DE1504523A1

DE1504523A1 - Zweiachsig orientierter Polypropylenfilm

Info

Publication number: DE1504523A1
Application number: DE19601504523
Authority: DE
Inventors: Charles Bauer; Marcelius David Lennart
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1959-04-01
Filing date: 1960-03-31
Publication date: 1969-05-08
Also published as: GB953330A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines zweiachsig orientierten Polypropylenfilms und das feste, wärmeftete, kristallklare durchsichtige Filmprodukt.

Seit der ereten Veröffentlichung über da» »©genannte ^M!riederd:ruokⁿ-verfahren Bur Herstellung stark kristalliner Polyolefine eind einige Jahre rergangen. Kaoh den Arbeiten über Polyäthylen folgten. Arbeiten über Polypropylen. Die höheren Schmelzpunkt· und die größere Festigkeit dieser kristallinen Poly»»risate ließ die Entwicklung neuer Märkte erwarten, so für Krankenhauszubehör und Haushaltgegenstände, die gekocht oder Sterilisiert werden müssen. Teilweise ist vorausgesagt worden, daS sich Filme aus kristallinen Polyolefinen duroh Strecken orientier^; lassen müSten, wobei jedoch offenbar die Irfahrungen mit anderen linearen Polymerisaten außeracht gelassen worden sind,

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daß ein Film aus einem linearen Polymerisat so nicht orientiert werden kann, wenn er nicht beim Auspressen zwecks Erzeugung einer praktisch amorphen Molekularstruktur abgekühlt bzw₀ abgeschreckt werden kann. Ein Verfahren zum zweiachsigen Orientieren von kristallinem Polyäthylen ist in der belgischen Patentschrift 549 259 beschrieben worden, in der auch ohne Angabe von Einzelheiten ausgeführt wird, daß das Verfahren auch mit kristallinem Polypropylen ausgeführt werden könne.

Erfindungsgemäß wird ein neuartiges Verfahren zum zweiachsigen Orientieren von kristallinem Polypropylen in end losen längen vorgeschlagen. Die bei dem neuartigen Verfahren verwendeten Bedingungen sind denen der Verfahren gerade entgegengesetzt, die gewöhnlich zum Orientieren anderer polymerer Filme verwendet werden.

Wenn z.B. ein amorpher Polyethylenterephthalatfilm bei einer Temperatur gerade oberhalb seiner Glast«mperatur von etwa 80⁰C in Längsrichtung gestreckt wird, wird der Film über das gesamte erhitzte und gestreckte Gebiet zu jedem gewünschten Orientierungsgrad bis ku »inem obersten Wert glalohmäSig gestreokt. Beim anschließenden Strecken dieses films in der Querrichtung bei praktisch den gleichen oder etwas erhöhten Temperaturen zwecke Herstellung eines ausgeglichen! zweiachsig orientierten films treten keine Schwierigkeiten auf. Gewöhnlich wird von Temperaturen oberhalb von TIO⁰O abgeraten, und zwar soll der zum Orientieren erforderlich« Arbeitsaufwand umgewlhn- Iich erhöht und die Wahrscheinlichkeit des Zerreilens «es filme beim Strecken dee Films in Querrichtung mittels eia.es Spannrahmens erhöht werden. Andere Polymerisatfilme, wie solche aus

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linearen Superpolyamiden, zeigen etwa das gleiche Verhalten»

Wenn jedoch ein kristalliner Polypropylenfilm "bei einer Temperatur oberhalb seiner Glastemperatur und selbst bei einer Temperatur bis zu 80 -'1"1O⁰C", die beim Strecken von Polyäthylenterephthalatfilm verwendet wird, in einer Richtung gestreckt wird, erfolgt das Strecken längs einer linie, wobei der IiIm auf etwa das 10-fache gestreckt wird_o Wenn ein endloser I¹Um nach diesem Verfahren in Längsrichtung gestreckt und dann in einer Querstreckvorfichtung oder in einer anderen vergleichbaren Vorrichtung zum Strecken in der Querrichtung in Form einer Ellipse gebracht wird, reißt dieser Film unmittelbar nach dem Auseinandergehen der Halteklammern der* Quer streckvorrichtung ₀

Erfindungsgemäß ist nun gefunden worden, daß kristallines Polypropylen, wenn es zunächst bis nahe an seinen Schmelzpunkt erhitzt worden ist, gleichmäßig über die gesamte erhitzte und gestreckte Fläche orientiert wird, wenn es in der Richtung gestreckt wird, in" der es ausgepreßt worden war, wobei es in dieser Richtung bis zu jedem Grad und bis zu einem Maximum orientiert werden kann- Wenn daher ein endloser Film zu Anfang in der längsrichtung auf das 10-fache (d«h. bis zu dem 10—fachen der ursprünglichen Abmessung) gestreckt und anschließend in der Querrichtung bei etwa der gleichen Temperatur gestreckt wird, wird ein zweiachsig orientierter Film erhalten«, Bei diesem Strecken in der Querrichtung wird eine liniBnartige Orientierung bei 4em natürlichen Streckverhältnis von etwa 10 erreicht, sodaß das zweiachsig orientierte -FiIm-prödükt frei von restlicher Orientierung und in der Quer-

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richtung stärker orientiert und fester als in der Längsrichtung serbst dann ist, wenn, es zuerst in Längsrichtung auf das 10-fache gestreckt worden ist_o Überraschenderweise jedoch kann dieses vollständig« orientierte Filmprodukt erneut leicht in der ersten Richtung zwecks erneuter Verteilung der Orientierung gestreckt werden. Da das* Strecken in dieser dritten Stufe, über der gesamten erhitzten und gestreckten Fläche gleichmäßig erfolgt, kann das fertige Filmprodukt etwas oder wesentlich fester in jeder Richtung gemacht werden oder es kann ausgeglichen werden ( d.h. seine Festigkeit kann in den beiden Richtungen gleich gemacht werden).

Unter dem Ausdruck "restliche Orientierung" sbll die Dehnung beim Strecken des Films verstanden werden, die an der Streckgrenze ohne Steigerung der angewendeten Zugkraft eintritt-, während der Ausdruck "Streckgrenze" den Punkt auf der Streck-Spannungskurve bezeichnen soll, an dem deren Neigung die Richtung sprunghaft ändert oder sogar negativ wird»

Bei kristallinem Polypropylen mit einer isotaktischen Struktur (nahezu alle substituierenden Methylgruppen liegen auf der einen Seite der linearen Kette), dessen Schmelzpunkt bei etwa 167⁰C liegt, sollte der Film für die erste Streckstufe auf mindestens 135⁰O erhitzt werden, weil sonst der gestreckte Film keine gleichmäßige Stärke besitzt_o Andererseits sollte die · Filmtemperatur vorzugsweise eine Temperatur von 16O⁰C nicht überschreiten, oberhalb welcher Temperatur der Film an den Oberflächen, über die er gestreckt wird, ankleben kann, wobei ein sehr dünner Film sogar bei einer Temperatur von 155⁰C ein unzweckmäßiges Kleben aufweisen kann,. In den anschließenden

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Streckstufen wird eine gleichmäßige Stärke bei Temperaturen wesentlich unterhalb von 135⁰C erzielt, wobei dennoch der Film vorzugsweise auf eine Temperatur von 135 O oder darüber zwecks Verringerung der Reißgefahr auf ein Mindestmaß erhitzt wird. Wenn der PiIm nicht in Berührung mit erhitzten Oberflächen, wie z.B. in einem Spannrahmen, bewegt wird, sodaß das Ankleben keine Schwierigkeit darstellt, können Temperaturen etwas oberhalb von 16O⁰C verwendet werden_o

Aus wirtschaftlichen Gründen sollte bei der ersten Streckstufe in Längsrichtung auf mindestens das 5- oder 6-fache der ursprünglichen länge gestreckt werden,, Bei wesentlich niedrigeren Streckverhältnissen besitzt der PiIm nach dem Strecken in Querrichtung in Längsrichtung eine geringe Zugfestigkeit und muß daher erneut in Längsrichtung gestreckt werden, damit er, von ungewöhnlichen Verwendungszwecken abgesehen, die gewünschten brauchbaren Eigenschaften bekommt. Bei einem anfänglichen Streckverhältnis von 5 und anschließendem Strecken in der Querrichtung bei dem natürlichen Streckverhältnis wird demgegenüber ein Film erhalten, der für die wichtigsten Verwendungszwecke eine ausreichende Längsfestigkeit besitzt, sodaß der Aufwand für ein weiteres Längsstrecken vermieden werden kann.

Wenn das Endprodukt ausgeglichen oder zugunsten der Längsrichtung nicht ausgeglichen sein muß, sollte das Streckverhältnis beim ersten Strecken vorzugsweise mindestens 5 oder 6 betragen, in welchem Fall die abschließende Längsstreckung zwecks Ausgleichs des Films im Hinblick auf die Zugfestigkeit · gewöhnlich nur das etwa 1,4-fache betragen muß. Bei einem wesent-

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lieh, geringeren Anfangs-Streckverhältnis in Längsrichtung muß das abschließende Streckverhältnis 2 oder mehr "betragen, sodaß die Breite der "Vorrichtung mehr als das Doppelte der Breite des fertigen Filmprodukts betragen mußo Wenn die Anlagekosten nicht berücksichtigt werden müssen, kann die Streckstufe in der Querrichtung ohne ein erstes Strecken des Films in der Längsrichtung erfolgen, worauf der PiIm zwecks Herstellung eines ausgeglichenen oder nicht-ausgeglichenen ffe Filmprodukts in der Längsrichtung gestreckt werden kann»

Das Filmprodukt, das bei einem Anfangsstreckverhältnis von 8 oder 10 erhalten wird, ist auch nach dem Orientieren in Querrichtung noch nicht ausgeglichen, sodaß bei der Verwendung eines derartig großen Anfangsstreckverhältnisses nur ein geringer Vorteil erzielt wird. Ferner werden bei einem hohen Anfangsstreckverhältnis, in Längsrichtung auch dünnere Filmstärken erzielt, sodaß zwecks Herstellung eines zweiachsig orientierten Films mit einer für die meisten Verwendungszwecke' ausreichenden Stärke ein ungewöhnlich starker Ausgangsfilm verwendet werden muß» Wenn andererseits ein ungewöhnlich dünner Film hergestellt werden soll, kann die Verwendung eines hohen Anfangsstreckverhältnisses vorteilhaft sein.

Im Hinblick auf die Arbeitstemperätur wird?" allgemein anerkannt, daß durch die innerhalb des Filmes als Folge der. mechanischen Streckarbeit erzeugte Wärme der Film auf Temperaturen wesentlich oberhalb der Umgebungstemperatur besonders dann erhitzt werden kann, wenn eine hohe Streckgeschwindigkeit verwendet wird. Beim Strecken des Films mit geringen Geschwindigkeiten, z.B. bei einer Geschwindigkeit von 6 Metern je Minu-

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te, und beim Erhitzen des Films durch, Inberührungbr ing en mit heißen Oberflächen hat der Film fast die gleiche Temperatur wie die heißen Oberflächen.

Zwecks näherer Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen

Figo 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum ununterbrochenen Verarbeiten von kristallinem Polypropylen zwecks Herstellung eines zweiachsig orientierten Films j und *

Fig. 2 eine schematische Aufsicht auf die in Figo 1 gezeigte Spannvorrichtung ist, die in vergrößertem Maßstab zeigt, auf welche Weise kristallines Polypropylen beim Strecken in Querrichtung bei einer Temperatur nahe dessen Schmelzpunkt orientiert wird_o

Bei der in Figo 1 gezeigten Ausführungsform wird geschmolzenes, kristallines Polypropylen in Form eines Films 10, vorzugsweise mit gebördelten Rändern, auf eine sich drehende Kühltrommel 11 ausgepresst und mittels zweier Paare von Haltewalzen 12 und 13 davon abgezogen, wobei die größeren Walzen ^ eines jeden Paares einen federnden Kautschuküberzug aufweisen» Die Haltewalzen 12 und 13 und eine Gruppe von angetriebenen Zuführungswalzen 14 sorgen für eine gleichbleibende Zuführgeschwindigkeit zu einer Gruppe von Mitlaufwalzen (idler rolls) 15 und 16ο Eine Gruppe von angetriebenen Zugwalzen 17 und ein Paar von angetriebenen Haltewalzen 18, deren größere mit Kautschuk überzogen ist, sorgen für eine unabhängige gleichbleibende Geschwindigkeit des Ausgangs aus den Mitlaufwalzen und 16 bei etwa dem 3- bis 5-fachen der Einlaßgeschwindigkeit»

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Die verschiedenen Haltewalzen sollten sorgfältig von fremden Bestandteilen freigehalten werden, die den Film/beschädigen können. "Um diese G-efahr zu verengern, können eine oder mehrere Haltewalzen aus dem Arbeitsgang herausgenommen werden, wenn dadurch kein unangemessenes Gleiten verursacht wird₀ Jede Gruppe der Mitlaufwalzen 15 und 16 wie auch die erste der angetriebenen Auslaßwalzen '17 besteht aus einem wärmeleitfähigen Material, wie aus chromplattie^tem Stahl, und besitzt'

einen hohlen Innenraum, durch den zwecks Austausches von Wärme (durch nicht gezeigte Vorrichtungen) ununterbrochen eine Flüssigkeit umgepumpt wird. So kann z_aB« öl über ein nicht gezeigtes Heizelement und dann durch die Mitlaufwalzen 15 geleitet werd.en, während die Oberflächen der Mit lauf walze 16 und die erste der angetriebenen Ausstoßwalzen 17 durch umlaufendes Wasser gekühlt werden können,,

Der Film 10 wird dann in die Klammern eines Spannrahmens 19 geleitet, deren Führungseinrichtung den Film flach,

I- jedoch praktisch ohne Zug hält. Durch den Spannrahmen 19

wird der Film>'in einen Ofen 20 geleitet, in dem die Filmtemperatur durch Heizkörper oder umlaufende Luft auf etwa 140 160⁰C erhöht wird« Dadurch schrumpft der Film 10, sodaß die Spannrahmenklammern fest eingerastet werdenο

Fach einer kurzen Wegstrecke in dem Ofen 20 gehen die Führungseinrichtungen 21 und 22 in Winkeln von etwa 5 . von der Längsrichtung des Films'auseinander, was in Fig. 2 erläutert wil. Die Orientierung in Querrichtung erfolgt längs zweier oder mehrerer Linien 23, wobei die FUhrungsein-

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richtungen 21 und 22 etwa am Ende des Ofens und dann so weit auseinandergehen, daß die Eliminierung aller Linien 25, ausgenommen der an den Kanten des Filmes, sichergestellt wird, ohne daß der Film in einer Entfernung von 6 oder 7 mm von den Spannrahmenklammern orientiert wird. Bei Versuchen, den Film näher an den Klammern zu orientieren, wird der Film oft zerrissen. Die Pührungseinrichtungen 21 und 22 nehmen dann wieder eine parallele Stellung an und der Spannrahmen 19 trägt den Film bis zum Abkühlen durch die Einwirkung von Raumtemperatur weiter, wonach die Filmränder 24 und 25, die durch die Eahmenklammem beschädigt worden sind, mittels eines Schneidpaares 26 abgeschnitten werden.

Der Film 10 ist nunmehr in der Querrichtung stärker orientiert als in der Längsrichtung, sodaß es oft zweckmäßig ist, den Film, wie in Fig. 1 gezeigt, nochmals in Längsrichtung zu strecken. Eine Vorrichtung, die der bei der ersten Streokstufe verwendeten entspricht, und mit einer zwecks Handhabung der erhöhten Filmbreite ausreichenden Größe ist hierfür geeignet. Wie auch bei der oben beschriebeilen Vorrichtung kann heißes öl durch die erste der Mit1aufwalzen 35 und kaltes Wasser durch die letzte Mit lauf walze 36 wie auch durch die erste der angetriebenen Ausstoßwalzen 37 geleitet werden. Da sich jedoch der Film über die erhitzten Mitlaufwalzen 35 mit höherer Geschwindigkeit als über die Mitläuferwalzen 15 bewegt, kann ein etwas größerer Unterschied zwischen der Oberfläohen-

U»/ temperatur der Mitlaufwalzen 35 und der von dem Film^vtatsäehlieh angenommenen Temperatur als zwischen der Oberflächentem-

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peratur der Mitlaufwalzen 15 und dem Film an dieser Stelle bestehen«

In einem typischen Fall können die Ausstoßwalzen 37 und die Haltewalzen 38 mit der etwa 1,4-fachen Geschwindigkeit der linlaßhaltewalzen 33 und der Beschickungswalzen 34 betrieben werden, wobei die Filmbreite auf etwa 70 $ der ursprünglichen Breite verringert wird» Dabei wird praktisch keine Veränderung der Filmstärke beobachtet.

Bei dieser dritten Verfahrensstufe wird der Film tatsächlich nicht weiter orientiert, sondern die Orientierung wird nur anders verteilt. Der Film 10 ist sowohl vor als auch nach der dritten Stufe vollständig orientiert, was aus der Abwesenheit der restlichen Orientierung in jeder Richtung hervorgeht.

Die Ränder des Films 10, die im Vergleich zu dem Mittelteil des Films während der dritten und letzten Verfahrensstufe etwa verstärkt werden, können mittels der Messer 40 abgeschnitten werden, worauf das Filmprodukt 10 zu Rollen aufgewunden und gelagert wird.

Beispiel 1

Polypropylen mit einer verringerten spezifischen Viskosität von etwa 5 (mit einer Lösung von 0,1 $ des Polymerisats in Dekalin bei 135° bestimmt), von dem etwa 97 $> in isotaktisoher Form vorlagen, wurde auf eine Temperatur von 275 - 29O⁰C erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von 3»6 Metern je Minute auf eine Kühltrommel, deren Oberfläohentemperatur auf 25 - 3O⁰O

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gehalten wurde, zwecks Erzeugung eines endlosen Films mit einer Stärke von 0,428 mm ausgepreßt. Der Film wurde zur vorübergehenden Lagerung zu einer Rolle aufgewickelt» Anschließend wurde dieser Film, wie in Fig. 1 gezeigt, durch eine Reihe von Mitlaufwalzen, deren Oberflächen auf eine Temperatur von 150⁰C gehalten wurden, geleitet und dann mit einer Geschwindigkeit von 6 Metern ^e Minute oder mit etwa dem 4,0-fachen der Einlaßgeschwindigkeit gestreckt. Durch diese Stufe wurde die λ Filmbreite von etwa 20,3 auf 17,1 cm und die Filmstärke auf 0,15 mm verringert» Benachbarte Mitlaüfwalzen, von denen jede einen Durchmesser von 11,43 cm aufwies, waren etwa 2,54 mm voneinander entfernte

Der Film wurde dann an seinen Kanten von Klammern erfaßt und in einen 9 Meter langen Ofen gezogen, dessen Lufttemperatur 155⁰C betrug. 1,22 Meter vom Ofeneingang entfernt gingen die Führungseinrichtungen über eine Strecke von etwa 6 Metern auseinander, sodaß der Film in seinem natürlichen Streckverhältnis in Querrichtung gestreckt wurde· Auf den " nächsten 9 Metern wurde der Film auf Raumtemperatur abgekühlt, worauf die nicht-gestreckten Kanten abgeschnitten und das Filmprodukt aa einer Rolle aufgewickelt wurde* Die Haupt stärke des Films war durch das Strecken in Querrichtung auf 0,0127 mm verringert worden. Die durchschnittliche Abweichung der Stärke von der Hauptstärke betrug nur 2,8 J^, im Vergleich zu einer Stärke ab weichung von 2,9 56 des ausgepreßten Films _β

Streifen dieses Filmprodukts mit einer Breite von 2,54 cm wurden bei einer !temperatur von 25⁰C mittels eines

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Scott-Zugfestigkeitsmessers und bei einer ursprünglichen Backenentfernung von 2,54 cm und "bei einer relativen Backenbewegung' von 2,54 cm je Minute untersucht. Die Zugfestigkeit bis zum Zerreißen betrug in Längsrichtung durchschnittlich . 1012 kg/cm² bei einer Dehnung von 208 $><> Die Zugfestigkeit bis zum Zerreißen betrug in Querrichtung durchschnittlich 4218 kg/cm bei einer Dehnung von 34 #. Die Dehnungswerte

»sind wegen des Rutschens in der Halte einrichtung hoch/

Die Schrumpfung dieses Filmprodukts bei erhöhten Temperaturen war groß, und zwar betrug sie bei einer Temperatur von 150⁰O in Längsrichtung 12 $ und in Querrichtung 28 j&.. Die Wärmeschrumpfung bei einer gegebenen Temperatur kann jedoch auf weniger als 0,5 $ nach üblichen Erschlaffungsverfahren verringert werden, bei denen der Film einer solchen Temperatur unter einer geringen Zugkraft, die zum Flachhalten des Films während der Eelaxation ausreicht, ausgesetzt wird. Diese Erschlaffungsstufe ist überraschenderweise von nur geringer oder gar keiner Verringerung der Zugfestigkeit begleitet, wenn nicht die Temperatur bei der Eelaxation etwa 130⁰C übersteigt»

Beispiel 2

Das in Beispiel 1 erhaltene Filmprodukt wurde mit • Hilfe erhitzter Mitlaufwalzen nochmals auf das 1,7-fache in Längsrichtung gestreckt. Ton dem Streckverhältnis abgesehen, entsprachen die angewendeten Bedingungen den in der ersten Stufe von Beispiel 1 verwendeten Bedingungen, und zwar Temperatur der Mitlaufwalzen 150⁰G und Ausstoflgesohwindigkeit 6

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-13-Meter je Minutee Da die Breite des Pilms im gleichen Verhältnis verringert wird, wie die Länge vergrößert wird, bleibt die Hauptstärke von 0,0127 mm unverändert. Die durchschnittliche Stärkeabweichung nach dem Abschneiden der Kanten, die bei dieser Streckstufe gegenüber dem Mittelteil des Filmes etwas verdickt wurden, betrug.2,6 $ von der Hauptstärke. Aus Versuchen mit dem Scott-Zugfestigkeitsmesser nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren ging hervor, daß das Filmprodukt im wesentlichen ausgeglichen war. Die Zugfestigkeit bis zum Zer-

■ ρ

reißen betrug in Längsrichtung 1996 kg/cm bei einer Dehnung von 100 $, während die Zugfestigkeit bis zum Zerreißen in

ρ
Querrichtung 1800 kg/cm bei einer Dehnung von 100 $ betrug.

Beispiel 3

Bin ununterbrochen ausgepreßter isotaktischer Polypropylenfilm mit einer Stärke von 0,1 mm wurde mit der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung in Längsrichtung gestreckt. Bei einer Einlaßgeschwindigkeit von 60 cm je Minute und einer Ausstoßgeschwindigkeit von 3 Metern ge Minute (möglichst gering, sodaß die Temperatur des Films etwa der der Mitlaufwalzen entspricht) wurde die Temperatur auf verschiedenartige Werte eingestellt. Bei einer Temperatur von 132⁰O wurde der Film nicht zu einer gleichmäßigen Stärke gestreckt, wobei an den Filmkanten einige Auszackungen auftraten. Bei einer Temperatur von 138 und 149⁰C erfolgte ein gleichmäßiges Strecken, sodaß das erhaltene Filmpredukt klar und von Falten frei war. Bei einer Temperatur von 154⁰O war das Filmprodukt durch weiße

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Streifen geschädigt, die offenbar auf die in dem verwendeten PiIm enthaltenen Stabilisierungs- oder Weichmachermittel zurückzuführen sind. Wenn auch diese Streifen bei der Orientierung in Querrichtung verschwinden, so wird doch durch deren Auftreten die für diesen Film oberste Arbeitstemperatur angegeben«,

Wenn dieses Verfahren mit einem ig ©taktischen Polypro-A pylenfilm mit einer Stärke von 0,76-2 mm wiederhat wurde, konnten die Mitlaufwalzen bis auf etwa t66°C bis zum Eintreten dieser Erscheinung erhitzt werden, die bei dem dünneren Film bereits bei einer Temperatur von 154⁰C festgestellt wurde»

Beispiel 4

Ein ununterbrochen ausgepreßter isotaktischer Polypropylenfilm mit einer Stärke von 0,762 mm wurde nach dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren in Längsrichtung gestreckt, nur wurde die Oberflächentemperatur der Mitlaufwalzen auf 160⁰C fe und die Ausstoßgesohwindigkeit auf 6 Meter je Minute gehaltene Die Einlaßgeschwindigkeit wurde derart verändert, daß Anfangsstreckverhältnisse in Längsrichtung von 5-10 erhalten wurden_e Die dabei erhaltenen verschiedenen Filme wurden dann bei dem natürlichen Streckverhältnis in einem Spannrahmen bei einer Temperatur von 157⁰C in der Querrichtung gestreckt. Der mit einem Anfangsstreckverhältnis von 10 gestreckte Film wurde jedoch hinter den Kanten der Rahmenklammern beim Strecken in der Querrichtung gestreckt und zerriß daher in dem Spannrahmen» Die Führungseinrichtungen wurden nicht eingestellt, Bindern die

-' *
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Temperatur an dem Spannrahmen -wurde zwecks Ziehens des Films zu einer dünneren Stärke auf 171⁰C erhöht· Demzufolge erreichten die Orientierungslinien an den Filmkanten nicht die Spannrahmenklammern, sodaß bei der Herstellung eines kristallklaren, glatten faltenfreien und zweiaohs*ig orientierten Films keine Schwierigkeiten entstanden. Bs war nicht vorherzusehen, daß der auf das 10-fache in Längsrichtung gestreckte Film in Querrichtung orientiert werden konnte, weil nahezu die gesamte Längsorientierung zwischen den ersten beiden Mitlaufwalzen und praktisch auf einer Linie und offenbar bei praktisch dem natürlichen Streckverhältnis des Films erfolgte«,

Ein Anteil des Films, der anfangs auf das 10-fache in Längsrichtung und dann in Querrichtung gestreckt worden war, wurde unter einem geringen Zug bei einer Temperatur von 150⁰G entspannt· Vor dieser Stufe betrug die Schrumpfung des Films bei einer Temperatur vom 15O⁰C in der Längsrichtung 11 # und in Querrichtung 21 $, nach dieser Wärme ent spannung war jedoch die Schrumpfung bei dieser Temperatur in beiden Richtungen im wesentlichen nullo

Dieswer wärmeentspannte Film wurde dann zusammen mit den anderen zweiachsig orientierten Filmprodukten dieses Beispiels mit Hilfe eines Scott-Zugfietigkeitsmessers nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren untersucht, wobei die in Tabelle A angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.

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Tabelle A

Anfangsstreck-	Endgültige	Zugfestigkeit 1	928 bei .165 fo	3515 bei 37 #
verhältnfs	ois sum Zerreißen	1195 bei 105 $	4148 bei 30 fo
5	Stärke in mm Längsrichtung Querrichtung	1406 bei 72 fo	3445 bei 35 f>
7	0,0135	1300 bei 87 f°	2025 bei 36 fo
10	Ο/Ό93	Beispiel 5
10 (entspannt)	0,007
	0,01

Ununterbrochen ausgepreßter isotaktischer Polypropylenfilm mit einer Breite von 30 cm und einer Stärke von 0,244 mm wurde mit Hilfe von zwei Paaren oder Gruppen von Halte weizen auf das 3-fache in Längsrichtung gestreckt, auf 143⁰C erhitzt und dann etwa 3 Meter auseinandergezogene Der PiIm wurde zwischen den angetriebenen Haltewalzen von einer Eeihe von ^v Zylindern getragen, jedoch nicht um diese herumgeführte Die Ausstoßgeschwindigkeit betrug 3 Meter je Minute. Der gestreckte Film, der in Form einer Rolle aufgewunden wurde, hatte eine Breite von nur 17»8 cm und eine durchschnittliche Stärke von 0,114 mm. Bei der Untersuchung mit dem Scott-Zugfestigkeitsmesser wurde seine Zugfestigkeit in Längsrichtung bis zum Zerreden zu 1490 kg/cm bei einer Dehnung von 202 f> und seine Zug-

festigkeit in Querrichtung bis zum Zerreißen zu 246 kg/cm bei einer Dehnung von mehr als 1000 f> bestimmte

Der Film wurde abgewickelt, auf einem Spannrahmen in einen auf 143⁰O erhitzten Ofen gebracht und bei seinem natürlichen Streckverhältnis in Querrichtung gestreckt, wobei die

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Hauptstärke auf 0,01 mm verringert wurde, Die durchschnittliche Abweichung der Stärke von der Hauptstärke betrug nur 1,6 fo im Vergleich zu 5,4 $ durchschnittlicher Stärkeabweichung bei dem ausgepreisten Film. Die Längszugfestigkeit dieses Films bis zum Zerreißen betrug 1047 kg/cm bei einer Dehnung von 215 $, während die Zugfestigkeit dieses Films in Querrichtung bis zum Zerreißen 3093 kg/cm bei einer Dehnung von 18 $ betrug,· was mit dem Scott-Zugfestigkeitsmesser bestimmt wurde.

Druckempfindlicher Klebestreifen.

Bin wesentlicher Verwendungszweck für den erfindungsgemäß vorgeschlagenen, in zwei Eichtungen orientierten Film ist eine Unterlage für einen druckeinpfindlichen Klebestreifen. Ein Streifen wird z_eB. aus dem in Beispiel 2 beschriebenen Filmprodukt hergestellt <> Da die druckempfindlichen iCLebmittel auf dem nicht-behandelten Film schlecht haften, wurde zwecks Grundierung der einen Filmoberfläche der Film mit einer Koronaentladung behandelt« Der Film wurde dazu um eine drehbare Stahltrommel mit einem Durchmesser von 4.0 cdi geleitet, die geerdet worden war* In einer Entfernung von 1,27 cm von der Trommeloberfläche war im Mittelpunkt ein halb zylindrischer Stahlmantel angeordnet, der mit einer Spannung von 8000 YoIt aus einem Wechselstromgenerator mit einer Frequenz von 300 Hertz gespeist wurde. Bei einer Filmgeschwindigkeit von 4,5 Metern je Minute auf der Trommel wurde durch die ununterbrochne elektrische Entladung zwischen dem Mantel und der Trommel die freiliegende Oberfläche des Films wirksam grundiert.

Als druckempfindliches Klebmittel wurde eine Lösung 9098 19/109 1

von 20 fo eines Mischpolymerisats aus 95,5 Gewichtsteilen Isooctylacrylat und 4,5 Gewichtsteilen Acrylsäure in Heptan und Äthyl ac et at verwendet. Dieses Klebmittel wurde auf eine endlose Papierrolle auf eine Schicht eines Silikonfreisetzungsmittels aufgetragen, 5 Minuten "bei 5O⁰C und dann 10 Minuten bei 70⁰C zwecks Erzeugung eines gleichmäßigen Überzugs mit

ο
einem Gewicht von 0,5 g-;je 155 cm getrocknet. Die grundierte Oberfläche des Polypropylenfilms wurde dann zwecks Herstellung eines Schichtgebildes mit dem Elebmittelüberzug zusammengepreßt, indem die Filme durch eine Stahlwalze und eine gegenüberliegende, mit Kautschuk überzogene Walze geleitet wurden«. Beim Abziehen des mit Silikon behandelten Papiers von dem Polypropylenfilm blieb der Elebmittelüberzug an dem Film haften und wurde eine · druckempfindlich© Hebmittelfolie erhalten, die nach dem Zerschneiden auf eine Breite von 1,27 cm in Rollen des Streifens aufgewunden wurde« Der Streifen wurde anschließend von der Rolle abgewickelt, ohne daß eine Entsehichtung oder irgend eine andere schädliche Wirkung erhalten wurde. Wenn die««; ser Film mit seiner eigenen Hebmittelschicht auf glatte Oberflächen aufgetragen wurde, konnte der Streifen anschließend leicht abgezogen werden, ohne daß sich das Elebmittel ablöste.

Die Haftfestigkeit des Streifenprodukts auf Stahl wurde nach einem Verfahren bestimmt, bei dem der Streifen mit einer polierten Platte aus rostfreiem Stahl zusammengepreßt und die Kraft gemessen wurde, die zum Abziehen des Streifens in einem Winkel von praktisch 180° durch Bewegen der Platte in Bezug auf das freie Ende des Streifens mit einer konstanten

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G-eschwindigkeit von 228 cm je Minute erforderlich war« Der bei diesem Versuch erhaltene durchschnittliche Wert betrug 51Og je 1,2? cm Breite, was eine zufriedenstellende Haftfestigkeit auf Stahl wiedergibt.

Wegen seines hohen dielektrischen Wertes ist dieser druckempfindliche Klebestreifen besonders für elektrische Isolierungen brauchbar. Obwohl der beschriebene Streifen gegenüber hoher Temperatur und Verwitterung weniger beständig

als bestimmte vergleichbare Streifen ist, können durch Einverzwecks
leiben von Ruß/Schutzes vor ultraviolettem licht und von Oxydationsschutzmitteln in die Polypropylenunterlage diese Eigenschaften erhalten werden«.

Eine Ansah! von anderen druckempfindlichen Klebestreifen· sind aus den neuartigen, zweiachsig orientierten Polypropylenunterlagen hergestellt worden, die zunächst nach dem oben beschriebenen Verfahren mittels einer Glimmentladung grundiert worden sind. Zu den druckempfindlichen Klebmitteln, die erfolgreich auf den neuartigen PiIm aufgetragen worden sind, gehören eine Anzahl von Kautschuk-Harzmassen» Eine solche untersuchte Masse bestand z.B« im wesentlichen aus 100 !Teilen Rohkautschuk und 75 Teilen polymerisiert en ß-Pineriharzes mit einem Schmelzpunkt von 115⁰C und einer Säurezahl von 0 (ein solches Harz ist ZeB. unter der Bezeichnung "Piccolite S-115" handelsüblich).

Bei Streifen, bei denen ein sehr dünner, zweiachsig orientierter Polypropylenfilm als Unterlage verwendet worden ist, kann vorzugsweise ein rückseitiger überzug mit geringer Haftfestigkeit zwecks Erleichterung des Abspulens von einer

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Rolle verwendet werden.» besonders wenn ein stark klebendes , Klebmittel verwendet worden ist» für diesen Zweck besonders ■brauchbar ist ein Mischpolymerisat aus 60 Teilen Octadecylacrylat und 40 Teilen Acrylsäure.. . . . .

- Kondensatorfilm» . . . . .

Ein ausgepreßter isotaktischer Polypropylenfilm wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren in Iiängsrichtung und dann in Querrichtung zwecks Erzeugung einer W durchschnittlichen filmstärke von 0,0063 mm gestreckt. Die

Iiängszugfestigkeit des orientierten Films betrug 2390 kg/cm bei einer Dehnung von 135 Ί° und die Zugfestigkeit in Quer-

richtung 3655 kg/cm bei einer Dehnung von 30 $, was mit einem instron-Zugfestigkeitsmesser nach einem Verfahren gemessen wurde, bei dem 2,54 cm breite Streifen, eine anfängliche Backenentfernung von 2,54 cm und eine Kreuzkopfgeschwin-. digkeit von 30 cm je Minute verwendet wurden* Der Film besaß

eine Durchschlagsspannung von 4400 Volt, die für einen Kunst- ^ stoffilm dieser Stärke außergewöhnlich hoch war₀ Bei einer

Frequenz von 100 Hertz je Sekunde, einer Temperatur von 23⁰G und einer relativen Feuchtigkeit von 50 $> betrug die Dielektri*· zitätskonstante 2,1 und der Verlustfaktor 0,001«

Dieser Film wurde auf der Polyäthylenoberfläche mit • einem mit Polyäthylen überzogenen Kraftpapier durch Hindurchziehen der beiden Gebilde durch Kalanderwalzen beschichtet, wobei die das Kräftpapier berührende Walze auf eine Temperatur von., 9O⁰C erhitzt worden war. Die freiliegende Oberfläche des Polypropylenfilms wurde mittels einer Grlimmentladungsbehandlung grundiert. Die verwendete Vorrichtung bestand aus einer festen

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2 Platte aus rostfreiem Stahl mit einer Kantenlänge von 35,5 cm im Quadrat und aus einer durchlöcherten Platte aus rostfreiem Stahl mit der gleichen Abmessung, die in einer Entfernung von etwa 2,54 cm !zueinander parallel angeordnet waren» Die feste Platte wurde auf einer Spannung von +200 Volt und die durchlöcherte Stahlplatte auf einer Spannung von -100 Volt gehalten. Bei einem Druck von 300 - 500 u Hg betrug der Stromfluß durch diese Anlage stets 8 Ampere. Unter diesen Bedingungen wurde ein ununterbrochenes 15 cm breites Band des Polypropylenfilms in einer Entfernung von 1,27 - 2,54. cm und mit einer Geschwindigkeit von 2,75 Metern je Minute über die durchlöcherte Platte geleitet» Durch diese Einwirkung wurde die der durchlöcherten Platte am nächsten liegende Pilmfläche wirksam grundierte

Das vorübergehend erzeugte Sohichtgebilde wurde dann bei einem Druck von 0,4 M Hg durch eine zweite Vorrichtung geleitet und dort Aluminiumdämpfen, die durch Induktionserhitzen von Aluminium erzeugt worden waren, zwecks Aufdampfung eines Aluminiumüberzugs mit einer Stärke von etwa 0,035 V. auf die grundierte Fläche des Polypropylenfilms ausgesetzt. Die leitfähigkeit des Aluminiumüberzugs betrug 0,8 0hm je Flächeneinheit. Die Haftfestigkeit des Aluminiumüberzugs auf dem Polypropylen war angemessen, sodaß ein stark klebender, druckempfindlicher Klebestreifen, der gegen den Überzug gepreßt worden war, beim Abziehen mit einer mäßigen Geschwindigkeit nicht mehr als 10 $> des Überzugs entfernte.

Der mit Aluminium überzogene Polypropylenfilm wurde

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dann von dem Kraftpapierträger, leicht abgezogen und anschließend zur Herstellung von Kondensatoren verwendet, die " nach dem Durchschlagen bei hohen Spannungen von selbst ihre ursprünglichen Eigenschaften wiedererlangten (were selfhealing). Diese Eigenschaft, zusammen mit den oben angegebenen quantitativen Angaben, zeigen, daß.der zweiachsig orientierte Polypropylenfilm zur Herstellung von Kondensatoren besonders geeignet ist Ό

Wegen der hohen Klarheit des Polypropylenfilms besitzt der Aluminiumüberzug bei der Betrachtung durch den PiIm ein brilliantes Aussehen, sodaß das mit Metall überzogene

Pilmprodukt für Zeichen und für Schauzwecke verwendet werden kann»

Der neuartige, zweiachsig orientierte PiIm kann auch für viele andere Zwecke, z.B. als Unterlage für ein Schleifblattmaterial oder als Verpackungsmaterial, verwendet werden, besonders wenn er zuerst grundiert und mit einem in der Wärme verschweißbaren Überzug versehen worden ist» Pur viele Zv/ecke ist der nicht-ausgeglichene PiIm, der in Beispiel 1 hergestellt worden ist, genauso brauchbar wie ein ausgeglichener PiIm und kann für bestimmte Zwecke sogar vorteilhafter verwendet werden, so z.B. als Träger für "in Längsrichtung angeordnete Glasfasern zwecks Herstellung von sehr festen Trag- ' riemenstreifen mit einem ungewöhnlich guten Zusammenhalt in der Querrichtung. Das in Beispiel 1 beschriebene Pilmprodukt kann auch mit einem zweiachsig orientierten Polypropylenfilm, der durch erneutes Orientieren in der Längsrichtung "über"-ausgeglichen worden ist, zwecks Herstellung eines Schichtge-

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bildes mi-t einer,,großen Gesamtfestigkeit beschichtet werden*. Aus wirtschaftlichen Gründen wird jedoch für ein solches Sehichtgebilde an Stelle des in Beispiel 1 beschriebenen Filmprodukts,vorzugsweise ein Film verwendet, der in Querriphturig orientiert worden ist. Da die endgültige Orientierungs.stufe in Längsrichtung die andere Hälfte des Schichtgebildes weitaus stäjrker ausgleichen kann, ist es dennoch möglieh, ein Schichtgebildet'' mit im wesentlichen ausgeglichenen Eigenschaften zu erhalten.

Der in Längsrichtung "über"ausgeglichene Film kann selbst besonders für solche Gegenstände, wie TJmhüllungsaufreißstreifen oder als verstärkender Streifen, verwendet werden,. Für solche Zwecke wird gewöhnlich ein Überzug aus einem Klebmittel, z.B. ein gummiartiges Klebmittel oder ein druckempfindliches Klebmittel , verwendet«

Obwohl das einzige kristalline Polypropylen, das gegenwärtig handelsüblich ist, in isotaktischer Form vorliegt, sollte auch die syndiotaktisehe Form (die substituierenden Methylgruppen wechseln sich regelmäßig auf der einen und der anderen Seite der Kette ab) kristallin sein und daher naoh dem für die isotaktisohe Form beschriebenen Verfahren zweiachsig orientiert werden können.

- Patentansprüche -

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Claims

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ΐ e irt aü-sp'rfo^e · T 50 A 523

ykVerf ahren - zum,,zweiachsigen. Orientieren eines .. endlosen, :kristallinen⁷Polypropylenfilms>. dadurch gekennzeichne,t,_f .^aß· der·;fiimktoei: eimer r^emperatur von 135 - 160 C bis zu-, etwa · dem-: 1 0-fa.chen.... in der Längsrichtung gestreckt -und dann bei einer Temperatur von 135 - 160⁰C bei seinem natürlichen Streckverhältnis in der Querrichtung gestreckt wird.

2ο Verfahren,..nach,Anspruch 1-.,- dadurch gekennzeichnet, daß (1) der Film ununterbrochen auf etwa das 10-fache in Längsrichtung zwischen gegenüberliegenden Vorrichtungen gestreckt, während der Film zwischen diesen Vorrichtungen auf einer, SPemp.eratur von- 135 - 1.6O⁰C und. cjuer zu seiner Brexte mit "je-^einer Reihe·;von. feststehenden, drehbaren, eng anein- . and erlieg end en Oberflächen in Berührung gehalten wird,, -. ; (2) daß dann der Film in Querrichtung bei seinem natürlichen Streckverhältnis zwischen anderen gegenüberliegenden Vorrichtungen ununterbrochen gestreckt, wird,, während der Film ohne Unterstürzung zwischen diesen Vorrichtungen auf einer Temperatur von 135 - 160⁰C gehalten wird, und daß (3) der Film bis zum Abkühlen auf Raumtemperatur in einem gestreckten Zustand gehalten wird₀

3 ο Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner der Film in Längsrichtung bei einer Temperatur von "135 - 160⁰C und bis zu. einem Ausmaß gestreckt wird, das zur Erhöhung der Zugfestigkeit des Films in Längs-

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richtung auf mindestens die Zugfestigkeit in Querrichtung erforderlich ist„

4ο Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner der zweiachsig gestreckte Film auf eine Temperatur von etwa 16O⁰C erwärmt wird, während der Film gerade unter einer Spannung gehalten wird, die zum Flachhalten des Films ausreicht.

5ο Zweiachsig orientiertes, kristallines Polypropylenfilmprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

6. Druckempfindlicher Klebestreifen, dtesen Unterlage aus einem Film nach Anspruch 5 besteht.

7ο Film nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er eine festhaftende Metallschicht mit einer Stärke in der Größenordnung von 0,03 U trägt.

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