Brevet FR2198823A1 — publié le 19740405

La présente invention se rapporte à un film de polypropy lène sans blocage et à sa préparation. Plus particulièrement, elle se rapporte à un film de polypropylène étiré, transparent ayant de bonnes propriétés de glissement et d'absence de blocage et à sa préparation. Les films de polypropylène sont largement utilisés comme matières d'empaquetage par suite de leurs propriétés physiques avantageuses telles qu'une bonne transparence, une grande dureté en surface et une excellente résistance mécanique. Cependant, par suite de la non polarité du polypropylène, ils peuvent être difficilement imprimés et mis à adhérer. Pour améliorer cette propriété désavantageuse, les films sont d ordinaire soumis à un traitement avec une décharge corona. Par suite, leur surface est rendue collante et apte à provoquer un blocage lors de l'emmagasinage, si bien que leur séparation devient remarquablement difficile. Cette tendance est remarquable particulièrement lorsqu'on incorpore un agent antistatique.Pour être utile dans la pratique, on souhaite que le coefficient de friction entre chaque feuille de films de polypropylène soit suffisamment faible et qu'ils présentent des propriétés d'absence de blocage et d'anticollage. Pour fournir des films de polypropylène ayant ces propriétés favorables, on a tenté de mélanger de fines particules de matières minérales dans une composition de polypropylène. Cependant, puisque les fines particules de matières minérales ont tendance à floculer, il est difficile de les disperser uniformément dans la composition de polypropylène. En outre, la dimension des particules de matières minérales dans une composition de polypropylène est entièrement associée à leur dimension de particules avant le mélangeage et peut être difficilement contrôlée au cours du mélangeage.De plus, la transparence inhérente au polypropylène est perdue dans le film de polypropylène résultant, par suite de la différence d'indice de réfraction entre le polypropylène et les matières minérales mélangées avec lui et également par suite des vides formés dans le film durant l'étirage, les matières minérales étant leurs noyaux. Par suite d'études pour rechercher un film de polypropylène pourvu de bonnes propriétés de glissement et d'absence de blocage, tout en maintenant une bonne transparence inhérente au polypropylène, la demanderesse a trouvé que, lorsqu'un mélange de polypropylène et d'une résine thermoplastique (0,01 à 1 % en se basant sur le poids du polypropylène), ayant un point de fusion supérieur à celui du polypropylène et étant sensiblement incompatible avec le polypropylène par fusion, est chauffé à une température supérieure au point de fusion de la résine thermoplastique et puis agité, cette résine thermoplastique fournit de fines particules qui sont dispersées uniformément dans le polypropylène.La demanderesse a également trouvé que le film formé à partir de ce mélange a des morceaux très fins et minuscules à la surface et ces morceaux sont efficaces pour empocher le blocage. La présente invention est basée sur ces découvertes. Selon la présente invention, on prévoit un film de polypropylène dans lequel de fines particules d'une résine thermoplastique, ayant un point de fusion supérieur à celui du polypropylène et étant sensiblement incompatible avec le polypropylène par fusion, sont uniformément dispersées en quantité comprise entre 0,01 et 1 % en poids, en se basant sur le poix5 du polypropylène. Le polypropylène utilisé dans la présente invention peut être un polypropylène ne contenant pas moins de 80 % en poids de polypropylène isotactique ou son mélange avec une poly-a-oldrine autre que le polypropylène. Le polypropylène peut être également un copolymère de propylène et d'une a-oléfine autre que le propylène, dans lequel la teneur en a-oléfine va Jusqu'à 5 % en mole. La résine thermoplastique utilisée dans la présente invention doit être une résine ayant un point de fusion supérieur à celui du polypropylène mais suivant une valeur non supérieure à 1000C ou plus, de préférence ayant un point de fusion de 30 à 700C au-dessus de celui du polypropylène et étant sensiblement incompatible avec le polypropylène à l'état fondu. L'incompatibilité du polypropylène avec la résine thermoplastique peut être confirmée expérimentalement mais peut être supposée sur la base d'un paramètre de solubilité qui est calculé à partir d'une constante d'attraction molaire des atomes ou des groupes atomiques dans un polymère. Ainsi, le polypropylène et la résine thermoplastique présentent généralement une incompatibilité suffisante quand la différence entre eux, au point de vue paramètre de solubilité, est de 2,0 ou davantage. Des exemples de la résine thermoplastique sont des polyamides telles que la polycaproamide (c'est-à-dire le nylon 6) (P.F. 215 C), la polyhexaméthylèneadipamide (c'est-à-dire le nylon 66) (P.F. 2600C), la polyhexaméthylènesébacamide (c'est-à-dire le ny lon 610) (P.P. 2350C) et les copolymères des composants monomères dans les polymères, des polyesters tels que le téréphtalate de polyéthylène (P.F. 2580C), le téréphtalate/isophtalate de polyéthylène (P.F. 190 - 2500C), le téréphtalate de polytétraméthylène (P.F. 2300C) et le téréphtalate de poly-l,4-cyclohexylènediméthy- lène (P.F. 2500C), des polyétheresters tels que l'oxybenzoate de polyéthylène (P.F. 225 C), etc. La quantité de résine thermoplastique à mélanger avec le polypropylène peut être de 0,01 à 1 en poids, en se basant sur le poids du polypropylène. Quand cette quantité est au-dessus de la limite supérieure, la transparence du film obtenu à partir du mélange résultant est mauvaise. Lorsque la quantité est moindre que la limite inférieure, on ne peut pas obtenir de propriétés anticollage satisfaisantes. Dans le mélange de la résine thermoplastique et du polypropylène on peut incorporer ntimporte quel additif, dont un exemple typique est un agent antistatique cationique, anionique, non ionique, amphotère ou amphotère métallique. L'incorporation d'un agent antistatique non ionique, tel qu'une polyoxyéthylènealkylami de, une polyoxyéthylènealkylamine ou un ester aliphatique de glycérol, est particulièrement préférée. La quantité de l'agent antistatique peut être d'ordinaire de 0,01 à 5,0 % en poids, de préférence de 0,05 à 1,5 % en poids par rapport au polypropylène. L'utilisation de l'agent antistatique en quantité trop importante diminuera la propriété d'absence de blocage. Pour disperser la résine thermoplastique dans le polypropylène sous forme de fines particules, leur mélange est chauffé à une température supérieure au point de fusion de la résine thermoplastique et puis bien agité. Pour ces opérations, on peut utiliser un dispositif d'extrusion classique. Ainsi, le mélange est introduit dans le dispositif d'extrusion, chauffé, agité avec une vis et extrudé à partir d'une matrice à travers un filtre; de ce fait, la résine thermoplastique sous forme de fines particules est dispersée dans le polypropylène. Ce phénomène semble être principalement dû à la force de cisaillement quand le mélange passe à travers le passage étroit dans le dispositif d'extrusion, le filtre, l'ajutage ou analogues. La dimension moyenne de particules de la résine thermoplastique est contrôlée pour être comprise entre 0,1 et 108 en adoptant une condition de mélange appropriée. Par mélange dans les mêmes conditions, la dimension de particules est affectée par la différence entre la résine thermoplastique et le polypropylène au point de vue point de fusion, ainsi que paramètre de solubilité. Une différence plus importante de point de fusion fournit une dimension de particules plus grande et une différence plus petite donne une plus faible dimension de particules. Pour obtenir une dimension de particules souhaitable le point de fusion de la résine thermoplastique doit entre supérieur au point de fusion du polypropylène, mais non supérieur à 1000C ou plus par rapport au point de fusion du polypropylène. On préfère particulièrement une résine dont le point de fusion est de 30 à 700C au-dessus du point de fusion du polypropylène La dimension de particules de la résine thermoplastique doit entre de 0,1 à 108 , de préférence de 0,8 à 3,O#. . Quand la di- mension de particules est moindre que cette limite inférieure, les propriétés de glissement et d'absence de blocage ne sont pas satisfaisantes.Une dimension de particules plus grande que cette limite supérieure entratne une diminution de transparence. Puisque la quantité de résine thermoplastique à incorporer dans le polypropylène est faible, il peut Entre quelquefois difficile d'obtenir une dispersion uniforme de la résine thermoplastique. Dans un tel cas, la résine thermoplastique peut être mélangée avec une partie du polypropylène, et le mélange résultant peut être encore mélangé avec le restant du polypropylène. L'extrusion du mélange ainsi obtenu à l'état de masse fondue assure la dispersion uniforme de la résine thermoplastique. Quant à la quantité de résine thermoplastique à mélanger avec le polypropylène au stade principal, c'est-à-dire pour la préparation de la fournée principale, il nty a pas de limitation exacte, mais il est souhaitable qu'il y en ait entre environ 5 et environ 20 parties en poids pour 100 parties en poids du polypropylène. Quand la résine thermoplastique est mélangée avec le polypropylène, on exige que la température soit supérieure au point de fusion de la résine thermoplastique. Cependant, dans l'extruslon pour former un film, on n'exige pas que la température soit supé- rieure au point de fusion de la résine thermoplastique et cette température peut être une température classique, d'ordinaire adoptée dans l'extrusion du polypropylène à l'état de masse fondue. La composition de polypropylène dans laquelle les fines particules de la résine thermoplastique sont dispersées est extru triée à 1 état de masse fondue pour former un film par un mode opéra titre classique et puis étirée uniaxialement ou biaxialement. Puisque les fines particules de la résine thermoplastique sont défor es jusqu à un certain point par étirage, des vides sont diffici liement produ:ts. Si l'étirage est effectué à une température quelcue peu supérieure, ta production de vides sera supprimée plus complètement. Ainsi, la transparence du film de la présente invention est extrêmement bonne. Avant l'étirage, le film obtenu par extrusion de la composition de polypropylène contenant la résine thermoplastique dispersée peut être stratifié sur un film, #'est-à-dire un film de couche de base, du polypropylène ne contenant pas la résine thermoplastique. Pour la stratification, la composition de polypropylène contenant la résine thermoplastique et le polypropylène ne contenant pas la résine thermoplastique peuvent être simultanément extrudés et puis comprimés sur un tambour de refroidissement. A titre de variante, la composition de polypropylène contenant la résine thermoplastique peut être extrudée à l'état de masse fondue sur un film de polypropylène ne contenant pas la résine thermoplastique. Dans une autre variante, un film de composition de polypropylène contenant la résine thermoplastique peut être combiné à un film de polypropylène ne contenant pas la résine thermoplastique. La stratification peut être réalisée non seulement sur une surface mais sur les deux surfaces du film de couche de base, afin de fournir un film stratifié ayant les deux surfaces sans blocage. Le film stratifié est alors étiré uniaxialement ou biaxialement. Le film étiré à couches multiples ainsi obtenu à des morceaux fins et minuscules en surface et est pourvu de bonnes propriétés de glissement et d'absence de blocage. En outre, sa transparence est très bonne parce que la résine thermoplastique qui réduit la transparence du film n'est pas contenue dans la couche de base. Des exemples de réalisation pratiques et actuellement préférés de la présente invention sont présentés par les exemples suivants dans lesquels les parties et les pourcentages sont en poids, F signifie la surface du film mise en contact avec le tambour de refroIdissement et B signifie l'autre surface. Les propriétés des films sont mesurées selon les procédés suivants : Voile : déterminé par le procédé tel que spécifié dans ASTM-D1003-61. (2) Résistance au blocage : deux films (chacun de 80 x 120 mm) sont mis en recouvrement l'un sur l autre en faisant glis- ser l'extrémité supérieure d'un des films de 20 mm vers le bas par rapport à celle de l'autre, et la partie en recouvrement est pourvue d'une charge de 2 kg/cm à 500C pendant 48 heures.Les films en recouvrement ainsi traités sont coupés pour constituer des morceaux de 20 mm de largeur, et les deux films du morceau sont amenés de force à glisser dans la direction longitudinale à 200 C, sous une atmosphère d'une humidité relative de 65 , à une vitesse de 200 mm par minute, avec un dispositif dit Tensilon (fabriqué par la société dite Toyo Seiki Co. Ltd) pour mesurer la tension maxima en g qui est enregistrée comme étant la résistance au blocage. (3) Coefficient de friction dynamique : déterminé selon ASTM-D 1894. EXEMPLE 1 Un mélange de polypropylène (90 parties : P.F. 1680C) et de nylon 6 (10 parties; viscosité intrinsèque, 3,7; P.F. 215 C) est envoyé dans un dispositif d'extrusion, pourvu d'une vis de 65 mm de diamètre tournant à la vitesse de 50 tours par minute et d'un filtre se composant de trois réseaux de fils de 0,297 mm, 0,149 mm et 0,297 mm (5o, 100 et 50 mesh), et l'extrusion de masse fondue est réalisée tout en maintenant le cylindre sur le dispositif d'extrusion respectivement à 2000C, 2400C, 28000 et 29000 dans la première, la seconde, la troisième et la quatrième section à partir du côté d'alimentation, et en maintenant également le filtre formé des réseaux de fils et l'ajutage respectivement à 2900C et 240 C. La fournée principale ainsi obtenue est mélangée avec le même polypropylène ci-dessus en diverses proportions et le mélange résultant est extrudé à l'état de masse fondue pour former un film, d'une manière classique en soi, et refroidi par un tambour de refroidissement pour donner un film non étiré d'une épaisseur de 750 p. Ce film est biaxialement étiré 4,5 et 7 fois respectivement à 1400C et 1600C dans la direction de la machine et dans la direction transversale pour donner un film étiré de 25 Ç d'épaisseur, dont la surface mise en contact avec le tambour de refroidissement (ctest- à-dire la surface F) est soumise à un traitement de décharge corona. Les propriétés physiques du film de polypropylène ainsi obtenu sont présentées dans le tableau 1. TABLEAU 1 Teneur en résine thermoplas tique tique (% en poids) O 0,025 0,05 0,1 0,2 0,5 Dimension moyenne de parti- I cules (#) - 1,2 1,2 1,3 1,4 | 1,5 voile voile F 0,3 0,4 o5 0,7 1,3 3,5 B B 0,3 0,5 0,8 1,1 2,0 4,7 Intérieur 0,2 0,3 0,3 0,4 0,6 1,1 Total I 0,8 1,2 1,6 2,2 3,9 1 9,3 Résistance au F - F 1630 1090 720 510 280 40 blocage B - B 750 410 280 220 190 O Coefficient de F - F i0,95 o,80 0,77 0,73 0,65 0,21 friction dyna- B - B 0,76 0,62 0,54 0,50 0,41 0,14 EXEMPLE 2 Des films de polypropylène biaxialement étirés sont préparés de la même manière que dans l'exemple 1, mais en utilisant divers genres de résines thermoplastiques à la place du nylon 6. Les propriétés physiques des films ainsi obtenus sont présentées dans le tableau 2. TABLEAU 2 Résine thermoplastique A B C D SiO2" Teneur (% en poids) 0,1 0,1 0,2 0,3 0,03 Etat de dis- Forme Cylin- Sphéri- Irrégu- Sphéri Irrégu persion drique que hère que | hère Dimension longues: moyenne 2,5 1 2 0,7 4 de parti- courtes:: cules (#) 1 Voile F 0,4 0,7 0,5 0,9 O B 0,5 0,8 0,8 0,5 O Intérieur 0,6 0,5 0,6 1,1 4,0 Total 1,5 2,0 1,9 2,5 4,o Résistance F - F 1250 700 870 330 410 au blocage B - B 300 290 350 240 200 (g) Coefficient {F - F 0,75 0,70 0,81 0,77 0,79 de friction IB B 0,53 0,51 0,78 0,56 0,67 dynamique Remarques : ) Les résines thermoplastiques telles qu'uti- lisées sont les suivantes ( [ '. ] étant la viscosité intrinsèque) A: poly-m-xylylèneadipamide, P.F. = 230 C, [#] = 2,2. B: copolyamide d'adipate de m-xylylènediammonium et de caprolactame (rapport molaire : 95 : 5), p.P. = 2330C, Citl 5 2,2. C: téréphtalate de polyéthylène, P.F. = 265 C, (#] = 0,60. D: téréphtalate de polytétraméthylène, P.?.- = 2300C, (#] = 1,4. KX) Fines particules de SiO2 (connues sous la marque déposée "Siloid't) utilisées pour la comparaison. EXEMPLES 3 A 7 Sur un film constitué par un mélange comprenant du polypropylène (P.F. 1680C) contenant 1 % du produit connu sous la marque déposée "Denone 331P" (agent tensio-actif non ionique fabriqué par la société dite Marubishi Oil Chemistry Co., Ltd) et du nylon 6 (P.F. 2150C) (couche en surface), ce polypropylène est extrudé à 2500C sous forme d'une couche mince (couche de base) et comprimé sur un tambour de refroidissement sous une pression linéaire de 15 kg/cm pour obtenir un film stratifié, tel que présenté dans le tableau 3. Ce film stratifié est étiré 4,5 fois à 1350C dans la direction de la machine et puis étiré 7 fois à 1600C dans la direction transversale. La surface du film de couche en surface est soumise à un traitement de charge corona. Les propriétés physiques du film étiré biaxialement ainsi obtenu sont présentées dans le tableau 4, dans lequel les exemples 3 et 4 sont indiqués à titre de comparaison. TABLEAU 3 Exemple Epaisseur du film (# ) Dimension de particules et propor n Couche en Couche de tion de mélange du nylai6dans la Couche de base couche en surface surface base 3 4 4 750 1,4 0,2 % 5 150 600 1,4 0,2 % 6 450 300 1,4 0,2 % 7*) 150 450 1,4 1,4 P 0,2 % Remarque : x) Dans l'exemple 7, la stratification est réalisée sur les eux surfaces du film de couche de base. TABLEAU 4 Seple Voile Réslstnce au Coefficient de N blocage friction dyna TOTAL S -S b -S S -S S -S 3 0,7 0,2 0,3 0,2 1680 760 0,96 0,75 4 3,5 1 0,7 0,8 2,0 640 1l 280 0,71 0,56 2,3 1,6 0,2 0,5 270 830 0,39 0,67 6 i 2,2 í 0,8 0,2 1,2 590 780 0,72 0,70 7 7 3,6 3,6 1,5 1,5 0,8 320 50 0,51 0,42 Remarque : x) S1= Surface de la couche de surface traitée avec la décharge coron. #2= Surface opposée à La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de préparation d'un film de polypropylène à bon glissement et sans blocage, ayant une bonne transparence, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger du polypropylène avec une résine thermoplastique à l'état de masse fondue, la résine thermoplastique ayant un point de fusion supérieur au point de fusion du polypropylène mais non supérieur à 1000C ou plus par rapport au point de fusion du polypropylène et étant sensiblement incompatible avec le polypropylène dans les conditions de mélange, pour donner une composition de polypropylène dans laquelle la résine thermoplastique est dispersée sous la forme de fines particules ayant 0,1 à 1,0 P comme dimension moyenne de particules et la quantité de résine thermoplastique dispersée est de 0,01 à 1 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film est stratifié sur un film de polypropylène ne contenant pas la résine thermoplastique avant l'étirage. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le point de fusion de la résine thermoplastique est supérieur au point de fusion du polypropylène de 300C ou plus mais non pas de#700C ou plus. 4 - Procédé selon 1 une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la résine thermoplastique est une polyamide. 5 - Film de polypropylène, caractérisé en ce que de fines particules d'une résine thermoplastique, ayant un point de fusion supérieur à celui du polypropylène et étant sensiblement incompatible avec le polypropylène par fusion, y sont uniformément dispersées en quantité de 0,01 à 1 ç en poids, en se basant sur le poids du polypropylène. 6 - Film de polypropylène selon la revendication 5, caractérisé en ce que la dimension moyenne de particules de la résine thermoplastique est 0,1 à 10 7 - Film de polypropylène selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que le point de fusion de la résine thermoplastique est supérieur au point de fusion du polypropylène de 300C ou plus mais non pas de 700C ou plus. 8 - Film stratifié ayant de bonnes propriétés de glisse ment et d'absence de blocage, caractérisé en ce qu'il comprend le film de polypropylène selon la revendication 5 et un film de polypropylène ne contenant pas la résine thermoplastique, stratifié par dessus.