DE1194561B

DE1194561B - Process for the production of a biaxially oriented polyethylene terephthalate film with high strength in the longitudinal direction

Info

Publication number: DE1194561B
Application number: DEI13230A
Authority: DE
Inventors: John Francis Edward Adams; Kenneth George Gerber; William Anthony Holmes-Walker
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1956-05-18
Filing date: 1957-05-18
Publication date: 1965-06-10

Description

Verfahren zur Herstellung eines biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfilms mit hoher Festigkeit in Längsrichtung Es ist bekannt, daß die physikalischen Eigenschaften von orientierbaren Filmen aus organischen thermoplastischen Stoffen, insbesondere deren Zugfestigkeit, durch Strecken der Filme verbessert werden können, wobei eine Orientierung der Moleküle stattfindet.Process for making a biaxially oriented polyethylene terephthalate film with high strength in the longitudinal direction It is known that the physical properties of orientable films made of organic thermoplastic materials, in particular whose tensile strength can be improved by stretching the films, with a Orientation of the molecules takes place.

Es ist ferner bekannt, Kunststoff-Filme, insbesondere auch Polyäthylenterephthalatfilme, biaxial zu orientieren, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern, und danach in der Wärme zu fixieren, um sie gegen Schrumpfen zu stabilisieren. It is also known to use plastic films, especially polyethylene terephthalate films, biaxially oriented to improve their mechanical properties, and thereafter to fix in the heat in order to stabilize them against shrinkage.

Es ist ferner auch schon der Gedanke bekanntgeworden, einen Film zunächst in Längsrichtung und anschließend sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung zu strecken, ohne daß ein Verfahren zur Durchführung dieser komplizierteren Arbeitsweise angegeben worden wäre oder Gründe, insbesondere Vorteile, für eine solche kompliziertere Arbeitsweise genannt worden wären. The idea of making a film has also become known first in the longitudinal direction and then both in the transverse and in the longitudinal direction to stretch without a method of performing this more complicated procedure would have been given or reasons, particularly advantages, for such more complicated Working method would have been mentioned.

Für gewisse Anwendungszwecke, beispielsweise als Basis für photographische, vor allem kinematographische Filme, Magnetogrammträger, Verpackungsstreifen und Schnüre oder Litzen, Klebestreifen, Treibriemen, Gurtbänder, elektrische Isolierbänder, Dekorationsgarne und Gurte für Stuhlpolsterung, Korbherstellung u. dgl., ist es erwünscht, daß die Filme eine Zugfestigkeit in einer Richtung haben, vor allem natürlich der Längsrichtung, die hoch ist im Vergleich zur Festigkeit in irgendeiner anderen Richtung, wobei beispielsweise aus optischen Gründen eine ausgeglichene biaxiale Orientierung vorliegen soll und gleichzeitig die Filme eine hinreichende Zugfestigkeit im rechten Winkel zur Richtung der höheren Zugfestigkeit besitzen sollen. For certain purposes, for example as a base for photographic, especially cinematographic films, magnetogram carriers, packaging strips and Cords or strands, adhesive strips, drive belts, belt straps, electrical insulating tapes, It is decorative thread and belts for chair upholstery, basket making and the like It is desirable that the films have unidirectional tensile strength, especially of course the longitudinal direction, which is high compared to the strength in any other Direction, for example, for optical reasons, a balanced biaxial Orientation should be present and at the same time the films should have sufficient tensile strength should have at right angles to the direction of the higher tensile strength.

Erfindungsgemäß kann ein biaxial orientierter Polyäthylenterephthalatfilm mit hoher Festigkeit in Längsrichtung dadurch hergestellt werden, daß ein bereits biaxial orientierter und vorzugsweise auch wärmefixierter Polyäthylenterephthalatfilm zusätzlich in Längsrichtung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 220"C auf ein Gesamtstreckverhältnis in Längsrichtung gestreckt wird, das größer ist als das in der Querrichtung und größer als 1: 4 ist. According to the present invention, a biaxially oriented polyethylene terephthalate film can be used can be produced with high strength in the longitudinal direction that an already biaxially oriented and preferably also heat set polyethylene terephthalate film additionally in the longitudinal direction at a temperature in the range from 100 to 220 "C. a total stretch ratio in the longitudinal direction is stretched which is greater than that in the transverse direction and greater than 1: 4.

Wenn eine besonders geringe Schrumpfung im endgültigen Film erwünscht ist, kann die Wärmefixierung selbstverständlich auch nach dem letzten Streckvorgang vorgenommen werden. When particularly low shrinkage is desired in the final film heat setting can of course also take place after the last stretching process be made.

Überraschenderweise haben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Polyäthylenterephthalatfilme eine Reißfestigkeit von mindestens 2812,3 kg/ cm2 in der Längsrichtung und eine Reißfestigkeit von mindestens 562,4 kg/cm2 in der Querrichtung. Surprisingly, they have been produced by the process according to the invention Polyethylene terephthalate films have a tear strength of at least 2812.3 kg / cm2 in in the longitudinal direction and a tear strength of at least 562.4 kg / cm2 in the transverse direction.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung können die üblichen Arbeitsweisen und Arbeitsbedingungen zum Strecken von Filmen angewandt werden. In dem Falle, in dem ein flacher Film erwünscht ist, der eine größere Festigkeit in Längsrichtung hat, ist es im allgemeinen leichter, die ursprüngliche biaxiale Orientierung durch eines der bekannten Zweistufenverfahren, und zwar zunächst in der Längsrichtung und dann in der Querrichtung durchzuführen, worauf dann der Film erfindungsgemäß erneut in der Längsrichtung gestreckt wird, beispielsweise mit Hilfe von zwei Quetschwalzenpaaren, von denen das zweite Paar mit einer größeren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird als das erste Paar. Bei Verarbeiten eines schlauchförmigen Films ist es vorzuziehen, den Film zunächst gleichzeitig in beiden Richtungen zu strecken, und zwar indem in dem Filminneren ein Überdruck zwischen zwei Quetschwalzenpaaren aufrechterhalten wird, welche in entsprechender Weise mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben werden, worauf dann der Filmschlauch erfindungsgemäß erneut in der Längsrichtung gestreckt wird, indem im Inneren desselben wieder ein Überdruck aufgebaut wird, und zwar mit einem solchen Druck, daß nur eine geringe Querschrumpfung stattfinden kann, und wobei die Streckung durch ein drittes Quetschwalzenpaar erfolgt, das mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird, die größer ist als diejenige des zweiten Quetschwalzenpaares. In the method according to the invention, the usual working methods and working conditions for stretching films are applied. In the case in a flat film is desired which has greater strength in the longitudinal direction it is generally easier to follow the original biaxial orientation one of the known two-step processes, initially in the longitudinal direction and then in the transverse direction, whereupon the film according to the invention is stretched again in the longitudinal direction, for example with the help of two pairs of nip rollers, of which the second pair is driven at a greater peripheral speed is considered the first couple. When processing a tubular film, it is preferable to to stretch the film in both directions at the same time by maintaining an overpressure between two pairs of nip rollers in the interior of the film is, which in a corresponding manner with different peripheral speeds are driven, whereupon the film tube according to the invention again in the longitudinal direction is stretched by building up an overpressure inside it again, and with such a pressure that only a slight transverse shrinkage takes place can, and where the stretching is carried out by a third pair of nip rollers, the is driven at a peripheral speed which is greater than that of the second pair of nip rollers.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele noch näher erläutert; die mechanischen Werte der nach den Beispielen hergestellten Folien sind in der anschließenden Tabelle zusammen mit den mechanischen Werten von Kontrollmustern zusammengestellt, von denen das Muster A ein Film aus Polyäthylenterephthalat war, der durch Strecken des Filmes nur in der Längsrichtung mit sehr hohem Streckverhältnis hergestellt wurde, und das Muster B im üblichen Zweistufenverfahren biaxial orientiert worden ist. The invention is explained in more detail with reference to the following examples; the mechanical values of the films produced according to the examples are in following table together with the mechanical values of control samples compiled, sample A of which was a film of polyethylene terephthalate, that by stretching the film only in the longitudinal direction with a very high stretch ratio was produced, and the pattern B biaxially oriented in the usual two-step process has been.

Beispiel 1 Ein flacher amorpher Polyäthylenterephthalatfilm wurde in der Vorschubrichtung (Längsrichtung) über einer erwarmten Walze in einem Verhältnis von 2,5:1 bei einer Temperatur von 85"C gestreckt. Der Film wurde dann in der Querrichtung in einem Verhältnis von 3,25:1 in einem Wasserbad von 85"C gestreckt. Example 1 An amorphous polyethylene terephthalate flat film was made in the feed direction (longitudinal direction) over a heated roller in a ratio stretched 2.5: 1 at a temperature of 85 "C. The film was then stretched in the transverse direction stretched at a ratio of 3.25: 1 in an 85 "C water bath.

Schließlich wurde der Film erneut in der Vorschubrichtung unter einem Verhältnis von 2,25:1 über einer Rolle mit einer Temperatur von 150"C gestreckt.Eventually the film was again under one in the direction of advance Ratio of 2.25: 1 stretched over a roll at a temperature of 150 "C.

Beispiel 2 Ein flacher amorpher Polyäthylenterephthalatfilm wurde in der Vorschubrichtung mit einem Verhältnis von 3:1 unter einem Infraroterhitzer bei einer konstanten Temperatur zwischen 75 und 90"C gestreckt, und zwar mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 1,37 m pro Minute. Der Film wurde dann in der Querrichtung in einem Wasserbad von 900 C mit einem Verhältnis von 3,25:1 gestreckt und dann unter Spannung durch einen Wärmebehandlungsofen mit einer Temperatur von 200"C hindurchgeführt, worauf er erneut in der Vorschubrichtung mit einem Verhältnis von 1,75:1 unter einem Infraroterhitzer mit einer konstanten Temperatur zwischen 100 und 150"C gestreckt wurde. Example 2 An amorphous polyethylene terephthalate flat film was made in the direction of advance at a ratio of 3: 1 under an infrared heater stretched at a constant temperature between 75 and 90 "C, with a Feed rate from 1.37 m per minute. The film was then in the transverse direction stretched in a water bath at 900 C at a ratio of 3.25: 1 and then passed under tension through a heat treatment furnace with a temperature of 200 "C, whereupon he again in the feed direction with a ratio of 1.75: 1 under a Infrared heater with a constant temperature between 100 and 150 "C stretched became.

Beispiel 3 Ein amorpher Filmschlauch aus Polyäthylenterephthalat wurde gleichzeitig in der Vorschubrichtung und in der Querrichtung mit Streckverhältnissen von 3,3:1 und 3,75:1 gestreckt, wobei er durch einen Infraroterhitzer auf einer Temperatur zwischen 90 und 120"C gehalten wurde und die Vorschubgeschwindigkeit des Filmes 3 m pro Minute betrug. Example 3 An amorphous film tube made of polyethylene terephthalate was simultaneously in the feed direction and in the transverse direction with stretch ratios of 3.3: 1 and 3.75: 1 stretched by an infrared heater on a Temperature between 90 and 120 "C was kept and the feed rate of the film was 3 meters per minute.

Der Film wurde dann in eine Zone eingeführt, welche in ähnlicher Weise auf eine Temperatur zwischen 120 und 160"C eingestellt wurde und bei dieser Temperatur in der Vorschubrichtung mit einem Verhältnis von 1,5:1 gestreckt. Während dieser Streckbehandlung war die in dem Film vorhandene Luftblase derart eingestellt, daß die Breite des Filmes sich von 56 auf 25 cm verringerte.The film was then fed into a zone, which was carried out in a similar manner was set to a temperature between 120 and 160 "C and at this temperature stretched in the feed direction at a ratio of 1.5: 1. During this Stretching treatment, the air bubble present in the film was adjusted so that the width of the film decreased from 56 to 25 cm.

Beispiel 4 Das im Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, und zwar unter Anwendung eines endgültigen Streckverhältnisses von 1,75:1, wobei der Film auf eine Breite von 40 cm schrumpfte. Streckverhältnis Dicke Dicke Festigkeit in Festigkeit in der Filmprobe in der in der des des fertig- Längsrichtung Reiß- Querrichtung Reiß- nach Vorschub- m der Vorschub- amorphen gestreckten dehnung dehnung Beispiel richtung Quer- nchtung Films Films a) , b) a) | b) (Längs- richtung (Längs- richtung) zu richtung) mm mm kg/cm2 kg!cm2 01o kg/cm2 kg/cm2 01o A 5 t - ~ 0,15 0,03 3515,3 4218,4 30 -* ~ ~ B 3 3,25 - 1,3 0,13 914 1546,7 180 1 1,62 130- 1 2,5 3,25 2,25 0,3 0,046 2109 39372 55 0,7 0,84 300 2 3 3,25 1,75 1,1 0,09 3093,5 3515,3 35 0,63 0,91 200 3 3,25 3,75 1,5 0,33 0,02 3656 3867 12 0,56 - 300 4 3,3 3,75 1,75 0,33 0,022 2601,4! 3585,6 35 0,84 1,55 205 + In der Priifmaschine zerrissen. a) Streckgrenze. b) Reißfestigkeit.Example 4 The procedure described in Example 3 was repeated using a final draw ratio of 1.75: 1 and the film shrunk to a width of 40 cm. Stretch ratio Thick thickness strength in strength in the Film sample in the in the des of the finished- longitudinal direction tear- transverse direction tear- after advancement- m the advancement- amorphous elongation elongation Example in the direction of cross-direction Films Films a), b) a) | b) (Longitudinal direction (longitudinal direction) to direction) mm mm kg / cm2 kg! cm2 01o kg / cm2 kg / cm2 01o A 5 t - ~ 0.15 0.03 3515.3 4218.4 30 - * ~ ~ B 3 3.25 - 1.3 0.13 914 1546.7 180 1 1.62 130- 1 2.5 3.25 2.25 0.3 0.046 2109 39372 55 0.7 0.84 300 2 3 3.25 1.75 1.1 0.09 3093.5 3515.3 35 0.63 0.91 200 3 3.25 3.75 1.5 0.33 0.02 3656 3867 12 0.56 - 300 4 3.3 3.75 1.75 0.33 0.022 2601.4! 3585.6 35 0.84 1.55 205 + Torn in the testing machine. a) yield point. b) tear resistance.

Aus den Tabellenwerten ergibt sich, daß die erfindungsgemäß hergestellten Filme neben der ausgezeichneten Reißfestigkeit auch eine geringere Dehrmng aufweisen, ehe sie in Richtung der maximalen Beanspruchung brechen, als es bei üblich biaxial orientierten Filmen der Fall ist. Während die Reißdehnung bei erfindungsgemäß hergestellten Filmen in der Größenordnung von 10 bis 40°/0 liegt, liegt sie bei normal biaxial orientierten Filmen in der Größenordnung von 80 bis 150%. From the values in the table it follows that those produced according to the invention In addition to excellent tear resistance, films also have a lower degree of expansion, before they break in the direction of the maximum stress than is usual with biaxial oriented films is the case. While the elongation at break in manufactured according to the invention If the film is on the order of 10 to 40 ° / 0, it is normally biaxial oriented films on the order of 80 to 150%.

Claims

Claim: Process for the production of a biaxially oriented Polyethylene terephthalate film with high strength in the longitudinal direction, d a d u r c h g e -eiiii e n n z e i c h n e t that an already biaxially oriented tier and preferably also heat-set polyethylene terephthalate film in the longitudinal direction a temperature in the range from 100 to 220 "C to a total draw ratio in The longitudinal direction is stretched larger than that in the transverse direction and larger than 1: 4.

Considered publications: German Patent Specifications No. 654299, 673 607, 700944, 715733, 830413; Swiss patent specification No. 260 375, 277 406, 290 384; French patents nos. 693 186, 1 051 515, 1 091 716; U.S. Patent Nos. 2,641,022, 2,718,666, 2,728,941.