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Verfahren zum Längs-und Querverstreckenvon
Filmen, Folien u. dgl.
Es ist bekannt, dass Filme od. dgl. aus hochmolekularen thermoplastischen kristallisierenden Kunststoffen, wie Polyamiden, Polyurethanen, Polyestern und Polycarbonaten, durch Verstrecken bei Temperaturen unterhalb ihres Erweichungspunktes orientiert werden können, wobei die Fadenmoleküle parallel zur Streckrichtung ausgerichtet und die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die Reissfestigkeit, wesentlich verbessert werden.
Die Verstreckung kann im allgemeinen bei Raumtemperatur oder bei höheren Temperaturen durchgeführt werden. Je nach den Eigenschaften der Kunststoffe, insbesondere ihrer Neigung zum Kristallisieren und, wie am Beispiel gewisser kristallisierender Polycarbonate festgestellt werden konnte, der Lage ihrer Einfriertemperatur gibt es jedoch für manche Kunststoffe einen bestimmten Temperaturbereich bzw. eine maximale Temperatur, wo dieses Verstrecken am besten gelingt und zu den günstigsten Ergebnissen fuhrt. Bei den erwähnten Polycarbonaten z. B liegt dieser Temperaturbereich in der Nähe und insbesondere oberhalb der Einfriertemperatur und unterhalb des Schmelzpunktes.
Gebilde, deren Abmessung in einer Dimension wesentlich grösser ist als in den andern, wie Fäden, Fasern oder Borsten, können naturgemäss nur in ihrer Längsrichtung verstreckt werden. Beim Längsverstrecken von Filmen, Folien u. dgl. erfahren diese eine starke Breitenschrumpfung Dabei tritt in der Streckrichtung in der Regel eine wesentliche Verbesserung der physikalischen Eigenschaften gegenüber de m Ausgangszustand ein, während sich diese Eigenschaften in der Querrichtung häufig verschlechtern. Die Filme od. dgl. neigen dann z. B. zumAufsplittern parallel zur Streckrichtung. Es werden diese deshalb häufig längs und quer verstreckt, wobei das Recken in beiden Richtungen gleichzeitig oder nacheinander erfolgen kann. Hiezu sind jedoch umständliche und komplizierte technische Hilfsmittel erforderlich.
Es wurde gefunden, dass das Längs-und Querverstrecken von Filmen, Folien u. dgl. aus hochmolekularen, thermoplastischen, kristallisierenden Kunststoffen, insbesondere Polycarbonaten, durch Ziehen derselben mit einer zur Längsverstreckung hinreichenden Kraft über eine geeignete temperierte Fläche auf technisch besonders einfache und vorteilhafte Weise so durchgeführt werden kann, dass der Film od. dgl. bei einer Temperatur, die in der Nähe und insbesondere oberhalb der Einfriertemperatur, aber unterhalb des Schmelzpunktes der Kunststoffe liegt, abgewinkelt über eine Kante gezogen wird.
Je nach dem Radius dieser Kante und der Grösse der Abwinkelung des Filmes od. dgl. (Anpresskraft), erfährt derselbe beim Darübergleiten eine mehr oder weniger kurzzeitige Temperaturerhöhung und gleichzeitige Bremsung. Diese beiden Effekte haben zur Folge, dass die Verstreckung erst an der Kante eintritt und dass praktisch keine oder nur eine sehr mässige Breitenschrumpfung eintritt. Durch diese Verfahrensweise erhält man daher annähernd die gleichen Ausmasse, die man erhalten würde, wenn man die Filme od. dgl. zunächst nur in einer Richtung gereckt und danach durch Recken in der dazu senkrechten Richtung wieder auf ihre ursprüngliche Breite gebracht oder gleichzeitig in zwei Richtungen gereckt hätte.
Da die so erzeugte Streckkraft in der Regel nicht ausreichen wird, um eine Verstreckung oder einen genügenden Verstreckungsgrad hervorzubringen, wird man dem Film od. dgl. zweckmässig eine entsprechend bemessene Vorspannung geben, z. B., indem man ihn in bekannter Weise von einer entsprechend
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abgebremsten Abwickelspule zu einer angetriebenen Aufwickelspule fUhrt und die erwähnte Kante zwischen diesen Spulen derart anbringt, dass der darüber gezogene Film od. dgl. abgewinkelt wird.
Um dem über die Kante gleitenden Film od. dgl. an seiner Berahrungslinie mit der Kante die maximale Strecktemperatur mitzuteilen, ist die Kante auf einer entsprechenden Temperatur, d. h. praktisch auf eine etwas oberhalb der maximalen Strecktemperatur liegende Temperatur zu bringen.
Die Erreichung der maximalen Strecktemperatur an der Berührungslinie des Filmes mit der Kante kann, insbesondere bei dickeren Gebilden, gegebenenfalls noch dadurch unterstützt werden, dass man den Gebilden im Streckbereich, gegebenenfalls kurz davor, auch von der der Kante entgegengesetzten Seite aus Wärme zufUhrt oder Wärme davon ableitet, z. B. durch Anbringen einer entsprechend temperierten zweiten, die Filme, Folien od. dgl. jedoch nicht berührenden. Kante oder durch Bestrahlung mit Wärmestrahlen.
Liegt die maximale Strecktemperatur verhältnismässig hoch bzw. niedrig, so ist es zweckmässig, den Film od. dgl. bevor er die temperierte Kante erreicht, durch Erwärmen bzw. Abkühlen auf eine nahe unterhalb der maximalen Strecktemperatur liegende Temperatur zu bringen.
In manchen Fällen, insbesondere dann, wenn die maximale Strecktemperatur nicht hoch liegt, kann es weiterhin zweckmässig sein, den Film od. dgl. unmittelbar nach Passieren der Kante zu kühlen, z. B. durch einen Kaltluftstrom oder ein kaltes Inertgas oder durch Einwirken einer Kühlfllissigkeit.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, deren wesentliche Merkmale in der schematischen Zeichnung dargestellt sind. Sie besteht aus einer gegebenenfalls gebremsten Abwickelspule l, einer angetriebenen Aufwickelspule 2 und einer dazwischen derart angeordneten temperierten Kante 3, dass der von der Spule 1 zur Spule 2 laufende Film od. dgl. darüber abgewinkelt-wird.
Der Winkel kann durch eine zwischen Kante 3 und der Aufwickelspule2 angeordnete verstellbare Spannrolle 4 reguliert werden. Die Vorrichtung kann ferner zur zusätzlichen Warmezufiihnmg eine der Kante 3 gegenüberliegende, entsprechend temperierte Kante 5 enthalten, die zweckmässig zur Kante 3 hin und parallel zur Laufrichtung des Filmes od. dgl. verschiebbar angeordnet ist. Schliesslich kann zur Vortemperierung des Filmes od. dgl. zwischen der Abwickelspule 1 und der Kante 3 eine Vorwärme-bzw. Vorkahleinrichtung 6 und zwischen Kante 3 und Aufwickelspule 2 eine Kühleinrichtung 7 vorgesehen sein.
Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens und gegebenenfalls der erfindungsgemässen Vorrichtung ist der Streckprozess besonders sicher und genau beherrschbar. Insbesondere lässt sich innerhalb der naturgegebenen Grenzen jeder beliebige Streckgrad einhalten, denn die Eigenschaften der verstreckten Filme od. dgl., so insbesondere der Querschnitt und die Dicke, die Reissfestigkeit, die Querfestigkeit und die Dehnung, hängen in starkem Masse von dem Streckgrad ab, so dass es häufig erwünscht ist, einen bestimmten Streckgrad einzuhalten und damit Filme od. dgl. mit bestimmten Eigenschaften herzustellen. Erfindung-
EMI2.1
zur Streckrichtung herzustellen.
Als weiterer wesentlicher Vorteil kommt hinzu, dass die Verstreckung über die gesamte Breite dieser Filme od. dgl. hin besonders gleichmässig verläuft.
Beispiel 1: Ein Band aushochmolekularem, linearem 2,2- (4, 4'-Dioxydiphenyl)-propan-Polycar- bonat (Einfriertemperatur 1520) wird erfindungsgemäss verstreckt. Die Daten des Versuchs sind folgende :
EMI2.2
<tb>
<tb> Dicke <SEP> des <SEP> Ausga. <SEP> ngsbandes <SEP> 100 <SEP> Jl <SEP>
<tb> Breite <SEP> des <SEP> Ausgangsbandes <SEP> 40 <SEP> mm
<tb> Reissfestigkeit <SEP> (längs) <SEP> des <SEP> Ausgangsbandes <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> kg/mm <SEP>
<tb> Querfestigkeit <SEP> 6,
<SEP> 8 <SEP> kg/mm2 <SEP>
<tb> Länge <SEP> der <SEP> Vorheizeinrichtung <SEP> 500 <SEP> mm
<tb> V <SEP> orheiztemperatur <SEP> 1650 <SEP> C <SEP>
<tb> Radius <SEP> der <SEP> Kante <SEP> l <SEP> mm <SEP>
<tb> Temperatur <SEP> der <SEP> Kante <SEP> 2100 <SEP> C
<tb> Winkel <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> nach <SEP> der <SEP> Kante <SEP> zur <SEP> Verlängerung <SEP> 35 <SEP> - <SEP> 400 <SEP>
<tb> des <SEP> Bandes <SEP> vor <SEP> der <SEP> Kante
<tb> Verstreckkraft <SEP> zwischen <SEP> Abwickel- <SEP> und <SEP> Aufwickelspule.... <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> kg
<tb> Verstreckgeschwindigkeit <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> m/min
<tb> Verstreckungsverhitltnis <SEP> 1 <SEP> :
<SEP> 14, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Dicke <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Verstrecken <SEP> 5JL
<tb>
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EMI3.1
<tb>
<tb> Breite <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Verstrecken, <SEP> d. <SEP> h. <SEP> der <SEP> Breitenschrumpf
<tb> beträgt <SEP> 7,5 <SEP> % <SEP> gegenüber <SEP> z. <SEP> B. <SEP> etwa'70 <SEP> % <SEP> bei <SEP> Verstrecken <SEP> des <SEP> Bandes
<tb> bei <SEP> 160 <SEP> ohne <SEP> Anwendung <SEP> einer <SEP> Kante <SEP> 37 <SEP> mm <SEP>
<tb> Reissfestigkeit <SEP> (längs) <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Verstrecken <SEP> 30 <SEP> - <SEP> 36 <SEP> kg/mm2
<tb> Querfestigkeit <SEP> ¯5,1 <SEP> kg/mm2
<tb>
Beispiel 2 EinBand aus dem gleíchenpolycarbonatwie bei Beispiel 1 wird erfindungsgemäss verstreckt.
Die Daten des Versuchs sind folgende :
EMI3.2
<tb>
<tb> Dicke <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> vor <SEP> dem <SEP> Verstrecken <SEP> 200/-1
<tb> Breite <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> vor <SEP> dem <SEP> Verstrecken <SEP> 35 <SEP> mm
<tb> Reissfestigkeit <SEP> (längs) <SEP> vor <SEP> dem <SEP> Verstrecken <SEP> ¯ <SEP> 8 <SEP> 5 <SEP> kg/mm2
<tb> Querfestigkeit <SEP> vor <SEP> dem <SEP> Verstrecken <SEP> ¯6,
8 <SEP> kg/mm2
<tb> Länge <SEP> der <SEP> Vorheizeinrichtung <SEP> 500 <SEP> mm
<tb> Vorheiztemperatur <SEP> 2000 <SEP> C
<tb> Radius <SEP> der <SEP> Kante <SEP> l <SEP> mm <SEP>
<tb> Temperatur <SEP> der <SEP> Kante <SEP> 1820 <SEP> C
<tb> Winkel <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> nach <SEP> der <SEP> Kante <SEP> zur <SEP> Verlängerung
<tb> des <SEP> Bandes <SEP> vor <SEP> der <SEP> Kante <SEP> 35 <SEP> - <SEP> 400 <SEP>
<tb> Temperatur <SEP> der <SEP> Gegenkante <SEP> 1700 <SEP> C
<tb> Abstand <SEP> der <SEP> Gegenkame <SEP> vom <SEP> Band <SEP> 2 <SEP> mm <SEP>
<tb> Versetzung <SEP> der <SEP> Achse <SEP> der <SEP> Gegenkante <SEP> von <SEP> der <SEP> Achse
<tb> der <SEP> Unterkante <SEP> in <SEP> Richtung <SEP> Abwickelspule <SEP> 6mm
<tb> Verstreckkraft <SEP> zwischen <SEP> Abwickel- <SEP> und <SEP> Aufwickelspule <SEP> 2,
<SEP> 4 <SEP> kg <SEP>
<tb> Verstreckgeschwindigkeit <SEP> 0,6 <SEP> m/min.
<tb>
Verstreckungsverhältnis <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Dicke <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Verstrecken <SEP> 45 <SEP> li <SEP>
<tb> Breite <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Verstrecken, <SEP> d. <SEP> h. <SEP> der <SEP> Breitenschrumpf
<tb> beträgt <SEP> 6 <SEP> % <SEP> gegenüber <SEP> z. <SEP> B. <SEP> etwa <SEP> 60 <SEP> % <SEP> bei <SEP> Verstrecken <SEP> des <SEP> Bandes
<tb> bei <SEP> 1700 <SEP> ohne <SEP> Anwendung <SEP> einer <SEP> Kante <SEP> 33 <SEP> mm <SEP>
<tb> Reissfestigkeit <SEP> (längs) <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Verstrecken <SEP> ¯20 <SEP> kg/mm2
<tb> Querfestigkeit <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Verstrecken <SEP> ¯ <SEP> 7kg/mm2
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zum Längs- und Qllerverstrecken von Filmen, Folien u. dgl. aus hochmolekularen, thermoplastischen, kristallisierenden Kunststoffen, insbesondere Polycarbonaten, durch Ziehen derselben mit einer zur Längsverstreckung hinreichenden Kraft über eine geeignet temperierte Fläche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Film od. dgl. bei einer Temperatur, die in der Nähe und insbesondere oberhalb der Einfriertemperatur, aber unterhalb des Schmelzpunktes der Kunststoffe liegt, abgewinkelt über eine Kante gezogen wird.