DE2362267A1

DE2362267A1 - Verfahren zur verbindung von polyesterfolien durch hitzeeinwirkung

Info

Publication number: DE2362267A1
Application number: DE2362267A
Authority: DE
Inventors: Tomio Adachi; Hideaki Kawakami; Yukio Mitsuishi; Rikuo Miura; Kanagawa Sagamihara
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1972-12-15
Filing date: 1973-12-14
Publication date: 1974-07-11
Also published as: BE808634A; US3950206A; GB1456988A; FR2210492A1; JPS4983767A; NL7317258A; FR2210492B1; CA994279A

Description

durch Hitzeeinwirkung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung von Polyesterfolien oder blattartigen Polyesterstrukturen durch Einwirkung von Hitze und. insbesondere ein Verfahren zur direkten Verbindung von Polyesterfolien oder blattartigen Polyesterstrukturen miteinander oder mit anderen geformten Polyestergegenständen durch Hitzeeinwirkung sowie die bei diesem Verfahren verwendeten .Polyesterfoüen oder blattartigen " Polyesterstrukturenο

Auf Grund ihrer Kristallinität besitzen die Polyesterfolien ein schlechtes Klebe- oder Haftvermögen, so daß man, selbst wenn man sie mit Hilfe eines Klebstoffs verbindet, die Oberflächen der Folien in der Praxis "in verschiedenartiger Weise behandelt, um sie aktiv zu machen, was beispielsweise dadurch erfolgt, daß man die Oberflächen mit verschiedenen Chemikalien behandelt oder der Einwirkung aktiriischer Strahlung oder einer Koronaentladung unterwirft. Es ist jedoch nicht einfach, Verbuηdgegenstäηde aus Polyesterfolien herzustellen, ohne die wünschenswerten Eigenschaften der Folien zu beeinträchtigen.

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Dies liegt darin, daß die physikalischen Eigenschaften des Klebstoffs denen der Polyesterfolie unterlegen sind, so daß der Verbundgegenstand mit Hinsicht auf die mechanischen Eigenschaften, die chemische Beständigkeit und die Wärmefestigkeit, der Polyesterfolie, auf der er aufgebaut ist, unterlegen ist.

Polyäthylenfolien können leicht durch Hitzeeinwirkung direkt dadurch verbunden werden, daß man sie, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung irgendeines Materials, einfach aufeinanderlegt und auf eine Temperatur erhitzt, die höher/liegt als der Schmelzpunkt der Folien.

Polyesterfolien besitzen jedoch erheblich andere physikalische Eigenschaften als die Polyäthylenfolien, so daß der Versuch, die Polyesterfolien aufeinanderzulegen und auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Polyesters zu erhitzen, nur zu einem Produkt führt, das für die praktische Anwendung ungeeignet ist. Wenn man einen Polyester auf eine Temperatur erhitzt, die höher liegt als der Schmelzpunkt des Materials, und ihn dann abkühlt, kristallisieren die Moleküle in nicht-orientiertem -Zustand aus, was zu einer sehr spröden Struktur führt. Üblicherweise liegen die Polyesterfolien in orientiertem und kristallisiertem Zustand vor, der jedoch beim Schmelzen beseitigt wird, so daß die Eigenschaften der Folien stark verschlechtert werden. Insbesondere wurde bislang nicht vorgeschlagen, Folien aus Polyalkylenterephthalat oder Polyalkylen-2,6-naphthalat durch Hitzeeinwirkung bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Polyesters zu verbinden, um die physikalischen Eigenschaften der Folien nicht zu .beeinträchtigen.

Es hat sich jetzt gezeigt, daß, wenn man eine oder beide Oberflächen einer Polyesterfolie oder einer blattartigen Polyesterstruktur einer Koronaentladung unerwirft und mit den gegebenenfalls durch Koronaentladung behandelten Oberflächen einer anderen Folie oder blattartigen Struktur oder eines anderen geformten Gegenstands aus dem Polyester verbindet, diese Materialien bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Polyesters durch Hitzeeinwirkung verbunden werden können. Da die Verbin-.

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dung oder Vereinigung bei.einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Polyesters erfolgt, wird keine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften der Folien hervorgerufen, die durch die Beseitigung der Orientierung der Folien verursacht würde* Weiterhin hat sich gezeigt, daß die Haftfestigkeit des sich ergebenden Verbundgegenstands sehr hoch " ist und daß diese überlegene Haftfestigkeit nicht erwartet werden kann, wenn man von Verbundgegenständen ausgeht, die man durch Verbinden von Polyäthylenfolien durch Hitzeeinwirkung bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Polyäthylens erhalten hat, die man durch Verbinden von'Polyäthylenfolien, die einer Koronaentladung unterzogen worden sind, durch Hitzeeinwirkung bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts"des Polyäthylens erhalten hat, die man durch Verbinden von Polyesterfolien durch Hitzeeinwirkung bei einer Temperatur·oberhalb des Schmelzpunkts des Polyesters erhalten hat oder die man durch Behandeln der Polyesterfolien mit Chemikalien und Verbinden durch Hitzeeinwirkung erhalten hat.

Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur direkten Verbindung von Folien oder blattartigen Strukturen aus einem Polyester, der im wesentlichen aus Alkylenterephthalat- und/ 'oder Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten aufgebaut ist, miteinander oder mit anderen geformten Gegenständen aus dem Polyester durch Hitzeeinwirkung zu schaffen, ohne einen Klebstoff oder ein anderes Material zwischen die Schichten einzubringen, mit dem man einen Verbundgegenstand mit hoher Haft- bzw. Bindungsfestigkeit herstellen kann.-

.Sin weiteres Ziel der Erfindung ist es, Polyesterfolien oder blattartige-Polyesterstrukturen anzugeben, die durch direkte Verbindung durch Hitzeeinwirkung zu einem geformten Polyestergegenstand verarbeitet werden können, wobei der Polyester im wesentlichen aus' Alkylenterephthalat- und/oder Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten aufgebaut ist.

Weitere Ausführungsformen, Gegenstände und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den Beispie-

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len und den Zeichnungen.

Der Polyester, aus dem die erfindungsgemäß eingesetzten Folien oder blattartigen Strukturen, wie die Folien, Blä'tter, Bänder, Gewebe, Gewirke oder Vliese, aufgebaut sind, ist ein Polyester, der im wesentlichen aus einem Polyalkylenterephthalat und/oder einem Polyalkylen-2,6-naphthalat besteht und von dem bisher angenommen wurde, daß er nicht direkt durch Hitzeeinwirkung verbunden werden kann.

/-ι

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Verbinden von Polyesterfoiien oder blattartigen Polyesterstrukturen durch Hitzeeinwirkung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine oder beide Oberflächen einer Folie oder einer blattartigen Struktur aus

1. einem Polyester, bei dem mindestens 80 Mal-% der sich wiederholenden Einheiten Alkylenterephthalat-Einheiten sind,

2. einem Polyester, bei dem mindestens 80 Mol-% der sich wiederholenden Einheiten Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten sind,

3. einer Mischung aus den.Polyestern 1 und 2, bei der mindestens 80 Mol-% der gesamten sich wiederholenden Einheiten Alkylenterephthalat-Einheiten und Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten sind, oder

4. einer Mischung aus dem Polyester 1, dem Polyester 2 und/oder der Mischung 3 mit einem anderen thermoplastischen Harz, bei der mindestens 9O Mol-% der gesamten sich wiederholenden Einheiten Alkylenterephthalat-Einheiten und Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten sind, ·

einer Koronaentladungsbehandlung unterzieht, die behandelte(n) Oberfläche(n) mit der (oder den) gegebenenfalls vorbehandelten Oberflächein) einer anderen Folie oder blattartigen Struktur oder eines anderen geformten Gegenstands aus dem Polyester in direkten Kontakt bringt und bei einer Temperatur, die hoher liegt als die Glasübergangstemperatur des Polyesters, jedoch unterhalb des Schmelzpunkts des Polyesters, durch Hitzeeinwirkung verbindet.

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Der erfindungsgeraäß eingesetzte Polyester ist somit

1. ein Polyester, bei dem mindestens 80 Mol-% der sich wiederholenden Einheiten Alkylenterephthalat-Einheiten sind,

2. ein Polyester, bei dem mindestens 80 Mol-%- der sich wiederholenden Einheiten Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten sind,

3. eine Mischung aus dem Polyester 1 und dem Polyester 2, bei der mindestens 80 Mol-% der gesamten sich wiederholenden Einheiten· Alkylenterephthalat-Einheiten und Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten sind, oder ,.

4. eine Mischung des Polyesters 1, des Polyesters 2 oder der Mischung 3 mit einem anderen thermoplastischen Harz, bei der mindestens 90 Mol-% der gesamten sich wiederholenden Einheiten Alkylenterephthalat-Einheiten und Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten sind.

Der aromatische Polyester ist hochkristallin, so daß diese Polyesterfolien oder blattartigen Polyesterstrukturen eine äußerst geringe Oberflächenaktivität besitzen. Es ist noch nie versucht worden, diese Materialien direkt durch Wärmeeinwirkung bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Polyesters zu verbinden=

Beispiele für den kristallinen aromatischen Polyester sind Polyester, bei denen die Alkylenterephthalat-Einheiten oder die Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten mindestens 80 Mol-% der sich wiederholenden Einheiten ausmachen, sowie die Mischungen dieser Produkte». Diese Polyester kann man in an sich bekannter Weise/polyesterbildenden Dihydroxyverbindungen, wie Äthylenglykol, Propylenglykol, Tetramethylenglyko1, Pentamethylenglykol, Hexamethylenglykol oder polyesterbildenden Derivaten dieser Produkte, und Terephthalsäure oder Naphthalin-2,6-dicarbonsäure oder deren polyesterbildenden Derivaten herstellen.

Diese Polyester können nicht mehr als 20 Mol-% eines anderen Säurebestandteils enthalten= Beispiele.für den Säurebestandteil sind Verbindungen, die eine zweiwertige esterbildende

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funktioneile Gruppe aufweisen, z.B. Dicarbonsäuren, wie Oxalsäure, Adipinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, Naphthalin-2,7-dicarbonsäure, Bernsteinsäure oder Diphenylätherdicarbonsäure, oder niedrigmolekulare Alkylester dieser Verbindungen, Hydroxycarbonsäuren, wie p-Hydroxybenzoesäure oder p-Hydroxyäthoxybenzoesäure, oder deren niedrigmolekulare Alkylester. Es können auch Verbindungen dieser Art eingesetzt werden, deren end ständige'.Hydroxyl gruppen und/oder Carboxylgruppen durch monofunktionelle Verbindungen, wie Benzoesäure,, Benzoylbenzoesäure, Benzyloxybenzoesäure oder Methoxypolyalkylenglykole, abgesättigt sind; oder man kann Verbindungen dieser Art einsetzen, die mit einer geringen Menge, einer trifunktionellen esterbildenden Verbindung, wie Glycerin oder Pentaerythrit, in einer Menge modifiziert worden sind, durch die sich ein im wesentlichen lineares Mischpolymerisat ergibt.

Die in der obigen Mischung 4 verwendeten thermoplastischen Harze sind z.B. Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyamide, wie Nylon 6, Nylon 66 oder Nylon 12, und Polycarbonate.

Der Polyester kann verschiedene Additive, die im allgemeinen in die .Polyesterfolien oder in die blattartigen Polyesterstrukturen eingearbeitet werden können, wie beispielsweise ein Mattierungsmittel, wie Titandioxyd, feinverteiltes -Siliciumdioxyd, oder feinverteilten Ton, ein Schmiermittel, einen Stabilisator, wie Phosphorsäure, phosphorige Säure oder deren Ester, oder einen Farbstoff oder ein Pigment, enthalten.

Vorzugsweise besitzt die mit der Koronaentladung zu behandelnde Polyesterfolie eine Dichte von 1,38 bis 1,41 g/cm³ (im Fall von Polyethylenterephthalat) oder von 1,35 bis 1,37 g/cm³ (im Fall von Polyäthylen-2,6-naphthalat). Diese Dichte wird bei 23°C bestimmt. Es besteht eine Neigung dafür, daß eine besonders gute Haftfestigkeit erzielt wird, wenn das Polyethylenterephthalat eine Dichte von nicht weniger als 1,395, vorzugsweise nicht weniger als 1,400, noch bevorzugter von nicht weniger als

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1,405 g/cm und das Polyäthylen-2,6-naphthalat eine Dichte von nicht Weniger als 1,356, bevorzugter von nicht weniger als

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1,360 g/cm , aufweisen. Wenn andererseits die Dichte des Polyäthylenterephthalats weniger als 1,395 g/cm , vorzugsweise weniger als 1,390 g/cm , beträgt, kann die Zeit des Verpressens in der Hitze während der Verbindung durch Hitzeeinwirkung'verkürzt werden. Im Fall des Polyäthylen-2,6-naphthalats kann die Zeit des Verpressens in der Hitze während der Verbindung durch Hitzeeinwirkung verkürzt werden, wenn die Dichte weniger als 1,356 g/cm , insbesondere weniger als 1,354 g/cm , beträgt. Die Dichte der Polyesterfolie sollte in Abhängigkeit von der angestrebten Haftfestigkeit und der gewünschten' Zeit, die zur Ausbildung der Verbindung durch Hitzeeinwirkung erforderlichist, ausgewählt werden. . ;

Wenn es erwünscht ist, eine besonders gute Haftfestigkeit und . eine kurze Zeit zur Herstellung der Verbindung zu erreichen, wird die Oberflächenrauhigkeit der mit der Koronaentladung behandelten, durch Hitzeeinwirkung zu verbindenden Folien auf nicht mehr als 0,3 p, vorzugsweise nicht.rnehr als' 0,2. u, besonders bevorzugt auf nicht mehr als 0,15 u, eingestellt.

Die Oberflächenrauhigkeit wird wie folgt definiert: Man bestimmt die Oberflächenrauhigkeit einer Folienprobe längs einer Strecke von 2,5 mm bei einer Belastung von 0,1 g, wozu man eine Oberflächenraühigkeit-Meßvorrichtung mit berührender Nadel verwendet, deren Spitze einen Radius von 2,5 ρ aufweist. Aus der erhaltenen Kurve wird die Oberflächenrauhigkeit nach dem JIS-, Verfahren B0601 als 10-Punkt-Höhe (10-point hight) angegeben, die in der Praxis der 10-Punkt-Höhe der ISO-Methode R 468 entspricht»

Die erfindungsgemäß mit der Koronaentladung zu behandelnde , Polyesterfolie oder blattartige Polyesterstruktur Tcann in ungerecktem-unorientiertem Zustand, in gerecktem-orientiertem . Zustand oder in gerecktem-wärmebehandeltem Zustand vorliegen. Eine besonders gute Hitzeverbindbärkeit kann selbst jenen.

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Strukturen verliehen werden, die gereckt und orientiert oder gereckt, orientiert und dann wärmebehandelt wurden und die bislang als besonders schwierig verbindbar bezeichnet wurden.

Die Behandlung mit der Koronaentladung ist als solche gut bekannt und kann unter Verwendung eines Hochfrequenzgenerators durchgeführt werden. Vorzugsweise bewirkt man durch geeignete Auswahl der Entladungsbedingungen, wie der Spannung, der Stromstärke, der Behandlungszeit oder des Elektrodenabstands die Koronaentladungsbehandlung der Folie oder der blattartigen Struktur derart, daß der Berührungswinkel zwischen der behandelten ■ Oberfläche und Wasser(nach der im folgenden erläuterten Methode) nicht mehr als (0 - 5°), vorzugsweise nicht mehr als ■ (Θ - 10°) beträgt, wobei θ für den Berührungswinkel der nlchtbehandelten Folie oder Struktur steht. Üblicherweise ist es bevorzugt,, die Koronaentladungsbehandlung derart durchzuführen, daß der Berührungswinkel (Θ - 45°) bis (6 - 10°) beträgt. Üblicherweise können eine Spannung von etwa 1 bis 20 kV, eine Behandlungszeit von 0,001 bis 1 Sekunde, ein Elektrodenzwischenraum (Elektrodenabstand) von etwa O,1 bis;5 mm und eine Lei— stungsaufnahme von etwa 0,01 bis 100 kW·Sek./m der Folie angewandt werden.

Üblicherweise erfolgt die Koronaentladungsbehandlung an der Luft bei Raumtemperatur, kann jedoch gewünschtenfalls in einer anderen Gasatmosphäre, wie einer Stickstoff- oder Kohlenmonoxyd-Atmosphäre,-durchgeführt werden. Gewünschtenfalls kann die Temperatur z.B. innerhalb eines Bereichs von -50 C bis zu einem Punkt, der 10 C niedriger liegt als der Schmelzpunkt des Polyesters, variiert werden.

Der Berührungswinkel wird wie folgt bestimmt, wobei auf die beigefügte Fig. 1 der Zeichnung verwiesen sei. 1 Tropfen destilliertes Wasser wird auf eine horizontal, angeordnete Folienprobe derart aufgebracht, daß der Durchmesser des Berührungskreises 1 bis 2 mm beträgt. Nach Ablauf einer Minute wird der Wassertropfen in horizontaler Richtung von der Seite beobach-

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tet, worauf der Winkel zwischen der Tangente a und der Folie f, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, bei 23 C und einer relativen Feuchtigkeit von 60 % ausgemessen wird. Dieser Winkel θ wird als Berührungswinkel der Folie bezeichnet»

Erfindungsgemäß wird eine Polyesterfolie oder ein blattartiges Polyestermaterial, das auf einer oder beiden Oberfläche(n) mit einer Koronaentladung behandelt worden ist, direkt durch Hitzeeinwirkung mit einem geformten Gegenstand aus dem gleichen Polyester wie oben angegeben oder einer anderen Polyesterart verbunden, wodurch eine hohe Haftfestigkeit erzielt wird. Bei der Verbindung wird die mit der Koronaentladung behandelte Oberfläche der Polyesterfolie oder des blattartigen Polyestermaterials in direkten Kontakt mit der anderen Folie oder dem anderen blattartigen Material oder einem anderen geformten Gegenstand aus dem Polyester gebracht« Die Oberfläche der zuletzt erwähnten Folie oder des blattartigen Materials oder des geformten Gegenstands kann gegebenenfalls einer Koronaentladungsbehandlung unterzogen worden sein.

Die-Verbindung durch Hitzeeinwirkung wird bei einer Temperatur durchgeführt, die oberhalb des Glasübergangspunkts des Polyesters, jedoch unterhalb des Schmelzpunkts des Polyesters liegt. Vorzugsweise erfolgt dies in einem Temperaturbereich, der sich von einem Punkt, der 20 C höher liegt'als die Glasübergangstemperatur des Polyesters, bis zu einem Punkt erstreckt, der 10⁰C niedriger liegt als der Schmelzpunkt des Materials«,. Wenn die Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur liegt, ist es schwierig, eine gute Haftfestigkeit der Verbindung zu erzielen, während in dem Fall, da die Temperatur den Schmelzpunkt übersteigt, die Form der Folie oder der blattartigen Struktur nachteilig verändert wird» Wenn ein Unterschied zwischen den Glasübergangstemperaturen oder den Schmelzpunkten der beiden Polyesterfolien oder blattartigen Polyesterstrukturen, die miteinander verbunden werden sollen, vorhanden istj sollte die oben erwähnte Glasübergangstemperatur die des Polyesters mit einer niedrigeren Übergangstemperatur sein, während der oben erwähnte Schmelzpunkt der des Polyesters mit dem

niedrigeren Schmelzpunkt sein sollte.

Um den Einschluß von Luft in den Verbindungsbereich auszuschließen und eine feste Haftung zu erzielen, wird die Verbindung durch Hitzeeinwirkung vorzugsweise bei erhöhtem Druck durchgeführt, der sich üblicherweise von 0,01 bis 20 kg/cm erstreckt. Wenn nach dem Laminierverfahren eine Laminat-Folie hergestellt werden soll, kann die Verbindung durch Hitzeeinwirkung in der Weise erfolgen, daß man die Folien zwischen Quetschwalzen hindurchführt, die aus einer erhitzten Metallwalze und einer Kautschukwalze bestehen. Wenn die Folien durch Hitzeeinwirkung versiegelt oder verschweißt werden sollen, kann die Verbindung durch Hitzeeinwirkung auch mit Hilfe eines Verschweißgeräts erfolgen, wie es z.B. für Polyäthylenfolien üblicherweise eingesetzt wird. Weiterhin kann, wenn ein erfindungsgemäßes Polyesterband spiralförmig um- einen Metallstab herumgewickelt und erhitzt wird, eine röhrenförmige Folienhülle des Metallstabs erhalten werden, der durch die Schrumpfspannung des Bandes verbunden ist. Durch Entfernen des Metallstabs kann eine röhrenförmige Folie erhalten werden.

Wenn eine geeignete Temperatur bei der Verbindung durch Hitzeeinwirkung ausgewählt wird, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine abziehbare Folie erhalten werden. Die verbundene Polyesterfolie besitzt, wenn die bei der Verbindungsbildung gewählte Temperatur unterhalb eines Punkts liegt, der 70 bis 80 C über der Glasübergangstemperatur des Materials liegt, die Eigenschaft, bei Raumtemperatur in Berührung mit Wasser leicht abziehbar zu sein, obwohl sie für Anwendungen geeignet ist, bei denen keine Berührung mit Wasser erfolgt. Durch Anwendung dieses Phänomens kann die Folie z.B. als abziehbare Folie für eine Oberflächenschutzschicht verwendet werden.

Wenn die Verbindungstemperatur des Polyesters oberhalb eines Punkts ausgewählt wird, der 60⁰C unterhalb des Schmelzpunkts des Materials liegt, läßt sich keine ungewöhnliche- Veränderung des verbundenen Gegenstands.feststellen, selbst wenn man diesen während 60 Minuten in siedendes Wasser eintaucht» Der bei

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der Ausbildung der Verbindung angewandte Druck kann, obwohl er in gewissem Maße von der Temperatur abhängt, ein Druck sein, jier das Eindringen von Luftblasen im Fall des Laminierens von Folien oder Blättern verhindert, wobei dieser Druck im.Fall einer porösen Substanz ein Kontaktdruck sein kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Ausbildung dik— ker Folien (und nicht nur zweischichtiger, sondern auch mehrschichtiger·- Strukturen mit drei oder mehr Schichten). Bislang war die Dicke biaxial orientierter Polyesterfolien aus apparativen Gründen, wie ζ.B. dem Spannrahmen, auf ein Maximum von etwa 0,3 mm "beschränkt» Erfindungsgemäß können 'jedoch biaxial orientierte Polyesterfolien mit einer Dicke von mehr als '0,3 mm, ZoBo mit einer Dicke von 0,5 mm oder 1 mm, leicht hergestellt werden, die, da kein Klebstoff verwendet wird, die gleichen Eigenschaften besitzen wie die einzelnen Folien» Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren dazu geeignet, die Folien verschweißbar bzw. durch Hitzeeinwirkung versieg'elbar zu machen. Bei elektrischem Isolationsinaterial, das aus der mit einem Gewebe verbundenen Folie besteht, kann z.B„·; eine Verbesserung der Ölaffinität des behandelten Gewebes erwartet- werden.

Es ist nicht notwendig, die Folie unmittelbar nach der"Behandlung mit der Koronaentladung zur Herstellung der Verbindung zu verbinden. Es hat sich gezeigt, daß, wenn man die Folien erfindungsgemäß nach Ablauf von 5 Monaten nach der Koronaentladungsbehandlung verbindet, eine derart gute Haftung erzielt wird, daß der Versuch, die Folien voneinander abzuziehen, zu einem Bruch des Basismaterialε führt«

Die Glasübergangstemperatur und der Schmelzpunkt werden wie folgt bestimmt:

Gemäß der ASTM-Vorschrift D-864 zur Bestimmung der thermischen Ausdehnung wird das Verhältnis zwischen dem spezifischen VoIu-.men und der Temperatur eines Polyester-Probe-Gegenstandes ermittelt. Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, wird der Punkt A, bei dem sich der thermische Ausdehnungskoeffizient abrupt Sn-

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dert, als Glasübergangstemperatur des Polyestergegenstands bezeichnet, während der Punkt B, bei dem das Schmelzen der Kristalle abgeschlossen ist und das spezifische Volumen nach und nach zunimmt, als Schmelzpunkt definiert wird.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiele und Verq1eichsbeispiele

1. In üblicher Weise hergestellte, 25 μ starke j'"biaxial orientierte Pplyäthylenterephthalat-Folie (PET) mit einer Dichte von T;402 g/cm und Polyäthylen-2,6-naphthalat-Folie (PEN) mit einer Dichte von 1,361 g/cm werden bei unterschiedlichen Entladungsspannungen mit einer Koronaentladung behandelt, wobei sich Folien ergeben, die die in der folgenden Tabelle I angegebenen Berührungswinkel aufweisen» Zwei Blätter der hergestellten Folien werden dann bei d@r in der folgenden Tabelle I angegebenen Temperatur durch Hitzeeinwirkung und bei einem Druck von 3 kg/cm während 2 Sekunden verbunden. Die Breite des verbundenen Bereichs betragt 4 mm.

Dann wird ein rechteckiger Probestreifen mit einer Breite von 1 cm rechtwinklig aus dem verbundenen Bereich in der Weise ausgeschnitten, wie es in der Pig. 3 dargestellt ist. Die beiden Folien des Probestücks werden dann mit Hilfe einer Prüfeinrichtung vertikal auseinandergezogen, um die Folien voneinander abzuziehen. Hierbei wird die Zugspannung bestimmt. Die Ziehgeschwindigkeit beträgt 100 mm/Minute. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengefaßt.

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Tabelle I

Ansatz Nr.	■Bfclie	Wasser- berüh- rungswin- kel _(O)	Tempera tur der Verbindg. durch Hit- zeeinwir- kuno(°C)	Abzieh festig keit (g/cm)	Bemerkungen	*·	-
.1 (Vergl,- Beisp.) 2(V.Bsp.)	PET	69 69	• 210 150	Ö 0	nicht mit der Koronaent ladung be handelt Il	¹ -	nur eine Ober fläche mit d. Koronaentla dung behan delt
3(V.Bsp.)	Il	66	210	0-10
4 (V.Bsp..)	Il	66	150	0-10	mit einer Chemikalie behandelt nicht mit der Koronaentla dung behandelt
5(Beisp.)	Il	41	210	400	«1
6(Beisp.)	H	41	150	350
7(Beisp.)	n	69Al	150	300
8(V.Bsp.)	Il	41	50	''"■ 0
9(V.Bsp«) 10 (V.Bsp.)	Il PEN	36 70	150 220	0 0	mit einer Chemikalie behandelt
11(V.Bsp.)	Il	70	170	0	nicht mit d» Koronaentla dung behandelt
12(Beisp.)	Il	39	220	390
13(Beisp.)	Il	39	170	320
14 (V.Bsp.)	»I	39	.70	0
15(V.Bsp.)	Il	37	170	0
16(V.Bsp.)	PE	. 9o	50	O
17(V.Bsp.)	Il	45	50	10

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Bemerkungen: Die in der obigen Tabelle I angegebenen Abkürzungen haben folgende Bedeutung:

PET = Polyäthylenterephthalat

PEN = Polyäthylen-2,6-naphthalat

PE = Polyäthylen -

Beisp. = Beispiel

V.Bsp. = Vergleichsbeispiel

Die eingesetzten Materialien PET, PEN und PE besitzen eine Glasübergangstemperatur von 75 C, 113 C bzw. -25 C und einen Schmelzpunkt von 264°C, 2 73°C bzw. 135°C.

Bei den Ansätzen 1, 2, 10'und 11 wurden die verwendeten Folien nicht mit der Koronaentladung behandelt, was zur Folge hatte, daß keine Verbindung erzielt werden konnte.

Bei den Ansätzen 3 und 4 wurden die Folien mit einer Koronaentladung behandelt, die jedoch wegen niedriger Spannung nicht ausreichend war. Der Berührungswinkel der Folie lag ebenfalls außerhalb des erfindungsgemäß definierten Bereichs, was zur Folge hatte, daß die erhaltenen verbünde-¹ nen Gegenstände eine sehr geringe Festigkeit zeigten.

Die gemäß den Ansätzen 5, 6, 12 und 13 erhaltenen verbundenen Gegenstände zeigten ein klares Aussehen und bei der Bestimmung der Abschälfestigkeit erfolgte eine Schicht spaltung des Foliengefüges ohne Bruch der verbundenen Oberflächen,

Die Ansätze 8 und 14 ergaben wegen einer zu niedrigen Temperatur bei der Verbindung durch Hitzeeinwirkung keine verbundenen Gegenstände.

Bei Ansatz 7 wurde die mit' der Koronaentladung behandelte Folie (mit einem Berührungswinkel von 41 ) mit der nichtbehandelten Folie (mit einem Berührungswinkel von 69 ) verbunden. Die erreichte Haftfestigkeit des sich ergebenden verbundenen Gegenstands war etwas geringer als die des ge-

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maß Ansatz 6 erhaltenen verbundenen Gegenstands, wobei sich jedoch zeigte, daß die beiden Folien fest miteinander verbunden waren. .

Bei den Ansätzen 9 und 15 wurden die Folien statt mit der
Koronaentladung chemisch behandelt» Die Folien wurden wan- . rend 5 Minuten in eine Lösung eingetaucht, die aus 75 g Kaliumbichromat, 120 g Wasser und 1500 g konzentrierter Schwefelsäure bestand, dann mit Wasser gewaschen und an der Luft getrocknet. Es konnte keine Verbindung erzielt werden.

Unter den gleichen Bedingungen, wie.sie ih Ansatz 5 angegeben sind, wird eine 25 ju starke Folie (Nr₅₁ 16) aus nichtgerecktem Polyäthylen (PE) mit geringer Dichte mit der Koronaentladung behandelt, wobei sich die mit der Koronaentladung behandelte Folie des Ansatzes 17 ergibt« Zwei Blätter dieser Folie werden dann in gleicher Weise, wie für PoIyäthylenterephthalat und Polyäthylen^2,6-naph<thalat angegeben, verbunden« Die Folie Nr„ 16,.die nicht mit der Koronaentladung behandelt worden war, konnte nicht verbunden wer- ^: den, während die Foli^:e des Ansatzes Nr₀ 17 eine Verbindung mit geringer Haftfestigkeit ergab«

2ο Eine biaxial orientierte Polyäthylenterephthalat-Folie mit einer Dicke von 100 ρ wird mit einer Koronaentladung behandelt. Die behandelten Oberflächen von zwei Blättern der behandelten Folien werden mit Hilfe eines Schweißgeräts mit
einer Schweißbreite von 4 mm bei einem Druck von 4 kg/cm
während 5 Sekunden durch Hitzeeinwirkung verbunden»

Dann wird ein rechteckiges Probestück mit einer Breite von 5 mm, wie es in der Fig» 4 dargestellt ist, rechtwinklig zu dem -verschweißten Bereich aus den verbundenen Folien ausgeschnitten» Unter Verwendung dieses Teststücks wird die Zug-Scher-Festigkeit bestimmt, wozu eine Ziehgeschwindigkeit^:von 100 mm/Minute angewandt wird» Die erhaltenen Ergebnisse sind on der folgenden Tabelle II zusammengefaßt»

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Die gleiche Untersuchung wird unter Anwendung von Polyäthylenfolien mit niedriger Dichte durchgeführt, und auch diese Ergebnisse sind in der Tabelle II angegeben. Die erfindungsgemäß verbundenen Folien des Ansatzes 19 zeigten, eine hohe Zug-Scher-Festigkeit.

Tabelle II

	Folie	VJa ss er-	Temperatur	Zug- Scher-Fe stigkeit	Bemerkungen
	PET	berüh rung s- winkel	der Verbin dung durch Hitzeein	(kg/cm )	nicht mit d.
Ansatz Nr.		(°)	wirkung ( C)	0	Koronaentla
18 (V.Bsp. )		69	200		dung behandelt
	Il
	PE			50	nicht mit d.
19(Beisp.)		40	200 .	3	Koronaent
20(V.Bsp.)		90	150		ladung be
					handelt
	Il
			2
21 (V.Bsp.)	46. ■	150

8· Die Abziehfestigkeit verschiedener Folien w4.rd in gleicher Weise wie in den Ansätzen 1 bis 17 beschrieben bestimmt. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle III zusammengefaßt. Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß eine Verbindung mit hoher Haftfestigkeit erreicht werden kann.

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Ansatz Nr.	.geformter Gegenstand	Berüh rungs- winkel Ic*)	2 ο geformter Gegenstand	Berüh rung S- winkel' (O) ·	Tempera tur der Verbind, durch Hitze- einwirk. (°C)	Abziehfe stigkeit (g/cia)	Bemerkungen
22(Beisp.')	haterial	41	Material	39	200	• 370·
23 (V.Bsp..)	PET 25 u (gleiche Folie wie die von. Ansatz 5)	41	• PEIJ 25μ (gleiche Folie wie die von Ansatz 12)	39	50	0
24 (Beisp.)	1»	, · 39	!t	39	200	380	Tg 65⁰O. '· Tm 260⁰C.
25 (V.Bsp«)	PET -Mischpoly merisat ent haltend 5 MoI- % Adipinsäure (25 p-Folie)	39	Ή	• 39		0
26 (Beisp.)	»	• 39		41	190	360 .
27 (Beisp.)		40	PET 25P- "' (gleiche Folie wie die von Ansatz 5)	,.40	210	250
PET/PEN -Mi-. schung 95/5 Mo 1-% (12 u-Folie) .	η

CO CD K) K) CD

Tg = Glasübergangstemperatur

Tm = Schmelzpunkt

Tabelle III (Fortsetzung)

O CO 00 NJ 00

O CO OO GO

Ansatz Nr.	!.geformter Gegenstand	Berüh- ungs- inkel(°)	2.geformter Gegenstand	Berüh rung S- winkeK )	Tempera- :ur der Verbindg. durch Hit zeeinwir- kung(^öC)	Abziehfe stigkeit (g/ca)	Bemerkungen
28(Beisp.)	Material	40	Material	70 ·	210 ·	220	2.geformter Gegenstand, nicht mit der Koronaentladg. behandelt
29(Beisp.)	PET/PEN-Mi- schung 95/5 ■Mol-* (12 p-Folie)	38	PM¹ 25H (gleiche Fo lie wie die von Ansatz 5)	38	I50 .	500	Tg 70⁰Co Tm 265⁰C.
50(V.Bsp.)	PET/Nylon 66- Mischung 95/5 MoI-*. (20 ju-Folie)	67	ti	67	I50	0	nicht mit der Koronaentla dung behandelt
jKBeisp.)	ti		tt	45	160	400	Tg 3O⁰C. Tm 225⁰C
52(V.Bsp.)	Po Iy tetra- metiiylen- ■ terephthalat (25*0	72- -	It	72	160 '.	-'■ P	nicht mit der Koronaentla dung behandelt
It	It

4. Ansatz Nr. 33 (Beispiel) · .-"".-

Eine in üblicher Weise hergestellte 250· μ starke, biaxial orientierte Polyäthylenterephthalat-Folie wird mit einer Koronaentladung behandelt, um den Berührungswinkel der Fo- · lie. auf 35 zu bringen. Die behandelten Oberflächen von zwei Blättern der behandelten Folie werden aufeinandergelegt und durch Hitzeeinwirkung dadurch verbunden, daß man sie zwischen zwei Quetschwalzen hindurchführt, die aus einer erhitzten Metallwalze und einer Kautschukwalze bestehen. Die Temperatur der Walze beträgt 215 C, während der lineare Druck bei 10 kg/cm gehalten wird.'Man erhält als. vollständig integrierten Gegenstand eine verbundene Folie mit einer Dicke von 500 Jj, die bei der Elemendorf-Zug-Prüfung keine Ablösung der verbundenen Oberflächen zeigt.

5ο Ansatz Nr. 34 (Beispiel)

Eine in üblicher Weise hergestellte 100 u starke,biaxial orientierte Polyäthylen-2,6-naphthalat—Folie 'wird mit einer Koronaentladung derart behandelt, daß der Berührungswinkel 3.7 beträgt. Dann wird auf die mit der Koronaentladung behandelte Oberfläche der Folie ein Gewebe mit einer Dicke von ,etwa 100 μ, das aus Fäden aus. dem gleichen Polyester in üblicher Weise hergestellt worden war, aufgelegt,worauf das Ganze durch die gleichen Quetschwalzen, wie sie in Ansatz Nr. 33 angewandt wurden, hindurchgeführt "-wird. Die Folie wird fest mit dem Gewebe verbunden. . '

.6. Ansatz Nr. 35 (Vergleichsbeispiel)

Es wird der Ansatz Nr. 34 wiederholt mit dem Unterschied, daß die Folie nicht mit der Koronaentladung behandelt wird» Die Folie verbindet sich nicht mit dem Gewebe»

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Claims

Patentansprüche

4. einer Mischung aus dem Polyester 1, dem Polyester 2 und/ oder der Mischung 3 mit einem anderen thermoplastischen Harz, bei der mindestens 90 Mol—% der gesamten sich wiederholenden Einheiten Alkylenterephthalat—Einheiten und Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten sind,

einer Koronaentladungsbehandlung unterzieht, die behandelte(n) Oberflächein) mit der (oder den) gegebenenfalls vorbehandelten Oberflache(n) einer anderen Folie oder blattartigen Struktur oder eines anderen geformten Gegenstands aus dem Polyester in direkten Kontakt bringt und bei einer Temperatur, die höher liegt als die Glasübergangstemperatur des Polyesters, jedoch unterhalb des Schmelzpunkts des Polyesters, durch Hitzeeinwirkung verbindet.

2.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaentladung.sbehandlung derart durchgeführt wird, daß die behandelte Struktur einen Berührungswinkel von nicht mehr als (Θ - 5°) besitzt, wobei θ für den Berührungswinkel der Struktur vor der Behandlung steht.

3.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verbindung durch Hitzeeinwirkung angewandte Temperatur

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sich von einem Punkt, der 20° C höher als die Glasübergangstemperatur des Polyesters· liegt, bis zu einem Punkt, der 10 C niedriger liegt als der Schmelzpunkt des Materials, erstreckt.

4.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkylenterephthalat Polyethylenterephthalat und als Alkylen-2,6-naphthalat Polyäthylen-2,6-naphthalat verwendet werden.

5.) Verfahren· gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyesterfolie oder blattartige Polyesterstruktur eine biaxial orientierte Folie oder blattartige Struktur einsetzt.

6.) Für die direkte Verbindung durch Hitzeeinwirkung zu einem
geformten Polyestergegenstand geeignete Polyesterfoiie oder blattartige Polyesterstruktur, bestehend aus

1. einem Polyester, bei dem mindestens 80 Mol-% der sich
wiederholenden Einheiten Alkylenterephthalat-Einheiten
sind,

2. einem Polyester, bei dem mindestens''-80 Mol-% der sich

: wiederholenden Einheiten Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten sind,

3. einer Mischung der Polyester 1 und 2, bei der mindestens 80 Mol-% der gesamten sich wiederholenden Einheiten Alkylenterephthalat-Einheiten und Alkylen-2,6-naphthalat-Einhei ten sind, oder

4. einer Mischung aus dem Polyester. 1, dem Polyester 2 und/ oder der Mischung 3 mit einem anderen thermoplastischen Harz, bei der mindestens 90 Mol-% der gesamten sich wiederholenden Einheiten Alkylenterephthalat-Einheiten und Alkylen-2,6-naphthalat-Einheiten sind,

• wobei eine oder beide Oberfläche(n) der Folie oder der blattartigen Struktur mit einer Koronaentladung behandelt worden sind. ' -

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