DE69603484T2

DE69603484T2 - Kunststofffolien

Info

Publication number: DE69603484T2
Application number: DE69603484T
Authority: DE
Inventors: Helen Biddiscombe; Allan Crighton
Original assignee: Hoechst Trespaphan GmbH
Current assignee: Treofan Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1995-04-29
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: ES2135893T3; MX9707751A; DE69603484D1; US5972490A

Description

Vorliegende Erfindung betrifft polymere Feinfolien, insbesondere Polypropylenfeinfolien mit gutem Glanz.
Bislang wurde in EP 0004633-A vorgeschlagen, lichtundurchlässige Polypropylenfolien herzustellen, wobei die Lichtundurchlässigkeit von Mikroporen innerhalb einer Kernschicht einer Folienstruktur mit drei Schichten herrührt. Die thermisch schweißbaren Außenschichten dieser Folien verleihen ihnen einen Grad an Glanz. Jedoch wurden in der Technik höhere Grade an Lichtundurchlässigkeit, kombiniert mit hohen Glanzwerten, gesucht.
Ein Vorschlag zu Erhöhung der Lichtundurchlässigkeit von Polypropylenfolien war die Verwendung von Titandioxid als Füllstoff. Zum Beispiel beschreibt GB 2195947-A biaxial orientierte Polypropylenfolien mit einer Grundschicht aus einem, Mikroporen aufweisenden Propylenhomopolymeren mit einer thermisch schweißbaren polymeren Außenschicht hierauf, welche Titandioxid enthält. Das Titandioxid in der Außenschicht verleiht den Folien im Vergleich zu analogen Folien mit Poreneinschlüssen, wie sie zum Beispiel in EP 000463-A beschrieben sind, eine verbesserte Lichtundurchlässigkeit; jedoch ist der Oberflächenglanz der Folien vermindert.
In EP 0517109-A wurde die Verwendung einer Schicht aus Propylenhomopolymerem vorgeschlagen, das fein verteiltes Titandioxid zwischen einer Kernschicht aus Propylenhomopolymerem und einer Polymeren Außenschicht, die keinen Füllstoff enthält, enthält, und derartige Folien sollen einen hohen Glanz besitzen.
US 5178942-A offenbart eine biaxial orientierten Polyolefinfolie, umfassend eine Kernschicht aus einem Polypropylenpolymeren, eine Zwischenschicht ohne Poreneinschlüsse, die vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-% TiO&sub2; enthält, sowie eine Außenhautschicht aus einem Polyolefin.
Gemäß vorliegender Erfindung werden biaxial orientierte Polyolefinfolien bereitgestellt, welche eine Kernschicht aus einem Propylenpolymeren, eine Zwischenschicht auf der Kernschicht aus einem im wesentlichen nichtpigmentierten Propylenpolymeren ohne Poreneinschlüsse und einer Außenhautschicht aus einem Polyolefin mit einem Gehalt an Titandioxid als Pigment umfassen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch Einschluss von Titandioxid in die Außenhautschicht Folien mit besonders hohem Glanz im Vergleich zu beispielsweise Folien mit Titandioxid in der Zwischenschicht und keinem Titandioxid in der Außenhautschicht erhalten werden können. Dies ist auch besonders überraschend, weil Folien, die erfindungsgemäßen Folien analog sind, jedoch ohne die Zwischenschicht zwischen der Kernschicht und einer Titandioxid enthaltenen Hautschicht, einen geringen Glanz zeigen. Der geringe Glanz letzterer Folien ist nicht überraschend, weil die Verwendung von Titandioxid in der Außenfläche von Polyoleflnfolien bislang zur Herstellung synthetischer Papiere mit beschreibbaren Oberflächen vorgeschlagen wurde; vgl. z. Bsp. J 49012815 und J 61228053.
Die Kernschicht erfindungsgemäßer Folien besteht aus einem Propylenpolymeren, vorzugsweise aus einem Propylenhomopolymeren oder einem Copolymeren von Propylen mit geringen Mengen, wie zum Beispiel bis zu 2 Gew.-%, Ethylen. Die Kernschicht kann Poreneinschlüsse aufweisen oder porenfrei sein, und bekannte organische und anorganische porenbildende Mittel können verwendet werden, um unter Anwendung bekannter Verfahren, wie z. Bsp. unter Verwendung von Polymerteilchen, beispielsweise Polyestern, wie Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat, oder Polyamiden, wie Nylons, oder anorganische Feststoffteilchen, wie zum Beispiel Kreide, eine Porenbildung zu bewirken. Das Porenbildungsmittel sollte eine solche Größe besitzen, dass es zu Poren führen kann, wenn die erfindungsgemäßen Folien biaxial gereckt werden.
Zusätzlich zu einem Porenbildungsmittel, oder als Alternative hierzu, können die Kernschichten von erfindungsgemäßen Folien ein oder mehrere Pigmente umfassen; ein besonders bevorzugtes Pigment ist Titandioxid.
Die Kernschicht umfasst üblicherweise ein oder mehrere Additive, welche den Folien antistatische Eigenschaften und Gleiteigenschaften verleihen; Beispiele für Materialien zur Verleihung derartiger Eigenschaften sind bekannt.
Die Zwischenschicht besteht aus einem porenlosen, im wesentlichen nichtpigmentierten Propylenpolymeren. Die bevorzugten Propylenpolymeren sind Propylenhomopolymere oder Copolymere von Propylen mit geringen Mengen, wie z. Bsp. bis zu 2 Gew.-%, Ethylen. Es wird auch bevorzugt, dass die Propylenpolymeren einen isotaktischen Gehalt von mindestens 90% aufiweisen. Die Außenhautschicht besteht aus einem Polyolefin, vorzugsweise einem Propylenpolymeren. Jedoch wird in der Regel bevorzugt, dass die Außenhautschicht thermisch schweißbar, zum Beispiel mit sich selbst, ist; infolgedessen wird es bevorzugt, Copolymere zu verwenden, die sich von zwei oder mehreren α-Olefinen einschließlich Ethylen ableiten. Beispielsweise kann das Polyolefln der Außenschicht ein Copolymer mit einem Gehalt an Einheiten sein, die von Propylen abgeleitet sind, und einer oder mehreren der Verbindungen Ethylen, Buten-1 und α-Olefinen mit einem Gehalt an 5 bis 10 Kohlenstoffatomen. Die Außenschicht kann auch aus Blends von Polyolefinen gebildet sein. Jedoch wird es, wenn Blends benutzt werden, in der Regel bevorzugt, dass die Komponenten des Blends miteinander verträglich sind, so dass sie nicht den Oberflächenglanz der Außenschicht vermindern.
Die Titandioxidmenge in der Außenhautschicht ist üblicherweise mindestens 2,5 Gew.-% der Hautschicht, um die Folien zu pigmentieren. Jedoch wird in der Regel bevorzugt, dass die Hautschicht nicht mehr als 25 Gew.-% Titandioxid bezogen auf das Gewicht der Hautschicht, enthält, da sehr hohe Mengen an Titandioxid den Oberflächenglanz der Folien und auch die mechanische Festigkeit der Außenhautschicht vermindern können; beispielsweise können sie die Verschweißungsfestigkeit von durch die Folien gebildeten thermischen Verschweißungen herabsetzen.
Folien gemäß vorliegender Erfindung können in den verschiedensten Dicken hergestellt werden. Jedoch wird im allgemeinen bevorzugt, dass die Titandioxid enthaltende Außenhautschicht eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 8,0 um, vorzugsweise 1,0 bis 3,0 um, aufweist. Die Zwischenschicht aus nichtpigmentiertem Propylenpolymeren ohne Poreneinschlüsse ist üblicherweise dicker als die Außenhautschicht, wobei bevorzugte Dicken 2 bis 15 um sind, und eine Dicke von 3 bis 8 um besonders bevorzugt wird.
Das in der Außenschicht von erfindungsgemäßen Folien benutzte Titandioxidpigment sollte eine Teilchengröße aufweisen, welche keine Porenbildung des Polymeren herbeigeführt, wobei die mittlere Teilchengröße vorzugsweise weniger als 1 um beträgt. Titandioxidteilchen dieser Größe sind üblicherweise unzureichend, um eine Porenbildung in den Propylenhomopolymeren zu verursachen.
Die Kemschicht und alle anderen vorliegenden Schichten können eine Dicke aufweisen, die zu einer. Folie mit der gewünschten Dicke führt, beispielsweise im Bereich von 25 bis 80 um.
Obgleiche erfindungsgemäße Folien die drei speziellen Schichten besitzen, wird es in der Regel bevorzugt, dass sie mindestens eine weitere Schicht auf der Oberfläche der Kernschicht umfassen, welche von der speziellen Zwischenschicht und Außenhautschicht entfernt liegt. Eine derartige weitere Schicht bzw. weitere derartigen Schichten bestehen vorzugsweise aus einem oder mehreren Polyolefinen, wobei die durch eine derartige weitere Schicht bzw. Schichten gebildete Außenfläche vorzugsweise aus einem thermisch schweißbaren Polyolefin besteht. Derartige efindungsgemäße Folien bestehen vorzugsweise aus vier oder fünf Schichten, wobei die weitere Schicht bzw. weiteren Schichten so ausgewählt werden, dass die Folien mit den für diese Seite der Folien erforderlichen Eigenschaften ausgestattet sind. Eine besonders bevorzugte Folienstruktur besteht aus fünf Schichten, nämlich einer mittleren Kernschicht mit zwei Zwischenschichten aus einem oder mehreren Propylenpolymeren, die porenlos und nicht-pigmentiert sind, und zwei Außenhautschichten aus einem Propylenpolymeren von denen zumindest eine Titandioxid enthält. Die für die beiden Zwischenschichten und für die beiden Außenhautschichten verwendeten Polymeren können auf jeder Seite der Kernschicht gleich oder verschieden sein, und die in den beiden Außenhautschichten benutzte Titandioxidmenge kann auch gleich oder verschieden sein.
Im allgemeinen umfassen erfindungsgemäße Folien zusätzlich zu dem in der Außenhautschicht oder den Außenhautschichten vorliegenden Titandiioxid in ihren beiden Außenflächen üblicherweise ein Antiblockmittel. Geeignete Antiblockmittel sind bekannt, beispielsweise Siliciumdioxid.
Folien gemäß vorliegender Erfindung können nach bekannten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Coextrusion der jeweiligen Schichten, gefolgt von gleichzeitigem oder nacheinander erfolgendem biaxialen Recken.
Wenn porenbildende Mittel, Pigmente, wie z. Bsp. das in der bzw. den Außenschichten benutzte Titandioxid, oder andere Additive, wie z. Bsp. Antistatika oder Gleitadditive, in ein oder mehrere Schichten der Folien eingearbeitet werden, werden sie in Form von einem oder mehreren Masterbatches eingearbeitet.
Es wird besonders bevorzugt, erfindungsgemäße Folien durch Coextrusion einer Schmelze der Polymeren für die jeweiligen Schichten durch eine Breitschlitzdüse herzustellen, vorzugsweise unter Verwendung von Masterbatches zur Einführung von Additiven in die jeweiligen Schichten, und sodann das Recken des Coextrudats nacheinander zu bewirken. Das Recken in Extrusionsrichtung wird vorzugsweise in dem Verhältnis 4 : 1 bis 7 : 1 bewirkt, indem man das Coextrudat über erwärmte Walzen, die sich mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten drehen, führt, und sodann in Quenichtung, beispielsweise im Verhältnis von 5 : 1 bis 10 : 1 unter Verwendung eines Spannrahmentrockners. Die biaxial gereckte Folie wird dann vorzugsweise mit einer gewissen Abmessungsschrumpfung getempert, und die Außenhautschicht mit einem Gehalt an Titandioxid wird sodann vorzugsweise behandelt, um ihre Oberflächenenergie zu erhöhen, beispielsweise durch Flammen- oder Koronaenfladungsbehandlung, bevor sie aufgewickelt wird.
Nachfolgende Beispiele werden lediglich zur Veranschaulichung gegeben.
In allen Fällen sind die Messungen des Glanzes für die Oberfläche der Titandioxid enthaltenden Folien oder die Oberfläche aufgezeichnet, welche eine Titandioxid enthaltende Zwischenschicht unterhalb der Außenschicht, für die die Mlessung vorgenommen wird, aufweist.

BEISPIEL 1

Eine vierschichtige endlose Polymerbahn wurde unter Verwendung von Schmelzen der jeweiligen Polymeren durch eine Breitschlitzdüse coextrudiert, wobei die Bahn aus einer ersten Außenschicht aus einem Propylen/Ethylen- Copolymeren (4 Gew.-% Ethylen) mit einem Gehalt an 15 Gew.-% Titandioxid der mittleren Teilchengröße < 1 um und 0,1 Gew.-% Siliciumdioxid mit einer nnittleren Teilchengröße von nahezu 3,5 um, einer Zwischenschicht aus einem Propylenhomopolymeren, einer Kemschicht aus dem gleichen Propylenhomopolymeren wie die Zwischenschicht, jedoch mit einem Gehalt an 10,6 Gew.-% Kreide einer mittleren Teilchengröße von 3 um, und einer zweiten Außenschicht aus dem gleichen Propylen/Ethylen-Copolymeren wie die erste Außenschicht und mit einem Gehalt an der gleichen Menge des gleichen Siliciumdioxids, jedoch ohne Titandioxid, bestand.
Die coextrudierte endlose Bahn wurde durch Führen über eine Kühlwalze zur Verfestigung der Schmelzen gekühlt und sodann in Richtung der Extrusion durch Führen über auf 110ºC erwärmte Walzen auf das 4,5fache gereckt, die sich mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten drehten. Sodann wurde die monoaxial gereckte Bahn auf das Zehnfache in Querrichtung unter Verwendung eines Spannrahmentrockners bei 163ºC gereckt, und die erhaltene biaxial gereckte Folie wurde getempert. Die gekühlte Folie wurde sodann auf beiden Außenflächen einer Koronaentladungsbehandlung unterzogen, und die Folie wurde aufgewickelt.
Die erhaltene Folie hatte eine Gesamtdicke von 82 um, wobei die beiden Außenhautschichten 2,5 um dick waren, und die einzige Zwischenschiclht eine Dicke von 8 um aufwies. Der Rest der Folie war eine Kernschicht aus mit Poren versehenem Propylenhomopolymeren. Die Folie hatte eine Dichte von 0,62 g/cm³. Die Hautschicht hafftete gut an der Zwischenschicht, wie durch einen Klebebandtest nachgewiesen wurde.
Der Glanzwert RB3 der Folie wurde bei 20º unter Verwendung eines Dc Lange-Reflektometers gemessen, und der erhaltene Wert ist in Tabelle I enthalten. Die Tabelle I zeigt auch die optische Dichte der Folie.

BEISPIEL 2 (Vergleich)

Eine Dreischichtpolymerfolie wurde unter Anwendung des Verfahrens des Beispiels 1, jedoch unter Weglassung der Zwischenschicht, hergestellt. Die Dicke der Endfolie war 80 um, wobei die beiden Außenschichten jeweils 2,5 um dick waren.
Der Glanzwert RB3 der Folie wurde bei 20º unter Anwendung der in Beispiel 1 benutzten Methode gemessen; die erhaltenen Werte sind zusammen mit der optischen Dichte der Folie und der Adhäsion der Außenschicht an der Kernschicht in Tabelle I angegeben. Die Foliendichte betrug 0,62 cm³. Die Hautschicht haftete nicht gut an der Kemschicht, wie durch einen Klebebandtest festgestellt wurde.

BEISPIEL 3 (Vergleich)

Eine Vierschichtfolie wurde unter Anwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens hergestellt, wobei jedoch das Titandioxid der ersten Außenschicht in die Zwischenschicht anstelle in die erste Außenschicht in einer Menge von 14 Gew.-% der Zwischenschicht eingearbeitet wurde. Die Filmdichte war 0,62 g/cm³.
Der Glanzwart RB3 der Folie wurde bei 20º unter Anwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens gemessen; der erhaltene Wert ist zusammen mit der optischen Filmdichte in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
Der Glanz wurde bei 20º gemessen, weil dies zu Werten führt, die für den durch das Auge beurteilten Glanz repräsentativer sind. Die erfindungsgemäße Folie zeigte einen hohen Glanz in Kombination mit einer Beständigkeit gegenüber der Entfernung der weißes Titandioxid enthaltenen Schicht beim Klebebandtest. Auch hatte die erfindungsgemäße Folie eine höhere optische Dichte als diejenige der Vergleichsbeispiele.

BEISPIELE 4 bis 8

Fünf Vierschichtfolien, von denen jede 40 um dick war, wurden nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt; die jeweiligen Dicken der verschiedenen Schichten der erhaltenen Folien sind in Tabelle 2 angegeben. Jedoch enthielten die Kernschichten dieser Folien 3,5 Gew.-% Kreide mit einer mittleren Teilchengröße von 1 um. Die Dichte ein jeder dieser Folien war 0,75 g/cm³.

BEISPIEL 9 (Vergleich)

Eine Vierschichtfolie wurde auf eine Weise hergestellt, welche der in Beispiel 3 beschriebenen ähnlich war, jedoch unter Verwendung von 3,5 Gew.-% Kreide mit einer mittleren Teilchengröße von 1 um, wobei das Titandioxid jedoch nicht in der Außenschicht, sondern der Zwischenschicht vorlag. Die Folie hatte eine Dichte von 0,75 g/cm³. Tabelle 2

BEISPIEL 10 (Vergleich)

Eine dreischichtige, endlose Polymerbahn wurde hergestellt, indem man eine Kernschicht aus Polypropylen-Homopolymerem mit einem Gehalt an 11,5 Gew.-% Titandioxid einer mittleren Teilchengröße von < 1 um mit zwei Außenschichten eines PropylenlEthylen-Copolymeren (5 Mol.% Ethylen) auf jeder Oberfläche der Kernschicht coextrudierte. Die endlose Bahn wurde sodann biaxial gereckt, wie in Beispiel 1 beschrieben.
Die erhaltene biaxial gereckte Folie hatte eine Gesamtdicke von 35 um, wobei jede Außenschicht 0,8 um dick war.
Der Glanz nach Dr. Lange bei 20º, und die optische Dichte dieser Follie sind in Tabelle 3 angegeben.

BEISPIEL 11

Ein Vierschichtfolie wurde, im wesentlichen wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass die Kernschicht 11,5 Gew.-% Titandioxid einer mittleren Teilchengröße von < 1 um und keine Kreide enthielt. Nach dem biaxialen Recken der Bahn hatte die Folie eine Gesamtdicke von 35 um, wobei jede Außenschicht 1 um dick war. Die Zwischenschicht hatte eine Dicke von 5 um, und die Außenschicht hierauf enthielt 15 Gew.-% Titandioxid.
Der Glanz nach Dr. Lange bei 20º der Folie und ihre optische Dichte sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3

Claims

1. Biaxial orientierte Polyolefinfolie mit einer Kernschicht aus Propylenpolymer, einer Zwischenschicht auf der Kernschicht aus einem im wesentlichen nicht pigmentierten Propylenpolymer ohne Poreneinschlüsse und einer äußeren Randschicht aus einem Polyolefin, das Titandioxyd als Pigment enthält.

2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht ein Propylen-Homopolymer enthält.

3. Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht Poreneinschlüsse besitzt.

4. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht ein Pigment einschließt, das keine Porenschlüsse bildet.

5. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein Propylen-Homopolymer enthält.

6. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Olefin-Polymer ein Copolymer aus Propylen und wenigstens ein weiteres α-Olefin aufweist.

7. Folie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine weitere α-Olefin aus Ethylen und/oder 1-Buten ausgewählt ist.

8. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Randschicht wenigstens 5 Gew% Titandioxyd enthält.

9. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Randschicht bis zu 25 Gew.-% Titandioxyd enthält.