DE2546483A1 - Verbundwerkstoff auf polyesterbasis und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Verbundwerkstoff auf polyesterbasis und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
29. September 1975 WLJ-Dr.Kn-df - K 2424A
TORAY INDUSTRIES, INC.
2, Nihonbashi-Muromachi 2-Chome
Chuo-Ku, Tokyo 103, Japan
Verbundwerkstoff auf Polyesterbasis und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff auf Polyesterbasis
mit verbesserter Siegelnahtfestigkeit, besserem Schlupf
und höherer Transparenz unter Beibehaltung der guten thermischen und mechanischen Eigenschaften der Polyesterfolien.
Ein Ziel der Erfindung ist es auch, einen laminierten Verbundwerkstoff zu schaffen, der wirtschaftlich rationell
hergestellt werden kann.
Es ist allgemein bekannt, Trägerfolien, z.B. aus Polyalkylenterephthalat
mit einem Polyester, dessen Schmelzwärme unter 7 kal/g liegt, zu beschichten oder zu laminieren, um sie
heißsiegelfähig zu machen. Auf diese Weise hergestellte Polyesterfolien haben jedoch Nachteile, da sie entweder
bei ausreichender Siegelnahtfestigkeit klebrig oder nicht schlupfend genug sind, oder wenn anorganische und/oder
organische Gleitmittel als Zusätze verwendet werden, wird der Schlupf nur auf Kosten der Transparenz und Siegelnaht-
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festigkeit erhöht. Wegen dieser Nachteile gab es bis jetzt
keine laminierte Polyesterfolie mit guter Siegelnahtfestigkeit,
Schlupf und Transparenz»
Es stellte sich somit die Aufgabe, eine laminierte Polyesterfolie herzustellen, die im Vergleich zu herkömmlichen
Verbundfolien auf Polyesterbasis gleichzeitig gute Siegelnahteigenschaften,
hohe Transparenz und guten Schlupf aufweist.,
Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch einen Verbundwerkstoff
auf Polyesterbasis, wobei eine Polyesterbasisfolie aus einem Polyester (A) mit einer Schmelzwärme oberhalb
von 7 kal/g wenigstens einseitig wenigstens eine Schicht aus einem Polyester (B) mit einer Schmelzwärme unterhalb
von 7 kal/g trägt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schicht oder Schichten aus den Polyestern (A) und (B) bestehen,
wobei die Schmelzwärme des Polyesters (B) unter 5 kal/g, bevorzugt unter 3 kal/g liegt und der Anteil des Polyesters (A) in der
Schicht oder den Schichten zwischen 10 und 40 Gewichtsprozent beträgt.
Der Verbundwerkstoff ist vielseitig verwendbar, Z0B0 als Verpackungsfolie
allgemein, als elektrische Elektroisolationsfolie,
als Zeichenfolie uswo
-Z-609840/09
Die Schicht oder Schichten, die Polyester (B) und (A) enthalten, stehen gewöhnlich in unmittelbarem Kontakt mit der Trägerfolie
aus Polyester (A), doch können sich zwischen der Schicht oder den Schichten und der Trägerfolie Verankerungsschichten, Haftschichten oder polymere Schichten wie Polyvinylidenchlorid,
Polyvinylalkohol usw0 befinden.
Die Schmelzwärme des Polyesters (A) soll über 7 kal/g liegen,
vorzugsweise jedoch über 9 kal/g, um dem Verbundwerkstoff aufgrund der Polyesterbasisfolie gute thermische, elektrische
und mechanische Eigenschaften zu verleihen. Die Schmelzwärme des Polyesters (B) soll unter 5 kal/g liegen, vorzugsweise
unter 3 kal/g, um so dem Verbundwerkstoff gute Siegelnahtfestigkeit
und Transparenz zu verleihen. Dies ist besonders überraschend* da er Polyester (A), desssen Siegel temperatur
sehr hoch liegt, enthält.
Der Anteil an Polyester (A) in der Schicht oder den Schichten liegt vorzugsweise zwischen 20 und 30 Gewichtsprozent,
Je nach Verwendungszweck des Verbundwerkstoffes gemäß der Erfindung
können dem Polyester für die Basisfolie und/oder dem für die Schicht oder Schichten Zusätze wie Stabilisatoren, Absorptionsmittel
für ultraviolette Strahlen, Antioxydationsmittel, Weichmacher,.
Einlagen, Pigmente, Kristallisierungsmittel, Schmier-
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mittel, antistatische Mittel usw. zu der Folie hinzugefügt werden.
Abmischungen mit anderen Polymeren oder Copolymerisaten sind ebenfalls möglich, solange die Eigenschaft der laminierten
Polyesterfolie nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Die
Dicke der laminierten Polyesterfolie ist nicht auf einen bestimmten
Bereich beschränkt, sondern liegt je nach Verwendungszweck z.B. zwischen 1 /um und 10 mmg
Der Verbundwerkstoff gemäß der Erfindung kann durch einfache und kontinuierliche Verfahren, wie im folgenden beschrieben,
hergestellt werden, doch ist die Herstellung keineswegs auf diese Verfahren beschränkt.
Bevorzugt wird jedoch ein Koextrusionsverfahren angewendet«,
Dabei werden Polyester (A) und Polyester (B), der Polyester (A) in einer Menge von 10 bis 40 Gewichtsprozent enthält, getrennten
Extrudern zugeführt und zusammen durch ein Zwischenstück in dem Rohr vor einer einzelnen Breitschlitzdüse extrudiert
oder zusammen durch eine Mehrfachdüse extrudiert und zur Bildung einer laminierten Polyesterfolie auf eine Gießtrommel geführt«,
Diese Folie kann längs- oder quergestreckt und anschließend fixiert werden,, Stattdessen kann auch eine in einer Richtung
gestreckte Polyesterfolie (A) mit einem flüssigen Polyester (B),
der mit Polyester (A) in einer bestimmten Menge gemischt ist, laminiert, in einer im rechten Winkel zu der ersten Streck-
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- 4 -
- 4 -
richtung verlaufenden Richtung gestreckt und dann fixiert werden.
Zu den in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Polyestern
gehören Polymere, die von Dicarbonsäuren und Glykolen erhaltene
Estergruppen enthalten. Diese Dicarbonsäuren umfassen Z0B0
Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure, 2 ,6-Naphthalindicarbonsäure,
Adipinsäure, Sebazinsäure, Decandicarbonsäure usw., und die Glykole umfassen z.B. Äthylenglykol, Butandiol, Hexandiol,
Neopentylglykol usw.
Es können auch bevorzugt von mehr als einer Dicarbonsäure und/oder
mehr als einem Glykol polymerisierte Mischpolyester verwendet werden. Darüberhinaus können Diäthylenglykol, Triäthylenglykol
, Polyäthylenglykol, Polyalkylenglykol usw. als Glykolbestandteile
verwendet werden.
Die zur Charakterisierung der Polyester herangezogene Schmelzwärme
ist definiert als die durch das Verschmelzen der Polyester hervorgerufene endotherme Energie pro Gewichtseinheit,
ausgedrückt in kal/g und gemessen durch differentielle Abtastung
mit Hilfe eines üblichen Kalorimeters in einer Stickstoffatmosphäre und bei einer um 10°C/min steigenden Temperatur.
Das Gewicht der Testmenge beträgt 10 mg.
Typische Schmelzwärmen für Polyester sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben.
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"■ O "**
Polyester Schmelzwärme (kal/g)
Polyäthylenterephthal at 9,8
Polybutylenterephthalat 10,0
Copolymerisat aus Terephthalsäure (60 Mol-Prozent), Isophthalsäure
(40 Mol-Prozent) und
1,4-Butandiol 3,2
1,4-Butandiol 3,2
Copolymerisat aus Terephthalsäure (80 Mol-Prozent), Isophthalsäure
(20 Mol-Prozent), Äthylenglykol (50 Mol-Prozent) und
1,4-Butandiol (50 Mol-Prozent) 0
1,4-Butandiol (50 Mol-Prozent) 0
Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung bevorzugter Ausführungsformen des laminierten Verbundwerkstoffes gemäß
der vorliegenden Erfindung, doch soll die Erfindung durch diese Beispiele nicht eingeschränkt werden,,
Als Polyester (A) wurde Polyäthylenterephthalat mit einem
RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 0,59 in Orthochlorphenol
bei 25°C und einer Schmelzwärme von 9,8 kal/g gewählto
Als Polyester (B) wurde ein Blockcopolyester gewählt aus
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25Λ6Α83
65 Gewichtsprozent Copolyester, der aus Terephthalsäure (58 Mol-Prozent), Isophthalsäure (40 Mol-Prozent), dem
Natriumsalz der 5-Sulfo-1,3-Isophthalsäure (2 Mol-Prozent)
und 1,4-Butandiol besteht, und aus 35 Gewichtsprozent PoIyäthylenglykol
mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 4 00Oo Dieser Blockcopolyester weist einen RSV-Wert
(Intrinsic Viscosity) von 1,30 in Orthochlorphenol bei
250C und eine Schmelzwärme von 2,1 kal/g auf.
85 Gewichtsprozent des Polyesters (A) und 15 Gewichtsprozent des Polyesters (B) wurden gemischt und bei 2800C extrudiert.
Nach Abkühlung wurde eine Folie mit einer Dicke von 1 000,um erhalten. Die Folie wurde mit Hilfe von Walzen auf 930C
vorgeheizt und auf das 2,8-fache ihrer ursprünglichen Länge
längsgestreckt.
25 Gewichtsprozent des Polyesters (A) und 75 Gewichtsprozent des Polyesters (B) wurden gemischt, bei 2700C extrudiert
und auf die obenerwähnte, in einer Richtung gestreckte Trägerfolie laminiert. Die laminierte Polyesterfolie wurde dann
auf 10O0C erhitzt, auf das 2,8-fache ihrer ursprünglichen
Breite quergestreckt und 12 Sekunden lang bei 23O0C fixiert,
bei einer Breitenverminderung von 5% in Querrichtung in einem Spannrahmen. Die Gesamtdicke der auf diese Weise erhaltenen
biaxial gestreckten laminierten Polyesterfolie betrug 125,um,
die Dicke der einzelnen Schichten jeweils 100,um und 25,um.
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Die folgende Tabelle 2 gibt die physikalischen Eigenschaften
des Verbundwerkstoffes an.
Physikalische Eigenschaften
Einheit Gemessene Werte MD TD
Reißfestigkeit | Verkleben | 16O0C | kp/mm^ | 17,0 | 18 | 2,7 | ,3 |
Rei ßdehnung | Statischer Reibungskoeffi | 18O0C |
Ol
h |
180 | 165 | 4,9 | |
Youngscher Modul | Oberflächenwiderstand | kp/mm2 | 350 | 370 | 0 | ||
Schrumpfung bei 15O0C, 30 mi n |
Trübung | zient | % | 0,3 | 0 | 0,58 | ,4 |
Siegelnahtfestigkeit bei | kp/cm | 2 χ 10 | |||||
bei | 8,4 | ||||||
kp/12 cm2 | |||||||
ohm · cm | 10 | ||||||
% |
Siegelnahtfestigkeit, Verkleben, Reibungskoeffizient und der
Oberflächenwiderstand wurden auf der laminierten Schicht gemessen, die mehr Polyester (B) als Polyester (A) enthält und
eine Dicke von 25/um aufweist»
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Als Polyester (A) wurde Polyäthylenterephthalat mit einem
RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 0,89 in Orthochlorphenol
bei 250C und einer Schmelzwärme von 9,7 kal/g gewählt.
Als Polyester (B) wurde ein Copolyester gewählt aus Terephthalsäure (65 Mol-Prozent), Isophthalsäure ( 35 Mol-Prozent) und
1,4-Butandiol mit einem RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von
1,3 und einer Schmelzwärme von 3,5 kal/g» Der Polyester (A1) wurde aus einer Mischung aus 85 Gewichtsprozent
Polyester (A) und 15 Gewichtsprozent Polyester (B) hergestellt. Polyester (B1) wurde aus einer Mischung aus 20 Gewichtsprozent
Polyester (A), 78 Gewichtsprozent Polyesier (B)
\ R ' und 2 Gewichtsprozent eines Äthoxi1inharzes (Epikote v!V 1009)
als Stabilisator hergestellt. Die Polyester (A1) und (B1)
wurden getrennten Extrudern zugeführt, zusammen durch ein Zwischenstück in dem Rohr vor einer einzelnen Breitschlitzdüse
extrudiert und auf eine auf 5O0C gekühlte Gießtrommel geführt, wobei ein Verbundwerkstoff mit einer Dicke von 300/um
entstand.
Der Verbundwerkstoff wurde auf 9O0C vorerhitzt, mittels Walzen
auf das 3,7-fache seiner ursprünglichen Länge längsgestreckt und anschließend auf 850C erhitzt, auf das 3,4-fache seiner Breite
quergestreckt und 10 Sekunden lang bei 230OC fixiert, bei
einer Breitenverminderung von 5% in Querrichtung in einem Spannrahmen.
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Der so erhaltene biaxial gestreckte Verbundwerkstoff weist
eine Dicke von 28 ,um auf, und die Dicke der Schichten aus Polyester (A') und Polyester (B1) beträgt jeweils 20/um und
8/um.
Siegelnahtfestigkeit bei 16O0C kp/cm 2,0
bei 18O0C 2,8
Reibungskoeffizient statisch 0,42
dynamisch 0,32
Trübung % 3,1
Die Siegelnahtfestigkeiten wurden an Testfolien gemessen, die bei
Temperaturen von 16O0C und 18O0C,einer Verweilzeit von 1 Sekunde
und einem Druck von 1 kp/cm2 zwischen Polyester (B1)-Schichten
verschweißt worden waren. Die Reibungskoeffizienten wurden an zwei Testfolien gemessen, die mit der Polyester (B')-Schicht
aufeinandergelegt wurden. Die Messungen wurden nach ASTM D 1894-63
durchgeführt. Der Verbundwerkstoff besaß eine gute Siegelnahtfesti
gkei t„
Als Polyester (A) wurde Polybutylenterephthalat gewählt mit
einem RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 1,7 in Orthochlor-
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phenol und einer Schmelzwärme von 10,0 kal/g. Als Polyester (B)
wurde ein Blockcopolyester aus 100 Gewichtsteilen Copolyester,
der aus 1,4-Butandiol, Terephthalsäure (65 Mol-Prozent)
und Isophthalsäure (35 Mol-Prozent) bestand, und aus 50 Gewichtsteilen Polytetramethylenglykol mit einem durchschnittlichen
Molekulargewicht von 1 000 gewählt. Der Polyester (B) wies einen RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 1,2 in Orthochlorphenol
bei 250C und eine Schmelzwärme von 2,8 kal/g auf.
Der Polyester (B1) wurde aus einer Mischung aus 70 Gewichtsprozent
Polyester (B), 25 Gewichtsprozent Polyester (A), 4 Gewichtsprozent
eines Äthoxi 1 inharzes (Epikote vE/ 1007) als Stabil!
sator und 1 Gewichtsprozent eines 97 prozentigen isotaktischen Polypropylens als Kristallisierungsmittel hergestellt, das
einen RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 2,2 in Tetralin bei 135OC besaß.
Ein Verbundwerkstoff mit einer Dicke von 80/Um wurde erhalten
durch gemeinsames Extrudieren der Polyester (A) und (B1) gemäß
dem Verfahren in Beispiel 2«, Die Dicke der Polyester (A)-Schicht betrug 61/Um.
Eigenschaften | Trübung | statisch | Ein | heiten | Gemessene Werte |
Siegelnahtfestkeit | dynamisch | kp/cm | 10,8 | ||
Reibungskoeffizient | 609840/ | 0,76 | |||
- | 0,55 | ||||
0934 | % | 7,3 |
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/H
Der Verbundwerkstoff gemäß der Erfindung ist eine völlig
neue Polyesterfolie mit guter Siegelnahtfestigkeit, Transparenz
und sehr gutem Schlupf und kann auch zur weiteren !.aminierung,
zum Formen, zur Verpackung allgemein, einschließlich in wiederverwendbarer
Form, usw. verwendet werden«
Als Polyester (A) wurde Polyäthylen-2,6-Naphthalat mit einem
RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 0,67 in Orthochlorphenol
bei 250C und einer Schmelzwärme von 10,3 kal/g gewählt.
Als Polyester (B) wurde ein Copolyester aus Äthylenglykol ,
Terephthalsäure (80 Mol-Prozent) und Isophthalsäure (20 Mol-Prozent)
gewählt mit einem RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 1,0 und einer Schmelzwärme von 3,0 kal/g.
Die Polyester (A1) aus 90 Gewichtsprozent Polyester (A) und
10 Gewichtsprozent Polyester (B) und (B1) aus 30 Gewichtsprozent
Polyester (A) und 70 Gewichtsprozent Polyester (B) wurden getrennten Extrudern zugeführt, gemeinsam mit Hilfe
einer doppelten Breitschlitzdüse extrudiert und auf eine
Gießtrommel geführt, die auf 400C gekühlt war, wobei eine
elektrostatische Anlegung durchgeführt wurde. Die Folie wurde bei 1350C mit Hilfe von Walzen auf das 3,4-fache ihrer ursprünglichen
Länge längsgestreckt. Anschließend wurde die längsgestreckte Folie in einen Breitstreckrahmen geführt, auf 130QC
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erhitzt, auf das 3,3-fache ihrer ursprünglichen Breite quergestreckt und 12 Sekunden lang bei 24O0C fixiert, bei einer
Breitenverminderung von 5%,
Der so erhaltene Verbundwerkstoff besaß eine Dicke von 25/um und die Polyester (A')-Schicht eine Dicke von 18,um„
Der statische bzwo dynamische Reibungskoeffizient zwischen
den Polyester (B1)-Schichten betrug jeweils 0,41 bzw. 0,33.
Die gesamte Trübung des Verbundwerkstoffes betrug 3,2%O Die
Siegelnahtfestigkeit zwischen der Polyester^1)-Schicht und
einer Aluminiumfolie mit einer Dicke von 12/Um betrug 3,0 kg/cm.
Die Siegelung wurde bei einer Temperatur von 18O0C, einer
Verweilzeit von 1,5 see und einem Druck von 1 kp/cm^ durchgeführt.
- 13 609840/0934
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHEIJ Verbundwerkstoff auf Polyesterbasis, wobei eine Polyesterbasisfolie aus einem Polyester (A) mit einer Schmelzwärme oberhalb von 7 kal/g wenigstens einseitig wenigstens eine Schicht aus einem Polyester (B) mit einer Schmelzwärme unterhalb von 7 kal/g trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht oder Schichten aus den Polyestern (A) und (B) bestehen, wobei die Schmelzwärme des Polyesters (B) unter 5 kal/g, bevorzugt unter 3 kal/g, liegt und der Anteil des Polyesters (A) in der Schicht oder den Schichten zwischen 10 und 40 Gewichtsprozent beträgt.2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Polyester (A) in der Schicht oder den Schichten zwischen 20 und 30 Gewichtsprozent beträgt.Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester (B) aus einem Mischpolymerisat besteht, das durch Umsetzung einer Mischung von Terephthalsäure, Isophthalsäure, 1,4-Butandiol und/oder Äthylenglykol erhalten wurde.- 14 -609840/09344. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester (A) aus Polyäthylenoder Polybutylenterephthalat oder Polyäthylen-2,6-naphthalat besteht.5. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester (A) und/oder der Polyester (B) Zusatzstoffe wie Pigmente, Antioxidantien, Stabilisatoren, Absorptionsmittel, Weichmacher, Kristallisationsmittel, Schmiermittel, Antistatika enthalten.Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyester (A) und/oder (B) thermoplastische Polymere oder Mischpolymerisate enthalten«Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie aus einem Polyester (A) besteht, der 10 bis 15 % Polyester (B) enthält«8„ Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er einen statischen Reibungskoeffizienten von unterhalb 1,0, bevorzugt unterhalb 0,6, aufweist.9β Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Schrumpf unterhalb 1,0, bevorzugt unterhalb von 0,5%, aufweist«,609840/0934
- 15 -Ιο. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er orientiert ist.11. Verbundwerkstoff nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er biaxial orientiert ist.12. Verfahren zur Herstellung einer Verbundfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polyester (A) und (B) über getrennte Extruder aufschmilzt, die Schmelze in einem Adapter zusammenführt und gemeinsamüber eine Breitschlitzdüse extrudiert, die Schmelze auf einer Kühltrommel zum Film abkühlt und diesen gegebenenfalls a u f w i c k e 11.13o Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den abgekühlten Film streckt»14o Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man den abgekühlten Film biaxial streckt«15«, Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst in Folienlaufrichtung und dann in Querrichtung streckt.16„ Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man den gestreckten Film einer Thermofixierung unterwirft.603340/03^4 - 16 -
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