DE1629466B1

DE1629466B1 - Verfahren zum herstellen biaxial gereckter filme hoher festigkeit aus polyaethylenterepthalat

Info

Publication number: DE1629466B1
Application number: DE19661629466
Authority: DE
Inventors: John Edward Meakin
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1965-03-05
Filing date: 1966-03-04
Publication date: 1972-05-25
Also published as: SE303867B; NL6602835A; CH440678A; ES323796A1; LU50570A1; FR1473405A; BE677403A; GB1083665A

Description

Recken in Längsrichtung zu erhalten, wird die beim Recken verwendete Temperatur und die Verweilzeit des Filmes bei dieser Temperatur so niedrig wie möglich gehalten, wie es gerade noch mit einem gleichförmigen Recken zu vereinbaren ist. Wenn der Film nicht bei einer zu hohen Temperatur gereckt wird und nicht zu lange in der Erwärmungszone bleibt, wie durch Ansteigen der Dichte nach dem Recken in Maschinenrichtung angezeigt wird, und wenn das Reckverhältnis in Maschinenrichtung nicht größer als 4,75:1 ist, kann der Film dann in Querrichtung gereckt werden. Um einen genügenden Spielraum der Bedingungen für ein gleichmäßiges Recken in Querrichtung zu haben, wird das Reckverhältnis in Längsrichtung vorzugsweise nicht größer als 4,6:1 gewählt und insbesondere die Temperatur während dieses Reckvorganges so eingerichtet, daß die Dichte des Filmes nach dem Ziehen nicht größer als 1,365 g/cm³ ist. Außerdem wird, vorzugsweise das Reckverhältnis in Längsrichtung nicht größer als 3,9 :1 gewählt, so daß durch dieses Verfahren besonders feste Filme erzeugt werden.

■ Wie bereits bekannt, soll das Recken in Querrichtung bei einer etwas höheren Temperatur ausgeführt werden als das erste Recken. Es sollte jedoch nicht bei einer zu hohen Temperatur durchgeführt werden, bei der sich trübe Stellen auf dem Film bilden. Im allgemeinen sollte die Temperatur nicht größer als 130° C und vorzugsweise nicht höher als 120° C gewählt werden. Es wurde auch festgestellt, daß der Film dazu neigt, sich in einem gewissen begrenzten Ausmaß zu recken, das in erster Linie von dem Reckverhältnis in der Längsrichtung abhängt. Je größer dieses ist, um so größer ist die begrenzte Querreckung. Wenn daher versucht wird, den Film in Querrichtung in einem Ausmaß zu recken, das kleiner ist als die obengenannte Reckgrenze, so wird der Film teilweise bis zu dieser Reckgrenze gereckt und teilweise nicht gereckt. Unter »gleichmäßiges Querrecken« soll gemeint werden, daß der Film in Querrichtung in einem Ausmaß gereckt wird, das nicht kleiner ist als die Reckgrenze, und mit dem Ausdruck »gleichmäßige Filme« sollen derart hergestellte Filme gemeint sein.

»Es sind verschiedenartige Vorrichtungen zum kontinuierlichen Recken eines Filmes in der Längsrichtung und in der Querrichtung bekannt, die zum Ausführen des Verfahrens nach der Erfindung verwendbar sind. Der Film läßt sich z. B. in Längsrichtung recken, indem er zwischen oder um ein Paar oder eine Reihe langsam laufender Walzen geführt wird, die auf etwa die gewünschte Recktemperatur erhitzt sein können, und daß er dann zwischen oder um ein Paar oder eine Reihe schnellaufender Walzen geführt wird, von denen wenigstens die erste normalerweise gekühlt ist, wobei die beiden Walzenordnungen eng benachbart angeordnet sind, so daß der Film in dem Bereich, in dem er einer Zugspannung unterworfen ist, von den Walzen getragen und eine Querschrumpfung auf ein Minimum reduziert ist. Man kann den Film jedoch auch durch eine Strahlungsquelle erhitzen, die auf eine kleine Länge des Filmes in dem gewünschten Reckbereich einwirkt, um den Film auf die gewünschte Recktemperatur zu erhitzen. Auf diese Weise kann der Reckbereich lokalisiert werden, und es ergeben sich die maximalen Verbesserungen der Eigenschaften des Filmes sowie eine nur geringe Schrumpfung in der Querrichtung. Geeignete bekannte Vorrichtungen zum Recken des Filmes in der Querrichtung sind z.B.

Vorrichtungen mit Streckrahmen oder mit einem Paar sich drehender, winkelmäßig gegeneinander versetzter, mit Nuten versehener Scheiben, die mit gegenüberliegenden Rändern des Filmes zusammenwirken, wobei jeder Rand in der Nut einer Scheibe mittels eines endlosen Bandes gehalten wird.

Der Film kann durch irgendeine Methode auf die gewünschte Temperatur erhitzt werden, z.B. durch Infrarotstrahlung, durch Heißluft oder durch Berührung mit heißen Oberflächen oder Flüssigkeiten. Heißluftöfen sind am passendsten für die Erhitzung beim Recken in Querrichtung.

Die Erfindung ist im folgenden durch Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Bei einem kontinuierlichen Verfahren wurde ein flacher Film aus Polyäthylenterephthalat (Einfriertemperatur 78° C) extrudiert, abgeschreckt und bei 90° C in der Extrusionsrichtung, d. h. in Längsrichtung, in einem Verhältnis von 4,2:1 mit einer solchen Reckgeschwindigkeit und bei einer solchen Temperatur gereckt, daß die Dichte des erzeugten Films 1,360 g/cm³ betrug. Der in Längsrichtung gereckte Film wurde sodann in einem Spannrahmen in einem Ofen mit umgewälzter Luft von 110° C mit einem Reckverhältnis von 3,8:1 in Querrichtung gereckt. Schließlich wurde der Film in einem Spannrahmen mit parallelen Seiten wärmestabilisiert, während die Längsspannung auch bei einer Temperatur von 210° C aufrechterhalten wurde. Die Zugfestigkeiten des derart hergestellten Filmes sind folgende:

Längsrichtung
Querrichtung

Fließgrenze
(kp/mm²)

14,27
14,13

Bruchlast
(kp/mm?)

29,04
29,46

Dehnung in % bei
Bruchlast

75
58

Beispiel 2

Es wird in einem kontinuierlichen Verfahren ein dünner Film aus Polyäthylenterephthalat (Einfriertemperatur 78° C) von 0,013 mm Dicke durch Schmelzextrusion hergestellt, abgeschreckt und in der Extrusionsrichtung über eine Reihe auf 76° C erwärmter Walzen mit einem Reckverhältnis von 4,2:1 gereckt. Der Film wurde sodann zwischen Walzen durch Infrarotstrahler auf etwa 90° C erhitzt. Die Dichte des derart hergestellten Filmes betrug 1,360 g/cm³. Der in Längsrichtung gereckte Film wurde sodann mit einem Reckverhältnis von 3,65:1 in der Querrichtung in einem Streckrahmen gereckt, der in einem Luftofen auf einer Temperatur von 117⁰C gehalten wurde. Der biaxial gereckte Film wurde sodann in einem Streckrahmen mit parallelen Seiten wärmestabilisiert, wobei er bei einer Temperatur von 215° C unter Längsspannung gehalten wurde. Die Festigkeitseigenschaften des derart hergestellten Filmes waren folgende:

Längsrichtung
Querrichtung

Fließgrenze
(kp/mm²)

13,71
11,95

Bruchlast
(kp/mm²)

28,47
26,02

Dehnung
in % bei
Bruchlast

75
83

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen biaxial gereckter Filme hoher Festigkeit aus einem im wesentlichen amorphen Polyäthylenterephthalat durch Recken des Filmes bei Temperaturen oberhalb der Einfriertemperatur des verwendeten Filmmaterials, wobei der Film zuerst in seiner Längsrichtung mit einem Ziehverhältnis zwischen 3,75:1 und 4,75:1 und nach einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur oberhalb der Einfriertemperatur des Filmmaterials in seiner Querrichtung gereckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung während des Reckens in Längsrichtang erfolgt und deren Zeitdauer so bemessen ist, daß nach dem Recken in Längsrichtung die Dichte im Filmmaterial von höchstens 1,365 g/cm³ ist

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen biaxial gereckter Filme hoher Festigkeit aus einem im wesentlichen amorphen Polyäthylenterephthalat durch Recken des Films bei Temperaturen oberhalb der Einfriertemperatur des verwendeten Filmmaterials, wobei der Film zuerst in seiner Längsrichtung mit einem Ziehverhältnis zwischen 3,75:1 und 4,75:1 und nach der Wärmebehandlung bei einer Temperatur oberhalb der Einfriertemperatur des Filmmaterials in seiner Querrichtung gereckt wird. .,

Fume aus * Polyäthylenterephthalat haben Eigen-' schäften, die sie für viele Verwendungsmöglichkeiten' geeignet machen. Es ist bekannt, daß die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die Zugfestigkeit, von Polyäthylenterephthalatfilmen durch Recken der FiI-. me bei der Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes, jedoch oberhalb der Einfriertemperatür (Übergangspunkt zweiter Ordnung) verbessert werden können, um eine molekulare Orientierung in "dem-Film zu ' erhalten. Biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfilme werden normalerweise dadurch hergestellt, daß rrjan si& zuerst in einer Richtung reckt und sodann _;in i einer rechtwinklig dazu verlaufenden Richtung; Die, Einfriertemperatur von Polyäthylenterephthalat ändert sich etwas, und zwar im wesentlichen abhängig von der Herstellungsart. Er liegt etwa bei 78° C.. _: 5P

Es ist ein Verfahren izur Verbesserung der Eigenschaften von Polyäthylenterephthalatfilmen bekannt, bei dem ein Film in Längs- und Querrichtung gereckt wird.. Zwischen der ersten und zweiten Reckbehandlung wird hierbei der Film auf Temperaturen von 85 bis 250⁰C erwärmt:·' Bekanntfich·besitzt^teörphes- "■ ■: Polyäthylenterephthalat eine Dichte von 1,33 g/cm³, und wenn dieses Material erwärmt wird, so ist es bis zur Einfriertemperatur stabil, die bei dem bekannten Verfahren bei 69° C liegt. Oberhalb der Einfriertemperatur beginnt das Filmmaterial zu kristallisieren, und zwar mit steigender Temperatur in immer höherem Ausmaß. Die Dichte des Polymers ist somit ein Maß für die Kristallinität desselben. Durch die Wärmefixierung des Filmes bei dem bekannten Ver- ⁶S-fahren bei Temperaturen zwischen 85 und 250°C nach der ersten Reckbehandlung wird also ein Film von verhältnismäßig hoher Dichte entstehen. Es wurde nun gefunden, daß zur Herstellung von Filmen mit besonders hohen Festigkeitswerten von 28 kp/mm²' bei der JReekbehandlung besondere Ziehverhältnisse in Verbindung mit bestimmten Temperaturbedingungen angewendet werden müssen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs dargelegte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß Filme mit besonders hoher Festigkeit erzielt werden. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wärmebehandlung während des Reckens in Längsrichtung erfolgt und deren Zeitdauer so bemessen ist, daß nach dem Recken in Längsrichtung die Dichte im 'Filffimaterial von höchstens 1,365 g/cm³ ist.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung lassen sich gleichmäßige biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfilme erzeugen, die eine hervorragende Zugfestigkeit in Längs- und in Querrichtung aufweisen, besonders im Vergleich zu den bisher bekannten Filmen. Die mit dem Verfahren nach der Erfindung erzeugten Polyäthylenterephthalatfilme weisen Zugfestigkeiten von wenigstens 28 kp/mm² in beiden Richtungen auf.

Die nach der Erfindung hergestellten Filme schrumpfen beim Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Ubergangspunktes zweiter Ordnung und können ohne weitere Bearbeitung für Anwendungen verwendet werden,.die eine Wärmeschrumpfung erfordern, z.B. zum Verpacken nach der Schrumpf-Umhüllungsmethode. Für die meisten Anwendungsgebiete ist es jedoch wünschenswert, daß der Film durch Wärme stabilisiert wird, indem er auf eine Temperatur erhitzt wird, die über den Recktemperaturen, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes liegt, wobei Jedoch ein Schrumpfen verhindert wird. Eine derartige Wankstabilisierung läßt sich kontinuierlich in Spannrahmen mit parallelen Schienen ausführen. Geeignete Temperaturen zur Wärmestabilisierung liegen bei etwa 150 bis 230° C. Auf diese Weise.lassen sich Filme erzeugen, die in hohem Maße wärmestabil sind"" bis zu Temperaturen, bei der die Wärmestabilisierung ausgeführt wurde,-und'die Zugfestigkeiten aufweisen, die in beiden Richtungen größer als 28 kp/mm² sind. Die übrigbleibende Wärmeschrumpfung bei, einem derartigen wärmestabilisierten Film läßt sich ohne wesentliche Änderung der Zugfestigkeit dadurch erreichen,- daß man" den Film· durch Wärmebehandlung um den restlichen Betrag schrumpfen läßt.

Filme nach der Erfindung mit hoher Zugfestigkeit lassen sich in solchen Fällen anwenden, die hohe Zugfestigkeiten in beiden. Richtungen erfordern. Die Filme lassen sich daher in dünneren Stärken als üblich zum Verpacken oder für andere Anwendungsfälle verwenden. Dickere Filme sind z. B. als Nuten-.auskleidungen in elektrischen Maschinen-oder als Kragenversteifungen nützlich. Die Filme lassen sich ■insbesondere'nach" geeigneter Beschichtung auch als Grundfilm für fotografische und: kinematografische Zwecke verwenden. Sie lassen sich auch dort einsetzen, wo vorgespannte Filme angewendet werden, z. B. für Schreibmaschinenbänder, Tonbänder, oder nach Aufspaltung für Textilfaden und bilden bei Herstellung aus metallisierten Filmen attraktive dekorative Fäden. Die Filme lassen sich metallisieren und mit anderen Stoffen, z.B. Papier, Aluminiumfolie, Polyäthylenfilmen oder sonstigen Filmen, laminieren.

Der im wesentlichen amorphe Film wird normaler- weise durch Extrudieren und Abschrecken hergestellt. Um einen Film der gewünschten Dichte nach dem