DE2326862C2

DE2326862C2 - Polyäthylenterephtalatfolie

Info

Publication number: DE2326862C2
Application number: DE2326862A
Authority: DE
Inventors: Jerrel Charles Circleville Ohio Anderson; Ralph Kingsley Wilmington Del. Iler
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1972-05-26
Filing date: 1973-05-25
Publication date: 1985-07-04
Also published as: GB1427157A; NL7307323A; LU67676A1; BE800054A; IT987937B; NL173177B; JPS5649947B2; DE2326862A1; FR2189465B1; CA1023077A; FR2189465A1; JPS4942752A; US3876608A; NL173177C

Description

3 Ca₃(PO₄J₂ ■ Ca(OH)₂

oder Siliciumdioxid ist.

3. Folie nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrer Oberfläche eine Vielzahl getrennter Siliciumdioxid-Knötchen gebunden sind.

Bei der Herstellung von Polymerfolien sind dem Polymeren zur Verbesserung der Aufwickeleigenschaften der Fertigfolien schon inerte Teilchen einverleibt worden. Jedoch haben sich bisher bei der Herstellung gefüllter Folien dieser Art, die ausgezeichnete Aufwickeleigenschaften in einem breiten Bereich von Handhabungs- und Verarbeitungsbedingungen ohne Beeinträchtigung der optischen Klarheit der Folie haben sollen, Schwierigkeiten ergeben. Man hat verschiedene Kombinationen von Füllstoffen und Oberflächenrauhung angewandt, aber keine hat sich als voll befriedigend erwiesen.

Aus der GB-PS 5 04 714 sind Fasern. Folien etc.. aus insbesondere einem Superpolyamid bekannt, das ein Mattierungsmittel enthält. Diese Teilchen dienen der Mattierung und werden außerdem in relativ hohen Mengen (0,! bis 5 Gew.-%) eingesetzt. Eine spezielle Teilchengrößenverteilung oder eine bestimmte vorgeschriebene Form für die Teilchen wird nicht offenbart.

Pie GB-PS 9 51 768 betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer polymeren Folie mit einer matten Oberfläche. Zu diesem Zweck werden 1 bis 25 Gew.-% feiner Teilchen (0,3 bis 20 μπι) eingearbeitet. Eine spezielle Teilchengrößenverteilung oder eine bestimmte Form derTeilchen wird nicht offenbart.

Die US-PS 34 19 460 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Folien, wobei in den Folien geringe Mengen inerter Teilchen gleichmäßig verteilt sind. Die Teilchen haben einen Durchmesser von 5 bis 200 μΐη und sind damit relativ groß. Im einleitenden Teil der Entgegenhaltung wird darauf hingewiesen, daß die Einarbeitung von Teilchen mit einem Durchmesser von 1 bis 5 μπι besonders nachteilig für die dortigen Zwecke ist.

Aus der US-PS 32 21 226 ist ein elektrischer Kondensator bekannt, der eine aufgewickelte Polyesterfolie umfaßt. Im Rahmen der Entgegenhaltung geht es um die Verbesserung von Aufwickeleigenschaften der Polyesterfolie, und es werden zu diesem Zweck 0,01 bis 5 Gew.-°/o eines anorganischen Pigments in einer Teilchengröße von etwa 0,01 bis 10 μηι zugesetzt. Die optischen Eigenschaften des erhaltenen Films spielen keine Rolle, da es im Rahmen der Entgegenhaltung in erster Linie um elektrische Kondensatoren geht. Dieser Stand der Technik ist ein Beispiel für den eingangs erwähnten

ίο Stand der Technik. Die Aufwickeleigenschaften der in der US-Patentschrift beschriebenen Folie sind nicht zufriedenstellend. Ober die Form der Teilchen und die Größenverteilung der Teilchen wird in der US-Patentschrift nichts gesagt. Auch sind die Mengen an Zusatzstoff relativ groß.

Aus der DE-OS 21 33 836 schließlich ist e^;n Verfahren zum Herstellen von thermoplastischen Folien bekannt, die wenigstens 100 ppm kugelförmige Calciumphosphatteilchen enthalten. Die mittlere Teilchengröße beträgt 0.05 bis 5 μπι. !η den Beispielen werden überwiegend Teilchengrößen verwendet, die unter 1 μιτι liegen. Die Aufwickeleigenschaften derartiger Folien sind nicht zufriedenstellend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Polyäthylenterephthalatfolien zur Verfugung zu stellen, die gute Aufwickeleigenschaften und gute optische Eigenschaften besitzen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen näher gekennzeichnete Polyäthylenterephtha-Iatfolie.

Als Polyäthylenterephthalat wird vorzugsweise ein solches verwendet, das duch Recken auf das mindestens 2,5fache in zwei zueinander senkrechten Richtungen in der Folienebene orientiert worden ist.

Als inerte, anorganische, kugelförmige Teilchen enthält die Folie Aluminosilikat-Molekularsiebe in dispergierter Form. Diese Siebe sind Zeolithe oder ähnliche Materialien mit kleinen Poren, die durch öffnungen ganz gleichmäßiger Größe verbunden sind. Künstliche Zeolithe der benötigten Gestalt sind herstellbar, indem man ein Kieselgel in Gegenwart von Alkalisilikat und Aluminat bildet. Das System wird mehrere Stunden bei erhöhten Temperaturen in der Flüssigphase digeriert, um Kristallisation herbeizuführen, worauf man den Zeolith abtrennt und trocknet. Die Molekularsiebe haben allgemein eine kugelförmige Form (im Gegensatz zu einer plättchenartigen Gestalt) und sind im Handel erhältlich. Beispiele sind

Na4(AIO₂)_gt)(SiO₂),0b] · * H₃O

und

Na₁₂KAIOj)₁₂(SiOi)₁₂] 27 H₂O.

Die bevorzugten Aluminosilikat-Molekularsiebe unterscheiden sich von Tonen der Kaolingruppe in mindestens zwei Grundbe/iehungen. Die chemische Zusammensetzung ist verschieden, da die Tone im wesentlichen aus AbiOHJjSijO= bestehen, und die Tone haben im Gegensatz zu der im wesentlichen kugelförmigen Gestalt der vorliegenden, inerten Teilchen eine plättchenartige Gestalt.

Die inerten Teilchen werden in Mengen von 5 bis 300 ppm einverleibt. Wie sich gezeigt hat, entfalten weniger als 5 ppm an dem Zusatzstoff nur eine geringe oder keine vorteilhafte Wirkung auf die Handhabungseigenschaften des Fertigfolienproduktes. Ein Zusatz von mehr als 300 ppm ergibt nicht nur keine weitere Verbesserung der Handhabungseigenschaften, sondern

zeigt auch eine Tendenz, den ausgezeichneten optischen Eigenschaften der Folien gemäß der Erfindung zu schaden. Im allgemeinen haben sich 20 bis 75 ppm an inertem Zusatzstoff als für Polyesterfolien besonders zufriedenstellend erwiesea

Die durchschnittliche Größe der einverleibten Teilchen beträgt 2 bis 4 μια Darüber hinaus haben die inerten Teilchen, die gemäß der Erfindung eingesetzt werden, eine gleichmäßige Größe, wobei mindestens 50% der Teilchen eine Größe besitzen, die von dem Durchschnitt um nicht mehr als 1 μίτι abweicht. Die enge Teilchengröße-Verteilung erlaubt die Erzielung großer Rauhigkeiten oder Unebenheiten in einer Dichte je Flächeneinheit, die ein gutes Aufwickelverhalten erlaubt, bei Anwendung sehr geringer Konzentrationen an Zusatzstoff.

Die Teilchen haben eine kugelförmige Gestalt. Die bevorzugten Molekularsieb-Teilchen z. B. sind im allgemeinen der Fti η nach oktaedrisch und nahezu kugelsatzstoffe zusammen mit den für die Polykondensation benötigten Katalysatoren hinzufügt.

Über die für die Zwecke der Erfindung benötigten Anteile an gleichmäßigen, inerten Teilchen und die Anteile an kleineren, inerten Teilchen hinaus können auch weitere Zusatzmittel variierender Teilchengröße soweit einverleibt werden, als sie keine besondere Beeinträchtigung der Eigenschaften der Folien ergeben. Zjm Bei-. spiel kann man bis zu 5000 ppm an Teilchen mit einer ίο Feinheit von unter 0,5 μπι zusetzen.

Die Folien gemäß der Erfindung zeigen ein außergewöhnliches Aufwickelverhalten in Verbindung mit ausgezeichneter Klarheit und ausgezeichneten anderen op-•schen Eigenschaften.

Naturgemäß können die Folien gemäß der Erfindung als solche oder in Verbindung mit verschiedenen Oberflächenmodifizierungen zur Anwendung gelangen. Zu einer solchen Oberflächenmodifizierung kann z. B. die Auftragung oder Einverleibung von Stearinsäure oder

! mit 20 Wachsen oder eine Behandlung zur Aufbringung von

größerer Effizienz eine starke Gliederung der Folienoberfläche zu ergeben als Teilchen von ähnlicher chemischer Zusammensetzung, aber plättchenartiger körperlicher Gestalt. Die im Verlaufe biaxialer Orientierung um die kugelförmigen Teilchen herum ausgebildeten Hohlräume sind im allgemeinen kfeiner als die sich um reguläre Zusatzstoff-Teilchen herum ausbildenden, woraus insgesamt bessere optische Eigenschaften als bei anderen Teilchen ähnlicher Größe resultieren.

Die Folien g T.äß der Erfindung enthalten weiter mindestens 100 ppm an inertem Material mit einer Teilchengröße von jnter 1,0 uird vorzugsweise unter 0,5 μπι. Zu diesen kleineren, inerten fejchen gehören die Materialien, die in Polyethylenterephthalat, dem sie einzuverleiben sind, unlöslich sind und mit diesem nicht reagieren. Zu beispielhaften Materialien hierfür gehören Siliciumdioxid, Kaolin, Porzellanerde, Aluminosilikate, Kieselgur, Gasruß und Calciumphosphate, wie Calciumpyrophosphat und dreibasisches Calciumphosphat. Von diesen werden Siliciumdioxid, dreibasisches Calciumphosphat der Formel

3Ca₁(PO₄); · Ca(OH)₂

und Calciumhydrogenphosphat der Formel CaHPO₄ besonders bevorzugt, da diese Materialien mit ihren Brechungsindices mit den bevorzugten Polyestermaterialien besonders verträglich sind. Das Einverleiben der kleineren Teilchen setzt den Reibungskoeffizient der Folie herab und führt hierdurch zur Verminderung eines Blocking der Folie.

Die als für die Zusatzstoffe gemäß der Erfindung notwendig genannten Teilchengrößen beziehen sich auf die Maximalabmessung des Teilchens. Die Messung von Teilchengrößen kann nach den in einzelnen in der BE-PS 7 69 627 beschriebenen Methoden erfolgen. Naturgemäß erfordern die vorliegenden Teilchen, nachdem sie im wesentlichen kugelförmig sind, keine Anwendung der für plättchenartigc Teilchen notwendigen Korrekturfaktoren.

Die benötigten Mengen an inertem Material können dem Polyäthylenterephthalat zu jedem Zeitpunkt voider Extrudierung als Folie zugesetzt werden. Es hat sich als besonders bequem erwiesen, die inerten Teilchen nach der Umesterungsreaktion, bei der die zur Bildung des Polyäthylenterephthalats polykondensierenden Monomeren gebildet werden, als Aufschlämmung, z. B. in Äthylenglykol, zuzusetzen, wobei man die inerten ZuSiliciumdioxid-Knötchen (wie im einzelnen in der DE-OS 23 15 769 beschrieben) gehören. Die Siliciumdioxid-Behandlung ist in weitgehend der gleichen Weise wie das obengenannte, inerte Material mit einer Teilchengröße von unter 1 μπι von besonderem Vorteil im Sinne einer Verminderung· des Oberflächenreibungskoeffizienten.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung an Hand spezieller Arbeitsweisen.

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Beispiel 1

Es wurde eine biaxial orientierte, therniofixierte Polyäthylenterephthalat-Folie hergestellt, der 150 ppm an Aluminosilicat-Molekularsieb mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 2,9 μΐπ sowie 2000 ppm an Fumed-Silica-Puiver mit einer Teilchengröße von 0,2 um einverleibt waren. Das Molekularsieb hatte eine solche Teilchengröße-Verteilung, daß mehr als 50% der Teilchen vom Durchschnitt um weniger als 1 μΐη abwichen.

Es wurden Aufschlämmungen von Aluminosilicat-Molekularsieb

Na₈₆[(AlO2)86(SiO2)_I0b] · x H₂O

und Siliciumdioxid mit Feststoff-Konzentrationen von 12.6 bzw. 20,0% in Äthylenglykol hergestellt und diese getrennt der Sandmahlung unterworfen und in den benötigten Mengen mit 300 ml Äthylenglykol vermischt, worauf 320 g zerstoßenes Dihydroxyäthylterephthalat-Monomeres hinzugefügt wurden. Das Glykol wurde bei Atmosphärendruck abdestilliert und hierauf das geschmolzene Monomere bei 285°C und einem Druck von etwa 0,67 mbar polykondensiert. Das anfallende Polyäthylenterephthalat wurde abgekühlt, gepulvert und getrocknet.

Ds getrocknete Polymerpulver wurde bei 285°C zu Folien mit einer Dicke von 250 bis 380 μπι schmelzgepreßt, die durch Recken auf das 3,5 x3,5fache bei 95⁰C biaxial orientiert und dann unter Einwirkung von Haltekräften bei 210° C the rmof ixiert wurden.

Eine Kontrollprobe wurde im wesentlichen wie oben, jedoch mit der Abänderung hergestellt, daß kein Zusatz an AIurninosilicat-Molekularsieb erfolgte und die Folie auf das 3,3x4,0fache gereckt und bei 207⁰C thermofixiert wurde.

Bei der Bewertung der Folie gemäß der Erfindung

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und der Kontrollprobe auf Aufwickel- und optische Ei- beeinträchtigt waren. Für die Klarheit ergab sich bei der genschaften zeigte die Folie gemäß der Erfindung im Kontrollfolie ein Wert von 83,6%, bei der Folie £emäß Vergleich mit der Kontrollprobe ein außergewöhnlich der Erfindung von 81,9%. Die Trübung erhöhte sich bei gutes Aufwickelverhalten und einen zufriedenstellend den Folien gemäß der Erfindung von 2,5% bei der Konhohen Grad an Seitengleitvermögen, was die Bildung 5 trollprobe auf 3,1%. glatter Wickel erlaubte. Darüberhinaus war die Beeinträchtigung der Klarheit und anderer optischer Eigenschaften der Folien gemäß der Erfindung duch das Vorliegen der größeren Molekularsieb-Teilchen minimal.

10 Beispiel 2

Es wurde eine Poryäthylenterephthalat-Folie hergestellt, der 50 ppm des Molekularsieb-Pizlvers (von Beispiel 1) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 um und 800 ppm an Triealciumphosphat mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von unter 0,75 μπι einverleibt waren. Das Molekularsieb hatte eine solche Teilchengröße-Verteilung, daß mehr als 50% der Teilchen im Bereich innerhalb 1 μΐη des Durchschnittswertes lagen.

Das Molekularsieb wie auch das Tricaiciumphosphat wurden als 25%ige Aufschlämmungen in Athylenglykol formuliert und der Sandmahlung unterworfen. Die Sandmahlung des Molekularsiebes führt zur Aufbrechung jeglicher Teilchen-Agglomerate, und die Sandmahlung des Tricalciumphosphats reduziert dieses auf die genannte Teilchengröße.

Die Ätliylenglykol-Aufschlämmungen des Molekularsiebes und des Tricalciumphosphats wurden für die Vereinigung mit Dihydroxyäthylterephthalat-Monomer-im in den genannten Mengen mit dosierter Geschwindigkeit zugeführt, worauf das Monomere polykondensiert und auf eine kalte Abschrecktrommel extrudiert und die Folie auf das 3,27fache in der Maschinenrichtung bei 89.5⁰C und das 4.4fache in der Querrichtung bei 90 bis 135 C orientiert und dann bei 208°C thermofixiert wurde.

Eine Kontrollfolie wurde nach der gleichen Technik mit der Abänderung hergestellt, daß kein Molekularsieb-Zusatz zur Reaktionsmischung erfolgte.

Die Folie gemäß der Erfindung wurdt auf ihre Wikkelbildungs-Eigenschaften geprüft, wobei sie Wickel mit gleichmäßiger Härte, glatten Enden und von gleichmäßig glänzendem und silbrigem Aussehen lieferte. Bei den gleichen Wickelbildungsbedingungen ergab die Kontrollfolie gröbere Enden, ungleichmäßige Härte, deutlich sichtbare Sreifenzonen unregelmäßiger Dicke und ein durch ein Lichtinterferenz-Muster innerhalb des Wickels hervorgerufenes, verschmutzt wirkendes Aus-

/· sehen.

! Bei der Streiflicht-Untersuchung (Abwickeln der Folie vom Wickel. Betrachtung im Streiflicht, Ausüben eines leichtun Zoges an den Folienseiten und Beobachtung, ob hierbei im Streiflicht beobachtbare kleine, nichtebene Bereiche verschwinden oder bleiben) der Folie gemäß der Erfindung ve^chwanden die nichtebenen Bereiche, während sie bei der Kontrollfolie bestehen blieben.

L Bei der Prüfung der Folie gemäß der Erfindung und

|| der Kontrollprobe auf das Aufwickelverhalten zeigte

sich, daß die Folie gemäß der Erfindung ohne Auftreten

äi von Teleskopbildung doppelt so schnell wie die Kon-

I- trollprobe aufwickelbar war. Ungeachtet der ausge-

zeichneten Aufwickeleigenschaften und der Einführung großer Unebenheiten zeigten die Folien gemäß der Er-

jfj findung ausgezeichnete optische Eigenschaften, die ge-

§ genüber denjenigen der Kontrollfolie nur geringfügig

Claims

Patentansprüche:

1. Polyäthylenterephthalatfolie mit darin dispergierten inerten, anorganischen, kugelförmigen Teilchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2 bis 4 μπα in einer Menge von 5 bis 300 ppm, bezogen auf das Gewicht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 50% der Teilchen eine Teilchengröße innerhalb 1 um von der durchschnittlichen Teilchengröße haben,

die inerten Teilchen von Aluminosilikat-Molekularsieb gebildet werden,

und die Folie zusätzlich mindestens 100 ppm, bezogen auf das Gewicht, an inertem Material mit einer Teilchengröße von unter 1,0 um enthält.

2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Material mit einer Teilchengröße von unter 1,0 μπι dreibasisches Calciumphosphat der Formel