DE1202974B

DE1202974B - Verfahren zur Herstellung von Polyvinylalkoholfilmen mit hoher Reissfestigkeit und guter Feuchtigkeitsbestaendigkeit

Info

Publication number: DE1202974B
Application number: DE1962K0048246
Authority: DE
Inventors: Katsuaki Hirano; Hideo Suzumura
Original assignee: Kurashiki Rayon Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Rayon Co Ltd
Priority date: 1961-11-28
Filing date: 1962-11-15
Publication date: 1965-10-14
Also published as: GB1012602A; FR1339291A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4ffl9W> PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B29d

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 39 a3 - 7/24

1 202 974
K48246X/39a3
15. November 1962
14. Oktober 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyvinylalkoholfilmen mit hoher Reißfestigkeit und guter Feuchtigkeitsbeständigkeit, bei dem der Film gestreckt und anschließend einer Wärmebehandlung unterworfen wird.

Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung von Polyvinylalkoholfilmen mit besseren mechanischen Eigenschaften und guter Feuchtigkeitsbeständigkeit bei vergleichsweise niedrigen Kosten.

Filme aus Polyvinylalkohol (nachstehend PVA ab- « gekürzt) haben gute Transparenz und hervorragende mechanische Festigkeit; beispielsweise zeigt ein dutch ein Schleuderverfahren aus einer wäßrigen PVA-Lösung, der eine kleine Menge Weichmacher zugesetzt worden ist, hergestellter Film ausgezeichnete Transparenz, hohe mechanische Festigkeit, große Dehnung und großen Weiterreißwiderstand und ist darüber hinaus weich. Andererseits ist PVA stark hygroskopisch, und ein daraus hergestellter Film wird leicht durch Feuchtigkeit beeinträchtigt, d. h., durch Absorbtion von Feuchtigkeit in einer Atmosphäre mit hoher Luftfeuchte quillt er auf, wodurch er weich wird und die Reißfestigkeit herabgesetzt wird, während er sich in trockener Atmosphäre durch Herabsetzung seines Feuchtigkeitsgehaltes zusammenzieht, steif wird und seine Scherfestigkeit herabgesetzt wird.

Es ist bekannt, daß die obengenannten Mängel, d. h. die geringe Feuchtigkeitsbeständigkeit von PVA-Filmen, dadurch aufgehoben werden können, daß man die Filme einer Wärmebehandlung oder einer Acetalisierung unterzieht. Jedoch ist die Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit durch die Wärmebehandlung noch unzureichend. Die Acetalisierung bringt zwar einige gute Ergebnisse in der Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit, vermindert aber andererseits den Weiterreißwiderstand, der eine der besonders günstigen Eigenschaften von PVA-Filmen ist.

Bei der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Filmen aus thermoplastischen Polymeren hat man gefunden, daß ein Heißstrecken des Films sehr vorteilhaft ist. Obwohl dadurch die Reißfestigkeit verbessert wird und auch der Elastizitätsmodul ansteigt, erreicht man lediglich durch Heißstrecken nur eine geringe Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Filme mit ausgezeichneter Transparenz, guter Feuchtigkeitsbeständigkeit, hoher Reißfestigkeit und Scherfestigkeit werden bei einem Verfahren der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Polyvinylalkoholfilms, der auch Weichmacher und andere Verfahren zur Herstellung von
Polyvinylalkoholfilmen mit hoher Reißfestigkeit
und guter Feuchtigkeitsbeständigkeit

Anmelder:

Kurashiki Rayon Company Limited,

Sakazu, Kurashiki (Japan)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Müller-Börner

und Dipl.-Ing. H. H. Wey, Patentanwälte,

Berlin 33, Podbielskiallee 68

Als Erfinder benannt:

Hideo Suzumura,

Katsuaki Hirano, Sakazu, Kurashiki (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 18. November 1961 (41 651)

Zusatzstoffe enthalten kann, auf 10 bis 60% eingestellt wird, wonach der Film in zwei Richtungen oder in einer Richtung unter Verhinderung der Kontraktion in der anderen Richtung bei einer unter 6O⁰C liegenden Temperatur in solchem Maße gestreckt wird, daß die Fläche des Films nach dem Strecken 130 bis 300% der ursprünglichen Fläche vor dem Strecken beträgt, und daß danach der Film einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 140 und 250⁰C unterworfen wird. Der Feuchtigkeitsgehalt des Films wird dabei ausgedrückt durch den Prozentsatz des Gewichts der Feuchtigkeit, bezogen auf das Gewicht des absolut trockenen Films.

Der Feuchtigkeitsgehalt des PVA-Films liegt gewöhnlich zwischen 5 und 10 %, und ein solcher Feuchtigkeitsgehalt ist schlecht dazu geeignet, die Streckung bei einer unter 60° C liegenden Temperatur in zwei Richtungen oder in einer Richtung unter Verhinderung der Kontraktion in der anderen Richtung durchzuführen. Sogar wenn das Strecken unter einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 10% verstärkt wird, hat der PVA-FiIm nach der Wärmebehandlung keine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit. Auch bei einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 60 % kann durch die Streckung keine wesentliche Verbesserung von Feuchtigkeitsbeständigkeit und Bruchfestigkeit mehr erreicht werden. Obwohl die Feuchtigkeits-

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Claims

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beständigkeit durch Strecken bei einem Feuchtigkeits- Der so nach zweiaxialem Strecken wärmebehandelte

gehalt zwischen 10 und 60 % und durch Wärme- Film zeigte eine Reißfestigkeit von 12 kg/mm², eine behandlung verbessert werden kann, ist jedoch ein Dehnung von 90% und einen Weiterreißwiderstand Feuchtigkeitsgehalt während des Streckens von 20 bis von 5,5 kg/mm Filmdicke bei 20°C und 65% relative 50 % am besten geeignet. Das Ansteigen der Tem- 5 Luftfeuchte, und die Quellfähigkeit des in Wasser von peratur während des Streckens auf mehr als 60°C ist 30⁰C getauchten Films betrug 8%. Der Film zeigte für die Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit keine Streifenbildung, kein Aufweichen bei hohen von PVA-Filmen nicht günstig, da sich dies dann Temperaturen und kein übermäßiges Brüchigwerden offenbar wie ein Wärmestrecken auswirkt. bei niedriger Luftfeuchte. Die Feuchtigkeitsempfind-

Die durch verschiedene Verfahren hergestellten io lichkeit konnte im Vergleich zu lediglich wärme-PVA-Filme werden zur Einstellung des Feuchtigkeits- behandelten Filmen erheblich herabgesetzt werden, gehaltes auf 10 bis 60% getrocknet oder angefeuchtet, Demgegenüber zeigte ein bis auf das Strecken auf

jedoch ist die Wirkung der Streckung und der Wärme- gleiche Weise hergestellter Film eine Reißfestigkeit behandlung ebensogut, wenn die Filme neben dem von 6 kg/mm², eine Dehnung von 170% und einen obenerwähnten Feuchtigkeitsgehalt noch Weichmacher 15 Weiterreißwiderstand von 4 kg/mm Filmdicke. Die oder andere Zusatzstoffe enthalten. Der Film mit ein- Quellfähigkeit des in Wasser von 30° C getauchten gestelltem Feuchtigkeitsgehalt wird beispielsweise mit Films betrug 20%·
einer Streckvorrichtung in Längs- und Querrichtung

oder in einer der beiden Richtungen gestreckt. Das Beispiel 2

zweiaxiale Strecken kann so durchgeführt werden, 20

daß in Längs- und Querrichtung gleichzeitig oder Durch Ausschleudern einer 14%igen wäßrigen

unabhängig voneinander gestreckt wird. Das Streck- Lösung von 100 Teilen vollständig verseiftem PVA maß ist vorzugsweise in beiden Richtungen gleich, mit einem Polymerisationsgrad von 1700, 3 Teilen jedoch auch, wenn dies nicht der Fall ist, d. h. wenn Glycerin und 0,05 Teilen nichtionischem Aktivierungssich das Streckmaß in diesen beiden Richtungen 25 mittel auf eine kunstharzüberzogene Metallfläche unterscheidet, kann die Feuchtigkeitsbeständigkeit wurde ein Film von 0,03 mm Dicke erhalten, dessen verbessert werden. Dies ist auch der Fall, wenn nur Feuchtigkeitsgehalt 20% betrug. Dieser Film wurde in einer Richtung unter Verhinderung der Kontraktion durch geeignete Mittel einem zweiaxialen Strecken in der anderen Richtung gestreckt wird. Wenn beim unterworfen, wobei er in der Querrichtung gehalten Strecken in einer Richtung die Kontraktion in der 30 wurde, um eine Kontraktion in dieser Richtung zu anderen Richtung zugelassen wird, ist eineVerbesserung verhindern, und in der Längsrichtung auf 160% der der Feuchtigkeitsbeständigkeit nach der Erfindung nur ursprünglichen Längs gestreckt, wonach der Streckdann möglich, wenn das Streckmaß mehr als 300% faktor 160% betrug. Dann wurde der Film in diesem beträgt. Darüber hinaus zeigen die Filme erhebliche gestrecktem Zustand gehalten und durch Passieren Streifenbildung. 35 durch einen Heizofen bei 200⁰C für 2 Minuten der

Die Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit Wärmebehandlung unterworfen.

und der Reißfestigkeit durch Strecken ist nur dann Der so bei 2O⁰C und 65% relativer Luftfeuchte

möglich, wenn die Fläche des gestreckten Films mehr gestreckte Film zeigte eine Reißfestigkeit in Längsais 130 % der Fläche des ungestreckten Films beträgt, richtung von 11 kg/mm^a und in Querrichtung von Wenn über mehr als 300% gestreckt wird, ist der 40 8 kg/mm², eine Dehnung in Längsrichtung von 80% Prozeß schwierig unter der Streckbedingung nach der und in Querrichtung von 110 % und einen Weiterreiß-Erfindung auszuführen. Auch kann ein Film mit einem widerstand in Längsrichtung von 3,5 kg/mm und in derart hohen Streckfaktor durch die Wärmebehand- Querrichtung von 5 kg/mm. Die Quellfähigkeit des in lung nicht ausreichend spannungsfrei gemacht werden. Wasser von 30⁰C getauchten Films betrug 12%· Die Zur Stabilisierung des bei unter 6O⁰C gestreckten 45 Feuchtigkeitsempfindlichkeit des Films war im VerFilms ist eine Wärmebehandlungstemperatur von gleich mit einem lediglich wärmebehandelten Film mindestens 140⁰C erforderlich. Liegt die Wärme- erheblich vermindert.

behandlungstemperatur über 250⁰C, so ist keine Andererseits zeigte eine bis auf das Strecken auf

Verbesserung von Feuchtigkeitsbeständigkeit und gleiche Weise hergestellter Film bei 20⁰C und 65% Reißfestigkeit mehr möglich, da dann der Film zu 50 relativer Luftfeuchte eine Reißfestigkeit von 6,5 kg/ schmelzen und sich zu zersetzen anfängt. mm², eine Dehnung von 150 % und einen Weiterreiß-

Die Erfindung wild nachstehend an Hand von widerstand von 3,5 kg/mm. Die Quellfähigkeit eines Beispielen näher erläutert. solchen Films betrug bei Eintauchen in Wasser bei

• · 30°C 10%.

α e 1 s ρ 1 e 1 1 ₅₅ J_n den Beispielen wurde die Messung des Weiter-

Ein Gemisch aus 100 Teilen vollständig verseiftem reißwiderstandes nach dem Standard-Verfahren ASTM PVA mit einem Polymerisationsgrad von 1700, D1922-61T ausgeführt. Der Weiterreißwiderstand 6 Teilen Glycerin und 0,5 Teilen nichtionischem der PVA-Folie war sehr gut. Deshalb wurde ein Aktivierungsmittel und 70 Teilen Wasser (in Gewichts- rechtwinkliger Probekörper mit den Abmessungen teilen) wurde mit einer Strangpresse zu einem Film 60 76 χ 30 mm verwendet. Er hatte einen voigeschnittevon 0,04 mm Dicke und einem Wassergehalt von 32% nen Schlitz von 20 mm und eine verbleibende Reißgepreßt. Dieser Film wurde in einer geeigneten Vor- länge von 10 mm.
richtung bei 30⁰C in zwei Richtungen in dem Maße

gestreckt, daß seine Länge nach dem Strecken sowohl Patentanspruch:

in Längs- als auch in Querrichtung 150% der Länge 65

vor dem Strecken und der Stieckfaktoi 225% betrug. Verfahren zur Herstellung von Polyvinylalkohol-

Der so erhaltene Film passierte dann zur Wärme- filmen mit hoher Reißfestigkeit und guter Feuchtig-

behandlung für 4 Minuten einen Heizofen bei 90° C. keitbeständigkeit, bei dem der Film gestreckt und

anschließend einer Wärmebehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Polyvinylalkoholfilms, der auch Weichmacher und andere Zusatzstoffe enthalten kann, auf 10 bis 60% eingestellt, wonach der Film in zwei Richtungen oder in einer Richtung unter Verhinderung der Kontraktion in der anderen Richtung bei einer unter 60⁰C liegenden Temperatur in solchem Maße gestreckt wird, daß die Fläche des Films nach dem Strecken 130 bis 300% der ursprünglichen Fläche vor dem Strecken beträgt, und daß danach der Film einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 140 und 250⁰C unterworfen wird.