DE1629540C - Verfahren zur Verbesserung der Adhasionseigenschaften ausgewählter Bereiche von Kunststoffolien - Google Patents

Description

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gegen die Einwirkung von Koronaentladungen ge- tert, die in Form flacher Bahnen ausgepreßt worden

schützt werden können. sind.

Die Aufgabe wird bei dem eingangs dargestellten F i g. 3 ist ein schematischer, vergrößerter Quer-Verfahren dadurch gelöst, daß die übrigen Bereiche schnitt durch eine erfindungsgemäß behandelte Folien dei Folie mit einem inerten Gas in Berührung ge- 5 mit behandelten und unbehandelten Teilen, wobei bracht werden, das unter einer Koronaentladungs- sich auf den einzelnen Teilen Tröpfchen von destilbehandlung schwer ionisiert und/oder schwer freie liertem Wasser befinden.
Radikale bildet. In F i g. 1 wird eine ausgepreßte Filmschlauch-

Bei einem derartigen Verfahren, bei dem man bahn 1 gezeigt, die aus einer Schlauchspritzform 2

eine flachgelegte Schlauchfolie in einer sauerstoff- io ausgepreßt worden ist, die mit einer ringförmigen

haltigen Atmosphäre einer Koronaentladung unter- Düse 3 versehen ist. Die Schlauchbahn 1 wird mit

wirft, ist es vorteilhaft, wenn man in das Innere Hilfe eines Stromes eines schwer anregbaren bzw.

der Schlauchfolie vor deren Zusammenlegen Stick- ionisierbaren Gases, wie z. B. Stickstoff, aufgebläht,

stoff einleitet. wie allgemein durch den Pfeil 4 angedeutet wird.

Bei Verfahren zur Behandlung von Folien, bei 15 Dieses Gas wird durch den mittleren Teil der Schlauch-

dem man eine aus einer Breitschlitzdüse ausgepreßte spritzform 2 eingeführt. Auf den gegenüberliegenden

Flachfolie in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre Seiten der ausgepreßten Filmschlauchbahn 1 ist eine

einer Koronaentladung unterwirft, ist es vorteilhaft, Reihe von Flachlegerollen 5 angeordnet, die dazu wenn man die zu schützende Seite der Flachfolie' dienen, den Schlauch vor der Koronabehandlung

direkt in eine Inertgasatmosphäre auspreßt. 20 flachzulegen. Der flachgelegte Schlauch wird über

Mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung ist eine geerdete Gegenhaltewalze 6 geleitet und auf

es möglich, eine Seite einer Folie einer starken Ko- einer Seite einer Koronaentladungsbehandlung unter-

ronaentladung zu unterwerfen, ohne daß die Rück- worfen, indem an einen Behandlungsstab 7 eine

seite aktiviert wird. Spannung angelegt wird. Der Schlauch kann dann

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur 25 über eine Leerlaufwalze 8 und sodann über eine

Regelung der Koronaentladungsbehandlung von Poly- zweite geerdete Gegenhaltewalze 9 geleitet werden,

olefin- und insbesondere von Polyäthylenfolien ge- um mit Hilfe eines weiteren Behandlungsstabes 10

eignet. Das Verfahren ist jedoch auch brauchbar eine Koronaentladungsbehandlung auf der gegen-

bei der Behandlung von anderen Folien, die sich überliegenden Seite des Schlauches durchzuführen,

durch Koronaentladungsbehandlung in günstiger Weise 30 Die Folie wird dann weiterbehandelt, wie z. B. durch

aktivieren lassen, wie z. B. auf Folien aus Poly- Schlitzen und Bedrucken, und kann nach oder

propylen, Äthylen-Propylen-Mischpolymerisaten, Po- zwischen irgendwelchen dieser Verfahrensstufen zu

lyurethanen, Äthylen - Vinylacetat - Mischpolymeri- Rollen aufgewickelt werden.

säten, Polyamiden, Polyestern, Polyäthern, Polyvinyl- Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform äthern, Vinylchlorid-Polymerisaten und Polyvinyliden- 35 wird eine flache Folienbahn 21 durch Auspressen chlorid. Bei den Gasen, die bei Berührung mit Folien- mit Hilfe einer Spritzform 22 hergestellt, die mit oberflächen eine brauchbare Koronaaktivierung lie- einer flachen, schlitzförmigen Düse versehen ist. Auf fern, handelt es sich um solche, die leicht unter einer Seite der Folienbahn 21 wird eine Schutz-Bildung von Ionen oder freien Radikalen dissoziieren, atmosphäre aus Stickstoff oder einem anderen schwer wie z. B. um O₂, CO, NO und die Halogene. Diese 4° anregbaren Gas erzeugt, und zwar mit Hilfe von Gase stellen im allgemeinen starke Oxydations- Gaszuleitungsröhren 23, die in Abständen voneinmittel dar. ander entlang der Bewegungsbahn der Folienbahn 21

Schwierig anregbare Gase, die sich zum Schutz angeordnet sind. Die Gaszuleitungsröhren 23 sind ausgewählter Teile der Folien gegenüber der Korona- mit einer Reihe von in geeignetem Abstand voneinentladungsbehandlung als geeignet erwiesen haben, 45 ander angeordneten Öffnungen 24 versehen und mit sind unter anderem Stickstoff, Helium, Argon, Kryp- einer Gasquelle, wie z. B. durch einen Rohrverteiler25, ton, Neon, Xenon, nichtionisierende Fluorkohlen- verbunden. Die Gaszuleitungsröhren 23 sollten so Stoffverbindungen und Wasserdampf. Unter »schwer angeordnet werden, daß die Folienbahn 21 auf dieser anregbaren Gasen« werden hier Gase verstanden, Seite niemals mit Luft oder einem anderen leicht die eine hohe Dissoziationsenergie aufweisen und 50 anregbaren Gas in Berührung kommen kann, d. h., daher unter den Bedingungen einer üblichen Korona- die vor der Behandlung zu schützenden Filmoberentladungsbehandlung nicht ionisieren bzw. freie flächenteile werden direkt in eine Atmosphäre eines Radikale bilden. Solche Gase reagieren daher nicht schwer anregbaren Gases ausgepreßt, um die Admit Polymerisatfolien, wenn sie in einem elektrischen sorption von leicht anregbaren Gasen auf diesen Feld mit den Folien in Berührung stehen. Die meisten 55 Oberflächenteilen zu verhindern. Die Folienbahn 21 der schwer anregbaren Gase sind weiterhin inert wird über eine geerdete Gegenhaltewalze 26 geleitet und nichtoxydierend. Die verwendeten, schwer anreg- und mit Hilfe eines Behandlungsstabes 27 einer baren Gase können auch als gegen die Einwirkung Koronaentladungsbehandlung unterworfen, nachdem von Koronaentladungen inerte Gase oder als inerte sie über eine Leerlaufwalze 28 geleitet worden ist. Schutzgase bezeichnet werden. 60 Die behandelte obere Oberfläche steht mit einem

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden leicht anregbaren Gas, wie z. B. Sauerstoff oder Luft,

unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. in Berührung. Zwischen der Folienbahn 21 und der

F i g. 1 zeigt in schematischer Seitenansicht, wobei geerdeten Walze 26 wird ein Stickstoffschutzmantel

einige Abschnitte im Aufriß gezeigt werden, die aufrechterhalten, während die Folienbahn 21 unter

Anwendung des Verfahrens auf Folien, die in Schlauch- 65 dem Behandlungsstab 27 vorbeigeführt wird,

form ausgepreßt worden sind. Das Ausmaß der Behandlung einer Folienober-

F i g. 2 zeigt eine schematische Perspektivansicht, fläche kann in angenäherter Weise mit Hilfe eines

die die Anwendung des Verfahrens auf Folien erläu- einfachen Prüfversuches gemessen werden, der in

F i g. 3 erläutert wird. Tröpfchen destillierten Wassers 31 und 32 werden auf die Oberfläche von unbehandelten bzw. durch Koronaentladung behandelten Oberflächenteilen einer Folienbahn 33 aufgebracht. Das destillierte Wasser benetzt die Oberfläche der unbehandelten Folien nur schwer, so daß die Seiten des Tröpfchens 31 die Folienoberfläche unter einem Winkel Q_n berühren, der im Fall von Polyäthylen und Polypropylen 90° oder mehr beträgt. Im Gegensatz dazu benetzt der Tropfen 32 die Oberfläche des behandelten Teils der Folie bedeutend, und die Seiten des Tropfens bilden an dem Berührungspunkt mit der Filmoberfläche einen Winkel Qt von weniger als 90°. Diese Winkel können in angenäherter Weise berechnet werden, indem man die Höhe A und die Breite B der Tröpfchen mißt und den Berührungswinkel Θ unter Verwendung der folgenden Gleichung angenähert berechnet:

Θ 2Α
° 2 B

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert:

Beispiel 1

Eine 0,1 mm dicke, weiß pigmentierte Polyäthylenfolie wurde zerschnitten und zu Beuteln verarbeitet. Die Folie war auf beiden Seiten vollkommen unbehandelt, so daß aufgebrachte Wassertröpfchen mit der Folienoberfläche Berührungswinkel von mehr als 90° bildeten, wie durch das Tröpfchen 31 in F i g. 3 erläutert wird. Eine Anzahl von Beuteln wurde mit Luft, Stickstoff bzw. Wasserdampf gefüllt und verschlossen. Die Beutel wurden vor dem Verschließen sorgfältig mit dem jeweiligen Gas gespült, um die Entfernung von anhaftender Luft von der Filmoberfläche zu gewährleisten. Durch Erwärmen der Folie während des Spülens oder durch Spülen mit einem erwärmten Gas kann die Wirksamkeit des Spülverfahrens verbessert werden. Eine übliche Hochfrequenz-Teslaspule, die mit 115 Volt Wechselstrom betrieben wurde, wurde so angeordnet, daß ein Funken 2,54 cm weit überschlägt. Die Spule wurde 1,27 cm oberhalb der Oberfläche der Beutel gehalten und die ganze äußere Oberfläche der einzelnen Beutel unter der Spule vorbeigeleitet, um sie zu behandeln. Das Ausmaß der Behandlung wurde bestimmt, indem die Beutel geöffnet wurden, Tröpfchen destillierten Wassers auf die verschiedenen Oberflächenteile aufgebracht wurden und der Winkel berechnet wurde, unter dem der Rand der Wassertröpfchen die Folienoberfläche bei dem oben beschriebenen Prüfversuch berührte. Die durchschnittlichen Ergebnisse dieser Messungen, die in Tabelle I wiedergegeben sind, zeigen, daß eine Behandlung der inneren Oberflächen der Beutel lediglich im Falle der Beutel eingetreten war, die Luft enthalten hatten, während bei den Stickstoff bzw. Wasserdampf enthaltenden Beuteln keine Behandlung stattgefunden hatte.

Die Versuche wurden in einer Luftatmosphäre bei 22°C und einer relativen Feuchtigkeit von 50% durchgeführt.

	Tabelle	1	Θ außen	Θ innen
Im Beutel	befindliches Gas		40° 41,2° 46,8°	53,2° >90° >90°
5 Luft ....
N2 .. . .
Wasserdampf

B e i s ρ i e 1 2

Der Versuch von Beispiel 1 wurde im technischen Maßstab mit einer Apparatur gemäß F i g. 1 wiederholt. Eine Schlauchbahn aus einer 0,1 mm dicken, weiß pigmentierten Polyäthylenfolie wurde ausgepreßt, zu einer 132 cm breiten Schlauchbahn flachgelegt und auf ihrer Außenseite einer starken Koronaentladungsbehandlung unterworfen. Zuerst wurde Stickstoff und dann Luft in das Innere der Schlauchbahn eingeführt. Die erhaltenen durchschnittlichen Berührungswinkel sind in Tabelle II angegeben.

Tabelle II

Stickstoff
Luft ....

Durchschnittlicher Berührungswinkel
Äußere Oberfläche Innere Oberfläche

59°
63°

Beispiel 3

>90°

77°

Aus einer 0,05 mm dicken Polypropylenfolie und aus einer 0,125 mm dicken Polyäthylenterephthalatfolie wurden Beutel hergestellt. Die unbehandelte Folie wurde nach dem oben beschriebenen »Wassertropfenverfahren« geprüft. Es wurde gefunden, daß die Tröpfchen aus destilliertem Wasser mit der unbehandelten Polyäthylenterephthalatfolie einen Berührungswinkel von 75° und mit der unbehandelten biaxial orientierten Polypropylenfolie einen Berührungswinkel von mehr als 90° bildeten. Beutel der beiden Arten wurden zur Entfernung anhaftender Gase gespült, mit Stickstoff, Wasserdampf bzw. Luft gefüllt und mit Hilfe eines thermoplastischen Bandes verschlossen. Die Beutel wurden dann mit Hilfe einer Teslaspule wie im Beispiel 1 behandelt. Die Beutel wurden dann geöffnet und dem oben beschriebenen »Wassertropfenversuch« unterworfen. Sämtliche Beutel zeigten auf der äußeren Oberfläche eine starke Koronaaktivierung. Wie in Tabelle III erläutert wird, zeigten die mit Luft gefüllten Beutel außerdem eine bedeutende Aktivierung auf den Innenflächen der Beutel, während die mit Wasserdampf bzw. Stickstoff gefüllten Beutel innen keine Aktivierung zeigten.

Tabelle III

Gas im Beutel

Luft

N₂

Wasserdampf

Polyäthylentere-

phthalatbeutel

Θ außen I Θ innen

49^C
47^C
45°

62°
70°
70°

Polypropylenbeutel
Θ außen I Θ innen

72°
74°
76°

73°
>90°
>90°

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 hochgespannten hochfrequenten Glimmentladungen Patentansprüche· beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung ist der " in der britischen Patentschrift 715 914 beschriebenen, abgesehen davon, daß die Behandlungs- und die

1. Verfahren zur Verbesserung der Adhäsions- 5 Masseelektroden so angeordnet sind, daß sie speziell eigenschaften ausgewählter Bereiche von Kunst- für die Behandlung sehr breiter Folien geeignet ist, stoffolien, bei dem man den zu behandelnden ähnlich. Eine Behandlungselektrode ist über der Bereich mit einem Gas beaufschlagt, das unter Folie gleich hinter dem Punkt angeordnet, in dem einer Koronaentladungsbehandlung leicht ionisiert die Folie die geerdete Elektrodenwalze zuerst berührt, und/oder freie Radikale bildet, und die gesamte io die andere Behandlungselektrode ist kurz vor dem Folie einer Koronaentladung unterwirft, d a- Punkt angeordnet, an dem die Folie die Oberfläche durch gekennzeichnet, daß die übrigen der geerdeten Walze verläßt.

Bereiche der Folie mit einem inerten Gas in In der USA.-Patentschrift 2 939 956 ist eine VorBerührung gebracht werden, das unter einer richtung beschrieben, die der in der britischen Patent-Koronaentladungsbehandlung schwer ionisiert und/ 15 schrift 715 914 beschriebenen ebenfalls sehr ähnlich oder freie Radikale bildet. ist. Es wird jedoch ein hochgespannter Wechselstrom

2. Verfahren nach Anspruch 1. bei dem man geringer Stromstärke benutzt, dessen Frequenz im eine flachgelegte Schlauchfolie in einer sauerstoff- Bereich der Radiowellen liegt.

haltigen Atmosphäre einer Koronaentladung unlor- Obgleich diese Behandlung lediglich mit einer

wirft, dadurch gekennzeichnet, daß man in das 20 Seite der Folie durchgeführt wird, wurde gefunden,

Innere der Schlauchfolie vor deren Zusammen- daß auch auf der Rückseite der Folie eine bedeutende

legen Stickstoff einleitet. Aktivierung eintritt, insbesondere wenn die Behand-

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man lung unter drastischen Bedingungen durchgeführt eine aus einer Breitschlitzdüse ausgepreßte Flach- wird. Eine solche Aktivierung der Rückseite ist in folie in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre einer 25 einigen Fällen, wo es auf den Zustand der Folien-Koronaentladung unterwirft, dadurch gekenn- rückseite nicht ankommt, ohne Bedeutung. In zahlzeichnet, daß man die zu schützende Seile der reichen Fällen wurde jedoch gefunden, daß bei Folien, Flachfolie direkt in eine Inertgasatmosphäre die auf der einen Seite einen Druckfarbenüberzug auspreßt. aufweisen, beim Aufwickeln zu Rollen eine Über-

30 tragung der Druckfarbe von der bedruckten Seite auf die darüberliegende unbedruckte Rückseite der nächsten Folienumwicklung auf der Rolle in Be-

reichen stattfindet, in denen eine unerwünschte Aktivierung der Rückseite eingetreten ist. Eine solche 35 Übertragung von Druckfarbe führt dazu, daß Verpackungen, die aus der Folie hergestellt werden, unansehnlich werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesse- Bei Folien, die als entfernbare Abdeckfolien für rung der Adhäsionseigenschaften ausgewählter Be- druckempfindliche Klebebänder od. dgl. Verwendung reiche von Kunststoffolien, bei dem man den zu 40 finden sollen und die auf einer Seite bedruckt werden behandelnden Bereich mit einem Gas beaufschlagt, sollen, wie z. B. mit einem Warenzeichen, ist es von das unter einer Koronaentladungsbehandlung leicht ausschlaggebender Bedeutung, daß die Rückseite ionisiert und/oder freie Radikale bildet, und die praktisch unbehandelt bleibt, da jede Aktivierung gesamte Folie einer Koronaentladung unterwirft. der Rückseite nicht nur zu einer Übertragung von Die Koronaentladungsbehandlung von Kunstoff- 45 Druckfarbe während der Lagerung des Abdeckfolienfolien wird in breitem Maße angewendet, um die materials vor seiner Aufbringung auf das Klebeband Aufnahmefähigkeit bzw. die Verankerungseigenschaf- führen würde, sondern auch dazu, daß die Abdeckten derartiger Filme für Druckfarben und Klebstoffe folie derart zähe an der Klebstoffschicht haften zu verbessern. würde, daß eine Entfernung der Abdeckfolie durch Aus der britischen Patentschrift 715 914 ist ein 50 den Verbraucher nahezu unmöglich sein würde. Eine Verfahren zur einseitigen Behandlung von Filmen unerwünschte Aktivierung der Rückseite solcher oder Folien aus Polyäthylen oder anderen Materialien Abdeckfolien würde also ihre Brauchbarkeit beeinmit Koronaentladungen bekannt. Bei dem in dieser trächtigen.

Patentschrift beschriebenen Verfahren wird die Folie Es ist versucht worden, die Rückseitenbehandlung

über eine geerdete Walze geführt. Die eine Seite der 55 von in Schlauchform ausgepreßten Folien dadurch

Folie liegt somit an eine bewegliche Masseelektrode zu verhindern, daß man den ausgepreßten Schlauch

an und die andere Seite ist der Luft ausgesetzt. Über flachlegt, um die Innenflächen der Folie in sehr enge

der beweglichen Masseelektrode ist eine stationäre Berührung miteinander zu bringen und auf diese

Behandlungselektrode angeordnet, an der eine Span- Weise eine Behandlung dieser Innenflächen zu ver-

nung von beispielsweise 10 000 oder 20 000 Volt 60 hindern. Diese Verfahrensweise liefert jedoch unzu-

liegt, die ausreicht, um einen Wechselstrom von friedenstellende bzw. keine reproduzierbaren Ergeb-

einigen Milliamper zu erzeugen. Ein Luftspalt trennt nisse, da zwischen den Oberflächen winzige Luft-

die Behandlungselektroden von der zu behandelnden Waschen eingeschlossen werden, so daß die Folie

Filmoberfläche und erleichtert die infolge der Span- in der Nähe dieser eingeschlossenen Bläschen be-

nungsdifferenz zwischen den Elektroden auftretende 65 handelt wird.

Koronaentladung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

In der USA.-Patentschrift 2 8Sl 470 ist eine Vor- Verfahren anzugeben, bei dem ausgewählte Bereiche

richtung zur Behandlung von Kunstsioffilmen mit von Kunststoffolien in sorüfältia regelbarer Weise