BIAXIALLY STRETCHED POLYOLEFIN FILM WITH AN ELASTICITY MODULUS IN THE LONGITUDINAL DIRECTION OF MORE THAN 4000 N/MM2

Abstract: 1. Biaxially oriented plastic film made from polypropylene containing an additive comprising a natural or synthetic resin with a softening point of between 70 and 170 degrees C, characterized in that the film has a modulus of elasticity of between 4,000 and 6,000 N/mm**2 in the longitudinal direction.

Description: Biaxial gestreckte polyolefinische Kunststoffolie mit einem Elastizitätsmodul in Längsrichtung von mehr als 4000 N/mm2 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kunststoffolie aus Polyolefin mit einem verbesserten Elastizitätsmodul in Längsrichtung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Optimierung der mechanischen Eigenschaften von Kunststoffolien, insbesondere die Verbesserung des Elastizitätsmoduls in Längsrichtung, sind seit jeher Gegenstand intensiver Bemühungen, weil diese in unmittelbarem Zusammenhang mit den anwendungstechnischen Eigenschaften stehen und somit das Verarbeitungsverhalten direkt bestimmen. Die Abhängigkeit der dynamischen Belastbarkeit von Polypropylenfolien von der Art ihres Kristallgefüges sowie dessen Beeinflussung durch technische Massnahmen wie Streckung in verschiedene Richtungen, welche simultan oder stufenweise erfolgen kann und eine Orientierung der Molekulketten zur Folge hat, werden anschaulich in der EP-A 0 021 466 beschrieben, die es sich zum Ziel gesetzt hat, durch simultane, biaxiale Streckung (Orientierung) Folien aus Polypropylen mit bestimmten Werten für die Durchstossfestigkeit (nach DIN 53 373) herzustellen. Auch die DE-OS 25 28 370 beschreibt die Auswirkungen von simultaner und stufenweiser Streckung auf die Festigkeitseigenschaften von Polypropylenfolien. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, aufbauend auf den im Stand der Technik festgehaltenen Erkenntnissen, eine Kunststoffolie aus Polyolefin herzustellen, insbesondere aus Polypropylen, welche verbesserte Festigkeitseigenschaften, insbesondere einen verbesserten Elastizitätsmodul in Längsrichtung aufweist. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine biaxial orientierte Kunststoffolie aus Polyolefin mit einem Zusatz eines natürlichen oder synthetischen Harzes, welches einen Erweichungspunkt von 70 bis 170 OC besitzt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Elastizitätsmodul in Längsrichtung zwischen 4000 und 6000 N/mm2 aufweist. Erreicht wird diese erfindungsgemässe Eigenschaft durch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Folie durch Extrusion, anschliessende Abkühlung auf einer Walze und darauf folgende biaxiale Orientierung, welche in mindestens drei Stufen erfolgt. Harzmodifizierte Polyolefine bzw. daraus hergestellte Folien sind an sich z.B. aus den DE-ASn 21 46 393 und 24 28 462, der DE-PS 19 41 170 und der DE-OS 27 55 446 bekannt. Dort werden die Harzzusätze jedoch vorwiegend dazu benötigt, die Siegelfähigkeit zu verbessern oder den Schlupf zu erhöhen. Es ist deshalb als ein besonders überraschendes Ergebnis anzusehen, dass die harzmodifizierten Polyolefinfolien bei der biaxialen Orientierung in drei Stufen, wobei zwei der Stufen ggf. auch simultan durchgeführt werden können, so überraschend hohe Elastizitätsmoduln aufweisen. Dies war umso überraschender, da dies bei Verwendung von nicht-modifizierten Polyolefinfolien nicht der Fall war. Die eingesetzten "harten" Harze innen sowohl natürlicher als auch synthetischer Art sein, wobei auch Mischungen zwischen diesen nicht ausgeschlossen sind. Die Harze sollen Erweichungspunkte zwischen 70 und 1700C, bevorzugt zwischen 80 und 1400C aufweisen. Die Polyolefinkomponente besteht aus reinem Polypropylen oder aus einem Block- oder statistischen Copolymeren des Propylens mit wenigstens 5 % Copolymeranteil oder einer Mischung aus Polypropylen mit wenigstens 5% eines anderen 4 -Olefins mit Cn Kohlenstoffatomen, wobei n eine Zahl von 2 und 4 bis 10 bedeutet oder einer Mischung aus Polypropylen und einem Copolymeren. Die zugesetzten Harze sind bevorzugt ein nichthydriertes Styrolpolymerisat, ein Methyl-styrol-Styrol Copolymerisat, ein Pentadien-Polymerisat, ein - oder B-Pinen-Polymerisat, Kolophonium oder Kolophoniumderivat oder besonders bevorzugt Terpenpolymerisate sowie hydrierte Verbindungen hiervon sowie ein hydriertes A -Methylstyrol-Vinyltoluol-Copolymerisat. Von diesen Verbindungen innen gegebenenfalls Mischungen von mehreren Harzen eingesetzt werden. Wenn auch die Stärke der Folie an sich nicht begrenzt ist, so haben sich in der Praxis Stärken von 10 bis 60/um, insbesondere von 15 bis 40/um, besonders bewährt. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung stellt eine Folie dar, die neben ihrem erfindungsgemäss hohen Elastizitätsmodul ausserdem mehrschichtig aufgebaut ist, wobei allerdings nicht alle Schichten unbedingt einen Zusatz von Harzen aufweisen müssen, sondern manche aus reinem Polyolefin bestehen hfnnen. Dieser mehrschichtige Aufbau der Folie kann durch die dem Fachmann geläufigen Coextrusionsverfahren bewerkstelligt werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt eine Polypropylenfolie vor, die neben ihrem erfindungsgemäss hohen Elastizitätsmodul ausserdem eine ausgezeichnete Heisssiegelfähigkeit besitzt. Diese Folie kann entweder durch Coextrusion des Polypropylens mit einem statistischen Copolymeren aus Propylen und Ethylen hergestellt werden, oder aber durch nachträgliche Beschichtung der vorgefertigten Polypropylenfolie mit dem statistischen Copolymeren. Die Zusammensetzung des statistischen Copolymeren beträgt hierbei 2 bis 20 Gew.% Ethylenanteil, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, bevorzugt 4 bis 10 Gew.%. Die nachträgliche Beschichtung kann aber auch mit reinem Polyethylen erfolgen. Die Herstellung der erfindungsgemässen Polyolefinfolien mit Harz zusatz erfolgt durch das bekannte Extrusionsverfahren. Hierbei wird das Polymere in einem Extruder verflüssigt und komprimiert. Die Schmelze wird dann in eine Breitschlitzdüse gepresst und trifft auf eine Walze, auf welcher sie abgekühlt wird. Der so entstandene Polymerfilm wird dann bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des eingesetzen Polypropylens längs und quer zur Extrusionsrichtung (biaxial) gestreckt, wobei die Orientierung der Mokekülketten stattfindet und wodurch die Folie ihre Festigkeit erhält. Erfindungsgemäss findet diese Orientierung in mindestens drei Stufen statt, wobei zwei der Stufen ggf. auch simultan durchgeführt werden können. Die dreistufige Orientierung soll in der Reihenfolge längs - quer - längs längs - längs - quer längs - simultan (längs/quer) oder simultan (längs/quer) - längs erfolgen. Besonders bevorzugt ist die Reihenfolge längs - quer - längs. Es wird im allgemeinen zuerst in Längsrichtung der Bahn orientiert und dann quer dazu. Diese Reihenfolge wird deshalb so gewählt, weil im umgekehrten Fall die schon quer orientierte Folie auf der Längsorientierungsanlage stark einschrumpfen würde und die Anlage wesentlich breiter gebaut sein müsste, was einen erheblichen technischen Aufwand bedeuten würde und somit zu steuerungen des Verfahrens führen würde. Die erfindungsgemässe Folie lässt sich für zahlreiche Zwecke verwenden, insbesondere dort, wo hohe Festigkeit des Materials erforderlich ist. Bevorzugt wird die Folie für Verpackungen verwendet, aber auch für andere bekannte technische Zwecke, z.B. als Isolationsmaterial in Kondensatoren. Einen besonderen Verwendungszweck der erfindungsgemässen Folie stellt ihr Einsatz für Klebebänder dar. Beispiele: An den folgenden Beispielen wurden die MFI-Werte (melting-flow indices) der homopolymeren Polypropylene nach DIN 53 735 bei 230 OC mit einem 5-kg-Gewicht gemessen. Für die Messungen der Werte in Tabelle 1 wurden Probestreifen einer Breite von 15 mm genommen. Alle auftretenden Kräfte wurden auf den Folienquerschnitt bezogen. 1.) Zur Bestimmung von Reissfestigkeit und Reissdehnung wurde bei einer Einspannlänge von 100 mm eine Abzugsgeschwindigkeit von 100 mm/min. - 100 %/min. eingestellt. Die Dehnung wurde bis zum Bruch durchgeführt. 2.) Zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls wurde bei einer Einspannlänge von 200 mm eine Abzugsgeschwindig A keit von 20 mm/min = 10 %/min eingestellt. Die Dehnung wurde bis etwa 0,7 % durchgeführt. Beispiel 1 Aus einem homopolymeren Polypropylen mit einem MFI von 8g/l0min wird mit einer Schmelzetemperatur von ca. 2600 C eine Vorfolie auf einer Abzugswalze mit ca. 300 C Oberflächentemperatur hergestellt, anschliessend bei 135 OC um den Faktor 6 längs- und nachfolgend bei 1700 C um den Faktor 9 quergestreckt. Die mechanischen Eigenschaften der Folie entsprechend diesem Beispiel 1 sind in Tabelle 1 denen der Beispiele 2, 3 und 4 gegenübergestellt. Beispiel 2 Eine Mischung aus einem homopolymeren PP mit einem MFI von 8 g/10 min (80 Teile) und einem Polyterpenharz mit einem Erweichungspunkt von 1250 C (20 Teile) wird mit einer Schmelzetemperatur von ca. 260 OC auf einer Abzugswalze mit ca. 30 OC Oberflächentemperatur zu einer Vorfolie extrudiert und anschliessend bei 135 OC um den Faktor 6 längs und bei 170 OC um den Faktor 9 quergestreckt. Die mechanischen Eigenschaften der Folie entsprechend diesem Beispiel 2 sind in Tabelle 1 denen der Beispiele 1, 3 und 4 gegenübergestellt. Beispiel 3 Die Folie aus Beispiel 1 wird bei 155 C um den Faktor 1,6 nachlängsgestreckt. Die mechanischen Eigenschaften dieser Folie sind in Tabelle 1 denen der Beispiele 1, 2 und 4 gegenübergestellt. Beispiel 4 Die Folie aus Beispiel 2 wird bei 160 OC um den Faktor 1,6 nachlängsgestreckt. Die Eigenschaften dieser Folie entsprechend Beispiel 4 sind in Tabelle 1 denen der Beispiele 1 bis 3 gegenübergestellt. Tabelle 1 Folie Längs-E-Modul(N/mm2) Reissfestigkeit(N/mm2) Reissdehnung(%) Bsp. 1 2350 130 160 2 3200 160 130 3 3020 190 70 4 4620 230 40

Claims: Patentansprüche 1. Biaxial orientierte Kunststoffolie aus Polypropylen mit einem Zusatz eines natürlichen oder synthetischen Harzes, welches einen Erweichungspunkt von 70 bis 170 OC besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie einen Elastizitätsmodul in Längsrichtung zwischen 4000 und 6000 N/mm2 aufweist. 2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zugesetzte Harz einen Erweichungspunkt von 80 bis 140 OC aufweist. 3. Folie nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolefinkomponente aus Polypropylen, einem Block- oder statistischen Copolymeren des Propylens mit wenigstens 5 % Gopolymeranteil oder einer Mischung des Polypropylens mit wenigstens 5 % eines anderen A Olefins mit C Kohlenstoffatomen, wobei n n eine Zahl von 2 und 4 bis 10 bedeutet oder einer Mischung aus Polypropylen und einem Copolymeren besteht. 4. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zugesetzte Harz aus einem nichthydrierten Styrol-Polymerisat, aus einem t -Methylstyrol-Styrol-Copolymerisat, aus einem Pentadienpolymerisat, ; -Pinen- oder ss-Pinen-Polymerisaten, aus Terpenpolymerisaten, Kolophonium bzw. Kolophoniumderivaten oder hydrierten Verbindungen hiervon oder aus einem hydrierten 2 -Methylstyrol-Vinyltoluol-Co polymerisat, gegebenenfalls in Mischung besteht. 5. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zugesetzte Harz in einer Menge von 1 bis 30, bevorzugt von 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Folie, vorliegt. 6. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mehrschichtig aufgebaut ist, wobei wenigstsens eine Schichte einen Zusatz von Harz aufweist. 7. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie heisssiegelfähig ist. 8. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Foliendicke 10 bis 60, bevorzugt 15 bis 40 /um beträgt. 9. Verfahren zur Herstellung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durch Extrusion, anschliessende Abkühlung auf einer Walze und darauf folgende biaxiale Orientierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierung in mindestens drei Stufen erfolgt. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von den mindestens drei Orientierungsstufen zwei in Längsrichtung durchgeführt werden. 11. Verfahren zur Herstellung einer Folie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Folie eine Beschichtung mit einem polyolefinischen, statistischen, siegelfähigen Copolymeren aufgebracht wird. 12. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Folie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Schichten, aus denen die Folie besteht, in einem Coextrusionsverfahren erzeugt werden. 13. Verwendung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für Verpackungen oder technische Anwendungen.

Inventors: CRASS, GUNTER, HENSEL, HARTMUT, DR., JANOCHA, SIEGFRIED, DR., Crass, Günter
Applicants: HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: C08J5
IPC codes: C08J5