DE2546483C2

DE2546483C2 - Verbundfolie auf Polyesterbasis

Info

Publication number: DE2546483C2
Application number: DE2546483A
Authority: DE
Inventors: Seizo Shiga Aoki; Atsuhiko Otsu Shiga Soda; Kenji Kyoto Tsunashima
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1974-10-31
Filing date: 1975-10-17
Publication date: 1987-01-29
Also published as: FR2289552B1; LU73684A1; FR2289552A1; DE2546483A1; GB1507876A; JPS5150988A; JPS5812153B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundfolie auf Polyesterbasis gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist allgemein bekannt, Trägerfolien, z. B. Polyäthylenterephthalat mit einem Polyester, dessen Schmelzwärme unter 7 cal/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 Siegelnahtfestigkeit erhöht. Wegen dieser Nachteile gab es bis jetzt keine laminierte Polyesterfolie mit guter Siegelnahtfestigkeit, Schlupf und Transparenz.
Nach der JP 74-15 783 (CA, Vol. 82, 1975: 126 291 lg) besitzt das dort beschriebene biaxial streckorientierte Laminat, bestehend aus einem Polyethylenterephthalatfilm und einem Copolymeren aus 1,4-Butandiol, Ethylenglykol, Isophthalsäure und Terephthalsäure (Schmelzwärme 1,6 cal/g), lediglich eine Siegelnahtfestigkeit von 1,8 kp/cm.
In der JP 74-27 579 (CA, Vol. 82, 1975: 87 256 c) wird ein Laminat vorgestellt, bestehend aus einer ungestreckten Trägerschicht aus einer Mischung aus Polyethylenterephthalat und Polybutylenisophthalat und einer darauf extrudierten Schicht, bestehend aus einem Copolyester aus Terephthalsäure, Isophthalsäure und Butylenisophthalat (Schmelzwärme von 4,5 cal/g), das allerdings nur eine Siegelnahtfestigkeit von 0,6 kp/cm aufweist.
Es stellte sich somit die Aufgabe, eine laminierte Polyesterfolie herzustellen, die im Vergleich zu herkömmlichen Verbundfolien auf Polyesterbasis eine verbesserte Siegelnahteigenschaft sowie gleichzeitig hohe Transparenz und guten Schlupf aufweist.
Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch Bereitstellen eines Verbundwerkstoffes auf Polyesterbasis, wobei eine Verbundfolie auf Polyesterbasis, die ein- oder biaxial gereckt sein kann, mit einer Grundschicht und wenigstens einer damit verbundenen weiteren Schicht bereitgestellt wird, bei der die Grundschicht überwiegend aus einem Polyester A mit einer Schmelzwärme oberhalb von 7 cal/g, bevorzugt oberhalb von 9 cal/g, und die weitere(n) Schicht(en) überwiegend aus einem Polyester B mit einer Schmelzwärme unterhalb von 5 cal/g, bevorzugt unterhalb von 3 cal/g, bestehen und die Polyester A und B Zusatzstoffe wie Pigmente, Antioxydantien, Stabilisatoren, Absorptionsmittel, Weichmacher, Kristallisationsmittel, Schmiermittel, Antistatika enthalten können, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Grundschicht und die weitere(n) Schicht(en) Polyester A und B in Mischung enthalten und daß der Anteil des Polyesters A in der bzw. den weiteren Schicht(en) zwischen 10 und 40, bevorzugt zwischen 20 und 30 Gew.-% beträgt.
Der Verbundwerkstoff ist vielseitig verwendbar, z. B. als Verpackungsfolie allgemein, als elektrische Elektroisolationsfolie, als Zeichenfolie usw.
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 usw. befinden.
Die Schmelzwärme des Polyesters (A) soll über 7 cal/g liegen, vorzugsweise jedoch über 9 cal/g, um dem Verbundwerkstoff aufgrund der Polyesterbasisfolie gute thermische, elektrische und mechanische Eigenschaften zu verleihen. Die Schmelzwärme des Polyesters (B) soll unter 5 cal/g liegen, vorzugsweise unter 3 cal/g, um so dem Verbundwerkstoff gute Siegelnahtfestigkeit und Transparenz zu verleihen. Dies ist besonders überraschend, da er Polyester (A), dessen Siegeltemperatur 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, Schmiermittel, 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 µm und 10 mm.
Der Verbundwerkstoff gemäß der Erfindung kann durch einfache und kontinuierliche Verfahren, hergestellt werden.
Bevorzugt wird 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. Statt dessen 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 Streckrichtung verlaufenden Richtung gestreckt und dann fixiert werden.
Zu den in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Polyestern gvehören Polymere, die von Dicarbonsäuren und Glykolen erhaltene Estergruppen enthalten. Diese Dicarbonsäuren umfassen z. B. Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure, Adipinsäure, Sebazinsäure, Decandicarbonsäure usw., und die Glykole umfassen z. B. Äthylenglykol, Butandiol, Hexandiol, Neopentylglykol usw.
Erfindungsgemäß werden Mischpolyester von mehr als einer Dicarbonsäure und/oder mehr als einem Glykol verwendet, wobei das Polyester A bevorzugt aus Polyethylen- oder Polybutylenterephthalat oder aber Polyethylen-2, 6-naphthalat und das Polyester B bevorzugt aus einem Mischpolymerisat besteht, das durch Umsetzung einer Mischung von Terephthalsäure, Isophthalsäure, 1,4-Butandiol und/oder Ethylenglykol erhalten wurde. Darüber hinaus 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 cal/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. Tabelle 1 &udf53;vz18&udf54;&udf53;vu10&udf54;
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.

Beispiel 1

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 cal/g gewählt. Als Polyester (B) wurde ein Blockpolyester gewählt aus 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 Polyäthylenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 4000. Dieser Blockcopolyester weist einen RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 1,30 in Orthochlorphenol bei 25°C und eine Schmelzwärme von 2,1 cal/g auf.
85 Gewichtsprozent des Polyester (A) und 15 Gewichtsprozent des Polyesters (B) wurden gemischt und bei 280°C extrudiert. Nach Abkühlung wurde eine Folie mit einer Dicke von 1000 µm erhalten. Die Folie wurde mit Hilfe von Walzen auf 93°C vorgeheizt und auf das 2,8fache ihrer ursprünglichen Länge längsgestreckt.
25 Gewichtsprozent des Polyesters (A) und 75 Gewichtsprozent des Polyesters (B) wurden gemischt, bei 270°C extrudiert und auf die obenerwähnte, in einer Richtung gestreckte Trägerfolie laminiert. Die laminierte Polyesterfolie wurde dann auf 100°C erhitzt, auf das 2,8fache ihrer ursprünglichen Breite quergestreckt und 12 Sekunden lang bei 230°C fixiert, bei einer Breitenverminderung von 5% in Querrichtung in einem Spannrahmen. Die Gesamtdicke der auf diese Weise erhaltenen biaxial gestreckten laminierten Polyesterfolie betrug 125 µm, die Dicke der einzelnen Schichten jeweils 100 µm und 25 µm.
Die folgende Tabelle 2 gibt die physikalischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes an. Tabelle 2 &udf53;vz23&udf54;&udf53;vu10&udf54;
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 µm aufweist.

Beispiel 2

Als Polyester (A) wurde Polyäthylenterephthalat mit einem RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 0,89 in Orthochlorpheno bei 25°C und einer Schmelzwärme von 9,7 cal/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 Schmelwärme von 3,5 cal/g.
Der Polyester (A&min;) wurde aus einer Mischung aus 85 Gewichtsprozent Polyester (A) und 15 Gewichtsprozent Polyester (B) hergestellt. Polyester (B&min;) wurde aus einer Mischung aus 20 Gewichtsprozent Polyester (A), 78 Gewichtsprozent Polyester (B) und 2 Gewichtsprozent eines Äthoxilinharzes (Epikote® 1009) als Stabilisator hergestellt. Die Polyester (A&min;) und (B&min;) wurden getrennte Extrudern zugeführt, zusammen durch ein Zwischenstück in dem Rohr vor einer einzelnen Breitschlitzdüse extrudiert und auf eine auf 50°C gekühlte Gießtrommel geführt, wobei ein Verbundwerkstoff mit einer Dicke von 300 µm entstand.
Der Verbundwerkstoff wurde auf 90°C vorerhitzt, mittels Walzen auf das 3,7fache seiner ursprünglichen Länge längsgestreckt und anschließend auf 85°C erhitzt, auf das 3,4fache seiner Breite quergestreckt und 10 Sekunden lang bei 230°C fixiert, bei einer Breitenverminderung von 5% in Querrichtung in einem Spannrahmen.
Der so erhaltene biaxial gestreckte Verbundwerkstoff weist eine Dicke von 28 µm auf, und die Dicke der Schichten aus Polyester (A&min;) und Polyester (B&min;) beträgt jeweils 20 µm und 8 µm. &udf53;vu10&udf54;H@&udf53;vz13&udf54;&udf53;vu10&udf54;
Die Siegelnahtfestigkeiten wurden an Testfolien gemessen, die bei Temperaturen von 160°C und 180°C, einer Verweilzeit von 1 Sekunde und einem Druck von 1 kp/cm² zwischen Polyester (B&min;)-Schichten verschweißt worden waren. Die Reibungskoeffizienten wurden an zwei Testfolien gemessen, die mit der Polyester (B&min;)-Schicht aufeinandergelegt wurden. Die Messungen wurden nach ASTM D 1894-63 durchgeführt. Der Verbundwerkstoff besaß eine gute Siegelnahtfestigkeit.

Beispiel 3

Als Polyester (A) wurde Polybutylenterephthalat gewählt mit einem RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 1,7 in Orthochlorphenol und einer Schmelzwärme von 10,0 cal/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 1000 gewählt. Der Polyester (B) wies einen RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 1,2 in Orthochlorphenol bei 25°C und eine Schmelzwärme von 1,8 cal/g auf.
Der Polyester (B&min;) wurde aus einer Mischung aus 70 Gewichtsprozent Polyester (B), 25 Gewichtsprozent Polyester (A), 4 Gewichtsprozent eines Äthoxilinharzes (Epikote® 1007) als Stabilisator und 1 Gewichtsprozent eines 97prozentigen isotaktischen Polypropylens als Kristallisierungsmittel hergestellt, das einen RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 2,2 in Tetralin bei 135°C besaß.
Ein Verbundwerkstoff mit einer Dicke von 80 µm wurde erhalten durch gemeinsames Extrudieren der Polyester (A) und (B&min;) gemäß dem Verfahren in Beispiel 2. Die Dicke der Polyester (A)-Schicht betrug 61 µm. °=c:130&udf54;H&udf53;vu10&udf54;H&udf53;vz12&udf54;&udf53;vu10&udf54;
Der Verbundstoff gemäß der Erfindung ist eine völlig neue Polyesterfolie mit guter Siegelnahtfestigkeit, Transparenz und sehr gutem Schlupf und kann auch zur weiteren Laminierung, zum Formen, zur Verpackung allgemein, einschließlich in wiederverwendbarer Form, usw. verwendet werden.

Beispiel 4

Als Polyester (A) wurde Polyäthylen-2,6-naphthalat mit einem RSV-Wert (Intrinsic Viscosity) von 0,67 in Orthochlorphenol bei 25°C und einer Schmelzwärme von 10,3 cal/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 cal/g.
Die Polyester (A&min;) aus 90 Gewichtsprozent Polyester (A) und 10 Gewichtsprozent Polyester (B) und (B&min;) 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 40°C gekühlt war, wobei eine elektrostatische Anlegung durchgeführt wurde. Die Folie wurde bei 135°C mit Hilfe von Walzen auf das 3,4fache ihrer ursprünglichen Länge längsgestreckt. Anschließend wurde die längsgestreckte Folie in einen Breitstreckrahmen geführt, auf 130°C erhitzt, auf das 3,3fache ihrer ursprünglichen Breite quergestreckt und 12 Sekunden lang bei 240°C fixiert, bei einer Breitenverminderung von 5%.
Der so erhaltene Verbundstoff besaß eine Dicke von 25 µm und die Polyester (A&min;)-Schicht eine Dicke von 18 µm. Der statische bzw. dynamische Reibungskoeffizient zwischen den Polyester (B&min;)-Schichten betrug jeweils 0,41 bzw. 0,33. Die gesamte Trübung des Verbundwerkstoffes betrug 3,2%. Die Siegelnahtfestigkeit zwischen der Polyester (B&min;)-Schicht und einer Aluminiumfolie mit einer Dicke von 12 µm betrug 3,0 kg/cm. Die Siegelung wurde bei einer Temperatur von 180°C, einer Verweilzeit von 1,5 sec und einem Druck von 1 kp/cm² durchgeführt.

Claims

1. Verbundfolie auf Polyesterbasis, die ein- oder biaxial gereckt sein kann, mit einer Grundschicht und wenigstens einer damit verbundenen weiteren Schicht, bei der die Grundschicht überwiegend aus einem Polyester A mit einer Schmelzwärme oberhalb von 7 cal/g, bevorzugt oberhalb von 9 cal/g, und die weitere(n) Schicht(en) überwiegend aus einem Polyester B mit einer Schmelzwärme unterhalb von 5 cal/g, bevorzugt unterhalb von 3 cal/g, bestehen und die Polyester A und B Zusatzstoffe wie Pigmente, Antioxydantien, Stabilisatoren, Absorptionsmittel, Weichmacher, Kristallisationsmittel, Schmiermittel, Antistatika enthalten können, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht und die weitere(n) Schicht(en) Polyester A und B in Mischung enthalten und daß der Anteil des Polyesters A in der bzw. den weiteren Schicht(en) zwischen 10 und 40, bevorzugt zwischen 20 und 30 Gew.-% beträgt.

2. Verbundfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht 10 bis 15% Polyester B enthält.

3. Verbundfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen statischen Reibungskoeffizienten von unterhalb 1,0, bevorzugt unterhalb 0,6, aufweist.

4. Verbundfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schrumpf unterhalb 1,0, bevorzugt unterhalb von 0,5%, aufweist.