Geblasene Mehrschichtfolien mit Lotus-EffektBlown multilayer films with lotus effect
Die Erfindung betrifft geblasene Mehrschichtfolien mit Lotus-Effekt sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to blown multilayer films with a lotus effect and to a process for their production.
Die Herstellung von Folien mit selbstreinigenden Eigenschaften, also Folien, die durch bewegtes Wasser gereinigt werden, sind schon vielfach beschrieben worden. Erstmals wurde die für den Selbstreinigungseffekt (Lotus-Effekt) nötige Struktur durch einen Prägestempel in ein UV-härtendes Lacksystem erzeugt. Hierbei wurden Strukturen verwandt, wie sie beispielsweise von Schleich und Peters in EP 0 933 388 beschrieben wurden.The production of films with self-cleaning properties, that is to say films which are cleaned by moving water, has already been described many times. For the first time, the structure required for the self-cleaning effect (lotus effect) was created by an embossing stamp in a UV-curing lacquer system. Structures such as those described by Schleich and Peters in EP 0 933 388 were used here.
Die Herstellung von Strukturen zur Selbstreinigung durch Aufbringen von Partikeln auf eine Oberfläche wurde erstmals in JP 07-328532 beschrieben. Dabei wurden hydrophobe Kieselsäurefeinteilchen mit einem Harzfüm an einer Oberfläche fixiert. In jüngster Zeit wurden Verfahren entwickelt, mit welchen es ohne die Verwendung von Fixiermitteln möglich ist, eine durch Partikel gebildete strukturierte Oberfläche herzustellen. So wurde in der noch nicht veröffentlichten Anmeldung DE 102 10667.3 die Herstellung von Bahnenwaren mit selbstreinigenden Eigenschaften mittels eines Kalandrierprozesses beschrieben. Die Anmeldung offenbart ein Verfahren, mit dem Nanoteilchen in die Oberflächen der kalandrierten Produkte gebracht werden kann. Ebenfalls entwickelt wurde ein Verfahren zur Herstellung von Flächenextrudaten mit selbstreinigenden Eigenschaften, welches in der noch nicht veröffentlichten Anmeldung DE 102 10 674.6 beschrieben wird. Wie bei dem in DE 102 10 667.4 beschriebenen Verfahren beschränkt sich das in dieser Anmeldung beschriebene Verfahren auch auf das Aufbringen von Nanopartikeln auf die äußerste Schicht. Gleiches gilt für die allgemein in DE 102 10 666.5 beschriebenen Formgebungsverfahren, bei denen Partikel auf die Form aufgetragen werden und durch den Formgebungsprozess auf den Formkörper übertragen werden.The production of structures for self-cleaning by applying particles to a surface was first described in JP 07-328532. Here, hydrophobic silica fine particles were fixed to a surface with a resin film. Recently, methods have been developed with which it is possible to produce a structured surface formed by particles without the use of fixing agents. For example, the not yet published application DE 102 10667.3 describes the production of web products with self-cleaning properties by means of a calendering process. The application discloses a method by which nanoparticles can be brought into the surfaces of the calendered products. A method for producing surface extrudates with self-cleaning properties has also been developed, which is described in the as yet unpublished application DE 102 10 674.6. As with the method described in DE 102 10 667.4, the method described in this application is also limited to the application of nanoparticles to the outermost layer. The same applies to the shaping processes generally described in DE 102 10 666.5, in which particles are applied to the mold and are transferred to the shaped body through the shaping process.
Die durch Prägen oder Aufbringen von Partikeln hergestellten Oberflächen mit selbst- reinigenden Eigenschaften wiesen einen gravierenden Nachteil auf, weil die Strukturen von der Oberfläche relativ schnell abwittern, so dass schon nach kurzer Zeit der Selbstreinigungseffekt verloren geht.
Es war deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Möglichkeit bereitzustellen, Oberflächen dauerhaft mit einem Selbstreinigungseffekt auszurüsten.The surfaces produced by embossing or applying particles with self-cleaning properties had a serious disadvantage because the structures weather off the surface relatively quickly, so that the self-cleaning effect is lost after a short time. It was therefore an object of the present invention to provide a possibility of permanently equipping surfaces with a self-cleaning effect.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass es möglich ist beim Folienblasen von Mehrschichtfolien sowohl die äußere Oberfläche der Folie als auch die Zwischenschichten der Folie mit Partikel zu beschichten. Auf diese Weise sind Folien erhältlich, die auch nach der Abwitterung der äußeren Schicht von strukturbildenden Partikeln einen Selbstreinigungseffekt aufweisen, da durch das Abwittern immer wieder neue Partikel aus den inneren Folienschichten freigesetzt werden und der Selbstreinigungseffekt sich selbst regeneriert.Surprisingly, it has been found that it is possible to coat both the outer surface of the film and the intermediate layers of the film with particles when blowing multilayer films. In this way, foils can be obtained which have a self-cleaning effect even after the outer layer of structure-forming particles has been weathered, since new particles are continuously released from the inner foil layers by the weathering and the self-cleaning effect regenerates itself.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine Mehrschichtfolie aus thermoplastischem Kunststoff mit zumindest einer Oberfläche, die eine Oberflächenstruktur mit selbstreinigenden Eigenschaften aufweist, wobei die Oberflächenstruktur durch eine fest verankerte Lage von Mikropartikeln gebildet wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Folie durch mehrere Schichten von thermoplastischem Kunststoff gebildet wird, wobei zwischen zumindest zweien solcher Schichten eine Schicht von fest verankerten Mikropartikeln vorhanden ist.The present invention therefore relates to a multilayer film made of thermoplastic with at least one surface which has a surface structure with self-cleaning properties, the surface structure being formed by a firmly anchored layer of microparticles, which is characterized in that the film is composed of several layers of thermoplastic Plastic is formed, a layer of firmly anchored microparticles being present between at least two such layers.
Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtfolien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 mit zumindest einer Oberfläche, die eine Oberflächenstruktur mit selbstreinigenden Eigenschaften aufweist, wobei dieThe present invention also relates to a method for producing multilayer films according to one of claims 1 to 11 with at least one surface which has a surface structure with self-cleaning properties, the
Oberflächenstruktur durch eine fest verankerte Lage von Mikropartikeln gebildet wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mehrschichtfolien mittels eines Folienblas- verfahrens hergestellt werden, bei dem mehrere Schichten von thermoplastischen Kunststoffen ineinandergeblasen werden, wobei zur Herstellung einer Schicht vonSurface structure is formed by a firmly anchored layer of microparticles, which is characterized in that the multilayer films are produced by means of a film blowing process in which several layers of thermoplastic materials are blown into one another, with the production of a layer of
Mikropartikeln zwischen zwei Schichten von thermoplastischem Kunststoff nach demMicroparticles between two layers of thermoplastic after
Aufblasen einer ersten Schicht von thermoplastischem Kunststoff und vor dem Erstarren des thermoplastischen Kunststoffes auf diese Schicht Mikropartikel aufgebracht werden, die nach dem Erstarren der Schicht an dieser fixiert sind und anschließend eine weitere Schicht von thermoplastischem Kunststoff in die mit Mikropartikeln beschichtete erste Schicht eingeblasen wird und zur Herstellung einer Oberfläche, die eine Oberflächenstruktur mit selbstreinigenden Eigenschaften aufweist, wobei die Oberflächenstruktur durch eine fest
verankerte Lage von Mikropartikeln gebildet wird, auf die erste geblasen Schicht außen und/oder die letzte geblasene Schicht innen Mikropartikel aufgebracht werden, die nach dem Erstarren der jeweiligen Schicht an dieser fixiert sind.Inflating a first layer of thermoplastic and before the thermoplastic solidifies, microparticles are applied to this layer, which are fixed to the layer after the layer has solidified and then a further layer of thermoplastic is blown into the first layer coated with microparticles and for Production of a surface which has a surface structure with self-cleaning properties, the surface structure being fixed by a anchored layer of microparticles is formed, microparticles are applied to the first blown layer on the outside and / or the last blown layer inside, which are fixed to the respective layer after it has solidified.
Die erfindungsgemäßen Folien haben den Vorteil, dass sie den Selbstreinigungseffekt für eine deutlich längere Zeit aufweisen als Folien, die z.B. durch Extrusion erzeugt wurden, und die nur an der Oberfläche Mikropartikel aufweisen.The films according to the invention have the advantage that they have the self-cleaning effect for a significantly longer time than films which e.g. were produced by extrusion and which have microparticles only on the surface.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist relativ einfach durchzuführen, da sich der bekannten Apparaturen zum Folienblasverfahren bedient werden kann.The method according to the invention is relatively simple to carry out since the known apparatuses for the film blowing method can be used.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft beschrieben, ohne auf diese Ausführungsformen beschränkt zu sein.The invention is described below by way of example, without being restricted to these embodiments.
Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie aus thermoplastischem Kunststoff mit zumindest einer Oberfläche, die eine Oberflächenstruktur mit selbstreinigenden Eigenschaften aufweist, wobei die Oberflächenstruktur durch eine fest an der Oberfläche verankerte Lage von Mikropartikeln gebildet wird, zeichnet sich dadurch aus, dass die Folie durch mehrere Schichten von thermoplastischem Kunststoff gebildet wird, wobei zwischen zumindest zweien solcher Schichten zusätzlich zumindest eine weitere Schicht von fest verankerten Mikropartikeln vorhanden ist.The multilayer film of thermoplastic material according to the invention with at least one surface which has a surface structure with self-cleaning properties, the surface structure being formed by a layer of microparticles firmly anchored to the surface, is characterized in that the film is formed by several layers of thermoplastic material with at least one further layer of firmly anchored microparticles between at least two such layers.
Die durch die Mikropartikel gebildete Oberflächenstruktur mit selbstreinigenden Eigenschaften weist vorzugsweise Erhebungen mit einer mittleren Höhe von 20 nm bis 25 μm und einem mittleren Abstand von 20 nm bis 25 μm, vorzugsweise mit einer mittleren Höhe von 50 nm bis 10 μm und/oder einem mittleren Abstand von 50 nm bis 10 μm und ganz besonders bevorzugt mit einer mittleren Höhe von 50 nm bis 4 μm und/oder einen mittleren Abstand von 50 nm bis 4 μm auf. Ganz besonders bevorzugt weisen die erfϊndungsgemäßen Flächenextrudate Oberflächen Erhebungen mit einer mittleren Höhe von 0,25 bis 1 μm und einem mittleren Abstand von 0,25 bis 1 μm auf. Unter dem mittleren Abstand der Erhebungen wird im Sinne der vorliegenden Erfindung der Abstand der höchsten Erhebung einer Erhebung zur nächsten höchsten Erhebung verstanden. Hat eine Erhebung die Form eines
Kegels so stellt die Spitze des Kegels die höchste Erhebung der Erhebung dar. Handelt es sich bei der Erhebung um einen Quader, so stellte die oberste Fläche des Quaders die höchste Erhebung der Erhebung dar.The surface structure formed by the microparticles with self-cleaning properties preferably has elevations with an average height of 20 nm to 25 μm and an average distance of 20 nm to 25 μm, preferably with an average height of 50 nm to 10 μm and / or an average distance from 50 nm to 10 μm and very particularly preferably with an average height of 50 nm to 4 μm and / or an average distance of 50 nm to 4 μm. The surface extrudates according to the invention very particularly preferably have elevations with an average height of 0.25 to 1 μm and an average distance of 0.25 to 1 μm. In the context of the present invention, the mean distance between the elevations is understood to mean the distance between the highest elevation of one elevation and the next highest elevation. Has an elevation in the form of a Cone is the top of the cone, the highest point of the elevation. If the elevation is a cuboid, the top surface of the cuboid represents the highest elevation of the elevation.
Die selbstreinigenden Eigenschaften sind zurückzuführen auf die Benetzungseigenschaften welche sich durch den Randwinkel, den ein Wassertropfen mit einer Oberfläche bildet, beschreiben. Ein Randwinkel von 0 Grad bedeutet dabei eine vollständige Benetzung der Oberfläche. Die Messung des statischen Randwinkels erfolgt in der Regel mittels Geräten, bei denen der Randwinkel optisch bestimmt wird. Auf glatten hydrophoben Oberflächen werden üblicherweise statische Randwinkel von kleiner 125° gemessen. Die vorliegenden Folien mit selbstreinigenden Oberflächen weisen statische Randwinkel von vorzugsweise größer 130° auf, bevorzugt größer 140° und ganz besonders bevorzugt größer 145° auf. Es wurde außerdem gefunden, dass eine Oberfläche nur dann gute selbstreinigende Eigenschaften aufweist, wenn diese eine Differenz zwischen Fortschreit- und Rückzugswinkel von maximal 10 ° aufweist, weshalb erfindungsgemäße Oberflächen vorzugsweise eine Differenz zwischen Fortschreit- und Rückzugswinkel von kleiner 10°, vorzugsweise kleiner 5° und ganz besonders bevorzugt kleiner 4° aufweisen. Für die Bestimmung des Fortschreitwinkels wird ein Wassertropfen mittels einer Kanüle auf die Oberfläche gesetzt und durch Zugabe von Wasser durch die Kanüle der Tropfen auf der Oberfläche vergrößert. Während der Vergrößerung gleitet der Rand des Tropfens über die Oberfläche und der Kontaktwinkel wird Fortschreitwinkel bestimmt. Der Rückzugswinkel wird an dem selben Tropfen gemessen, nur wird durch die Kanüle dem Tropfen Wasser entzogen und während des Verkleinerns des Tropfens der Kontaktwinkel gemessen. Der Unterschied zwischen beiden Winkeln wird als Hysterese bezeichnet. Je kleiner der Unterschied ist, desto geringer ist die Wechselwirkung des Wassertropfens mit der Oberfläche der Unterlage und desto besser ist der Lotus-Effekt (die selbstreinigende Eigenschaft).The self-cleaning properties are due to the wetting properties which are described by the contact angle that a drop of water forms with a surface. A contact angle of 0 degrees means complete wetting of the surface. The static contact angle is generally measured using devices in which the contact angle is optically determined. Static contact angles of less than 125 ° are usually measured on smooth hydrophobic surfaces. The present films with self-cleaning surfaces have static contact angles of preferably greater than 130 °, preferably greater than 140 ° and very particularly preferably greater than 145 °. It was also found that a surface only has good self-cleaning properties if it has a difference between the advancing and retreating angles of at most 10 °, which is why surfaces according to the invention preferably have a difference between the advancing and retracting angles of less than 10 °, preferably less than 5 ° and very particularly preferably have less than 4 °. To determine the angle of progression, a drop of water is placed on the surface by means of a cannula and the drops on the surface are enlarged by adding water through the cannula. During the enlargement, the edge of the drop glides over the surface and the contact angle is determined. The retraction angle is measured on the same drop, only the water is withdrawn from the drop through the cannula and the contact angle is measured while the drop is being reduced. The difference between the two angles is called hysteresis. The smaller the difference, the less the interaction of the water drop with the surface of the surface and the better the lotus effect (the self-cleaning property).
Die erfindungsgemäßen Oberflächen, die eine Oberflächenstruktur mit selbstreinigenden Eigenschaften aufweist, weist bevorzugt ein Aspektverhältnis der Erhebungen von größer 0,15 auf. Vorzugsweise weisen die Erhebungen, die durch die Partikel selbst gebildet werden, ein Aspektverhältnis von 0,3 bis 0,9 auf, besonders bevorzugt von 0,5 bis 0,8 auf. Das Aspektverhältnis ist dabei definiert als der Quotient von maximaler Höhe zur maximalen
Breite der Struktur der Erhebungen.The surfaces according to the invention, which have a surface structure with self-cleaning properties, preferably have an aspect ratio of the elevations of greater than 0.15. The elevations which are formed by the particles themselves preferably have an aspect ratio of 0.3 to 0.9, particularly preferably 0.5 to 0.8. The aspect ratio is defined as the quotient from the maximum height to the maximum Width of the structure of the surveys.
Um die genannten Aspektverhältnisse zu erzielen ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der Partikel, vorzugsweise mehr als 50 % der Partikel nur bis zu 90 % ihres Durchmessers in die Oberfläche der Folie eingebettet sind. Die Oberfläche weist deshalb bevorzugt Partikel auf, die mit 10 bis 90 %, bevorzugt 20 bis 50 % und ganz besonders bevorzugt von 30 bis 40 % ihres mittleren Partikeldurchmessers in der Oberfläche verankert sind und damit mit Teilen ihrer inhärent zerklüfteten Oberfläche noch aus der Folie herausragen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Erhebungen, die durch die Partikel selbst gebildet werden, ein genügend großes Aspektverhältnis von vorzugsweise zumindest 0,15 aufweisen. Auf diese Weise wird außerdem erreicht, dass die fest verbundenen Partikel sehr haltbar mit der Oberfläche der Folie verbunden sind. Das Aspekt- Verhältnis ist hierbei definiert als das Verhältnis von maximaler Höhe zu maximaler Breite der Erhebungen. Ein als ideal kugelförmiger angenommener Partikel, der zu 70 % aus der Oberfläche des Flächenextrudates herausragt weist gemäß dieser Definition ein Aspektverhältnis von 0,7 auf.In order to achieve the aspect ratios mentioned, it is advantageous if at least some of the particles, preferably more than 50% of the particles, are only embedded up to 90% of their diameter in the surface of the film. The surface therefore preferably has particles which are anchored in the surface with 10 to 90%, preferably 20 to 50% and very particularly preferably 30 to 40% of their mean particle diameter and thus still protrude from the film with parts of their inherently fissured surface , This ensures that the elevations which are formed by the particles themselves have a sufficiently large aspect ratio of preferably at least 0.15. In this way it is also achieved that the firmly connected particles are very durable connected to the surface of the film. The aspect ratio is defined here as the ratio of the maximum height to the maximum width of the elevations. An assumed spherical particle that projects 70% from the surface of the surface extrudate has an aspect ratio of 0.7 according to this definition.
Die mit der Oberfläche fest verbundenen Mikropartikel, die die Erhebungen auf der Oberfläche der Folie bilden, sind vorzugsweise ausgewählt aus Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren, Pigmenten oder Polymeren, ganz besonders bevorzugt aus pyrogenen Kieselsäuren, Fällungskieselsäuren, Aluminiumoxid, Mischoxiden, dotierten Silikaten, Titandioxiden oder pulverförmige Polymeren.The microparticles firmly attached to the surface, which form the elevations on the surface of the film, are preferably selected from silicates, minerals, metal oxides, metal powders, silicas, pigments or polymers, very particularly preferably from pyrogenic silicas, precipitated silicas, aluminum oxide, mixed oxides Silicates, titanium dioxide or powdered polymers.
Bevorzugte Mikropartikel weisen einen Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 μm, besonders bevorzugt von 0,1 bis 50 μm und ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 30 μm auf. Geeignete Mikropartikel können aber auch einen Durchmessern von kleiner als 500 nm aufweisen oder sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten mit einer Größe von 0,2 bis 100 μm zusammenlagern.Preferred microparticles have a particle diameter of 0.02 to 100 μm, particularly preferably from 0.1 to 50 μm and very particularly preferably from 0.1 to 30 μm. Suitable microparticles can, however, also have a diameter of less than 500 nm or aggregate from primary particles to form agglomerates or aggregates with a size of 0.2 to 100 μm.
Besonders bevorzugte Mikropartikel, welche die Erhebungen der strukturierten Oberfläche bilden, sind solche, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich auf derParticularly preferred microparticles which form the elevations of the structured surface are those which have an irregular fine structure in the nanometer range on the
Oberfläche aufweisen. Dabei weisen die Mikropartikel mit der unregelmäßigen Feinstruktur vorzugsweise Erhebungen bzw. Feinstrukturen mit einem Aspektverhältnis von größer 1,
besonders bevorzugt größer 1,5 auf. Das Aspektverhältnis ist wiederum definiert als Quotient aus maximaler Höhe zu maximaler Breite der Erhebung. In Fig. 1 wird der Unterschied der Erhebungen, die durch die Partikel gebildet werden und die Erhebungen, die durch die Feinstruktur gebildet werden schematisch verdeutlicht. Die Figur Fig. 1 zeigt die Oberfläche eines Flächenextrudates X, die Partikel P aufweist (Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur ein Partikel abgebildet). Die Erhebung, die durch den Partikel selbst gebildet wird, weist ein Aspektverhältnis von ca. 0,71 auf, berechnet als Quotient aus der maximalen Höhe des Partikels mH, die 5 beträgt, da nur der Teil des Partikels einen Beitrag zur Erhebung leistet, der aus der Oberfläche des Flächenextrudates X herausragt, und der maximalen Breite mB, die im Verhältnis dazu 7 beträgt. Eine ausgewählte Erhebung der Erhebungen E, die durch die Feinstruktur der Partikel auf den Partikeln vorhanden sind, weist ein Aspektverhältnis von 2,5 auf, berechnet als Quotient aus der maximalen Höhe der Erhebung mH', die 2,5 beträgt und der maximalen Breite mB', die im Verhältnis dazu 1 beträgt.Have surface. The microparticles with the irregular fine structure preferably have elevations or fine structures with an aspect ratio of greater than 1. particularly preferably greater than 1.5. The aspect ratio is in turn defined as the quotient from the maximum height to the maximum width of the survey. The difference between the elevations formed by the particles and the elevations formed by the fine structure is illustrated schematically in FIG. 1. FIG. 1 shows the surface of a surface extrudate X which has particles P (only one particle is shown to simplify the illustration). The survey, which is formed by the particle itself, has an aspect ratio of approx. 0.71, calculated as the quotient from the maximum height of the particle mH, which is 5, since only the part of the particle that contributes to the survey protrudes from the surface of the surface extrudate X, and the maximum width mB, which is 7 in relation to it. A selected elevation of the elevations E, which are present on the particles due to the fine structure of the particles, has an aspect ratio of 2.5, calculated as a quotient from the maximum height of the elevation mH ′, which is 2.5 and the maximum width mB ', which is 1 in proportion.
Bevorzugte Mikropartikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich an der Oberfläche aufweisen, sind solche Partikel, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure, Fällungskieselsäuren, Aluminiumoxid, Mischoxiden, dotierten Silikaten, Titandioxiden oder pulverformige Polymeren aufweisen.Preferred microparticles which have an irregular fine structure in the nanometer range on the surface are those particles which have at least one compound selected from pyrogenic silica, precipitated silica, aluminum oxide, mixed oxides, doped silicates, titanium dioxide or powdery polymers.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Mikropartikel hydrophobe Eigenschaften aufweisen, wobei die hydrophoben Eigenschaften auf die Materialeigenschaften der an den Oberflächen der Partikel vorhandenen Materialien selbst zurückgehen können oder aber durch eine Behandlung der Partikel mit einer geeigneten Verbindung erhalten werden kann. Die Mikropartikel können vor oder nach dem Aufbringen auf die Oberfläche des Flächenextrudates mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet worden sein.It can be advantageous if the microparticles have hydrophobic properties, the hydrophobic properties being able to go back to the material properties of the materials present on the surfaces of the particles themselves or can be obtained by treating the particles with a suitable compound. The microparticles may have been provided with hydrophobic properties before or after application to the surface of the surface extrudate.
Zur Hydrophobierung der Partikel vor oder nach dem Aufbringen auf die Oberfläche können diese mit einer zur Hydrophobierung geeigneten Verbindung z.B. aus der Gruppe der Alkylsilane, der Fluoralkylsilane oder der Disilazane behandelt werden.To hydrophobize the particles before or after application to the surface, they can be treated with a compound which is suitable for hydrophobing, e.g. from the group of alkylsilanes, fluoroalkylsilanes or disilazanes.
Im Folgenden werden ganz bevorzugte Mikropartikel näher erläutert. Die Partikel können aus unterschiedlichen Bereichen kommen. Beispielsweise können es Silikate sein, dotierte Silikate, Mineralien, Metalloxide, Aluminiumoxid, Kieselsäuren oder Titandioxide, Aerosile
oder pulverförmige Polymere, wie z. B. sprühgetrocknete und agglomerierte Emulsionen oder cryogemahlenes PTFE. Als Partikelsysteme eignen sich im Besonderen hydrophobierte pyrogene Kieselsäuren, sogenannte Aerosile®. Zur Generierung der selbstreinigenden Oberflächen ist neben der Struktur auch eine Hydrophobie nötig. Die eingesetzten Partikel können selbst hydrophob sein, wie beispielsweise pulverformiges Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Partikel können hydrophob ausgerüstet sein, wie beispielsweise das Aerosil VPR 411® oder Aerosil R 8200®. Sie können aber auch nachträglich hydrophobiert werden. Hierbei ist es unwesentlich, ob die Partikel vor dem Auftragen oder nach dem Auftragen hydrophobiert werden. Solche zu hydrophobierenden Partikel sind beispielsweise Aeroperl 90/30®, Sipernat Kieselsäure 350®, Aluminiumoxid C®, Zirkonsilikat, vanadiumdotiert oder Aeroperl P 25/20®. Bei letzteren erfolgt die Hydrophobierung zweckmäßig durch Behandlung mit Perfluoralkylsilanverbindungen und anschließender Temperung. Besonders bevorzugte Partikel sind die Aerosile® VPLE 8241, VPR411 und R202 der Degussa AG.Very preferred microparticles are explained in more detail below. The particles can come from different areas. For example, it can be silicates, doped silicates, minerals, metal oxides, aluminum oxide, silicas or titanium dioxide, aerosils or powdered polymers, such as. B. spray-dried and agglomerated emulsions or cryomilled PTFE. Particularly suitable particle systems are hydrophobicized pyrogenic silicas, so-called Aerosile ® . In addition to the structure, a hydrophobicity is also necessary to generate the self-cleaning surfaces. The particles used can themselves be hydrophobic, such as powdered polytetrafluoroethylene (PTFE). The particles can be made hydrophobic, such as the Aerosil VPR 411 ® or Aerosil R 8200 ® . However, they can also be made hydrophobic afterwards. It is immaterial whether the particles are hydrophobicized before or after application. Such particles to be hydrophobicized are, for example, Aeroperl 90/30 ® , Sipernat silica 350 ® , aluminum oxide C ® , zirconium silicate, vanadium-doped or Aeroperl P 25/20 ® . In the latter case, the hydrophobization is expediently carried out by treatment with perfluoroalkylsilane compounds and subsequent tempering. Particularly preferred particles are the Aerosile ® VPLE 8241, VPR411 and R202 from Degussa AG.
In den Schichten von Mikropartikeln, die in der Folie zwischen zwei Schichten von thermoplastischem Kunststoff fest verankert sind, liegen die Mikropartikel vorzugsweise in einem mittleren Abstand zueinander von 0 bis 10 Partikeldurchmessern, vorzugsweise 3 bis 5 Partikeldurchmesser zueinander vor. Die Anzahl der Schichten von Mikropartikeln ist durch die Anzahl der Schichten von thermoplastischen Kunststoffen begrenzt. Prinzipiell kann zwischen jeder Kunststoffschicht und der darauffolgenden Kunststoffschicht eine Schicht von Mikropartikeln vorliegen. Zusätzlich zu diesen Schichten kann die Folie noch an jeder Oberflächenseite eine weitere Mikropartikelschicht aufweisen. Maximal weist die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie also eine Mikropartikelschicht mehr auf als Kunststoffschichten vorhanden sind. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn nur zwischen jeder zweiten oder dritten Kunststoffschicht eine Schicht von Mikropartikeln vorliegt, oder aber auch in völlig unregelmäßigen Abfolgen.In the layers of microparticles which are firmly anchored in the film between two layers of thermoplastic, the microparticles are preferably at an average distance from one another of 0 to 10 particle diameters, preferably 3 to 5 particle diameters from one another. The number of layers of microparticles is limited by the number of layers of thermoplastic materials. In principle, there can be a layer of microparticles between each plastic layer and the subsequent plastic layer. In addition to these layers, the film can also have a further microparticle layer on each surface side. The multilayer film according to the invention thus has at most one more microparticle layer than there are plastic layers. However, it can also be advantageous if there is a layer of microparticles only between every second or third plastic layer, or else in completely irregular sequences.
Die erfindungsgemäße Folie weist wie oben beschrieben zumindest zwei Schichten, vorzugsweise von 2 bis 7 Schichten, besonders bevorzugt von 3 bis 5 Schichten von thermoplastischen Kunststoffen auf. Diese können ausgewählt sein aus den für die Extrusion üblicherweise eingesetzten Materialien. Vorzugsweise sind die thermoplastischen Kunststoffe ausgewählt aus Polycarbonaten, Polyoxymethylenen, Poly(meth)acrylaten, Polyamiden,
Polyvinylchlorid, aliphatischen linearen-, cyclischen oder verzweigten Polyalkenen, Polystyrolen, Polyestern, Polyacrylnitril oder Polyalkylenterephthalaten, Poly(vinylidenfluorid), oder andere Polymere als Homo- oder Copolymer oder biologisch abbaubaren Rohstoffen, beispielsweise Polylacetate, sowie deren Gemische.As described above, the film according to the invention has at least two layers, preferably from 2 to 7 layers, particularly preferably from 3 to 5 layers, of thermoplastic materials. These can be selected from the materials usually used for extrusion. The thermoplastics are preferably selected from polycarbonates, polyoxymethylenes, poly (meth) acrylates, polyamides, Polyvinyl chloride, aliphatic linear, cyclic or branched polyalkenes, polystyrenes, polyesters, polyacrylonitrile or polyalkylene terephthalates, poly (vinylidene fluoride), or other polymers as homo- or copolymer or biodegradable raw materials, for example polylacetates, and mixtures thereof.
Die erfindungsgemäße Folie kann Schichten aus gleichen und/oder unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen aufweisen. Die Folien können auch mehrere Schichten aus ein und demselben Kunststoff und zusätzlich mehrere Schichten aus unterschiedlichen Kunststoffen aufweisen. Bevorzugte Folien weisen insbesondere Schichten auf, die alle den selben Kunststoff aufweisen. Ebenso bevorzugte Schichten weisen äußere Schichten auf, die aus einen anderen Kunststoff aufweisen als die inneren Schichten.The film according to the invention can have layers of the same and / or different thermoplastic materials. The foils can also have several layers made of one and the same plastic and additionally several layers made of different plastics. Preferred films in particular have layers which all have the same plastic. Likewise preferred layers have outer layers which are made of a different plastic than the inner layers.
Die erfindungsgemäßen Folien sind vorzugsweise mit einem Verfahren erhältlich, die auf dem bekannten Blasformverfahren basieren. Dieses Verfahren wird ausführlich z.B. in „Einführung in die Kunststoffverarbeitung", Walter Michaeli, Carl Hanser Verlag München, 1999 beschrieben. Das Folienblasen ist ein kontinuierliches Urformverfahren zur Herstellung von flexiblen Folienschläuchen aus thermoplastischen Kunststoffen. Das Folienblasen funktioniert dabei nach folgendem Verfahren: Beim Blasen wird ein senkrecht nach oben extrudierter Schlauch biaxial durch Aufblasen in Umfangsrichtung und durch Abzugswalzen in Längsrichtung bis um den Faktor 6 gestreckt. Die Foliendicke wird dabei im Bedarfsfall bis um den Faktor 30 verkleinert. Bezogen auf die verminderte Dicke wird die Reißfestigkeit erhöht, die Permeabilität allerdings verringert. Am oberen Ende wird der Folienschlauch flach gelegt. Im aufgeblasenen Schlauch ändert sich das Volumen der Luft nicht. Jedoch ersetzt man sie durch den Dorn hindurch ständig durch neue Kaltluft, um die Abkühlung des Schlauches zu beschleunigen und damit die Höhe der Maschine reduzieren zu können. Durch Schweißen und Abschneiden in Querrichtung werden Beutel erzeugt.The films according to the invention are preferably obtainable by a process which is based on the known blow molding process. This procedure is described in detail e.g. described in "Introduction to plastics processing", Walter Michaeli, Carl Hanser Verlag Munich, 1999. Film blowing is a continuous primary molding process for the production of flexible film tubes made of thermoplastic materials. Film blowing works according to the following process: When blowing, a vertically upward extrusion is carried out Biaxial tube is stretched in the circumferential direction and by pulling rollers in the longitudinal direction by a factor of 6. If necessary, the film thickness is reduced by a factor of 30. In relation to the reduced thickness, the tensile strength is increased, but the permeability is reduced The film tube is laid flat. The volume of the air does not change in the inflated tube. However, it is constantly replaced through the mandrel with new cold air in order to accelerate the cooling of the tube and thus reduce the height of the machine. By welding Bags and cross cutting produce bags.
Aus den Schläuchen können durch Aufschneiden aber auch Folien erstellt werden, die dann die doppelte Breite der Schläuche aufweisen. Die Folienbreite kann dabei nach dem Aufschneiden bis zu 16 m und mehr betragen. Folienblasanlagen, wie sie beispielsweise von der Fa. Kühne, Sankt Augustin hergestellt werden, benutzen thermoplastische Kunststoffe und stellen in einem ersten Schritt Schläuche mit Breiten im Bereich von 200 bis 8.000 mm. Diese
Anlagen können sowohl als Mono- wie auch als Mehrschichtanlagen betrieben werden. Auf Coextrusionsanlagen können bis zu 7 Schichten extrudiert werden. Die Anlagengeschwindigkeit beträgt bis zu 300 m/min. Die Foliendicke variiert zwischen 5,5 bis 250 μm. Die Anlagen sind für thermoplastische Kunststoffe wie z.B. Polyolefine, HD/PE, LDPE, LLD- PE, Metallocene, MD-PE, PP, PS, PA, EVA, EVOH und biologisch abbaubare Rohstoffe geeignet.From the hoses, slides can also be created, which then have twice the width of the hoses. The film width can be up to 16 m and more after being cut open. Foil blowing systems, such as those manufactured by Kuehne, Sankt Augustin, use thermoplastic materials and, in a first step, provide tubes with widths in the range from 200 to 8,000 mm. This Systems can be operated as both mono and multi-shift systems. Up to 7 layers can be extruded on coextrusion lines. The line speed is up to 300 m / min. The film thickness varies between 5.5 and 250 μm. The systems are suitable for thermoplastics such as polyolefins, HD / PE, LDPE, LLD-PE, metallocenes, MD-PE, PP, PS, PA, EVA, EVOH and biodegradable raw materials.
Die erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien sind z.B. mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren erhältlich. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von erfindungs- gemäßen Mehrschichtfolien mit zumindest einer Oberfläche, die eine Oberflächenstruktur mit selbstreinigenden Eigenschaften aufweist, wobei die Oberflächenstruktur durch eine fest verankerte Lage von Mikropartikeln gebildet wird, zeichnet sich dadurch aus, dass die Mehrschichtfolien mittels eines Folienblasverfahrens hergestellt werden, bei dem mehrere Schichten von thermoplastischen Kunststoffen ineinandergeblasen werden, wobei zur Herstellung einer Schicht von Mikropartikeln zwischen zwei Schichten von thermoplastischem Kunststoff nach dem Aufblasen einer ersten Schicht von thermoplastischem Kunststoff und vor dem Erstarren des thermoplastischen Kunststoffes auf diese Schicht Mikropartikel aufgebracht werden, die nach dem Erstarren der Schicht an dieser fixiert sind und anschließend eine weitere Schicht von thermoplastischem Kunststoff in die mit Mikropartikeln beschichtete erste Schicht eingeblasen wird und zur Herstellung einer Oberfläche, die eine Oberflächenstruktur mit selbstreinigenden Eigenschaften aufweist, wobei die Oberflächenstruktur durch eine fest verankerte Lage von Mikropartikeln gebildet wird, auf die erste geblasen Schicht außen und/oder die letzte geblasene Schicht innen Mikropartikel aufgebracht werden, die nach dem Erstarren der jeweiligen Schicht an dieser fixiert sind. Auf diese Weise sind Mehrschichtfolien erhältlich, die Mikropartikel im Inneren der Folie aufweisen sowie auf einer oder beiden Oberflächen.The multilayer films according to the invention are e.g. available with the procedure described below. The process according to the invention for producing multilayer films according to the invention with at least one surface which has a surface structure with self-cleaning properties, the surface structure being formed by a firmly anchored layer of microparticles, is distinguished by the fact that the multilayer films are produced by means of a film blowing process, in which several layers of thermoplastic materials are blown into each other, whereby to produce a layer of microparticles between two layers of thermoplastic material after inflating a first layer of thermoplastic material and before the thermoplastic material has solidified, microparticles are applied to this layer, which after solidification the layer are fixed to this and then a further layer of thermoplastic material is blown into the first layer coated with microparticles and to He Creation of a surface which has a surface structure with self-cleaning properties, the surface structure being formed by a firmly anchored layer of microparticles, microparticles are applied to the first blown layer on the outside and / or the last blown layer inside, which solidify after the respective layer has solidified are fixed to this. In this way, multilayer films are available which have microparticles inside the film and on one or both surfaces.
Beim Ineinanderblasen der einzelnen Schichten können zwei oder mehr Schichten aus gleichen oder unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen hergestellt werden, je nach dem welche Kunststoffe in den jeweiligen Extrudern verwendet werden.When the individual layers are blown into one another, two or more layers can be produced from the same or different thermoplastics, depending on which plastics are used in the respective extruders.
Eingesetzt werden können alle auf einer herkömmlichen Folienblasanlage einsetzbaren
Einsatzstoffe. Besonders bevorzugt wird zur Herstellung der Schichten aus thermoplastischen Kunststoffen ein Material, ausgewählt aus Polymeren auf der Basis von Polycarbonaten, Polyoxymethylenen, Poly(meth)acrylaten, Polyamiden, Polyvinylchlorid, aliphatischen linearen-, cyclischen oder verzweigten Polyalkenen, Polystyrolen, Polyestern, Polyacrylnitril oder Polyalkylenterephthalaten, Poly(vinylidenfluorid), oder andere Polymere als Homo- oder Copolymer oder biologisch abbaubaren Rohstoffen, beispielsweise Polylactate, sowie deren Gemische.All can be used on a conventional film blowing system Feedstocks. A material selected from polymers based on polycarbonates, polyoxymethylenes, poly (meth) acrylates, polyamides, polyvinyl chloride, aliphatic linear, cyclic or branched polyalkenes, polystyrenes, polyesters, polyacrylonitrile or polyalkylene terephthalates is particularly preferred for producing the layers from thermoplastic plastics , Poly (vinylidene fluoride), or other polymers as homo- or copolymer or biodegradable raw materials, for example polylactates, and mixtures thereof.
Die Schichten von thermoplastischem Kunststoff werden vorzugsweise in einer Dicke von 0,002 bis 0,25 mm, vorzugsweise von 0,0075 bis 0,1 und besonders bevorzugt von 0,01 bis 0,025 hergestellt.The layers of thermoplastic are preferably produced in a thickness of 0.002 to 0.25 mm, preferably 0.0075 to 0.1 and particularly preferably 0.01 to 0.025.
Die mittels des- erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Mehrschichtfolien weisen zumindest zwei, vorzugsweise von 2 bis 7 und besonders bevorzugt von 3 bis 6 Schichten von thermoplastischem Material auf. Zwischen einer, allen oder einigen dieser Schichten und auf der inneren und/oder der äußeren Kunststoffschicht werden Schichten von Mikropartikeln erzeugt.The multilayer films produced by means of the method according to the invention have at least two, preferably from 2 to 7 and particularly preferably from 3 to 6, layers of thermoplastic material. Layers of microparticles are produced between one, all or some of these layers and on the inner and / or the outer plastic layer.
Als Mikropartikel werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise solche eingesetzt, die zumindest ein Material, ausgewählt aus Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren, Pigmenten oder Polymeren aufweisen. Vorzugsweise werden Mikropartikel eingesetzt, die einen Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 μm, besonders bevorzugt von 0,1 bis 50 μm und ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 30 μm aufweisen. Es können auch Mikropartikel mit Durchmessern von kleiner als 500 nm eingesetzt werden. Geeignet sind aber auch Mikropartikel, die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten mit einer Größe von 0,2 bis 100 μm zusammenlagern.The microparticles used in the process according to the invention are preferably those which have at least one material selected from silicates, minerals, metal oxides, metal powders, silicas, pigments or polymers. Microparticles are preferably used which have a particle diameter of 0.02 to 100 μm, particularly preferably from 0.1 to 50 μm and very particularly preferably from 0.1 to 30 μm. Microparticles with diameters of less than 500 nm can also be used. However, microparticles which are composed of primary particles to form agglomerates or aggregates with a size of 0.2 to 100 μm are also suitable.
Bevorzugt werden als Mikropartikel, insbesondere als Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich an der Oberfläche aufweisen, solche Partikel eingesetzt, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure, Fällungskieselsäuren, Aluminiumoxid, Mischoxide, dotierten Silikaten, Titandioxiden oder pulverformige Polymeren aufweisen. Bevorzugte Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im
Nanometerbereich an der Oberfläche aufweisen, weisen durch diese Feinstruktur auf der Oberfläche Erhebungen auf, die ein Aspektverhältnis von größer 1, besonders bevorzugt größer 1,5 und ganz besonders bevorzugt größer 2,5 aufweisen. Das Aspektverhältnis ist wiederum definiert als Quotient aus maximaler Höhe zu maximaler Breite der Erhebung.Preferably used as microparticles, in particular as particles which have an irregular fine structure in the nanometer range on the surface, are those particles which have at least one compound selected from pyrogenic silica, precipitated silica, aluminum oxide, mixed oxides, doped silicates, titanium dioxide or powdery polymers. Preferred particles that have an irregular fine structure in the Due to this fine structure, the nanometer area on the surface has elevations which have an aspect ratio of greater than 1, particularly preferably greater than 1.5 and very particularly preferably greater than 2.5. The aspect ratio is in turn defined as the quotient from the maximum height to the maximum width of the survey.
Vorzugsweise weisen die Mikropartikel hydrophobe Eigenschaften auf, wobei die hydrophoben Eigenschaften auf die Materialeigenschaften der an den Oberflächen der Partikel vorhandenen Materialien selbst zurückgehen können oder aber durch eine Behandlung der Partikel mit einer geeigneten Verbindung erhalten werden kann. Die Partikel die auf die äußere Oberfläche aufgebracht werden können vor oder nach dem Einbetten in die Oberfläche mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden.The microparticles preferably have hydrophobic properties, the hydrophobic properties being able to be attributed to the material properties of the materials present on the surfaces of the particles themselves or else can be obtained by treating the particles with a suitable compound. The particles that are applied to the outer surface can be given hydrophobic properties before or after being embedded in the surface.
Zur Hydrophobierung der Mikropartikel können diese mit einer zur Hydrophobierung geeigneten Verbindung z.B. aus der Gruppe der Alkylsilane, der Fluoralkylsilane oder der Disilazane behandelt werden.To make the microparticles hydrophobic, they can be treated with a compound which is suitable for hydrophobicizing, e.g. from the group of alkylsilanes, fluoroalkylsilanes or disilazanes.
Im Folgenden werden die bevorzugt eingesetzten Mikropartikel näher erläutert. Die eingesetzten Partikel können aus unterschiedlichen Bereichen kommen. Beispielsweise können es Silikate sein, dotierte Silikate, Mineralien, Metalloxide, Aluminiumoxid, Kieselsäuren oder Titandioxide, Aerosile® oder pulverförmige Polymere, wie z. B. sprühgetrocknete und agglomerierte Emulsionen oder cryogemahlenes PTFE. Als Partikelsysteme eignen sich im Besonderen hydrophobierte pyrogene Kieselsäuren, sogenannte Aerosile®. Zur Generierung der selbstreinigenden Oberflächen ist neben der Struktur auch eine Hydrophobie nötig. Die eingesetzten Partikel können selbst hydrophob sein, wie beispielsweise das PTFE. Die Partikel können hydrophob ausgerüstet sein, wie beispielsweise das Aerosil VPR 411® oder Aerosil R 8200®. Sie können aber auch nachträglich hydrophobiert werden. Hierbei ist es unwesentlich, ob die Partikel vor dem Auftragen oder nach dem Auftragen hydrophobiert werden. Solche zu hydrophobierenden Partikel sind beispielsweise Aeroperl 90/30®, Sipernat Kieselsäure 350®, Aluminiumoxid C®, Zirkonsilikat, vanadiumdotiert oder Aeroperl P 25/20®. Bei letzteren erfolgt die Hydrophobierung zweckmäßig durch Behandlung mit Perfluoralkylsilanverbindungen und anschließender Temperung. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien besonders gut geeignete Partikel werden z.B. von der
Degussa AG als Aerosil® VPLE 8241, VPR411 und R202 angeboten.The microparticles used with preference are explained in more detail below. The particles used can come from different areas. For example, it can be silicates, doped silicates, minerals, metal oxides, aluminum oxide, silicas or titanium dioxide, Aerosile ® or powdered polymers, such as. B. spray-dried and agglomerated emulsions or cryomilled PTFE. Particularly suitable particle systems are hydrophobicized pyrogenic silicas, so-called Aerosile ® . In addition to the structure, a hydrophobicity is also necessary to generate the self-cleaning surfaces. The particles used can themselves be hydrophobic, such as PTFE. The particles can be made hydrophobic, such as the Aerosil VPR 411 ® or Aerosil R 8200 ® . However, they can also be made hydrophobic afterwards. It is immaterial whether the particles are hydrophobicized before or after application. Such particles to be hydrophobicized are, for example, Aeroperl 90/30 ® , Sipernat silica 350 ® , aluminum oxide C ® , zirconium silicate, vanadium-doped or Aeroperl P 25/20 ® . In the latter case, the hydrophobization is expediently carried out by treatment with perfluoroalkylsilane compounds and subsequent tempering. Particles which are particularly suitable for the production of the multilayer films according to the invention are, for example, Degussa AG is offered as Aerosil ® VPLE 8241, VPR411 and R202.
Das Aufbringen der Partikel kann auf verschiedene Weise erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der Partikel auf die noch nicht erstarrten Schichten durch Aufsprühen oder Aufpudern. Ganz besonders bevorzugt erfolgt das Aufbringen der Partikel mittels elektrostatischer Sprühverfahren, z.B. mit einer elektrostatischen Sprühpistole. Je nach dem zu welchem Zeitpunkt nach dem Verlassen des Extruders und Aufblasen der Schicht die Partikel aufgebracht werden, dringen die Mikropartikel in Abhängigkeit von der Weichheit des thermoplastischen Kunststoffes der Schicht weiter oder weniger weit in die Kunst- Stoffschicht ein. Um eine möglichst gute Anbindung zu erreichen sollte der Kunststoff der Schicht so weich sein, dass die Partikel mit bis zu 90 % ihres Umfangs in die Schicht eindringen können, wobei insbesondere bei der Herstellung der inneren und/oder äußeren Schichten darauf geachtet werden muss, dass die Partikel nicht weiter als 90 % ihres Umfangs in die Schicht eindringen, da ansonsten zwar eine sehr gute Anbindung/Fixierung erzielt wird aber kein Selbstreinigungseffekt, da die Partikel ohne eine Abwitterung des Schichtmaterials keine für den Selbstreinigungseffekt notwendige Erhebung bildet. Das Aufsprühen erfolgt unmittelbar nach dem Austritt der Polymerschmelze aus der Ringdüse. Bei der nachfolgenden biaxialen Verstreckung des Folienschlauchs werden die Partikel in der Folienschicht verteilt. Es ist möglich, die Prozeßluft zur Aufbringung der Partikel zu nutzen.The particles can be applied in various ways. The particles are preferably applied to the layers which have not yet solidified by spraying or powdering. The particles are very particularly preferably applied by means of electrostatic spray processes, e.g. with an electrostatic spray gun. Depending on the point in time at which the particles are applied after leaving the extruder and inflating the layer, depending on the softness of the thermoplastic material of the layer, the microparticles penetrate further or less deeply into the plastic layer. In order to achieve the best possible connection, the plastic of the layer should be so soft that the particles can penetrate the layer with up to 90% of its circumference, care being taken in particular when producing the inner and / or outer layers that the particles do not penetrate more than 90% of their circumference into the layer, since otherwise a very good connection / fixation is achieved, however, no self-cleaning effect, since the particles do not form an elevation necessary for the self-cleaning effect without weathering of the layer material. Spraying takes place immediately after the polymer melt emerges from the ring nozzle. During the subsequent biaxial stretching of the film tube, the particles are distributed in the film layer. It is possible to use the process air to apply the particles.
Durch Verwendung der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Folien sind Gegenstände erhältlich, die eine erfindungsgemäße Folie aufweisen. Solche Gegenstände können z.B. Beutel, Abdeckplanen, Verpackungsmittel, Schutzfolien, Kaschier- oder Laminierfolien sein. Die Beutel können dabei auch direkt nach dem Blasverfahren erhalten werden, in dem der erhaltene Schlauch nicht zu einer Folie aufgeschnitten wird. Beutel können aber auch durch nachträgliches Falten der Folie und anschließendes Verschweißen erhalten werden. Die Gegenstände können, je nach dem ob die zu ihrer Herstellung verwendete Folie auf einer oder auf beiden Seiten Oberflächenstrukturen mit Selbstreinigungseffekt aufweist, entweder auf den Innenseiten, auf den Außenseiten oder auf den Innen- und Außenseiten mit einer selbstreinigenden Oberfläche ausgerüstet sein.By using the films produced by means of the method according to the invention, objects can be obtained which have a film according to the invention. Such items can e.g. Bags, tarpaulins, packaging, protective films, laminating or laminating films. The bags can also be obtained directly by the blowing process in which the tube obtained is not cut into a film. Bags can also be obtained by subsequently folding the film and then sealing it. Depending on whether the film used for their production has surface structures with a self-cleaning effect on one or both sides, the objects can be equipped with a self-cleaning surface either on the inside, on the outside or on the inside and outside.
Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen Fig. 1 und Fig. 2 näher erläutert.
Die Abbildung Fig. 1 zeigt schematisch die Oberfläche einer Folie X, die Partikel P aufweist (Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur ein Partikel abgebildet). Die Erhebung, die durch den Partikel selbst gebildet wird, weist ein Aspektverhältnis von ca. 0,71 auf, berechnet als Quotient aus der maximalen Höhe des Partikels mH, die 5 beträgt, da nur der Teil des Partikels einen Beitrag zur Erhebung leistet, der aus der Oberfläche der Folie X herausragt, und der maximalen Breite mB, die im Verhältnis dazu 7 beträgt. Eine ausgewählte Erhebung der Erhebungen E, die durch die Feinstruktur der Partikel auf den Partikeln vorhanden sind, weist ein Aspektverhältnis von 2,5 auf, berechnet als Quotient aus der maximalen Höhe der Erhebung mH', die 2,5 beträgt und der maximalen Breite mB', die im Verhältnis dazu 1 beträgt.The invention is explained in more detail with the aid of the figures 1 and 2. Figure 1 schematically shows the surface of a film X which has particles P (only one particle is shown to simplify the illustration). The survey, which is formed by the particle itself, has an aspect ratio of approx. 0.71, calculated as the quotient from the maximum height of the particle mH, which is 5, since only the part of the particle that contributes to the survey protrudes from the surface of the film X, and the maximum width mB, which is 7 in relation to it. A selected elevation of the elevations E, which are present on the particles due to the fine structure of the particles, has an aspect ratio of 2.5, calculated as a quotient from the maximum height of the elevation mH ′, which is 2.5 and the maximum width mB ', which is 1 in proportion.
In Fig. 2 ist eine einfache Coextrasionsmaschine im Einsatz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren schematisch dargestellt. Durch die Extruder El und E2 wird ein Folienschlauch F erzeugt. Während der Herstellung des Folienschlauches können Mikropartikel, wie z.B. Aerosil VPR 411 auf die inneren Oberflächen des Schlauches aufgebracht werden. Je nachdem, ob eine weitere Schicht von Kunststoff innerhalb des mit Mikropartikeln beschichteten Schlauches eingeblasen wird ist die Mikropartikelschicht an der Oberfläche der Folie oder innerhalb der Folie vorhanden.2 shows a simple coextrusion machine in use in the method according to the invention. A film tube F is produced by the extruders El and E2. Microparticles, such as e.g. Aerosil VPR 411 can be applied to the inner surface of the hose. Depending on whether a further layer of plastic is blown inside the tube coated with microparticles, the microparticle layer is present on the surface of the film or inside the film.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand des nachfolgenden Beispiels beschrieben, ohne dass die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt sein soll.The method according to the invention is described using the example below, without the invention being restricted to this exemplary embodiment.
Beispiel:Example:
Auf einer Folienextrusionsanlage der Fa. Windmöller & Hölscher (Deutschland / Lengerich) mit einer Varex-Coextrusionsanlage wurde eine 0,008 mm-dicke PE-HD-Folie (Hostalen, ein hochdichtes Polyethylen der Firma Basell) geblasen. Auf die erste Schicht wurde eine zweite Folie aus dem selben Material wiederum in einer Stärke von 0,008 mm geblasen. Auf die noch nicht ganz erstarrte Polymermatrix dieser zuletzt aufgebrachten Schicht wurde mittels einer elektrostatischen Sprühpistole eine hydrophobe Kieselsäure mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 500 nm bis 1 μm (Aerosil VPLE 8241 der Degussa AG) in einer Konzentration von 50 bis 250 mg/m2 aufgestäubt. Über diese Schicht wurde anschließend eine dritte Folienschicht aus dem selben Material und in der selben Stärke wie die ersten beiden
Schichten geblasen. Der so hergestellte Schlauch wurde nach dem Erstarren über entsprechende Umlenkrollen auf Rollen umkopiert und anschließen aufgeschnitten.A 0.008 mm thick PE-HD film (Hostalen, a high-density polyethylene from Basell) was blown on a film extrusion system from Windmöller & Hölscher (Germany / Lengerich) with a Varex coextrusion system. A second film of the same material was again blown onto the first layer in a thickness of 0.008 mm. A hydrophobic silica with an average particle size of 500 nm to 1 μm (Aerosil VPLE 8241 from Degussa AG) in a concentration of 50 to 250 mg / m 2 was sprayed onto the not yet completely solidified polymer matrix of this last applied layer using an electrostatic spray gun. A third film layer was then made of the same material and the same thickness as the first two over this layer Blown layers. After solidification, the hose produced in this way was copied over corresponding deflection rollers on rollers and then cut open.
Im Gegensatz zu Folien mit Lotus-Effekt auf der äußeren Oberfläche zeigte diese Folie erst nach einer Bewitterungsdauer im mitteleuropäischen Klima von 3 Monaten einen Lotus- Effekt. Nach dieser Zeit erreichten erste Nanopartikel die Oberfläche, da die darüber liegende Folienschicht abgewittert war. Nach einer Zeit von ca. 3 bis 12 Monaten erreichen alle Nanopartikel die Oberfläche und bewirken einen guten Lotus-Effekt.In contrast to films with a lotus effect on the outer surface, this film only showed a lotus effect after a weathering period in the Central European climate of 3 months. After this time, the first nanoparticles reached the surface because the film layer above them had weathered. After a period of about 3 to 12 months, all nanoparticles reach the surface and have a good lotus effect.
Die Güte des Lotus-Effektes wurde durch Messen des Randwinkels und des Abroll winkeis bestimmt. Der Randwinkel wurde optisch an einem auf die Oberfläche der bewitterten Folie aufgebrachten Wassertropfen von 60 μl zu 145 ° bestimmt.The quality of the lotus effect was determined by measuring the contact angle and the roll angle. The contact angle was determined optically on a water drop of 60 μl at 145 ° applied to the surface of the weathered film.
Der Abrollwinkel wurde durch Aufpipettieren eines 60 μl Wassertropfen eine bewitterte Folie, die auf einer Glasplatte aufgebracht war, durch Neigen der Glaspatte bis der Wassertropfen abrollte bestimmt. Dieser Neigungswinkel entspricht dem Abrollwinkel und betrug 0,5 °.The roll angle was determined by pipetting on a 60 μl drop of water, a weathered film, which was applied to a glass plate, by tilting the glass plate until the water drop rolled off. This angle of inclination corresponds to the roll angle and was 0.5 °.
Da immer wieder neue Nanopartikel nachgeliefert werden, hält der Lotus-Effekt hier deutlich länger an als bei einer oberflächenbeschichteten Folie. Die Lebensdauer in Bezug auf den Lotus-Effekt kann hierbei bis zu 3 Jahren betragen.
Since new nanoparticles are constantly being supplied, the lotus effect lasts much longer here than with a surface-coated film. The lifespan in relation to the lotus effect can be up to 3 years.