DE2362212A1 - Mehrschichtfolie und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Mehrschichtfolie und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2362212A1
DE2362212A1 DE2362212A DE2362212A DE2362212A1 DE 2362212 A1 DE2362212 A1 DE 2362212A1 DE 2362212 A DE2362212 A DE 2362212A DE 2362212 A DE2362212 A DE 2362212A DE 2362212 A1 DE2362212 A1 DE 2362212A1
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Description

FP-Dr. Kn-df 12.' Dez. 1973
Beschreibung zur Anmeldung der ■■
KALLE AKTIENGESELLSGHAFT Wi esbaden-Bi ebri ch
für ei η Patent auf
Mehrschichtfolie und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die vor!iegende Erfindung betrifft eine aus wenigstens zwei Schichten aufgebaute orientierte " FoI i.e ,. wobei eine Schicht einen hohen Füll stoffaηteil aufweist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf MehrschichtfoTien aus Po-Ty estern-", Polyamiden oder Polyolefinen wie Polypropylen, die vor.alldem als Zeichenfolie oder KondensatOrf ol i e l/er- :
Wendung finden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
der FoI ie. : -V
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Kunsstoffölien werden in der Elektroindustrie in zunehmendem Maße benutzt, um Kondensatoren zu bauen. Dabei wird entweder die Folie bedampft, oder die Kunststoffolie wird zusammen mit einer Aluminiumfolie zum Kondensator gewickelt.
Es ist bekannt, daß die Kapazität des Kondensators der Dielektrizitätskonstanten des Kondensators direkt proportional ist. Sie sollte daher für den Isolator, d.h. die Kunststoffolie, möglichst hoch sein. Bekanntlich liegt jedoch die Dielektrizitätskonstante bei den gebräuchlichen Kunststoffolien recht niedrig, z.B, beträgt sie für Polyesterfolien 3,3, für PoIypropylenföl ι en 2,3 und für Polystyrolfolien 2,4.
Dagegen haben einige anorganische Substanzen deutlich höhere Dielektrizitätskonstanten, wie z.B. Porzellan 5,7 bis 6,8, Quarz 5,0, Glimmer 7,1 bis 7,7, Glas, .bis 10, BaTiO3 8.
Es wäre daher wünschenswert, eine Isolierfolie zu erhalten, die eine höhere Dielektrizitätskonstante hat, indem ihr möglichst große Mengen eines Pigmentes zugegeben werden, das eine hohe Dielektrizitätskonstante zeigt.
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Es ist auch bekannt, Zeichenfolie auf der Basis einer Polyesterfolie herzustellen, indem die Folie mit einer hochpigmentierten Schicht, vorzugsweise auf beiden Seiten, beschichtet wird.- ,-■"-
Die Beschichtung hat die Aufgabe, Tinte oder Tusche rasch aufzunehmen, die Trocknung zu beschleunigen und die Haftung der Tinte oder Tusche zu ermöglichen.
Weiterhin ist es Aufgabe der Beschichtung ,". ei ne ■ Bl eisti ft-" schreibbarkeit der Zeichenfolie bis zu einer Bleistifthärte von mindestens 6 H zu ermöglichen..
Die Schichten bestehen meist aus einem anorganischen Pigment oder Pigmentgemischen, die mit einem Bindemittel in verdünnter Dispersion auf die Folie aufgebracht werden. . Meistens ist es dabei außerdem noch notwendig, der Folienoberseite eine .Haftvermittlung zu verleihen. Bei der Zeichenfolie handelt es sich also um ei η kompliziertes technisches Produkt, das in mehreren Arbeitsgängen hergestellt wi rd.
E.s hat daher nicht an Versuchen gefehlt, diese umständliche und teure Fertigungsweise zu vereinfachen, indem man das Pigment direkt zu dem Rohstoff, insbesondere Polyester,
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hinzufügt, wodurch man eine durchpigmentierte Folie erhält.
Es hat sich jedoch gezeigt,, daß es nicht möglich ist, soviel Pigmente in die Folie einzumischen, wie erforderlich wären, um den Anforderungen, die an eine Zeichenfolie gestellt werden, gerecht zu werden. Insbesondere ist es bei hohen Konzentrationen an Pigment nicht mehr möglich, den Polyesterfilm auf die bekannte Art biaxial zu strecken. Die hohe Pigmentkonzentration fördert nämlich die sphäroliti sehe Kristallisation, die dazu führt, daß die Vorfolie versprödet und sich nicht mehr vers trecken läßt.
Die Konzentration, ab der die Probleme in der vorzugsweisen biaxialen Streckung anfangen, liegen von Pigment zu Pigment verschieden, da je nach Korngröße, Verteilung der· Korngrößen und Wechselwirkung Pigment/Rohstoff eine unterschiedlich rasche Kristallisation und Versprödung eintritt.
Bei vielen Pigmenten liegt diese Grenze bei ungefähr 10% Pigmentgehalt in der Folie.' Diese Menge ist jedoch bei weitem nicht ausreichend, um eine allen Ansprüchen genügende Zeichenfolie zu ergeben.
Auch ist es möglich, die fül!stoffreie Folie nach der Reckung zu beschichten, wobei nun die Fül1 stoffkonzentration nicht mehr durch die beim Recken auftretenden Kräfte
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- 5 - ; ■■·'■■.■ .■.■■■■ ' :
begrenzt ist. Ein solches Verfahren ist allerdings technisch aufwendig und dementsprechend teuer. Zudem kann, um ein Erweichen der fertigen Folie zu vermeiden, die aufgebrachte, fül1 stoffhaitige Schicht nun nicht mehr aus demselben Material wie die Grundfolie bestehen , was : für viele Anwendungszwecke nachtei1igist. Darüber hinaus muß man Vorkehrungen treffen, daß die nachträglich aufgebrachte Schicht auf der Folie gut haftet.
Es stellte sich somit die Aufgabe, eine aus wenigstens zwei Schichten bestehende gestreckte FoI ie zu schaffen, bei der wenigstens eine Schicht einen hohen Pigmentanteil aufwe ist. .. ■
Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine aus wenigstens zwei Schichten aufgebaute gestreckte M ehr schichtfölie ,-wobei wenigstens eine Schicht pigmentiert ist, deren kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß die pigmentierte Schicht oder Schichten einen Pigmentantei1 von 10 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 20 bis 40 Gewichtsprozent aufweisen.
In bevorzugter Weise besteht die Mehrschichtfolie aus dem gleichen Material, wobei wenigstens eine Schicht pigmentfrei ist oder nur einen Pigmentanteil unterhalb von 8 Gewichtsprozent aufweist.·
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Als besonders bevorzugtes Material werden Polyester verwendet.
DieFolie ist vorzugsweise biaxial gestreckt.
Als Pigmente haben sich vor allem feinkörniges SiOp,, AIpO3.," BaTiO-.» TiOp, Silikate, Glimmer oder Glaspulver bewährt.
Die Korngröße der verwendeten Pigmente liegt insbesondere in dem Bereich zwischen 1 und 5.u.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Folien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man wenigstens einen Rohstoff mit einem Pigmentgehalt von 10 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 20 bis 40 Gewichtsprozent, mit einem oder mehreren anderen unpigmentierten oder nur einen Prozentsatz unterhalb von 10 Gewichtsprozent aufweisenden Rohstoff koextrudiert und anschließend den Mehrschichtverbund in an sich bekannter Weise streckt.
Die Erfindung ist unabhängig davon, ob die Folien nach ihrer thermoplastischen Ausformung monoaxial oder biaxial verstreckt werden. Auch beinhaltet die Erfindung sowohl die Herstellung nach dem Flachstreckverfahren wie auch die nach dem Schlauchverfahren.
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Bevorzugt wird jedoch eine biaxiale Streckung durchgeführt, wobei beim Flachstreckprozeß Vorzugs-. weise zuerst längs und dann quer zur Extrusionsrichtung gestreckt wird.
Der Schlauchstreckprozeß wird derart durchgeführt, daß man gleichzeitig in Längsrichtung und durch Aufblasen mit einem Gas multiaxial am Umfang streckt. Alternativ zu dem geschilderten Verfahren kann die Hehrschichtfolie auch derart hergestellt werden, indem man zuerst eine Basisfolie extrudiert und diese monoaxiäl "in Längs- oder Querrichtung streckt, anschließend wenigstens eine einen Pigmentgehalt von 10 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise 20 bis 40 Gewichtsprozent, aufweisenden Rohstoff auf die Basisfolie aufextrudiert und anschließend in der zur Streckrichtung der Basisfolie orthogonalen Richtung streckt.
Bevorzugt ist dabei die Herstellung einer längsgetreckten BasTsfolie, die nach dem Aufbringen der hochpigmentierten Schicht oder Schichten quergestreckt wird.
Bevorzugt werden die gestreckten Folien einer "Thermo-" ■ fixierung unterworfen,
überraschenderweise ergab die Erfindung, daß man auch
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bei höheren Fül1 stoffkonzentrat! onen auf den technisch aufwendigen und teuren BeschichtungsVorgang verzichten kann.
überraschend war der Befund aus dem Grunde, weil man annehmen mußte, daß bei mechanischer Beanspruchung die Füllstoffteilchen der hochgefüllten Schichten zu Spannungskonzentration in ihrer Umgebung führen und damit zur I η i ti ierung von Rissen. Wenn ein solcher Riß erst einmal entstanden ist, wird er bei fortdauernder Belastung im Material weiterlaufen und zum Bruch führen, unabhängig davon, ob das übrige Material Füll stofftei1chen enthält oder nicht. Entgegen dieser Ansicht scheint nun aber die fül1 stoffreie Schicht die weitere Ausbreitung derartig entstandener Mikrorisse zu verhindern.
Die Erfindung wird nochmals anhand einiger ausgewählter Beispiele erläutert, ohne daß jedoch eine Einschränkung hierauf bestehen soll.
Beispiel 1
Polyäthylenterephthalatrohstoff wurde mit einem Gehalt von 6 Gewichtsprozent SiO2 mit einem mittlerem Korndurchmesser von 5,u, nach dem bekannten Verfahren hergestellt. Als Umesterungskatalysator diente Calziumacetat. Dieser Rohstoff wurde zu einem 500,u dicken
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Vorfilm auf einem Einschneckenextruder mit.einer nachgeschalteten Flachdüse extrudiert. Der Vorfilm wurde auf einer Kühl trommel abgeschreckt und dann einer bekannten biaxialen Streckung in Längs- und Querrichtung jeweils im Verhältnis 1 : 3,5 unterworfen. Während es noch möglich war, den Vorfilm längszustrecken , gelang die nachfolgende Breitstreckung nicht mehr, da die Folie wegen ihrer Sprödigkeit immer wieder im Breitstreckrahmen riß. "-..-"
Beispiel 2 , · ■ /
Der im Beispiel 1 beschriebene .Rohstoff .w-urd-e" auf einem Satellitenextruder mit einem Ausstoß von 20 kg extrudiert und die Schmelze in eine Mehrschichtdüse geleitet, wo sie auf die Schmelze eines Hauptextruders aufgeschichtet wurde, der mit ungefülltem Polyesterrohstoff bei einem; Ausstoß von 80 kg arbeitete. Die zweischichtige Vorfol.ie wurde auf der Abzugs trommel abgeschreckt und mit einer solchen Geschwindigkeit abgezogen, daß ein 500yu starker Vorfilm resultierte. Anschließend wurde die Folie biaxial gestreckt. Die der Längsstreckung von A , =3,0 nachfolgende Querstreckung verlief bis zu einem Querstreckverhältnis von A-Q = 3,5 ohne Schwierigkeiten. Die resultierende, ungefähr 50,u starke Folie war nichtsehr gut beschriftbar und genügte auch nicht allen an eine Zeichenfolie gestellten Forderungen.
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Beispiel 3
Ein Polyesterrohstoff wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit 15 Gewichtsprozent einer Pigmentmischung aus SiO2 und Al2O3 hergestellt und im Satellitenextruder extrudiert. Die Zweischichtfölie war ohne Schwierigkeiten bis zu einem Flächenstreckverhältnis von 9 verstreckbar. Die pigmentierte Schicht war sehr gut beschriftbar und daher geeignet als Zeichenfolie.
Beispiel 4
Es wurde eine Dreischichtdüse benutzt, die es erlaubt, den pigmentierten Rohstoff wie in Beispiel 3 auf beiden Seiten der Grundfolie aufzubringen. Die resultierende biaxial gestreckte Folie war beidseitig sehr gut beschri ftbar.
Beispiel 5
Eine 200.u dicke Primärfolie aus Polyäthylenterephthalat (PET) mit einem Gewichtsanteil von 3 Gewichtsprozent feinpulverisiertem BaTiOo ließ sich in einer FoI ienreckanlage gerade ,noch zu einer 19.ii dicken biaxial gereckten Folie verarbeiten. Bei 7% Gewichtsanteil BaTiO3 reichte die Festigkeit der Folie nicht mehr aus, um den Reckkräften standzuhalten. Eine im schmelzeflüssigen Zustand durch Koextrusion hergestellte Mehrschichtfolie, wobei die
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Schicht 150,u dick war und aus normalem ungefülltem PET bestand, die andere Schicht 55,u dick war und aus PET mit einem Gewichtsanteil von 15 Gewichtsprozent BaTiO^ bestand, ließ sich ohne Schwierigkeit biaxial recken zu einer 19.u dicken Folie, wobei die gefüllte Schicht eine Dicke von 5,u hatte.
Beispiel 6
In einer Dreischichtdüse wurde eine mit 30 Gewichtsprozent BaTiO3 gefüllte PoylesterschmeTze beidseitig mit nicht pigmentiertem Polyester beschichtet und die resultierenden Schichten durch die entsprechenden Ausstoßverhältnisse der Extruder auf ein relatives Dickenverhältnis von 10 : 80 :' 10 bei einer Gesamtdicke der "Vorfolie von 150,u gebracht. Die mehrschichtige Vorfolie wurde auf einer Kühl trommel abgeschreckt und dann biaxial um den Flächenfaktor 9 verstreckt und hitzefixiert. Die resultierende 15,u dicke Folie, zeigte eine Dielektrizitätskonstante von 4 gegenüber 3,3 einer nicht pigmentierten Polyesterfolie.
Beispiel 7 -"-.""
Es wurde wie in Beispiel 6 gearbeitet, jedoch mit dem Unterschied, daß der Gehalt an BaTiO„ 40 Gewichtsprozent betrug und die Endfolie eine Stärke von 8,u aufwies. Die Dielektrizitätskonstante betrug jedoch 4,5.
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Die Folien gemäß den Beispielen 6 und 7 sind besonders
gut als Kondensatorfolien verwendbar.
Die dickeren erfindungsgemäßen Folien werden vorzugsweise
als gut beschreibbare Zeichenfolie eingesetzt.
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Claims (11)

■ -. -v;;/ 23622JZ ■- 13 "-:■ : Patent an s ρ r Li c h\e
1. Aus wenigstens zwei - Schichten aufgebaute gestreckte Mehrschichtfolie, wobei wenigstens eine Schicht pigmentiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die pigmentierte Schicht oder Schichten einen -Pigment.-; anteil von 10 bis 70 Gewichtsprozent, Vorzugs-, weise von 20 bis 40 Gewichtsprozent, aufweisen.
2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schichten aus dem gleichen Material bestehen.
3. Folie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß al Ie Schichten aus Polyester bestehen.
4. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie biaxial gereckt ist.
5. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Pigment"feinkörniges SiO„, Al2O3, BaTiO31 BaSO., TiO2, Silikate,. :"■ Glimmer oder Glaspulver enthalt.
6. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Pigmentes 1 bis 5 ,u beträgt.. :
509826/0944V
7. Verfahren zur Herstellung einer Folie nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens einen Rohstoff mit einem Pigmentgehalt von 10 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 20 bis 40 Gewichtsprozent, mit einem oder mehreren anderen unpigmentierten oder nur einen Prozentsatz unterhalb von 10 Gewichtsprozent aufweisenden Rohstoffen koextrudiert und anschließend den Mehrschichtverbund in an sich bekannter Weise streckt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Mehrschichtverbund zuerst längsweise und dann quer zur Extrusionsrichtung streckt.
9. Verfahren zur Herstellung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Basisfolie extrudiert, diese längsweise oder quer zur Extrusionsrichtung streckt, wenigstens einen Rohstoff mit einem Pigmentgehalt von 10 bis 70 Ge-.wichtsprozent, vorzugsweise von 20 bis 40 Gewichtsprozent, auf die Basisfolie aufextrudiert und anschließend den Verbund in der zur Streckrichtung der Basisfolie orthogonalen Richtung streckt.
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-Ιδ-
10. Verfahren, nach einem der Ansprüche 7. bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Streckung eine Thermofixierung anschließt.
11. Verwendung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Zeichenfolie oder Kondensatorf öl ie .■
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