Thermoplastische Kunststoffolie und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine thermoplastische Kunststoffolie und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Eine Anzahl von thermoplastischen Folien aus thermoplastischen Kunststoffen ist bekannt und wird für viele fabrikationsmässige Zwecke verwendet. Zu den am meisten benutzten Folien gehören solche aus Vinylchloridpolymeren und -copolymeren, Styrolpolymeren und -copolymeren, Polymethylmethacrylat und Polyäthylen. Diese Kunststoffe sind in verschiedener Hinsicht vorzüglich, besitzen aber jedoch verschiedene Grenzen ihrer Anwendbarkeit, welche vom einen zum andern Kunststoff verschieden sind. Beispielsweise lassen sich Vinylchloridpolymere nicht durch wirtschaftliche und kontinuierliche Verfahren, z. B.
Strangpressen, zu Folien verarbeiten, und es ist dies nur mit einer komplizierten Vorrichtung möglich, was zu relativ hohen Verarbeitungskosten führt; Polyäthylen ist in Folienform für viele Anwendungen zu wenig steif, und andere Kunststofftypen besitzen eine schlechte Beständigkeit gegenüber gewissen korrosiven Substanzen.
Eine allgemeine Begrenzung der Anwendbarkeit aller bisher bekannten thermoplastischen Folien ist dadurch gegeben, dass ihre mechanischen Eigenschaften beim Erwärmen beträchtliche Verschlechterungen erfahren. Bei Temperaturen über 600 C sind sie, selbst unter sehr geringen Beanspruchungen, nicht mehr verwendbar.
Die erfindungsgemässe thermoplastische Kunststofffolie hat eine Dicke von mehr als 1 mm, sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens teilweise aus einem mindestens vorwiegend kristallinen Polymermaterial aus mindestens einem a-Olefin mit mehr als zwei C-Atomen im Molekül besteht.
Das Verfahren zur Herstellung dieser Folien ist dadurch gekennzeichnet, dass man das genannte Polymermaterial bei einer zwischen 190 und 2500 C liegenden Temperatur zu einer Folie verformt, z. B. strangpresst, walzt oder presst und die so erhaltene Folie zweckmässig genügend langsam abkühlt, dass keine inneren Spannungen entstehen.
Es ist auch eine Abwandlung dieses Verfahrens möglich, bei welcher die Folie so rasch abgekühlt wird, dass die Entwicklung von inneren Spannungen nicht vermieden wird, wobei anschliessend aber eine Konditionierung bei einer Temperatur erfolgt, welche 5300 C, vorzugsweise 5l00 C, unterhalb des Schmelzpunktes des Polymers liegt. Unter Konditionierung versteht man eine Nachbehandlung, die für die endgültigen Eigenschaften der Folie bestimmend ist.
Für die Verwendung bevorzugte Polymere sind hochkristalline Propylenpolymere und Gemische davon mit kristallinen Polymeren von a-Butylen in Mengen von 5-40 % mit Bezug auf das Gewicht des Gemisches. Durch Veränderung der Menge des a-Butenpolymers innerhalb diesem Bereich kann die Steifheit der Folie verändert werden
In dieser Weise hergestellte Folien besitzen einen hohen Elastizitätsmodul (7000 bis 15000 kg/cm2), insbesondere nach dem Streckorientieren, eine ungewöhnlich grosse chemische und mechanische Beständigkeit, eine sehr gute Verarbeitbarkeit und eine thermische Beständigkeit bis auf 110 C, welch letztere Eigenschaft besonders erwünscht ist.
Es ist offensichtlich, dass eine brauchbare Benutzungstemperatur, welche etwa 500 C über derjenigen der bisher verwendeten thermoplastischen Folien liegt, einen grossen Fortschritt bedeutet, indem sich dadurch für Kunstharzfolien neue Anwendungen eröffnen.
Die Herstellung der Folien gemäss vorliegender Erfindung kann in irgendeiner bekannten Weise und unter Verwendung von an sich bekannten Vorrichtungen, beispielsweise durch Kalandern, durch Pressen durch Strangpressen mit einer flachen Schlitzdüse usw. erfolgen.
Die optimalen Verarbeitungsbedingungen beim Strangpressen, Pressen oder Walzen des Polymers hängen ab von der Natur des Polymers und vom Molekulargewicht desselben. Im bevorzugten Molekulargewichtsbereich, d. h. im Bereich von 80000 bis 200000, liegt die optimale Temperatur entsprechend zwischen 190 und 2500 C.
Das benutzte Kühlverfahren muss mit Sorgfalt gewählt werden. Beispielsweise wird für dünnere Folien zwischen 1 und 1,5 mm Dicke ein wesentlich rascheres Abkühlen empfohlen als für dickere Folien, bei welchen die Abkühlung allmählich erfolgen muss, wenn die Bildung von inneren Spannungen vermieden werden soll, welche das gute Verhalten der Folien während der späteren Verarbeitung gefährden könnten. Folien mit inneren Spannungen, z. B. zu rasch abgekühlte Folien, lassen sich konditionieren, indem man sie wenige Minuten auf eine Temperatur erhitzt, welche um 5-10"C unterhalb des Schmelzpunktes des Polymers liegt.
Natürlich kann das verwendete Polymer inerte Füllstoffe verschiedener Art und andere Modifizierungsmittel, wie Farbstoffe oder Antioxydationsmittel, enthalten, ohne dass die Eigenschaften der Folien wesentlich verändert werden.
In den nachfolgenden Beispielen sind alle Angaben über Verhältnisse gewichtsmässig aufzufassen.
Beispiel 1
Ein Gemisch aus 85 Teilen Polypropylen mit einem Molekulargewicht von 160000 und 15 Teilen Polybuten mit einem Molekulargewicht von 130000 wird mit 0,5 Teilen eines Antioxydationsmittels, einem Teil Titandioxyd und 0,2 Teilen Phthalocyaningrün versetzt. Das Mischen erfolgt während 15 Minuten bei 2400 C in einer Walzenmühle, wobei man Platten von 3 mm Dicke erhält. Diese Platten werden zwischen zwei chromplattierten Stahlplatten zwischen die Platten einer Presse gelegt und auf 2500 C erhitzt. Nach etwa 10minütigem Erhitzen presst man 5 Minuten lang mit einem Druck von 120 kg/cm2.
Hierauf kühlt man unter Druck auf 1000 C ab.
Das so erhaltene gepresste Blatt wird entnommen und kann für Überzüge und für Konstruktionsteile von Apparaten für die chemische Industrie verwendet oder gezogen oder vakuumverformt werden.
Beispiel 2
Verwendet wird Polypropylen mit einem Molekulargewicht von 110000, das mit 1 % eines Antioxydationsmittels stabilisiert ist und als Zusatz 2 % Rutildioxyd-Pigment enthält.
Das Material wird bei 2102200 C mit Hilfe eines Schneckenstrangpress-Apparates durch einen Presskopf mit einem geraden Schlitz von 1100 mm Länge und 2,3 mm Breite verpresst. Die aus dem Schlitz heraustretende Folie gelangt auf eine bei 400 C gehaltene Trommel mit einer chromplattierten Oberfläche. Sie wird durch drei chromplattierte Walzen auf die Trommel gepresst. Die Rotationsgeschwindigkeit der Kühltrommel und der Walzen ist so eingestellt, dass die Folie in der Pressrichtung um 15% verstreckt wird. Zwei Messer, welche an der Stelle angeordnet sind, wo die Folie die Kühltrommel verlässt, schneiden von den Randteilen der Folie Streifen von 50 mm Breite ab. Man erhält in dieser Weise eine durchsichtige, 2 mm dicke und 1000 mm breite Folie, welche für zahlreiche Zwecke vorteilhaft verwendet werden kann.
Die Folie lässt sich beispielsweise nach Erhitzen unter einem Infrarotstrahler, welcher der Folie eine Temperatur von etwa 1600 C zu erteilen vermag, in einem gebräuchlichen Vakuumapparat verformen, beispielsweise zu Behältern, Haushaltgeräten und Bestandteilen für elektrische Haushaltapparate.
Thermoplastic plastic film and process for its manufacture
The present invention relates to a thermoplastic plastic film and to a method for its production. A number of thermoplastic films made from thermoplastics are known and used for many manufacturing purposes. The most widely used films include those made from vinyl chloride polymers and copolymers, styrene polymers and copolymers, polymethyl methacrylate, and polyethylene. These plastics are excellent in various respects, but have different limits of their applicability, which differ from one plastic to another. For example, vinyl chloride polymers cannot be made by economical and continuous processes, e.g. B.
Extrusion, processing into films, and this is only possible with a complicated device, which leads to relatively high processing costs; In film form, polyethylene is not rigid enough for many applications, and other types of plastic have poor resistance to certain corrosive substances.
A general limitation of the applicability of all previously known thermoplastic films is that their mechanical properties undergo considerable deterioration when heated. At temperatures above 600 C, they can no longer be used, even under very little stress.
The thermoplastic plastic film according to the invention has a thickness of more than 1 mm, it is characterized in that it consists at least partially of an at least predominantly crystalline polymer material of at least one α-olefin with more than two carbon atoms in the molecule.
The process for producing these films is characterized in that said polymer material is shaped into a film at a temperature between 190 and 2500 C, e.g. B. extruded, rolled or pressed and the film obtained in this way expediently cools slowly enough that no internal stresses arise.
A modification of this process is also possible, in which the film is cooled so quickly that the development of internal stresses is not avoided, but conditioning then takes place at a temperature which is 5300 ° C., preferably 5100 ° C., below the melting point of the Polymers lies. Conditioning is understood as a post-treatment which is decisive for the final properties of the film.
Preferred polymers for use are highly crystalline propylene polymers and blends thereof with crystalline polymers of α-butylene in amounts of 5-40% based on the weight of the blend. By changing the amount of the α-butene polymer within this range, the rigidity of the film can be changed
Films produced in this way have a high modulus of elasticity (7000 to 15000 kg / cm2), especially after stretch orientation, an unusually high chemical and mechanical resistance, very good processability and thermal resistance up to 110 C, the latter property being particularly desirable .
It is obvious that a useful temperature in use, which is about 500 ° C. above that of the thermoplastic films used up to now, represents a great step forward, in that new applications open up for synthetic resin films.
The films according to the present invention can be produced in any known manner and using devices known per se, for example by calendering, by pressing, by extrusion with a flat slot die, etc.
The optimal processing conditions for extruding, pressing or rolling the polymer depend on the nature of the polymer and the molecular weight of the same. In the preferred molecular weight range, i.e. H. in the range from 80,000 to 200,000, the optimal temperature is accordingly between 190 and 2500 C.
The cooling method used must be chosen with care. For example, for thinner foils between 1 and 1.5 mm thick, a significantly faster cooling is recommended than for thicker foils, in which the cooling must take place gradually if the formation of internal stresses is to be avoided, which would impair the good behavior of the foils during the subsequent process Could endanger processing. Films with internal tensions, e.g. For example, films that have cooled too quickly can be conditioned by heating them for a few minutes to a temperature which is 5-10 "C below the melting point of the polymer.
Of course, the polymer used can contain inert fillers of various types and other modifying agents, such as dyes or antioxidants, without the properties of the films being significantly changed.
In the following examples, all information on ratios should be interpreted in terms of weight.
example 1
A mixture of 85 parts of polypropylene with a molecular weight of 160,000 and 15 parts of polybutene with a molecular weight of 130,000 is admixed with 0.5 part of an antioxidant, one part of titanium dioxide and 0.2 part of phthalocyanine green. Mixing takes place for 15 minutes at 2400 ° C. in a roller mill, sheets 3 mm thick being obtained. These plates are placed between two chrome-plated steel plates between the plates of a press and heated to 2500 C. After heating for about 10 minutes, pressing is carried out for 5 minutes at a pressure of 120 kg / cm2.
It is then cooled to 1000 ° C. under pressure.
The pressed sheet thus obtained is removed and can be used for coatings and for structural parts of apparatus for the chemical industry, or it can be drawn or vacuum-formed.
Example 2
Polypropylene with a molecular weight of 110,000 is used, which is stabilized with 1% of an antioxidant and contains 2% rutile dioxide pigment as an additive.
The material is pressed at 2102200 C with the aid of a screw extrusion apparatus through a press head with a straight slot 1100 mm long and 2.3 mm wide. The film emerging from the slot is placed on a drum held at 400 C with a chrome-plated surface. It is pressed onto the drum by three chrome-plated rollers. The rotation speed of the cooling drum and the rollers is adjusted so that the film is stretched by 15% in the pressing direction. Two knives, which are arranged at the point where the film leaves the cooling drum, cut strips of 50 mm width from the edge parts of the film. In this way, a transparent, 2 mm thick and 1000 mm wide film is obtained, which can advantageously be used for numerous purposes.
The film can, for example, after being heated under an infrared radiator, which can give the film a temperature of about 1600 C, deform in a conventional vacuum apparatus, for example into containers, household appliances and components for electrical household appliances.