Technische Beschreibung und Anwendung
CONSTAB Masterbatche modifizieren eine sehr große Anzahl von Folieneigenschaften u. a. hinsichtlich Antiblock, Gleit- und Antistatik Eigenschaften. Zusätzlich können der Perlglanz, die Opazität und Dichteeigenschaften von Filmen dadurch gezielt eingestellt werden.
Andere Folieneigenschaften wie Steifigkeit, Barrierewirkungen, Heißsiegelfähigkeit als auch spezielle Foliencharakteristiken können ebenfalls berücksichtigt werden.
Abhängig von der Art des Zusatzstoffes und der Wirkungsweise sowie der gewünschten Effekte, werden die Masterbatche über den Hauptextruder (Mittelschicht) und /oder durch den Satellitenextruder (Außenschicht) dosiert. Für die Produktion von heißsiegelnden Schichten (Außenschicht) bietet CONSTAB Masterbatche mit Polypropylen Random Copolymeren oder Terpolymeren als Trägermaterialien an.
Antiblock Masterbatche
Das Blocken ist eines der Hauptprobleme und verursacht ständig Schwierigkeiten bei der Produktion und nachfolgender Bearbeitungsschritte während der Folienherstellung. Gelegentlich wird diese Problematik zum ersten Mal wahrgenommen, wenn die Folien nach dem Aufschneiden der Mutter-Rolle weiterhin schrumpfen. Durch die Ausbildung einer rauhen Folienoberfläche beim Einsatz von CONSTAB Antiblock-Masterbatchen in der Außenschicht kann diese Schwierigkeit erfolgreich beseitigt werden. Das Blockverhalten der Folien kann durch verschiedene Testmethoden simuliert werden, z. B. nach Davenport, äquivalent zu ASTM D 3354; Konditionierung von Filmmustern: Lagerung bei 70 °C für 1 Stunde, Gewicht 0.8 N/cm2.
Antiblock Additive haben grundsätzlich einen negativen Einfluss auf das optische Erscheinungsbild der Folien, speziell was die Opazität angeht. Deshalb ist es in der Praxis im Hinblick auf die jeweilige Folienanwendung notwendig, einen Kompromiss zwischen guter Antiblockwirkung und den optischen Eigenschaften der Folien zu finden.
Die optimale Dosierung muss in Testreihen ermittelt werden. Zum Beispiel brauchen dünne Folien eine relativ höhere Dosierung als Filme mit größerer Schichtdicke. Eine höhere Dosierung ist auch bei Folien mit Coronabehandlung sowie bei dünnen Folien mit beidseitiger Behandlung zu empfehlen.
Die einzelnen Additive der CONSTAB Antiblock Masterbatche werden sehr fein dispergiert, damit z.B. die durch Agglomerate und Aggregate bedingte Flecken- und Pickelbildung verhindert wird.
Gleitmittel Masterbatche
Damit die Reibung zwischen den einzelnen Folienschichten und/oder Folien- und Metallschichten (z.B. bei Verpackungsmaschinen) verringert werden kann, werden sog. Gleitmittel-Additive eingesetzt. Die Gleiteigenschaften werden mit sog. Reibungs-Meßgeräten gemäß ASTM D 1894 oder DIN 53375 (Coeffizient der Friktion – COF) gemessen.
Grundsätzlich werden zwei verschiedene Qualitäten angeboten:
a) Migrierende Additive
b) Nicht migrierende Super-Slip Additive
a) Migrierende Additive
Diese Additive migrieren in Richtung Folienoberfläche und bilden dabei eine schmierige bis ölige molekulare Schicht. In coextrudierten Folien sind diese Additive sorgfältig auszutesten. Generell werden diese Additive in den Mittelschichten eingebracht, jedoch können diese Additive, falls notwendig, auch in den Außenschichten eingebracht werden. Es ist jedoch nicht empfehlenswert, nur in der Außenschicht zu dosieren, da eine starke Tendenz zum Migrieren in die Mittelschicht besteht. Dadurch geht ein Großteil der gewünschten Gleitfunktion unausweichlich verloren.
Die optimale Dosierung muss ebenfalls in Versuchen ermittelt werden, weil sie sich durch Lagerungsbedingungen und die Lagerzeit als auch durch Coronabehandlung und/oder Flammbehandlung verändert.
b) Nicht migrierende Super-Slip Additive
Die speziellen Additive sind nicht migrierend und deshalb werden Sie nur in der Außenschicht von coextrudierten Folien eingesetzt. Diese Masterbatche sind besonders gut geeignet für hohe Verpackungsgeschwindigkeiten, welche gute Gleiteigenschaften „Folie gegen Metall“ bei hohen Temperaturen erfordern, z. B. für Zigarettenfolien.
Es soll darauf hingewiesen werden, dass derartig produzierte Folien nicht bedruckbar sind, da Corona- oder Flammbehandlung nicht möglich sind.
Kombi-Masterbatche Antiblock / Gleitmittel
Folien, ausgerüstet mit Gleitmitteln, sollten ebenfalls mit zusätzlichen Mengen von Antiblock Masterbatchen versehen werden, damit ein optimaler COF-Wert erreicht wird. Deshalb werden für die genaue Dosierung sog. Kombi-Masterbatche angeboten.
Alle aufgeführten Gleit- und Antiblock Masterbatche werden mit besonderer Sorgfalt produziert, dabei werden nur ausgewählte Rohstoffe verwendet. Deshalb können exzellente Eigenschaften für Folien erzielt und negative Begleiterscheinungen somit vermieden werden (z.B. Verfärbungen, Geruchsbildung).
Antistatik Masterbatche
Antistatik Additive reduzieren die Oberflächenspannung und damit die elektrische Ladung, was beim Aufrollen der Folien nützlich ist. Dadurch sind Mitarbeiter vor möglichen elektrischen Entladungen geschützt. Zusätzlich wird die Handhabung vereinfacht und die Staubbildung, auch beim Endkunden, verringert. Darüber hinaus garantiert die antistatische Ausrüstung eine bessere Versiegelung, falls pulverförmige Produkte verpackt werden, da die Siegelzone vor Ablagerungen geschützt wird. Gleichzeitig wird eine bessere Verteilung der Druckfarben während der Produktion erreicht.
Antistatik-Additive wandern zur Oberfläche, reagieren mit der Luftfeuchtigkeit und bilden deshalb dort leitfähige Molekularschichten aus. Grundsätzlich werden diese Masterbatche in den Mittelschichten eingebracht.
Die Antistatik Eigenschaften werden gemessen durch die Bestimmung des Oberflächenwiderstandes (ASTM D 257, DIN IEC 93 – früher DIN 53482 – z. B. mit einer Ringspirale) oder durch die Messung der elektrostatischen Halbwertszeit (Messung durch Bestimmung der Reduktion künstlicher elektrischer Ladungen)
Um einen optimalen Antistatikeffekt zu erreichen, sollte die relative Luftfeuchtfeuchtigkeit bei ca. 45 % liegen. Corona oder Flammbehandlung erhöhen beträchtlich die Migration der Additive in Richtung Oberfläche.
Die antistatischen Eigenschaften werden ebenso stark durch das verwendete Polymer beeinflusst (z. B. durch den ataktischen Anteil im Polymer), den Prozessbedingungen sowie weiteren Bedingungen wie Lagerungs- und Temperaturbedingungen.
Dünne Folien benötigen eine höhere Dosierung als Folien mit dickerer Schichtdicke. Die Dosierung sollte sich ungefähr verdoppeln, wenn die Schichtdicke der Folie sich um die Hälfte reduziert. Zusätzlich ist, laut Erfahrungswerten, zu beachten, dass in Einschichtfolien die Migration normalerweise langsamer ist, als bei siegelfähigen Folien (da dort Copolymere oder Terpolymere in der Außenschicht vorhanden sind). Um die Bedürfnisse der Kunden zu erfüllen, bietet CONSTAB eine Reihe von Antistatik Masterbatchen mit verschiedenen Migrationsgeschwindigkeiten an.
Kombi-Masterbatche Antistatik / Gleitmittel
Für Anwendungen die gleichzeitig exzellente Antistatik und Gleiteigenschaften erfordern, sind spezielle Kombi-Masterbatche entwickelt worden.
Alle aufgeführten Antistatik und Antistatik/Gleitmittel Masterbatche enthalten nur Additive mit hohen Molekulargewichten. Deshalb haben Sie einen niedrigen Dampfdruck und generieren in der Düse und der TDO Produktions-Linie nur einen geringen Ausstoß von Rauch.
Masterbatche für opake Folien
Grundsätzlich wird im Markt zwischen den folgenden drei Folientypen unterschieden:
a) Masterbatche für Folien mit Perlmutt-Effekt
b) Masterbatche für Weißfolien
c) Kombi- Masterbatche für Weiß / Perlmutt-Folien
Obwohl alle Folien einen weißen oder opaken Ton haben, sind ihre Folieneigenschaften durch die Auswahl der Zusatzstoffe verschieden.
Perlmuttartige Folie - Mikroskopie
a) Masterbatche für Perlmutt-Folien
Damit die Produktion von solchen Folien gelingt, sind Masterbatche mit einer hohen Konzentration von anorganischen Füllstoffen oder sog. unverträglichen Polymeren entwickelt worden. Durch diese Fremdpartikel werden Vakuolen während der biaxialen Orientierung geschaffen. Dadurch entsteht die lamellenartige Struktur dieser Folien.
Im Vergleich zu transparenten Folien beeinflußt die Struktur der Vakuolen natürlich auch die Folieneigenschaften.
In Abhängigkeit von der Konzentration und/oder des Füllstoffes, sind die Verarbeitungsbedingungen (z.B. das Verstreckungsverhältnis) und das eingesetzte Polymer zu wählen. Dadurch kann die Opazität verbessert und die Dichte verringert werden.
Durch die Lichtbrechung erscheinen weiße Folien mit zusätzlichem Perlglanz Effekt. Diese Folien haben eine gute Knickeigenschaft durch die verringerte Reißfestigkeit. Solche Folien sind besonders geeignet für Lebensmittelverpackungen, da sie das verpackte Gut gegen Lichteinfluss schützen und gleichzeitig sehr gut bedruckbar sind (gute Auflösung).
Perlmuttfarbene Masterbatche werden grundsätzlich in den Mittelschichten eingebracht. Um zusätzlich die Opazität und den Weißgrad zu verbessern, ist ein Kombibatch mit TiO2 zu empfehlen (siehe Paragraph c).
Eine weitere Möglichkeit die Opazität zu verbessern besteht darin, sog. Weißpigmente (siehe Paragraph b) entweder in einer Außenschicht, oder in beiden gleichzeitig einzusetzen. Um „Peelingeffekte“ zu vermeiden, sollte die Außenschicht auf 2 µm und größer erhöht werden, wobei die Heißsiegeleigenschaften negativ beeinflusst werden. Sollten diese Eigenschaften jedoch gewünscht werden, ist eine sehr sorgfältige Kontrolle notwendig.
Alle Masterbatche werden mit ausgewählten Rohstoffen produziert. Sie sind sehr sorgfältig dispergiert und haben eine hohe Granulatdichte sowie einen sehr geringen Feuchtigkeitsgehalt.
b) Masterbatche für weiße Folien
Damit diese Folien produziert werden können, werden Masterbatche mit verschiedenen TiO2 Konzentrationen angeboten. Diese Masterbatche können als Opazitätsverbesserer angesehen werden.
Durch die geringe Partikelgröße werden keine Vakuolen geformt und die Dichte steigt von 0.9 g/cm³ bei transparenten Folien auf ca.1.0 g/cm³.
Alle Weiß-Masterbatche sind speziell ausgelegt, um Gelgehalte, Agglomerate, Feuchtigkeit und Zersetzungsprodukte so niedrig wie möglich zu halten, da diese sog. „Mikrolöcher“ in der Folie verursachen können. Gleichzeitig werden eine gute Opazität, ein guter Glanz und ein hoher Weißheitsgrad erzielt.
c) Kombi-Masterbatche für Weiß / Perlmutt-Folien
Für die Herstellung von Weiß/Perlmutterfarbene Folien werden besondere Kombi-Masterbatche angeboten. Damit können genauere Dosierungen und auch ein verbessertes Preis-Leistungsverhältnis erzielt werden.