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Procédé de préparation de films en polypropylène.
Il est connu d'obtenir des emballages transparents de marchandises quelconques par enveloppement de l'objet à emballer avec une feuille transparente et fermeture de celle-ci par collage ou scellage. Les procédés utilisés à cette fin sont particulièrement appropriés pour l'emballage de produits à forme essentiellement cubique.
Le développement moderne du marché rend également désirable l'obtention d'un emballage pour des marchandises à %orne irrégulière. L'utilisation de feuilles dites de rétré- cissement constituait une possibilité pour la réalisation de
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ce but. On comprend sous le terme "feuilles à rétrécissement" des feuilles dont la 3tructure moléculaire est orientée par étirage dans le plan de la feuille et est maintenue dans cet état par refroidissement sous tension. Si on chauffe une telle feuille à une température supérieure définie sans faire agir de tension extérieure, cette feuille présente la tendance à reprendre son état non orienté par rétrécissement, c'est-à- dire à réduire ses dimensions d'une certaine quantité.
Sous le terme "rétrécissement" on entendra toujours ci-dessous le pourcentage de diminution de longueur dans une direction du plan de la feuille. Un pouvoir de rétrécissement supérieur . 30% dans toutes,les directions du plan est technique- . ment particulièrement intéressant.
'Lors de l'utilisation de feuilles à rétrécissement à des fins d'emballage, on enveloppe de manière lâche la mar- chandise à emballer dans une feuille à rétrécissement et on ferme celle-ci, si 'on le désire, par soudage suivant l'un des procédés connus. On adapte ensuite de manière étroite et collante la feuille sur la marchandise emballée par rétrécissement à .une températare supérieure définie.'
Comme feuilles à rétrécissement, on a aussi déjà utilisé des films étirés de polypropylène isotactique pour remballage de produits alimentaires de toute sorte. Ceux-ci sont surtout intéressants du fait de leur caractère économique et de leur innocuité physiologique.
Le principe de l'étirage biaxial de feuilles de polypropylène isotactique est connu. On soumet à l'extrusion de manière habituelle le polypropylène isotactique à des tempéra- tures entre 190 et 325 C et on trempe la masse fondue à une température inférieure à 90 C. L'étirage biaxial subséquent de la feuille a lieu ou bien simultanément ou bien en deux sta- des consécutifs sous forme d'un étirage longitudinal transversal
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ou transversal longitudinal. Pour l'étirage, on maintient des températures comprises entre le point de fusion du cristallite de polypropylène et une température inférieure de jusqu'à 60 C au point de fusion du cristallite. On réalise ainsi des rapports d'étirage linéaires allant jusquà 15.
On a maintenant trouvé un procédé de préparation de films en polypropylène par extrusion de polypropylène surtout isotactique à des températures entre 190 et 325 C,à travers une filière à fente et trempe de la nasse fondue ayant été soumise à l'extrusion à une température inférieure à 90 C, la feuille obtenue ainsi présentant une épaisseur supérieure à 0,3 mm par suite d'un choix approprié de la largeur de fente de la filière, chauffage de la feuille à une température entre le point de fusion du cristallite du polypropylène et une tempéra- tiare inférieure de jusqu'à. 60 C à ce point de fusion du cristal- lite,
étirage de la feuille avec des rapports d'étirage linéaires jusqu'à 15 dans deux directions orthogonales l'une par rapport à l'autre et refroidissement de la feuille sous tension. Ce procédé est caractérisé par le fait que la feuille est a) chauffée préalablement pour son étirage longitudinal à une .
température de Tl-5 C à T1, Tl étant égal à 130 à 140 C, b) qu'on continue à la chauffer par contact avec un cylindre maintenu à une température T2, T2 étant égal à 140 à 150 C, c) qu'on l'étire de 5 à 7 fois sa longueur initiale par trac- tion, d) qu'on refroidit immédiatement après la feuille étirée lon- gitudinalement par contact avec un cylindre refroidi, e) qu'on la chauffe à une température de T3-5 C à T3,T3 étant égal à 155 à 160 C, f) qu'on létire de 8 à 13 fois sa largeur à une température am- biante T , T étant égal à 150 à 160 C, avec T1<T2<T$<T3<
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T1 se situe avantageusement entre 135 et 137 C, T2 avantageuse- ment entre 156 et 160 C.
Le polypropylène utilisé pour le procédé de l'inven- tion est un polypropylène surtout isotactique, dont le poids spécifique #20 est avantageusement compris entre 0,90 et 0,91 g/ cm3 et est dans beaucoup de cas égal à 0,906 g/cm3. Il a en outre avantageusement une valeur RSV > 2, particulièrement de 3 à 4. Sous valeur RSV , on comprend la viscosité réduite # red = spec./c # red désigne la viscosité réduite, # spec la viscosité spécifique et c la concentration.
Comme on le sait , on détermine la valeur RSV à 135 C pour une solution à 0,1% du polymère dans le cis- décahydronaphtalène stabilisé par 0,5% de phényl--naphtyl- amine. Le Melt-index mesuré i5 du polypropylène utilisé suivant la méthode ASTM D 1238-57 T à 230 C est avantageusement de 3 à 15 g/10 min. On utilise avantageusement un polypropylène qui présente sous forme de masse fondue des propriétés visco- élastiques avec faible dépendance de la température.
Dans ce cas,il est souhaitable que le Melt-index M mesuré à l'aide d'un dispositif de test C IL (Canadian Industries Limited) qu'on trouve dans le commerce , à une pression de 25 atmosphères se situe, lorsqu'il est représenté en fonction de la température T dans la zone de la Fig.l indiquée par un modèle de trame.
Dans le procédé de préparation de films en poly- propylène isotactique conforme à l'invention, on utilise un étirage longitudinal transversal. Cet ordre des deux stades d'étirage est plus simple pour plusieurs raisons au point de vue de la réalisation technique du procédé. L'étirage en longueur peut être effectué en opérant sur une largeur plus faible en conséquence tout en obtenant la largeur de feuille finale dé- sirée malgré les rapports d'étirage transversaux élevés du
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polypropylène.
En outre, la feuille non encore étirée en largeur peut être étirée en longueur tout en subissant une contraction en largeur nettement plus faible que celle qui se produirait lorsqu'on procéderait dans l'ordre inverse, étant donné que dans ce cas et à cette température d'étirage, il n'y a'pas en- core d'action de forces de rétrécissement transversales.L'ordre inverse des stades d'étirage, c'est-à-dire d'abord un étirage en largeur et ensuite un étirage en longueur, est aussi désa- vantageuse en raison du fait que dans ce cas, le bord de la feuille dont l'épaisseur est plus élevée, c'est-à-dire qu'elle est multipliée par le rapport d'étirage en largeur, doit être chauffé plus longtemps en conséquence pour l'étirage en longueur.
Pour la réalisation d'une feuille de poly- ;propylène appropriée à l'emballage avec rétrécissement, un état cristallin minimum d'environ 50% dans la feuille préalable 'non étriée s'est montré avantageux pour l'obtention d'un réseau à zones amorphes et cristallines, rétrécissant bien. Un tel état cristallin ne peut être réalisé qu'à des températures in- férieures à 150 C. Ceci ressort également de la détermination du rétrécissement en fonction de la température d'étirage d'une feuille de polypropylène étirée uniquement uniaxialement avec un rapport d'étirage de 6. Dans la Fig,2, le rétrécissement R% est indiqué en fonction de la température d'étirage TE.
La figure montre que pour des températures d'étirage au-dessus de 150 C, on n'obtient pas de propriétés de rétrécissement suffisantes et qu'une diminution de la température d'étirage rend plus favorables les propriétés de rétrécissement. On a trouvé que la température d'étirage du premier stade d'étirage d'un étirage biaxial est également limitée vers le bas- Il s'est avéré que pour des températures inférieures à 14000,la
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feuille étirée devient trouble et qu'il y a une si grande orien- tation des molécules que la feuille se fend, ce qui rend plus difficile, sinon impossible, l'étirage transversal subséquent.
Conformément à l'invention, l'étirage en longueur doit être effectué dans une zone de température étroite entre 140 et 150 C, de préférence entre 145 et 147 C, pour obtenir le pouvoir de rétrécissement désiré pour les emballages à rétrécissement.
Comme on le sait, l'étirage longitudinal a le plus souvent lieu par chauffage avec un élément de chauffage à rayonnement infrarouge, la température superficielle de cet @ élément étant toujours de beaucoup supérieure à la température d'étirage désirée. On confère dans ce cas à une feuille de polypropylène d'épaisseur d chauffée de cette manière par le bas et par le haut un profil de température dans le sens de l'épaisseur, tel que représenté dans la Fig. 3. On chauffe la feuille à une température qui oscille entre Ta et Tc, Tc étant supérieur à la température conférant de bonnes proprié- tés de rétrécissement.
Conformément à l'invention , la tempéra- ture de la feuille soumise à l'étirage ne doit cependant osciller qu'entre Ta et Tb ,Ta et Tb se trouvant entre 140 et 150 C.
Il en résulte que si on utilisait un tel élément de chauffage infrarouge, une fraction d' seulement de l'épaisseur totale d de la feuille serait étirée à une température favorable à la propriété requise. Ceci est valable d'une manière générale pour des étirages avec des températures superficielles élevées.On ne peut donc pas obtenir des propriétés de rétrécissement optima de la feuille par chauffage avec un élément de chauffage à rayonnement. On a aussi trouvé qu'un film de polypropylène étiré en longueur par un chauffage à rayonnement est moins transparent qu'un film préparé conformément à l'invention et qu'il a tendance à se fendre contrairement au film de l'inven-
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tion.
L'étirage en longueur effectué conformément à l'inven- tion 'garantit le fait que la feuille est étirée dans une zone étroite requise de température, Le mode de chauffage de l'invention comprend essentiellement une zone de chauffage préalable, une zone d'étirage et une zone de refroidissement.
Dans la zone de chauffage préalable, on chauffe la feuille destinée à l'étirage par un soufflage d'air de grande vitesse ou par contact avec des cylindres chauffés ou dans un bain liquide, à une température entre T1-5 C et T1. On a trouvé que dans ce cas, un équilibrage de température suffisant pour un pouvoir de rétrécissement optimum a eu lieu, si le quotient formé par la distance s de chauffage par l'air et le produit de la vitesse v de la feuille et de l'épaisseur d de celle-ci ne tombe pas en dessous d'une valeur minima.
Cette valeur minima de s/v.d n'est en général pas inférieure à 0,5, lorsque s est exprimé en mètres, v en mètres par minute et d en millimètres.
La tension de la feuille dans la zone de chauffage préalable du système d'étirage en longueur est nécessairement presque égale à la tension dans la zone d'étirage. De ce fait, la température T1 doit être inférieure à la température superficielle T du cylindre, étant donné qu'autrement, l'étirage dans la zone d'étirage ne pourrait pas avoir lieu de manière stationnaire et qu'il passerait dans la zone d'étirage préala- ble. Comme on a trouvé, le plus avantageux pour l'obtention de'feuilles avec un bon rétrécissement est de régler la diffé- rence entre T1 et T2 à environ 10 C.
La feuille chauffée à une température T1-5 C à T1 quitte la zone de chauffage préalable avec un caractère cristal- lin augmenté d'environ 59%, est encore chauffée par contact avec un cylindre pendant un temps court par rapport au chauffa- ge préalable et est étirée en longueur dans la zone d'étirage
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avec des vitesses d'étirage locales supérieures à 106% / min.
Pendant l'étirage en longueur, on n'utilisa ni moyen de refroidis- sement, ni moyen de chauffage. Ensuite, on refroidit rapidement dans la zone de refroidissement à environ 20 C. La feuille étirée par le mode d'étirage de l'invention décrit présente une forte transparence, un état cristallin de l'ordre de 58% et pratiquement pas de tendance à se fendre tout en ayant les propriétés optima désirées de rétrécissement.
Il se produisait dans les procédés connus jusqu'à maintenant des irrégularités d'épaisseur indésirables, lors de l'étirage transversal. Une répartition de température appropriée remédie à cet inconvénient et permet l'obtention d'une feuille étirée biaxialement présentant une bonne régu- larité d'épaisseur. Ceci est réalisé conformément à l'invention par un gradient de température négatif dirigé dans le sens de l'étirage; la feuille de polypropylène étirée en longueur est amenée à une température de T3-5 Cà T3 par un chauffage préalable pendant un temps suffisant, T3 étant égal à 155- 165 C. On maintient alors la température environnante T4 de la feuille dans la zone d'étirage à 150 - 160 C, T$ étant avanta- geusement inférieur à T d'environ 5 .
Après que l'étirage a eu lieu , on refroidit la feuille étirée biaxialement sous tension à une température inférieure à 40 C.
Avec le procédé décrit, conforme à l'invention, on obtient une feuille de polypropylène étirée biaxialement de forte transparence, d'un caractère cristallin élevé, par exemple d'environ 55% et d'une régularité d'épaisseur dont la variation est inférieure à ¯ 10%, qui répond, dans toutes les directions du plan de la feuille, aux conditions requises pour les films destinés aux emballages à rétrécissement. Le pouvoir de rétrécissement des feuilles préparées conformément à l'invention est avantageusement supérieur à 35% dans toutes les directions.
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Un dispositif avantageux pour la réalisation du pocédé de l'invention est représenté par les figures schéma- tiques 4a, 4b et 4c, 4a étant une vue de côté et 4b une vue de dessus du même dispositif. La feuille de polypropylène 1 destinée à l'étirage biaxial est amenée vers l'ense'nble des trois cylindres d'entrée du système d'étirage en longueur, formé des deux cylindres d'acier 2 et 4 entraînés à la vitesse v1 et du cylindre en caoutchouc 3 entouré par la feuille et s'appuyant contre les cylindres en acier.
Ensuite la feuille passe par la zone de chauffage préalable 5 dans laquelle le chauffage a lieu par de l'air de forte vitesse à une température T1-5 C à T1, la longueur s de la zone de préchauffage devant être telle pour une épaisseur de feuille d donnée et pour une vitesse v1 donnée, que le quotient s/vld atteigne la valeur minima requise mentionnée ci-dessus. Le chauffage peut éventuelle- ment aussi avoir lieu par contact avec un nombre suffisant de cylindres, comme cela est indiqué dans la Fig.4c par les deux cylindres 5a et 5b chauffés à Tl. Au contact du cylindre 6, dont la température superficielle est T2 la feuille est encore chauffée. Sa vitesse est plus élevée par rapport à v1 d'une quantité suffisante pour maintenir presque la feuille dans la zone de chauffage préalable à la tension d'étirage.
Les cylindres d'acier 7 et 9 refroidis qui suivent sont entraînés à la vitesse v2. La feuille entoure entre ces deux cylindres le cylindre en caoutchouc 8 appliqué contre les cylindres d'acier précités. Le rapport d'étirage en lon- gueur résulte du quotient des vitesses v2/v1= #1 La fente mince entre les cylindres 6 et 7 est la zone d'étirage.
.Pour l'étirage en largeur on amené le film de polypropylène étiré en longueur dans un châssis dans lequel il est guidé sur son bord par des éléments d'arrêt. Dans une première zone 10 du châssis, la feuille est chauffée à la température T3-5 C
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à T3 . Dans une deuxième zone 11 a lieu, l'étirage en @largeur, la température de la feuille diminuant du fait de la température environnante T4 inférieure. La 3ème zone 12 sert au refroidisse- ment de la feuille sous tension à une température intérieure à 40 C. A 13, le film de polypropylène étiré biaxialementapte au rétrécissement, est enroulé.
EXEMPLE
On effectue l'étirage dans le dispositif représenté par les Figs.4a et 4b. On amène à l'étirage une feuille initiale large de 220 mm et épaisse de 0,5 mm en polypropylène isotac- tique avec une valeur RSV de 3,36 et un melt-index i5 = la,3 g/10 min à 230 C. La vitesse des cylindres d'entrée
2 et 4 en acier est v1 + 4 m/min.
Dans la zone de préchauffage
5 longue de s=3,22 m, on chauffe la feuille . une température préalable T1= 136 C et 'on la met ensuite en contact avec un cylindre 6 d'un diamètre de 150 mm, dont la température super- ficielle T2 est d'environ 145 C. Le cylindre 6 est entraîné à une vitesse de 4,2 m/min. c'est-à-dire à une vitesse'supérieu- re de 5% à celle des cylindres 2 et 4. L'étirage a lieu avec un rapport d'étirage en longeur @1 5, 9.
Les cylindres re- froidis 7 et 9 de l'ensemble des trois cylindres de sortie ont une vitesse V2 = 23,5 m/min. La feuille transparente étirée en longueur a une épaisseur de 0,1mm et une largeur de 185 mm, ce qui correspond à une contraction en largeur de 16%. On chauffe ensuite la feuille étirée en longueur dans une zone de préchauffage maintenue à une température T3 = 1600C et on l'étiré en largeur dans la zone d'étirage 1.1 avec un rapport d'étirage de #q = 9,8 , on prend soin de maintenir une température T4 156 C dans la zone d'étirage. La feuille refroidie en 12 sous tension à environ 30 C est enroulée en
13.
La feuille ainsi étirée biaxialement a une épaisseur d'en- viron 0,010 mm et une forte transparence et elle présente un @ rétrécissement en fonction de la température, tel que repré-
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senté par le diagramme R/T de la Fig.S. La courbe en trait continu correspond au rétrécissement dans le sens de la machine et la courbe en traits discontinus correspond au rétrécissement transversal par rapport au sens de la machine.
Mesure du rétrécissement
Pour la mesure du rétrécissement, on plonge une partie de feuille carrée d'une arête de 10 cm dans du triglycol à la température désirée, on la lave ensuite à l'eau et on mesure le pourcentage de rétrécissement dans le sens de la machine et perpendiculairement à ce sens.
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Process for preparing polypropylene films.
It is known to obtain transparent packaging of any goods by wrapping the object to be packaged with a transparent sheet and closing the latter by gluing or sealing. The methods used for this purpose are particularly suitable for the packaging of products having an essentially cubic shape.
The modern development of the market also makes it desirable to obtain packaging for goods with irregular edges. The use of so-called shrinkage sheets was a possibility for the realization of
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this goal. The term "shrinkage sheets" is understood to mean sheets whose molecular structure is oriented by stretching in the plane of the sheet and is maintained in this state by cooling under tension. If such a sheet is heated to a defined higher temperature without applying an external tension, this sheet has the tendency to resume its unoriented state by shrinking, that is to say to reduce its dimensions by a certain amount.
By the term "shrinkage" below will always be understood the percentage decrease in length in a direction of the plane of the sheet. Superior shrinking power. 30% in all directions of the plan is technical-. particularly interesting.
When using shrinkage sheets for packaging purposes, the goods to be packaged are loosely wrapped in a shrinkage foil and the same closed, if desired, by following welding. one of the known methods. The foil is then tightly and tackily fitted to the shrink-wrapped merchandise at a defined higher temperature.
As shrink sheets, stretched films of isotactic polypropylene have also been used for repacking foodstuffs of all kinds. These are especially interesting because of their economic nature and their physiological harmlessness.
The principle of biaxial stretching of isotactic polypropylene sheets is known. The isotactic polypropylene is extruded in the usual manner at temperatures between 190 and 325 ° C. and the melt is quenched at a temperature below 90 C. The subsequent biaxial stretching of the sheet takes place either simultaneously or well in two consecutive stages in the form of a transverse longitudinal stretch
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or transverse longitudinal. For stretching, temperatures between the melting point of the polypropylene crystallite and a temperature up to 60 ° C. below the melting point of the crystallite are maintained. Linear stretch ratios of up to 15 are thus achieved.
A process has now been found for the preparation of polypropylene films by extruding mostly isotactic polypropylene at temperatures between 190 and 325 C, through a slit die and quenching molten trap which has been extruded at a lower temperature. at 90 ° C., the sheet thus obtained having a thickness greater than 0.3 mm as a result of an appropriate choice of the slot width of the die, heating the sheet to a temperature between the melting point of the crystallite of the polypropylene and a lower temperature of up to. 60 C at this melting point of crystallite,
stretching the sheet with linear stretch ratios up to 15 in two directions orthogonal to each other and cooling the sheet under tension. This process is characterized by the fact that the sheet is a) heated beforehand for its longitudinal stretching to one.
temperature from Tl-5 C to T1, Tl being equal to 130 to 140 C, b) that it continues to be heated by contact with a cylinder maintained at a temperature T2, T2 being equal to 140 to 150 C, c) qu 'it is stretched 5 to 7 times its original length by traction, d) immediately after the length-stretched sheet is cooled by contact with a cooled cylinder, e) heated to a temperature of T3-5 C to T3, T3 being equal to 155 to 160 C, f) that we read 8 to 13 times its width at an ambient temperature T, T being equal to 150 to 160 C, with T1 <T2 <T $ <T3 <
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T1 is advantageously between 135 and 137 C, T2 advantageously between 156 and 160 C.
The polypropylene used for the process of the invention is an especially isotactic polypropylene, the specific weight of which # 20 is advantageously between 0.90 and 0.91 g / cm3 and is in many cases equal to 0.906 g / cm3. . It also advantageously has an RSV value> 2, particularly from 3 to 4. Under RSV value, one understands the reduced viscosity # red = spec./c # red denotes the reduced viscosity, # spec the specific viscosity and c the concentration.
As is known, the RSV value is determined at 135 ° C. for a 0.1% solution of the polymer in cis-decahydronaphthalene stabilized with 0.5% of phenyl-naphthyl-amine. The measured Melt-index i5 of the polypropylene used according to the ASTM D 1238-57 T method at 230 C is advantageously from 3 to 15 g / 10 min. Advantageously, a polypropylene is used which has viscoelastic properties in the form of a melt with low temperature dependence.
In this case, it is desirable that the Melt-index M measured using a commercially available C IL (Canadian Industries Limited) test device at a pressure of 25 atmospheres is, when it is represented as a function of the temperature T in the area of FIG. 1 indicated by a frame model.
In the process for preparing isotactic polypropylene films according to the invention, transverse longitudinal stretching is used. This order of the two drawing stages is simpler for several reasons from the point of view of the technical realization of the process. Lengthwise stretching can be effected by operating on a smaller width accordingly while still achieving the desired final sheet width despite the high transverse stretch ratios of the film.
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polypropylene.
Furthermore, the sheet not yet stretched in width can be stretched in length while undergoing a contraction in width markedly less than that which would occur when proceeding in the reverse order, since in this case and at this temperature stretching, there is still no action of transverse shrinking forces. The reverse order of the stretching stages, that is, first a stretching in width and then a stretching in length is also disadvantageous due to the fact that in this case the edge of the sheet whose thickness is greater, i.e. it is multiplied by the stretch ratio in width, should be heated longer accordingly for length stretching.
For making a polypropylene sheet suitable for shrink packaging, a minimum crystalline state of about 50% in the pre-unstripped sheet has been shown to be advantageous for obtaining a low-profile network. amorphous and crystalline areas, shrinking well. Such a crystalline state can only be achieved at temperatures below 150 ° C. This is also evident from the determination of the shrinkage as a function of the stretching temperature of a polypropylene sheet stretched only uniaxially with a ratio of. stretching 6. In Fig, 2, the shrinkage R% is indicated as a function of the stretching temperature TE.
The figure shows that for stretching temperatures above 150 ° C., sufficient shrinkage properties are not obtained and that a decrease in the stretching temperature makes the shrinkage properties more favorable. It has been found that the stretching temperature of the first stretching stage of a biaxial stretching is also limited downward. It has been found that for temperatures below 14000, the
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The stretched sheet becomes cloudy and there is such a great orientation of the molecules that the sheet splits, making the subsequent transverse stretching more difficult, if not impossible.
In accordance with the invention, the lengthwise stretching should be carried out in a narrow temperature range between 140 and 150 C, preferably between 145 and 147 C, to achieve the desired shrinkage power for shrink packages.
As is known, longitudinal stretching most often takes place by heating with an infrared radiating heating element, the surface temperature of this element always being much higher than the desired stretching temperature. In this case, a polypropylene sheet of thickness d heated in this way from below and from above is given a temperature profile in the thickness direction, as shown in FIG. 3. The sheet is heated to a temperature which oscillates between Ta and Tc, Tc being higher than the temperature giving good shrinkage properties.
In accordance with the invention, the temperature of the sheet subjected to stretching should however only oscillate between Ta and Tb, Ta and Tb lying between 140 and 150 C.
As a result, if such an infrared heater were used, only a fraction of the total thickness d of the sheet would be stretched at a temperature favorable to the required property. This is generally valid for stretchings with high surface temperatures. Therefore, optimum sheet shrinkage properties cannot be obtained by heating with a radiant heating element. It has also been found that a polypropylene film stretched lengthwise by radiation heating is less transparent than a film prepared in accordance with the invention and that it has a tendency to split unlike the film of the invention.
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tion.
The lengthwise stretching carried out in accordance with the invention ensures that the sheet is stretched within a required narrow zone of temperature. The heating mode of the invention essentially comprises a preheating zone, a heating zone. stretching and a cooling zone.
In the pre-heating zone, the sheet intended for stretching is heated by high-speed air blowing or by contact with heated rolls or in a liquid bath, to a temperature between T1-5 C and T1. It has been found that in this case sufficient temperature equilibration for optimum shrinkage has taken place, if the quotient formed by the distance s of heating by air and the product of the speed v of the sheet and l 'thickness d thereof does not fall below a minimum value.
This minimum value of s / v.d is generally not less than 0.5, when s is expressed in meters, v in meters per minute and d in millimeters.
The tension of the sheet in the preheating zone of the length drawing system is necessarily almost equal to the tension in the stretching zone. Therefore, the temperature T1 must be lower than the surface temperature T of the cylinder, since otherwise the stretching in the stretching zone could not take place in a stationary manner and would pass into the zone d. pre-stretching. As has been found, the most advantageous for obtaining leaves with good shrinkage is to set the difference between T1 and T2 to about 10 C.
The sheet heated to a temperature T1-5 C at T1 leaves the preheating zone with a crystalline character increased by about 59%, is further heated by contact with a cylinder for a short time compared to the preheating. and is stretched lengthwise in the stretching zone
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with local drawing speeds greater than 106% / min.
During length stretching neither cooling means nor heating means were used. Then, it is rapidly cooled in the cooling zone to about 20 C. The sheet stretched by the stretching mode of the invention described exhibits high transparency, a crystalline state of the order of 58% and practically no tendency to. split while having the optimum desired shrinkage properties.
In the methods known until now, undesirable thickness irregularities occurred during transverse stretching. Appropriate temperature distribution overcomes this drawback and enables a biaxially stretched sheet to be obtained with good thickness regularity. This is achieved in accordance with the invention by a negative temperature gradient directed in the direction of stretching; the length-stretched polypropylene sheet is brought to a temperature of T3-5 C to T3 by preheating for a sufficient time, T3 being equal to 155-165 C. The surrounding temperature T4 of the sheet is then maintained in the zone d stretching at 150-160 C, where T $ is preferably less than T by about 5.
After stretching has taken place, the biaxially stretched sheet is cooled under tension to a temperature below 40 ° C.
With the method described, in accordance with the invention, a biaxially stretched polypropylene sheet of high transparency, of high crystalline character, for example about 55% and of a thickness regularity, the variation of which is less, is obtained. at ¯ 10%, which meets, in all directions of the plane of the sheet, the conditions required for films intended for shrink packaging. The shrinkage power of the sheets prepared in accordance with the invention is advantageously greater than 35% in all directions.
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An advantageous device for carrying out the method of the invention is represented by diagrammatic figures 4a, 4b and 4c, 4a being a side view and 4b a top view of the same device. The polypropylene sheet 1 intended for the biaxial stretching is fed to the set of the three input cylinders of the length drawing system, formed of the two steel cylinders 2 and 4 driven at the speed v1 and the rubber cylinder 3 surrounded by the foil and resting against the steel cylinders.
Then the sheet passes through the preheating zone 5 in which the heating takes place by high speed air at a temperature T1-5 C to T1, the length s of the preheating zone having to be such for a thickness of sheet d given and for a given speed v1, that the quotient s / vld reaches the minimum required value mentioned above. Heating can optionally also take place by contact with a sufficient number of cylinders, as indicated in Fig. 4c by the two cylinders 5a and 5b heated to T1. In contact with cylinder 6, the surface temperature of which is T2 the sheet is still heated. Its speed is higher than v1 by an amount sufficient to almost maintain the sheet in the pre-heating zone to the stretching tension.
The cooled steel cylinders 7 and 9 which follow are driven at the speed v2. The sheet surrounds between these two cylinders the rubber cylinder 8 applied against the aforementioned steel cylinders. The length drawing ratio results from the quotient of the speeds v2 / v1 = # 1 The thin slit between the rolls 6 and 7 is the stretching zone.
For the stretching in width, the polypropylene film stretched in length is brought into a frame in which it is guided on its edge by stop elements. In a first zone 10 of the frame, the sheet is heated to the temperature T3-5 C
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at T3. In a second zone 11 takes place, the stretching in @width, the temperature of the sheet decreasing due to the lower surrounding temperature T4. The 3rd zone 12 serves to cool the sheet under tension to an internal temperature of 40 C. At 13, the biaxially stretched shrinkable polypropylene film is wound up.
EXAMPLE
Stretching is carried out in the device shown in Figs.4a and 4b. An initial sheet 220 mm wide and 0.5 mm thick of isotactic polypropylene with an RSV value of 3.36 and a melt-index i5 = 1a, 3 g / 10 min at 230 ° C. The speed of the input cylinders
2 and 4 in steel is v1 + 4 m / min.
In the preheating area
5 s = 3.22 m long, the sheet is heated. a preliminary temperature T1 = 136 ° C. and it is then brought into contact with a cylinder 6 with a diameter of 150 mm, the surface temperature T2 of which is approximately 145 C. The cylinder 6 is driven at a speed of 4.2 m / min. that is, at a speed 5% higher than that of rolls 2 and 4. Stretching takes place with a draw to length ratio @ 1 5, 9.
The cooled rolls 7 and 9 of the set of three output rolls have a speed V2 = 23.5 m / min. The transparent sheet stretched in length has a thickness of 0.1mm and a width of 185mm, which corresponds to a width contraction of 16%. The sheet stretched in length is then heated in a preheating zone maintained at a temperature T3 = 1600C and it is stretched in width in the stretching zone 1.1 with a draw ratio of #q = 9.8, one takes care must be taken to maintain a temperature T4 156 C in the stretching zone. The cooled sheet in 12 under tension at about 30 C is wound in
13.
The sheet thus biaxially stretched has a thickness of about 0.010 mm and high transparency and exhibits shrinkage as a function of temperature, as shown.
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felt by the R / T diagram of Fig.S. The solid line curve is the machine direction shrinkage and the dashed line curve is the cross machine direction shrinkage.
Shrinkage measurement
For the measurement of the shrinkage, a portion of square sheet with an edge of 10 cm is dipped in triglycol at the desired temperature, then washed with water and the percentage of shrinkage measured in the machine direction and perpendicular to this direction.