DE2328639B2

DE2328639B2 - Verfahren zur Herstellung monoaxial verstreckter Folienbändchen aus Polypropylen

Info

Publication number: DE2328639B2
Application number: DE2328639A
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing.(Grad.) Czerwon; Friedhelm Dipl.-Ing. Hensen; Gerhard Dipl.- Ing. Koslowski; Heinz Dipl.-Ing. Schippers
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1973-06-06
Filing date: 1973-06-06
Publication date: 1979-07-26
Also published as: DE2328639A1; AT359621B; ATA407374A; ZA743617B; FR2232427B3; DE2328639C3; BR7404512D0; ES426983A1; GB1475571A; JPS5048077A; DD111656A5; IT1013170B; FR2232427A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung monoaxial verstreckter Folienhändchen aus Polypropylen gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren, bei dem man eine Folienbahn mindestens auf einem ersten, kurzen Streckweg vorverstreckt, dann in Folienbändchen längsteilt und diese mindestens auf einem langen Streckweg nachverstreckt, ist aus der CH 4 83 304 bekannt. Durch ein derartiges Vorgehen kann die Spleißneigung der Folienbändchen gesteuert werden, indem die Längsverstreckung in unterschiedliche Streckstufen und in Verbindung mit dem Gesamtstreckverhältnis auf verschiedene Streckwege aufgeteilt wird.

Ferner ist aus der DE-AS 10 89 965 ein Verfahren zur Herstellung einer dimensionsstabilen Polyolefin-Folie bekannt, bei dem die Folie in mehreren Stufen und bei schrittweise erhöhten und bis an den Kristallitschmelzpunkt reichenden Temperaturen verstreckt wird und bei dem die dabei erhaltene Molekularstruktur wärmestabilisiert wird. Bei diesem Verfahren werden die in jeder Reckstufe in die Folienbahn induzierten Spannungen jeweils in einer nachfolgenden Temperstufe teilweise beseitigt, indem die Folienbahn vor der weiteren Verstreckung in einen spannungserleichterten Zustand überführt wird. Durch die mehrfachen Temperstufen kann nach dem bekannten Verfahren mit relativ hohem maschinentechnischen Aufwand beispielsweise eine Polyäthylen-Folie mit einem Restschrumpf von etwa 3,5% bei 75° C hergestellt werden.

Die nach den bekannten Verfahren hergestellten Folienbändchen können sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, insbesondere bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit, Bruchdehnung, Elastizitätsmodul, Maßstabilität bei erhöhten Temperaturen oder dgl. In der Praxis wird versucht, das Eigenschaftsprofil der Folienbändchea an die dem Verwendungszweck entsprechenden Anforderungen möglichst gut anzupassen. So ist es aus Kunststoffe,

ίο Band 61 (1971) Seite 356 bis 368 bekannt, daß sich die Eigenschaften der Folienbändchen in bestimmten Grenzen durch eine geeignete Prozeßführung in bestimmten Richtungen beeinflussen lassen. Danach läßt sich beispielsweise die Dimensionsstabilität der verstreckten Gebilde aus Polyolefinen durch einen nachfolgenden Fixierprozeß verbessern, bei dem die Bändchen unter Spannung für kurze Zeit etwa denselben Temperaturen wie beim Reckvorgang ausgesetzt werden, in dieser Literaturstelle wird jedoch

darauf hingewiesen, daß bei Polypropylen eine Fixierung und damit die Beeinflussung der Schrumpfeigenschaften nur in wesentlich geringerem Umfang möglich ist, als beispielsweise bei Polyester. Deshalb reicht der durch die Fixierung erzielbare Effekt meist nicht aus, um beispielsweise Gewebe, die aus fixierten Bändchen hergestellt wurden, mit den für eine Weiterverarbeitung notwendigen Temperaturbelastungen beaufschlagen zu können, ohne daß die Bändchen im Gewebe nachschrumpfen würden.

jo Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung monoaxial verstreckter Folienbändchen aus Polypropylen für die Verwendung als Webbändchen, insbesondere für Teppichgrundgewebe, anzugeben, mit dem einerseits die bei der Verarbeitung zu Tufting-Teppichgrundgeweben auf Hochgeschwindigkeitswebstühlen gestellten Anforderungen an die Festigkeits- und Dehnungskennwerte erzielt werden können und andererseits die Maßstabilität gegenüber den nach bekannten Verfahren hergestellten Folienbändchen wesentlich verbessert werden soll, um die beim späteren Latexieren der Teppichgrundgewebe bei 130°C bisher noch erforderlichen, höchst aufwendigen Spannrahmen, die den Breiteneinsprung der Gewebe verhindern sollen, einsparen zu können.

Damit ergibt sich die technische Aufgabe, ein Streckverfahren für die Herstellung von Polypropylen-Folienbändchen der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem die in einem kontinuierlichen Arbeitsverfahren hergestellten Folienbändchen ein Eigenschaftsprofil aufweisen, das neben hohen Festigkeits- und Dehnungskennwerten auch noch eine hohe Maßstabilität der gewebten Flächengebilde bzw. einen geringen Heißschrumpf der Folienbändchen von weniger als 2% zeigt, so daß die Verwendung von Spannrahmen beim Latexieren der Teppichgrundgewebe nicht mehr erforderlich ist. Der Heißschrumpf soll hierbei nach 3minütiger spannungsfreier Lagerung in öl bei einer Prüftemperatur von 132° C bestimmt werden.

Die Lösung der Aufgabe für ein Folienbändchen-Reckverfahren der eingangs angegebenen Gattung erfolgt erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Als erfindungswesentlich wird dabei angesehen, daß

b5 die Streckspannungen in den einzelnen Streckstufen auf solche Höchstwerte begrenzt werden, daß sie in keiner der aufeinanderfolgenden Stufen einen Wert von 9,81 N/mm² — bezogen auf den Querschnitt des

unverstreckten Folienbändchens — überschreiten. Die Streckspannung soll vielmehr im Bereich zwischen 1,96 N/mm² und 9,81 N/mm² liegen, wobei sie mit zunehmendem Verstreckungsgrad der Folienbändchen ansteigt Ferner ist es für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich, daß die Zugspannung in der Relaxierzone mindestens 68,6cN/mm² und höchstens 3,92 N/mm² — bezogen auf den Querschnitt des verstreckten Folienbändchens — beträgt

Die Erfindung ging von der Erkenntnis aus, daß eine Verstreckuiig der Folienbändchen mit den gewünschten Eigenschaften, wie hoher Maßstabilität einerseits und hohen Kennwerten für die Zugfestigkeit und den Elastizitätsmodul andererseits, nur erzielt werden kann, wenn die Gesamtverstreckung der Folienbändchen in mehreren aufeinanderfolgenden Streckstufen erfolgt, wobei in der ersten Streckstufe das Streckverhältnis der Vorverstreckung in bekannter Weise auf höchstens 1 :3 beschränkt ist Wird nämlich die Verstreckung in nur einer einzigen Streckstufe durchgeführt, wobei das Streckverhältnis größer als 1 :3 gewählt ist so läßt sich beobachten, daß der Beginn der flaschenhalsähnlichen Einschnürung des Folienbändchens im freien Streckspalt zurückwandert Dies erfolgt bis in einen Bereich, in dem eine Bändchentemperatur vorliegt die wesentlich unterhalb der optimalen Strecktemperatur ist Der Beginn der Verstreckung stabilisiert sich somit dort wo die von der Abzugsvorrichtung aufgebrachte Streckspannung das unverstreckte Folienbändchen bei der entsprechenden, geringeren Strecktemperatur gerade zum Fließen bringt. Durch eine solche Verstreckung bei der technologisch möglichen, aber zu niedrigen Bändchentemperatur nach der bekannten Arbeitsweise resultiert eine unerwünschte Schrumpfneigung bei höheren Weiterverarbeitungstemperaturen, die nur durch eine Wärmestabilisierung bei hohen Temperaturen und unter bewußter Inkaufnahme eines erheblichen Festigkeitsverlustes im verstreckten Folienbändchen kompensiert werden kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Streckverfahren darf der Beginn der flaschenhalsähnlichen Einschnürung bei geeigneter Wahl der Stufen des Streckprozesses höchstens bis zum Beginn der jeweiligen Streckstufe zurückwandern. Dies wird bevorzugt durch ein Umschlingungsstreckwerk erreicht, bei dem die Umschlingungsreibung der Folienbändchen an den angetriebenen und beheizten Galetten oder Förderwalzen bei der vorgesehenen Strecktemperatur und der im Patentanspruch angegebenen Streckspannung in überraschender Weise dem Zurückwandern der flaschenhalsähnlichen Einschnürung entgegenwirkt. So kann die Verstreckung immer bei der dem Gesamtorientierungsgrad der Folienbändchen zugeordneten, von Streckstufe zu Streckstufe angehobenen Strecktemperatur und unter der angegebenen, niedrigen Streckspannung zwischen 1,96 N/mm² und 9,81 N/mm² erfolgen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden hohe, bis an den Kristallitschmelzpunkt reichende Strecktemperaturen angewandt, um die geforderten niedrigen Streckspannungen verwirklichen zu können. Dies bedeutet, daß beispielsweise in der ersten Streckstufe eine Strecktemperatur angewandt wird, die an sich ausreichen würde, um eine einstufige Verstreckung mit dem vorgesehenen Gesamtstreckverhältnis durchzuführen, daß die hierzu erforderliche Streckspannung jedoch nicht eingeleitet wird, sondern daß die in dieser Streckstufe angewandte Streckspannung auf einen im genannten Rahmen liegenden Höchstwert begrenzt wird, wobei das Streckverhältnis in dieser Stufe einen Wert von 1 :3 nicht überschreiten sollte. In Analogie hierzu wird die Strecktemperatur und die Streckspannung in den folgenden Streckstufen so eingestellt daß ί die in der jeweiligen Stufe crzielbare, mögliche Teilverstreckung nicht voll ausgenutzt wird, sondern — infolge der im Patentanspruch angegebenen Beschränkung der Streckspannung auf höchstens 9,81 N/mm² — erheblich unterschritten bleibt Dies läßt sich durch

ι ο Anpassung der Strecktemperatur an die bei wachsender Verstreckung, d.h. bei höherem Orientierungsgrad erhöhte Temperaturbeständigkeit der Folienbändchen, erreichen.

Das stufenweise derart verstreckte Folienbändchen weist in überraschender Weise von Anfang an infolge der niedrigen Streckspannung nur eine geringe Schrumpfneigung auf. Diese läßt sich noch durch die anschließende Wärmestabilisierung unter Zulassung eines Schrumpfes von weniger als 10% weitgehend, & h.

unter 2% Restschrumpf bei den angegebenen Prüfbedingungen, abbauen. Diese Relaxierbehandlung soll nach dem Patentanspruch unter einer Zugspannung von mindestens 68,6 cN/mm² und höchstens 3,92 N/mm² und bei einer Temperatur zwischen 20 und 30⁰C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes durchgeführt werden. Hierdurch können die Folienbändchen im Rahmen der im Patentanspruch gesetzten Zugspannungen ausschrumpfen. Andererseits bleibt durch die relativ niedrige Relaxiertemperatur die beim vorangehenden

jo Streckprozeß erzielbare hohe Festigkeit der Folienbändchen im wesentlichen erhalten. Die genaue Temperatureinstellung für die Wärmestabilisierung der verstreckten Folienbändchenschar wird dabei nach der höchsten späteren Weiterverarbeitungstemperatur ge-

r> wählt. Dabei sollen die angegebenen Grenzwerte nicht überschritten werden, sofern für die Zugfestigkeit der verstreckten Folienbändchen eine Mindestfestigkeit von 45,1 cN/tex, entsprechend ungefähr 45 Rkm, erreicht werden soll.

4« Bei Anwendung der Erfindung können somit in einem einzigen Arbeitsgang monoaxial verstreckte und wärmestabilisierte Folienbändchen aus Polypropylen hergestellt werden, die als Webbändchen für Teppichgrundgewebe und dgl. geeignet sind und die durch in Kombination vorliegende Eigenschaften einer Reißfestigkeit von mindestens 45,1 cN/tex, entsprechend ungefähr 45 Rkm und vorzugsweise von mindestens 48,5 cN/tex, entsprechend ungefähr 48,5 Rkm, einer Reißdehnung von mindestens 25% und eines Rest-Schrumpfes von weniger als 1% bei der angegebenen Prüftemperatur von 132° C, gemessen nach einer 3minütigen, spannungsfreien Lagerung in öl, ausgezeichnet sind.
Das erfindungsgemäße Streckverfahrer, für Polypropylen-Bändchen ist anhand der Zeichnung und anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung s;hrumpfarmer Folienbändchen mit mehrstufiger Verstreckung,

bo F i g. 2 eine schematische Darstellung der Steckspannung, aufgetragen über der Strecktemperatur T für Polypropylen-Folienbändchen mit dem Streckverhältnis als Parameter,

F i g. 3 eine schematische Darstellung der einstufigen

b5 Bändchenverstreckung im Vergleich zu der mehrstufigen Bändchenverstreckung bei niedrigen Streckspannungen in einem Diagramm gemäß F i g. 2.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des

erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einer Schneckenstrangpresse 1 mit daran angeschlossenem Flachfolien-Werkzeug 2, einer Kühleinrichtung für die extrudierte Folienbahn, vorzugsweise gekühlten Walzen 3 zum ■> Aufnehmen und Abziehen der Folienbahn unter einem Vorverzug, einem Anpreßmittel 4 für die Folienbahn an den Kühlwalzenabzug 3 — beispielsweise eine Vorrichtung zum Richten eines gasförmigen Fluids auf die Folienbahn — und Nachfolgeeinrichtungen zum Schnei- ι ο den der Folienbahn in eine Vielzahl von Folienbändchen sowie Streckeinrichtungen, Wärmebehandlungseinrichtunjen und Aufwickelvorrichtungen. An die Schneckenstrangpresse 1 kann ebenso ein Blasfolienwerkzeiig mit Kühl-, Flachlege- und Umlenkeinrichtungen für die r> Folienbahn angeschlossen sein.

Zum Schneiden der Folienbahn 5 in eine Vielzahl von Folienbändchen ist eine Schneidvorrichtung 6 vorgesehen. Diese kann aus einer Anzahl Rundmesser oder feststehender Klingen bestehen. Hierauf folgen das als Septett ausgebildete Streckwerk 7, in dem mehrere Streckstufen vereint sein können, und vor dem weiteren, ebenfalls als Septett ausgebildeten Streckwerk 9 eine Konvektionsheizung 8, eine als Trio vorgesehene Abzugsvorrichtung 10 und eine Aufwicklungseinrich- 2^r> tung 11, in welcher die Folienbändchen 12, beispielsweise zu Kreuzspulen 13, aufgewickelt werden. An den Auslaufwalzen der Streckwerke 7, 9, 10 sind jeweils Andrückmittel 14 vorgesehen, die beim Anlegen der Folienbändchen 12 angehoben und weggeschwenkt in werden können. Um bei einem Folienbändchenbruch während des Streckprozesses Wickler an den Walzen oder Galetten der Streckwerke zu vermeiden, ist eine Absaugung 15 vorgesehen, die mit Stichleitungen 16 an den Streckwerken 7,9 und 10 angeschlossen ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen monoaxial verstreckter Polypropylen-Folienbändchen mit einer Vorrichtung nach F i g. 1 sind die Galetten od. Walzen 17 des ersten Streckwerkes 7 mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben und mit unterschiedlichen Temperaturen beheizt.

In der Darstellung nach Fig. 2 ist die für die Folienbändchenverstreckung erforderliche Streckspannung ο qualitativ über der zugehörigen Strecktemperatür Taufgetragen. Als Parameter ist in dem Diagramm das Streckverhältnis enthalten. Lage und Verlauf der Kurven (a), (b), (c)\md (absind abhängig von der Art des Kunststoffes. Diese sind deshalb nur schematisch ir ihrem qualitativen Verlauf angegeben. Sie müssen für den jeweils zur Verwendung kommenden Kunststoff einzeln bestimmt werden. Mit (a) ist der Kurvenverlauf für das unverstreckte Folienbändchen bezeichnet Er stelli den Zusammenhang zwischen Streckspannung und Strecktemperatur dar und zeigt, welche Streckspannung das Folienbändchen gerade noch aufnehmen kann, um bei einer bestimmten Temperatur nicht zu fließen zu beginnen. Mit (b), (c)xmd (d) sind die Kurven höherer Verstreckung bezeichnet Sie zeigen, daß bei gleicher Streckspannung ein höher verstrecktes Folienbändchen mit höherer Temperatur belastbar ist als ein weniger stark verstrecktes. So kann beispielsweise die Streckspannung σ von den unverstreckten Folienbändchen bis zur Temperatur T'? aufgenommen werden, dagegen von dem teilweise verstreckten Folienband- b5 chen gemäß Kurve (b)b\s zur Temperatur T^[hJ, von dem noch weiter verstreckten Folienbändchen gemäß Kurve (c)b\s zur Temperatur T⁽'J und vom »endverstreckten« Folienbändchen gemäß Kurvenverlauf (d) bis zur Temperatur 7"¹J. Das Diagramm zeigt aber auch, daß bei einer konstanten Strecktemperatur T·? die einzuleitende Streckspannung für eine weitere Verstreckung abhängig ist vom Verstreckungsgrad des Folienbändchens. So muß beispielsweise bis zum Fließen des unverstreckten Folienbändchens die Streckspannung σ'?¹ aufgebracht werden, für das teilweise verstreckte Bändchen nach der Kurve (b)d\e Streckspannung o'f. für das noch weiter verstreckte Folienbändchen gemäß Kurve (c)d\e Streckspannung σ'? und schließlich für das »endverstreckte Folienbändchen« gemäß Kurve (d) die Streckspannung o'f.

Unter »endverstrecktem« Folienbändchen wird dabei im Sinne dieser Anmeldung ein Webbändchen mit einem Streckverhältnis von ungefähr 1 :8 verstanden. Die Kurven noch höherer Verstreckung, die für den vorliegenden Anwendungsfall von untergeordnetem Interesse sind, wurden nicht dargestellt Sie liegen aber immer enger beisammen und nahe bei der Kurve (d).

In F i g. 1 ist im Bereich höherer Temperaturen noch die Grenzkurve (g) eingezeichnet. Unter »Grenzkurve« soll diejenige Kurve verstanden werden, welche alle Arbeitspunkte verbindet, bei denen das Streckverfahren gerade noch betriebssicher durchführbar ist, d. h. alle Arbeitspunkte, für die die höchste Temperatur gewählt ist, mit der ein Folienbändchen — in Abhängigkeit vom Orientierungsgrad — während des Streckprozesses belastbar ist Die Grenzkurve ergibt sich aus Versuchsreihen.

Da der Begriff »betriebssicher« nur schlecht objektiv vergleichbar ist ist die Grenzkurve (g) mit einem schraffierten Toleranzfeld jmgeben.

Um eine Folienbändchenschar »betriebssicher«, d. h. in einer Vorrichtung technischen Maßstabs, verstrecken zu können, müssen die Strecktemperaturen im Hinblick auf die für den speziellen Thermoplasten ermittelte Grenzkurve (g) mit der Maßgabe gewählt werden, daß ein Kleben der Folienbändchen an den Kontaktheizflächen des Streckwerkes nicht auftritt so daß bei einem Abriß des Folienbändchens ein Wickeln an einer beheizten Galette des Streckwerkes nicht eintritt. Vielmehr muß das abgerissene Folienbändchen mit hinreichender Sicherheit abgesaugt od. anderweitig entfernt werden können. Auch das Wiederanlegen ggf. gerissener Folienbändchen, die wegen einer nur geringen Vororientierung nur eine geringe Temperaturbeständigkeit haben, muß unter Verwendung einer Saugpistole ohne neuerliche Abrisse durchführbar sein. Ferner darf die Mengenleistung der Anlage nur mit der Maßgabe erhöht werden, daß in der umgewälzten Heißluft der Konvektionsheizung keine Turbulenzen entstehen, die durch starkes Flattern der parallel zueinander geführten Folienbändchen ein Berühren und Aneinanderkleben der Folienbändchen bewirken könnten. Schließlich dürfen Stabilisatoren oder andere Additive nicht an die Heizflächen ausgeschieden werden, um ebenfalls eine Haftung der Folienbändchen an den Galetten des Streckwerks zu vermeiden.

Aus der Grenzkurve (g) läßt sich ablesen, daß die zulässige Temperaturbelastung der Folienbändchen mit dem Orientierungsgrad ansteigt Die Schnittpunkte der Grenzkurve (g) mit den Kurven konstanter Orientierung haben in F i g. 2 die Abszissen

T(S₁ , T(S, , Γ(ί, und Th .

In Fig.3 ist in einem Diagramm entsprechend Fig.2 das herkömmliche einstufige Bändchenstreck-

verfahren neben dem erfindungsgemäßen Bändchenstreckverfahren bei niedrigen Streckspannungen dargestellt. In beiden Fällen ist die Strecktemperatur T bei Beginn des Streckprozesses mit der für das un versteckte Folienbändchen höchstens zulässigen Temperatur ΤΊ = T&) angenommen. Um zu der gewünschten Verstreckung gemäß Kurve (d) zu kommen, muß nach dem herkömmlichen Verfahren eine Streckspannung 02 aufgebracht werden. Aufgrund der Randbedingung, daß die Streckspannung in der gesamten Streckstufe konstant ist, das unverstreckte Folienbändchen am Eingang der Streckstufe jedoch nicht die hohe Spannung o₂ aufnehmen kann, läuft der Beginn der flaschenhalsähnlichen Einschnürung des Folienbändchens bis zum Punkt 3 zurück, wo erst die Temperatur T₃ erreicht ist, bei der die hohe Streckspannung oz vom unverstreckten Folienbändchen aufgenommen werden kann und der Gleichgewichtszustand erreicht ist Ein derartig verstrecktes Folienbändchen weist bei einer erhöhten Temperaturbelastung trotz einer nachfolgenden Wärmestabilisierung einen für den angegebenen Verwendungszweck viel zu hohen Heißschrumpf auf.

Bei dem mehrstufigen Verfahren gemäß der Erfindung ist die Anfangstemperatur für die erste Streckstufe ebenfalls T₁ = T&. Bei dem gewählten Streckverhältnis 2s in dieser ersten Streckstufe — beispielsweise des Stufensprunges zwischen den Kurven (a) und (b) — wirkt auf das Folienbändchen im Streckspalt entsprechend Punkt 4 in Fig.3 die Streckspannung σ«. Das unverstreckte Bändchen nach Kurve (a) kann diese Spannung erst im Punkt 5 bei der Gleichgewichtstemperatur Ts aufnehmen. In der folgenden zweiten Streckstufe, in die das gemäß Kurve (b) bereits vorverstreckte Bändchen einläuft, wird die erhöhte Strecktemperatur Ti=Tf,) — entsprechend der höheren Temperatureständigkeit des vororientierten Bändchens — angewandt In dieser Streckstufe, in der die Verstreckung bis zum Gesamtstreckverhältnis gemäß Kurve (c) durchgeführt wird, muß die Streckspannung oe aufgebracht werden. Das vorverstreckte Bändchen kann diese Spannung nicht aufnehmen, so daß der Beginn der Verstreckung dort theoretisch bis Punkt 7 auf der Kurve (b) zurückläuft, wo die Gieichgewichtstemperatur Ti vorliegt Unter der Randbedingung, daß die Temperatur Tj ^ Ta = T\ sein muß, läuft der Beginn der Verstreckung beim Vorhandensein eines Festpunktes aber tatsächlich höchstens bis zur letzten Auslaufwalze der vorangehenden ersten Streckstufe zurück und wird dort aufgrund der vorhandenen Umschlingungsreibung lokalisiert

Für die letzte Streckstufe des Beispiels gilt Entsprechendes. In dieser Streckstufe wird das gemäß Kurve (c) vorverstreckte Folienbändchen auf die Grenztemperatur 7g= 7"<?) beheizt und bis zum Punkt 8 verstreckt wo die gewünschte Endverstreckung gemäß Kurve (d) erreicht ist Die hierbei auftretende maximale Streckspannung betragt Og. Sie ist gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich geringer als die im einstufigen Verfahren auftretende, höchste Streckspannung 02 und beträgt höchstens 9,81 N/mm², bezogen auf den Querschnitt des unverstreckten Folienbändchens.

Sollte eine einstufige Verstreckung mit dieser niedrigen Streckspannung σ« durchgeführt werden, so mußte hierzu theoretisch die Strecktemperatur Tf_C) — 7g angewandt werden. Ein solcher Prozeß ist aber praktisch- nicht realisierbar, da das unverstreckte es Folienbändchen diese Temperatur gar nicht aushalt und beim Anlegen an die Galette des Umschlingungsstreckwerkes oder beim Wiederanlegen nach einem Bänd chenabriß sofort abschmilzt, reißt oder zumindest klebt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt nun darin, daß bei dem anhand von F i g. 3 beschriebenen Streckverfahren eine wesentlich geringere Streckspannung in der letzten Stufe eingeleitet werden muß als beim einstufigen Verfahren. Die Differenz dieser Streckspannungen beträgt 02—Og. Aufgrund der erforderlichen niedrigeren Streckspannung wird in überraschender Weise das Schrumpfverhalten der gestreckten Folienbändchenschar sehr vorteilhaft im Sinne der Aufgabenstellung verändert, so daß die in den Bändchen verbliebenen restlichen Schrumpfspannungen schon bei Anwendung relativ niedriger Wärmestabilisierungstemperaturen gelöst werden können, ohne hierbei die Festigkeits- und Dehnungskennwerte der Folienbändchen zu beeinträchtigen. Bei Vergrößerung der Streckstufenzahl können die maximal für die Verstrekkung einzuleitenden Streckspannungen noch weiter abgesenkt werden, doch wird hier aus wirtschaftlichen Gründen ein Kompromiß für die anzuwendende Stufenzahl geschlossen werden müssen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind im folgenden zwei Vergleichsbeispiele angegeben.

Beispiel 1 (bekanntes Verfahren)

Material: Polypropylen, Type: Hostalen»PPN 1060F.

Hieraus wurde eine Folie im Strangpreßverfahren hergestellt und in Folienbändchen geschnitten, die folgende Abmessungen hatten:

6 mm χ 132 μπι=0,79 mm².

Die Folienbändchen wurden in einem einstufigen Streckverfahren im Verhältnis 1 :7 monoaxial verstreckt wobei beheizte Streckwalzen und eine Konvektionsheizung zwischen den Streckwalzen verwendet wurden. Die Strecktemperatur betrug 138° C Die in die Bändchen eingeleitete Streckkraft betrug 10,78 N. Hieraus wird die Streckspannung zu 13,67 N/mm² — bezogen auf den Ausgangsquerschnitt — errechnet Der Schrumpf bei der Relaxierung der verstreckten Folienbändchen betrug 9,8%. Die Relaxierung wurde bei einer Temperatur von 140⁰C durchgeführt Die Abmessungen der verstreckten und wärmestabilisierten Folienbändchen betrugen 23ηιΐηχ50μΐη=0,115πιΐη². Hieraus ergibt sich ein Titer von 105 tex.

Folgende Kennwerte für das in einer Stufe verstreckte Folienbändchen wurden gemessen:

Reißfestigkeit: 51,16 cN/tex £ 51,16 RKm Reißdehnung: 24%

Restschrumpf: 4,9% (gemessen bei 132°C unter den angegebenen Prüfbedingungen).

Beispiel 2 (Streckverfahren nach der Erfindung)

Auf einer Maschinenanlage für die Herstellung verstreckter Folienbändchen gemäß Fig. 1 wurde Polypropylen der Type Hostalen· PPN 1060 F als Folie stranggepreßt, durch den Kühlwalzenabzug 3 aufgenommen und nach dem Ablauf von der Gießwalze in Bändchen geschnitten. Diese hatten — wie in Beispiel 1 — die Abmessungen 6 mm χ 132 um=0,79 mm². In der Bändchenstreckanlage wurden die ersten aufeinander-

folgenden fünf Walzen, von denen die ersten drei unbeheizt waren, mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben, wobei keine Verstreckung gegenüber der von der Kühleinrichtung abgezogenen Folie auftrat. Die vierte, fünfte und sechste Walze waren auf 130" C aufgeheizt, um die Folienbändchen mit hinreichender Sicherheit auf die Strecktemperatur der ersten Streckstufe vorzuwärmen. Die sechste Walze war mit einer erhöhten Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, so daß zwischen der fünften und sechsten Walze die erste ι ο Streckstufe mit dem Streckverhältnis von 1 :2,4 vorlag. Die siebente Streckwalze hatte die Umfangsgeschwindigkeit der sechsten Streckwalze, aber eine erhöhte Streckwalzentemperatur von 145⁰C, entsprechend dem erhöhten Orientierungsgrad der Folienbändchen. In der Konvektions-Heizluftstrecke 8 lag eine Temperatur von 150⁰C vor. Die Walzen des Streckwerkes 9 waren alle mit konstanter Geschwindigkeit, entsprechend dem Streckverhältnis von 1 :2,9 in der zweiten Streckstufe, d. h. zwischen der siebenten Streckwalze des Streckwerkes 7 und der ersten Streckwalze des Streckwerkes 9 angetrieben. Die beiden ersten Walzen des Streckwerkes 9 waren wie die Auslaufwalzen des Streckwerkes 7 auf eine Temperatur von 145° C beheizt
Das Gesamtstreckverhältnis betrug

1 : 2,4 χ 2,9 »1 :7,0. In der ersten Streckstufe wurde eine Streckkraft von 2,94 N und in der zweiten Streckstufe eine Streckkraft von 6,03 N je Folienbändchen eingeleitet. Diesen Streckkräften entsprechen Streckspannungen von 3,72 N/mm² und 7,63 N/mm² — bezogen auf den Ausgangsquerschnitt eines Folienbändchens — in den beiden Streckstufen.

Die Relaxierung der Folienbändchenschar fand bei einer Temperatur von 140⁰C zwischen den weiteren Galetten 3 bis 7 des Streckwerkes 9 und dem Trio 10 statt. Der zugelassene Schrumpf betrug 5,7%. Die bei der Relaxierung in die Folienbändchen eingeleitete Kraft betrug jeweils 24,5 cN, entsprechend einer Zugspannung von 2,13 N/mm², bezogen auf den Querschnitt der verstreckten Folienbändchen. Diese hatten die Abmessungen 2,3 mm χ 50 μπι=0.115 mm², woraus sich eine Feinheit von 105 tex errechnet. Das erfindungsgemäß verstreckte Folienbändchen hatte folgende Eigenschaften:

Reißfestigkeit: 48,5 cN/tex « 48,5 Rkm

Reißdehnung: 26%

Restschrumpf: 0,9%, gemessen bei 132° C, bei dreiminütiger spannungsfreier Lagerung in Öl.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung monoaxial verstreckter Folienbändchen aus Polypropylen durch Schneiden einer Folienbahn in Längsrichtung zur Erzeugung einer Folienbändchenschar und durch Verstrecken in Längsrichtung in mindestens zwei Stufen, wobei das Verstrecken mit von Stufe zu Stufe höheren, bis an den Kristallitschmelzpunkt reichenden Temperaturen und in der ersten Stufe mit einem Streckverhältnis von höchstens 1 :3 vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden der Folienbändchenschar aus einer unverstreckten Folienbahn erfolgt, daß das Verstrecken mit von Stufe zu Stufe zunehmender Streckspannung zwischen 1,96 N/mm² (=200 p/ mm²) und 9,81 N/mm² (=1000 p/mm²), bezogen auf den Querschnitt eines unverstreckten Folienbändchens, durchgeführt wird und daß eine Wärmestabilisierung der verstreckten Folienbändchenschar bei einer Temperatur zwischen 20 und 30° C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes bei einer Zugspannung zwischen 68,6 cN/mm² ( = 70 p/mm²) und 3,92 N/mm² (=400 p/mm²), bezogen auf den Querschnitt eines verstreckten Folienbändchens, vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstrecken der Folienbändchenschar in der ersten Streckstufe mit einer Temperatur vorgenommen wird, die an sich ausreichen würde, um eine einstufige Verstreckung der Folienbändchenschar mit dem gewählten Gesamtstreckverhältnis durchzuführen.