DE68927323T2 - Multiaxial orientierte thermotropische polymerfilme und verfahren zur herstellung - Google Patents

Multiaxial orientierte thermotropische polymerfilme und verfahren zur herstellung

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Description

  • Die Geldmittel der vorliegenden Erfindung wurden von der Regierung der Vereinigten Staaten, Kraft der Verträge der Nummern F33615-83-C-5120 und N00164-87-C-0050 von den Ministerien der Luftwaffe beziehungsweise der Marine, erhalten. Somit hat die Regierung der Vereinigten Staaten bestimmte Rechte an der hier beanspruchten Erfindung.
    • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft im allgemeinen die Bildung von multiaxial (z.B. biaxial) orientierten Folien aus thermotropen Flüssigkristallpolymeren mit hohem Molekulargewicht (Homopolymeren, Copolymeren und dergleichen), insbesondere aus den im Handel erhältlichen thermotropen Polymeren, welche unter den Handelsnamen Xydar (von Dartco) und Vectra (von Celanese) verkauft werden. Thermotrope Polymere werden durch Hochtemperaturverarbeitungsbedingungen, welche der Polymerfohe mindestens zwei unterschiedliche Orientierungsrichtungen verleihen, mit einer gesteuerten molekularen Orientierung (z.B. Kreuzlage) zur Verfügung gestellt.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Verfahren und Vorrichtungen zur Folienverarbeitung stehen seit einer Anzahl von Jahren zur Verfügung. Es wurde jedoch nicht angenommen, daß die zuvor für Standardpolymerfolien verwendeten Verfahren gleichermaßen für die Bildung thermotroper Polymerfolien, insbesondere Folien mit den einmaligen Eigenschaften der hier hergestellten, verwendet werden können.
  • Zum Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 4,370,293 von Petersen-Hoj ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung biaxial orientierter Kunststoffolien, insbesondere Polyesterfolien. Das für Polyester beschriebene Verfahren umfaßt das Extrudieren von Polyester durch eine ringförmige Düse zur Ausbildung eines nahtlosen Schlauches und das Aufblasen des Schlauches mit Hilfe von unter Druck stehendem Gas. Der auf diese Weise gebildete, geweitete Schlauch wird in eine Längsrichtung gezogen, abgekühlt und flachgedrückt. Der flachgedrückte Schlauch wird auf die Orientierungstemperatur der Folie erwärmt, erneut geweitet und in seine Längsrichtung gestreckt. Diese Streckverfahren dienen dazu, der Polymerhauptkette der Folie eine biaxiale Orientierung zu verleihen.
  • Gleichermaßen beschreibt das US-Patent Nr. 4,011,128 von Suzuki ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung einer kreuzweise orientierten Folie, wobei zuerst eine zu behandelnde nichtorientierte Folie mittels herkömmlicher Verfahren gebildet wird, dann durch Strecken und Verdrehen kreuzweise orientiert wird. Zusätzlich wird die kreuzweise orientierte Folie flachgedrückt, um so kontinuierlich eine laminierte kreuzweise orientierte Folie zu bilden.
  • Das US-Patent Nr. 4,358,330 von Aronovici beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Folien mit Paaren von benachbarten Schichten, deren molekulare Orientierung in verschiedenen Richtungen ausgebildet ist. Das verwendete Verfahren ist eine Modifikation des herkömmlichen "Blasfolienverfahrens", auf eine Weise, daß die Molekülketten, welche die Schichten der Folie bilden, im wesentlichen kurz vor Ihrer Verfestigung orientiert werden.
  • Das US-Patent Nr. 4,496,413 von Sharps, Jr., beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer geblockten kreuzlagigen Polymerfolie, welches das Extrudieren einer Polymerschmelze durch eine ringförmige Rotations düse beinhaltet. Die Rotation eines einzelnen Bauteils der Düse dient dazu, dem Polymer während der Extrusion in einer Querrichtung eine molekulare Orientierung zu verleihen. Durch Dehnen der Folie und dann Zusammenpressen der gegenüberliegenden Wände wird die Folie geblockt, um eine Verbundfolie mit mindestens zwei Lagen herzustellen, von denen jede gegenüber der anderen eine schräge molekulare Orientierung besitzt. Die Verbundfolie soll eine ausgewogene Kreuzlage besitzen.
  • Die Offenbarungen eines jeden der oben beschriebenen Patente werden hiermit als Referenz aufgenommen.
  • EP-A-0232777 offenbart das Extrudieren eines thermotropen Flüssigkristallpolymers zur Ausbildung eines dicken Bandes - z.B. der Abmessungen 1 mm x 50 mm. EP-A-0183516 offenbart das Laminieren einer metallischen Folie an ein, eine anisotropische Schmelzphase bildendes Polymer (wie ein thermotropes Flüssigkristallpolymer).
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Folien mit bisher nicht verfügbaren Festigkeitseigenschaften in mehr als eine Richtung, d.h. Folien mit einer multiaxialen Orientierung, und vorzugsweise einem hohen Grad an biaxialer Orientierung.
  • In der Erfindung werden dünne Folien, Folien mit einer Dicke von weniger als oder gleich ungefähr 0,1 mm, vorzugsweise weniger als oder gleich ungefähr 0,05 mm, gebildet. Die vorliegende Erfindung stellt eine Folie zur Verfügung, welche in einer beliebigen Ebene der Folie einen regulierbaren Wärmeausdehnungskoeffizienten, ausgewählt aus Negativ, Positiv und Null, und eine Dicke von bis zu 0,1 mm besitzt, und aus einem molekular gestreckten thermotropischen Flüssigkristallpolymer hergestellt ist, wobei die Folie eine multiaxiale molekulare Orientierung besitzt.
  • Sie stellt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer multiaxial orientierten Folie mit einer Dicke von bis zu 0,1 mm aus einer thermotropen Flüssigkristallpolymerfolie zur Verfügung, welches die folgenden Schritte umfaßt:
  • (a) Unterziehen der Schmelze des Polymeren einer Extrusion mit biaxialen Scherkräften;
  • (b) anschließendes Strecken des Extrudats; und
  • (c) Trocknen und Kühlen des gestreckten Extrudats.
  • Die hierbei brauchbaren Ausgangsmaterialien schließen solche thermotropen polymeren Materialien ein, bei welchen eine Zugbeanspruchung eine materielle Orientierung in der mikroskopischen Struktur erzeugt und welche relativ schwach sind, wenn diese Orientierung in lediglich einer Richtung, d.h. uniaxial ist.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt das Erzeugen einer anfänglichen strukturellen Orientierung im mikroskopischen Maßstab in einem Polymeren durch eine Aufeinanderfolge von Beanspruchungsverfahren, gefolgt vom Verfestigen dieser Orientierung durch eine Aufeinanderfolge von thermischen und/oder chemischen Konditionierverfahren.
  • Die Folien der vorliegenden Erfindung haben eine multiaxiale Orientierung, vorzugsweise biaxial ausgewogen. Sie weisen im Vergleich mit uniaxialen Folien der gleichen Zusammensetzung ebenfalls einen regulierbaren Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE), eine niedrige Dielektrizitätskonstante, geringe Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften, ein geringes Ausgasen, eine hohe Zugfestigkeit, ein hohes Modul und herausragende Beständigkeitseigenschaften gegenüber Umwelteinflüssen auf. Die Folien der vorliegenden Erfindung weisen ebenfalls eine ausgezeichnete Wärmestabilität, chemische Beständigkeit und Zähigkeit sogar bei niedrigen Temperaturen auf.
  • Die folgenden Definitionen der Festigkeitseigenschaften von multiaxial orientierten Folien werden beim Verständnis der vorliegenden Erfindung wichtig sein:
  • biaxial ausgewogen
  • eine Folie mit maximaler Festigkeit und Steifheit bei ungefähr ± 45 Grad von der Maschinenrichtung, welche jedoch zumindest eine Winkelabhängigkeit dieser Eigenschaften aufweist.
  • hauptsächlich uniaxial
  • eine Folie mit maximaler Festigkeit und Steifheit in der Maschinenrichtung, jedoch ebenfalls mit einer gewissen Festigkeit innerhalb ± 20 Grad von der Maschinenrichtung.
  • nahezu uniaxial
  • eine Folie mit maximaler Festigkeit und Steifheit in der Maschinenrichtung, mit einer gewissen Festigkeit innerhalb lediglich ± 5 Grad von der Maschinenrichtung.
  • Wie hierin verwendet ist der begriffsbildende Ausdruck für solche Orientierungen, welche nicht die speziellen, oben gegebenen Definitionen erfüllen, sondern einer Folie in sowohl der Maschinen- als auch der Querrichtungen eine Festigkeit zur verfügung stellen, "multiaxial".
  • Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf Verfahren und Vorrichtungen ausgerichtet, welche zur Herstellung multiaxial orientierter Folien, Beschichtungen und derartiger Materialien aus thermotropen Flüssigkristallpolymeren geeignet sind.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Figur 1 ist ein Blockdiagramm, welches das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Bildung von multiaxial orientierten Folien aus thermotropen Flüssigkristallpolymeren darstellt.
  • Figur 2 ist eine Abbildung der bevorzugten, entgegengesetzt rotierenden Ringdüsenvorrichtung zur Herstellung einer multiaxial orientierten Folie aus thermotropen Flüssigkristallpolymeren.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bezüglich Figur 1 wird ein Blockdiagramm der Hauptschritte des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Bildung von multiaxial orientierten Folien aus den bevorzugten thermotropen Flüssigkristallpolymeren der vorliegenden Erfindung, nämlich Xydar und Vectra, veranschaulicht.
  • Wie bei 10 abgebildet, umfaßt der erste Verarbeitungsschritt das Konditionieren der Polymerharze, welche von ihren entsprechenden Herstellern in Form fester Pellets oder Pulver erhältlich sind. Das Polymerharz wird einem geheizten Lagerbehälter zugeführt, in welchem es schmilzt. Diese "Schmelze" wird dann durch einen geheizten Pumpenblock zur nächsten Phase des Verfahrens extrudiert.
  • Der zweite Verfahrensschritt 12 umfaßt den Schritt der multiaxialen Orientierung. Dies kann unter Verwendung eines beliebigen Extrudiermittels, welches eine Scherströmung, ein Strecken und dergleichen induziert, erreicht werden. Bevorzugte Extrudiermittel der vorliegenden Erfindung schließen entgegengesetzt rotierende Ringdüsen, Platten oder Plattendüsen (roller dies) ein. Es wurde herausgefunden, daß solche bevorzugten Extrudiermittel, vorzugsweise kombiniert mit einem nachfolgenden Strecken des Extrudats, dazu verwendet werden können, den geordneten Polymeren verschiedene Grade an biaxialer Orientierung zu verleihen.
  • Ein dritter Verfahrensschritt 14 ist im allgemeinen ein Trocknungs- und Abkühlungsbehandlungsschritt.
  • Figur 2 veranschaulicht die bevorzugte entgegengesetzt rotierende Düse 28, welche verwendet wird, um der dort durchfließenden Polymerschmelze eine multiaxiale Orientierung zu verleihen. Die Grundstruktur der Düse umfaßt zwei entgegengesetzt rotierende Trommeln 30 und 32, deren Zweck es ist, über den Querschnitt der Polymerschmelze ein Scherungsfeld zu erzeugen.
  • Dieses Scherungsfeld liegt im rechten Winkel zu dem Scherungsfeld, welches beim axialen Durchdrücken der Schmelze durch den Ring der Düse erzeugt wird. Entgegengesetzt rotierende Düsenbauteile sind notwendig, um ein schraubenartiges Drehen der Orientierung und ein Abdrehen des Extrudats zu verhindern, welches stattfindet, wenn lediglich ein Bauteil der Düse rotiert wird. Diese Kombination von Scherungsfeldern ist vor jedem Blasarbeitsschritt notwendig, um ein Aufblasen des Schlauches ohne Reißen des Extrudats zu ermöglichen, und somit ein Material mit integralen multiaxialen Folieneigenschaften herzustellen.
  • Die Verarbeitungsausrüstung der vorliegenden Erfindung ist unkompliziert im Entwurf und der Herstellung. Der Lagerbehälter, welcher beheizt werden muß, ist vorzugsweise aus Edelstahl (z.B. Typ 316L) hergestellt, und wird mit trockenem/inertem Gas (z.B. N&sub2;) unter Druck gesetzt, um eine Verunreinigung der Schmelze und/oder ein Verhungern der Pumpe zu verhindern. Der Extruder ist vom herkömmlichen Spritzgußtyp. Die Pumpe ist typischerweise ein Trennblocktyp. Andere Arten von Pumpen, wie Kolben-, Extruder-, oder Hohlraumwanderungspumpen (travelling-cavity) (Moyno), sind möglich.
  • Während andere entgegengesetzt rotierende Ringdüsen existieren, ist der Entwurf der Düse der vorliegenden Erfindung in dem Maße spezifisch, daß durch Verwendung verschiedener Geschwindigkeiten und Düseneinsätze ein weiter Bereich an Parametern untersucht werden kann. Die Abdichtung zwischen dem heißen Block und den Düsenzylindern wird mittels eines federbelasteten Stirnbuchsenrings (face bushing) (Teflon oder Graphit) bewirkt, und die Ausrichtung wird durch fernbetätigte Axiallagerungen beibehalten. Da das Extrudat bis zu seiner letztendlichen Dicke einer so großen Verdichtung unterliegt, ist der Düsenring für gewöhnlich groß, was einen mäßigen Düsendruck erfordert. Das Zentralgas zum Folienblasen (N&sub2;) wird durch eine fernbetätigte, gekühlte Standardrotationskupplung zur Verfügung gestellt.
  • Tabelle I faßt spezifische kritische Merkmale der hier für die Verarbeitung von Xydar-Polymerschmelzen verwendeten entgegengesetzt rotierenden Düsenanordnung zusammen. Tabelle I Düsenkonstruktion
  • Um eine bessere Steuerung des Schlauchextrusionsverfahrens von Xydar und Vectra zu erhalten, wurden stromabwärts von der Extruderdüse ein Luftringsystem, ein sich verjüngendes Gestell und Quetschwalzeneinheiten angebracht.
  • Diese Ausrüstung ermöglicht eine präzisere Steuerung des Ziehens und Orientierens der Blasfolie. Der Luftring ermöglicht ein kontrolliertes schnelles Abkühlen der heißen Folie, während die Quetscheinheit ein kontrolliertes Dehnungsziehen und positives Schließen der Blase erlaubt, und das sich verjüngende Gestell minimiert ein mögliches Knittern der flachgedrückten Blase während des Quetschens.
  • Die bevorzugte Düse beinhaltet ebenfalls drei getrennte Temperaturkontrollbereiche. Der Zentralbereich, in welchem die Polymerschmelze eingeführt wird, wurde so entworfen, daß er bei hohen Temperaturen, z.B. 400 bis 455ºC (750 bis 850ºF) arbeitet. Der Auslaßbereich hat die Möglichkeit, auf ein niedrigere Temperaturen geregelt zu werden, um so eine größere Orientierung durch eine Rotations- und Längsscherung zu bewirken. Schließlich arbeitet das obere Ende der Düse, welche die Ausrichtungsführungen enthält, unterhalb von ungefähr 120ºC (250ºF), um so ein geeignetes Funktionieren der Lagerungen aufrechtzuerhalten.
  • Andere Eigenschaften der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Düse sind in Tabelle II aufgeführt. Tabelle II Xydar-Düsenkonstruktion
  • Die Ausrüstung wurde erstellt, um die Unterdosierungsbedingung, welche von Dartco für das SRT-300 Xydar-Harz gefordert wird, zu erfüllen. Es wurde eine einfache Schneckenzuführvorrichtung angebracht.
  • Das Harz wurde dem vorgeheizten, leeren Extruder und der Düse zugeführt, und es wurde eine Folie extrudiert. Die Betriebsbedingungen sind in Tabelle III zusammengefaßt.
  • Das Harz wurde manuell der Eingangsöffnung zugeführt, wobei Unterdosierungsbedingungen simuliert wurden. Vorbereitende Berechnungen haben vorausgesagt, daß in der Düse hohe Schmelzdrücke auftreten würden. Um diese Drücke zu minimieren, wurde die Temperaturregulierung anfänglich auf 427ºC (800ºF) eingestellt, mit der Absicht, diese Temperatur zu reduzieren, nachdem die Extrusion einen kontinuierlichen Zustand erreicht hat. Dies verringert die Möglichkeiten von Druckstößen und die Beschädigung der Ausrüstung.
    • Tabelle III Betriebsbedingungen der Xydar-Extrusion Folienherstellung
  • Minimales Blasen und Ziehen 29 mm (1-1/8 in) Durchmesser 0,38 mm (15 mil) Dicke
  • Maximales Blasen und Ziehen 57 mm (2-1/4 in) Durchmesser 0,14 mm (5-1/2 mil) Dicke
  • Die Funktions- und Arbeitsweise des Verfahrens der multiaxialen Orientierung und die Ausrüstung der vorliegenden Erfindung sind somit einfach und unkompliziert.
  • Die entgegengesetzte Rotation der Düsen erzeugt eine Querscherung ohne jegliche Nettodrehung oder Drehmoment am extrudierten Schlauch.
  • Die Pumpe erzeugt den axialen Fluß und bestimmt zusammen mit dem Ringspalt die axiale Scherung (Fließprofil).
  • Das Abwärtsziehen des Schlauches mit einer linearen Geschwindigkeit, die größer ist als der Düsenausstoß, bewirkt eine axiale Streckung des heißen Extrudats.
  • Das Aufblasen des Folienschlauches bewirkt eine Umfangsbeanspruchung und Spannung des Extrudats.
  • Zusätzlich zu den oben beschriebenen Verarbeitungsbedingungen betrifft die vorliegende Erfindung multiaxial, vorzugsweise biaxial orientierte Folien, Beschichtungen und derartige Materialien, welche aus thermotropen Flüssigkristallpolymeren gebildet sind.
  • Zwei besonders bevorzugte thermotrope Flüssigkristallpolymere, aus welchen multiaxial orientierte Folien hergestellt werden können, sind die Polymere Xydar von Dartco Manufacturing Company und Vectra von Celanese.
  • Die chemischen Strukturen dieser beiden Polymere sind wie folgt: Xydar Vectra
  • Die vorliegende Erfindung betrifft somit die Herstellung von thermotropen Flüssigkristallpolymerfolien, welche eine im hohen Maße kontrollierte Orientierung besitzen, was zu Folien führt, welche ausgewogene Eigenschaften besitzen, die von einem praktischen Standpunkt aus brauchbarer sind als gewöhnliche, uniaxial (oder zufällig) orientierte thermotrope Flüssigkristallpolymerfolien, und die Folien an sich.
  • Die wesentlichen Festigkeitseigenschaften der Folien der vorliegenden Erfindung sind das Ergebnis eines zweistufigen Orientierungsverfahrens, gefolgt von einer Nachbehandlung, um die Ausgewogenheit der Folieneigenschaft zu optimieren.
  • Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Folien haben hohe Spannungswerte in der Maschinenrichtung und eine starke Festigkeit in der Querrichtung. Diese Folien halten ihre Folienintegrität in zwei Richtungen aufrecht, und sind als ein Ergebnis davon in vielen Anwendungen brauchbar, welche gute Folieneigenschaften erfordern. Der Wärmeausdehnungskoeffizient kann durch die Richtung und das Ausmaß der Orientierung in der Folie reguliert werden.
  • Die bis jetzt für thermotrope Flüssigkristallpolymerfolien identifizierten Anwendungen sind zahlreiche Anwendungen in den Bereichen einschließlich Bauwesen, Luftfahrt, Elektronik, Optik, Beschußsicherheit und Kommunikation. Zum Beispiel bietet das Verfahren der vorliegenden Erfindung Folien, welche hohe Festigkeitseigenschaften besitzen, was diese für die Herstellung von Laminatfolienwerkstoffen und dergleichen Strukturen geeignet macht.
  • Wie oben dargelegt, sind die bevorzugten thermotropen Flüssigkristallpolymere, welche als Ausgangsmaterialien in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, Xydar und Vectra.
  • Xydar ist die Handelsbezeichnung eines hochtemperaturthermotropen Harzes von Dartco. Vectra ist das Warenzeichen von Celanese für ihren Bereich an Kunststoffharzen, welche Leistungscharakteristiken zeigen, die ähnlich zu denen von Xydar sind.
  • Xydar besitzt die höchste Temperaturbeständigkeit aller im Handel erhältlichen Flüssigkristallpolymeren. Da Xydar ein thermotropes Polymer ist, kann die Folie bei einer hohen Temperatur geformt werden. Dies ermöglicht es Xydar, in einem riesigen Feld von Anwendungen verwendet zu werden, wo andere Flüssigkristallpolymere nicht verfügbar sind, z.B. in der Automobilindustrie für Schichtformteile.
  • Xydar-Harz schmilzt bei ungefähr 427ºC (800ºF) und ist das füllstofffreie thermotrope Flüssigkristallpolymer mit der höchsten Festigkeit, welches im Handel erhältlich ist. Die Schmelzeigenschaften dieses Harzes sind im allgemeinen auf das Spritzgießen zugeschnitten, d.h. niedriger Druck und leichtes Fließen, wenn durch enge Löcher gepumpt wird (Bedingungen mit hoher Scherung).
  • Die extrudierte Xydar-Folie war goldfarben (ähnlich den Harzpellets), an seiner Außenoberfläche relativ stark strukturiert und viel weniger an der Innenseite. Die starke Strukturierung scheint von Hohlräumen herzurühren, welche insbesondere in den dünnsten, am stärksten geblasenen Flächen des Schlauches erkennbar sind. Während Xydar-Harz weder bereitwillig Feuchtigkeit absorbiert, noch im Gleichgewichtszustand viel Feuchtigkeit speichert, besteht die Möglichkeit, daß die Folienstrukturierung von einem Feuchtigkeitsverlust herrührt. Ein Vortrocknen des Harzes in einem erwärmten Vakuumofen sollte helfen, dieses Problem zu lösen.
  • Die Hohlräume in der Folie geben ihr eine nichthomogene Erscheinung und resultieren in einer rauhen Oberflächenstrukturierung. Gegen das Licht betrachtet erscheint die Xydar-Folie als ein verbundenes Netzwerk mit den charakteristischen "Fibrillen" in grob zu der Maschinenrichtung ausgerichteten Winkeln.
  • Die "gesprenkelte" Natur der Xydar-Folie könnte von der Entwicklung von Gasblasen aus im Xydar mitgeführter Feuchtigkeit herrühren. Sogar ein geringer Prozentsatz an Feuchtigkeit kann ein Schäumen bewirken, wie bei der Nylonextrusion. Ein Vortrocknen des Xydar-Harzes sollten diesen Feuchtigkeitseffekt abklären.
  • Es ist ebenfalls möglich, daß die Xydarschmelze nicht gleichmäßig während der Extrusion fließt, was zu Bereichen hoher und niedriger Verfestigung führt. Dieses Problem könnte durch Verwendung von Material der "Extrusionsgüteklasse" gelöst werden, welches bessere Zieheigenschaften besitzen sollte. Ebenfalls Änderungen hinsichtlich der Temperatur, des Druckes und des Durchsatzes werden die Eigenschaften und die Oberflächenbeschaffenheit verbessern.
  • Es wurden 6,7 kg (15 lbs) an von Celanese hergestelltem Vectra B900-Harz nach den Empfehlungen des Herstellers getrocknet und erfolgreich zu einer Folie mit einer Vielzahl an biaxialen Orientierungen extrudiert. Tabelle IV gibt eine Übersicht über die Bedingungen und Ergebnisse der Extrusion.
  • Die Vectra-Folien zeigten eine viel geringere Porosität als die Xydar-Folien, zeigten eine biaxiale Fibrillierung und Festigkeit zum Zeitpunkt der Extrusion und besaßen eine extrem glatte Oberfläche. Es wurden sofort Foliendicken von 0,05 mm (2 mils) erhalten.
  • Wenn wie bei den Xydar-Folien verfahren wurde, wurden thermisch verbundene Laminate erhalten, sowohl mit der uniaxialen Celanese-Vectra-Folie als auch mit den frisch hergestellten biaxialen Vectra-Folien. Aufgrund der Unterschiede zwischen den beiden Güteklassen des Harzes (die Celanese-Folie verwendet A900 Vectra, wohingegen die Folien der vorliegenden Erfindung B900 verwendeten), wurden die Temperaturen und Drücke für jeden Laminattyp optimiert. Mit der biaxialen Folie wurde ebenfalls erfolgreich eine Kupferplattierung durchgeführt. Tabelle IV Bedingungen der Vectra-Extrusion und erhaltene Folie B. Erhaltene Folie
  • Tabelle V zeigt vorläufige Daten für die oben angegebenen Vectra-Folienproben: Tabelle V Vorläufige Eigenschaften von Vectra-Folien
  • Die hohen Zugeigenschaften zeigen an, daß Vectra in der Tat wünschenswerte Eigenschaften für elektronische Anwendungen (z.B. Substrate für Leiterplatten und dergleichen) bietet. Jedoch müssen die hoch anisotropen CTE-Eigenschaften der unidirektionalen Folie modifiziert werden, wenn isotrope x- und y-CTE im Bereich von 3,7 µ/ºC erzielt werden sollen. Die Folie kann auf diese gewünschten CTE-Eigenschaften zugeschnitten werden, indem wie bei Xydar während der Herstellung verschiedene Grade der biaxialen Orientierung der Moleküle in der Folie induziert werden.
    • LAMINATE
  • Durch Heißzusammenpressen von zwei oder mehreren einzelnen Folienschichten bei einer Temperatur, die von ungefähr 238ºC (525ºF) bis 288ºC (550ºF) reicht, und bei einem Druck, welcher von ungefähr 0,7 (100 psi) bis 1,4 MPa (200 psi) reicht, wurden sowohl Xydar- als auch Vectra- Folienlaminate hergestellt. Siehe Tabelle VI. Tabelle VI Verarbeitungsbedingungen für Laminate
  • Anmerkung: Bei der Bildung von Xydar, Form auf 260ºC vorheizen.
  • Bei der Bildung von Vectra, Form auf 220ºC vorheizen.
  • Form schnell auf 100ºC abkühlen.
  • Zusätzlich wurde Kupfer mit diesen Laminaten verbunden, indem dasselbe Heißpreßverfahren bei denselben, wie oben beschriebenen Temperaturen und Drücken verwendet wurde. Tabelle VII zeigt die Verarbeitungsbedingungen für Proben, welche mit Xydar und Kupferfolie hergestellt wurden. Bedingungen der Laminierung von Xydar-Folie und Kupferfolie

Claims (10)

1. Folie mit einem regulierbaren, aus negativ, positiv und Null ausgewählten Wärmeausdehnungskoeffizienten in einer beliebigen Ebene der Folie und einer Dicke von bis zu 0,1 mm, welche aus einem molekular geordneten, thermotropen Flüssigkristallpolymer hergestellt ist, wobei die Folie eine multiaxiale molekulare Orientierung besitzt.
2. Folie gemäß Anspruch 1, welche eine Dicke von höchstens 0,05 mm besitzt.
3. Folie gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die multiaxiale molekulare Orientierung biaxial ausgeglichen ist.
4. Folie gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Flüssigkristallpolymer aus denen der folgenden Formeln ausgewählt ist:
5. Verfahren zur Herstellung einer inultiaxial orientierten Folie mit einer Dicke von bis zu 0,1 mm aus einer thermotropen Flüssigkristallpolymerfolie, welche die folgenden Schritte umfaßt:
(a) Unterziehen einer Schmelze aus dem Polymer dem Extrudieren mit biaxialen Scherkräften;
(b) anschließendes Strecken des Extrudats und
(c) Trocknen und Kühlen des gestreckten Extrudats.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die multiaxiale Orientierung biaxial ausgeglichen ist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das thermotrope Polymer die Formel
besitzt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 5, 6 oder 7, wobei das Polymer durch entgegengesetzt rotierende Ringdüsen extrudiert wird, und das resultierende, biaxial orientierte, röhrenförmige Extrudat nach unten gezogen und aufgeblasen wird.
9. Laminierter Verbundwerkstoff aus mindestens zwei multiaxial orientierten Folien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
10. Laminierter Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 8 mit einer Schicht aus Kupfer darauf oder darin.
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