
Also published as: EP0212731A1; CN1005967B; DE3675466D1; EP0212731B1; CN86105243A; US4808359A; JPH072360B2; FI84795B; NO174735C; NO863166L; NO863166D0; CA1300334C; DK163217B; FI84795C; DK368586D0; DK368586A; TR23241A; ATE58151T1; JPS62103124A; AU6088886A

Description

*4--* " * 3tL/WP/jvh STAMICAR30N 3.V., LICENSING SUBSIDIARY OF DSM Uitvinder: Theodorus J. van der Molen te Vijlen -I- PN 3649

MERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN VAN VLAKFOLIE

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van vlakfolie uit een polymeersamenstelling op basis van polyetheen met een lage dichtheid, waarbij de polymeersamenstelling via een extruder in gesmolten toestand door een rechthoekige spleet 5 wordt geleid en vervolgens via een of meerdere koelrollen wordt afgekoeld en opgerold.

Een dergelijke werkwijze voor het vervaardigen van vlakfolie is op zich welbekend en staat bijvoorbeeld beschreven in Petrothene Polyolefins .... a processing guide (een publicatie van the National 10 Distillers and Chemical Corporation, 1971, 4th ed.).

Vlakfolie van lagedichtheid-polyetheen wordt op grote schaal gebruikt als verpakkingsmateriaal. De voornaamste eisen die aan verpakkingsmateriaal worden gesteld, liggen op het gebied van de mechanische eigenschappen, zoals stijfheid, weerstand tegen scheuren en 15 trekken, doorstootweerstand en dergelijke.

Afhankelijk van de toepassing worden vaak ook eisen gesteld op het gebied van de optische eigenschappen, zoals doorzicht, opaci-teit en glans.

Zo zal folie dat tot verpakkingsmateriaal verwerkt wordt, een 20 goede doorstootweerstand en scheureigenschappen moeten hebben en daarnaast ook een hoge stijfheid.

F t is bekend uit * Petrothene Polyolefins .... a processing guide (een publicatie van the National Distillers and Chemical Corporation, 1971, 4th ed.)r, dat de beste optische eigenschappen verkre-25 gen worden wanneer men de polymeersmelt verwerkt bij zo hoog mogelijke temperaturen. Daarbij is een temperatuur van 280 °C niet uitzonderlijk.

v“ -5 i a 1 i m 4 ---- ' Λ * * ï -2-

Bij het tot stand komen van de mechanische eigenschappen speelt onder andere de oriëntatiegraad van de smelt een rol.

Het doel van de onderhavige uitvinding is een werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van vlakfolie uit een polymeer-5 samenstelling op basis van polyetheen met een lage dichtheid die een folie oplevert met goede mechanische eigenschappen, met name een hoge stijfheid, en goede doorstootweerstand.

Deze doelstelling wordt bereikt door de gesmolten polymeer-samenstelling te verwerken bij een temperatuur van de smelt ter 10 plaatse van de spleetopening beneden 200 °C.

Bij verwerking onder kondities volgens de uitvinding treden verrassenderwijs bijzondere oriëntatie-effekten op, waardoor de folie goede mechanische eigenschappen krijgt, zoals een goede doorstootweerstand, treksterkte, hoge stijfheid, enz. Dit effekt wordt sterker 15 bij temperaturen van de smelt ter plaatse van de spleetopening beneden 180 °C, vooral beneden 160 °G en in het bijzonder beneden 140 °C.

De oriëntatie-effekten worden uitgedrukt in de verhouding intensiteitsmaximum: intensiteitsminimum (I max) en de hoek tussen de min 20 gemiddelde molekuulrichting en de extrusie-richting (oc). Deze worden bepaald door middel van Röntgendiffraktie-analyse. Bij georiënteerde folies, vervaardigd volgens de uitvinding, is 1 max > 20 en α < 20 mix in het bijzonder > 50 en < 15°, resp.

25 De uitvinding heeft eveneens betrekking op dergelijke georiënteerde vlakfolies.

Polymeersamenstellingen die geschikt zijn om volgens de uitvinding tot vlakfolie verwerkt te worden, bevatten in het algemeen ten minste 50 % polyetheen homo- en/of copolymeer met een lage dichtheid. 30 Onder polyetheen met een lage dichtheid wor-»t in het algemeen verstaan polyetheen met een dichtheid beneden 940 kg/rn^. Bij hoge inbouw van polaire comonomeren kan de dichtheid echter oplopen tot meer dan 940 kg/rn^. Lagedichtheidpolyetheen homopolymeer, copolymeren van etheen en een of meer Οβ-Ο·^ 1-alkenen als comonomeer, copolymeren van 35 etheen met een een of meer polaire comonomeren maar ook mengsels van polyetheen homo- en/of copolymeren of mengsels met bijvoorbeeld hoge-dichtheid polyetheen (dichtheid hoger dan 940 kg/m.3) en/of polypropeen S5Ü2191 -3- kunnen met goed gevolg toegepast worden. In deze mengsels van polyetheen homo— en/of copolymeren met hogedichtheid polyetheen en/of polypropeen is bij voorkeur tenminste 70 gew.-Z betrokken op het totale polymeer van het polyetheen homo-en/of copolymeer met lage 5 dichtheid aanwezig. Voor het vervaardigen van folies met goede optische eigenschappen verdient het aanbeveling uit te gaan van copolymeer van etheen met een of meer Cj-C^g 1-alkenen, in het bijzonder met een dichtheid beneden 922 kg/mP of b.v. etheen-vinylacetaat- of etheenrmethacrylaat copolymeer.

10 Ook kunnen diverse toeslagstoffen zoals stabilisatoren, glij- middelen, vulstoffen, kleurstoffen, wassen, en dergelijke aanwezig 2ijn. Wanneer men etheen-copolymeer met een of meer C3 - C^g 1-alkenen verwerkt, kunnen bijvoorbeeld fluorelastomeren worden toevoegd om smeltbreuk te voorkomen of onderdrukken.

15 De gewichtshoeveelheid toeslagstoffen zal ten opzichte van de gewichtshoeveelheid polymeer meestal niet meer dan 20 % bedragen.

De smeltindex van deze polymeersamenstellingen, bepaald volgens ASTM D 1238, kan de gebruikelijke waarden hebben, bijvoorbeeld tussen 2 en 100 dg/min. Gezien de lage verwerkingstemperatuur ver- 20 dient het echter aanbeveling de smeltindex niet lager te kiezen dan 8 dg/min. Het gunstige effekt van de lage temperatuur-verwerking op de mechanische eigenschappen neemt weer af bij een smeltindex boven 75 dg/min, en is het duidelijkst bij een smelt-index van ten hoogste 50 dg/min.

25 Het voordeel van de uitvinding is, dat ook polymeer samenstellingen met een relatief hoge smeltindex verwerkt kunnen worden tot vlakfolie met goede mechanische eigenschappen.

Een ander voordeel is dat men hoog-georiënteerde folies verkrijgt zonder dat uitbreiding van de apparatuur noodzakelijk is.

30 Vlakfolie wordt verkregen door een polymeersmelt door een rechthoekige spleet te leiden en vervolgens via een of meer koelrollen af te koelen en op te rollen. Bij de verwerking van polyetheen tot vlakfolie is een spleetbreedte van 0,2 tot 1,5 mm gebruikelijk en bij de werkwijze volgens de uitvinding kan deze ook goed toegepast worden.

35 Ook is het mogelijk grotere spleetbreedtes, bijvoorbeeld van 2 of 5 mm toe te passen, waarbij ook de geometrie van de spleet nog kan S-3D2131 -4- vari'êren. Gebleken is nu, dat de mechanische eigenschappen van de folie erop vooruitgaan, wanneer men een spleetbreedte van ten minste 2 mm en ten hoogste 10 mm gebruikt, in het bijzonder van ten hoogste 5 mm.

5 Deze grotere splêetbreedtes in kombinatie met de lage ver- werkingstemperatuur, resulteren in nog betere mechanische eigenschappen, met name in een goede stijfheid en doorstootweerstand en ook treedt een verbetering op van de optische eigenschappen.

Verpakkingsfolie moet vaak niet alleen voldoen aan eisen met 10 betrekking tot de mechanische eigenschappen, maar ook aan eisen wat betreft de optische eigenschappen. De optische eigenschappen van de folie worden beter wanneer men uitgaat van een polymeersamenstelling met een smelt-index van ten minste 10 dg/min., in het bijzonder ten minste 14 dg/min.

15 Bij het vervaardigen van vlakfolie wordt in het algemeen ook een zg. 'luchtmes' toegepast. Dit dient om de warmteoverdracht van de folie op koelrol te verbeteren en luchtinsluitingen te voorkomen.

Bij een werkwijze volgens de uitvinding kan het luchtmes ook toegepast worden.

20 De werkwijze volgens de uitvinding is vooral geschikt voor het vervaardigen van meerlaagsfolie, maar kan ook toegepast worden voor enkellaagsfolie.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van enkele voorbeelden.

25 Voorbeelden en vergelijkende voorbeelden 1 t/m 4.

Vlakfolie werd vervaardigd onder kondities zoals in de tabel aangegeven. De gebruikte extrusie-inrichting was een Barmag met een schroef-diameter van 75 mm en een lengte/diameter-verhouding van 27. De lengte van de rechthoekige spleet bedroeg 65 cm.

30 De temperatuur van de smelt werd met infrarood-meting of met een thermokoppel bepaald ter plaatse van de spleetopening. Aan het folie werden de volgende bepalingen gedaan: elasticiteitsmodulus volgens ASTM D 1922; vloeispanning en treksterkte volgens ISO 8. 527;

e1 CM

V w "J ^ 2 <e» a " - , .... -J,' -5- doorstootweerstand werd bepaald uit de energie nodig om een pen met een snelheid van 50 mm/min door het folie te drukken; foliekerftaaiheid volgens een afgeleide methode van DIN 53363, echter met de kerf in het midden van het folie bij een treksnelheid van 2,5 5 cm/min; glans volgens ASTM D 523 opaciteit volgens ASTM D 1003 doorzicht volgens de Electro Evans Ltd. - methode

De Röntgendiffraktie werd gemeten met CuKd-straling (50 kV, 10 35 mA, Mi-filter) met een Statton-kamera. De afstand tussen foliemonster en fotografische plaat was 5 cm. Dichtheidsmeting vond plaats over de diameters van de ringvormige absorptiebanden bij de meridiaan en de hoogste intensiteit. De verschillen in Intensiteit worden in een scan opgenomen als funktie van de brekingshoek van de 15 Röntgenstraal. Voor de dichtheidsmeting werd gebruik gemaakt van een Enraf Nonius microdensitometer, model 1, en de methode beschreven in G.G. Vonk & A.P. Pijpers, Jr. Appln. Cryst., 14, 8, (1981).

Voor de amorfe achtergrondstraling is gekorrigeerd.

Deze methode is ook toegepast in de niet-voorgepubliceerde Europese 20 octrooiaanvrage 85101239.

Noten: 1. niet gemeten 2. de kerf scheurde niet verder uit, zodat verstrekverschijnselen optraden* 3. door de hoge opaciteit is de waarde voor het doorzicht niet op 25 betrouwbare wijze te bepalen.

4. a kan slechts betrouwbaar bepaald worden als I max > 10.

min 5. I max 100 wordt aangedu:1 als «. Dit is het gevolg van de kleine min waarde van Im-£n.

8 131 »» -6-

Tabel verg.

vb. 1 vb. 2 vb. 3 vb. 4

Polymeersamenstelling LDPE LDPE LDPE LDPE

dichtheid kg/m2 921 921 921 929 smeltindex dg/min 8,5 8,5 8,5 10,5 temperatuur °C 205 150 152 151 spleetbreedte mm 0,5 1,5 1,5 1,5 foliedikte mm 25 30 30 30 output kg/hr 20 60 60 60 luchtmes + + elasticiteitsmodulus // 136 240 166 245 N/mm2 139 195 - 174 278 vloeispanning N/mm2 // nm^· nm^· nm^· nm^ 7 9,5 8,5 12,5 doorstootweerstand J/m ' 574 721 664 446 foliekerftaaiheid kJ/m2 // 308 330 302 331 110 622 2642 8O2 treksterkte N/mm2 // 22 49,5 41 42 14 8 8 9 glans o/oo 90 47 61 45 opaciteit % 1,1 10,5 5,5 10,6 doorzicht EEL 3 19 10,5 19,5

I max/min 2,1 03 CO CO I

cc, graden 0 0 16 19 8502191

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van vlakfoLie uit een polymeersamenstelling op basis van polyetheen met lage dichtheid, waarbij de polymeersamenstelling via een extruder in gesmolten toestand door een rechthoekige spleet wordt geleid en vervolgens via een of 5 meerdere koelrollen wordt afgekoeld en opgerold, met het kenmerk, dat men de polymeersamenstelling verwerkt bij een temperatuur van de smelt ter plaatse van de spleetopening beneden 200 9C.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de poly-meersamenstelling verwerkt bij een temperatuur van de smelt ter 10 plaatse van de spleetopening beneden 180 °C.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat men de poly-meersamenstelling verwerkt bij een temperatuur van de smelt ter plaatse van de spleetopening beneden 160 °C.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat men de poly- 15 meersamenstelling verwerkt bij een temperatuur van de smelt ter plaatse van de spleetopening beneden 140 eC.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat men uitgaat van een polymeersamenstelling met een smelt-index tussen 2 en 100 dg/min.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat men uitgaat van een polymeersamenstelling met een smelt-index tussen 8 en 75 dg/min.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat men uitgaat van een polymeersamenstelling met een smelt-index tussen 10 en 50 25 dg/min.

8. Werkwijze volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, dat men een spleetbreedte toepast van ten minste 0,2 mm.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat men een spleetbreedte toepast van tenminste 1,5 mm en ten hoogste 10 mm.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat men een spleetbreedte toepast van tenminste 2 mm en ten hoogste 5 mm.

11. Werkwijze volgens conclusie 1-10, met het kenmerk, dat men meerlaagsvlakfolie vervaardigt. 3502151 -8-

12. Werkwijze volgens conclusie 1-11, met het kenmerk, dat men uitgaat van een polymeersamenstelling op basis van een copolymeer van etheen en een of meer polaire comonomeren.

13. Werkwijze volgens conclusie 1-11, met het kenmerk, dat men uitgaat 5 van een polymeersamenstelling op basis van copolymeer van etheen met een of meer 1-alkenen met 3-18 koolstofatomen.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat men uitgaat van een copolymeer van etheen met een of meer 1-alkenen met 6-12 koolstofatomen.

15. Werkwijze volgens conclusie 13 en 14, met het kenmerk, dat men uitgaat van een polymeersamenstelling op basis van een copolymeer met een dichtheid beneden 922 kg/m^.

16. Folie, vervaardigd volgens een der werkwijzen van conclusies 1-15.

17. Voorwerp omvattende een folie volgens conclusie 16.

18. Vlakfolie, vervaardigd uit een polymeersamenstelling op basis van polyetheen met een lage dichtheid die bij Röntgendiffraktie- analyse een intensiteitsverhouding max > 20 en een hoek α tussen min de gemiddelde oriëntatierichting van de polymeermolekulen en de 20 folie-extrusierichting van < 20° heeft.

19. Vlakfolie volgens konklusie 18 met een intensiteitsverhouding max > 50 en a < 15°. · min

20. Voorwerp, omvattende een vlakfolie volgens een der konklusies 25 18-19.

1 Q 1 ‘ V s/f tm i & 3