DE1404479A1

DE1404479A1 - Verfahren zur Verbesserung von in zwei Richtungen molekular orientierten Filmen aus linearen Polyterephthalsaeureestern

Info

Publication number: DE1404479A1
Application number: DE19591404479
Authority: DE
Inventors: Alles Francis Peter
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1956-12-20
Filing date: 1959-05-13
Publication date: 1968-11-28
Also published as: US2884663A; GB851875A; FR1188650A; BE581665A; GB861636A; DE1404466A1

Description

jj'iri.ia. jj<,i. du Pont ,de Hemours and

I)elay/are U. S.iU

Veri'f,Jen zur Verbesserung; TuIi₁ in _^zjü§JL^i^:k£ii"^cJrv"£i⁰^L^^i3ikS£ grienGierten Pilsen aus linearen Polyterephthalsiaireestern»

(Zuscts zu Patent _o . . . « (Patentaniuadun;; P T9 849

In Patent „ <, . « (PateiitciiKcluuiir; P 19 849 V^y a) ist ein Verfahren zur Vorbeösexaii!.:; von in sv.ei I^ilmriciitim ,on noleirulcr orientierten, vorsur/sv/eisue in sv.'oi sueir-.'.ncler ~ GCAä'sc'¹ i:cn Hiclrbfnfcen im Hinleb to ns c'-.gxj ic-, ί>—vache iiirer utiprii^nliciien Abnessunken gereckten und inkbccondere i'orn-.\G£jt ge·..-: eilten Ji¹Ui sen ai?o linearen Pol;. teroplitiialGl-iiree becciu^iebon, bei v.eichen nan die iPilr.e ναι nlvAcatent das 1,4-■i"acj.:o in einer iticlitung licchreckt. Voriiu^sv/ciüe v/erden dabei molekular orientierte l'iliio an. Pol· terepixtiirlijcureglylcolecter nt;chgereckt\ die in oin...r xtioiitmig nach:-ereokten jj'ili.sc v/eruen zweelnnllGsi;'; anBcliliosoend i'orrii'ect ^enacht». Die auv' diese weise erhaltenen l<^lilne weisen ^ii^iectifjlcoiton von nindectens 21oolcg/cm in der ifachreckrioJrjiui.;· atif (entsprechend bei 5 /o-i-:er Dehnung in einer ü'ilra'icJatung gemessenen

Zugfestigkeit von 14oo kg/cm )_o Auüserden zei^sn sie ein Ulastizitätsmoäul von 49 ooo bis 91 ooo kg/cn mid eine Lruchcleliii. ng von höchstens ¹Jo >j»

Wiinscat tan verh-ltnisnässifj dicke 3?ilcie bei i'ortlaufender .13ntriobsv/eise zu verarbeiten, oo reckt man in einer Richtung um das 1 _r4- bis 2,o-faehe bei !'enperaturen zv/isehen 8o und 2o5° nach und nacht bei i'enperaturen zwischen-15o und 235° formfest„

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während man die Filme, -um Schrumpf ung in der Π ac hre einrichtung zu. vermeiden, unter ausreichender Spannung rillte Man ging dabei von solchen filmen aus, die in zwei zueinander senkrechten FiImrichtungen un etwa das 3,o-fache bei Temperaturen zwischen 80 und 12o^a gereckt und dadurch molekular orientiert, wurden. "Das anschliessonde Formfe streichen erfolgte bei Temperaturen von 150 bis 2o5°o Die derart hergestellten Filme besitzen im Bereich aller Temperaturen bis etwa 3o° unterhalb der lixiertemperatur eine thermische Formbeständigkeit von unterhalb Io $·

Für eine fortlaufende Arbeitsweise unter besonders hohen Durchsatzgeschwindigkeiten wurde, bei Ho bis 2o5 » vorzugsweise bei I80 bis 2oo°, in einer Richtung um das 1,4- bis 2,o-fache nachgereckto Das Temperaturgebiet des Formfestiaachens lag dabei zwischen 15o und 22o°, vorzugsv/eise zv/ischen 19o und 2oo- · Man ging auch in diesen Fällen von Polyäthylenterephthalatfilmen aus, die einheitlich molekular orientiert waren, nachdem man sie in zwei Filmrichtungen um etwa das.3-fache bei Temperaturen von 80 bis 12o° gereckt hatte₀ Vor dem Nachreeken waren diese Filme bei I80 bis 2oo° unter Spannung formfest gemacht v/orden.

üs wurde gefunden, dass des Verfahren zur Herstellung von in zwei Richtungen molekular orientierten Filmen aus linearen Polyterephthalsäureestem, die in zwei zueinander senkrechten Filmrichtun^en um mindestens das 2,5-fache ihrer ursprünglichen Abmessungen gereckt und insbesondere formfest gemacht wurden nach Patent <,..< > (Patentanmeldung P 19 84-9 X/39 a) verbessert v/er den kann, wenn man die Filme um mindestens'das 1,05-fache, vorzugsweise das 1,o5- bis 4-fache in einer Richtung nachredet, zv/eckmässig zv/ischen 80 und 2o5°· Besonders vorteilhaft reckt "man um das 1,4- bis 2, ο-fache in einer Richtung nach. Beim Verfahren der Erfindung geht man in erster 'Linie von Filmen aus, die in zwei .zueinander senkrechten Richtungen der Filmebene einheitlich um das 2,o- bis 5|O-faohe_t vorzugsweise um das 3,o-fache, insbesondere bei Temperaturen zwischen 80 und 12o° gereckt und anschliessend vor dem Hachrecken bei Temporaturen zwischen 85 und 149o _form±._{es1; geinacilt worden Blnd#}

8 0 9 8 10/1129 bad om^ifu.

Das Förmfestmachen soll bei Semperaturen erfolgen* die. mindestens 5° oberhalb der Recktemperaturen liegen·

Man kann nach dein Verfahren der Erfindung Pilne EiI^-I; einer Zugfestigire it bei 5 °/o-iger Dehnung (Et-Werte)..van..mindestens.

p ' " , 2 ■

14oo kg/cm herstellen, die ausseräem eine in der Hachreck-. richtung gemessene Zugfestigkeit von mindestens 21oo ks/ern ' beim Bruclipunkt aufweisen» ·. . ... , V/eitere charakteristische Daten dieser" iy.liae,t

■ . ρ

Ein Anfangs-Elastizitätsmodul von. mindestens'49 ooo leg/cm ; Bruchdehnung höchstens 5o fi in aergle.icj.ien iUoiitung..gene ssen·

Die Ausführung dea Terfahrens der *i3rfindung erlaubt jedoch die Herstellung von filmen mit Zj--¥erten von 525o kg/cm , die eine

- ρ /2

in einer Hichtuiiß¹ gemessene Zugfestiükeit von 791 ο kg/cm auf- ■ weisen und in der gleichen dichtung .gemessen, ein illastizitüts--modul von 1o5 ooo kg/cm besitzen» Die iiaciicoreoircen !''ilme werden voreugsweise oberhalb der llachracktemperatur^. insbesondere bei 15o bis 255°» formfest genacht, ■ y/obei nan sie, um eine Schrumpfung in der. liachreckrichtung. au vermoicien, uixter ausreichender Spannung hält· Bei dieser Arbeitsv/eise geht man am besten ion 3?ilmen aus linearen JPolvtei^htiaalsäureestern r.us, die durch einheitliches Recken in sv/ei liioiittmcen der I^iliuebene im wesentlichen gleichmässig um d;„s 2,5- bis 5-fache,.. vorcu_t;uweise um das 3_fo-iache bei Temperaturen zv.'i'.cliun öo und 12o° gereckt wurden* Diese Ausgangsfilme milcsen vor de:.: liacjirecken bei Ii
sein;

bei lemperaturen zwischen 85 und 149° formfest genaclit v/o_'u.en

Man gelangt bei dieser besonders f Lir uie Weiterverarbeitung dicker I^?ilme unter fortlaufender l>etriebßweirje ^·ϋeigneten Ausführungsform zu Filmen, die bis su 3o° unter"!!.· Ib der av/ei-uen JPixiertem^eratur eine ■ thermische Pornuebt-iiciijlieit luioerlialb 15 5^ und vorzugsweise unterhalb 1o >j, besitzen·-

Die Zg-Werte ergeben sich aus dem Spaniioi s-Jcimiiii^s-Diagraiu-ii eines Mimes, der in der liinute um "1oo >ό :odeiiiit -.rirä* Die Zugfestigkeit wird bei 3 ^-iger s)eh:iV2i-j -;o:.-o-c-r.eii* ...

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Die erfindungsgemäß hergestellten.Filme lassen sich mit besten Ergebnissen als Grundfilme magnetischer !Tonbänder verwenden, Sie zeigen bei 60° weniger als. Schrumpfung, . ^:

Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Soweit nichts anderes angegeben ist, sind alle Mengenangaben als Gewichtsangaben anzusehen.

"Beispiel It

Ein im wesentlichen amorpher, anfänglich 230 Mikron dicker .film wurde nacheinander in zwei zueinander senkrechten Achöenrichtungen gereckt. Beim Reckvorgang wurde der Film zunächst in der Längsrichtung über mehrere auf Temperaturen von 80 bis 90 gehaltene Walzen geführt und dabei um das 3-fache seiner ursprüng lichen Abmessungen gereckt. Anschließend wurde in einem Spannungsrahmen-ebenfalls um das 3-fache in der Querrichtung gereckt, wobei die den Film umgebende Atmosphäere auf 80 bis 95° gehalten wurde. Der in beiden Achsenrichtungen gereckte Film wurde dann bei etwa 200° formfest gemacht, während er, um eine Schrumpfung zu vermeiden, in beiden Reckrichtungen' unter ausreichender Spannung gehalten wurde.

Der formfest gemachte Film wurde dann in der Längsrichtung unter Druck zwischen den Walzenspalten einer Reckmaschine nachgereckt. Der erste langsam umlaufende Walzensatz dieser Vorrichtung wird nachstehend als "Langsamläufer", der zweite Walzensatz als "Schnellläufer" bezeichnet. Die Umlaufgeschwindigkeiten und die Walzentemperaturen sind in der nachstehenden Tafel wiedergegeben:

- 5 8 0 9 8 10/1129 '

Tafel I

Walz enumlaufg e schwindigkeit (m/Minute)

Walzentempergtur (Metalloberfläche)

o.

Langsamläufer Schnelläufer

Walzentemperatur (Kautschukoberfläche) °:

33,8

202

191

55

207

202

Der Filin. wurde in der Längsrichtung um das 1,6-fache gereckt. Hinter dem Schnelläufer wurde der PiIm bei Temperaturen von 200 bis 250 formfest gemacht. Die physikalischen Eigenschaften des nicht nachgereckten und des nachgereckten Filmes sind in Tafel II wiedergegeben:

T a f e 1 II

	Vor dem Hach- recken	Hach dem Uachrecken in der Längs richtung
Dicke (Mikron)	25	16
Z₅-Wert (kg/cm²)	980	1610
Zugfestigkeit (kg/cm )	1470	2380
Elastizitätsmodul (kg/cm )	38 500	54- 600
Deehnung (fo)	110	23
Thermische Formbeständigkeit (fo)	1,5 Io bei 150°	11,8 °/oJoel 150°
Beispiel 2t

Ein im wesentlichen amorpher Polyäthylenterephthalatflim, der anfangs 150 Mikron dick war, wurde zunächst in der Längsrichtung mit Hilfe von Reckwalzen bei Temperaturen von 80 bis 90° um etwa das 3,1-fache gereckt und.an-

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schließend in der Querrichtung in einem Spannrahmen um etwa das 3,0-fache gereckt. Die den Film im Spannrahmen umgehende Atmosphäre wurde auf 80 his 90 gehalten. Anschließend wurde der Film hei etwa 96° formfest gemacht, während er, um Schrumpfung zu vermeiden, in beiden Reckrichtungen unter .Spannung gehalten wurde.

Nunmehr wurde der formfest gemachte Film in der Längsrichtung zwischen den Walzenspalten^ einer Reckmaschine gereckt. Der Film wurde zunächst mit einer Geschwindigkeit von 27,4 m/Minute durch einen Salz langsam umlaufender Walzen geführt, die auf 80° gehalten waren. Anschließend durchlief der Film einen weiteren langsam umlaufenden. . Walzensatz, dessen Walzen auf 90° gehalten waren. (Umlaufgeschwindigkeit: 27,4 m/Minute). Die Schnellaufenden Walzen (Umlaufgeschwindigkeit: 37 m/Minute) wurden auf 65° gehalten. Der Film gelangte hinter den schnellaufenden Walzen in einen Spannrahmen, wo er stufenweise auf eine Fixiertemperatur von 165° erhitzt wurde. Beim Durchgang durch den Spannrahmen wurde der Film in der Längsrichtung unter Zug gehalten, um ein Einschrumpfen in dieser Richtung zu vermeiden. Gleichzeitig wurde er auch in der Querrichtung unter Spannung gehalten, um ein Schrumpfen in dieser Richtung zu vermeiden. Der Film war insgesamt um das 1,35-fache seiner ursprünglichen Abmessungen gereckt worden.

Die physikalischen Eigenschaften des Filmes vor und nach ^m dem Nachre'cken sind aus Tafel III zu ersehen:

^ · I a f e 1 III

*- Vor dem Nach- Nach dem Nachrecken

oo recken in der .Längsrichtung

cd * :

° Dicke (Mikron) 16 16

Z₅-Wert (kg/cnT) 904 1 492

Zugfestigkeit (kg/cm²) 2 310 3 180

Elastizitätsmodul (kg/cm)	(*)	33 500_; .	55	400	150
Dehnung (	3	96		50
	23 $ bei 200°	8 $	bei
Thermische Formbeständigkeit	bis 6:

Beispiel

Es wurde von einem im wesentlichen amorphen Polyäthylenter ephthalat film ausgegangen, der um etwa das 3-fache in zwei zueinander senkrechten Richtungen der Filmachse bei Temperaturen zwischen 80 und 95° gereckt worden war. Anschließend war der Film bei etwa 200° formfest gemacht worden. Dieser Film wurde dann in der-!Längsrichtung, unter Druck zwischen den Walzenspalten einer Eeckmasphine nachgereokt. In den Versuchen wurde das Hachrecken im wesentlichen bei jenen Temperaturen ausgeführt, bei welchen abschließend- formfest gemacht wurde. Das lOrmfestmachen verlief praktisch gleichzeitig mit dem Hecken,

Die nachfolgende Tafel IV gibt für jedes Beispiel die Arbeitsbedingungen wieder, unter denen gereckt und formfest gemacht wurde;

Tafel IV

Bei- Walζenumlaufgeschwin- Ausmaß Reckspiel digkeit (m/Minute) des temp«

Langsam- Schnell- Reckens . ο

läufer läufer

iixiertemperatur

3	28,9
4	27,7
5	28,8
6	28,3

■55,7 53,2 55,7 54,6

1,93 1,92

1,93 1,935

204
199
199
198

204 199 199 198

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1*04479

Die erfindungsgemäß nachgereckten Filme wurden hinsichtlich ihrer physikalischen Daten untersucht. Ergebnisse siehe Tafel V.

Tafel V

Bei- Reck- Dicke Zug- Zc--Wer| Bruch- Elasti- Therm, spiel richtg« (Mikr.) festig- (kg/cm ) dehng, zitäts- Formbe-

keit ₀ (#) modul ₉ ständig- ^) (kg/cm'') keit.

Schrumpfung in Io b.l50°

3	LR QR
4	LR QR
5	LR QR
6	LR QR

16 16	3020 972	2220	20,2 116,2	74 29	000 500	-5,80 +1,07
15 15	2550 1010	1890	16,0 120,8	61 50	400 000	-7,5 +0,83
HH VJlVJI	2860 1075	2160	15,6 111, 4	67 51	400 900	-6,45 +1,03
15 15	5170 1027	2168	16,6 101,6	70 50	5Q0 000	-6,15 +1,0

LR = Längsrichtung
QR = Querrichtung

Für gewisse Verwendungszwecke wünscht man einen Film, der in einer Richtung während der Verarbeitung einschrumpft. Bei der Herstellung derartiger Filme macht man im Anschluß an das Recken in einer Richtung nicht mehr formfest. Es empfiehlt sich dann, bei Temperaturen zwischen etwa 80 und 110 zu recken* Wünscht man minimale thermische Formbeständigkeit, so hält :aan den Film wllhrend oder nach dem Formfestmachen nicht mehr unter Spannung.

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ORIGINAL SUSPECTED

Claims

Pa t ο η t a η β ρ r ti ο Ii e

(1 J Verfahren zur Verbesserung von in zwei Richtungen molekular orientierten Oilmen ana linearen P ο Iy terephthalsäure-ο Litern, üe in zv:oi zueinander senkrechten !'Hinrichtungen um mindestens das 2,5-taehe ihrer ursprünglichen Abmessungen gereckt und insbesondere formfest _c;enacht v/urden, η·...ο1ι Patent • · β · ^Patentanmeldung P Ϊ9 849 -£/39 a), dadurch gekenn-

' zeichnet, dass man die ]?ilme um Bindest ens das 1,05-fache, voraugsv/eise das 1,o5- bis 4»o-xaohe in einer iLioJitung nachreckt, vorzu^-üv/eise z\,^rischen 6o luiü 2o5 · '

2Ό Veri"a'.iren nrch Anspruch 1, uadurch gekeimseiclnict, dass man um vias 1,4- bis 'd_t o-fache ±λ &:αχϋ_· iiicJituiiü" nacln-eckt*

3· Vorfahren nach Anspruch 1 und 2, diidurch gekennzeichnet, dass man -vor i'ilnioii ausgeht, die in z\;e± zueinander senkrechten J'ilinriciituii{;en einheitlich um aas 2,5- bis 5,.o-fache,_: vorzugsweise uiti das ^,o-i'ache,, insbesondere bei 'Jeuperaturen awiöchen 8o und 12o , gereckt und ^uuchliuafjoiid bei Temperaturen zwischen 85 und 149 foi'ufest genacht \/orden sind»

4· Verfahren iii.ch Anspruch 1 bis 3, dadurch gekeimzeiclniet, dass man die nachgeredeten iUlme vorzugsweise oberhalb der Sachrecktemperatur, inabesondere bei 15o bis 235°# formfest macht» wälirend man sie, um Schrumpfung in der Ifachreckrichtimg zu vermeiden, unter ausreichender Spannung halt«

5· Verbesserte,, in zv/ei Richtungen der Mimebene molekular orientierte und anschliessend formfest gemachte -Filme aus linearen Polyterephthalsüureestern, insbesondere Polyäthylentejrephthalat, die in einer Richtung nachgeredet wurden"und die aus den durch Ro ο ken s\7ischen 8o und 12o° in «siwei iilmrichtungen molelmlar orientierten und anschliessend bei 85 bis 149° formfest gemachten I'ilmen durch Ifaolirecken in einer iiicJitung uxi mindestens 1, ο 5-fache erhalten v/urden.

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