DD129632B1 - Verfahren zur herstellung von einschichtigen,duennen,warmklebenden polymerfolien - Google Patents

Description

Titel

Stützfolie zur Herstellung von dünnen, warmklebenden Polymerfolien

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht oich auf eine StUtzfolie zur Herstellung dünner, warmklebender Polymerfolien, vorzugsweise von Polyurethanfolien, die eine Stärke von etwa 10 bis 50/im aufweisen. Die vorzugsweise Verarbeitung dieser Polymerfolien erfolgt in der Kunstlederindustrie, indem diese Folien auf eine textile Material baiin kaschiert werdon.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, thermoplastische Polyurethanfolien auf V/alzenschmelzbeschichtungsanlagen herzustellen. Die Polyurethanfolie wird dabei auf ein spezielles Beschichtungspapier aufgetragen. Der entscheidende !lachteil der vValzenschmelzbeschichtungsanlage ist, daß ein Flächengewicht unter 60 g/m bzw. eine Schichtstärke von 50/un, bedingt durch die technische Ausrüstung der Anlagen, nicht erreicht werden kann. Außerdem werden bei diesem Verfahren sehr hohe Anforderungen an die Verarbeitbarkeit des Polyurethans gestellt, was spezielle Polyurethane erfordert, z. B. an das Fließverhalten.

(Vergleiche dazu den Firmendruck: Die Herstellung von Folien und Beschichtungen aus thermoplastischen Kunststoffen auf den Beschichtungsmaschinen BELLA der Firma ING. A. Maurer S.A., Bern/Schweiz, von Dipl.-Ing. V/. Roth)

Es ist aber für die Fachwelt bekannt, daß Polyurethanfolien von z. B. 25/um Dicke auf einem textlien Schichtträger, der gerauht

ist oder mit einer Scha umzwi sehen schicht versehen ist, einen sehr weichen Griff ergeben, der dem dünner Bekleidungsleder sehr ähnlich ist.

Dieser Effekt kann mit einer Folie von 50/ли Stärke nicht erreicht werden. Der Griff wird dann gummiartig und ist mit Leder nicht mehr zu vergleichen.

Es ist bekannt, Polyurethanfolien nach dem Blasverfahren einschichtig herzustellen nach DL 120 618. Hier ist die Führung der dünnen Polyurethanfolie ohne Träger, die Faltenbildung und die Abdichtung der Blase gegenüber dem umgebenden Raum, die durch die Haftung der noch nicht vollständig abgekühlten, warmklebenden Polyurethanfolie auf der Dichtfläche sehr schwierig zu beherrschen ist, ein Problem, was technisch noch nicht gelöst ist.

Es ist weiterhin bekannt, Polyurethanfolien nach dem Breitschlitzdüsenverfahren einschichtig herzustellen. ITach dem in der Firmenschrift SYSpur-Reporter 76 des VEB Synthesewerk Schwarzheide enthaltenen Vortrag von K. Fähndrich über die "Verarbeitungstechnik zur Herstellung von Polyurethan-Folien und deren Anwendung" wird auf S. 74 eine Folienstärke von 250 /um angegeben. Dies bestätigen auch eigene Erfahrungen, daß eine Folie mit einer Stärke unter 200 /im auf einer Breitschlitzdüsenanlage allein oder mit einem Träger nicht hergestellt werden kann, da sich die Folie, bedingt durch die Haftung auf den Kühlwalzen, beim Aufwickeln zu stark dehnt und unter Umständen sich von den Kühlwalzen nicht mehr lösen läßt. Eine weiterverarbeitbare Folie der Stärke von 10 - 50/лга läßt sich nach diesem Verfahren nicht herstellen.

In der Firmenschrift T SR 73-03 der Firma B. F. Goodrich Chemical Company wird ebenfalls über die Herstellung von Polyurethanfolien auf Breitschlitzdüsenanlagen berichtet. Dabei werden aber auch nur Folien mit einer Stärke von ungefähr 750 /un Dicke vorgestellt. Möglichkeiten zur Herstellung dünner Folien sind hier nicht aufgeführt.

In der Technischen Information der Firma Bayer AG "Desmopan" wird auch auf die Herstellung von thermoplastischen PUR-Folien eingegangen. Die beschriebenen Herstellungsverfahren - Abzug durch ein Wasserbad bzw. Abzug mit einem als Glättvierk dienenden 3-Walzen-Kalander - lassen auch hiermit eine Herstellung von dünnen Folien nicht zu, weil durch elastische Dehnungen, die durch das Haften der Folien auf den Walzen auftreten, Faltenbildungen eintreten, durch die die Folie zusammenblockt und damit eine Weiterverarbeitung der Folie unmöglich wird.

Es ist bekannt, Kunststoffschichten auf einen Träger aufzubringen und von diesem bei der Weiterverarbeitung wieder abzulösen, da er ohne Träger z. B. zu instabil ist. Derartige Vorschläge sind in der DT-AS 12 19 667 und der DT-OS 20 15 623 enthalten.

Diese Verfahren lassen sich zur Herstellung dünner Polyurethanfolien nicht anwenden, da diese Folien im warmklebenden Zustand nach dem Verlassen des Extruders an den Umlenkwalzen blocken wUrden.

In DT-OS 22 39 478 wird ein Verfahren vorgestellt, bei dem eine Polyurethanfolie hergestellt wird, indem aus Extruder und Breitschlitzdüse direkt in ein Wasserbad gefahren wird. Dünne Folien, d. h. im Bereich Ю bis 30 /im, können nach diesem Verfahren nicht hergestellt werden, da die Führung einer solch dünnen Folie bei einem so stark dehnbaren Material wie Polyurethan so kompliziert ist, daß Falten und ein Verlaufen der Folie auf dem Wickel entstehen. Es ist auch bei Führung über Umlenkwalzen infolge der Warenbahnspannung mit einem Reißen zu rechnen.

In DL 95 278 wird Polyurethanfolie, die mit einem Träger (meist Polyäthylenfolie) im Coextrusionsblasverfahren hergestellt wird, beansprucht. Es lassen sich mit diesem Verfahren auch sehr dünne Folien von ca. 20/um erzeugen. Für den angestrebten Verwendungszweck, den Einsatz für Kunstleder, hat eine coextrudierte Polyurethanfolie folgende Nachteile:

1. Der Träger hat keine Prägung. Eine Prägung des Trägers, die sich auf oie Polyurethanfolie überträgt, ist für das Kunst-

leder sehr wichtig, da durch ein nachträgliches Prägen des Kunstleders eine GriffVerhärtung und damit eine Verschlechterung der ästhetischen Eigenschaften auftritt.

2. Bei der V/eiterverarbeitung der Polyurethanfolie zu Kunstleder treten Temperaturen bis zu 160 ⁰C bei der Trocknung des Haftstriches zwischen Folie und textilem Träger auf«

Bei diesen Temperaturen schrumpft die Polyäthylenfolie, und diese Schrumpfmarkierungen übertragen sich auf die Polyurethanfolie. Dadurch kommt es zu Kraterbildungen u. a. Oberflächenfehlern.

3. Durch die Vorbehandlung des Trägers (z. B. durch Coronaentladung) kann die Haftung der PUR-Folie auf dem Träger eingestellt werden. Dies ist für die Weiterverarbeitung wichtig. Beim Coextrusionsblasverfahren besteht diese Möglichkeit nicht,

4· Die Polyäthylenfolie besitzt nicht die Steifheit von einem Trägerpapier. Dies ergibt ebenfalls Probleme bei der Führung in Maschinen der Kunstlederindustrie und bei der Herstellung eines glatten Substrates.

Dünne Polyurethanfolien zur V/eiterverarbeitung zu hochwertigen Kunstledern werden bisher aus Lösungen im Umkehrverfahren hergestellt. Dazu wurden die PUR-Lösungen auf ein Trennpapier gestrichen und dann das Lösungsmittel (meist Dimethylformamid) abgedampft. Das Lösungsmittel wurde dann entweder ins Freie geleitet oder durch Absorptions- und Destillationsanlagen zurückgewonnen. Der Einsatz des Lösungsmittels brachte eine hohe ökonomische Belastung des Verfahrens mit sich, des weiteren traten auch Gesundheitsschädigungen durch die Toxizität des Lösungsmittels bei den Beschäftigten und UmweltSchädigungen auf.

Beschrieben ist dieses Verfahren in der Firmenschrift der Firma Bayer AG "Textilbeschichtung mit Bayer-Polyurethanprodukten".

Nach DT-OS 243 2778 erfolgt die Herstellung von Thermoplasten zwischen zwei endlos umlaufenden Bändern. Für die Herstellung

dünner, vvarmklebender Folien ist diese Anordnung nicht anwendbar, da auf keinen Pail eine determinierte Situation hinsichtlich de3 Abtrennens der Polymerfolie von den umlaufenden Bändern vorliegt. Die warmklebende Polymerfolie kann sich vom oberen oder unteren Band ablösen. Bei derartigen Situationen wäre die Zerstörung dieser dünnen Polymerfolie nicht unvermeidbar.

Die in DT-GLl 70 20 0б9 vorhandene technische Lösung besteht aus einer Trägerunterlage, die nach Beendigung der technologischen Handlung zur Herstellung einer Folie oder einer Schaumschicht wieder abgezogen wird. Eine Seite der herzustellenden dünnen Polymerfolie ist jedoch ungeschützt, was zu Zerstörungen der herzustellenden Polymerfolie führen würde.

Die aus DL-PS 49677 bekannte technische Lösung ist Tür die Herstellung dünner, warmklebender Polymerfolien nicht anwendbar, weil hier ein Verbleiben einer Scheidungsfolie, während die andere Scheidungsfolie abgezogen wird, nicht verlangt wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine Stützfolie, welche die Herstellung einer warmklebenden, dünnen Polymerfolie unter umweltfreundlichen Bedingungen erlaubt. Die Nachteile des Standes der Technik sollen vermieden werden.

Wesen der Erfindung

Aufgabe: Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung von Stützfolien, welche die Folien extrusion auf einer Breitschlitzdüse für dünne, warmklebende Polymerfolien mit anschließenden Kühlwalzen zuläßt und dabei das Blocken (Ankleben) der warmklebenden Polymerfolie an den Kühlwalzen und nachfolgenden Walzen eliminiert wird. Es soll eine für dio Weiterverarbeitung mechanicch stabilisierte Folie erhalten werden.

Merkmale der Erfindung: Die Erfindung besteht aus Stützfolien, welche sich dadurch auszeichnen, daß sie ouf beiden Seiten der hergestellten v.armklebenden, dünnen Polymerfolie unterschiedliche Delaminierungskräfte aufweisen.

Die Stützfolien werden, nachdem die Polymerfolie die Breitschlitzdüse verlassen hat, noch vor dem Erreichen der Kühlwalzen, beidseitig auf die Polymerfolie aufgelegt. Vorzugsweise bestehen die Stützfolien aus einem Papier, welches mit einer thermoplastischen Folie beschichtet ist, die mit der warmklebenden Folie nicht verschweißt.

Hach dem Passieren der Kühlwalzen, d. h· nach dem Abkühlen dieses dreischichtigen, technologisch bedingten Verbundes, wird die Stützfolie mit den geringeren Delaminierungskräften von der Polie delaminiert. Die Stützfolie mit der größeren Delaminierungskraft verbleibt an der Polie zu ihrer mechanischen Stabilisierung für die Weiterverarbeitung, bis dann auch diese delaminiert werden kann.

Die*Delaminierungskräfte der Stützfolie zur Polie betragen vorzugsweise max. 5 p/cm für die kleinere Deiaminierungskraft und vorzugsweise 10-20 p/cm für die große Delaminierungskraft. Die unterschiedliche Delaminierungskraft ist notwendig, da sonst ein Abheben auch von der an der Polie verbleibenden Stützfolie eintreten würde, wenn die erste Stützfolie delaminiert werden. muß. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise bleibt stets eine Sfcützfolie auf der warmklebenden Polie erhalten, und zwar die mit der größeren Delaminierungskraft. Erst nach Abschluß aller Weiterbearbeitungsstufen kann auch diese Stützfolie in bekannter Weise von dem eigentlichen Polienerzeugnis delaminiert werden.

Zv/eckmäßigerweise werden an der Breitschlitzdüse zwei Abwicklungen verwendet, die die Stützfolien zur extrudierten Polie zuführen.

Ausfuhr un ка be ispi el 1

Auf einer handelsüblichen Extrusionsbeschichtungsanlage wird dem Extruder, dessen Schnecke eine Langkompressionsschnecke mit einem I/Iischteil ist, ein thermoplastisches PUR-Granulat mit einer Härte von 90 Shore A zugeführt und auf 200 ⁰C er-

hitzt. Die Polyurethan schmelze wird in die Breitschlitzdüse, die ebenfalls auf 200 ⁰C temperiert ist und eine Spaltweite von 0,7 nun besitzt, gedrückt.

Von den beiden Abwicklungen wird ein sogenanntes "Natronpapier",

о das aus einem Packpapier mit einem Flächeηgewicht von 60 g/m und einer Hochdruckpolyäthylenbeschichtung von ca. 25 g/m , die einen Schmelzbereich von 180 - 200 ⁰C besitzt, besteht, der Breitschlitzdüse so zugeführt, daß das "IJatronpapier" mit der PE-beschichteten Seite die extrudierte Polyurethanfolie bedeckt. Das eine "Ilatr on papier" wird, bevor es mit der Polyurethanfolie in Berührung kommt, an einer Coronaentladung vorbeigeführt, die mit einer Spannung von 2,5 kV und einem Anodenstrom von 0,5 mA betrieben wird. Dadurch wird die Polyäthylenfolie so aktiviert, daß nach dem Zusammenführen eine Haftung mit der Polyurethanfolie von ca. 15 p/cm erreicht wird. Die so erhaltene Stützfolie wird als Stützfolie mit der größeren Delaminierungskraft verwendet.

Die zweite Stützfolie besitzt, bedingt durch die Vorwärmung des IJatronpapiers mit einem IR-Strahler von 42 kV/ Leistung auf ca. 100 ⁰C, wodurch die Oberfläche des ITatronpapiers aktiviert v;ird, eine Haftung zur Polyurethanfolie von ca. 5 p/cm. Diese Stützfolie hat nach dem Auflegen zur Polyurethan folie die kleinere Delaminierungskraft.

Beim Auftreffen des in Schmelze befindlichen Polyurethanfilms auf die Schichtträger wird der Verbund zwischen einer gekühlten Stahlwalze und einer Gummianpreßwalze mit einem Druck von 20 kp/cm zusammengepreßt, so daß danach die gewünschten Delaminierungskräfte der Stützfolie fixiert werden.

Der erhaltene Schichtstoff Natronpapier - Polyurethan folie Natronpapier wird intensiv auf ca. 25 ⁰C gekühlt und bei der Aufwicklung so delaminiert, daß die Stützfolie mit der geringeren Delaminierungskraft separat aufgewickelt wird»

Der verbleibende Schichtstoff besitzt nun noch die Stützfolie mit der größeren Delaminierungakraft und kann einer Weiterverarbeitung in der Kunstlederinduatrie zugeführt werden.

Ausführungsbeispiel 2

Auf einor Extrusionsbeschichtungsanlage wird gemäß Beispiel 1 ein thermoplastisches РІЛ-Granulat extrudiert.

Von einer Abwicklung viird eine geprägte Stützfolie zugeführt, die aus einem Papier mit einem Fläche η gewicht von 150 g/m besteht, welches mit einer Polypropylenfolie, die einen Schmelzbereich von 200 - 220 ⁰C besitzt, mit einem Flächengewicht von

100 s/n beschichtet ist. Diese Stützfolie wurde zuvor auf einen in der Kunstlederindustrie üblichen Prägekalander nach Vorwärmung mit IR-Strahler mit kalter Walze geprägt. Dadurch hat die Stützfolie eine llarbung angenommen. Von der zweiten Abwicklung wird ein Natronpapier gemäß Beispiel 1 zugeführt.

Die geprägte Stützfolie wird mit einer Coronaentladung gemäß Beispiel 1 vorbehandelt.

Die Polyurethanfolie wird zwischen beide Stützfolien extrudiert, so daß sie auf beiden Seiten mit unterschiedliche Delaminierungskräfte besitzenden Stützfolien ungeben ist, und wird gemäß Beispiel 1 weiter verarbeitet.

Die entstehende Polyurethanfolie wird hier beim Erstarren geprägt, da sie in der Quetschfuge zwischen Stahl- und Gummiwalze sich noch in plastischen Zustand befindet und die Prägung der Stützfolie annimmt.

Dieses Verfahren spart das nachträgliche Prägen des Kunstlederverbundes ein, dadurch wird ein Zusammenpressen des Verbundes und die dadurch folgende Griffverhärtung vermieden.

Mit dem Verbund Stützfolie - Polyurethanfolie ist die Möglichkeit gegeben, dünne thermoplastische Polyurethanfolien zu hochwertigem Kunstleder zu verarbeiten.

Dies ist mit den bisher bekannten Verfahren - einschichtige Polyurethanfolie bzw. coextrudierte Blasfolie - nicht möglich.

Mit diesem Verfahren lassen sich dünne Folien vorzugsweise im Bereich von 10 bis 50/um herstellen, ohne daß es zum Blocken kommt. Es ist zur Realisierung des Verfahrens kein hoher apparativer Aufwand erforderlich.

_ Q —

Bisher wurden in der Kunstlederindustrie Polyurethanfolien auf Stutzfolien nur aus Lösung hergestellt. Durch Wegfall des Lösungsmittels, meist wird Dimethylformamid benutzt, werden die Technologiestufen Lösen des Granulates, Lösungsmittelrückgewinnung und -aufbereitung eingespart, desgleichen V/ird den Anforderungen des Gesundheits- und Arbeitsschutzes entsprochen und UmweltSchädigungen vermieden.

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Claims (3)

Srfindane pan spruch

1. Stutsfolie zur Herstellung einer warnklebenden, dünnen Polymerfolio, vorzugsweise einer Polyurethanfolie, die zur Herstellung von Kunstleder verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die auf beiden Seiten der Polyurethanfolie anhaftenden Stützfolien unterschiedliche Delaminierungskräfte zur Polyurethanfolie aufweisen.

2. Stützfolie nach Punkt 1., dadurch gekennzeichnet, daß die größere Delaminierun^s'craft der Stützfolie 10 bis 20 p/cm und die kleinere Delaminierungskraft bis 5 p/cm beträgt.

3· Stützfolie nach Punkt 1., dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Papier und einer thermoplastischen Folie besteht, wobei die thernoplastische Folie eine Hochdruckpolyäthylenfolie mit einem Schmelzbereich von 180 - 200 ⁰G 13t oder eine Polypropylenfolie mit einem Schmelzbereich von 200 220 ⁰C ist.