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Verfahren zum Querstrecken von flachen Filmen aus isotaktischem Polypropylen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Querstrecken von flachen Filmen aus isotaktischem Polypropylen.
Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Filmen aus synthetischen Polymeren ist es erwünscht, sie zu strecken, um ihre Moleküle zu orientieren. Das muss normalerweise bei einer unter ihrem
Schmelzpunkt liegenden Temperatur geschehen. Flache Filme können mit Hilfe von die Seitenränder der Filme erfassenden Organen quergestreckt werden. Dies kann kontinuierlich mit Hilfe von Spannrahmen durchgeführt werden. Man kann auch jeden der beiden Seitenränder des Films zwischen einer umlaufen- den Nutscheibe und einem endlosen Riemen erfassen, der über einen Teil des Umfanges der Scheibe mit der Nut zusammenwirkt, wobei die beiden Scheiben so in einem Winkel zueinander angeordnet sind, dass der Abstand zwischen den Seitenrändern des Films beim Umlauf um die Scheiben zunimmt.
Infolge der dabei auftretenden mechanischen Probleme erfordert das Querstrecken von flachen Filmen eine beträchtliche Zeit. Bei Durchführung des Films z. B. durch eine Spann- oder Doppelscheibenvorrichtung der oben erwähnten Art geht das Strecken verhältnismässig langsam vor sich, da die Streckung während der ganzen Zeit, während welcher die Filmränder von den Scheiben erfasst oder gehalten werden, stattfindet. Es wurde gefunden, dass beim Querstrecken von flachen Filmen aus isotaktischem Polypropylen zur Molekularorientierung derselben nur mit Schwierigkeiten ein Film einheitlicher Stärke erhalten wird.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verfahrens zum einwandfreien Querstrecken von flachen Filmen aus isotaktischem Polypropylen.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird ein flacher Film aus isotaktischem Polypropylen bei einer zwischen seinem Schmelzpunkt und 300 C darunter liegenden Temperatur gestreckt, wobei das Ausmass der Streckung hinreicht, um eine molekulare Orientierung zu bewirken Zur Erzielung optimaler Eigenschaften wird der Film vorzugsweise um das vier bis zehnfache seiner ursprünglichen Breite gestreckt.
Der Schmelzpunkt von isotaktischem Propylen ist von dem Grad der Kristallisierbarkeit des Polymers abhängig. In der vorliegenden Beschreibung ist mit dem Schmelzpunkt jene Temperatur bezeichnet, bei der alle Kristallite in dem Polymer vollständig verschwunden sind. In einem Polymer, das nur zu So in warmem Äther löslich ist, sind alle Kristallite bei 172 C verschwunden, was durch Untersuchung des Polymers in polarisiertem Licht auf einem heissen Mikroskoptisch festgehalten werden kann.
Es wurde gefunden, dass beim Querstrecken von flachen Filmen aus isotaktischem Polypropylen bei einer mehr als 300C unter dem Schmelzpunkt des Polymers liegenden Temperatur dicke, ungestreckte Bereiche in dem Film verbleiben und der Film in manchen Bereichen gestreckt wird, in andern aber brechen kann. Wenn die Temperatur dagegen höher ist als etwa 50 C unter dem Schmelzpunkt des Polymers, bewirkt ein Strecken ein Fliessen des Polymers ohne Orientierung seiner Moleküle, sofern die Streckeschwindigkeit nicht genügend hoch ist.
Das Streckverfahren wird in einem heissen Medium durchgeführt, das aus einem Gas oder einerFlüs- sigkeit bestehen kann. Bei Anwendung eines Spannrahmens wird das Verfahren am besten in einem Heissluftofen durchgeführt. Bei Anwendung eines mechanisch einfacheren Verfahrens, beispielsweise des vorstehend beschriebenen Zweischeibenverfahrens, führt man das Verfahren am besten in einer Flüssigkeit durch. Geeignete Flüssigkeiten sind Glykol und Glyzerin.
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Die allgemeinste Verwendbarkeit besitzen Polymerfilme, die sowohl quer-als auch längsgestreckt wurden, weil sie dann in beiden Richtungen ähnliche mechanische Eigenschaften haben. Daher wird das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise auf einen Film angewendet, der bereits längsgestreckt worden ist oder anschliessend längsgestreckt wird. Man kann den Film längsstrecken, nachdem er quergestreckt worden ist. Dies verursacht jedoch einen gewissen Verlust der Querorientierung, sofern nicht beim Längsstrecken eine seitliche Zugspannung zur Einwirkung gebracht wird. Zur Erzielung von ausgeglichenen mechanischen Eigenschaften muss der Grad der Streckung in den beiden Richtungen ungefähr gleich gross sein und liegt normalerweise zwischen 4 : 1 und 8 : 1.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens in der Zeichnung, der nachstehenden Beschreibung und den Beispielen erläutert. Natürlich ist die Erfindung durch diese Zeichnung, Beschreibung und Beispiele, in welchen das vorstehend erwähnte Zweirollenverfahren erläutert wird, in keiner Weise eingeschränkt.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Film bezeichnet, der aus Polypropylen, das zu 51o in Äther löslich war, durch Schmelzstrangpressen hergestellt und auf das Dreifache seiner ursprünglichen Länge längsgesu.-eck). wurde. Der Film läuft über die Leerlaufrolle 2 zu den Scheiben 3 und 4, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind. Der Film berührt die Umfänge der Scheiben zuerst dort, wo sie einander am nächsten sind. Die Ränder des Films werden von den endlosen Riemen 5 und 6 in die Nuten der Scheiben hineingedrückt. Den Riemen 5 und 6 wird mit nicht dargestellten Einrichtungen eine geeignete Spannung erteilt.
Nachdem der Film während einer halben Umdrehung der Scheiben 3 und 4 von den Riemen 5 und 6 in die Nuten der Scheiben hineingedrückt worden ist, wird der Film von den Nuten an jenen Stellen freigegeben, an denen die Umfänge der Scheiben am weitesten voneinander entfernt sind. Dann läuft der Film über die gekühlte Leerlaufrolle 7. Die untere Hälfte der Scheiben taucht in ein auf 1500 C erhitzes Äthylenglykolbad 8. Der Durchmesser und der Winkel der Scheiben sind so gewählt, dass der Film auf das Dreifache seiner ursprünglichen Breite quergestreckt wird.
Beispiel 1 : Polypropylen mit einem Gehalt von 1% eines Wärmestabilisators, der aus einem Gemisch von Diphenylamin-Abkömmlingen besteht, unter der Bezeichnung"Agerit Stalite", von der Firma R T. Varderbilt Company, New York, erzeugt wird und in der brit. Patentschrift Nr. 687. 532 beschrieben ist, wurde durch ein Ftillkörperfilter mit einem Durchmesser von 95,25 mm, das 35 g Sand mit der Kör-
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203 mm gepresst, deren Schlitzränder einen Abstand von 0, 2 mm voneinander hatten.
Die Schmelze wurde in Wasser von 0 C gekühlt. Das verwendete Polypropylen hatte eine Schmelzviskosität von 7, 7xl (fPoise bei 190 C, gemessen in einemParallelplattenviskosimeter. 0, 8% des Polymerswar in Diäthyläther löslich. Die in die Schlitzdüse eintretende Schmelze hatte eine Temperatur von 270 C, während die Schlitzränder auf300 C erhitzt wurden. Vor dem Strecken war der Film 178 mm breit und hatte eine Stärke von 0, 15 mm.
Der Film wurde unter Spannung über die Leerlaufrolle 2 den Scheiben 3 und 4 der Zeichnung, zugeführt. Die Scheiben waren in einem solchen Winkel zueinander angeordnet, dass der Abstand zwischen den Scheiben an der Stelle, an welcher der Film von den Riemen 5 und 6 freigegeben wurde, achtmal so gross war, als an jener Stelle, an welcher der Film zuerst erfasst wird. Das Bad wird mit Äthylenglykol gefüllt, das auf 1500C erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten wurde. Nach Verlassen des Bades lief der jetzt im Verhältnis 8 : 1 gestreckte Film über die gekühlte Walze 7 und wurde in Wasser gewaschen.
D er glänzende, klare Film hatte bei der Prüfung bei 200C mit-einerDehnungsgeschwindigkeitvon 12, 7 mm/min in Form von stäbchenförmigen Prüflingen nach der britischen Norm 903, Teil A2,1956, Type C folgende Eigenschaften :
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<tb>
<tb> Maschinenrichtung <SEP> Querrichtung
<tb> Fliessgrenze, <SEP> kg/cm2 <SEP> 260 <SEP> kein <SEP> Fliessen
<tb> Bruchspannung, <SEP> kg/c <SEP> 320 <SEP> 1760
<tb> Bruchdehaung, <SEP> % <SEP> 500 <SEP> 20
<tb>
Beispiel2 :EingegossenerPolypropylenfilmderinBeispiel1beschriebenenArtwurde,imVerhältnis 3 : 1 längsgesireckt. Dieser längsgestreckte Film wurde dann in die in Beispiel 1 beschriebene Streckeinrichtung eingeführt.
Die Eigenschaften des Films bei der Prüfung in Form von stäbchenförmigen Prüf- lingen mit einer Dehnungsgeschwindigkeit von 12, 7 mm/min nach der britischen Norm 903, Teil A2, 1956, Type C, bei 200C waren wie folgt :
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<tb>
<tb> Maschinenrichtung <SEP> Querrichtung
<tb> Fliessgrenze, <SEP> kg/cm2 <SEP> 330 <SEP> kein <SEP> Fliessen
<tb> Bruchspannung, <SEP> kg/cmz <SEP> 460 <SEP> 2100
<tb> Bruchdehnung, <SEP> % <SEP> 100 <SEP> 14
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PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Querstrecken von flachen Filmen aus isotaktischem Polypropylen, dadurch gekennzeichnet, dass der Film bei einer zwischen seinem Schmelzpunkt und 300C darunter liegenden Temperatur gestreckt wird.