DE19500377A1

DE19500377A1 - Verfahren zur Herstellung von hochtransparenten Polyesterfolien

Info

Publication number: DE19500377A1
Application number: DE19500377A
Authority: DE
Inventors: Young Ho Son; Kyung Seop Tae; Chul Ho Kim; Byung Chul Lee
Original assignee: Cheil Synthetics Inc
Current assignee: Toray Advanced Materials Korea Inc
Priority date: 1994-01-20
Filing date: 1995-01-09
Publication date: 1995-09-07
Also published as: KR950023662A; JPH0827286A; US5475046A

Description

Die Erfindung betrifft ganz allgemein ein Verfahren zur Herstellung von hochtransparenten Polyesterfo lien und insbesondere eine mit diesem Verfahren einhergehende Verbesserung des Aussehens und der Wickelbarkeit.

Polyesterfolien werden vielfach wegen ihrer überle genen mechanischen Festigkeit, ihrer thermischen Eigenschaften, elektrischen Eigenschaften, chemi schen Beständigkeit, Wasserfestigkeit, Transparenz und dergleichen für Verpackungs- und industrielle Anwendungszwecke eingesetzt.

Um die Transparenz von Polyesterfolien zu sichern, werden organische oder anorganische Teilchen in so geringen Mengen wie möglich zugesetzt. Andererseits ist es bei zu geringen Anteilen an Teilchen nicht möglich, Folien während ihrer Verarbeitung über Rollen laufen zu lassen, was zu einer Verminderung der Produktivität führt. Beim Aufwickeln von Polyesterfolien werden wegen guter Adhäsion zwi schen den Schichten Protrusionen oder Unebenheiten ausgebildet, was das Aussehen der Folienrollen be einträchtigt. Zusätzlich führen solche Unebenheiten bei mit einem lichtempfindlichen Material beschich teten Polyesterfilmen, die belichtet und entwickelt werden, zu unregelmäßiger Brechung des einfallenden Lichts, so daß es schwierig ist, von der Norm ab weichende Gegenstände herzustellen.

Insbesondere um die Bildung von Unebenheiten zu verhindern, wird die Folie auf die richtige Größe zugeschnitten und mit Luft aufgewickelt. Eine zwi schen den Folienschichten gebildete Luftschicht verhindert, daß die Folie eng haftend aufeinander gewickelt ist. Dies führt jedoch zu einer niedrigen Wickelgeschwindigkeit für die Folie, was die Pro duktivität herabsetzt. Weil die mit Luft aufge wickelte Polyesterfolie eine nur lockere Rolle bildet, neigt die Folie weiterhin dazu, sich beim Transport der Rolle für nachfolgende Verarbeitungsschritte gegenüber dem Zentrum der Rolle zu verschieben, so daß die Rolle in den nachfolgenden Verar beitungsschritten nicht mehr eingesetzt werden kann.

Um diese Probleme zu lösen, werden anorganische Teilchen, wie Titandioxid, Siliciumdioxid und Cal ciumcarbonat bei der Herstellung von Polyestern eingesetzt. Es ist jedoch schwierig, bei diesen herkömmlichen Foliengießverfahren die Transparenz der Polyesterfolien sicherzustellen. Das heißt, die inerten anorganischen Verbindungen verbessern die Aktivität bzw. Verarbeitbarkeit der Folie, erhöhen jedoch zugleich die Trübung, die als Standard für die Bestimmung der Transparenz von Polyesterfolien dient. Entsprechend werden anorganische Verbindun gen bei Polyesterfolien, die auf Gebieten mit hoher Anforderung an die Transparenz eingesetzt werden, nur sehr zurückhaltend verwandt.

Inzwischen wurde ein Versuch unternommen, die Akti vität von Polyesterfolien dadurch zu verbessern, daß feine Teilchen zusammen mit größeren Teilchen eingesetzt werden. EP-A-0 486 225 beschreibt die Verwendung von Siliciumdioxidteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,5 µm. In diesem Fall hat die auf eine Rolle gewickelte Polyesterfolie jedoch ein milchig trübes Aussehen, was einen schlechten Eindruck erweckt.

Ziel der Erfindung ist es deshalb, die vorstehend genannten Probleme im Stand der Technik abzustellen und ein Verfahren zur Erzeugung von Polyesterfolien bereitzustellen, die hinsichtlich Transparenz und Wickelbarkeit verbessert sind.

Erfindungsgemäß kann dieses Ziel mit einem Verfah ren zur Herstellung von Polyesterfolien erreicht werden, welches als Schritte umfaßt, Verestern von wenigstens einer Carbonsäure mit wenigstens einem Glykol; Zugabe von Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 1,3 bis 2,0 µm und feinen Aluminiumoxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 20 bis etwa 200 nm; Polykon densation der resultierenden Mischung unter Erhalt eines Polyesterharzes; Aufschmelzen des Polyester harzes; Formen des Polyesterharzes zu einer Folie; und biaxiales Strecken der Folie, wodurch eine Polyesterfolie mit einer Dicke von 75 bis 125 µm erhalten wird, die eine Trübung von nicht mehr als 2,0 Gew.-% bei 589 nm und einen statischen Reibungskoeffizienten/kinetischen Reibungskoeffizi enten von nicht mehr als 0,70/0,60 aufweist, in Rollenform kein milchig trübes Aussehen annimmt und hinsichtlich Transparenz und Wickelbarkeit verbes sert ist.

Dieses und andere Ziele und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden Beschrei bung.

Wenigstens eine aus Terephthalsäure, Isophthal säure, Adipinsäure, Sebacinsäure und Glutarsäure wird mit wenigstens einem Glykol verestert oder Ester-ausgetauscht. In einem frühen oder späteren Stadium der Veresterung oder des Esteraustausches werden zwei unterschiedliche Arten anorganischer Teilchen mit unterschiedlichen mittleren Durchmes sern zugesetzt, wonach die resultierende Mischung der Polykondensation unterworfen wird, so daß ein Polyesterharz erhalten wird.

Dieses Polyesterharz wird in einem Trockner ausrei chend getrocknet und mittels Extruder zu einer Fo lie geformt, die dann biaxial gereckt wird. Hier durch wird eine Polyesterfolie mit überlegener Transparenz und Wickelbarkeit erhalten.

Erfindungsgemäß werden die inerten anorganischen Teilchen in Makroteilchen und Feinteilchen einge ordnet. Erstere, die Makroteilchen, haben einen mittleren Durchmesser von etwa 1,3 bis 2,0 µm und vorzugsweise von etwa 1,4 bis 1,8 µm. Sie werden in einer Menge von etwa 0,001 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Folie zugesetzt. Wenn beispielsweise der mittlere Durchmesser der Makro teilchen 2,0 µm übersteigt und ihre Menge in der Polyesterfolie 0,01 Gew.-%, wird die Polyesterfolie hinsichtlich ihres Rutschverhaltens verbessert, je doch stark in ihrer Transparenz beeinträchtigt. An dererseits weist die Polyesterfolie einen Mangel an Aktivität bzw. Verarbeitbarkeit, wenn der mittlere Durchmesser der Makroteilchen unter 1,3 µm liegt oder ihre Menge in der Folie geringer als 0,001 Gew.-% ist.

Vor der Verwendung werden die Makroteilchen in Ethylenglykol aufgeschlämmt und in einer Zentrifuge (Super Decanter, hergestellt von Sharples K.K., Ja pan) klassiert, so daß Teilchen zwischen 1,3 und 2,0 µm selektiert werden.

Was die Feinteilchen anbetrifft, werden Aluminium oxidteilchen mit einem primären Durchmesser von etwa 10 bis etwa 70 nm und einem sekundären Aggregationsdurchmesser von etwa 200 bis etwa 300 nm eingesetzt. Für diese Durchmesser werden Alu miniumoxidteilchen in Ethylenglykol aufgeschlämmt und mit einem Pulverisierer (Motor Mill, herge stellt von Eiger Torrance Ltd., Großbritanien) pul verisiert. Ausgewählt werden Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 20 bis etwa 200 nm und vorzugsweise etwa 30 bis etwa 70 nm.

In der Polyesterfolie beträgt die Menge an Fein teilchen der Größenordnung nach etwa 0,01 bis etwa 0,5 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,15 bis etwa 0,5 Gew.-%.

Wenn beispielsweise der mittlere Durchmesser der Feinteilchen kleiner ist als 20 nm, kommt es zu verstärkter Aggregatbildung, so daß die Oberfläche der Polyesterfolie inhomogen wird, was zu einer Verminderung der Aktivität der Polyesterfolie führt. Andererseits führt eine Menge von weniger als 0,01 Gew.-% an Feinteilchen zu guter Transpa renz, wobei jedoch die Aktivität sehr stark ab nimmt. Bei einem mittleren Durchmesser von mehr als 200 nm oder Mengen von mehr als 0,5 Gew.-% hat ande rerseits die Polyesterfolie eine schlechte Transpa renz.

Die erfindungsgemäß bereitgestellten Polyesterfo lien haben eine Dicke von 75 bis 125 µm und eine Trübung von nicht mehr als 2,0% bei einer Wellen länge von 589 nm. Weiterhin beträgt der statische Reibungskoeffizient (U_s)/kinetischer Reibungskoef fizient (U_k) der Polyesterfolie gemäß der Erfindung nicht mehr als 0,70/0,60. Die auf eine Rolle gewickelte Polyesterfolie hat kein milchig trübes Ausse hen. Nach dem Zuschneiden der Polyesterfolie läßt sich diese eng und ohne Unebenheiten auf eine Rolle wickeln.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf einzelne Beispiele be schrieben.

1. Mittlerer Durchmesser der Teilchen

Die Teilchengröße in der Ausschlämmung wurde unter Verwendung einer Meßvorrichtung für die Größenver teilung (SA-CP3, Handelsname, hergestellt von Simatsu co. Ltd., Japan) gemessen. Als mittlerer Durchmesser wurde der Durchmesser der Teilchen an gesehen, wenn das akkumulierte Teilchengewicht 50 Gew.-% des Gesamtgewichts der Teilchen ausmachte.

2. Trübung

Eine zu einer Größe von 3,5 Zoll × 3,5 Zoll ge schnittene Polyesterfolie wurde vertikal in eine Meßvorrichtung für Trübung, kommerziell erhältlich von Nippon DenshoKu K.K. unter der Handelsbezeich nung Automatic Digital Hazemeter, plaziert. Licht einer Wellenlänge von 589 nm wurde senkrecht auf die Probe projiziert. Der Trübungswert wurde nach der folgenden Formel berechnet und im Hazemeter an gezeigt:

3. Statischer Reibungskoeffizient (U_s)/kinetischer Reibungskoeffizient (U_k)

Eine Polyesterfolie einer Größe von 3 Zoll × 6 Zoll wurde eng an einer Last von 150 g befestigt und eine weitere Folie der gleichen Größe auf einer Meßvorrichtung plaziert. Auf letzterer Folie wurde erstere mit dem Gewicht plaziert und das Gewicht mit einer Geschwindigkeit von 150 nm/s gezogen. Es wurde die Kraft gemessen, die bei Beginn der Gleit bewegung der einen Polyesterfolie über die andere, mit der sie in Kontakt war, aufgewandt wurde. Aus dieser Kraft wurde der statische Reibungskoeffi zient (U_s) der Polyesterfolie abgeleitet. Aus der Reibung zwischen den beiden Oberflächen der Polyesterfolien, die übereinander glitten, wurde der kinetische Reibungskoeffizient (U_k) abgeleitet.

4. Trübung einer Rolle aus Polyesterfolie

10 Polyesterfolien mit jeweils einer Größe von 3,5×3,5 Zoll wurden gestapelt. Der Stapel wurde mit bloßem Auge betrachtet und nach den folgenden Stan dards bewertet.

: kein milchig trübes Aussehen
: geringes milchig trübes Aussehen
x: stark milchig trübes Aussehen

5. Wickelverhalten

Eine Polyesterfolie wurde auf eine Breite von 1000 mm geschnitten. Diese Polyesterfolie wurde mit ei ner Geschwindigkeit von 150 m/min (Meter pro Mi nute) aufgewickelt, und nach 1000 m wurde die Zahl der Unebenheiten auf der Folie gemessen und nach den folgenden Standards bewertet.

: keine Unebenheiten, verwendbar
: 2 Unebenheiten, verwendbar
x: 3 oder mehr Unebenheiten, nicht verwendbar

Beispiel 1

Eine Mischung aus 10 Mol Dimethylterephthalat und 20 Mol Ethylenglykol wurde mit 0,08 Gew.-% Man ganacetat-Tetrahydrat und 0,04 Gew.-% Antimontrioxid versetzt und dann dem Esteraustausch unterworfen.

Hierzu wurden Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 1,7 µm und Aluminiumo xidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 70 nm in einer Menge von 0,008 Gew.-% bzw. 0,15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der später gebildeten Folie, gegeben. Die resultierende Mischung wurde polykondensiert und ergab das Polyesterharz.

Dieses Harz wurde in einem Extruder aufgeschmolzen, durch eine T-Düse zu einer Folie geformt und bia xial gereckt, so daß eine Polyesterfolie mit einer Dicke von 94 µm entstand.

Diese wurde auf ihre physikalischen Eigenschaften hin getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wie dergegeben.

Beispiel 2

Eine Polyesterfolie wurde auf eine Weise ähnlich zu Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Siliciumdio xidteilen einen mittleren Durchmesser von 1,3 µm und die Aluminiumoxidteilchen einen mittleren Durchmesser von 50 nm hatten und die Teilchen in einer Menge von 0,007 Gew.-% bzw. 0,20 Gew.-% zuge setzt wurden.

Die physikalischen Eigenschaften der Folie sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

Beispiel 3

Eine Polyesterfolie wurde auf eine zu Beispiel 1 ähnliche Weise hergestellt, außer daß die Siliciumdioxidteilchen einen mittleren Durchmesser von 1,3 µm und die Aluminiumoxidteilchen einen mittleren Durchmesser von 50 nm hatten und in einer Menge von 0,009 Gew.-% bzw. 0,30 Gew.-% zugesetzt wurden.

Die physikalischen Eigenschaften der Folie sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Polyesterfolie wurde auf eine zu Beispiel 1 ähnliche Weise hergestellt, außer daß die Silicium doxidteilchen einen mittleren Durchmesser von 0,8 µm und die Aluminiumoxidteilchen einen mittleren Durchmesser von 50 nm hatten und die Teilchen in einer Menge von 0,15 Gew.-% bzw. 0,25 Gew.-% zuge setzt wurden.

Die physikalischen Eigenschaften der Folie sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Polyesterfolie wurde auf eine zu Beispiel 1 ähnliche Weise hergestellt, außer daß Speriglass (kommerziell erhältlich von Potters Industries Inc., USA) mit einem mittleren Durchmesser von 2,5 µm und kolloidale Siliciumdioxidteilchen (kommer ziell erhältlich von P.Q. Corporation, USA) mit ei nem mittleren Durchmesser von 80 nm in einer Menge von 0,2 Gew.-% bzw. 0,3 Gew.-% zugegeben wurden.

Die physikalischen Eigenschaften der Folie sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 3

Eine Polyesterfolie wurde auf eine zu Beispiel 1 ähnliche Weise hergestellt, außer daß Siliciumdio xidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 2,3 µm allein in einer Menge von 0,4 Gew.-% verwandt wurden.

Die physikalischen Eigenschaften der Folie sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 4

Eine Polyesterfolie wurde auf eine zu Beispiel 1 ähnliche Weise hergestellt, außer daß kolloidale Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Durch messer von 80 µm allein in einer Menge von 0,3 Gew.-% zugesetzt wurden.

Die physikalischen Eigenschaften der Folie sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

Tabelle 1

Andere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der hier offenbarten Erfindung erschließen sich dem Fachmann ohne weiteres aus der vorangehenden Be schreibung. Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben sind, können Va riationen und Modifikationen dieser Ausführungsfor men vorgenommen werden, ohne vom Kern der Erfin dung, wie er hier beschrieben und beansprucht ist, abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Polyesterfolien, welches die Schritte aufweist,
Verestern von wenigstens einer Carbonsäure mit wenigstens einem Glykol;
Zugabe von Siliciumdioxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 1,3 bis 2,0 µm und feinen Aluminiumoxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 20 bis etwa 200 nm;
Polykondensation der resultierenden Mischung unter Erhalt eines Polyesterharzes;
Aufschmelzen des Polyesterharzes;

Formen des Polyesterharzes zu einer Folie; und
Biaxiales Strecken der Folie, wodurch eine Polyesterfolie mit einer Dicke von 75 bis 125 µm erhalten wird, die eine Trübung von nicht mehr als 2,0% bei 589 nm und einen statischen Reibungskoeffizienten/kinetischen Reibungskoeffizienten von nicht mehr als 0,70/0,60 aufweist, in Rollenform kein milchig trübes Aussehen annimmt und hinsichtlich Transparenz und Wickelbarkeit verbessert ist.

2. Verfahren zur Herstellung von Polyesterfolien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Siliciumdioxid-Makroteilchen in einer Menge von etwa 0,001 bis etwa 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Folie, zugesetzt werden.

3. Verfahren zur Herstellung von Polyesterfolien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Aluminiumoxidteilchen in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 0,5 Gew.-% zuge setzt werden.

4. Verfahren zur Herstellung von Polyesterfolien nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die feinen Aluminiumoxidteil chen eine Härte nach Mohs von nicht weniger als 6 und eine δ- oder γ-Kristallphase aufweisen.