DE2443928A1

DE2443928A1 - Heissiegelbare, hitzeschrumpfbare, zweiachsig orientierte polyesterfolie und verfahren zur herstellung einer solchen folie

Info

Publication number: DE2443928A1
Application number: DE19742443928
Authority: DE
Inventors: Allen Gregg Kirk; James Maurice Quinn
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1975-03-20
Also published as: LU70902A1; CA1040374A; IT1021367B; DE2443928C2; NL7412163A; DK157454C; GB1475377A; NL174363C; DK482874A; JPS5056466A; DK157454B; NL174363B; FR2243964A1; FR2243964B1

Description

Heissiegelbare, hitzeschrumpfbare, zweiachsig orientierte Polyesterfolie und Verfahren zur Herstellung einer solchen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine heissiegelbare, hitzeschrumpfbare, zweiachsig orientierte Polyesterfolie und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Folie.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine heissiegelbare, hitzeschrumpfbare, zweiachsig orientierte Polyesterfolie bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine wie hier definierte, modifizierte Polyäthylenterephthalatfolie ist, eine relative Viscosität (bei einer Konzentration von 1 % in Tetrachloräthan/Phenol (60/40) bei 30° C) von mindestens 1,80, eine im wesentlichen ausgeglichene latente Schrumpfung von etwa 31 % bis 47 % bei 100 C, eine durchschnittliche Schrumpfkraft von weniger als etwa 70 kg/cm² (1000 psi) bei 100° C, einen Schmelzpunkt

- 1 509812/1024

oberhalb etwa 215 C und eine Trübung von weniger als etwa 5 % aufweist. ,

Eine bevorzugte, erfindungsgemässe Folie kann um einen Gegenstand herumgewickelt, leicht mit sich selbst heissversiegelt und bei Schrumpftunneltemperaturen von 104·° C bis 246° C leicht derart geschrumpft werden, dass sie in hautähnliche Berührung mit dem Gegenstand kommt, wobei die Siegelungsstelle heil bleibt. Die Klarheit der Folie ist besonders bemerkenswert. Sie behält ihren Funkeleffekt und Glanz bei, wird beim Altern nicht trübe mid verbessert die Absatzfähigkeit von fast jedem beliebigen Produkt. Es wurde gefunden, dass sie einen hohen Prozentsatz brauchbarer Schrumpfbarkeit aufweidt (bis zu etwa 40 %). Die Folie ist zäh, dauerhaft und fest und hält rauhe Handhabung aus. Sie ist weiterreissbeständig. Sie bleibt bei niedrigen Temperaturen von -62° C biegsam und behält ihre Festigkeit bei 150° C und höheren Temperaturen bei. Sie ist gut bearbeitbar und stellt eine gute Feuchtigkeitssperre dar.

Der weite Bereich von anwendbaren Schrumpftunneltemperaturen verkleinert Probleme, welche durch Hitzeschwankung oder durch Durchbrennen während gelegentlicher Verstopfungen der Produktionslinie geschaffen werden.

Während des Schrumpfens zieht sich jeglicher Folienüberschuss, der durch ünregelmässige Gestalt verursacht wird, gleichmassig aus, und "Hundeohren" ("dog-ears") ziehen sich sauber ein. Die Folie schmiegt sich an unebene Oberflächen und Vorsprünge an und zieht sich sogar über scharfe, spitze Gegenstände hinab.

Eine derartige Folie kann auf Erzeugnissen praktisch jeder beliebigen Grosse oder Gestalt Verwendung finden, eignet sich aber besonders für Erzeugnisse, die einem Durchbrennen bei der Verarbeitung unterliegen oder unübliche Gestalt besitzen.

509812/1024

Die Fig. 1 ist ein Schaubild einer Vorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgeiaässen, zweiachsig orientierten Folie, welche Vorrichtung eine Spritzform zum Giessen einer geschmolzenen Bahn aus polymerem Material auf eine Abschreckwalze unter Bildung einer Folie, Einrichtungen zum Abstreifen der so gebildeten Folie von der Abschreckwalze, Vorrichtungen zumReckai in da? Maschinenrichtung, die langsam laufende Haltewalzen und schnell laufende Haltewalzen mit dazwischen angeordneten Strahlungsheizkörpern umfassen, und einen Spannrahmen zum Recken der Folie in der Querrichtung umfasst.

Die Fig. 2, 3 und 4- sind Schaubilder, welche Verbesserungen der Heissiegelfestigkeit zeigen, die bei Verwendung · von Polymerenfolien mit relativen Viscositäten von mehr als 1,80 zuwege gebracht werden, und die speziell zeigen, dass nicht nur die Festigkeit der Heissiegelungsstellen verbessert wird, sondern auch ihre Zuverlässigkeit, ausgedrückt durch die Anzahl der verbesserten Siegelungsstellen und ihre Spannungs-Dehnungs-Beständigkeit oder Haltbarkeit. Die Spannungs-Dehnung s-Beständigkeit wurde gemäss "A New Stress Flex Tester", Modem Packaging, März 1961, Seite 123, geprüft.

Ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemässen, heisssiegelbaren, hitzeschrumpfbaren, zweiachsig orientierten Polyesterfolie umfasst die nachstehenden Schritte:

Herstellung eines Polymeren, das hauptsächlich aus Polyalkylenterephthalat und zusätzlichen monomeren Einheiten, und zwar einem zweiten Glykol und/oder einer zweiten Säure besteht; Giessen einer geschmolzenen Bahn aus dem Polymeren auf einer gekühlten, abschreckenden Oberfläche, um es unterhalb seiner Glasübergangstemperatur abzukühlen und dadurch eine Folie zu bilden; Abstreifen der Folie von der Abschreckoberfläche; erstes Recken der Folie auf etwa das 2,5- his 3»6fache in der Maschinenrichtung in einer Haltewalzenstreckvorrichtungj und zweites Recken der Folien auf etwa das 2,9- bis

- 3 -' 509812/1024

4,Ofache in der Querrichtung in einem Spannrahmen.

Die erfindungsgemässe Folie ist eine modifizierte Polyäthylenterephthalatfolie, die hauptsächlich sich wiederholende, monomere Ithylenterephthalateinheiten der Formel:

./ΓΛ_ϊ_

zusammen mit anderen monomeren Einheiten, und zwar anderen esterbildenden Bestandteilen, enthält, wodurch "bis zu etwa 25 Mol% des Mischpolymeren aus den monomeren Einheiten des Diäthylenglykols, Propan-1,3-diols, Polyäthylenglykols oder Polypropylenglykols und dgl und/oder der Azelainsäure, Isophthalsäure, Bibenzoesäure, Haphthalin-1,4-- oder 2,6-dicarbonsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Decan-1,10-dicarbonsäure und dgl., hergestellt werden; am meisten bevorzugt sind Diäthylenglykol und Azelainsäure. Eine bevorzugte, erfindungsgemässe Folie kann durch Mischpolymerisieren von Bis-dihydroxyäthylterephthalat und Dihydroxyäthylazelat nach herkömmlichen Kondensationspolymerisationsmethoden bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise bei etwa 220 bis JOO⁰ C, um die Eeaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen, hergestellt werden. Die Umsetzung wird üblicherweise auch in Gegenwart eines passenden Katalysators unter herabgesetztem Druck, damit die Entfernung des bei der Kondensation gebildeten Ä'thylenglykols erleichtert wird, durchgeführt.

Polyäthylenterephthalatfolie wird in ausgedehntem Umfange zum Einwickeln und Verpacken verwendet. Schwierig ist es, eine Folie bereitzustellen, die angemessene Schrumpfbarkeit aufweist, wobei die Schrumpfungskraft nicht die Festigkeit der Siegelungsstelle übersteigt, wie es auf automatisierten Verpackungsanlagen erforderlich ist. Frühere Bemühungen in

5098 127102k

• S*

dieser Richtung führten oft zu einer Folie mit anderen Nachteilen, wie schlechten optischen Eigenschaften oder einem engen Hitzeschrumpfungstemperaturbereich, die zu ihrer Verwendung ausgekugelte und teuere Apparaturen erforderlich machen. Alle diese Bedingungen werden durch die bevorzugten, erfindungsgemässen Folien erfüllt.

Durch Herstellung der Folie aus einem Polymeren mit einer relativen Viscosität von mindestens 1,80 sind durchschnittliche Siegelungsfestigkeiten von mindestens .400 g/cm (1000 grams per inch) möglich, und derartige Festigkeiten sind selten kleiner als 800 g/cm. Mit Siegelungsfestigkeiten dieser Grosse ist es möglich, die Folie in dem Schrumpfungst im τι el derart zu schrumpfen, dass sie mit dem Gegenstand in Berührung kommt, ohne dass die Siegelungsstelle auseinanderreisst.

Diese Fähigkeit der Siegelungsstelle, während des Schrumpfvorganges unversehrt zu bleiben, hängt weiterhin ab von: (1) praktisch ausgeglichener, latenter Schrumpfung, d. h. einem Schrumpfungsunterschied von nicht mehr als 5 bis 10 % zwischen der Schrumpfung in der Maschinen- und in der Querrichtung, und (2) niedriger Schrumpfungskraft. Während des Schrumpfens der Polie in dem Schrumpfungstunnel um den Gegenstand herum wirken ausserordentliche und oft ungleichmässige Kräfte auf die Siegelungsstelle, die dazu neigen, ihre Wirksamkeit aufzuheben.· Durch Bereitstellung der erforderlichen relativen Viscosität, einer praktisch ausgeglichenen, latenten Schrumpfung von etwa 31 % bis 47 % bei 100° C und einer niedrigen Schrumpfungskraft von weniger als etwa 70 kg/cm bei 100° C hält die Siegelungsstelle, die eine Festigkeit von mindestens 400 g/cm aufweist, während des Schrittes der Herstellung der Schrumpfpackung stand. "

Eine ausgeglichene, latente Schrumpfung ist wichtig für eine gleichmässige Faltenentfernung, und dies trifft beson-

- 5 -509812/1024

F-2407/2454AH 2U3928

ders auf die Entfernung von radialen Falten zu, die ihren Ursprung an Ecken von winkligen Gegenständen, die auf einem Brett angeordnet sind und umwickelt werden, nehmen.

Erforderliche Viscositätsniveaus können nach aus dem Stand der Technik bekannten Methoden, wie der Methode der US-PS 3 4-32 591, erreicht werden. Die Kontrolle des Schrumpfungsbetrages als Funktion der Reckbedingungen und Hitzefixierung ist in der US-PS 3 187 075 offenbart, und die Erzielung einer ausgeglichenen latenten Schrumpfung ist in der US-PS 2 928 132 offenbart. Bekanntlich ist -die Schrumpfungskraft hauptsächlich eine Funktion des Reckverhältnisses, der Recktemperatur und der Relaxation.

Der Schmelzpunkt der erfindungsgemässen Folie sollte in dem Bereich von 215 bis 230° C liegen; er sollte mindestens etwa 215° C betragen, damit Klebrigkeit verhindert und ein Durchbrennen auf ein Mindestmass begrenzt wird, und er sollte nicht wesentlich über 230° G liegen, damit für die gewünschte gleichmässige Schrumpfung gesorgt ist und dadurch Verzerrungen während des Schrumpfens verhindert und die optischen Eigenschaften der Packung beibehalten werde.n.

Die Abwandlung des praktisch reinen Polyäthylenterephthalatpolymeren zur Erniedrigung seines Schmelzpunktes wird in der US-PS 3 55¹+ 976, auf die hier ausdrücklich Bezug.genommen wird, gelehrt. Die Fig. 2 und 4- dieser US-Patentschrift zeigen die Erniedrigung der Schmelztemperatur von Polyäthylenterephthalat als Funktion des ¥iol%- bzw. Gew.%~Gehaltes von zugesetztem Dihydroxyäthylazelat. In der Praxis werden die Zusatzstoffe nach Gewicht, bezogen auf den Polymerendurchsatz, eingeführt.

Es wurde gefunden, dass, wenn eine Heissversiegelungsstelle mit einer Heissdrahtversiegelungsapparatur, wie einer Weldatron L-Versiegelungsapparatur, bei einer Folie mit einer relativen Viscosität unterhalb 1,80 hergestellt worden

- 6 509812/1024

ist, die Siegelungsfestigkeiten unterhalb des Mindestdurchschnittswertes von 400 g/cm liegen, der für eine Zuverlässigkeit bei Verpackungsvorgängen für Folie mit einer Schrumpfung von 31 bis 4-7 % und einer Schrumpfungskraft von 58 bis 70 kg/cm benötigt wird. Bei einer Yiscosität von 1,80 und darüber ist die Verlässlichkeit der Bindefestigkeit gut.

Weiterhin nimmt die Festigkeit der Heissiegelungsstellen, wie die Zeichnungen zeigen, im allgemeinen mit steigender relativer Viscosität des Polymeren in der'Folie zu, und, obwohl Siegelungsstellen von Folien niedrigerer Viscosität gelegentlich hohe Festigkeit zeigen können und umgekehrt einige Siegelungsstellen von Folien hoher Viscosität unerwartet schwach sein können, gilt statistisch gesehen, dass der Bruchteil an zufriedenstellenden Siegelungsstellen (vorzugsweise y800 g/cm) umso grosser ist, je höher die Viscosität. Die Viscosität scheint weiterhin auch für die Beständigkeit der Siegelungsstelle, d. h. dafür, wie gut eine heissversiegelte, unter Schrumpfen umwickelte Packung die Handhabung im Gebrauch aushält, bestimmend zu sein. Die Spannungs-Biegungs-Prüfungen der Fig. 4 zeigen zunehmende Beständigkeit gegen Versagen der Heissiegelungsstellen in dem Masse, wie die Viscosität sich über 1,80 hinaus erhöht.

Ein anderer üblicher Mangel von Schrumpffolien ist die Neigung während des Schrumpfens zur Ausbildung von Mustern optischer Verzerrung, die als dicke Rippen mit stark doppelbrechenden, scharf umrissenen Grenzen an den Packungen auftreten. Dieser Fehler wird vermutlich durch Schrumpfkräfte verursacht, die ungleichmässig auf die teilweise zurückgehaltene Folie einwirken. Versuche zur Beseitigung dieses Fehlers durch Einstellung der Variablen Dicke, Reckverhältnis, Recktemperatur, Gleitung und Hitzefixierung waren nur dann erfolgreich, wenn die Schrumpfung allzu gering war. Unerwarteterweise jedoch zeigen Folien mit niedrigeren Polymerenschmelzpunkten diesen Fehler nicht. Der Fehler tritt

S09812/1024

F-2407/2434-AE

nicht auf bei bevorzugten, erfindungsgemässen Folien, deren Polymerenschmelzpunkte unterhalb 230° C liegen; die Schmelzpunkte müssen aber oberhalb 215°' C liegen, damit Folien bereitgestellt werden, die bei der Verarbeitung nicht klebrig oder gummiartig werden.

Die Schrumpfpackung wird durch Erhitzen in einem Schrumpftunnel, der iin allgemeinen mit heisser Druckluft gespeist wird, hergestellt. Variationen bei der Apparatur und den Verarbeitungsgeschwindigkeiten können zu Variationen der Temperatur, welcher die Folie ausgesetzt wird, führen. Wenn die Temperatur unterhalb der Mindesttemperatur liegt, bei der die Folie vollständig schrumpft, kann es sein, dass die Packung lose bleibt und dass Falten bestehen bleiben. Andererseits können die Heissiegelungsstellen, wenn die Temperatur, welcher die Folie ausgesetzt wird, allzu hoch ist, versagen, und die Folie kann reissen oder kleine Löcher bilden.

Demgemäss ist es wünschenswert, dass die erfindungsgemässe Folie einen möglichst weiten, praktischen Schrumpfungstemperaturbereich (PSTE) aufweist, damit es leichter ist, innerhalb der oberen und unteren Betriebsgrenze zu bleiben.

Damit ein zur Ermöglichung einer verlässlichen Kontrolle genügend breiter, brauchbarer Schrumpfungstemperaturbereich erzielt wird, müssen die erfindungsgemässen Folien, wie gefunden wurde, eine durchschnittliche, ausgeglichene, latente Schrumpfung bei 100° C von 31 bis 4-7 % aufweisen. Ausserhalb dieses Bereichs erfolgen eine übermässige Verzerrung und/oder Reissen der Siegelungsstelle. Die Schrumpfungstunneltemperaturen betragen für diese Folie etwa 93 his 177° C.

Die Gesamtqualität der Packung hängt davon ab, dass Heisssiegelungsstellen während des Schrumpfens erhalten bleiben. Die Häufigkeit des Versagens von Siegelungsstellen ist eine

- 8 509812/1024

Funktion der Schrumpfungskraft. Es wurde gefunden, dass die

Heissiegelungsstellen bei Schrumpfungskräften von 92 kg/cm gewöhnlich versagen, dass aber ein Versagen, das mit Ubermässigen Schrumpfungskräften im Zusammenhang steht, bei 58 bis 70 kg/cm selten ist.

Was die optischen Eigenschaften angeht, so sind ein maximaler Trübungswert von etwa 5» ein Mindestwert der Klarheit von etwa 72 und Mindestglanzwerte bei 20° und 30° C von etwa 150 und 115 wünschenswert, aber nicht wesentlich in der fertiggstellten Folie. Die angewandten ASTM-Prüfungsmethoden sind unten zusammengestellt.

Im allgemeinen kann das bei der Herstellung der erfindungsgemässen Folien verwendete Polymere in den gewünschten Mengenverhältnissen nach jeder beliebigen, herkömmlichen Methode, die eine homogene Masse zu liefern vermag, hergestellt werden. Das sich ergebende Polymere kann nach üblichen, dem Fachmann bekannten Methoden zu einer flachen oder röhrenförmigen Folie, vorzugsweise aus einer Schmelze, extrudiert werden. ' Zur Erzielung der gewünschten Heisschrumpfungsmerkmale wird die Folie dann in jeder von zwei zueinander senkrechten · Eichtungen reckorientiert. Die Orientierungstemperatur dieser Folien ändert sich gemäss dem speziellen Polymeren, das bei der Herstellung einer Folie Verwendung findet. Nach dem Recken, Hitzefixieren und Entspannen wird die Folie unter Spannung unter praktischer Beibehaltung der ausgedehnten Abmessungen abgekühlt. Für die Orientierung verwendbare Vorrichtungen gehören einem Typ an, der allgemein in der Technik verwendet wird, wie dem im einzelnen in der US-PS 3 14-1 912 beschriebenen.Auf diese Patentschrift wird hier ausdrücklich Bezug genommen.

Eine andere Vorrichtung, die unter geringen Abwandlungen für das Hecken der Folie verwendet werden kann, wird in der US-PS 2 823 4-21 gezeigt. Wie dort zu sehen ist, wird eine

_ 9 _ 509812/102A

solche Folie kontinuierlich in einer Vorrichtung längs- und dann quergereckt, die im wesentlichen aus zwei Hauptteilen besteht, nämlich einem Abschnitt für das Recken in Längsrichtung oder Maschinenrichtung und einem Abschnitt für das Recken in Querrichtung oder das Recken quer zur Maschinenrichtung. Der Abschnitt für die Längsreckung besteht aus waagerechten Walzen, die in unterschiedlichen senkrechten und waagerechten Ebenen parallel in Reihe angeordnet sind. Die ersten Walzen sind angetriebene "langsame Walzen", spätere Walzen sind dicht beieinander befindliche Leerlaufwalzen, die nicht zwangsweise angetrieben werden,- und noch weiter hinten angeordnete Walzen sind angetriebene "schnelle Walzen". Die tatsächliche Reckung wird über die Spannweite hin einschliesslich der Leerlaufwalzen ausgeführt.

Der Querreckungsabschnitt der Reckvorrichtung ist im wesentlichen in vier Zonen unterteilt, und der gesamte Abschnitt setzt sich aus einem Spannrahmen mit einer Kette von Spannklammern an jeder Seite der Folie zusammen. Beim Auftauchen aus dem Längsreckungsabschnitt wird die Folie zwischen parallele Reihen von Spannklammern gelenkt, und diese Spannklammern ergreifen die Kanten des längsgereckten Materials und bewegen sich nach aussen, um die Folie quer zu recken. Die Folie wird leicht hitzefixiert und nach dem Recken geringfügig entspannt. Die verdickten Kanten der Folie, die sich während des Herstellungsvorganges bilden, stellen von sich aus eine ausgezeichnete Greifvorrichtung für die Spannklammern dar. Diese verdickten Kanten oder Randwirlste werden später vom Material abgeschnitten und nach einem Rückgewinnungsraum hin gesandt.

In der Fig. 1 wird eine Vorrichtung 10 für die praktische Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Orientieren eines Folienbahn W durch Recken, z. B. einer Bahn aus der erfindungsgemässen, verbesserten Polyäthylenterephthalatfolie, um eine Folie mit erwünschten physikalischen Eigenschaften bereitzustellen, gezeigt.

- 10 509812/1024

• . »IT*

Die Bahn W aus dem durch die Vorrichtung 10 zu orientierendem Material wird von einer Versorgungsguelle 11 geliefert und wird so bewegt, dass sie in wirksame Verbindung mit einer ersten Reckeinrichtung 12, die einen ersten und. zweiten Satz von Haltewalzen 13 und 14 und eine nicht in Berührung tretende Heizeinrichtung 15 umfasst, und danach in wirksame Verbindung mit einer zweiten Reckeinrichtung 16 in Form eines Spannofens 1? kommt und von dort auf eine Aufspulwalze 18 gelangt.

Die Versorgungsguelle 11 kann irgendeine passende Quelle sein, beispielsweise eine Versorgungswalze oder eine Bahn von amorpher Folie, wie sie beispielsweise aus einer PoIyäthylenterephthalat-Fertigungsstrecke herauskommt. Im Falle von Polyathylenterephthalatfolie wird das Polymere aus einer Schlitzöffnung in einem Einfülltrichter 22 schmelzextrudiert und auf eine von innen gekühlte, rotierende Abschrecktrommel 23 gegossen, die bei einer Temperatur von etwa 30° C gehalten wird, um eine praktisch amorphe, selbsttragende Folie in Bahnform W herzustellen. Zur Unterstützung des Abschreckschrittes kann, wenn gewünscht, eine elektrostatische Festhalteeinrichtung (bei 24 gezeigt) verwendet werden.

Die Bahn W wird dann von der Trommel 23 abgenommen, über eine Abstreifwalze 25 und um Spannungs-Isolierungswalzen 26 herum und dann nach der Reckzone oder -einrichtung der ersten Stufe 12 hin geführt, wo sie zunächst in der Maschinenrichtung gereckt wird, um sie einachsig zu orientieren. Von der ersten Reckeinrichtung 12 wird die Bahn V. zwischen Spannofen-Vorerhitzerwalzen 27 und von dort nach der Reckeinrichtung der zweiten Stufe der Zone 16 hin geführt, wo sie durch die Spannofenheizungen 28 weiter erhitzt und als zweites in der Richtung quer zur Maschine gereckt wird, damit die Folie zweiachsig orientiert wird. Zur Steuerung der Schrumpfungseigenschaften wird die'Bahn V bei 65° bis 100° C leicht hitzefixiert und geringfügig entspannt (bis zu 5 %)* bevor sie

- 11 509812/1024

auf die Spulwalze 18 aufgewickelt wird.

Der erste Satz von Haltewalzen 1'3 (sogenannte "langsame Walzen") besteht aus einer oberen Haltewalze und einer unteren Haltewalze, die mittels einer passenden Einrichtung (nicht gezeigt) mit einer ersten Geschwindigkeit angetrieben wird, und der zweite Satz von Haltewalzen 14 (sogenante "schnelle Walzen") besteht aus einer oberen Haltewalze und einer unteren Haltewalze, die mit einer zweiten Geschwindigkeit angetrieben wird, die grosser als die erste Geschwindigkeit ist, wodurch Eeckkräfte auf die Bahn W angewandt werden. Die langsamen Walzen 13 werden geheizt.

Während die Bahn W sich an den Heiζeinrichtungen 15» die in der Form von indirekten oder nicht-berührenden Heizeinrichtungen, z. B. elektrischen Strahlungsheizungen, vorliegen, die oberhalb und unterhalb der Bahn W und im Abstand zu ihr angeordnet sind, vorbeibewegt, wird die Bahn auf eine Orientierungstemperatur erhitzt, die geringfügig oberhalb ihrer Glasübergangstemperatur liegt. Durch das Erhitzen wird die Bahn W geschmeidiger und verformbarer oder reckbarer gemacht, und praktisch die gesamte Reckung erfolgt nach dem Erhitzen, d. h. in der kurzen Spanne zwischen der Heizeinrichtung 15 und dem schnellen Satz von Haltewalzen 14. Auf dieser verkürzten Strecke kann die Bahn W wirksam gereckt und dadurch orientiert werden. Das Recken der Bahn W wird durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem langsamen und dem schnellen Satz von Haltewalzen 13 und 14 zuwege gebracht, und der Grad der Längsreckung wird durch diesem Unterschied der Lineargeschwindigkeit solcher Walzen in aus dem Stand der Technik bekannter Art und Weise bestimmt.

Die Bahn W wird durch Berührung mit den langsamen Walzen auf eine Temperatur von etwa 60 bis 80° C erhitzt und durcl die indirekte Heizeinrichtung 15 weiter auf eine Recktemperatur von etwa 65° bis 85° C erhitzt.Die Reckung erfolgt hauptsächlich auf der verkürzten Strecke zwischen der in-

- 12 509812/1024

direkten Heizeinrichtung 15 und den schnellen Walzen 14.

Die Folie wird zunächst in der Maschinenrichtung durch die erste Reckeinrichtung bei einem Reckverhältnis von 2,5 bis 3,6 gereckt (from 2.5 to -3.

Eine brauchbare Reckvorrichtung für die Durchführung des Reckschrittes findet sich in äsr US-Patentanmeldung 110 beschrieben.

Nachdem die erste Reckeinrichtung die Folie gereckt und dadurch unter diesen kritischen Bedingungen einachsig orientiert hat, wird die Folie durch die Spannrahmen-Vorerhitzungswalzen 27t bevor sie in den Spannrahmen 17 geführt wird, auf eine Temperatur von etwa 50 bis 80 C vorerhitzt. In dem Spannrahmen 17 wird die Folie auf eine Temperatur von etwa 50° bis 85° G erhitzt und gleichzeitig einer Querreckung oder Reckung quer zur Maschinenrichtung bei einem Reckverhältnis von 2,9 bis 4-,O unterzogen, um dadurch zweiachsig orientiert zu werden.

Vorzugsweise wird die zweiachsig orientierte Folie dann wiederum in dem Spannrahmen auf eine Temperatur von 65° bis 100° C erhitzt, während man die Folie sich bis zu 5>0 % ihrer Breite im gereckten Zustand entspannen lässt.

Beispiel .

Polyäthylenterephthalat, in dem 12,4 Gew.% des Äthylenglykolsbestandteils durch Diäthylenglykol und 1,16 Gew.% des Dihydroxyäthylterephthalat-Bestandteils durch Dihydroxyäthylazelat ersetzt waren und das etwa 1200 ppm an Calciumphosphat-Gleitzusatzmittel mit einem Grössenbereich von weniger als 1 bis 2,5 Mikron enthielt und dem 500 ppm an einem Polyathylenglykolpho sphonat während der Polymerisation zugesetzt worden waren, wurde aus einer Schlitzdüse auf eine Abschrecktrommel, die durch Zirkulation von Flüssigkeiten

- 13 S09812/102 4

in ihrem Inneren auf 19 C gekühlt wurde, gegossen, und die Folie wurde elektrostatisch an ihren Kanten festgehalten (gemäss dem Verfahren der US-PS 3 223 757)· Das abgewandelte Poly-(äthylenterephthalat) wies einen Kristallschmelzpunkt von 229° C auf.

Nachdem sie mit der Trommeloberfläche bei einer Geschwindigkeit von 35 m/Minute (123 ft/min.) für einen Winkel von etwa 270 in Berührung gestanden und eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur des Polymeren erreicht hatte, wurde die dadurch gebildete, praktisch amorphe Folie von der Abschrecktrommel abgestreift. Die Folie wurde sofort den Haltewalzen eines in Maschinenrichtung arbeitenden Haltewal zcn-Eeckwerks mit räumlich getrennten langsamen und schnellen Haltev/alzen zugeführt. Die Folie wurde durch die langsamen Haltewalzen auf 72 C erhitzt. Dann wurde sie auf der freien Strecke zwischen den langsamen und den schnellen Haltewalzen durch Strahlungsheizeinrichtungen weiter auf eine Temperatur von 74-° C erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 500 000 % je Minute über eine Spanne von 5 cm hin auf das 3»4-fache ihrer ursprünglichen Länge gereckt. Diese gereckte Folie wurde dann über bei 72° G gehaltene Vorerhitzungswalzen und in einen Spannrahmen geführt, wo sie bei einer Temperatur von 74° C in einer Richtung quer zur Maschinenrichtung mit einer Geschwindigkeit von 4300 % je Minute auf das 3>4— fache gereckt wurde. Bei Beendigung dieser Beckung wurde die Folie sofort in einen Verlängerungsstück des Spannrahmens, während sie um 2 % entspannt wurde, bei etwa 81 bis 82° C hitzefixiert.

Die Eigenschaften der gemäss der oben gebrachten Beschreibung hergestellten, heissversiegelbaren, hitzeschrumpfbaren, zweiachsig orientierten Folie werden in der folgenden Tabelle zusammenge stellt.

- 14 ^ 509 812/1024

F-1047/2434AR

Tabelle

Nennstärke (Dicke)	13 Mikron (0.5 mil)
Zugfestigkeit, MD	2400 kg/cm² (34,500 ρsi)
Zugfestigkeit, TD	2430 kg/cm² (35,200 ρsi)
Bruchdehnung, MD	107 %
Bruchdehnung, TD	124 %
Modul, MD	29 400 kg/cm² (417,000 ρsi)
Modul, TD	31 200 kg/cm² (443,000 ρsi)
Klarheit	80,4 %
Trübung	2,8 %
20°-Glanz	182
Gleitwinkel	35°
Relative Viscosität	1,85
Schmelzpunkt	229° C
Glasübergangstemperatur (Tg)	68° C
Schrumpfung in %
(100° C in Wasser, MD	36,5
η _TD	39,0
Schrumpfungskraft, MD	67 kg/cm² (947 ρsi)
	63 kg/cm² (849 ρsi)
Praktischer Schrumpftempera
turbereich	55 C (100° j?)

SiegBlungsfestigkeit (Durchschnitt) MD

1040 g/cm (2510 g/in.) 935 g/cm (2335 g/in.)

Die Ergebnisse beruhen auf den unten zusammengestellten Prüfungen

509812/1024

Typische JTolieneigenschaften

Eigenschaft

-¹J
ro

JTliessen Dicke
Trübung
Glanz(α) 20

α) cc)

Glanz(α) 30 Schrumpfung (Durchschnitt von MD & TD) Schrumpfungskraft (Durchschnitt von MD & TD) Siegelungsfestigkeit (Durch-· schnitt von MD & TD) Zugfestigkeit (Durchschnitt von MD & TD) Steifigkeitsmodul (Durchschnitt von MD & TD) Dehnung (Durchschnitt von MD & TD) Reissfestigkeit (Durchschnitt von MD & TD) MVTR

Sauerstoffdurchlässigkeit

Reibungskoeffizient (Folie an Folie)

Klarheit

Prüf methode ■

ASTM D374 ASTM D1003 ASTM D1003 ASTM D2457

121° C (Folientemperatur)

bei 100° C Heissdrahtsiegelung

ASTM D882 ASTM D882 ASTM D882

Elmendorf ASTM E96 ^v

Arbeitsweise E ASTM DI434

ASTM D1894 ASTM-1746-67T

Einheiten

Dicke (Gauge 50)

ein /kg (sq.in./lb.) 568 000 (40 000)

Mikron (inches). Photozelle

kg/cm (psi)
g/cm (g/in.)

kg/cm (psi)

kg/cm (psi)
S

g/645 cm

Cgm/100 sq.)

24 Stunden

cm⁵/645 cm²/24 Stun- 9 den/A tmo Sphäre (cc/100 sq.in/24 hrs/atm)

13 (0,00050) 3,0

150 141

40

634 (900)

800 (2,000)

2120 (30,000) 3520 (500,000) 100

15 2,1

0,4 79,0

ro

co co

JNJ

OO

Claims

Patentansprüche

1. Heissiegelbare, hitzeschrumpfbare, zweiachsig orientierte Polyesterfolie, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine wie hier definierte, modifizierte Polyäthylenterephthalatfolie mit einer relativen Viscosität in einer Konzentration von 1 % in 60/40-Tetrachloräthan/Phenol bei 30° C von mindestens 1,80, praktisch ausgeglichener, latenter Schrumpfung von etwa 31 % bis 47 % bei 100° C, einer durchschnittlichen Schrumpfungskraft von weniger als etwa 70 kg/cm bei 100° C, einem Schmelzpunkt oberhalb etwa 215° C und einer Trübung von weniger als etwa 5 % ist.

2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mit sich selbst heissversiegelt werden kann, wobei sich eine durchschnittliche Festigkeit der Siegelungsstelle von mindestens 400 g/cm (1,000 g/inch) ergibt.

3· Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mit sich selbst heissversiegelt werden kann, wobei sich eine durchschnittliche Festigkeit der Siegelungsstelle von mindestens 800 g/cm ergibt.

4. Folie nach Anspruch" 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Schmelzpunkt von bis zu 230° C aufweist.

5· Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie um einen Gegenstand herum gewickelt und mit sich selbst heissversiegelt werden kann und weiterhin bei Tunneltemperaturen innerhalb des Bereichs von 140° C bis 246° C unter Beibehaltung der Unversehrtheit der Siegelungsstelle derart geschrumpft werden kann, dass, sie in hautähnliche Berührung mit

-V17 509812/1024

F-2407/2434AR

dem Gegenstand kommt und eine Schrumpfpackung bildet.

6. Folie nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Turmelschrumpftemperaturen innerhalb des Bereichs von 104° C bis 177° C unter Beibehaltung der Unversehrtheit der Siegelungsstelle verwendbar ist.

7- Verfahren zum Herstellen der Folie nach Anspruch 1, / dadurch gekennzeichnet, dass man ein Polymeres herstellt, das hauptsächlich aus Polyäthylenterephthalat und zusätzlich aus monomeren Einheiten, und zwar aus einem zweiten Glykol und/oder einer zweiten Säure besteht; eine geschmolzene Bahn aus dem Polymeren derart auf eine gekühlte Abschreckfläche giesst, dass sie unterhalb ihrer Glasubergangstemperatur abgekühlt wird und sich dadurch eine Folie bildet; die Folie von der Abschreckoberfläche abstreift; zunächst die Folie in einer Haltewalzenstreckvorrichtung in der Maschinenrichtung auf etwa das 2,5- bis 3,6fache reckt; und in einer zweiten Reckstufe die Folie in einem Spannrahmen auf etwa das 2,9- bis 4,Ofache in der Querrichtung reckt.

- 18 -

509812/1024