DE69828354T2

DE69828354T2 - Metallisierbare Polypropylenfolie

Info

Publication number: DE69828354T2
Application number: DE1998628354
Authority: DE
Inventors: William R. Houston Wheat; Aiko Houston Hanyu
Original assignee: Total Petrochemicals Research Feluy SA
Current assignee: Total Petrochemicals Research Feluy SA
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2018-10-17
Also published as: EP0909636A2; EP0909636B1; US20030104230A1; ATE285892T1; DE69828354D1; US7026055B2; EP0909636A3; ES2235280T3

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft metallisierbare Polyolefinfilme und insbesondere die Verbesserung von Metallbindungseigenschaften solcher Filme.
Hintergrund der Erfindung
Für einige Verpackungsfilme werden die Sperrschichteigenschaften durch Vakuumabscheiden von Aluminium auf die Oberfläche von biaxial ausgerichteten Polyolefinfilmen stark verbessert. Auch kann für Dekorationszwecke die Metallabscheidung deutlich verbessert werden, um dem Film eine reflektierende Beschichtung zu verleihen. Manchmal wird eine Laminierung oder ein anderes Sekundärverfahren durchgeführt, das die Metallbeschichtung schädigen kann. Folglich ist eine starke Metallbindung zwischen der Metallschicht und der Grund- oder Filmschicht bevorzugt. Dieser Vorzug erstreckt sich allgemeiner auf andere Polypropylenfilme mit größerer Metallbindungsstärke und verbessert die Haltbarkeit und Qualität einer abgeschiedenen Metallschicht.
Bei Filmen, bei welchen eine Beschichtung nach Oberflächenbehandlung wie Corona-Erwärmen (auch bekannt als Corona-Entladungsbehandlung, Flammenbehandlung usw.) direkt auf ein Propylenhomopolymer aufgebracht wird, ist keine sehr starke Metallbindung festzustellen. Jedoch sind die physikalischen und optischen Eigenschaften eines Homopolymer-Polypropylens für die Gesamtaufgaben des Films wünschenswerter, wodurch die Verwendung eines standardmäßigen Ethylen-Polypropylen-Copolymers oder Ethylen-Buten-Polypropylen-Terpolymers oder von anderen mehrfachen Polymersystemen, von welchen bekannt ist, dass sie gute Bindungseigenschaften aufweisen, nötig wird.
Die gewöhnlich bei der Herstellung von biaxial aus gerichteten Polypropylenfilmen eingesetzten Polymere sind isotaktische Polymere wie isotaktisches Polypropylen, obwohl bei manchen Gelegenheiten die Verwendung von syndiotaktischen Polymeren vorgeschlagen wurde. Die Japanische Patentzusammenfassung JP 07329259 offenbart einen nicht gedehnten mehrschichtigen Polypropylenfilm, umfassend eine Grundschicht (Schicht A) und eine laminierte Harzschicht (Schicht B) auf der Basis von syndiotaktischem Polypropylenpolymer (sSP) und isotaktischen Polypropylenpolymer (iPP), wobei das Mischungsverhältnis von iPP und sPP der Grundschicht 9:1 – 1:9 beträgt. Die Japanische Patentzusammenfassung JP07330922 offenbart einen nicht gedehnten einschichtigen Film, der aus einer Harzmischung, umfassend iPP-Copolymer und sPP-Copolymer in einem Verhältnis von 80:20 – 20:80, hergestellt ist. Die Japanische Patentzusammenfassung JP07329235 offenbart einen mit Metalloxid laminierten Polypropylenfilm, der aus einem Harz aus syndiodaktischem Polypropylen und isotaktischem Polypropylen hergestellt ist. Isotaktisches Polypropylen ist eines einer Anzahl an kristallinen Polymeren, die in Bezug auf die Stereoregularität der Polymerkette gekennzeichnet werden können. Verschiedene stereospezifische strukturelle Beziehungen, die primär in Bezug auf Syndiotaktizität und Isotaktizität benannt sind, können bei der Bildung von stereoregulären Polymeren für verschiedene Monomere beteiligt sein.
Isotaktisches Polypropylen wird herkömmlich bei der Herstellung von relativ dünnen Filmen verwendet, bei welchen das Polypropylen erst erwärmt und dann durch Matrizen extrudiert und einer biaxialen Ausrichtung durch Dehnen des Films sowohl in Längsrichtung (bezeichnet als Maschinenrichtung) als auch in Quer- oder Seitenrichtung, manchmal bezeichnet als „Rahmenrichtung", unterzogen wird. Die Struktur von isotaktischem Polypropylen ist in Bezug auf die Methylgruppe gekennzeichnet, die an den tertiären Kohlenstoffatomen der Propylenmonomerfolgeeinheiten, die auf derselben Seite der Hauptkette des Polymers liegen, gebunden sind. Das heißt, die Methylgruppen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie alle über oder unter der Polymerkette liegen. Isotaktisches Polypropylen kann durch die folgende Strukturformel veranschaulicht werden:
[Nur grob zur Schwerpunktsetzung]
Ein anderer Weg der Beschreibung der Struktur liegt in der Verwendung von NMR. Die NMR-Nomenklatur von Bovey für ein isotaktisches Pentad lautet ..mmmm.. wobei jedes „m" eine „meso"-Dyade oder aufeinander folgende Methylgruppen auf derselben Seite der Ebene der Polymerkette darstellt. wie auf dem Fachgebiet bekannt, vermindert jegliche Abwandlung oder Umkehrung der Struktur der Kette den Grad an Isotaktizität und Kristallinität des Polymers.
Im Gegensatz zu der isotaktischen Struktur handelt es sich bei syndiotaktischen Propylenpolymere um diejenigen, in welchen die Methylgruppen an die tertiären Kohlenstoffatome der Monomerfolgeeinheiten in der Kette gebunden sind, die auf einer anderen Seite der Ebene des Polymers liegen. Syndiotaktisches Polypropylen kann durch die folgende Strukturformel veranschaulicht werden:
[Nur grob zur Schwerpunktsetzung]
Syndiotaktische Polymere sind halbkristallin und wie die isotaktischen Polymere in Xylol unlöslich. Diese Kristallinität unterscheidet sowohl syndiotaktische als auch isotaktische Polymere von einem ataktischen Polymer, das nicht kristallin und in Xylol hochlöslich ist. Ein ataktisches Polymer zeigt keine reguläre Ordnung an wiederholungseinheitskonfigurationen in der Polymerkette und bildet im Wesentlichen ein wachsartiges Produkt. In den meisten Fällen handelt es sich bei der bevorzugten Polymerkonfiguration für ausgerichtete Polypropylenfilme um ein überwiegend isotaktisches oder syndiotaktisches Polymer mit sehr wenig ataktischem Polymer.
Die isotaktischen Polymere, die gewöhnlich bei der Herstellung von biaxial ausgerichteten Polypropylenfilmen eingesetzt werden, sind gewöhnlich diejenigen, die durch die Verwendung von herkömmlichen Ziegler-Natta-Katalysatoren des Typs, der z. B. in den U.S. Patentschriften Nr. 4,298,718 und 4,544,717, beide an Myer et al., offenbart sind, hergestellt werden. So offenbart die U.S.-Patentschrift Nr. 5,573,723 an Peiffer et al. ein Verfahren zur Herstellung eines biaxial ausgerichteten Polypropylenfilms auf der Basis eines isotaktischen Polypropylenhomopolymers oder von Propylen/Ethylen-Copolymeren. Andere Copolymere von Propylen und alpha-Olefinen mit 4-8 Kohlenstoffatomen können im Peiffer-Verfahren eingesetzt werden.
Katalysatoren, die bei der Polymerisation von alpha-Olefinen eingesetzt waren, können als trägergebundene Katalysatoren oder als nicht trägergebundene Katalysatoren, manchmal bezeichnet als homogene Katalysatoren, gekennzeichnet werden. Traditionelle trägergebundene Katalysatoren sind die so genannten „herkömmlichen" Ziegler-Natta-Katalysatoren wie Titantetrachlorid, gebunden an einem aktiven Magnesiumdichlorid, wie z. B. in den vorstehend erwähnten Patenten an Myer et al. offenbart.
Eine trägergebundene Katalysatorkomponente, wie in der 718-Patentschrift von Myer offenbart, schließt Titantetrachlorid, gebunden an ein „aktives" wasserfreies Magnesiumdihalogenid wie Magnesiumdichlorid oder Magnesiumdibromid, ein. Die trägergebundene Katalysatorkomponente in der '718-Patentschrift von Myer wird in Verbindung mit einem Cokatalysator wie einer Alkylaluminiumverbindung, z. B. Triethylaluminium (TEAL) eingesetzt. Die '717-Patentschrift von Myer offenbart eine ähnliche Verbindung, die ebenso eine Elektronendonorverbindung einbringt, welche die Form von verschiedenen Aminen, Phosphinen, Estern, Aldehyden und Alkohol annehmen kann. Metallocenkatalysatoren werden oft als nicht trägergebundene oder homogene Katalysatoren eingesetzt, obwohl sie wie nachstehend beschrieben in trägergebundenen Katalysatorkomponenten eingesetzt werden können.
Alternative Typen von Katalysatoren, die isotaktische Polyolefine herstellen, sind in den U.S.-Patentschriften Nr. 4,794,096 und 4,975,403 offenbart. Diese Patentschriften offenbaren chirale, stereorigide Metallocenkatalysatoren, die Olefine unter Bildung von isotaktischen Polymeren polymerisieren und bei der Polymerisation von hochisotaktischen Polypropylenen besonders nützlich sind. Wie z. B. in der vorstehend erwähnten U.S.-Patentschrift Nr. 4,794,096 offenbart, wird die Stereorigidität in einem Metallocenliganden mittels einer Strukturbrücke bereitgestellt, die sich zwischen Cyclopentadienylgruppen erstreckt. In diesem Patent speziell offenbart sind stereoreguläre Hafniummetallocene, die durch die folgende Formel gekennzeichnet sein können: R''(C₅(R')₄)₂HfΩp (3)
In der Formel (3) stellt (C₅(R')₄) eine Cylopentadienyl- oder substituierte Cyclopentadienylgruppe dar, stellt R' unabhängig ein Wasserstoffatom oder einen Hydrocarbylrest mit 1-20 Kohlenstoffatomen dar und stellt R'' eine Strukturbrücke, die sich zwischen den Cyclopentadienylringen erstreckt, dar. Q stellt ein Halogenatom oder einen Kohlenwasserstoffrest wie ein Alkyl, Aryl, Alkenyl, Alkylaryl oder Arylalkyl mit 1-20 Kohlenstoffatomen dar und p bedeutet 2.
Die wie vorstehend beschriebenen verschiedenen Metallocenstrukturen können entweder als so genannte „neutrale Metallocene", wobei in diesem Fall ein Alumoxan wie Methylalumoxan als Cokatalysator verwendet wird, oder als so genannte „kationische Metallocene", die ein stabiles nicht-koordinierendes Anion einbringen und gewöhnlich die Verwendung eines Alumoxans nicht erfordern, eingesetzt werden. Zum Beispiel sind syndiospezifische kationische Metallocene in der U.S.-Patentschrift Nr. 5,243,002 an Razavi offenbart. Wie dort offenbart, ist das Metallocenkation durch den kationischen Metallocenliganden mit sterisch unterschiedlichen Ringstrukturen gekennzeichnet, die an ein positiv geladenes koordinierendes Übergangsmetallatom gebunden sind. Das Metallocenkation ist mit einem stabilen nicht-koordinierendes Gegenanion verbunden. Ähnliche Beziehungen können für isospezifische Metallocene gebildet werden.
Während Metallocenkatalysatoren im Allgemeinen zur Verwendung als homogene Katalysatoren vorgeschlagen werden, ist es auf dem Fachgebiet auch bekannt, trägergebundene Metallocenkatalysatoren bereitzustellen. Wie in den U.S.-Patentschriften Nr. 4,701,432 und 4,808,561, beide an Welborn, offenbart, kann eine Metallocenkatalysatorkomponente in Form eines trägergebundenen Katalysators eingesetzt werden. Wie in der '432-Patentschrift von Welborn beschrieben, kann es sich bei dem Träger um einen beliebigen Träger wie Talkum, ein anorganisches Oxid oder ein harzartiges Trägermaterial wie ein Polyolefin handeln. Spezifische anorganische Oxide schließen Siliciumdioxid und Aluminiumoxid, allein oder in Kombination mit anderen anorganischen Oxiden wie Magnesiumoxid, Zirconiumoxid und dergleichen verwendet, ein. Nicht-Metallocenübergangsmetallverbindungen wie Titantetrachlorid sind ebenso in die trägergebundene Katalysatorkomponente eingebracht. Die ,561-Patenschrift von Welborn offenbart einen heterogenen Katalysator, der durch Umsetzung eines Metallocens und eines Alumoxans in Kombination mit dem Trägermaterial gebildet wird. Ein Katalysatorsystem, das sowohl eine homogene Metallocenkomponente als auch eine heterogene Komponente verkörpert, bei welcher es sich z. B. um einen „herkömmlichen" trägergebundenen Ziegler-Natta-Katalysator, z. B. ein trägergebundenes Titantetrachlorid handeln kann, ist in der U.S.-Patentschrift Nr. 5,242,876 an Shamsoum et al. offenbart. Verschiedene andere Katalysatorsysteme, die trägergebundene Metallocenkatalysatoren beinhalten, sind in den U.S.-Patentschriften Nr. 5,308,811 an Suga et al. und 5,444,134 an Matsumoto offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen metallisierten Polypropylenfilm. Der Film schließt eine Filmschicht ein, die aus einer Mischung aus isotaktischem Polypropylen und syndiotaktischem Polypropylen gebildet ist, wobei das syndiotaktische Polypropylen in einer Menge von nicht mehr als 10 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 0,5 Gew.-% und 8 Gew.-% vorliegt. Die Filmschicht ist auf mindestens einer Seite (d. h. mindestens einer Oberfläche) mit einem Grad von mindestens 48 Dyn/cm wie gleichzeitig mit der Behandlung gemessen, oberflächenbehandelt (vorzugsweise Corona-behandelt). Die Filmschicht wird nach Oberflächenbehandlung mit einem Metall, das auf einer Oberfläche der Filmschicht abgeschieden wird, metallisiert. Die abgeschiedene Metallschicht weist eine geringere Dicke als die Filmschicht auf. Der erhaltene Film weist eine Bindungs stärke zwischen der Filmschicht und der Metallschicht auf, die um mindestens 40 % größer ist als die Bindungsstärke zwischen dem Metallschichtmaterial und einer entsprechend oberflächenbehandelten Filmschicht, die aus isotaktischem Polypropylenhomopolymer ohne die Zugabe von syndiotaktischem Polypropylen (mit anderen Worten ohne die Gegenwart von syndiotaktischem Polypropylen) gebildet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von solchen metallisierten Filmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm der Wiedergabe eines beispielhaften Spannrahmenverfahrens zur Herstellung von biaxial ausgerichtetem Polypropylenfilmen.
2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Maßen und dem Prozentgehalt an sPP veranschaulicht.
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Glanz und der Prozentualität sPP veranschaulicht.
4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Trübung Prozentualität sPP veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen HAS (ein Maß für Kontaktklarheit) und dem Prozentgehalt an sPP veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Zugfestigkeit bei Bruch und dem Prozentgehalt an sPP sowohl in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dehnung bei Bruch und dem Prozentgehalt an sPP sowohl in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung veranschaulicht.
8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Schrumpfungsprozentualität und dem Prozentgehalt an sPP sowohl in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung veranschaulicht.
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen 1 % Sekantenmodul und dem Prozentgehalt an sPP sowohl in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung beinhaltet die Verwendung einer geringen Menge an syndiotaktischem Polypropylen in Kombination mit isotaktischem Polypropylen bei der Herstellung von verschiedenen Filmen mit verbesserten Metallbindungsstärken. Während sie in den meisten Propylenfilmen anwendbar ist, in welchen die physikalischen und optischen Grundeigenschaften einer Propylenhomopolymerschicht nötig sind, jedoch eine verbesserte Metallbindungsstärke erwünscht ist, fokussiert die vorliegende Beschreibung die Verwendung in biaxial ausgerichteten Polypropylenfilmen. Es sollte klar sein, dass die Lehren dieser Erfindung ohne Berücksichtigung dessen anwendbar sind, ob ein Film in ein, vor dem Metallisierungsverfahren zwei oder keiner Richtung ausgerichtet wird.
Biaxial ausgerichtete Filme sind in Bezug auf bestimmte wohl definierte Eigenschaften in Bezug auf ihre stereoregulären Strukturen und physikalischen Eigenschaften, einschließlich Schmelztemperaturen und Schrumpfeigenschaften sowie in relativ geringem Reibungskoeffizienten und relativ hohen Zugmoduli und guten Sperrschichteigenschaften, einschließlich relativ geringen Permeationsgeschwindigkeiten für Sauerstoff und Wasser definiert. Die biaxial ausgerichteten Filme der vorliegenden Erfindung werden unter Verwendung eines besonders konfigurierten Polyolefinpolymers, wie detaillierter nach stehend beschrieben, und unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Herstellungstechnik für einen ausgerichteten Film, wie des herkömmlich verwendeten Spannrahmenverfahrens gebildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft metallisierte Filme, welche die Kombination von isotaktischem und syndiotaktischem Polypropylen beinhalten. Während das bevorzugte Verfahren eine separate Polymerisation des isotaktischen und syndiotaktischen Polypropylens, gefolgt von einer Kombination entweder nach oder vor dem Pelletierverfahren beinhaltet, könnte alternativ dazu das Propylen in einer Charge unter Verwendung von sowohl syndiospezifischen als auch isospezifischen Katalysatoren in Mengen polymerisiert werden, die der im Endprodukt erwünschten, relativen Menge von synditaktischem und isotaktischem Polypropylen entsprechen. Das Produkt einer solchen Polymerisation wäre auch beim Durchführen der Erfindung wirksam.
Die polymerisierte Mischung schließt häufig geringe Mengen (typischerweise weniger als 1 Gew.-% und typischer weniger als 0,5 Gew.-%) von Zusätzen ein, die zum Verbessern von anderen physikalischen oder optischen Eigenschaften bestimmt sind. Solche Mischungen können z. B. ein oder mehrere Antioxidationsmittel, die in einer Menge von insgesamt nicht mehr als 0,25 Gew.-% (in den getesteten nachstehenden Beispielen nicht mehr als 0,15 Gew.-%) vorliegen, und ein oder mehrere saure Neutralisationsmittel, die in einer Menge von insgesamt nicht mehr als 0,25 Gew.-%, (in den nachstehend getesteten Beispielen nicht mehr als 0,5 Gew.-%) vorliegen, aufweisen. Obwohl sie in den getesteten Beispielen nicht vorliegen, können auch Zusätze, die als „Antiblockierungs"- Mittel wirken, wieder in relativ geringen Prozentgehalten wie nicht mehr als 1 Gew.-%, stärker bevorzugt nicht mehr als 0,5 Gew.-% und sogar nicht mehr als 0,25 Gew.-% vorliegen.
Im Allgemeinen kann es sich bei der Herstellung eines biaxial ausgerichteten Films um eine beliebige geeignete Technik, wie in der kanadischen Patentanmeldung Nr. 2,178,104 an Peiffer et al. offenbart, handeln. Wie in der Anmeldung von Peiffer et al. beschrieben, wird oder werden die Polymer oder Polymere, das oder die zur Herstellung des Films verwendet wird oder werden, geschmolzen und dann durch einen Extruder zu einem Schlitz-Matrizen-Mechanismus geleitet, wonach es oder sie über eine erste Walze geleitet wird oder werden, die als Kühlwalze gekennzeichnet ist, die zum Verfestigen des Films neigt. Der Film wird dann durch Dehnen in Längsrichtung, gekennzeichnet als die Maschinenrichtung, und in Querrichtung ausgerichtet, um einen Film zu erhalten, der in Bezug auf die Ausrichtungsverhältnisse, manchmal auch als Dehnungsverhältnisse bezeichnet, sowohl in Längs- als auch Querrichtung gekennzeichnet sein kann. Die Ausrichtung in Maschinenrichtung wird durch die Verwendung von zwei hintereinander angeordneten Walzen erzielt, wobei die zweite oder schnelle Walze in Bezug auf die langsamere Walze mit einer Geschwindigkeit betrieben wird, die den gewünschten Ausrichtungsverhältnissen entspricht. Dies kann alternativ dazu durch eine Reihe von Walzen mit steigenden Geschwindigkeiten, manchmal mit zusätzlichen Zwischenwalzen zur Temperaturregulierung und für andere Funktionen erzielt werden. Nachdem der Film in Maschinenrichtung gedehnt wurde, wird er wieder abgekühlt und dann vorgewärmt und in einen Seitendehnungsabschnitt, z. B. einen Spannrahmenmechanismus geleitet, wo er, dieses Mal in Querrichtung, wieder gedehnt wird. Der Ausrichtung in Querrichtung folgt häufig ein Erstarrungsabschnitt. Anschließend wird der Film dann gekühlt und kann einer weiteren Behandlung wie einer Oberflächenbehandlung (z. B. einer Coronabehandlung oder Flammbehandlung) wie z. B. in der vorstehend erwähnten Kanadischen Patentanmeldung Nr. 2,178,104 oder in der U.S.-Patentschrift Nr. 4,692,380 an Reid beschrieben, unterzogen werden. Der Film kann auch wie in der vorstehend erwähnten U.S.-Patenschrift Nr. 4,692,380 an Reid beschrieben metallisiert werden. Während eine Corona- und Flammbehandlung typischerweise unmittelbar nach der Ausrichtung und vor dem anfänglichen Aufrollen erfolgen, wird die Metallisierung typischerweise zu einem separaten Zeitpunkt und an einem separaten Ort durchgeführt.
Die Metallbeschichtung (die beim Aufbringen die Metallschicht bildet) kann auf eine oder beide Oberflächen des Films durch ein beliebiges bekanntes Verfahren wie Vakuumzerstäuben, Vakuumabscheiden oder Elektroabscheiden erfolgen (wobei alle davon in die Definition der „Metallisierung° des Films fallen und einen Vorgang oder ein Verfahren zum „Abscheiden" eines Metalls auf der Oberfläche einer Filmschicht einschließen). Die Vakuumabscheidung ist ein bevorzugtes Verfahren. Bevorzugte werte für die Dicke der Metallbeschichtungsschicht liegen im Bereich von 20 bis 100 nm, wobei die bevorzugte mittlere Dicke für den zu metallisierenden Film im Bereich von 0,3 μm (Mikron) bis 150 μm (Mikron) liegt. Ungeachtet dessen weist die Metallschicht vorzugsweise eine Dicke auf, die geringer als die Filmschicht, vorzugsweise wesentlich geringer als die Filmschicht ist.
Es ist bevorzugt, die Oberfläche des zu beschichtenden (oder zu metallisierenden) Films durch entweder eine Coronaentladungsbehandlung oder eine Flammbehandlung oberflächenzubehandeln, um die Metallbindungsstärke zu verbessern. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch eine Oberflächenbehandlung (vorzugsweise Coronabehandlung) des Ethylen-Propylen-Copolymers die Metallbindungsstärke weiter verbessert. Vorzugsweise wird beim Durchführen der vorliegenden Erfindung die Ethylen-Propylen-Filmschicht mit einem Grad von 48 mN/m (48 dyn/cm) oder mehr oberflächenbehandelt, wodurch die drastischsten Ergebnisse wie durch das nachstehende Beispiel veranschaulicht bereitgestellt werden.
Das am häufigsten verwendete Beschichtungsmaterial ist Aluminium, obwohl andere Materialien wie Gold, Silber und Kupfer nach Bedarf ebenso eingesetzt werden können. Es ist dem Fachmann klar, dass, während die Metallbeschichtung vorzugsweise aus den identifizierten Metallen (wie Aluminium) besteht, Mengen von anderen Zusätzen vorliegen können, um die gemischten physikalischen und optischen Eigenschaften der abgeschiedenen Metallschicht zu verbessern. In manchen Fällen können reines Aluminium (oder das Metall der Wahl) verwendet werden. Andere Zusätze können in geringen Mengen verwendet werden, so dass Aluminium (oder das Metall der Wahl) die Hauptkomponente ist. Vorzugsweise liegt Aluminium (oder das Metall der Wahl) in der Beschichtung mit Gehalten von mindestens 90 Gew.-%, mindestens 95 Gew.-% und mindestens 99 Gew.-% der Metallbeschichtung vor.
Wendet man sich nun 1 zu, ist dort eine schematische Veranschaulichung eines geeigneten „Spannrahmen"-Ausrichtungsverfahrens dargestellt, das beim Herstellen eines biaxial ausgerichteten Polypropylenfilms („BOPP-Film") gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Insbesondere und mit Bezug auf 1 wird eine Quelle von geschmolzenem Polymer von einem Trichter 10 zu einem Extruder 12 und von dort zu einer Schlitzmatrize 14, die einen flachen, relativ dicken Film 16 an ihrem Auslass herstellt, zugeführt. Film 16 wird auf eine Abkühlwalze 18 aufgebracht und auf eine geeignete Temperatur im Bereich von 30 bis 60 °C abgekühlt. Der Film wird von der Kühlwalze 18 zu einem Dehnabschnitt 20 gezogen, in welchem mittels der Spannwalzen 22 und 23, die zu den vorgewärmten Walzen 25 und 26 führen, die Ausrichtung in Maschinenrichtung erfolgt.
Ist der Film von der Kühlwalze 18 gezogen und über die Spannwalzen geleitet, wird er auf eine Temperatur von etwa 30-60 °C abgekühlt. Beim Dehnen des Films in Maschinenrichtung wird er durch die Vorwärmewalzen 25 und 26 auf eine stufenweise Temperaturerhöhung von etwa 60-100 °C erwärmt und dann zu der langsamen Walze 30 des länglichen Ausrichtungsmechanismus geleitet. Die langsame Walze kann in diesem Typ einer Pilotproduktionsreihe mit einer beliebigen geeigneten Geschwindigkeit, gewöhnlich 0,1016 bis 0,2032 m/s (20-40 Fuß pro Minute) betrieben werden. Die schnelle Walze 31 wird mit einer geeigneten Geschwindigkeit, typischerweise 0,762 m/s (150 Fuß pro Minute) in einer Pilotreihe betrieben, um eine Oberflächengeschwindigkeit am Umfang bereitzustellen, die etwa das 4-7-fache derjenigen der langsamen Walze beträgt, um den Film in Maschinenrichtung auszurichten. In einer herkömmlichen Herstellungsreihe können die Gussgeschwindigkeiten viel mehr als 20 bis 60 Meter pro Minute mit Endgeschwindigkeiten von 120 bis 360 Meter pro Minute betragen.
Ist der ausgerichtete Film von der schnellen Walze gezogen, wird er bei Raumtemperaturbedingungen über Walze 33 geleitet. von hier wird er über zweifache Spannrollen 35 und 36 zu einem Seitendehnabschnitt 40 geleitet, wo der Film durch Dehnen in Querrichtung ausgerichtet wird. Der Abschnitt 40 schließt einen Vorwärmabschnitt 42 ein, der mehrere zweifache Wärmewalzen (nicht dargestellt) umfasst, wo er wieder auf eine Temperatur im Bereich von 130-180 °C erwärmt wird. Von dem Vorwärmeabschnitt 42 des Spannrahmens wird der Film zu einem Dehn- oder Zugabschnitt 44 geleitet, wo er mittels Spannclips (nicht dargestellt), welche die entgegen gesetzte Seite des Films umgreifen und ihn stufenweise seitlich dehnen, bis er seine maximale Seitenabmessung erreicht hat, stufenweise gedehnt wird. Die Seitendehnungsverhältnisse sind typischerweise größer als die Dehnungsverhältnisse der Maschinenrichtung und liegen häufig im Bereich irgendwo im 5-12-fachen der Originalbreite. 8-10-fache Verhältnisse sind gewöhnlich bevorzugt.
Der Schlussteil der Seitendehnungsphase schließt einen Ausglühabschnitt 46, wie ein Ofengehäuse ein, wo der Film bei einer Temperatur im Bereich von 130-170 °C für eine geeignete Zeitdauer 1-10 Sekunden erwärmt wird. Die Ausglühzeit hilft bei der Regulierung von bestimmten Eigenschaften und ein erhöhtes Ausglühen wird häufig spezifisch verwendet, um die Schrumpfung zu reduzieren. Der biaxial ausgerichtete Film wird dann von dem Spannrahmen gezogen und über eine Kühlwalze 48 geleitet, wo er auf eine Temperatur von weniger als 50 °C abgekühlt wird, und dann zum Aufspulen auf einen Aufspulmechanismus 50 aufgebracht. Aus der vorstehenden Beschreibung ist erkennbar, dass die anfängliche Ausrichtung in Maschinenrichtung bei einer etwas geringeren Temperatur als die Ausrichtung in der Seitenbemessung durchgeführt wird. Zum Beispiel wird der die Formwärmewalzen verlassende Film bei einer Temperatur von 120 °C in Maschinenrichtung gedehnt. Der Film kann auf eine Temperatur von 50 °C abgekühlt und anschließend auf eine Temperatur von 160 °C erwärmt werden, bevor er der stufenweisen Ausrichtung in Seitenrichtung in dem Spannabschnitt unterzogen wird.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die unerwarteten Vorteile der Metallbindungsstärke mit erhöhten Graden an Oberflächenbehandlung, die durch diese Verbindung bereitgestellt ist. Die Beispiele stellen auch eine Veranschaulichung der Wirkungen der vorliegenden Erfindung auf andere physikalische und optische Eigenschaften bereit.
Beispiel 1
Verschiedene Harze mit variierenden Mengen an primär syndiotaktischem Polypropylen (hier einfach als syndiotaktisches Polypropylen „sPP" bezeichnet), gemischt mit primär isotaktischem Polypropylen (hier einfach nachstehend als isotaktisches Polypropylen oder „iPP" be zeichnet, wurden durch ein Herstellungsverfahren für einen biaxial ausgerichteten Polypropylenfilm unter Verwendung eines Spannrahmensystems verarbeitet und die erhaltenen Eigenschaften dann gemessen. Das isotaktische Polypropylen wurde getrennt von dem syndiotaktischen Polypropylen polymerisiert, und die resultierenden Polymerflocken wurden in einem separaten Verbindungsschritt im Pelletierverfahren gemischt.
Der Versuch wurde in einer kontinuierlichen Pilot-Spannleitung mit 60 Inch durchgeführt. Die Leitung wies eine Kapazität von 76,2 m/Min. Ausfluss und zweiseitige Corona-Entladungsbehandlung auf. Die biaxiale Ausrichtung von flachen Filmen wurde in zwei aufeinander folgenden Schritten durchgeführt. Die gegossene Folie, die auf einer rotierenden Kaltstahlrolle abgekühlt war, wurde zuerst längs (in Maschinenrichtung oder „MD") im tangentialen Schlitz zwischen den Rollensätzen und unter Rotieren mit verschiedenen Geschwindigkeiten gedehnt. Anschließend wurde der Film quer (in Querrichtung „TD" in einem Spannrahmen gedehnt, in welchem die Ecken des Films von einer Reihe an Clips umgriffen waren und in TD auseinander klafften. Ein Standard-MD-Zugverhältnis betrug in einer Stufe 5 (5x:1x) und das in TD betrug durchwegs 9 (1x:9x). Die Filme wurden mittels Coronaentladunsbehandlung (Coronabehandlung) mit einem Behandlungsgrad, gleichzeitig oder kurz nach der Behandlung gemessen, oberflächenbehandelt. Die Temperatureinstellungen sind in nachstehender Tabelle 1 aufgelistet: TABELLE 1
Dieses Verfahren wurde zur Herstellung von drei einschichtigen BOPP-Filmproben mit verschiedenen sPP-Fraktionen verwendet. Probe CS-1 war eine regulierte Probe, die isotaktisches Polypropylen enthielt, das unter Verwendung von standardmäßiger Ziegler-Natta-Katalyse gebildet war und ferner die folgenden Zusätze einschloss: Irganox 1010 (ein Antioxidationsmittel) in einer Menge von 0,1 Gew.-%, Irgafos 168 (ein Antioxidationsmittel) in einer Menge von 0,05 Gew.-% und Calciumstearat (in einem sauren Neutralisationsmittel) in einer Menge von 0,05 Gew.-%. Probe HLS-1 wurde identisch konfiguriert, mit der einzigen Ausnahme, dass das Polypropylen 2 Gew.-%. sPP einschloss. Probe HLS-2-2 war ähnlich konfiguriert und schloss 5 Gew.-%. sPP ein.
Die Metallbindungsstärke von jedem der verarbeiteten Probefilme wurde wie folgt bewertet. Die einschichtigen Filme wurden hergestellt und ausgerichtet und dann mit entweder einem „niedrigen Grad" (d. h. 43-47 mN/m, 43-47 Dyn/cm) oder einem „hohen Grad" (d. h. 52-56 mN/m, 52-56 dyn/cm) Corona-behandelt. Nach Herstellung, Ausrichtung und Coronabehandlung wurden die Filme dann durch Vakuumabscheidung von Aluminiummetall auf einer Oberfläche der Filme metallisiert. Die Filme wurden dann mit LDPE (Polyethylen mit niedriger Dichte) auf der metallisierten Seite auf einem anderen Film extrusionslaminiert. Die resultierende Laminierung wurde in einem Instron abgezogen. Aufgrund seiner höheren Bindungsstärke mit Polyethylen als mit Polypropylen haftet das Metall gewöhnlich am Polyethylen. Folglich ist die zur Delaminierung erforderliche Stärke das Maß der Bindungsstärke des Metalls am Polypropylensubstrat (dem Basisfilm). Sogar wenn ein Versagen in verschiedenem Modus auftritt, bilden die Ergebnisse immer noch eine minimale Grenze für die Stärke des Polypropylens zur Metallbindung, die noch nicht versagte, als der alternative Versagensmodus auftrat. Die Ergebnisse für jede der Proben bei jedem Grad an Coronabehandlung sind in nachstehender Tabelle 2 aufgelistet: TABELLE 2
Diese Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe von sPP in einer Menge von 2 Gew.-% in Filmen, die mit einem Grad zwischen 52-56 mN/m (52-56 dyn/cm) Corona-behandelt sind, eine Verbesserung in der Metallbindungsstärke bereitstellte, die durchschnittlich um 50 % größer war als die Metallbindungs stärke derselben Metallschicht mit einem entsprechend oberflächenbehandelten (d. h. oberflächenbehandelt unter Verwendung desselben Behandlungsverfahrens mit demselben Grad) Film, der aus nicht gemischtem isotaktischem Polypropylenhomopolymer (d. h. ohne die Zugabe/Gegenwart von sPP) gebildet wurde. Die Ergebnisse zeigen ferner, dass die Zugabe von 5 Gew.-% sPP in einem Film, der mit einem Grad von 52-56 mM/m (52-56 Dyn/cm) behandelt war, eine zumindest zweifache Verbesserung der Metallbindungsstärke bereitstellt, die durchschnittlich etwa 133 % größer als die Metallbindungsstärke derselben Metallschicht mit einem entsprechend oberflächenbehandelten Film, der aus nicht gemischtem isotaktischem Polypropylenhomopolymer gebildet war, bereitstellte. Diese Versuchsarbeit zeigt Erhöhungen um mindestens 40 % auf der Basis der Zugabe von 2 Gew.-% sPP und um mindestens das doppelte und sogar mindestens 125 % auf der Basis der Zugabe von 5 Gew.-% sPP. Es wird ebenso erwartet, dass niedrigere Prozentgehalte Vorteile bereitstellen, obwohl möglicherweise mehr im Bereich von 15-25 % für Werte unter 2 Gew.-%, mit Vorteilen sogar mit Gehalten so gering wie 0,5 Gew.-% sPP erwartet werden.
Eine Überprüfung des Tests mit niedrigeren Graden an Coronabehandlung (43-47 mN/m, 43-47 Dyn/cm) (wie gleichzeitig mit der Behandlung gemessen), zeigt, dass die Vorteile zu der Tatsache führten, dass ein unerwarteter Trend zur Metallbindungsstärke mit erhöhten Graden an Coronabehandlung führten. Die Kontrollprobe aus nicht gemischtem isotaktischem Polypropylen zeigt eine Verminderung der Bindungsstärke um durchschnittlich 33 % und eine Verminderung der maximalen Bindungsstärke von 40 %, da seine Coronabehandlung von dem „niedrigen Grad" zu dem „hohen Grad" angehoben wurde. In deutlichem Gegensatz zeigen die gemischten Polypropylene, die geringen Prozentgehalte an syndiotaktischem Polypropylen einbringen, deutliche Erhöhungen in der Metallbindungsstärke. Diese Ergebnisse zeigen, dass im Gegensatz zum normalen Trend, in welchem eine größere Metallbindungsstärke mit steigenden Graden an Oberflächenbehandlung (vorzugsweise Coronabehandlung) über (43-47 mN/m, 43-47 Dyn/cm), wie mindestens 48 mN/m (48 Dyn/cm) zwischen 48-56mN/m (48-56 Dyn/cm) und stärker bevorzugt zwischen 52-56 mN/m (52-56 Dyn/cm) (alle gleichzeitig mit der Behandlung gemessen) erwünscht ist, die Zugabe von geringen Prozentgehalten an sPP vorteilhaft ist.
Beispiel 2
Ein anderer Satz an biaxial ausgerichteten Polypropylenfilmen wurde unter Verwendung von Verfahren, die zu denjenigen von Beispiel 1 identisch sind, gebildet und ausgerichtet. Dieser Satz wurde jedoch nicht metallisiert sondern stattdessen auf sowohl seine optischen als auch physikalischen Eigenschaften als einschichtiger BOPP-Film getestet. Die 2-8 geben die Ergebnisse von verschiedenen optischen und physikalischen Tests wieder, die von den unmetallisierten Filmen durchgeführt wurden, die mit 52-56 mN/m (52-56 Dyn/cm) Corona-behandelt waren. In jeder der 2-8 wird der wie nachstehend beschrieben gemessene Parameter auf die Ordinate gegen Gewichtsprozent von in der Probe vorliegendem sPP, das auf die Abszisse aufgezeichnet wird, aufgezeichnet. In 2 veranschaulicht Kurve 102 die Beziehung zwischen der Abmessung, gemessen in Mikron, und Gewichtsprozent an sPP. In 3 veranschaulicht Kurve 104 die Beziehung zwischen Glanz, gemessen in Prozent, und Gewichtsprozent an sPP. In 4 veranschaulicht Kurve 106 die Beziehung zwischen Trübung, gemessen in Prozent, und Gewichtsprozent an sPP. In 5 veranschaulicht Kurve 108 die Beziehung zwischen NAS, gemessen in Prozent, und Gewichtsprozent an sPP. In 6 veranschaulicht Kurve 110 die Beziehung zwischen Zugstärke, Bruch in Querrichtung, gemessen in Megapascal, und Gewichtsprozent an sPP. Ebenso in 6 veranschaulicht Kurve 112 die Beziehung zwischen Zugstärke bei Bruch in der Maschinenrichtung, gemessen in Megapascal, und Gewichtsprozent an sPP. In 7 veranschaulicht Kurve 120 die Beziehung zwischen Dehnung bei Bruch in Querrichtung, gemessen in Prozent, und Gewichtsprozent an sPP. Ebenso in 7 veranschaulicht Kurve 122 die Beziehung zwischen Dehnung bei Bruch in der Maschinenrichtung, gemessen in Prozent, und Gewichtsprozent an sPP. In 8 veranschaulicht Kurve 130 die Beziehung zwischen Schrumpfung in Querrichtung, gemessen in Prozent, und Gewichtsprozent an sPP. Ebenso in 8 veranschaulicht Kurve 132 die Beziehung zwischen Schrumpfung in Maschinenrichtung, gemessen in Prozent, und Gewichtsprozent an sPP. In 9 veranschaulicht Kurve 140 die Beziehung zwischen 1 % Sekantenmodul in Querrichtung, gemessen in Gigapascal und Gewichtsprozent an sPP. Schließlich veranschaulicht Kurve 142 ebenso in 9 die Beziehung zwischen 1 % Sekantenmodul in Maschinenrichtung, gemessen in Gigapascal, und Gewichtsprozent an sPP.
Die optischen Eigenschaften scheinen sehr von den sPP/iPP-Mischungszusammensetzungen der Mischungen abzuhängen. Diese Eigenschaften neigen dazu, von der Größe und Anzahl der dispergierten Teilchen als Folge der Unmischbarkeit zwischen iPP und sPP in der Zusammensetzung abzuhängen.
Besonders bemerkenswert steigt die Trübung mit einer erhöhten sPP-Fraktion in der Mischung. Durch die Zugabe von 5 Gew.-% sPP wird der Trübungswert von nicht gemischtem iPP-Homopolymer mehr als verdoppelt. Die Trübung ist ein Phänomen der Lichtstreuung und ergibt sich aus lokalen Variationen im Brechungsindex, wie im Fall einer inkompatiblen Mischung oder bei der Ausrichtung von anisotropen Volumenelementen. Die Trübung ist als die relative Fraktion von Streuungsintensität der dispergierten Teilchen in jeder Richtung definiert und wird in einem Breitwinkelbereich (Winkel > 2,5°) zu der Intensität des einfallenden Lichts nachgewiesen. Grundsätzlich entspricht die Trübung der subjektiven „Wolkigkeit" des Films. Die Er gebnisse legen nahe, dass Mischungen mit erhöhter sPP-Fraktion eine große Anzahl an sPP-Teilchen und/oder Teilchen mit größerer Größe (siehe 5) enthalten. Wenn in einem absoluten Sinne die Trübung zwischen 1 und 1,5 % für die sPP-Mischung5 Gew.-% vorzugsweise für einige Verwendungen perfekt akzeptabel ist, sind Zahlen von weniger als 1 % oder weniger als 0,5 % (wie durch beide der nicht gemischten iPP und der 2 % sPP-Bindemischung gezeigt) für viele Anwendungen bevorzugt.
NAS ist ein Maß für die Kontaktklarheit und Durchsichtsqualität und von der einfachen Klarheit in Bezug auf die Trübung, die aufgrund der direkten Durchlässigkeit von Licht vorliegt, getrennt. Erscheint ein trübes Material immer noch als Verpackung klar, wenn es mit den Inhaltsstoffen in Kontakt ist, gibt dies eine gute NAS wieder. Im Gegensatz zur Trübung ist NAS abstandsabhängig, so dass gilt: je dünner der Film, desto besser die Kontaktklarheit. Die sPP-Mischung mit 5 % ist dargestellt, um einen leicht besseren NAS-Wert als der ungemischte iPP-Film bereitzustellen, während der beste Wert von der 2 %igen sPP-Mischung erhalten wird (siehe 5). Man bemerke jedoch, dass die sinkende Abmessung der wie gemischten Filme (siehe 2) diese Verbesserung teilweise begründet.
Der Glanz ist als das Verhältnis der Intensität des reflektierten Lichts von einer Probe mit einem spezifischen Winkel an einfallendem Licht zu derjenigen eines Standards mit idealer glatter Oberfläche definiert. Der Glanz hängt von solchen Oberflächendefekten wie Mikro-Unregelmäßigkeiten und Kratzern und von der internen Struktur ab. Der Glanz sinkt mit steigender sPP-Fraktion in den Mischungen (siehe 3). Die unmischbare sPP-Phase direkt unterhalb der Oberfläche kann eine deutliche Lichtstreuung verursachen und die Intensität an reflektiertem Licht an der Oberfläche reduzieren, was zu vermindertem Glanzwert führt.
Insgesamt zeigten die nicht gemischten standardmäßigen iPPs höherwertige optische Eigenschaften gegenüber den iPP-Proben, die mit größeren Mengen an sPP gemischt waren. Zum Beibehalten der besten optischen Eigenschaften während des Einbringens von sPP-Mischungen ist ein dünner Film mit einer geringen sPP-Fraktion (z. B. 2 %) bevorzugt. Zudem ist, wo optische Eigenschaften über dem Nennwert liegen, eine Coronabehandlung mit einem Grad von 48-52 mN/m (48-52 Dyn/cm) gegenüber einer aggressiveren Coronabehandlung wie mit 52-56 mN/m (52-56 Dyn/cm) bevorzugt, um bessere optische Eigenschaften zu erzielen, während die erwarteten Vorteile der verbesserten Bindungsstärke der vorliegenden Erfindung immer noch erhalten werden.
Die physikalischen Eigenschaften werden in den 6-9 verglichen. Wie vorstehend angegeben, wurden alle Filme bei Standardbedingungen mit einem MD-Zugverhältnis = 5 und TD-Zugverhältnis = 9 verarbeitet. Folglich ist zu erwarten, dass die Eigenschaften in TD-Richtung (hoch gedehnt und ausgerichtet) ein größere Zugfestigkeit, höhere Schrumpfung und geringere Dehnung verglichen mit denjenigen in MD-Richtung zeigen. Die Zugfestigkeit bei Bruch (siehe 6) zeigt, dass die kontinuierliche Hauptphase von iPP in diesen Mischungen relativ stark und fest bleibt. Ebenso bemerkenswert ist die Tatsache, dass das Sekantenmodul ohne Berücksichtigung der Zugabe von sPP oder der zugesetzten Menge an sPP scheinbar unverändert bleibt (siehe 9), wodurch die Fähigkeit der Zugabe von sPP bei diesen Graden ohne negatives Beeinflussen der gewünschten Steilheitseigenschaften, verbunden mit nicht gemischtem iPP-Homopolymer wiedergegeben wird. Die mindere dispergierte Phase an sPP weist ebenso keine nachteilige Erweichungswirkung auf die starre Matrix mit den getesteten Graden auf. Weiterhin vermindert die Zugabe einer kleinen Fraktion an sPP (nicht mehr als 5 Gew.-%) die freie Dehnung und Schrumpfung bei Bruch deutlich (siehe 8 beziehungsweise 7). Jedoch wurde dieser Vorteil durch den Grad mit 5 Gew.-% vermindert. Insgesamt beträgt die bevorzugte sPP-Fraktion zum Beibehalten von besserer Verarbeitungsfähigkeit, mechanischen Eigenschaften und niedriger freier Schrumpfung weniger als 5 Gew.-% sPP.
Während unterschiedliche Anwendungen für die Filme etwas unterschiedliche optische und physikalische Eigenschaften erfordern, bietet die Verwendung einer geringen sPP-Menge in einer isotaktischen Polypropylenmischung insgesamt deutliche Vorteile. Die Zugabe von nicht mehr als 10 %sPP zu Propylenmischungen, die zur Herstellung von Filmkonsistenz verwendet werden, stellt verbesserte Metallbindungsstärke in dem endgültigen Film bereit, wobei Oberflächenbehandlungsgrade (vorzugsweise Corona-Behandlungsgrade oder alternativ dazu Flammbehandlungsgrade) über 47 mN/m (47 Dyn/cm), mindestens 48 Dyn/cm, stärker bevorzugt im Bereich von 48 mN/m (48 Dyn/cm) bis 56 mN/m (56 Dyn/cm), besonders bevorzugt im Bereich von 52-56 mN/m (52-56 Dyn/cm), wie gleichzeitig mit der Behandlung gemessen, liegen. Wo optische und physikalische Eigenschaften von vorrangiger Wichtigkeit sind, sollte der sPP-Gehalt vorzugsweise nicht mehr als 8 Gew.-% und besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Gew.-% betragen. sPP sollte zum Beibehalten von ähnlichen optischen und physikalischen Eigenschaften von nicht gemischtem iPP-Homopolymer zugesetzt werden, während die Vorteile von verbesserter Metallbindung stärker erhalten werden.
Sind optische Eigenschafen nicht entscheidend, jedoch hohe Metallbindungsstärke, sollte der Gewichtsprozentgehalt an sPP vorzugsweise zwischen 4 und 6 Prozent, besonders bevorzugt 5 Gew.-% sPP betragen. Sind erstklassige Trübungswerte oder ein Gemisch aus physikalischen und optischen Eigenschaften erforderlich, während immer noch eine verbesserte Metallbindungsstärke gezeigt wird, beträgt der Gewichtsprozentgehalt an sPP vorzugsweise zwischen 1 und 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 2 Gew.-% sPP.
Nachdem die spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, ist es klar, dass Modifikationen davon dem Fachmann vorgeschlagen werden können und es ist beabsichtigt, solche Modifikationen als in den Umfang der beiliegenden Ansprüche fallend abzudecken.

Claims

Metallisierte Polyolefinfilmkombination, bestehend aus: a. einer Filmschicht, gebildet aus einem Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und sydiotaktischem Polypropylen, und oberflächenbehandelt auf mindestens einer Oberfläche der Filmschicht mit einem Grad von mindestens 48 mN/m (48 Dyn(cm), wie gleichzeitig mit der Behandlung gemessen; b. einer Metallschicht, abgelagert auf der behandelten Oberfläche der Filmschicht, wobei die Metallschicht an die Filmschicht grenzt und eine geringere Dicke als die Filmschicht aufweist; c. wobei das syndiotaktische Polypropylen in der Filmschicht in einer Menge von nicht mehr als zehn Gewichtsprozent vorliegt, was zum Bereitstellen einer Bindungsstärke mit der Metallschicht wirksam ist, die um mindestens 40 Prozent größer ist als die Bindungsstärke zwischen dem Metallschichtmaterial und einer entsprechend oberflächenbehandelten Filmschicht, die aus einem isotaktischen Polypropylenhomopolymer ohne die Zugabe von syndiotaktischem Polypropylen gebildet ist.
Kombination nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) mindestens eine Oberfläche der Filmschicht durch Koronaentladung oberflächenbehandelt wird.
Kombination nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) mindestens eine Oberfläche der Filmschicht durch eine Flamme oberflächenbehandelt wird.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Metallschicht eine mittlere Dicke im Bereich von 20 bis 100 Nanometer aufweist und die Filmschicht eine mittlere Dicke im Bereich von 0,3 bis 150 μm (Mikron) aufweist, wobei die Metallschicht eine geringere Dicke als die Filmschicht aufweist.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Filmschicht, die aus einem Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und syndiotaktischem Polypropylen gebildet ist, syndiotaktisches Polypropylen in einer Menge zwischen einem halben und acht Gewichtsprozent enthält.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Filmschicht, die aus einem Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und syndiotaktischem Polypropylen gebildet ist, syndiotaktisches Polypropylen in einer Menge zwischen einem und drei Gewichtsprozent enthält.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Filmschicht, die aus einem Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und syndiotaktischem Polypropylen gebildet ist, syndiotaktisches Polypropylen in einer Menge von zwei Gewichtsprozent enthält.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Filmschicht, die aus einem Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und syndiotaktischem Polypropylen gebildet ist, syndiotaktisches Polypropylen in einer Menge zwischen vier und sechs Gewichtsprozent enthält.
Kombination nach Anspruch 6, wobei die Bindungsstärke zwischen der Metallschicht und der Filmschicht mindestens das Doppelte der Bindungsstärke zwischen der Materialmetallschicht und einer entsprechend oberflächenbehandelten Filmschicht, die aus einem iso taktischen polypropylenhomopolymer ohne die Zugabe von syndiotaktischem Polypropylen gebildet ist, beträgt.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Filmschicht, die aus einem Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und syndiotaktischem Polypropylen gebildet ist, syndiotaktisches Polypropylen in einer Menge von fünf Gewichtsprozent enthält.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Metallschicht Aluminium enthält.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Metallschicht Aluminium in einer Menge von mindestens neunzig Gewichtsprozent enthält.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Metallschicht Aluminium in einer Menge von mindestens fünfundneunzig Gewichtsprozent enthält.
Kombination nach Anspruch 1, wobei die Metallschicht Aluminium in einer Menge von mindestens neunundneunzig Gewichtsprozent enthält.
Kombination nach Anspruch 1, wobei der Polyolefinfilm in mindestens einer Richtung ausgerichtet ist.
Kombination nach Anspruch 1, wobei der Polyolefinfilm biaxial ausgerichtet ist.
Kombination nach Anspruch 1, wobei das Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und syndiotaktischem Polypropylen ferner mindestens ein Antioxidationsmittel in einer Menge von nicht mehr als 0,25 Gewichtsprozent und mindestens ein säureneutralisationsmittel in einer Menge von nicht mehr als 0,25 Gewichtsprozent umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Polyolefinfilms mit verbesserter Metallbindungsstärke, umfassend die Schritte: a. Bereitstellen eines Gemischs aus isotaktischem Polypropylen und syndiotaktischem Polypropylen, wobei das syndiotaktische Polypropylen in einer Menge von nicht mehr als zehn Gewichtsprozent vorliegt, was zum Bereitstellen einer Metallbindungsstärke mit einer Metallschicht wirksam ist, die um mindestens 40 Prozent größer ist als die Metallbindungsstärke zwischen dem Metallschichtmaterial und einer entsprechend oberflächenbehandelten Filmschicht, die aus isotaktischem Polypropylen ohne Zugabe von syndiotaktischem Polypropylen gebildet wurde; b. Extrudieren des Gemischs und Formen des Gemischs zu einer Filmschicht; c. Oberflächenbehandeln mindestens einer Seite der Filmschicht zu einem Grad von mindestens 48 mN(m (48 Dyn/cm), wie gleichzeitig mit der Behandlung gemessen; d. Ablagern von Metallteilchen auf der Seite der im Schritt des Oberflächenbehandelns behandelten Filmschicht unter Bildung einer Metallschicht, die an die Filmschicht grenzt und mit dieser verbunden ist, wobei die Metallschicht eine geringere Dicke als die Filmschicht aufweist, wobei die Metall- und Filmschicht eine Bindungsstärke zwischen der Metallschicht und der Filmschicht aufweist, die um mindestens 40 Prozent größer ist als die Bindungsstärke zwischen dem Metallschichtmaterial und einer entsprechend oberflächenbehandelten Filmschicht, die aus isotaktischem Polypropylenhomopolymer ohne die Zugabe von syndiotaktischem Polypropylen gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei Schritt c) zu einem Grad zwischen 48 mN/m (48 Dyn/cm) und 52 mN/m (52 Dyn/cm), wie gleichzeitig mit der Behandlung gemessen, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei Schritt c) zu einem Grad zwischen 52 mN/m (52 Dyn/cm) und 56 mN/m (56 Dyn/cm), wie gleichzeitig mit der Behandlung gemessen, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Oberflächenbehandelns Koronaentladungsbehandeln der mindestens einen Seite der Filmschicht umfasst.
verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Oberflächenbehandelns Flammbehandeln der mindestens einen Seite der Filmschicht umfasst.
verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend den Schritt des Dehnens des Films in mindestens einer Richtung unter Bildung eines ausgerichteten Films nach dem Schritt des Extrudierens und Formens, jedoch vor dem Schritt des Metallablagerns.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt des Dehnens des Films das Dehnen des Films in Laufrichtung und getrenntes Dehnen des Films in Querrichtung unter Erwärmen des Films über 120 °C umfasst, um einen biaxial ausgerichteten Polyolefinfilm herzustellen, wobei jedes Dehnen vor dem Schritt des Metallablagerns erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und syndiotaktischem Polypropylen durch ein Verfahren des Polymerisierens von Propylen in Gegenwart eines isospezifischen Katalysators unter Bildung von isotaktischem Polypropylen; des getrennten Polymerisierens von Propylen in Gegenwart eines syndiospezifischen Katalysators unter Bildung von syndiotaktischem Polypropylen; und des Kombinierens der getrennt polymerisierten Polypropylene hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und syndiotaktischem Polypropylen durch ein Verfahren des Polymerisierens von Propylen in gleichzeitiger Gegenwart einer Menge eines isospezifischen Katalysators und einer Menge eines syndiospezifischen Katalysators hergestellt wird, wobei die Katalysatoren in relativen Mengen vorliegen, die zur Herstellung von Polypropylen ausreichend sind, das eine Menge von nicht mehr als zehn Gewichtsprozent syndiotaktisches Polypropylen in Kombination mit einer Menge von mindestens neunzig Gewichtsprozent isotaktisches Polypropylen enthält.