DE2915481C2 - Verfahren zur Herstellung einer biaxial gereckten thermoplastischen Polyesterfolie - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer biaxial gereckten thermoplastischen PolyesterfolieInfo
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Description
50
liegt, wobei /die Dicke der Folie nach dem Recken in μίτι und ζ das Reckverhältnis bedeutet, und wobei die
Dauer T2 (Sekunden) der Wärmebehandlung unmittelbar nach dem Recken im Bereich von
100 2
liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als thermoplastischen Polyester
Polyethylenterephthalat wählt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als thermoplastischen
Polyester Polybutylenterephthalat wählt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer biaxial gereckten thermoplastischen Polyesterfolie
durch Vorerhitzung, durch nachfolgendes, gleichzeitiges biaxiales Recken bei einer Temperatur oberhalb der
Glasübergangsslemperatur des Polyesters und durch nachfolgende Wärmebehandlung.
Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS 14 79 075 bekannt. Dabei wird eine nicht gereckte Folie in einem
Zugrahmen bei einer Temperatur unterhalb der Recktemperatur einer Vorerhitzung unterworfen und nach dem
Recken in einer Wärmebehandlunßsstufe bei einer Temperatur oberhalb der Recktemperatur thermofixiert. Zur
Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Folie wird bei diesem bekannten Reckverfahren
die Oberfläche der Folie vor dem Recken mit einem Lösungsmittel behandelt, welches in der Vorerhitzungsstufe
verdampft. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannten Maßnahmen nicht ausreichen, um eine Einheitlichkeit
der Eigenschaßen der gereckten Folie in Transversalrichtung (Breitenrichtung), insbesondere hinsichtlich
der Zugfestigkeit, der Hitzeschrumpffestigkeit und der Dicke der Folie zu gewährleisten. Diese Uneinheitlichkeit
der Eigenschaften der gereckten Folie in Transversalrichtung hat ihre Ursache in einem Krümmungsphanomen,
welches als Folge einer Verzögerung des Reckens des mittleren Bereichs der Folie gegenüber
den Seitenbereichen auftritt. Unter den üblichen Bedingungen des Reckens kann wegen des leichten Eintritts
des Krümmungsphänomens nur sehr schwer eine Folie mit gleichförmigen einheitlichen Eigenschaften erhalten
werden. Eine Gleichmäßigkeit der Eigenschaften in Querrichtung ist jedoch insbesondere bei gereckten
Folien aus einem thermoplastischen Polyester, insbesondere aus Polyethylenterephthalat unabdingbar, welche
Zar Herstellung von z. B. Magnetbändern und Kondensatoren verwendet werden.
Es ist ferner bekannt, zur Herstellung einer biaxial gereckten thermoplastischen Polyesterfolie ein sequentielles
Reckverfahren durchzuführen, bei dem die nichtgereckte Folie in aufeinanderfolgenden Reckstufen
zunächst in der einen und dann in der anderen axialen Richtung gereckt wird und wobei sich an die Reckstufe
gegebenenfalls eine Wärmebehandlung der gereckten Folie anschließt (DE-OS 17 04 558, DE-OS 20 57 690,
CH-PS 3 98 065, US-PS 26 27 088 und US-PS 29 68 067). Das beim gleichzeitigen biaxialen Recken beobachtete
Krümmungsphänomen kann jedoch auch bei Anwendung des sequentiellen biaxialen Reckverfahrens unter
den herkömmlichen Reckbedingungen nicht vermieden werden. Der Mechanismus der Ausbildung des Krümmungsphänomens
ist zwar je nach dem angewendeten Reckverfahren sehr verschieden, im Ergebnis wird
jedoch unabhängig von dem Reckverfahren das unerwünschte Krümmungsphänomen beobachtet. Das Krümmungsphanomen
kommt durch folgenden Mechanismus zustande.
Beim sequentiellen biaxialen Recken wird eine noch nicht gereckte Folie durch einen Satz Reckwalzen in
Longitudinalrichtung gezogen, und zwar in der ersten Stufe. Dann werden die beiden Seitenkanten der Folie
durch Klammern erfaßt und die Folie wird in Transversalrichtung gereckt, während sie in Longitudinclrichtung
weiterläuft. Während des Reckens in Transversalrichtung kommt es aufgrund der Transversal-Zugbeanspruchung
auch zu einer geringen Zugbeanspruchung in Longitudinalrichtung und diese Longitudinalzugbeanspruchung
wird mit Annäherung an die Endposition des Reckens erhöht. Da der mittlere Bereich der Folie im
wesentlichen nicht gehalten wird, kommt es zu einem Recken des mittleren Bereichs in der Longitudinalrichtung
(Vorwärtsrichtung) aufgrund der Londitudinal-Zugbeanspruchung. Daher wird die Folie hier vor den Sei-
tenbcreichen der Folie gereckt Wenn nun die Folie nach dem Recken in eine Wärmebehandlungszone eingeführt
wird, so wirkt die Zugspannung in umgekehrter Richtung und verzögert die Vorwärtsbewegung des mittleren
Bereichs der Folie im Vergleich zu den Seitenbereichen der Folie während des Wärmebehaadlungsprozesses.
Hierdurch kommt das Verkrümmungsphänomen zustande.
Andererseits wird beim gleichzeitigen biaxialen Recken die Folie nicht nur in Transversalrichtung sondern
auch in Longitudinalrichtung gereckt, so daß die Longitudinal-Zugbeanspruchung aufgrund des longitudinalen
Reckens größer ist als die Longitudinal-Zugbeanspruchung aufgrund des Transversalreckens. Demzufolge wird
der mittlere Bereich der Folie im Vergleich zu den seitlichen Bereichen der Folie verzögert gereckt. Dieses Phänomen
tritt am ausgeprägtesten zu Beginn des Reckvorgangs ein und es wird im Verlauf des Reckens durch die
Erhöhung der Zugbeanspruchung durch das Transversalrecken wieder gelöst. Am Ende der Reckstufe und wenn
die gereckte Folie in eine Wärmebehandlungszone eingeführt wird, kommt es zu einer Kontraktionsbeanspruchung.
Diese durch das Recken verursachte Kontraktionsbeanspruchung wird entgegengesetzt der Laufrichtung
der Folie erzeugt, so daß der mittlere Bereich der Folie mit einer zeitlichen Verzögerung gegenüber den seitlichen
Bereichen der Folie der Wärmebehandlung unterzogen wird.
Man erkennt aus der obigen Analyse, daß das Verkrümmungsphänomen beim gleichzeitigen biaxialen
Recken einerseits und beim aufeinanderfolgenden biaxialen Recken andererseits auf einem unterschiedlichen
Mechanismus beruht. Darüber hinaus ist der Rei kmechanismus sehr verschieden. Auch wenn man die optimalen
Bedingungen für das sequentielle biaxiale Recken beim gleichzeitigen biaxialen Recken anwendet, so kann
man doch stabile Reckverhältnisse nicht erzielen und man erhält ausschließlich Folien mit einer starken Verkrümmung.
Beim gleichzeitigen biaxialen Recken ist es erforderlich, einen Satz optimaler Bedingungen zu wählen,
welche von den optimalen Bedingungen des sequentiellen biaxialen Reckens verschieden sind.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß das Verkrümmungsphänomen
der gereckten thermoplastischen Polyesterfolie weitgehend oder vollständig unterdrückt
wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß
die Temperatur der Vorerhitzung die Recktemperatur um bis zu 50°C übersteigt, die Wärmebehandlung zwischen
der Glasübergangstemperatur und der Vorerhitzungstemperatur durchgeführt wird und anschließend
eine Nacherhitzungsbehandlung über der Temperatur der ersten Wärmebehandlung in mehreren Stufen steigender
Temperatur durchgeführt wird, wobei die Temperaturdiflerenz zwischen den aufeinanderfolgenden Stufen
annähernd gleich ist.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Beim Recken einer thermoplastischen Folie wird die nichtgereckte Folie in einer Vorheizzone vor der Reckzone
erhitzt. Der Grad des Verkrümmungsphänomens hängt ab von der gegenseitigen Beziehung zwischen der
Temperatur der Vorerhitzung (Vorheiztemperatur) und der Recktemperatur. Das Verkrümmungsphänomen
kann verringert werden, wenn man die Vorheiztemperatur auf einem Wert über der Recktemperatur hält. Wenn
die Vorheiztemperatur über der Recktemperatur liegt, so ist die Folie in der Vorheizzone weicher als in der Reckzone,
so daß die Zugbeanspruchung von der Reckzone zur Vorheizzone hin sinkt. Hierdurch wird die Verzögerung
des mittleren Bereichs der Folie verringert. Die Vorheiztemperatur unmittelbar vor dem Recken soll die
Recktemperatur um nicht mehr als 500C übersteigen. Wenn sie um mehr als 5O0C über der Recktemperatur
liegt, so kommt es zu einer übermäßigen Kristallisation der Folie in der Vorheizzone, wodurch die Reckbarkeit
der Folie verschlechtert wird und diese leicht reißt.
Die Ausbildung des Verkrümmungsphänomens hängt ab von dem Spannungsgleichgewicht zwischen der
Reckzone und der Vorheizzone und der Wärmebehandlungszone. Das Spannungsgleichgewicht kann verbessert
werden unter Verringerung des Verkrümmungsphänomens, wenn man die Temperatur in der Wärmebehandlungszone
unmittelbar nach dem Recken auf einem Wert hält, welcher unter der Vorheiztemperatur liegt und
zwar vorzugsweise um weniger als 500C unter der Vorheiztemperatur in der Vorheizzone.
Somit kann erfindungsgemäß das Verkrümmungsphänomen verringert werden, wenn man die Vorheiztemperatur
über der Recktemperatur hält. Wenn man aber die Vorheiztemperatur über der Recktemperatur hält, so
addiert sich andererseits die in der Folie selbst im Bereich der Reckzone erzeugte Wärme zur von außen zugeführten
Wärme, so daß die Temperatur der Folie erhöht wird. Wenn nun eine solche erhitzte Folie der Wärmebehandlungszone
zugeführt wird, so kommt es zu einer Verschiebung des Spannungsgleichgewichts in der Reckzone
und in der Wärmebehandlungszone im Sinne einer Verstärkung des Verkrümmungsphänomens. Es ist
daher erforderlich, die Wärmebehandlungstemperatur auf einem Wert unterhalb der Vorheiztemperatur zu halten,
welcher vorzugsweise um weniger als 500C und speziell um 5 bis 3O0C unter der Vorheiztemperatur liegt,
jedoch über der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Polyesters liegt. Wenn die Wärmebehandlungstemperatur
zu stark gesenkt wird, so geht die Plastizität, des thermoplastischen Polyesters verloren und das
Verkrümmungsphänomen kann in der Wärmebehandlungszone nicht verringert werden.
Das japanische Patent Nr. 11 774/1960 beschreibt ein System mit einer Entspannungszone zwischen der
Reckzone und der Wiedererhitzungszone. Dieses System unterscheidet sich jedoch wesentlich von dem erfindungsgemäßen
Verfahren der Verringerung des Verkrümmungsphänomens. Es dient der Verbesserung der Kri- M
stallinität und es kann nur beim sequentiellen biaxialen Reckverfahren angewendet werden. Das bekannte Verfahren
ist von dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung des Verkrünimungsphänomens unter
Berücksichtigung des Spannungsgleichgewichtes zwischen der Reckzone und den Zonen unmittelbar vor und
hinter der Reckzone heim gleichzeitigen biaxialen Recken sehr verschieden.
Wie oben beschrieben, wird das Verkrümmungsphanomen beim gleichzeitigen biaxialcn Recken in der
<.-Hauptsache durch ungünstige Spannungsgleichgewichte zwischen der Reckzone und den Zonen unmittelbar
vor und hinter der Reckzone verursacht. Die Erfinder haben festgestellt, daß das Verkrümmungsphanomen in
einer nachfolgenden Nacherhitzung in einer Vielzahl von Stufen noch weiter verringert werden kann, wobei
man die Temperatur in jeder Stufe um im wesentlichen die gleiche Temperaturspanne erhöhx.
Im allgemeinen beeinflussen die Wärmebehandlungstemperaturen die thermischen Eigenschaften und insbesondere
die Hitzeschrumpfung der wärmebehandelten Folie. Gewöhnlich wird die Nacherhitzung bei einer
Temperatur im Bereich vom Schmelzpunkt des Polyesters der Folie bis zu einer Temperatur, welche um mehr als
501C unter dem Schmelzpunkt Hegt, durchgeführt. Wenn die Folie nun von der unmittelbar auf die Reckzoae
folgenden Wärmebehandlungszone zur Nacherhitzungsbehandlungszone überführt wird, so ist die Temperaturdifferenz
an der Grenze der beiden Zonen recht groß, so daß die Folie im mittleren Bereich schrumpft, und zwar
in umgekehrter Richtung zur Vorwärtsrichtung. Hierdurch wird das Verkrürnmungsphänornsn weiter erhöht.
Die Erfinder haben diese Problematik untersucht und es ist ihnen gelungen, das Verkrümmungsphänomen zu
ίο senken, und zwar durch Verringerung der Wärmeschrumpfung. Dies gelingt durch eine Erhöhung der Temperatur
in den einzelnen Stufen des Vielstufen-Wärmebehandlungsverfahren, um im wesentlichen die gleiche Temperaturspanne.
Dabei wird die Temperatur von der Temperatur der Wärmebehandlungszone unmittelbar nach
der Reckzone bis zur Temperatur der letzten Stufe der Nacherhitzungsbehandlungszone erhöht und diese Temperaturerhöhung
ist in einer Vielzahl von Stufen von einzelnen Temperaturerhöhungen unterteilt, wobei die
einzelnen Temperaturspannen der einzelnen Stufen im wesentlichen gleich sind. Je mehr Stufen man in dem
vielstufigen Temperaturerhöhungsverfahren vorsieht, umso günstiger ist der Effekt. In der Praxis kann man
jedoch befriedigende Ergebnisse schon mit nur 5 Stufen oder weniger Stufen erzielen. Die gleichmäßige Unterteilung
der Temperaturdifferenz in einzelne Temperaturstufen ist bevorzugt. Ähnliche Ergebnisse können
jedoch erzielt werden, wenn eine Abweichung von etwa 15°C vom mittleren Wert vorliegt Es ist klar, daß die
Schrumpfung verringert werden kann, und zwar anhand der geringfügigen Verkürzung der Länge der Folie in der
Nacherhitzungsbehandlung.
Wie beschrieben, kommt das Verkrümmungsphänomen oder Aufwölbungsphänomen durch ungünstige
Spannungs-Gleichgewichte zwischen der Reckzone und den unmittelbar davor und dahinter liegenden Zonen
zustande, sowie durch ungünstige Spannungs-Gleichgewichte in der Wärmebehandlungszone. Das Verkrümmungsphänomen
oder Aufwölbungsphänomen kann wesentlich verringert werden, indem man diese Spannungs-Gleichgewichte
durch zweckentsprechende Wahl der Temperaturbedingungen steuert. Die Erfinder haben anhand zahlreicher Versuche ermittelt, daß auch die Behandlungsdauer in der Vorerhitzungszone unmittelbar
vor der Reckzone und in der Wärmebehandlungszone unmittelbar nach der Reckzone das Verkrümmungsphänomen
in hohem Maße beeinflußt.
Die Erfinder haben festgestellt, daß das Verkrümmungsphänomen weiter verringert werden kann, wenn man
die Behandlungsdauer der Vorerhitzungszonü unmittelbar vor der Reckzone mit 0,5 bis 20 s wählt, und wenn
man die Behandlungsdauer der Wärmebehandlungszone unmittelbar nach der Reckzone mit 0,2 bis'l5 s wählt.
Die Behandlungsdauer hängt ab von den thermischen Eigenschaften der thermoplastischen Polyesterfolie,
sowie von der Dicke der Folie und der Ansprechgeschwindigkeit bei der Entspannung oder Relaxation. Wenn
die Behandlungszeit zu kurz ist, so kommt es zu einer erheblichen Verkrümmung oder Aufwölbung oder die
Folie wird in die nächste Zone überführt, bevor eine befriedigende Relaxation eingetreten ist, so daß man die
erwünschten Ergebnisse nicht erzielt. Wenn andererseits die Behandlungszeit zu lang ist, so kommt es zu einer
übermäßigen Kristallisation oder es kommt nachteiligerweise nicht zu einer fortgesetzten Verringerung des Verkrümmungs-
oder Aufwölbungsphänomens. In der Zone der Nacherhitzungsbehandlung liegt die Behandlungszeit
jeder einzelnen Stufe vorzugsweise im gleichen Bereich wie die Wärmebehandlungszeiten unmittelbar
nach dem Recken.
Es ist erforderlich, eine präzise Steuerung entsprechend der Abnahme der Dicke der Folie vorzunehmen.
Wenn die Dicke der Folie unmittelbar nach dem Recken weniger als 4 μηι beträgt, und zwar beim biaxialen
Recken einer thermoplastischen Polyesterfolie, so hängt das Verkrümmungsphänomen in hohem Maße von der
Dicke und dem Reckverhältnis ab. Es ist daher wichtig, die Behandlungszeit vor und nach der Reckzone präzise
zu steuern und zwar in Abhängigkeit von der Dicke und dem Reckverhältnis.
Die Erfinder sind anhand zahlreicher Versuche zu folgenden Ergebnissen gelangt. Wenn die Dicke der Folie
nach dem Recken weniger als 4 μπι beträgt, so kann das Verkrümmungs- oder Verwölbungsphänomen zum Verschwinden
gebracht werden, wenn man die Behandlungsdauer T^ (s) der Vorheizzone unmittelbar vor dem I
Recken im folgenden Bereich wählt: I
50 = ' = 3
Dabei bedeutet t die Dicke (μΐη) der Folie nach dem Recken; ζ bedeutet das Reckverhältnis. Ferner sollte die
Behandlungsdauer T2 (s) der Wärmebehandlungszone unmittelbar nach dem Recken im folgenden Bereich ausgewählt
werden:
100
In der ungeprüften japanischen Patent-Publikation Nr. 80 372/1976 wird ein Verfahren zur Verringerung der
Aufwölbung oder Verkrümmung beim Zugrahmen-Verfahren beschrieben. Dabei wird eine Folie gereckt und
danach bei einer Temperatur behandelt, welche im Bereicl: von der Recktemperatur bis zu einer um 5O0C über
der Recktemperatur liegenden Temperatur ausgewählt wird. Dann wird die Folie auf eine Temperatur unterhalb
der Glasübergangstemperatur abgekühlt und dann wiederum einer Wärmebehandlung unterzogen, und zwar
bei einer Temperatur im Bereich von der Recktemperatur bis zum Schmelzpunkt. Bei diesem Verfahren werden
zur Verringerung der Aufwölbung oder Verkrümmung keine Maßnahmen zu Beginn des Reckens in Betracht
gezogen, sondern nur Maßnahmen bei der Wärmebehandlungsstufe nach dem Recken. Die Temperaturbereiche
unterscheiden sich jedech erheblich von denjenigen der vorliegenden Erfindung. Daher ist das bekannte
Verfahren von dem erfindungsgemäßen Verfahren vollständig verschieden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit einem thermoplastischen Polyester, insbesondere mit Polyethylenterephthalat
durchgeführt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene biaxial gereckte Polyesterfolie
kann zur Herstellung von Magnetbändern, Kondensatoren, metallisierten Garnen und Nahrungsmittelverpackungsfolien
verwendet werden. Sie weist im wesentlichen keine Defekte in Transversalrichtung auf, welche
Verkrümmungs- oder Aufwölbungsphänome zurückzuführen sind, so daß die Qualität ausgezeichnet ist.
Man kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedenste thermoplastische Polyester einer Dicarbonsäure
und eines Glycols einsetzen. Als Dicarbonsäure kommen Terephthalsäure in Fragen, sowie Isophthalsäure,
Adipinsäure, Sebacinsäure, p-jS-Oxyäthoxybenzoesäure, Diphenylsulfondicarbonsäure, Diphenylätherdicarbonsäure
und Diphenoxyäthandicarbonsäure. Als Glykole kommen insbesondere Äthylenglykol, Propylenglykol,
Triäthylenglykol, Neopentylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol,
Bisphenol A und Poiyoxyäthylenglykol in Frage. Es ist ferner möglich, Copolyester oder Mischungen von
Polyestern zu verwenden. Bei der Polymerisation kann man geeignete Katalysatoren und Stabilisatoren verwenden
und bei der Herstellung der Folie kann man geringe Mengen Gleiimiitei einverleiben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.
Vergleichsbeispiel
Polyethylenterephthalat (Glasübergangstemperatur: 69°C) wird in einem Extruder bei 27O0C geschmolzen
und durch eine PDüse auf eine Kühltrommel von 70°C extrudiert. Die extrudierte Folie wird aufgewickelt.
Dabei erhält man eine nichtgereckte Folie mit einer Dicke von 120 μΐη. Die nichtgereckte Folie wird nach dem
Spannrahmen-Verfahren gleichzeitig biaxial gereckt, und zwar mit einem Reckverhältnis von 3 in Longitudinalrichtung
und mit einem Transversaldehnungsverhältnis von 3,3.
Die Temperaturen der Vorheizzone, der Reckzone und der Wännebehandlungszone unmittelbar nach dem
Recken wurden gemäß Tabelle 1 variiert. Der Verkrümmungs- oder Verwölbungsgrad der gereckten Folie ist in
Tabelle 1 ebenfalls angegeben. Dabei handelt es sich um einen Wert, welcher erhalten wird durch Dividieren der
Länge der Verzögerung der Folie im Mittelbereich gegenüber den Kanten durch die Breite der Folie. Bei dem
Verfahren liegt die Temperatur in der Nacherhitzungsbehandlungszone bei 2200C und die Behandlungsdauer in
der Vorheizzone und in der Wännebehandlungszone unmittelbar nach dem Recken beträgt 3.0 s bzw. 2,4 s.
| Tabelle | 1 | Temperatur der | Temperatur der | Temperatur der | Ver- |
| Nr. | Vorheizzone | Reckzone | Wännebehandlungs | kriimmungs- | |
| (0C) | (0C) | zone (0C) | grad | ||
| 70 | 80 | 75 | 0.15 | ||
| 1 | 70 | 80 | 90 | 0.17 | |
| 2 | 70 | 80 | 120 | 0.20 | |
| 3 | 70 | 80 | 150 | 0.23 | |
| 4 | 90 | 80 | 75 | 0.10 | |
| 5 | 90 | 80 | 90 | 0.11 | |
| 6 | 90 | 80 | 120 | 0.15 | |
| 7 | 90 | 80 | 150 | 0.21 | |
| 8 | 110 | 85 | 75 | 0.09 | |
| 9 | 110 | 85 | 90 | 0.12 | |
| 10 | 110 | 85 | 120, | 0.15 | |
| 11 | 110 | 85 | 150 | 0.17 | |
| 12 |
Vergleichsbeispiel 2
Die ungereckte Polyäthylenterephthalatfolie des Vergleichsbeispiels 1 wird nach dem Spannrahmenverfahren in einem gleichzeitigen biaxialen Reckprozeß mit einem Longitudinaldehnungsverhältnis von 3 und einem
transversalen Dehnungsverhältnis von 3,3 gereckt Die Temperaturen der Vorheizzone, der Reckzone und der
Wännebehandlungszone unmittelbar nach dem Recken und der Nacherhitzungsbehandlungszone werden
gemäß Tabelle 2 variiert Die Behandlungszeiten in der Vorheizzone, der Reckzone und der Wännebehand
lungszone unmittelbar nach dem Recken betragen jeweils 4 s bzw. 1,5 s bzw. 3 s. Der Krümmungsgrad der
gereckten Folie in Tabelle 2 angegeben.
K! ί'ί
Nr.
Temp. d.
Vorheizzone
(0C)
Temp. d.
Reckzone
(0C)
Temp. d.
Wärmebehandlungszone (0C)
Wärmebehandlungszone (0C)
Temperatur der Nacherhitzungszone Krümmungs-
1.St. 2. St. 3. St. 4. St. Erad
(0C) (0C) (0C) (0C)
90
90
90
90
90
90
100
100
100
80
80
80
80
80
80
90
90
90
80
80
80
80
80
90
90
90
75
75
75
75
75
75
80
80
80
75
75
75
75
75
80
80
80
120 150 180 120 120 110 150 110 110
120 150 180 120 150 150 150 150 150
220
220
220
180
180
180
220
220
180
220
220
180
180
180
220
220
180
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
0.07 0.05 0.06 0.06 0.05 0.05 0.05 0.04 0.03
20
25
30
35
Vergleichsbeispiel 3
Polyethylenterephthalat (Glasübergangstemperatur: 69°C) wird mit 0,2 Gew.-% Calciumcarbonat mit einem
durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 μΐη versetzt und in einem Extruder bei 2800C geschmolzen
und durch eine 71DuSe auf eine Kühltrommel mit einer Temperatur von 800C extrudiert, wobei eine ungereckte
Folie erhalten wird. Bei der Herstellung der Folie werden die Drehgeschwindigkeiten des Extruders und der
Trommel variiert. Man erhält dabei drei Arten von ungereckten Folien mit einer Dicke von 1250 μΐη bzw.
500 μπι bzw. 90 μπι. Diese drei Arten von ungereckten Folien mit unterschiedlicher Dicke werden jeweils nach
dem Spannrahmen-Verfahren gereckt. Man reckt die Folie gleichzeitig biaxial mit einem Longitudinal-Dehnungsverhältnis
von 3 und einem Transversal-Dehnungsverhältnis von 3,5 unter den in Tabelle 3 angegebenen
Bedingungen. Die Behandlungsdauer in jeder Stufe der Nacherhitzungsbehandlungszone ist gleich der Behandlungsdauer
in der Wärmebehandlungszone unmittelbar nach dem Recken.
Dicke der ungereckten Folie 1250 μίτι
500 μτη
μΐη
40
45
50
55
Vorheizzone
Temperatur (0C)
Dauer (s)
Dauer (s)
Reckzone
Temperatur (0C)
Dauer (s)
Dauer (s)
Wärmebehandlungszone
Temperatur (0C)
Dauer (s)
Dauer (s)
Temperatur in der
Nacherhitzungszone
Nacherhitzungszone
1. Stufe (0C)
2. Stufe (0C)
3. Stufe (0C)
4. Stufe (°C)
Krümmungsgrad
110 110 110 100 100 100 100 95 95
12 14 16 2 4 10 16 1.5 2
12 14 16 2 4 10 16 1.5 2
90
4.5
90
5.3 6
5.3 6
80 80
10.5 12
10.5 12
UO 110
150
180
150
180
180
90
0.8
0.8
80
1.5
1.5
HO
150
180
150
180
90 1.5
80 3
90 3.8
80
7.5
110 HQ 150 150 180 180
85
0.6 0.8
0.6 0.8
80
1.2
1.2
80
1.5
1.5
95
4
4
85
1.5
1.5
110 l!0 110
150 150 150
180 180 180
150 150 150
180 180 180
85 3
80 6
95 12
85 4.5
80 9
110 150 180
220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220
0.06 0.03 0.09 0.08 0.05 0.03 0.08 0.09 0.05 0.03 0.04 0.06
0.06 0.03 0.09 0.08 0.05 0.03 0.08 0.09 0.05 0.03 0.04 0.06
60
65
Vergleichsbeispiel 4
Polyethylenterephthalat (Glasübergangstemperatur: 69°C) wird mit 0,3 Gew.-% Calciumcarbonat mit einem
durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10 πΐμηη vermischt und in einem Extruder bei 2800C geschmolzen
und durch eine PDüse auf ein Kühltrommel von 800C extrudiert. Dabei erhält man eine ungereckte Folie
mit einer Dicke von 30 μΓη. Die ungereckte Folie wird nach dem Spannrahmenverfahren gleichzeitig biaxial
gereckt. Die Dehnungsverhältnisse und die Behandlungszeiten sind in Tabelle 4 zusammengestellt Der Krümmungsgrad
der gereckten Folie ist ebenfalls in Tabelle 4 angegeben.
ψ Dehnungsverhältnis 3X2.8 3x3 3x3.5
f- longitudinal x transversal
|j
ij Vbrheizzone
l'l Temperatur (0C) 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90
|3 Zeit (S) 1.5 3 6 10 1.5 3 6 10 2 4 8 12
f-
Reckzone
%
Temperatur (0C) 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80
Zeit (s) 0.6 1.2 2.4 3.8 0.6 1.2 2.4 3.8 0.8 1.5 3 4.5
P Wärmebehandlungszone
Temperatur (0C) 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 '5
Zeit (s) 1.2 2.4 4.8 7.5 1.2 2.4 4.8 7.5 1.5 3 69
Nacherhitzungszone
1. Stufe (0C) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
2. Stufe (0C) 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140
3. Stufe (0C) 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180 180
4. Stufe (0C) 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220
Dicke der gereckten 3.5 3.5 3.5 3.5 3.3 3.3 3.3 3.3 2.8 2.8 2.7 2.7
Folie (μπι)
Krümmungsgrad 0.09 0.07 0.02 0.04 0.11 0.09 0.04 0.06 0.13 0.10 0.04 0.05
0,2 Gew.-% Calciumcarbonat mit einem Teilchendurchmesser (durchschnittlich) von 10 πΐμΐη wird einem
Polyethylenterephthalat (Glasüberjgangstemperatur 69°C) einverleibt. Die Mischung wird in einem Extruder
bei 2800C geschmolzen und durch eine PDüse auf eine Kühlrolle von 800C extrudiert, wobei man eine nichtgereckte
Folie mit einer Dicke von 60 μΐη erhält. Die nichtgereckte Folie wird während 5 s auf 95°C vorgeheizt und
dann nach dem Spannrahmen-Verfahren gereckt, und zwar gleichzeitig biaxial bei 800C und bei einem Longitudinaldehnungsverhältnis
von 3 und einem Transversaldehnungsverhältnis von 3,3. Dann wird die Folie kontinuierlich
einer Wärmebehandlung in vier Stufen unterzogen, und zwar bei 750C unmittelbar nach dem Recken
und bei 1300C, 1800C und 2200C in der Nacherhitzungszone und zwar jeweils während 3,8 s. Der Krümmungsgrad oder Aufwölbungsgrad der gereckten Folie und die physikalischen Eigenschaften der Folie im mittleren
Bereich und an der Kante werden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
| Mittlerer | Bereich | TD | Randbereich | TD |
| MD | 18,4 | MD | 17,( | |
| 17,5 | 70 | 17,3 | 75 | |
| 70 | 450 | 80 | 430 | |
| 430 | 2,5 | 420 | 2,2 | |
| 2,1 | 2,1 | |||
Festigkeit (kg/mm2)
Dehnung (%) 70 70 80 75
(Schrumpfung: gemessen durch Erhitzen auf 150°C während 2 h)
Polybutylenterephthalat (Giasübergangstemperatur: 4O0C) wird in einem Extruder bei 2600C geschmolzen
und durch eine FDüse auf eine Kühl trommel von 400C extrudiert Man erhält eine ungereckte Folie mit einer
Dicke von 120 μτη. Die ungereckte Folie wird während 8 s auf 900C vorgeheizt und dann nach dem Spannrahmenverfahren gleichzeitig biaxial bei 85°C gereckt, und zwar mit einem Longitudinal-Dehnungsverhiltnis yon
3 und einem Transversaldehnungsvcrhältnis von 3. Dann wird die Folie kontinuierlich einer Wärmebehandlung
in drei Stufen unterzogen, und zwar bei 700C unmittelbar nach dem Recken und bei 1300C und 1900C in der
Nacherhitzungszone, und zwar während jeweils 6 s. Der Aufwölbungsrand der gereckten Folie und die physikalischen Eigenschaften der Folie im mittleren Bereich und im Randbereich werden gemessen. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 6 zusammengestellt.
Mittelbereich Randbereich
MD TD MD TD
| Zugfestigkeit (kg/mm2) | 19,5 | 19,1 |
| Dehnung (%) | 100 | 95 |
| Young-Modul (kg/mm2) | 200 | 190 |
| Krümmungsgrad |
20,1 19,0
95 95
200 200
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung einer biaxial gereckten thermoplastischen Polyesterfolie durch Vorerhitzung,
durch nachfolgendes, gleichzeitiges biaxiales Recken bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur
des Polyesters und durch nachfolgende Wärmebehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur der Vorerhitzung die Recktemperatur um bis zu 500C übersteigt, die Wärmebehandlung zwischen
der Glasübergangstemperatur und der Vorerhitzungstemperatur durchgeführt wird und anschließend
eine Nacherhitzungsbehandlung über der Temperatur der ersten Wärmebehandlung in mehreren Stufen
steigender Temperatur durchgeführt wird, wobei die Temperaturdifferenz zwischen den aufeinanderfolgenden
Stufen annähernd gleich ist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Folie nach dem Recken unterhalb
4 μτη liegt und daß die Behandlungsdauer T1 (Sekunden) in der Vorerhitzungszone unmittelbar να. dem
Recken im Bereich von
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4576378A JPS54137076A (en) | 1978-04-17 | 1978-04-17 | Manufacturing of biaxially oriented thermoplastic polyester film |
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