DE2328639C3

DE2328639C3 - Verfahren zur Herstellung monoaxial verstreckter Folienbändchen aus Polypropylen

Info

Publication number: DE2328639C3
Application number: DE2328639A
Authority: DE
Inventors: Dieter 5609 Hückeswagen Czerwon; Friedhelm Dipl.-Ing. 5630 Remscheid Hensen
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1973-06-06
Filing date: 1973-06-06
Publication date: 1985-04-18
Also published as: AT359621B; JPS5048077A; ATA407374A; DD111656A5; ES426983A1; BR7404512D0; DE2328639B2; DE2328639A1; ZA743617B; FR2232427B3; IT1013170B; FR2232427A1; GB1475571A

Description

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

Ein derartiges Verfahren, bei dem man eine Folienbändchenschar in fünf Stufen mit verschiedenen Streckverhältnissen verstreckt, ist aus der GB 11 05 029 bekannt. Durch ein solches Verfahren werden dünne Folienbändchen hergestellt, bei denen beim Eintritt in die Heizzone kein so abrupt wirkender Zug wie bei einstufiger Verstreckung ausgeübt wird, so daß die Reißgefahr verringert ist.

Ein weiteres 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 Her 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

ίο maschinentechnischen Aufwand beispielsweise eine Polyäthylen-Folie mit einem Restschrumpf von etwa 3,5% bei 75°C hergestellt werden.

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

*o können, ohne daß die Bändchen im Gewebe nachschrumpfen wurden.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung monoaxial verstreckter Folienbändchen aus Polypropylen für die

«5 Verwendung als Webbändchen, insbesondere für Teppichgrundgewebe, anzugeben, mit dem einerseits die bei der Verarbeitung zu Tufting-Teppichgrundgewcben auf Hochgischwindigkeitswebstühlen 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 130⁰C 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 derTeppichgrundgewe-

be 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 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/rr.m² — bezogen auf den Querschnitt des verstrecken Foüenbändchens — beträgt

Die Erfindung ging von der Erkenntnis aus, daß eine VerStreckung 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 Streck temperatur ist. Der Beginn der Verstreckung stabilisiert sich somit dort, wo die von der Abzugsvorrichtung aufgebrachte Streckspannung das unverstreckte Folienbändchen hei der entsprechenden, geringeren Strecktemperatur gerade zurr. FüeSer. bringt. Durch eine solche Verstreckung bei der technologisch möglichen, aber zu niedrigen Bändchentemp^ratur nach der bekanntem Arbeitsweise resultiert eine unerwünschte Schrumpfneigung bei höheren Weiterverarbeitungctemperaturen, die nur durch eine Wärmestabilisierung bei hohen Temperaturen und unter bewußter Inkaufnahme eines erheblichen Festigkeitsverlustes im verstreckten Folienbändchen kompensiert wurden 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 Umschüngungsreibung 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 Gesamtoiientierungsgrad der Folienbändchen ,zugeordneten, von Streckstufe zu Streckstufe angehobenen Si< ecktemperatur 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 Knstallitschmelzpunkt 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

ι» 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 die in der jeweiligen Stufe erzielbare, mögliche Teilverstreckung nicht voll ausgenutzt wird, sondern — infolge der im Patentanspruch angegebnen Beschränkun*¹ der Strecks^^annun^ auf hö^f*Hs*ⁱ*^nc ^Ri Ni/mm2 — erheblich unterschritten bleibt Dies läßt sich durch 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 Wankstabilisierung unter Zulassung eines Schrumpfes von weniger als 10% weitgehend, d. 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 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 gewählt. Dabei sollen die angegebenen Grenzwerte nicht überschritten werden, sofern für die Zugfestigkeit der verstreckten Folienbändchen eine Mindestfestigkeit

so von 45,1 cN/tex, entsprechend ungefähr 45 Rkm, erreicht werden soll.

Bei Anwendung der Erfindung können somit in einem einzigen Arbeitsgang monoaxial verstreckte und wärmestabilisierte Folienbändchen aus Polyprop>len 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 eities Restschrumpfes von weniger als 1% bei der angegebenen Prüftemperatur von 132°C, gemessen nach einer 3minütigen, spannungsfreien Lagerung in öl, ausgezeichnet sind.

Das erfindungsgemäße Streckverfahren für Polypropylen-Bändchen ist anhand der Zeichnung und anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. I eine Vorrichtung zur Herstellung schrumpfarmer Folienbändchen mit mehrstufiger Verstreckung,

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

Fig.3 eine schematische Darstellung der einstufigen Bändchenverstreckung im Vergleich zu der mehrstufigen Bändchcnversireckung bei niedrigen Streckspannungen in einem Diagramm gemäß F i g. 2.

In F i g. I 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 \ir,ö Abziehen dsr Foütnbah" 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 Schneiden der Folienbahn in eine Vielzahl von Folienbändchen sowie Streckeinrichtungen, Wärmebehandlungseinrichtungen und Aufwickelvorrichtungen. An die Schneckenstrangpresse 1 kann ebenso ein Blasfolienwerkzeug mit Kühl-, Flachlege- und Umlenkeinrichtungen für die 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 IO und eine Aufwicklungseinrichtung 11, in welcher die Folienbändchen 12, beispielsweise zu Kreuzspuien 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 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-Folienbäncictien mit einer Vorrichtung nach Fig. 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 σ qualitativ über der zugehörigen Strecktemperatur Γ aufgetragen. Als Parameter ist in dem Diagramm das Streckverhältnis enthalten. Lage und Verlauf der Kurven (a). (b), (c)und (d)s\nd abhängig von der Art des Kunststoffes. Diese sind deshalb nur schematisch in 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 stellt den Zusammenhang zwischen Streckspannung und Strecktemperatur dar und zeigt, weiche Streckspannung das Folienbändchen gerade noch aufnehmen kann, um bei einer bestimmten Temperatur nicht zu fließen zu beginnen. Mit (b), (c)und (WJsind die Kurven höherer Verstreckung bezeichnet. Sie zeigen, daß bei gleicher Streckspannung ein höher verstrecktes Folienbändchen mit höherer Temperatur belastbar ist als ein weniger stark verstrecktss. So kann beispielsweise die Streckspannung ο von den unverstreckten Folienbändchen bis zur Temperatur T¹J¹ aufgenommen werden, dagegen von dem teilweise verstreckten Folienbändchen gemäß Kurve (b)bis zur Temperatur T'J¹, von dem noch weiter verstreckten Folienbändchen gemäß Kurve (c) bis zur Temperatur T';¹ und vom »endverstreckten« Folienbändchen gemäß Kurvenverlauf (d) bis zur Temperatur 7"⁽J. Das Diagramm zeigt aber auch, daß bei einer konstanten Strecktemperatur T<°^] die einzuleitende Streckspannung für eine weitere Verstreckung abhängig ist vom Verstreckungsgrad des Folienbandchens. So muß beispielsweise bis zum Fließen des unverstreckten Folienbändchens die Streckspannung ο'? aufgebracht werden, für das teilweise verstreckte Bändchen nach der Kurve (b)d'ie Streckspannung o'r, für das noch weiter verstreckte Folienbändchen gemäß Kurve (c)d\e Streckspannung ο^{τ und schließlich für das »endverstreckte Folienbändchen« gemäß Kurve (d) die

Streckspannung σ'?.

Unter »endverstrecktem« Folienbändchen wird dabei im Sr>ne dieser Anmeldung ein Webbändchen mit einem Streckverhältnis von ungefähr ' :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. 2 ist im Bereich höherer Temperaturen noch die Grenzkurve (g) eingezeichnet. Unter »Grenzkurve« soll diejenige Kurve verstanden werden, welche alle Arbeitspunkte verbindet, bei denen das Streckverfabren gerade noch betriebssicher durchführbar ist, d. h. alle Arbeitspunkte, für die die höchste Temperatur gewählt ist, mit der ein Folienbändchen — in Abhängigkeit vom

•»ο 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 umgeben.

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 we^r1en, 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 nut geringen Vororientierung nur eine geringe Temperaturbeständigkeit haben, muß unter Verwendung einei Saugpistole ohne neuerliche Abrisse durchführbar sein Ferner darf die Mengenleistung der Anlage nur mit dei Maßgabe erhöht werden, daß in der umgewälzter Heißluft der Konvektionsheizung keine Turbulenzer entstehen, die durch starkes Rattern der paralle zueinander geführten Folienbändchen ein Berühren unc Aneinanderkleben der Folienbändchen bewirken könn ten. Schließlich dürfen Stabilisatoren oder anden

Additive nicht an die Heizflächen ausgeschieden werden, um ebenfalls eine Haftung der Folienbändchen an den Galetten des Stf eckwerks zu vermeiden.

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

7,i, , 7,1, . 7,;, und 7,5, .

In Fig.3 ist in einem Diagramm entsprechend Fig. 2 das herkömmliche einstufige Bändchenstreckverfahren neben dem erfindungsgemäßen Bändchenstreckverfahren bei niedrigen Streckspannungen dargestellt. In beiden Fällen ist die Strecktemperatur 7 bei Beginn des Streckprozesses mit der für das unversteckte Folienbändchen höchstens zulässigen Temperatur 7, = Ti; angenommen.. Um zu der gewünschten Verstreckung gemäß Kurve (d) zu kommen, muß nach dem herkömmlichen Verfahren eine Streckspannung O₂ 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 02 aufnehmen kann, läuft der Beginn der flaschenhalsähnlichen Einschnürung des Folienbändchcns bis zum Punkt 3 zurück, wo erst die Temperatur 73 erreicht ist, bei der die hohe Streckspannung 02 vom unverstreckten Folienbändchen aufgenommen werden kann und der Gleichgewichtszustand erreicht ist. Ein derartig verstrecktes Folienbändchen weist bei einer erhöhten Temperaturbelastung trotz einer nachfolgenden Wärmesiabilisierung 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 T_x- Tt'\. Bei dem gewählten Streckverhältnis 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 04. Das unverstreckte Bändchen nach Kurve (a) kann diese Spannung erst im Punkt 5 bei der Gleichgewichtstemperatur 75 aufnehmen. In der folgenden zweiten Streckstufe, in die das gemäß Kurve (b) bereits vorverstreckte Bändchen einläuft, wird die erhöhte Strecktemperatur 7ό=7(ίι — entsprechend der höheren Temperaturbeständigkeit des vororientierten Bändchens — angewandt. In dieser Streckstufe, in izr 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 Gleichgewichtstemperatur Ti vorliegt. Unter der Randbedingung, daß die Temperatur 7?< 7«= 7| 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 7a= Ti') beheizt und bis zum Punkt 8 verstreckt, wo die gewünschte Endverstreckung gemäß Kurve (d) erreicht ist. Die hierbei auftretende maximale Streckspannung beträgt ob- Sie ist gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich geringer als die im einstufigen Verfahren auftretende, höchste Streckspannung 02 und beträgt höchstens 9,81 N/mm³, bezogen auf den Querschnitt des unverstreckten Folienbändchens.
Sollte eine einstufige Verstreckung mit dieser niedrigen Streckspannung 0» durchgeführt werden, so müßte hierzu theoretisch die Strecktemperatur 7i?₍ = 7g angewandt werden. Ein solcher Prozeß ist aber praktisch nicht realisierbar, da das unverstreckte Folienbändchen diese Temperatur gar nicht aushält und beim Anlegen an die Galette des Umschlingungsstreckwerkes oder beim Wiederanlegen nach einem Bändchenabriß sofort abschmilzt, reißt oder zumindest klebt. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt nun darin, daß bei dem anhand von Fi g. 3 beschriebenen Streckverfahren eine wesentlich geringere Streckspannung in der letzten Stufe eingeleitet werden muß als heim 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 I
(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 wurdet·. 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 140°C durchgeführt. Die Abmessungen der verstreckten und wärmestabilisierten Folienbändchen betrugen 23 mm χ 50 .um =0.115 mm².

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: 45% (gemessen bei 132° C unter den angegebenen Prüfbedingungen).

Beispiel 2 (Streckverfahren nach der Erfindung)

Auf einer Maschinenanlage für die Herstellung verstreckter Folienbändchen gemäß Fig. I wurde Polypropylen der Type Hostalen® PPN 1060 F als Folie stranggepreQt, 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 μΐτι = 0,79 mm². In der Bändchenstreckanlage wurden die ersten aufeinanderfolgenden 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 ιS vierte, fünfte und sechste Walze waren auf 130⁰C 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 Streckstufe mit dem Streckverhältnis von 1 :2,4 vorlag. Die siebente Streckwalze hatte die Umfangsgeschwindigkeit der sechsten Streckwalze, aber eine erhöhte Streckwalzentemperatur von 145°C, entsprechend dem erhöhten Orientierungsgrad der Folienbändchen. In der Konvektions-Heizluftstrf cke 8 lag eine Temperatur von 15O⁰C vor. Die Walzen des Streckwerkes 9 waren alle mit konstanter Geschwindigkeit, entsprechend dem Streckverhältnis von 1 :2,9 in der zweiten Streckstufe, ^o 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

i : 2,4 χ 2,9 = i : 7,0. in der ersten Sirecksiufe 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 245 cN, entsprechend einer Zugspannung von 2,13 N/mm², bezogen auf den ^Μ Querschnitt der verstreckten Folienbändchen. Diese hatten die Abmessungen 23ΓηΓηχ50μΐτι = 0,115ΓηΓη², 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 La- ^Μ

gerung in öl.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung monoaxial verstreckter Folienbändchen aus Polypropylen durch Schneiden einer unverstreckten Folienbahn in Längsrichtung zur Erzeugung einer Folienbändchenschar und durch Verstreckung in Längsrichtung in mindestens zwei Stufen, wobei das Verstrecken bei von Stufe zu Stufe höheren, bis an den Kristallitschmelzpunkt reichenden Temperaturen und in der ersten Streckstufe mit einem Streckverhältnis von höchstens 1 :3 und bei einer Temperatur vorgenommen wird, die an sich ausreichen würde, um eine einstufige Verstreckung der Folienbändchenschar mit dem gewählten Gesamtstreckverhältnis durchzuführen, dadurch gekennzeichnet,

daß die mit von Stufe zu Stufe zunehmender Streckspannung ausgeführte Verstreckung bei einer 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 sich an die Verstreckung kontinuierlich anschließende Wärmestabilisierung der verstreckten Folienbändchenschar bei ^iner Temperatur zwischen 20 und 30⁰C unterhalb des Kristallitschmelzpunkies 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 Folienuändchens, vorgenommen wird.

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