DE2336228A1

DE2336228A1 - Biaxial orientierte polyaethylenterephthalatfolie und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2336228A1
Application number: DE19732336228
Authority: DE
Inventors: Maurice Edwin Beckham; Keith Douglas Dodson; William Harry Moody
Original assignee: Celanese Corp
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1972-07-19
Filing date: 1973-07-17
Publication date: 1974-02-07
Also published as: JPS4944083A; FR2192904B1; FR2192904A1; JPS5635530B2; GB1433344A; CA1013913A

Description

FATENTAKWALTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖN WALD

DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DtPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH DIPL.-ING. SELTING

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

16. Juli 1973 Ke/Ax/Ki/Bn

Celanese Corporation,

522 Fifth Avenue, ITew York, N.Y. 1OG3>6 OJ.S.A.)

Biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfolie ur.d Verfahren zu ihrer Hersteilung

Die Erfindung betrifft eine biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfolie mit ausgeglichenen und ausgewogenen Eigenschäften und ein Verfahren zur Herstellung dieser Folie.

In den letzten Jahren hat die Verwendung von Magnetbändern für Audio-, Video- und Computeramendungen ganz erheblich zugenommen. Parallel mit dieser Zunahme der Verwendung von Magnetband verlief die Entwicklung von Trägerfolien, auf die die magnetisierbare Schicht aufgebracht wird, mit dem Ziel, den sehr hohen Ansprüchen, die von den Benutzern von Magnetband gestellt werden, zu genügen. Insbesondere muß eine Trägerfolie eine ausreichende hohe Festigkeit aufweisen, um die Beanspruchungen zu vertragen, die bei dem mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Starten und Anhalten auftreten. Außerdem muß die Folie eine solche ' Maßhaltigkeit aufweisen, daß sie hohen Temperaturen unter Aufrechterhaltung ihrer gleichmäßigen Form widersteht. Darüber hinaus muß die Folie bei Einwirkung von Lösungsmitteln während des Aufbringens der magnetisierbaren Schicht maßhaltig bleiben. Es ist zu berücksichtigen, daß eine Verbesserung einer dieser Eigenschaften eine Verschlechterung einer anderen erforderlichen Eigenschaft zur Folge haben kann.

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Von den zahlreichen bekannten Polymerfolien werden Polyesterfolien, insbesondere Polyäthylenterephthalatfolien allgemein als die geeignetsten Kunststoffolien-Träger für Γ-'agnetband angesehen. Diese Annahme gründet sich auf zahlreichen Eigenschaften, aber wahrscheinlich ist die hohe Festigkeit von Polyäthylenterephthalatfolie der einzige wichtigste Grund für ihre Verwendung als Träprerfolie für I-'.agnetband. Aufgrund der sehr hohen Ansprüche an die Festigkeitseigenschaften von Trägerfolien für Kagnetband bemühte man sich jedoch um eine Verbesserung der Pclyäthylenterephthalatfolie zur Steigerung ihrer Festigkeitseigenschaften. Diese Arbeiten führten zur Entwicklung einer Klasse von Polyäthylenterephthalatfolien, die passenderweise als Polyesterfolien mit extrem hoher Zugfestigkeit und Dehnfestigkeit bezeichnet werden. Diese Folien zeichnen sich durch eine Zugfestigkeit von etwa 2670 kg/cm oder mehr aus.

Die bekannten Polyesterfolien mit hoher Zugfestigkeit und Dehnfestigkeit erfüllen zwar die sehr hohen Anforderungen, die an die Festigkeitseigenschaften von Trägerfolien für Magnetband gestellt werden, jedoch haben sie den Nachteil, da3 sie keine ausgeglichenen und ausgewogenen Eigenschaften aufweisen. Sie haben zwar hohe Zugfestigkeit in Längsrichtung, jedoch ist ihre Zugfestigkeit in Querrichtung (in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung) weit geringer als die Zugfestigkeit in Längsrichtung. Damit soll nicht gesagt werden, daß die Festigkeitseigenschaften in Querrichtung nicht für die hohe Festigkeit, die die Folie im Gebrauch aufweisen muß, genügen. Vielmehr haben die unausgeglichenen und unausgewogenen Eigenschaften dieser Folien eine ungleichmäßige Schrumpfung zur Folge, wodurch sich ein Verlust der Ka2haltigkeit bei Einwirkung vor Lösungsmitteln und/ oder hohen Temperaturen ergibt. Eine Veränderung der Maße hat einen katastrophalen Einfluß auf die Wirksamkeit des

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Magnetbandes insofern, als die in der magnetischen Schicht gespeicherte Information verzerrt wird, wodurch sich eine verzerrte v.'iedergabe oder verzerrtes "Playback" ergibt. Es ist dem Fachmann bekannt, daß Polyesterfolien, die hcho Zugfestigkeit und Dehnfestigkeit aufweisen und als Trägerfolien für Magnetband verwendet werden, während des Beschichtens der Einwirkung von. Lösungsmitteln ausgesetzt werden, weil die magnetisierbar Schicht als Suspension aufgebracht wird. Zusätzlich werden diese Folien in verschiedenen Verarbeitungsstufen und später beim Trocknen nach dem Beschichten zum Abtreiben des Lösungsmittels hohen Temperaturen ausgesetzt.

Sin weiterer Kachteil der bekannten biaxial orientierten Polyesterfolien liegt in ihrer verhältnismäßig geringen Eehnfestigkeit. Bei vielen Anwendungen von Magnetband erfährt das Band während des Betriebs eine geringe Dehnung. Bei diesen Anwendungen ist somit die Zugfestigkeit bei Dehnung (tensile strength at elongation) ein bedeutungsvolleres Kriterium für die Eignung und Brauchbarkeit der biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolie als die Zugfestigkeit der Folie beim Bruch. Der a:a häufigsten gebrauchte Test zur Ermittlung der Dehnfestigkeit von Folien ist die Bestimmung des sogenannten F^-Wertes. F~ stellt die Zugfestigkeit bei 5 ?₃ Dehnung dar. Bei den bekannten ausgeglichenen und ausgewogenen Polyesterfolien liegen die höchsten ermittelten F^-V.'erte im ellgemeinen im Bereich um 1055 kg/'cm^. Folien mit diesem Wert sind zwar brauchbar, jedoch werden bei V.'erten oberhalb dieses Ρ,--Wertes überlegene Trägerfolien für Magnetband erhalten. Polyesterfoiien ir.it einer Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung von mehr als 1055 kg/cm haben eine bessere Einreißfestigkeit. einen höheren V.'eiterreiSwj '.'erstand und dergl.

Gegenstand der Erfindung ist eine bisxial orientierte Polyethylenterephthalat folie mit ausgeglichenen Eigenschaften. Auier dioscn ausgeglichenen Eigenschaften hat

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diese Folie im Gegensatz zu den bekannten biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolien eine Zugfestigkeit, die wenigstens ebenso hoch ist wie die von biaxial orientierten Polyesterfolien, die ihre maximale Festigkeit nur in Längsrichtung aufweisen. Ferner haben die ausgeglichenen, biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolien gemäß der Erfindung eine höhere Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung als die bekannten biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolien. Daher widerstehen die erfindungsgemäßen Folien in höherem Maße als die bekannten biaxial orientierten Polyesterfolien den sehr hohen Beanspruchungen, denen sie ausgesetzt sind. Ferner haben die Polyäthylenterephthalatfolien gemäß der Erfindung eine höhere Maßhaltigkeit als die bekannten Folien, wenn sie der Einwirkung von hohen Temperaturen und chemischen Lösungsmitteln ausgesetzt werden.

Die Polyathylenterephthalatfoliai gemäß der Erfindung zeinen sich durch eine Festigkeit aus, die so ausgeglichen ist, dai3 die Zugfestigkeit sowohl in Längsrichtung als

auch in Querrichtung wenigstens 2810 kg/cm beträgt. Ferner hat sie eine Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung von wenigstens l400 kg/cnr sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung. Ihre Grenzviskosität liegt vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 0,64 und 0,80 dl/g.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen ausgeglichenen, biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolie beträgt die ausgeglichene Zugfestigkeit sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung wenigstens 2670 kg/cm . Diese bevorzugte Folie hat bei 5 % Dehnung eine Zugfestigkeit von wenigstens 1125 kg/cm . Diese Folie mit einer Grenzviskosität im Bereich von etwa 0,60 bis 0,70 hat eine ausgewogene

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Schrumpfung im Bereich zwischen etwa 3 % und 8 %, gemessen nach
Minuten.

sen nach Einwirkung einer Temperatur von 150⁰C für 30

Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung der ausgeglichenen biaxial orientierten Folie gemäß der Erfindung gerichtet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird die gegossene Folie in Längsrichtung und die in Längsrichtung gereckte Folie anschließend in Querrichtung gereckt, wobei eine biaxial ' orientierte Folie erhalten wird. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren ist Jedoch beim Verfahren gemäß der Erfindung der Grad des Reckens in Querrichtung größer als der Grad des Reckens in Längsrichtung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird.die Folie auf ihre 3*0-bis 5,0-fache ursprüngliche Länge in Längsrichtung und auf ihre 3,2- bis 5,2-fache ursprüngliche Breite in Querrichtung gereckt. Anschließend an ale biaxiale Reckung wird die Folie unter Spannung bei einer Temperatur im Bereich zwischen l8o° bis 250⁰C heiflfixiert, x^obei die Folie mit den vorstehend beschriebenen ausgeglichenen Festigkeitseigenschaften erhalten wird.

Die verbesserte Folie gemäß der Erfindung wird aus einem Polymerisat hergestellt, das durch Polymerisation von Bis(2-hydroxyäthyl)terephthalat hergestellt wird. Bis-(2-hydroxyäthyl)terephthalat selbst wird als Zwischenprodukt nach einem von zwei verschiedenen Verfahren hergestellt. Das eine dieser Verfahren besteht aus der in der U.S.A.-Patentschrift 3 050 533 beschriebenen direkten Veresterung von Terephthalsäure und Ä'thylenglykol. Bei diesem Verfahren wird als Hebenprodukt der Fraktion Wasser gebildet, das vom Reaktionsprodukt abdestilliert wird. Das andere Verfahren zur Herstellung von Bis(2^-hydroxy~ äthyl)terephthalat ist die Umesterung von Dlalkylestern

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von Terephthalsäure (insbesondere des Dimethylterephthalats) mit wenigstens etwa zwei molaren Anteilen Äthylenglykol pro molaren Anteil Dialkylterephthalat. Vorzugsweise wird das Xthylenglykol in einem höheren Anteil, nämlich im Überschuß von zwei molaren Anteilen pro molaren Anteil des Dialkylterephthalats verwendet, da unter diesen Bedingungen die anfängliche Umesterung schneller und vollständiger verläuft. Die Umesterungsreaktion wird bei erhöhten Temperaturen (ungefähr im Bereich zwischen der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches und 250⁰C) und bei Normaldruck, Unterdruck oder Überdruck durchge- . führt. Als Nebenprodukt der Umesterungsreaktion wird ein Alkanol gebildet. Wenn beispielsweise Dimethylterephthalat verwendet wird, wird Methanol vom Reaktionsprodukt entfernt. Zur Beschleunigung der Umesterungsreaktion können zahlreiche bekannte Katalysatoren verwendet werden.

Nachdem das Bis(2-hydroxyäthyl)terephthalat gebildet worden ist, wird es in das Polyäthylenterephthalat umgewandelt, indem es unter Bedingungen, unter denen das Glykol oder das Wasser entfernt wird, auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Äthylenglykols oder des Reaktionsgemisches, gegebenenfalls auf Temperaturen bis 325⁰C erhitzt. Bei der Herstellung des gewünschten polymerisierten Produkts ist es wesentlich, daß der Druck während des Erhitzens oder während eines Teils der Erhitzungsdauer so gesenkt wird, daß das überschüssige Glykol oder Wasser schnell abdestilliert. Der Druck kann in aufeinanderfolgenden Stufen so gesenkt werden, daß das Erhitzen bei Normaldruck beginnt, bei vermindertem Druck fortgesetzt und nach einem weiter gesenkten Druck vollendet wird. Enddrücke im Bereich von etwa 1 bis 10 mm Hg werden bevorzugt. Die als Katalysatoren bei der Veresterungsreaktion verwendeten Materialien können auch bei der Polymerisationsreaktion als Katalysatoren anwesend sein.

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Bevorzugt als Polymerisationskatalysatoren werden Antimonverbindungen, z.B. Antimontrioxyd und- Antimonsäure, zur Beschleunigung der Umwandlung des Bis(2-hydroxyäthyl)-terephthalats in ein Polyäthylenterephthalat mit einer in o-Chlorphenol gemessenen Grenzviskosität, die über 0,3 dl/g, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,4 bis 1,0 dl/g liegt. Besonders bevorzugt für das Polyäthylenterephthalat gemä3 der Erfindung wird eine Grenzviskosität von etwa 0,62 bis 0,9 dl/g.

Das Erhitzen bei der Polymerisationsreaktion wird unter Bedingungen, unter denen eine Oxydation verhindert wird, durchgeführt, d.h. die Anwesenheit von Sauerstoff muß vollständig ausgeschlossen werden, wozu ein langsam strömendes Inertgas, z.B. Stickstoff oder Kohlendioxyd, durch oder über die geschmolzene Hasse geführt werden kann. Während des Erhitzens und der Polymerisation steigt die Viskosität der Schmelze allmählich. Die Temperatur muß so hoch gehalten werden, daß die Masse während der gesamten Erhitzungsdauer im geschmolzenen Zustand bleibt. Das Erhitzen wird wenigstens so lange fortgesetzt, bis eine Folie mit den gewünschten Eigenschaften aus der S.chmelze gebildet werden kann und der Schmelzpunkt des polymerisieren Produkts über etwa 240°C, vorzugsweise über 250⁰C liegt, liach beendetem Erhitzen kann das Produkt zur Herstellung von Folien verwendet oder auch aus dem Reaktionsgefäß in geschmolzener Form entfernt und zu Blöcken, Schnitzeln und dergl. für die weitere Verwendung geformt werden.

Das erhaltene geschmolzene Polyäthylenterephthalat wird durch eine Düse auf gekühlte polierte Gießwalzen stranggepreßt, um die Polyäthylenterephthalatfolie zu bilden. Die erhaltene verhältnismäßig amorphe Folie wird anschließend durch Recken in Längsrichtung und Querrichtung biaxial orientiert. Bei einer bevorzugten Ausfüh-

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rungsform wird die Folie in Längsrichtung auf ungefähr ihre 3,0- bis 5,0-fache ursprüngliche Länge gereckt, d.h. das Verhältnis der gereckten Länge zur un^ereckten Länge in Längsrichtung liegt im Bereich zwischen etwa 3*0:1 und 5,0:1. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Länge im gereckten Zustand zur Länge im ungereckten Zustand in Längsrichtung im Bereich zwischen etwa 3*5:1 und 4,5:1* wobei ein Verhältnis von etwa 3,8:1 bis 4,2:1 besonders bevorzugt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Folie in Längsrichtung bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 70° und 100⁰C, vorzugsweise zwischen etwa 80° und 85⁰G gereckt.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird das Recken in Querrichtung anschließend an das Recken in Längsrichtung vorgenommen. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird in Querrichtung stärker gereckt als in Längsrichtung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Folie so gereckt, daß das Verhältnis der gereckten Länge zur ungereckten Länge in Querrichtung im Eereich zwischen etwa 3*2:1 und 5*2:1 liegt. Durch die Einschränkung, daß in Querrichtung stärker als in Längsrichtung gereckt v/erden soll, ist das Verhältnis der gereckten zur ungereckten Länge innerhalb dieses Bereichs natürlich durch die Forderung begrenzt, daß es höher ist als das Verhältnis der gereckten zur ungereckten Länge in Längsrichtung. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der gereckten zur ungereckten Länge in Querrichtung im Bereich zwischen etwa 3,7:1 und 4,7:1, wobei ein Verhältnis zwischen etwa 4,0:1 und 4,4:1 besonders bevorzugt wird. Während des Reckens in Querrichtung wird die Folie bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 90° und 120⁰C, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 95° und 110°C gehalten.

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Nach dem Recken in Längsrichtung und Querrichtung zur biaxialen Orientierung der Folie wird diese unter Spannung heißfixiert, um sie weiter zu kristallisieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Folie unter Spannung bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa l8o und 250⁰C, vorzugsweise zwischen etwa l80° und 23O⁰C, insbesondere im Bereich zwischen etwal85° und 195°C heißfixiert.

Die Polyäthylenterephthaiatschmelze, aus der die ausgeglichene Folie mit hoher Zugfestigkeit und Dehnfestigkeit gemäß der Erfindung gegossen wird, besteht aus einem hochmolekularen Polymerisat. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Polyäthylenterephthalatschmelze eine Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,7 bis 0,9 dl/g, gemessen in o-Chlorphenol bei 25⁰C. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt die Grenzviskosität der Polyäthylenterephthalatschmelze im Bereich zwischen etwa 0,62 und 0,72. Die Grenzviskosität ist bekanntlich das allgemein gebräuchliche Maß des Molekulargewichts von polymeren Materialien. Es ist zu bemerken, daß die Grenzviskosität der gebildeten Folie gewöhnlich etwas unter der Grenzviskosität der Schmelze liegt, aus der die Folie gebildet worden ist.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird die erfindungsgemäße ausgeglichene Polyäthylenterephthalatfolie mit hoher Zugfestigkeit und Dehnfestigkeit erhalten. Diese Folie hat in Abhängigkeit von der Grenzviskos!tat der Polymerschmelze, aus der sie hergestellt wird, eine Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,60 und 0,80 dl/g, vorzugsweise zwischen etwa 0,64 und 0,80 dl/g, insbesondere zwischen 0,66 und 0,70 dl/g, gernessen in o-Chlorphenol bei 25 C. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt die Grenzviskosität der Folie im Bereich swischen etwa 0,60 und 0,70 -dl/g.

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- ίο -

Wie bereits erwähnt, hat die Polyäthylenterephthalatfolie gemäß der Erfindung ausgeglichene und ausgewogene Festigkeitseigenschaften. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform liegt die Zugfestigkeit sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung über 2800 kg/cm , vorzugsweise zwischen etwa 2800 und 3515 kg/cm². Die Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung liegt bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Folie gemäß der Erfindung bei wenigstens 14C0 kg/cm , vorzugs-

2 weise im Bereich zwischen etwa l40o und 1758 kg/cm .

Die Polyäthylenterephthalatfolie gemä3 der Erfindung hat eine Bruchdehnung von mehr als 50 fo sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung. Vorzugsweise liegt diese Bruchdehnung im Bereich zwischen etwa 50 % und 65 $. Der Modul der Polyäthylenterephthalatfolie sowohl in Längsrichtung

als auch in Querrichtung liegt über 42l8o kg/cm , vor-

2 zugsweise im Bereich zwischen etwa 457OO und 56250 kg/cm .

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die für Anwendungen vorgesehen ist, bei denen eine extrem niedrige ausgeglichene Schrumpfung erforderlich ist, werden etwas niedrigere Festigkeitseigenschaften erreicht, die jedoch noch gut innerhalb des oben für die biaxial orientierte Folie genannten Bereichs liegen. Bei dieser Ausführungsform hat die verwendete Folyäthylenterephthalatschmelze eine Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,62 und 0,72, wodurch sich eine Grenzviskosität der endgültigen Folie zwischen etwa 0,60 und 0,70 ergibt. Die Zugfestigkeit dieser ausgeglichenen Folie beträgt -,wenigstens etwa 2670 kg/cm sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung. Die Zugfestigkeit bei 5 % Deh-

nung beträgt wenigstens II25 kg/cm sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung. Die Folie hat, nachdem sie

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- li -

j50 Minuten bei 150⁰C gehalten worden ist, eine Schrumpfung zwischen etwa J5 $ und 8 % in Längsrichtung und in Querrichtung.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele vielter erläutert.

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- 12 r
Beispiel 1

Eine nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Polyäthylenterephthalatschmelze mit einer Grenzviskosität von 0,75 dl/g» gemessen in o-Chlorphenol bei 25⁰CjVnIrUe durch eine Düse auf eine, bei 25°C gehaltene GuStrommel stranggepreßt, wobei eine amorphe Folie gebildet wurde. Die Folie wurde in Längsrichtung zwischen Rollen gereckt, wobei die ziehende Rolle sich mit einer solchen höheren Geschwindigkeit als die hintere Rolle drehte, daß die Länge nach dem Recken in Längsrichtung das 4,0-fache der ungereckten Länge in Längsrichtung betrug. Während des Reckens in Längsrichtung wurde die Folie bei einer-Temperatür von etwa 85⁰C gehalten. Nach dem Recken in Längsrichtung wurde die Folie auf eine Temperatur von 90⁰C erhitzt und in einem Spannrahmen in Querrichtung gereckt. Der Spannrahmen wurde bei einer Temperatur von 100°C gehalten und die Folie in Querrichtung auf das 4,2-fache ihrer ursprünglichen Breite in Querrichtung gereckt. Nach dem Recken in Querrichtung wurde die biaxial orientierte Folie der Kristallisation bei hoher Temperatur unterworfen, während sie unter Spannung gehalten wurde. Mit anderen Worten, die Folie wurde erhitzt, während sie im Spannrahmen gehalten wurde, wobei jedoch während dieser Zeit keine weitere Reckung vorgenommen wurde. Die Temperatur, der die Folie während dieser Heißfixierung ausgesetzt wurde, betrug 18O°C.

Die in dieser Weise hergestellte Polyäthylenterephthalatfolie wurde auf ihre physikalischen Eigenschaften geprüft. Die Zugfestigkeit betrug 3262 kg/cm² sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung. Die Zugfestigkeit der Probe war somit vollkommen ausgeglichen und ausgewogen. Die Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung (F₅) be-

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ρ ρ

trug 1420 kg/cm in Längsrichtung und 1498 kg/cm in Querrichtung. Die Bruchdehnung betfug 6θ # in Längsrichtung und 54 % in Querrichtung. Die Folie hatte

einen Modul von 47 528 kg/cm in Längsrichtung und von

48 090 kg/cm in Querrichtung. Die in o-Chlorphenol bei 25 C gemessene Grenzviskosität der Folie betrug 0,68 dl/g.

Beispiel 2

Eine zweite Palyäthylenterephthalatfolie wurde aus der gleichen Folyäthylenterephthalatschmelze wie die gemäß Beispiel 1 hergestellte Folie hergestellt. Die Folie, die aus dieser Schmelze, deren Grenzviskosität 0,75 dl/g betrug, hergestellt wurde, wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise biaxial orientiert. In diesem Fall wurde jedoch die Kristallisationstemperatur nicht bei 180⁰C wie im Falle von Beispiel 1, sondern bei 185^OC gehalten. ·

Die gleichen physikalischen Eigenschaften der Folie wie in Beispiel 1 wurden gemessen. Die Zugfestigkeit

ο dieser Polyäthylenterephthalatfolie betrug 32J54 kg/cm

in Längsrichtung und 3354 kg/cm in Querrichtung. Die Folie hatte eine Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung von

ρ ρ

I4o6 kg/cm in Längsrichtung und von 1554 kg/cm in Querrichtung. Die Bruchdehnung betrug 58 % in Längsrichtung und 64- % in Querrichtung. Die Folie hatte

einen Modul von 46543 kg/cm in Längsrichtung und

2
53574 kg/cm in Querrichtung. Die endgültige Folie hatte eine Grenzviskosität von 0,69 <äl/g> gemessen in o-Chlorphenol bei 25°C.

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Die beiden vorstehenden Beispiele- veranschaulichen Polyäthylenterephthalatfolien, die äußerst gute Festigkeitseigenschaften und im Vergleich zu den bekannten biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolien bemerkenswert ausgeglichene und ausgewogene Eigenschaften aufweisen. Vielleicht das beste Beispiel für eine hochmolekulare Polyäthylenterephthalatfolie, bei der sehr gute Festigkeitseigenschaften in zwei senkrechten Richtungen erreicht wurden, wird in der USA-Patentschrift 3 kj>2 591 beschrieben. Diese Patentschrift beschreibt eine Folie mit einer Zugfestigkeit von wenigstens 2810 kg/cm . Insbesondere wird auf Tabelle X verwiesen, wofür die Folie I eine Zugfestigkeit von 2812 kg/cm in Längsrichtung und J5O°A kg/cm in Querrichtung genannt wird. Eine Folie mit diesen Werten kann zwar als eine annehmbar ausgeglichene Folie angesehen werden, jedoch ist es offensichtlich, daß die Folie gemäß der Erfindung weit besser ausgeglichene und ausgewogene Eigenschaften aufweist. Dies ist angesichts der Tatsache zu erwarten, daß die genannte Patentschrift auf eine Folie mit verbesserter Zähigkeit in Richtung der Dicke (d.h. in der Richtung senkrecht sowohl zur Längsrichtung als auch zur Querrichtung) gerichtet ist.

Eine weitere wichtige Patentschrift, die Polyäthylenterephthalatfolien mit guten Festigkeitseigenschaften betrifft, ist die USA-Patentschrift 3 397 072. Diese Patentschrift beschreibt eine biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Zugfestigkeit von mehr als 28IO kg/cm in Längsrichtung. Diese orientierte Folie unterscheidet sich jedoch von der Folie gemäß der Erfindung darin, daß die Zugfestigkeit

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in Querrichtung weit geringer ist, nämlich bei etwa 914 kg/cm² liegt. Es ist somit offensichtlich, daß es sich bei dieser orientierten Folie um eine unausgeglichene Folie handelt.

Ebenso wichtig ist die einmalige Eigenschaft der Folie gernäß der Erfindung, daß sie bei 5 % Dehnung

eine ausgeglichene Zugfestigkeit von 1400 kg/cm oder mehr hat. Die besten Folien des Standes der Technik mit ausgeglichener Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung werden wiederum in der USA-Patentschrift 3 4j52 591 beschrieben. Hier werden in Tabelle X zwei Proben, die Folie 1 und die Folie 3# genannt, die ausgeglichene Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung aufweisen. In beiden Fällen liegt jedoch die Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung (Fc) weit unter 1400 kg/cm .

Die USA-Patentschriften 3 461 199 und 3 165 499 be-SGhreiben durch biaxiales Recken auf hohe Festigkeit gebrachte Polyäthylenterephthalatfolien mit einer Zug-

festigkeit von wenigstens l4c0 kg/cm bei 5 % Dehnung. Diese Folien haben jedoch nicht die einmalige Eigenschaft der Folie gemäß der Erfindung, da sie diese •Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung nur in Längsrichtung aufweisen, so daß sie unausgeglichen sind.

Beispiel 3

Aus einer in der oben beschriebenen Weise hergestellten Polyäthylenterephthalatschmelze mit einer Grenzviskosität von 0,70, gemessen in o-Chlorphenol bei 25°C, wurde eine Folie hergestellt, die auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise biaxial orientiert wurde. Die Folie wurde anschließend kristallisiert, indem sie unter

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Spannung auf 205°C erhitzt wurde.

Die auf diese Weise erhaltene ausgeglichene Folie mit hoher Festigkeit hatte eine Grenzviskosität von

0,65. Die Zugfestigkeit betrug 2812 kg/cm in Längs-

richtung und 26^7 kg/cm in Querrichtung. Die Folie hatte eine Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung von II88 kg/

2 2

cm in Längsrichtung und 1110 kg/cm in Querrichtung. Nachdem die Folie 30 Minuten bei 150⁰C gehalten worden war, wurde-eine Schrumpfung von 4,6 % in Längsrichtung und 4,0 ^ in Querrichtung gemessen.

Die gemäß der USA-Patentschrift 3 4^2 591 hergestellte, in Tabelle X genannte Folie (Folie 1) hat eine höhere Schrumpfung, d.h. sie ist weniger ausgeglichen als die gemäß dem vorliegenden Beispiel hergestellte Folie.

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Claims

Patentansprüche

1.) Biaxial orientierte, ausgeglichene und ausgewogene Polyäthylenterephthalatfolien, gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit von wenigstens

28IO kg/cm in Längsrichtung und in Querri und eine Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung von wenigstens l4
Querrichtung.

28IO kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung

Lt

wenigstens 1400 kg/cm in Längsrichtung und in

2.) Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,64 und 0,80 dl/g.

3.) Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit

im Bereich zwischen etwa 2812 und 3515 kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung und durch eine Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung im Bereich zwischen

etwa Ι4θβ und 1758 kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung.

4.) Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1 bis Ji₃ gekennzeichnet durch eine Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,68 und 0,70 dl/g.

5.) Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1 bis 4, weiter gekennzeichnet durch einen Modul über 42 l84 kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung.

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6.) Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Bruchdehnung von mehr als 50 % in Längsrichtung und in Querrichtung.

7.) Biaxial orientierte, ausgeglichene und ausgewogene Polyathylenterephthalatfolie, gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit von wenigstens etwa 2672 kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung, eine Zugfestigkeit bei 5 $ Dehnung von wenigstens etwa 1125 kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung und eine nach halbstündiger Einwirkung einer Temperatur von 15O⁰C auf die Folie gemessene Schrumpfung im Bereich zwischen etwa 5 % ^und 8 % in Längsrichtung und in Querrichtung.

8.) Polyathylenterephthalatfolie nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Grenzviskosität zwischen etwa 0,60 und 0,70 dl/g.

ί 9·) Verfahren zur Herstellung von biaxial orientierten, ausgeglichenen und ausgewogenen Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Polyäthylenterephthalatschmelze.durch eine Düse strangpreßt, die Schmelze auf einer Gußtrommel unter Bildung einer Polyäthylenterephthalatfolie kühlt, die Folie in Längsrichtung so reckt, daß das Verhältnis der gereckten Länge zur ungereckten Länge im Bereich zwischen etwa 3,0 : 1 und 5*0 : 1 liegt, die in Längsrichtung gereckte Folie in Querrichtung so reckt, daß das Verhältnis der gereckten Breite zur ungereckten Breite im Bereich zwischen etwa 3,2 : 1 und 5*2 : 1 liegt, mit der Einschränkung, daß das Verhältnis der gereckten Breite zur ungereckten Breite in Querrichtung höher 1st als das Verhältnis von ge-

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reckter Länge zu ungereckter Länge in Längsrichtung, und die in dieser Weise-gebildete biaxial orientierte Folie unter Spannung bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa l80 C und 250⁰C heißfixiert.

10.) Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schmelze mit einer Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,62 und 0,90 dl/g strangpreßt.

11.)Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folie in Längsrichtung so reckt, daß das Verhältnis von gereckter Länge zu ungereckter Länge zwischen etwa 3*5:1 und 4,5 '· 1, vorzugsweise zwischen etwa 3>8 : 1 und 4,2 : 1 liegt, die Folie in Querrichtung so reckt, daß das Verhältnis der gereckten Breite zur ungereckten Breite im Bereich zwischen etwa JJ : 1 und 4,7 : 1, vorzugsweise zwischen 4,0:1 und 4,4 :] liegt, mit der Einschränkung, daß das Verhältnis der gereckten Breite zur ungereckten Breite höher ist als das Verhältnis der gereckten Länge zur ungereckten Länge, und daß man die Folie anschließend bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa l8o°und 230⁰C, vorzugsweise zwischen etwa l85°und 195°C, heißfixiert.

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