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Verfahren zur herstellung eines hochfesten, wärmebeständigen Polymerisatfilms
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines hochfesten, wärmebeständigen
Polymerisatfilms und besonders die Herstellung eines Films, der als Unterlage- oder
Trägerbestandteil für einen äußerst dünnen (ultra-thin) magnetischen Wiedergabestreifen
geeignet ist.
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Filme aus organischen Polymerisaten, die beim Kaltstrecken bei der
Röntgenstrahlena@slyse eine charakteristische lineare Orientierung zeigen, wie z.B.
die zogen@@nten "Superpolymerisate", die bei bifunktionellen Kondensationsumsetzungen,
z.B. Veresterung, Umesterung, Amidbildung und Verähterung, erhalten werden, werden
in ihrer Zähigkeit und anderen Eigenschaften durch Reckspannung (tensilization)
oder Orientierung infolge Kaltstreckens stark verbessert. Das Kaltstrecken erfolgt
gewöhnlich bei oder etwas oberhalb der zweiten Übergangstemperatur des Polymerisatz,
z.B. bei etwa 80°C bei Polyäthylenterephthalat.
Da der orientierte
Pill bei der anschließenden Einwirkung erhöhter Temperaturen übermäßig schrumpft,
wird der Pill dann durch Einwirkung höherer Temperaturen unter Zugspannung, gewöhnlich
150 - 220°C bei gestrecktem (tensilised) Polyäthylenterephthalat, oder Temperaturen
in einem beschränkteren Bereich bei niedriger schmelzenden Polymerisaten in der
Hitse verfestigt.
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Die Wärmeverfestigung erfolgt gewöhnlich durch Spannen des Pille
über swei einstellbare Führungseinrichtungen (tracks), von denen jede eine endlose
Kette von Klammern trugt, die die Kanten des Films bein Durchgang unter einem Infraroterhitzer
oder durch einen Ofen festhalten.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Wärmeverfestigung Mit einer Einrichtung,
die man Strecken (tensilizing) des Pille geeignet ist, ohme daß große Öfen zur Wärmeverfestigung
und teure, komplizierte Spanneinrichtungen erforderlich sind.
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Gleichzeitig wird der Film zwecks Verfestigung bzw. Verstärkung (strengthen)
in der Längsrichtung erneut gestreckt (retensilized). Die Wärmeverfestigung und
gleichzeitige erneute Streckung (retensilization) erfolgen vorzugsweise bei derart
hohen Temperaturen, daß der Piln ein charakteristisches knisterndes Geräusch verursacht,
wenn er die Oberflächen, mit denen er während des Verfahrens in Berührung kommt,
verläßt Die gleiche oder eine sogar noch einfachere Vorrichtung kann nach der Wärmeverfestigung
sur Aufhebung der in den Pils verbleibenden Spannungen (strains) verwendet werden,
wobei der Film unter einer geregelten, Jedoch wesentlich geringeren Zugkraft (tension)
erhitzt wird.
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Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein
gestreckter (tensilized) Film mit einer gleichbleibendne Einlaßgeschwindigkeit in
Oberflächenberührung über seiner gesamten Breite eder von einer Reihe von feststehenden,
eng beisinanderliegenden und drehbaren Oberflächen ununterbrechen zugeführt, der
Film in Berührung Mit der Reihe von Oberflächen auf eine Wärmeverfestigungstemperatur
oberhalb von 150°C und innerhalb eines Bereichs von 30°C, jedoch unterhalb der miedrigsten
Temperatur (im engl. Orig.: "and within 30°C of, but lese than, the lowest temperature"..),
bei der die optische Oberfläche des gestreckten Films beschädigt wird, wenn er auf
einer polierten Messingoberfläche kurzzeitig gestreckt (if stretched momentarily
against a polished brass surface) und davon abgezogen wird, erhitzt, der Film, während
er noch nit der letzten in der Reihe der Oberflächen in Berührung steht, abgeschreckt
und der abgeschreckte Film von der letzten der Oberflächen Mit einer gleichbleibenden
Auslaßgeschwindigkeit abgezogen wird, die mindestens das 1,2-fache der Einlaßgeschwindigkeit
beträgt.
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Das Streckverhältnis, d.h. das Verhältnis von Einlaß- ru Auslaßgsschwindigkeit,
wird vorzugsweise auf einen Wert eingestellt, der den natürlichen Streckverhältnis
des Pille bei der Arbeitstemperatur entspricht oder diese. etwas überschreitet.
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Das natürliche Streckverhältnis soll das Verhältnis der gedehnten
Länge mr der ursprünglichen Länge an der Stelle der Zug-Spannungskurve des gestreckten
(tensilized) Films bezeichnen, bei den man weiteren Strecken des Pille eine wesentlich
erhöhte Zugkraft erforderlioh ißt, Dieser Punkt der Kurve
steht
im Gegensatz zu der Streckgronze, einem frühren Punkt auf der Zug-Spannungskurve,
bei dem eine wesentlich geringere Zugkraft zum weiterem Strecken des Films erforderlich
ist.
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Ein Polyäthylenterephthalatfilm z.B., der durch Strecken un etwa
das 3-fache in der Länge- und Querrichtung gestreckt (tensilized) worden ist, kann
bei 230°C ein natürliehen Streckverhältnis voa etwa dc 2,0-fachen haben und bein
Strecken um etwa das 2,4-fache reißen. Obwohl jedes wesentliche Streckverhältnis
bei dieser hohen Temperatur, z.B. von 1,2 oder darüber, die Festigkeit des Pilus
in der Streckrichtung wesentlich verbessern kann, ist die Weigung des Films zum
Schrumpfen sehr groß, uad seine Ränder neigen zum Wendern un Verdicken mit Besug
auf die Mitte. Dieser Randverlust kann auf ein @indest@@ß verringert werden, wenn
das Streckverhältnis auf oder in der Nähe des Maximalwertes gehalten wird, oberhalb
von welchen ein übermäßiges Brechen des Pille auftritt, z.B. bei oder etwas oberhalb
des natürlichen Streckverhältnisses.
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Bei dem erfindungsgemäß vergeschlagenen Verfahren werden die besten
Ergebnisse gerade unterhalb der tiefsten Temperatur erhalten, bei der die optische
Oberfläche des Pille beschädigt wird, vun sie km Cqe eine polierte Massingeberfläche
gestreckt und davon abgezogen wird, wobei ein um se geringerer Vorteil erzielt wird,
je weiter von dieser Temperatur abgewichen wird. Je höher die Arbeitstemperasur
ist, um se höher ist die Wirksamkeit der Wärmeverfestigung. Je höher ferner die
Arbeitstemperatur ist, um so gröker
ist das mögliche Streckverhältnis
bei einer demzufolge erhöhten Festigkeit des Filmprodukts. Wenn das Streckverhältnis
al oder ja der Jäh. des obersten Wertes gehalten wird, wird das Ausmaß des Randverlustes
bei einer erhöhten Arbeitstemperatur verringert.
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Eine Klasse von linearen Superpolymerisaten, die bei der Ausführung
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens vorzugsweise verwendet werden, kann
als "Polymethylenterephthalat" bezeichnet werden. Zu dieser Klasse gehöhren Polyester
aus etwa stöchiometrischen Mengen von Terephthalsäure und einem Polymethylenglykol
der Formel HO-(CH2)n-OH, in der n eine ganse Zahl zwischen 2 und 10 eingchließlich
ist.
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Geringere Mengenanteile, Wd zwar bis zu etwa 10 - 20 % , der Terephthalsäure
können durch eine andere Diearbensäure ersetzt werden, so durch Isophthalsre, Sebaeinsäure
na Adipinsäure, dorn Glykolester bei einer Temperatur von beständig ist, wobei die
zuletzt angegebene Säure beverzugt wird, wenn ein Film mit haher Klarheit hergestellt
werden soll. Sehr geringe Mengenanteile des @lykeis können auch durch ein anderes
Glykol, wie Diäthylenglykol, ersetzt werden.
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Die verliegende Erfindung wird an Hand der Zeic@-nungen weiter erläutert,
in denen Fig. 1 ein schematischer Querschnitt einer Vorrichtung zum gleichseitigen
ernsuten Strecken (retensilizing) und Wärmsverfestigen und d@@@ Entsp@@@@@ des @@@@ter@@@@@@
gestreckten (tensilized) Polyesterfilms in der Wärme und
Fig. 2
eine ähnlich Ansicht einer Vorrichtung man aufeinanderfolgenden Auspressen, Strecken
(tensilizing) und gleichzeitigen erneuten Strecken (retensilizing) und Wärmeverfestigen
eines Polyesterfilms nach einem ununterbrochenen Verfahren it.
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In Pie. 1 hält eine Zuführwalze eine lange Bahn eines Polyesterfilms
6, z.B. aus Polyäthylenterephthalat, der zuvox bei einer Temperatur etwas oberhalb
zeiner zweiten Übergangstemperatur auf etwa das 3-fache der ursprünglichen Abmessungen
in jeder Richtung zweiachsig gestreckt worden ist.
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Ein Paar Kneifwalzen 8, deren größere einen elastischen Kautschukmentel
trägt, ziehen den Pils 6 von der Zuführwalze 5 ab und dienen in Vorbindung mit den
angetriebenen Beschickungswalzen 9 zum Erzeugen eine gleichbleibenden Einlaßgeschwindigkeit
zu einer Reihe von Leerlaufführungswalzen 10 und 11.
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Beim Abziehen von der Vorratzwalze 5 wird der Film 6 6 zwecks Erzeugung
sauberer Ränder durch die Messer 7 beschmitten, weil ungenzue Ränder ein Reißen
des Films bei dem unten beschriebenen Verfahren bewirken können. Die angetriebenen
Auslaßwalzen 12 und die angetriebenen Kneifwalzen 13 (deren größere mit Kauts@buk
überzegen ist) dienen zum Hindurchziehen des Films durch eine Reihe von leerlaufführungswalzen
10 und 11 und zum @rzeugen einer unabhängigen gleichbledbenden Auslaßges@hwindigheit.
Dabei sellte darauf ge@chtet werden, daß die K@sifwalzen von Ve@@@einigungen freigehalten
werden, die dem Film ver-@chlechtern könnten. Zur Ver@eidung dieser Schwierigkeit
werden ver@ugsweise die K@eifwalzen 8 und 13 nur d@@@ ang@@chaltet, wenn das @@@
Ven@iden eine @lei@@@@ auf@@i@@lich ist.
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Alle Leerlaufwalzen 10 und 11 wie auch die erste der engetriebenen
Auslaßwalzen 12 bestehen aus einem wärmeleitfähigen Naterial, z.B. aus mit Ohrom
platiertem Stahl, und sind mit einem hohlen Innenraum versehen, durch den eine Flüssigkeit
zwecks Wärmeaustausch gepumpt wird. Bo kann z.B.
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Öl M einen (nicht gezeigten) Heizelement vorbei und durch die Leerlaufwalzen
10 und 11 zwecks Erzeugung einer Oberflächentemperatur von 220°C gepumpt werden,
während die erste der angetriebenen Auslaßwalzen @2 Mit Hilfe von hindurchgepumptem
kaltem Wasser auf einer Temperatur ovn 25°C gehalten werden kann. Jede dieser Walzen
hat einen Durchmesser von etwa 11,5 cm, nur die Leerlaufwalze 10 hat etwa die doppelte
Größe.
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Die aufeinanderfolgenden Walzen dieser Reihe sind etwa 1 @@ voneinander
antfernt. Der Film überbrückt somit ohne Träger zwischen den kleieren Weisen eine
Entfernung von etwa 2,2 cm und zwischen der großen Leerlaufwalze 10 und der ersten
kleineren Walze 11 eine Entfernung von etwa 2,6 cm.
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Die Walzen sind in der Reihe vorzugsweise soweit voneinander entfernt,
daß der Film mindestens 1,27 cm zwischen aufeinanderfolgenden Walzen überbrückt.
Da der Film bei de verwendeten hohen Temperaturen und besonders dann, wenn das Streckverhältnis
den obersten Wert erreicht, fest an dem Walzen haftet, wird tatsächlich die gesamte
Zugspannung (stres@ of tensilization) auf die nicht-umterstützte Fljche des Films
beschränkt; bei engeren Zwischenraum würde die Gefahr des Reißens ungebührlich verstärkt
werden. Wenn anderarseitz der Zwischenraum soweit erhöht würde, daß der Pill sehr
als 5 cm zwischen aufeinanderfolgenden Walzen zu überbrücken hätte, würde
ein
unzweckmäßiges Abkühlen des Films bewirkt werden, das bei einem ungleichmäßigen
Abkühlen zu einer Faltenbildung des Pille führen könnte.
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Der erneut gestreckte (retensilized) Film 6 kann dann von den Kneifwalzen
13 direkt su einer Aufnahmewalze geleitet werden, weil dieser Pils für viele wesentliche
Verwendungszwecke ausreichend wärmebeständig ist, so für Unterlagen für Magnetwiedergabebänder
und für Verpackungszwecke. Zur Erzeugung einer überlegenen Wärmebeständigkeit jedoch
wird der Film 6 in einen senkrechten Luftumwälzffen 14 ua eine Leerlaufwalze 15
geleitet, die etwa die gleiche Oberflächentemperatur wie die Luft in de Ofen hat,
und dann durch eine abgekühlte Leerlaufwalze 16 auf @aumtemperatur abgeschreckt.
Die angetriebenen Kneifwalzen ia führen dann dc Pils 6 Bu eine Messerpaar 19, du
die in Bezug auf da Mittelteil des Films während des Verfahrens verdickten Ränder
abschneidet. 1 Filmprodukt wird dann zwecks Lagerung auf eine Aufnahmewalze 20 aufgewunden.
Die Geschwindigkeit der kmeifwalzen IS und der Aufnahmewalze 20 wird von einer Steuerwalze
17 geregelt, die mit einem (nicht gezeigten) einstellbaren Gegengewieht zwecks Regelung
der Zugkraft (tensien) in @ dc Pils guustet ist, weea dieser durch den Wär;enungsofen
hindurchgeht.
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Der Wärmeentspannungsofen wird, wie ges@gt, vorzugsweise senkrecht
angeordnet, weil dadurch eine einfache visuelle Betrachtung des Films ermöglicht
wird und Düsen für Kühlluft leicht angebracht werden können, die zur Vermeidung
eine.
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Schrumpfens dienen. Der Ofen kann aber wdh waagerecht angeerdnet
werden,
wobei der Film entweder ohne Träger hindurchgeleitet oder Qber die Oberfläche einer
Reihe von Walzen oder feststehenden Trägern oder abgweckselnd über und unter einer
Reihe von erhitzten Leerlaufwalzen geleitet werden kann, nur ist dabei ein stjrkerer
Zug (tension) in das Film erforderlich, ais für ein. vollständige Eliminierung der
Spannungen zweckmäßig ist.
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Wenn der Film 6 in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung durch die
Zuführwalzen 9 mit einer gleichbleibenden Einlaßgeschwindigkeit von 6 Metern je
Minute und durch die Auslaßwalzen 12 mit einer gleichbleibenden Auslaßgeschwindigkeit
von 12 Metern je minute befördert wird, erreicht der Film nahezu die Oberflächentemperatur
der erhitzten Leerlaufwalzen, d.h.
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2205C, und wird dann durch die erste der angetriebenen Auslßwalzen
12 auf nahezu Raumtemperatur abgeschrsekt. Wenn sowehl Einlaß- als auch Auslaßgeschwindigkeit
verdeppelt werden, kann der Film - besenders dann, wenn er verhältnismäßig aia ist
diese Temperatur nicht erreichen, sodaß eine Erhöhung des Durchmesserz der Leerlaufwalze
10 oder eine Erhähung der Temperatur des darin umgepumpten Öles zweskmäßig sein
kann. Der Pill dürfte sonst nicht fest genug an der Leerlaufwalze 10 haften, sodaß
des Schrumpfen in der Breite (withwise neckdown) verstärkt und die Breite des brauchbaren
Frodukts verringert wird. Dieses Schrumpfen bzw. Vorringern der Breite ("neckdown")
wird durch eine Strsckung in Längzrichtung erzeugt. Set höheren Geschwindigkeiten
des Filmdurchgangs kann uok die erzte der Auslaßwalzen 12 den Pils nicht ausreichend
abschrecken, sodaß eine Erniedrigung der Temperatur des darin umgepumten Wassers
oder
die Anordnung einer weiteren gekühlten Leerlaufwalze zweckmäßig sein kann. Der Film
auf jedoch nicht unbedingt vollständig auf Raumtemperatur abgekühlt werden, bevor
er die erste der Auslsß@nlsen 12 verläßt, so lange er nicht schrumpft bzw. Falten
schlägt.
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Im der in fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist ein amorpher Film nicht
gleichzeitig gestreckt (tenzilized) und wärmsverfestigt werden, weil der Film bei
den erfindungsgemäß verwendeten hohen Temperaturen zu einem Ankleben an den Leerlaufführungswalzen
neigt. Obwohl die Oberflächen der Leerlaufwalzen mit einem Überzug versehen werden
könnten, der des Ankleben verhindert, wird vorzugsweise eine Vorrichtung, wie dir
in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung, verwendet, in der ein amerpher Film zunächst durch
Kaltstrecken bei den bischer verwendeten Temparaturen geztreckt (tensilized) und
anschließend ermeut gestreckt (restensilized) und wärmeverfestigt wird.
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Za der in Pig. 2 gezeigten Vorrichtung wird ein gesehmelze@er Polymerisatfilm
21, z.b. aus einem Polyäthylenterephthalatpolyester, vorzugsweise mit abgerundeten
Rändern auf eine zich drchende Abschrecktrommel 22 ausgepresst und davon mit Hilfe
von angetriebenen Kmeifwalzen 23 und angetriebenen Beschickungswalzen 24 abgezegen
und zu einer Reihe von Leerlaufführungswalzen 25 befördert. Eine durch diese Leerlaufwalzen
25 strömende erhitzte Flüssigkeit Mit deren Oberflächentemperatur auf oder etwa
über der zweiten Übergangstemperatur des Films, während durch eine kalte Flüssigkeit
die durch die erzte der fünf angetriebenen Zugwalzen 26 strömt, der Film auf Raumtemperaturen
abgekühlt wird. Die Walzen 26
werden mit gleichblsib der Geschwindigkeit
z.B. Mit der 5- bis 6-f@@her Geschwindigkeit der Beschickungswalzen 24, betrieben,
sodaß der Pill in Längarichtung gestreckt (tensilized) wird.
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Die angetriebenen Zugwalzen 26 dienen auch als Zuführwalzen für eine
zweite Reihe von Leerlaufführungswalzen 27, 28 und 29, die alle - die letzte Leerlaufwalze
29 ausgenommen - die gleiche Ba@@eise, Größe, Abstand, Arbeitstemperatur und -funktion
wie die in Fig. 1 gezeigten Leerlaufwalzen 10 und 11 haben. Eine Gruppe M angetriebenen
Auslaßwalzen 30 und angetriebenen Kneifwalzen 31 zergt für eine unabhängige gleichbleibende
Filmauslaßgeschwindigkeit und befördert den Film su den Messern 32, die die gebördelten
Ränder abschneiden, worauf der Film zwecks Lagerung zu einer Rolle aufgewunden wird.
Die letzte Leerlaufwalze 29 und die erst. der Auslaßwalzen 30 werden durch hindurchströmendes
Wasser von innen gekühlt und schrecken beide den Pils ab, bevor dieser große Entfernungen
ohne Abstützung zurücklegt.
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Bei einer Temperatur der Oberflächen der Leerlaufwalzen 27 und 28
innerhalb eines Bereichs von 30°C, jedoch unterhalb des Klebpunktes des gestreckten
(tensilized) Films und bei einer Geschwindigkeit der Auslaßwalzen 30, die su der
Geschwindigkeit der angetriebenen Zugwalzen 26 so eingestellt ist, daß der gestreckte
(tensilized) Film bei etwa seine n@türlichen Streckverhältnis flir die Temperatur
gestreckt (stretched) wird, wird ein wärmebeständiges Filmprodukt erhalten. das
eine außergewöhnlich hohe Festigkeit in Längsrichtung besitit. Da der Film bei dieser
Temperatur stark
haftet und bei seinem natürlichen Streckverhältnis
unter einer beträchtlichen Spannung steht, wird das Schrumpfen in der Breite (widthwise
neckdown) auf ein Mindestmaß gehalten, sodaß der Pill in eine. mäßigen Ausmaß in
Querrichtung gestreckt (tensilized) wird und das erhaltene Filmprodukt eine weitaus
geringere Neigung man Reißen oder man Auffasern (Trennung in einselne Fasern) als
dann besitzt, wenn Temperatur und Streckverhältnis wesentlich geringer wären. Auch
der Randverlust als Folge einer Dickenveränderung wird verringert.
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Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung kann durch Anbringen eines Spannrahmens
zwischen der ersten und zweiten Reihe der Walzen zum Ziehen des Filme 21 in Querrichtung
ver-Mindert werden. Auch kann der Film von den Kneifwalzen 31, wie in Fig. 1 gezeigt,
in einen Wärmeentspannungsofen geführt werden.
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Die in den Zeichnungen gezeigten Vorrichtungen sind vorzugsweise
so eingerichtet, daß die Mit der Oberseite des Films in Berührung kommenden Walzen
gegenüber den abwechselnden Walzen nach oben bewegt werden können, spdaß du Einführen
einer neuen Filmbahn in die Vorrichtung erleichtert wird.
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Die Leerlaufführungswalzen müassen nicht unbedingt Leerlaufwalzen
zein, sondern jede der Walzen kann mit der Geschwindigkeit angetrieben werden, Mit
der sie sich sonst drehen wïrde.
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Die angetriebenen Walzen, z.B. die erste der Auslaßwalzen 12 von Fig.
1, die dicht en der Reihe der Leerlaufwalzen angeordnet sind, können auch al Leerlaufwalzen
ausgebildet werden.
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Selbstverständlich können auch andere Mittel, @@@ als die im Innenraum
umströmenden Flüssigkeiten, zum Erhitzen
und nun Abschrecken des
Films verwendet werden; dergleichen Abänderungen liegen innerhalb des Erfindungsbereichs.
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Die genaue Temperatur, bei der irgend ein gestreckter (tensilized)
Film aus einem linearen Kondensationssuperpolymerisat nach dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahren behandelt werden kann, kann leicht nach eine. Verfahren bestimmt werden,
bei de. ein Ende eines polierten Messingstabes gegen eine heiße Platte gehalten
und der Rest des Stabes der Luft ausgesetzt wird. Wenn die Temperatur des Stabes
das Gleichgewicht erreicht, wird die Temperatur durch messungen ar einer Ansahl
von Punkten aufgetragen. Schmale Streifen des gestreckten (tensilized) Pille werden
dann an verschiedenen Punkten sowohl fUr kurze als auch für längere Zeit gegen den
Stab gestreckt und anschließend gbgezogen, worauf die optische Güte dieser Streifen
untersucht und dadurch die noch zulässigen Temperaturen gefunden werden, bei denen
das Verfahren durchgeführt werden kann und auf die die Oberflächen der Loerlaufwalzen
bei de erneuten Streckgang (retensilizing operation: erhitzt werden können. Es ist
notwendig, den Film gegen den Stab zu strecken, weil sich der Film sonst ablöst
und nicht in fester Beruhrung mit de. Stab bleibt.
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Die Temperatur eines 90 ca langen Messingstabes Bit eine Querschnitt
voa 1,27 cm wurde nach einer Aufwärmzeit von 2 Stunden mit Hilfe eines "Alnor Pyroo@n"-Kentaktthermometers
Bit eine Meßkopf der Handelsbeneiehnung @ 4040 bestimmt. Mit diesem Stabe wurde
bestimmt, daß ein Polyäthylenterephthalatfilm, der auf etwa Cu 3-fache in beiden
Richtungen gestreckt (tensilized) werden war und eine Stärke von 0,0@54 -hatte,
beim
kurzzeitigen Strecken bzw. Spannen gegen das polierte Metall bei einer Temperatur
von etwa 235 oder 240°C anklobte und beim Abziehen optisch beschädigt wurde. Die
niedrigste Temperatur, bei dci die optische Oberfläche eines @@@rkeren gestreckten
Films aus des gleichen Polymerisat, und zwar eines Filme alt einer Stärks von 0,0762
und 0,127 mm, beim kurzzeitigen Strecken gegen den Messingstab und Abziehen davon
beschädigt wurde, betrug etwa 245°C. Obwohl dieser Film bei einer Temperatur von
240°C nicht klebte, wird er wahrscheinltch beim Behandeln bei einer Temperatur oberhalb
von 230 oder 235°C zu übermäßigem Reißen (breakage) neigen.
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Eine 50 cm breite Rolle aus eine Polyäthylenterephthalatfilm, der
zuvor auf etwa das 3-fache in beiden Richtungen bis su einer Dicke von etwa 0,122
- gestreckt worden war, wurde durch eine Vorrichtung, die der in Fig. 1 gezeigten
entsprach, geleitet, nur gehörten Du dieser Vorrichtung Ler erhitzte Leerlaufwalzen
alt einem Durchmesser von 11,5 en.
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Das Öl in den Leerlaufwalzen hatte eine Temperatur von etwa 250°C,
sodaß die Oberflächentemperatur etwa 230°C oder möglicherweise etwas weniger betrug.
Die Geschwindigkeit der Auslaßwalzen betrug 1,5 Meter je Minute, während das Einlaß-
zu Auslaßverhältnis 2,1 betrug. Der erneut gestreckte (retensilized) Film wurde
dann in der Wärme entspannt, indem er im vangerechter Richtung und ohne Abstützung
bei einer Spannung von nahozu Full durch einem 1,3 Meter langem Luftwälzefen mit
einer Temperatur von 155°C geleitet wurde.
ftreifan in einer Breite
von 2,54 ci des Filmprodukts sowohl vor als auch nach der Entspannungsstufe und
des als Ausgangsmaterial verwendeten zweiachsig orientierten Films wurde@ dann in
eine "Scott"-Zugfestigkeitsprüfer bei einer anfänglichen Backenentfernung von 2,54
om, einer relativon Backenbewegung von 2,54 ca Je Minute und bei 2,00 unterzucht.
Die erhaltenen Ergebnisse sinb in Tabelle A angegeben.
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Die Zugfestigkeitswerte b@@ einer Dehnung von 5 % sind bedeutungsvoll,
weil ein gebräuchlicher, zweiachsig orientierter Polyäthylenterephthalatfilm normalerweise
eine @elsstische Dehnung bis au etwa mindestens 5 % zeigt, bei einer etwas höheren
Dehnung jedoch schädigend verformt werden kann. Die Dehnungswerte bis zum Reißen
sind wegen des Gleitens in der besonderen Halterungsvorrichtung, die bei dem "Scott"-Zugfestigkeitsprüfer
verwendet wird, sehr hoch.
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In der Tabelle A sind auch Wärmeschrumpfungsangaben enthalten, die
durch einbringen von Filmstreifen in einen Luftumwälzofen für eine Zeit von 2 Minuten
erhalten wurden.
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Die Schrumpfung wsr innerhalb von 30 Sekunden nahesu vollständig,
und das weitere unbegrenzte Einwirkenlassen der gleichen Temperatur hatte keine
Wirkung.
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Tabelle A Erneut ge- Wärmeent-Ausgangs- streckter spannter film (retensilized)
Pl.
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Film Filmdicke in mm 0,122 0,0652 0,0678 Längsschrumpfung bei 150°C
1,0 % 5,9 % 1,6 % Längszugfestigkeit bei 5% Dehnung, kg/cm2 1025 1980 1235 Längszugfestigkeit
bis zum Reißen, kg/cm2 2040 3800 3760 Längsdehnbarkeit bis zum Reißen 186 % 45 %
85 % Querschrumpfung bei 150°C% 1,8 % 1,2 % 0,2 % Querzugfestigkeit bis zum Reißen,
kg/cm2 1990 1260 1455 Querzugfestigkeit bis zum Reißen, kg/cm2 1990 1260 1455 Querdehnbarkeit
bis zum Reißen 180 % 240 % 250 % Beispiel 2 Ein zweischsig erientierter Film aus
einem line@ren Polyester aus Äthylenglykol und einer Diearbensäure, und zwar 90
Teilen Terephthalsäure und 10 Teilen Isephthalsäure, bat in Vergleich Su eine gestreckten
(tensilized) Polyäthylenterephthalatfilm einen verhältnismäßig tiefen Erweichungspunkt
und kann nach des vorgeschlagenen Verfahren nicht behandelt werden, wenn die Anfungstemperatur
der Walzen weit oberhalb von 150°C liegt. Nachden Jedoch der Film in Bewegung gekommen
ist, kann die Oberflächentemperatur der Walzen merklieh erhöht werden, ohne daß
der Film beschädigt wird. Nach
dc in Beispiel 1 beschriebenen Versuch
lag die tiefste Temperatur, bei der Sie optische Oberfläche dieses zweiachsig orientierten
Polymerisatz beim kurzzeitigen Strecken gegen einen Messingstab und Abziehen beschädigt
wurde, bei etwa 180°C. bin ausgepresster Pils aus diesem Superpolymerisat sit einer
Breite von 60 cm, der auf etwa du 3-fache in jeder Richtung orientiert, Jedoch suvor
in der Wärme nicht gehärtet worden war, wurde durch die in Beispiel 1 verwendete
Vorrichttung geleitet. Das kl in den Leerlaufführungswalzen wurde auf eine Temperatur
von etwa 155°C erhitzt, sodaß die Oberflächentemperatur auf etwa 15000 gehalten
wurde. Die Auslaßwalzen wurden mit einer gleich@@eibenden Geschwindigkeit von 6
Metern je Minute betrieben, während die Zuführwalzen zwecks Irseugung verschiedenen
Verhältnisse von Auslaß- su Einlaßgeschwindigkeit eingestellt wurden.
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Die Filmprodukte dieses Beispiels und von Beispiel 1 waren in den
mittleren Flächen etwas dünner aie en den Rändern, sodaß stets die Randanteile verworfen
werden mußten, wenn ein Pils nit gleichmäßiger Dicke gebraucht wurde. Wenn z.B.
ein solcher Pils als Träger für ein Magnetwiedergabeband, für du ein erneut gestreckter
(retansilized) Polyäthylenterephthalatfilm, vorzugsweise itt einer Stärke von etwa
0,025 - oder darunter, besonders gut geeignet ist, verwendet werden soll, kann die
durch erneute Streckung (retensilization) verursachte sehr geringe Dickenabweichung
in Kauf genommen werden, weil die Dicke der normalerweise handelsüblichen Polyäthylentersphthalatfilme
bis zu dem maximal zulässigen Ausmaß schwankt. Die durch erneutes Strecken (retensilization)
verursachte Dickenänderung wird demgemäß in Grenzen von # 1 % gehalten. Im Tabelle
B wird
die Braite in Prozent der Gesamtbreite des erneut gestreckten
(retensilized) Filmprodukts angegeben, die bei jedem Probentück von Beispiel 2 dissen
bevorzugten wert erreicht.
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Die in Tabelle 1 angegebenen Werte wurden naoh den im Zusammunhang
mit Tabelle A beschriebenen Verfahren erhalten; die Zugfestigkeitzwerts sind jedech
aur für die Längsrichtung angegeben worden.
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Tabelle B Ausgangsfilm Verhältnis von Auslaß zu Einlaß 1,2 1,5 1,8
2,0 Filmdicke in mm 0,0335 0,027 0,0234 0,0193 0,0183 Schrumpfung in der Breite
(widthwise nackdown) 9,6% 9,6% 7,5% 7,5% Breite des Films mit einer Dickenabweichung
von # 1 % 71,5% 77,5% 85,7% 86,5% Schrumpfung bei 95°C über 40% 4,6% 6,4% 4,4% 5,0%
Zugfestigkeit bei 5% Dehnung, kg/cm2 745 1040 1160 1590 2280 Reißen, kg/cm² 2020
2210 2550 3400 3540 Dehnbarkeit bis zum Reißen 241% 143% 103% 62% 30%
Andere
Probestücke des gleichen Ausgangsfilms wurden mit Hilfe der Leerlaufwalzen bei einer
Temperatur von 88°C und bei Auslaß- zu Einlaßverhältnissen zwischen 1,2 und 1,6
ermeut gestreckt (retensilized). Die Schrumpfung solcher Filmprodukte bei einer
Temperatur von 95°C betrug etwa 45 %.
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Bei einer Temperatur von 880 C konnte der Film bei einem Auslaß- z@@@@nlaßverhält,
ie von mehr als etwa 1,8 ohne übermäßigen Reißen (breakage) @icht gestreckt werden.
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Beispiel 3 @morpher Nylonfilm, der biexial um etwa das 3-fache in
Jeder Richtung bei einer Temperatur von 8800 gestreckt worden war, wurde in der
in Beispiel 1 verwendeten Vorrichtung in der Längsrichtung in der Wärme verfestigt,
wobei das tal in den Leerlaufwalzen eine Temperatur von etwa 200°C hatte und die
Oberflächentemperatur etwa 185 - 190°C betrug. Die Auslaßges@hwindigkeit wurde gleichbleibend
auf 6 Meter je Minute gehalten, während die Einlaßgeschwindigkeit zwecks Erzeugung
verschiedenartiger Auslaß- zu Einlaßverhältnisse verändert wurde. Die Breite der
Ausgangsfilme lag bei den verschiedenen Probestücken zwischen etwa 53 und 61 on.
Die in Tabelle 0 angegebenen Werte wurden in der gleichen Weise wie die in Tabelle
B angegebenen erhalten.
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Tabelle C Ausgangsfilm Auslaß- zu Einlaßverhältnis 1,2 1,4 1,5 Filmdicke
in mm 0,032 0,028 0,025 0,023 Schrumpfung in der Breite (widthwise neckdown) 6,4%
5,9% 6,2% Breite des Films mit einer Dickenabweichung von # 1% 77,7% 79,5% 82,2%
Schrumpfung bei 95°C über 30% 1,8% 2,2% 2,0% Schrumpfung bei 150°C über 50% 5,0%
6,2% 5,4% Zugfestigkeit bei 5% Dehnung, kg/cm2 940 1075 1095 1380 Zugfestigkeit
bis zum Reißen, kg/cm2 1665 2315 2525 3120 Dehnbarkeit bis zum Reißen 132% 93% 61%
77% Bei der Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung hat sich bei
dc Hylonfilm eine Arbeitstemperatur von 200°C als vorteilhaft erwissen, obwohl die
Oberflächentemperatur der Leerlaufwalzen etwa 10 - 15°C unterhalb dieser Temperatur
liegen sollte, wenn der Film die Walzen vor dc Ingangsetzen der Vorrichtung berührt.
Bei einer Temperatur von etwa 215°C klebt der Film und wird optisch beschädigt,
wenn
er kurzzeitig gegen einen polierten Meszingstab gepreßt und dann abgezogen wird.
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Neben der ausgezeichneten Zugfestigkeit haben die in Beispiel 3 beschriebenen
Filmprodukte einem besonders gute Widerstandsfestigkeit gegen Abrieb, sodaß sie
als Träger oder Unterlage für Schleifblätter besonders gut geeignet sind.
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Ihre große Zähigkeit nacht diese Produkte auch für Verpackungszwecke
geeignet.
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Hin Film, der zunächst Moh bekannten Verfahren zweiachsig gestreckt
und dann nach dc erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erneut gestreckt (retensilized)
worden ist, eignet sich besonders als Träger oder Unterlage fur Magnetwiedergabebänder
oder für photographische Pille und kann im Vergleich zu bekannten Filmen in wesentlich
verringerter Stärke hergestellt werden, ohne daß er an Festigkeit oder Dauerhaftigkeit
einbüßt. Ein Magnetwiedergabestreifen z.B. mit einer Unterlage aus einem Polyäthylenterephthalatpolyesterfilm
Bit einer Stärke von weniger als 0,018M, der aber Mch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahren hergestellt worden ist, widersteht normalerweise Kräften biv. nach größeren
Kräften, als ein solcher Wiedergabestreifen Bit einer 0,0254 mm starken Unterlage
aus einem Polyäthylenterephthalatfilm herkömmlicher Art. Da der neuartige Wiedergabestreifen
von restlicher Orientierung frei ist, ist das Reißen nermalerweise von einer geringen
unelastischen Dehnung begleitet.
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Ein zerrissener Streifen kann daher gewöhnlich ohne Verlust oder merkliche
Veränderung der Aufzeiehnung repariert werden.
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Wenn die zum Reißen des Streifens führende Kraft nur kurzseitig einwirkt,
kann der neuartige Streifen einer wesentlich höheren Kraft als ein wesentlich stjrkerer
Polyesterwiedergabestreifen herkömmlicher Art widerstehen, weiI bei dem letzteren
selbst eine kurze Einwirkung einer ausreichenden, die Streckgrenze überschreitende
Kraft zerstörend wirkt.
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Da die meisten Kräfte, die aus Reißen eines Magnetwiedergabesade bei
normaler Verwendung führen, kruzzeitig einwirken (wie bei Überrundung durch die
Trägheit einer Bandspule), ist der neuartige Wiedergabestreifen aus besondere behandelten
Polyesterfilm (als Träger) nit einer Stärke unterhalb von 0,018 mm im Hinblick auf
die Festigkeit eine Wiedergabestroifen aus einem 0,0254 mm starken, gestreckten
Polyesterfilm herkömmlicher lit weit 2berlegen. Äußerst dünne (ultrathin), sehr
feste Magnetwiedergabestreifen eignen sich besonders fur magnetische Aufzeichnungsvorrichtungen
in Raketengeschossen, für Automagnetbandgeräte, (Autofahrtschreiber 1 automobile
dashboards) und für transportierbare Geräte, bei denen eine Gewichtsvorringerung
wesentlich ist.
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Ein Film, der nach bekannten Verfahren zunächst nur in der Längerichtung
gestreo kt (tensilized) und dann nach dc erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren
in der Längsrichtung erneut gentreckt (retensilized) worden ist, eignet sich besenders
als Aufreißstreifen zum Öffnen von Verpackungen, bei denen der Zusammenhalt in Querrichtung
nicht besonders wesentlich ist. Wenn solche filmprodukte mit glänsenden Überzügen,
z.B. aus Metall, überzogen und dann in schmale
Streifen geschnitten
werden, werden schmückende "Fasern" erhalten, die in Geweben verwendet werden können.
Die vergeschlagenen Filmprodukte eignen sich auch PUT Herstellung von Magnetwiedergsbestreifen
sehr geringer Breite. Die bisher bestehenden Festigkeitsbeschränkungen haben die
Herstellung von Magnetwiedergabestreifen mit einer Breite von weniger als etwa 6,33
- unmöglich gemacht.
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- Patentansprüche -