DE1239840B

DE1239840B - Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften einer im wesentlichen amorphen Folienbahn aus linearen Polyterephthalsaeureestern

Info

Publication number: DE1239840B
Application number: DEP19850A
Authority: DE
Inventors: Leonard Edward Amborski
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1956-12-20
Filing date: 1957-12-17
Publication date: 1967-05-03
Also published as: FR1188651A; DE1404480A1; GB851874A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT Int. CL:

B29d

Deutsche Kl.: 39 a3 - 7/24

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1239 840

Aktenzeichen: P 19850 X/39 a3
Anmeldetag: 17. Dezember 1957

Auslegetag: 3. Mai 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften einer in wesentlichen amorphen Folienbahn aus linearen PoIyterephthalsäureestern, insbesondere Polyterephthalsäureglykolestern, bei dem die Folie bei erhöhter Temperatur zwischen 80 und 12O⁰C in der Filmebene in zwei zueinander senkrechten Richtungen um das 1,5- bis 5fache der ursprünglichen Abmessungen gereckt und bei gleichfalls erhöhter Temperatur unter ausreichender Spannung formfest gemacht wird.

Es ist bereits bekannt (USA.-Patentschrift 2 627 088), Folien aus Polyterephthalsäureestern durch Recken in der Filmebene bei erhöhter Temperatur in zwei zueinander senkrechten Richtungen molekular zu orientieren und bei gleichfalls erhöhter Temperatur unter ausreichender Spannung formfest zu machen. Nach Verarbeitung dieser Folien zu Bändern und Streifen verschiedenster Art, insbesondere zu Tonbändern, metallisierten Fäden usw., wurden jedoch häufig für wichtige mechanische Eigenschaften, wie Bruchdehnung und Weiterreißwiderstand in Querrichtung, unzureichende Werte festgestellt. Bei der Herstellung von Folien aus Polyterephthalsäureestern bereitete es ferner erhebliche Schwierigkeiten, Folien zu gewinnen, die über die gesamte Fläche praktisch die gleiche Dicke aufweisen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die physikalischen Eigenschaften von Folien aus Polyterephthalsäureestern weiter zu verbessern und insbesondere den Weiterreißwiderstand in Querrichtung derartiger Folien zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Reckung in Längsrichtung um das 3,7- bis 5fache und in der Querrichtung unter Vermeidung einer Schrumpfung in der Längsrichtung um das 1,5- bis 3fache der ursprünglichen Abmessungen und das Formfestmachen bei Temperaturen zwischen 150 und 200° C erfolgt. Durch diese ungleichmäßige Behandlung der Folienbahn in Längs- und Querrichtung wird in überraschender Weise eine Folie aus Polyterephthalsäureestern erhalten, die allen Anforderungen genügt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung reckt man die Folie in der einen Richtung um das 4fache und anschließend unter Vermeidung einer Schrumpfung in der Querrichtung dazu um das l,6fache.

Reckt man bei Temperaturen unterhalb 80° C, so fallen trübe Folien an, die infolge mikroskopischer Poren nicht genügend molekular orientiert sind. Ein

Verfahren zur Verbesserung der
physikalischen Eigenschaften einer im
wesentlichen amorphen Folienbahn aus
linearen Polyterephthalsäureestern

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,

Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:
Leonard Edward Amborski,
Buffalo, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Dezember 1956
(629 456)

Recken bei Temperaturen oberhalb 120° C vermindert die molekulare Orientierung.

Das Verfahren der Erfindung liefert Folien mit Zugfestigkeiten von 2100 kp/cm² in der Richtung des verstärkten Ausreckens sowie einem Elastizitätsmodul von mindestens 49 000 kp/cm² und einer Bruchdehnung von höchstens 50% in der gleichen Reckrichtung. Bei Abstimmung des Verfahrens auf besonders zweckmäßige Ausführungsformen lassen sich Folien mit einer Zugfestigkeit von 4200 kp/cm² und einem Elastizitätsmodul von 91000 kp/cm², beides in einer Richtung gemessen, herstellen.

Gegenüber den im wesentlichen einheitlich in beiden Achsenrichtungen gereckten Folien, beispielsweise solchen, die in beiden Richtungen um das 3fache gereckt wurden, besitzen die erfindungsgemäß hergestellten Folien einen wesentlich verbesserten Weiterreißwiderstand. So konnten Weiterreißwiderstände von mehr als 29,5 kp/cm in allen Achsenrichtungen gemessen werden. Werte, die um das 2-bis 5fache höher lagen als die an den einheitlich orientierten Folien gemessenen.

Als Zugfestigkeit wird nachstehend die bis zum Bruch einer Probe bei Raumtemperatur erforderliche Kraft, ausgedrückt in kp/cm², angesehen.

709 578/310

Der ebenfalls in kp/cm² wiedergegebene Elastizitätsmodul, dessen Bestimmung wie in den Beispielen beschrieben erfolgt, ist ein Maß für die Biegefestigkeit und Steifigkeit der Folie.

Die Bruchdehnung bezeichnet die Gesamtdehnung im Augenblick des Bruches. Sie wird bestimmt durch eine bis zum Brachpunkt durchgeführte Dehnung der Folie mit einer Geschwindigkeit von _;100% pro Minute.

An den durch wesentlich verbesserte physikalische Eigenschaften ausgezeichneten neuen Folien lassen sich keine Spältchen oder Längsrisse beobachten, wie sie besonders bei solchen Folien aus Terephthalsäureestern auftreten, die aus dem amorphen Zustand in einer Richtung um das 4- bis 5fache gereckt wurden.

Die erfindungsgemäß hergestellten Folien lassen sich mit besten Ergebnissen als Grundfolien magnetischer Tonbänder und dielektrischer Bänder verwenden. Sie sind auch für viele andere Gebiete der Elektrotechnik von großer Bedeutung, beispielsweise für die Isolation von Motoren, Transformatoren, Drähten, Kabeln, Kondensatoren usw. Auch als plastisches Verglasungsmaterial, als Baustoffe für transparente Behälter, als Rohr- und Flaschenverschlüsse, als Verpackungsmaterial, als metallisches Garn, als beschichtete Bänder, Meßbänder usw. kommt ihnen große Bedeutung zu.

Ein großer Vorteil des neuen Verfahrens liegt in der Möglichkeit, die Folien fortlaufend zu bearbeiten, wobei übliche Reckvorrichtungen benutzt werden können. Besondere Bedeutung kommt dem hohen Weiterreißwiderstand in beiden Richtungen zu, während die besonders in einer Richtung hervortretenden Eigenschaften der neuen Folien diese bevorzugt für Magnettonbänder geeignet erscheinen lassen.

In den nachstehenden Beispielen sind Mengenangaben Gewichtsmengen.

Beispiel 1

Durch den Spalt eines Filmgießers wurde eine im wesentlichen amorphe Polyterephthalsäureglykolesterfolienbahn ausgepreßt. Die Folie wurde dann zwischen den Walzenspalten einer mit zwei Sätzen von Druckwalzen ausgestatteten Reckmaschine gereckt. Der erste Walzensatz bestand aus einer durch strahlende Warme beheizten, mit Siliconkautschuk überzogenen Oberwalze und einer induktionsbeheizten Unterwalze mit metallischer Oberfläche. Der zweite Walzensatz enthielt eine mit Chloroprenpolymerisaten überzogene Oberwalze und eine metallplattierte Unterwalze.

Die Folie wurde zunächst in der Längsrichtung um das 4fache gereckt, indem die Walzen des zweiten Walzensatzes viermal schneller als die des ersten Walzensatzes umliefen. Das Recken erfolgte bei Temperaturen zwischen 80 und 95° C.

Anschließend wurde die Folie in der Querrichtung auf einem Spannrahmen um das l,6fache der ursprünglichen Abmessung gereckt, und zwar gleichfalls bei 80 bis 90° C, Die gereckte Folie wurde zwisehen 180 und 200° C unter einer Schrumpfung verhindernden Spannung formfest gemacht.

Die erfindungsgemäß molekular orientierte Folie wurde hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften mit einer Folie in Vergleich gesetzt, die durch Recken in beiden Richtungen um das 3fache ihrer ursprünglichen Abmessungen molekular orientiert worden war.

Zugfestigkeit der Vergleichsfolie:

1540 kp/cm² in jeder Achsenrichtung.
Zugfestigkeit der Folie dieses Beispiels:

3192 kp/cm² in der Längsrichtung.
Elastizitätsmodul der Vergleichsfolie:

45 500 kp/cm² in beiden Richtungen.
Elastizitätsmodul der Folie dieses Beispiels:

84 700 kp/cm² in der Längsrichtung.
Die Bruchdehnung der Vergleichsfolie betrug 75 % in beiden Richtungen, während die Bruchdehnung der Folie dieses Beispiels 26% in der Längsrichtung betrug. Sogar in der Querrichtung konnte bei der erfindungsgemäß nach diesem Beispiel gereckten Folie eine Bruchdehnung von nur 41% festgestellt werden.

Hinsichtlich des Weiterreißwiderstands war die erfindungsgemäß hergestellte Folie der Vergleichsfolie in der Querrichtung um das 5fache und in der Längsrichtung um das 4fache überlegen.
Weiterreißwiderstand der Vergleichsfolie:

7,88 kp/cm in beiden Richtungen.
Weiterreißwiderstand der Folie dieses Beispiels:

in der Querrichtung 39,37 kp/cm,

in der Längsrichtung 34,6 kp/cm.

Beispiel 2

Eine im wesentlichen amorphe Folie aus Polyterephthalsäureglykolester wurde gleichzeitig in beiden Richtungen gereckt, und zwar in der Querrichtung um das l,6fache und in der Längsrichtung um das 4fache. Recktemperatur: 80 bis 95⁰C. Die Folie wurde dann, wie im Beispiel 1 beschrieben, formfest gemacht; sie entsprach in ihren physikalischen Eigenschaften der Folie des Beispiels 1.

Bestimmung der Zugfestigkeit erfolgte mit einem Instron-Zugfestigkeitsmesser (Modell TT-B, Instron Engineering Company, Quincy, Massachusetts). Die Apparatur liefert ein Belastungs-Zugdehnungs-Diagramm, aus dem sich die Zugfestigkeit, der Elastizitätsmodul und die Dehnung errechnen lassen. Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul werden als Krafteinheiten angegeben, bezogen auf den Querschnittsbereich der gereckten Folie.

Als Weiterreißwiderstand ist die zum Zerreissen der Folie in jeder Richtung gemessene Kraft in kp/cm Filmstärke anzusehen. Ihre Bestimmung erfolgte mit dem Elmendorf-Prüfgerät, das in der Papierindustrie weitgehend verwendet wird (vgl. D'Ans, »Chemischtechnische Untersuchungsmethoden«, Ergänzungsband zur 8. Auflage, 3. Teil, Berlin, Julius Springer, 1940, S. 181; ASTM-Vorschrift D 689, Teil 7, Albert Instrument Corp., Philadelphia, Pennsylvania). Das Elmendorf-Gerät ist mit einer feststehenden Klammer und einer auf einem Pendel befestigten beweglichen Klammer ausgestattet. Dieses Pendel schwingt um ein im wesentlichen reibungsloses Lager. Das Gerät ermöglicht die Messung des Pendelausschlages. Die Probe wird zwischen den Klammern eingespannt und das Pendel freigegeben. Man beobachtet den Punkt, bis zu dem das Pendel nach dem Zerreissen der Folie ausschlägt, und errechnet darauf die Zerreißfestigkeit.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Verbesserang der physikalischen Eigenschaften einer im wesentlichen amorphen Folienbahn aus linearen Polyterephthalsäure-

estern, insbesondere Polyterephthalsäureglykolestern, bei dem die Folie bei erhöhter Temperatur zwischen 80 und 120° C in der Filmebene in zwei zueinander senkrechten Richtungen um das 1,5-bis 5fache der ursprünglichen Abmessungen gereckt und bei gleichfalls erhöhter Temperatur unter ausreichender Spannung formfest gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Reckung in Längsrichtung um das 3,7- bis 5fache und in der Querrichtung unter Vermeidung einer Schrumpfung in der Längsrichtung um das 1,5-bis 3fache der ursprünglichen Abmessungen und das Formfestmachen bei Temperaturen zwischen 150 und 200° C erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 654 299, 673 607, 944, 830 413;

schweizerische Patentschriften Nr. 260 375, 277406,290384;

französische Patentschriften Nr. 693 186, 1051515, 1122488; britische Patentschrift Nr. 753 603; USA.-Patentschriften Nr. 2627088, 2641022.

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