NL8900189A - Werkwijze ter vervaardiging van poly-epsilon-caproamide film. - Google Patents

Description

W

f

U

V.0. 2005

Werkwijze ter vervaardiging van poly-£-caproamide film.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter vervaardiding van gehomogeniseerde polyamide poly-fi-capro-amide film onder toepassing van een enkel polymeer van £-caprolactam. De uitvinding heeft in het bijzonder betrek-5 king op een vervaardigingsmethode, die resulteert in een film met een uniforme dikte, een uitstekende doorzichtigheid en een geringe kristallisatiegraad. Poly-f-caproamide polymeer met een relatieve viscositeit tussen 3 en 4,5 wordt geplakt tussen een elektrode met een hoge spanning van meer 10 dan 4,0 KV en met een geringe stroomsterkte gekoeld met behulp van een walsvormige roterende koeler, gevolgd door vertikaal strekken en horizontaal strekken.

Deze thermoplastische film heeft verbeterde fysische eigenschappen, zoals gastegenhouding, speldeprikweerstand, 15 stootweerstand, breuksterkte en doorzichtigheid als gevolg van het biaxiaal (verticaal en horizontaal) strekken van het ongeoriënteerde vel.

Hoewel voor het biaxiaal strekken van ongeoriënteerde film diverse methoden zijn voorgesteld, kunnen zij in het 20 algemeen worden geklassificeerd als methoden voor het gelijktijdig biaxiaal strekken en methoden voor het achtereenvolgens biaxiaal strekken.

Bij de methode voor het gelijktijdig biaxiaal strekken is de draadinrichting van de spanklem zeer gecompliceerd 25 daar de ongeoriënteerde film gelijktijdig biaxiaal (verticaal en horizontaal) in een spanner moet worden gestrekt.

Deze methode is zeer kostbaar daar de inrichting daarvoor nog niet in algemeen gebruik is. Bovendien vertoont deze methode een productiviteitsdaling daar de streksnelheid moei-30 lijk te veranderen is.

Fig. 1 toont een vervaardigingsproces, waarbij het biaxiaal strekken achtereenvolgens wordt uitgevoerd.

Fig. 2 toont een afkoelingsproces van het ongestrekte vel volgens de elektrostatische plakmethode.

89 00 189 .' «t * -2-

Zoals getoond in fig. 1 wordt voor het achtereenvolgens biaxiaal strekken achtereenvolgens gebruik gemaakt van een met walsen uitgeruste verticale strekinrichting 3 en een horizontale strekinrichting 4 van het klemtype, nadat 5 een ongeoriënteerd vel uit de smelt is geëxtrudeerd door een T-mondstuk 1 van een extrusie-inrichting. Het vel wordt dan routinematig gekoeld en gehard op het oppervlak van een beweegbare koeler, zoals een walsvormige roterende koeler 2.

Het aldus verkregen produkt vertoont echter een slechte 10 thermische geleiding doordat een dunne luchtlaag is ingemengd tussen het gesmolten, maar ongestrekte vel, en de beweegbare koeler, waardoor een vel wordt verkregen met een hogere kristallisatiegraad en slechte doorzichtigheid. Dit komt doordat het gesmolten vel snel wordt gehard en gekristalli-15 seerd. De strekbaarheid van het ongestrekte vel is gering en de doorzichtigheid van het gestrekte vel is eveneens gering.

Als een ongestrekt vel van gesmolten polymeer wordt geplakt en gekoeld op het oppervlak van een koelinrichting zonder vorming van een dunne laag lucht wordt een vel van 20 poly-£-caproamide polymeer verkregen met een verminderde kristallisatiegraad en een verbeterde strekbaarheid.

Om het geëxtrudeerde gesmolten vel zichzelf op het oppervlak van de koeler te doen plakken wordt volgens de uitvinding een elektrostatische inrichting gebruikt, die het 25 velmateriaal op het oppervlak van de koeler doet vastplakken en het doet afkoelen door aanleggen van een hoge spanning bij een lage stroomsterkte tussen het oppervlak van de elektrode en de koeler met een messnedevormige, draadvormige of multi-naaldvormige elektrode 5tussen het T-mondstuk en de 30 koeler of zo dicht mogelijk bij de koeler, waarbij daartussen een ongestrekt vel wordt gevoerd. Daarbij wordt liever gebruik gemaakt van een draadvormig elektrodeorgaan dan van een kostbaar messnedevormig of multinaaldvormig orgaan.

Wat de polymerisatiegraad van de als grondstof te 35 gebruiken polyamidehars betreft is een relatieve viscositeit van meer dan 3,0 of liever 3,0 tot 4,5 vereist.

BS 00 189 .' -3- -?

Gehomogeniseerde poly-£-caproamidehars met een zodanige polymerisatiegraad/ dat de relatieve viscositeit minder dan 3,0 bedraagt, verslechtert gemakkelijk door temperatuur. Daardoor wordt bij het vervaardigen van film de in-5 richting verontreinigd met oligomeer en worden de gewenste gestabiliseerde fysische eigenschappen van biaxiaal gestrekte film niet bereikt. Wanneer de polymerisatiegraad zodanig is, dat de relatieve viscositeit meer bedraagt dan 4,5, wordt het moeilijk films te vervaardigen doordat tijdens het 10 vervaardigingsproces meer belasting wordt veroorzaakt.

De uitvinding maakt derhalve gebruik van gehomogeniseerd poly-E-caproamide en maakt het dankzij het beschreven electrostatische orgaan mogelijk om een biaxiaal gestrekte poly-£-caproamidefilm met een uitstekende doorzichtigheid, 15 uniforme dikte, lage kristallisatiegraad en geringe afwijking in de kristallisatiegraad te maken.

Volgens de uitvinding wordt als grondstof een enkel polymeer van ^.-caprolactam gebruikt, dat algemeen nylon-6 wordt genoemd. Ter verbetering van de activiteit, blok-20 keringsweerstand, strekbaarheid, warmtebestendigheid en elec-triciteitverwijderende eigenschappen van de gestrekte poly-meerfilm kunnen tijdens de polymerisatiereactie toevoegsels, zoals actief middel, anti-oxydant, ultraviolette straling-absorberend middel en statische lading voorkomend middel wor-25 den bijgemengd in zodanige mate, dat de aard van de film niet nadelig wordt beïnvloed.

Volgens de uitvinding wordt een niet-geörienteerd, amorf ongestrekt vel vervaardigd doordat het poly-£-capro-amidepolymeer boven zijn smeltpunt wordt verhit, geëxtrudeerd 30 met behulp van een extrusiexnrichting en elektrostatisch geplakt tussen het oppervlak van een walsvormige roterende koeler en een draadvormige elektrode, waarop spanning van 4,0-10,0 KV bij een lage stroomstrekte is aangelegd, en vervolgens wordt verhard onder koeling. Wanneer de spanning 35 hoger is dan 10,0 KV vindt vonkvorming plaats. Wanneer de spanning lager is dan 4,0 KV kan de productiviteit van de biaxiaal gestrekte polyamidefilm niet worden bereikt omdat het 89 00 189.

f « -4- elektrostatische vermogen te gering is (voor biaxiaal gestrekte polyamidefilm moet de treksnelheid van het ongestrekte vel groter zijn 20 m/min om de produktie te bereiken). Voor het ongestrekte vel dat elektrostatisch wordt geplakt 5 is het gewenst dat de kristallisatiegraad minder is dan 5%, omdat dit het daaropvolgende biaxiaal strekken vergemakkelijkt.

Het beschreven elektrostatische orgaan wordt getoond in fig. 2. Een elektrode 5 in de vorm van een enkelvoudige 10 draad wordt aangebracht nabij het oppervlak van een walsvor-mige roterende koeler 2 en tussen de elektrode 5 en de geaarde koeler 2 wordt een hoge spanning van 4,0-10,0 KV aangelegd bij een lage stroomsterkte. Tussen de elektrode en het oppervlak van de koeler ontstaat elektrostatisch vermo-15 gen. Wanneer een gesmolten extrudaat daartussen wordt gevoerd wordt het op bevredigende wijze op het oppervlak van de koeler geplakt.

Vervolgens wordt, zoals getoond in fig. 1, het ongestrekte vel (S) verticaal gestrekt boven zijn vertikale V2 20 strekwaarde (= ) van 2,0 en in de horizontale strekmnch- ting 4 van het klemtype gevoerd. Nadat het vel tot een bepaalde breedte is uitgetrokken en door het door warmte fixerende gedeelte 6 is gefixeerd, worden de beide randen afgesneden. Aldus wordt een voltooide film opgewonden.

Hoewel een op een dergelijke wijze biaxiaal gestrek-25 te poly-f-caproamidefilm (F) bevredigende eigenschappen bezit, kan de film vertikaal of horizontaal verder worden gestrekt ter verbetering van een bepaalde fysische eigenschap.

De meting van de bijzondere waarde van de volgens de uitvinding verkregen film (F) geschiedt als volgt: 30 (A) % dikte-afwijking = ~ dmin x 100 agem waarin: d x = de maximum dikte in de breedterichting; d . = de minimum dikte in de breedterichting; mm dgem = de gemiddelde dikte in de breedterichting.

8900189.

% -ir -5- (B) relatieve viscositeit: de hars wordt opgelost in 96,3%'s zwavelzuur in een concentratie van 1,0 g/100 ml en in een thermostaat van 20°C gemeten met een 5 Oswald viscositeitsmeter.

Belichamingen 1-6

Gehomogeniseerde polyamide poly-i-caproamidehars met een relatieve viscositeit tussen 2,0 en 4,5 wordt bij 110°C gedroogd in een roterende vacuumdroger. Nadat het vochtgehal-10 te op 0,1 gew.% is gebracht wordt de hars bij 260°C gesmolten in een extrusie-inrichting met een diameter van 90 mm, die voorzien is van een T-mondstuk 1. Gesmolten polymeerhars wordt geëxtrudeerd tussen een op 25°C gekoelde geaarde wals« vormige roterende koeler 2 en een draadvormige elektrode 5 15 waartussen een spanning van 5,0 KV bij een geringe stroom-sterkte is aangelegd. De polymeerhars wordt op de koeler gedrukt en men verkrijgt een amorf ongestrekt vel (S) met een dikte van ongeveer 150 yam en een breedte van 1 m. Dit ongestrekte vel (S) wordt vertikaal gestrekt in een strekverhou-20 ding, die driemaal meer is dan een normale vertikale strek-inrichting (3) en vervolgens horizontaal gestrekt in een verhouding die 3,5 maal meer is dan een normale horizontale strekinrichting van het klemtype. Wanneer zijn warmte wordt aangepast wordt een biaxiaal gestrekte film (S) met een dik-25 te van 15 yum opgewonden.

Tabel A toont de strekbaarheid van elke vervaardigde film. Het percentage dikte-afwijking van elke gestrekte film is afhankelijk van zijn relatieve viscositeit. In de belichamingen 1-6 bedraagt de aangelegde spanning 5,0 KV en 30 is de treksnelheid van de walsvormige roterende koeler 20 of 40 m/min.

Uit tabel A blijkt dat een relatieve viscositeit van 3,0-4,5 een bevredigende strekbaarheid opleverde bij een dikte-afwijking van minder dan 10%.

8900189.

¢- » -6-

TABEL A

___________________________ _______f---------- 3 03 [

* P- CD

3 Η I

cn ui os w to p» ip p· ! CH 0 cd cd tr <J *3 0)

P ! I

0) Di j _____ Η· ------- Γ rt < fa

iQ rt - CD H· CD

CD CD H· 01 P

31 as. as. ω w to tur+Ofu

DjD » ·» ^ ^ ·» « Ort.

• Η) uiio <-π ο υι σ οι ρ· ! t η· η) ; ρ· ! ι <

1-1. ί 1 CD

ρ· !-———----------------””.....’ ; i < η

3 , ί I OOP

U5 I ι ί ΟΡΟ 1 ' Η 3 ** < ί CD Η · 03 D) t i I Ρ >Ρ 3 Μ 3 CD Ο Ρ>

ι os μ as to as. to as. to as to as to .—. ι—1 CD

Diioo . ο o · ο o oo oo ο ο ι 3 p fcr ! o CD I ‘ .^001(+ ! ’ 3 rt p· ' p iD ! ! p- CD D I o CD ! : 3 P 03 en : , cd K rt t+ : 3 P) Ρ» P ' I D H rt· CD : i CD ω p- X l ; I I 01 (+ I o (D--_----------1--------------------- cr -+-- o*...... ..... " cr

(D iqCDilD ! 3“ 'W CD

Hi' ! < j CD < CD ! CD (+ p- : P . θ' P O' : p- p οι I—1 == :: :== 1 . (D ! P (D _ P ! Pi CD Ό

3 “ Pi | O D “O ** PJ

' I P- X p- O' 3 < ; <JQ : CD iQ ί CD ï DJ 3 pi ί CD ! 3 CD i 3 ; P) P- 3 i 3 3i P 3 i pj Pi I________I- <D- 3 .. - -- - T------------------—-- ΓΤΓχυ p. t . CD P· P· 3 1 ; 3 * Ui P ; , · HuP (+

P > P· CD O

P : ! Hvp I

. 3 CD P> « P'p> p* I to I . 01 Hi < pi u oi -J u> asui v£>to w :-(+¾ 3 I <· » O'. - » - · dP P P- i P1 Ό IS 00 tow «300 U1 ''—(DW.

Pi W I

o· _L_ ύΡ :.-------:-- ~

r+ O* 3 . i O

P- P- CD CD i Ό 03 3 P CD ' :3 «D Pi P ! 89 Θ0189.

-1-J-^-1- ·* i -7-

Belichaminqen 7-13

Het drogen, het elektrostatisch plakken en de strek-omstandigheden zijn dezelfde als in tabel A. Uit gehomogeniseerd polyamide poly- -caproamidehars met een relatieve viscositeit van 3,5 wordt een ongestrekt vel en een ge-5 strekte film verkregen bij een plakspanning van 3,0-10,0 KV en een treksnelheid van de walsvormige roterende koeler van 5-70m/min.De mate waarin de gesmolten polymeerhars aan het oppervlak van de walsvormige roterende koeler is geplakt bepaalt de dikte-afwijking, de strekbaarheid van het onge-10 strekte vel en de dikte-afwijking van de gestrekte film.

Tabel B toont de treksnelheid van het ongestrekte vel van meer dan 20 m/min binnen de grenzen van 4,0-10,0 KV, alsook een verbeterde strekbaarheid en een dikte-afwijking van de gestrekte film van minder dan 10%.

63 00 189 .^ -8- i ----p-g-p

CD

H

H-

M O

o lO CO 3“ Η· 3 _____________iQ____ <J\ >t» OJ CO ^

<, » N <· O

O o ui o H

rt X W « W 5} < < < < ^

CD

h! CL t-3 0 (D K —* (+ CD

3 (t ί X

\ hi cu 3 (TiCn^ljOtOM (31 UI J* OJ ΙΟ Η* to i-1 μ* tot-1 3 CD H 3

O O O O O O O O O O O O OLnOOl o o ui μ· 3 3 CD

3 Pi < H -15 O 3 3 CD tV 3 3-O H'Oi CD P H (D <3 CD 3 3 3 < 2 O 3' 1-3 t-i

5 2.¾ (D O

S ™ ^ s 151 S; £ p < p co

X o o o o o χχοοοο xxox XXO a<pg ^ M PH

lO Q, H H 3 ^ W

*9 S' 3 pi 3 0 $ ro tv 3 3 H tr1

Ti tV 3 3 S7 O < 3 3 U) I

Si CD 3 3 - {Λ O. H 3 3" 3 Ui I CO ^ CD 0 CD Η· 0 _________$ < P < £ ö 2 CD CD 3 W· H· 2 k , Η* 3 3 <-J· tV §

* p|> | - Hf·1 S

vj LO CO iO >t» tO COOO*>COWtO VO -J UI (31 o UI ui ^-.lifDH-CD o’

CO (O H (D (O l-i to U Η H Cl U) CO CO 00 tO tO CO CD ._- q iQ fü O

rt 3 Hi 5

______<U___L... K

m 3 tr tr tr £ 3 id ro p ro p ro <p cb 2.

co < CD <(D< CD 3,rt tr H tr h tr 3 cr trm

H = s = = CD hi - = = =CD 3 = = CD = = 3 2 O

O DiO Dj O P1 0 & g tV H· !V H- ** H- £* n 3 (13 PCD prop ro ^ 3 ro 3 ro 3 ro 3 φ £ _&__&___Pi £ £

Hip £ α μ.

H· CD < H- ® 5 H 3 3 v-J· £ 2 3 r+ 3 tV£ g 3 H· £ - CD P 3 1 <.

Η Η I-* _±p UmJ /Tl ,q I "S

σι u> it* >e* i 003013 l mcufl I I I . w ft 3 H* | ^ ^ " %<%% Hl 3

MOO CO O M MMOHIO COOJtO O

--------—--O

O 3 Ό μ- ? ? 8900 159.-^-L-1-^-1 " 't -9- * I I Μ

<<5 3 ω *° Μ S

ο ο 2 ο ο σ , . π_____— 2 H H Φ ΠΠΤΏ 5 < Η· Η φ Ο Ο, 3* Κ 3 Η· Φ £τ φ φ φ iQ W 3 £ 'fj «* Ο. g. _ ° ® ιο μ- U Φ ' ' ® Οΰ Φ Η Ο ° 03 3 Φ Φ _ w rtvQ 3 f-1 ?? Pi q 3 φ & Φ I < << φ Μ φ -i----------- χ η- rtK D. φ Φ Η-* ?Τ Η> Γ+ Γ+ Η- Φ Φ S* > m I -J <Τι UI >Ρ* CO tO I—’ 'JcriUIi&OJNJj^ ΠφΜ, ω οοοοοοο ο ο ο ο ο ο ο Ηί ο g Η- μ. .· l_J.

3 Ρ.3 η· Φ Η-3 H 3 Φ & ΡιΦ Η·------------------------ PJ Η 1)1 3 &

μι fU

Ο 3 ^ χ χχχχοΧο χχοοοοο ο

dP

--g- — - ~ " φ [Ο φ ο t-i to to μ» μ> , υι ο ω co it* to σι couu*iMow fl) ΙΟ U U1 00 σι Η ιί· U) Φ 00 Μ UI tO [Ο 3 - ιΩ φ oa iQ φ ld Φ < Φ Φ ^ φ σ* ^ σ σ η Ö* = 5 μ = φ = 3 ^ = = = = = Φ Η Ο Qt 0 Ο 0< Ο ** Η· X £* ^ Φ ιΩ Φ Φ <5 φ 3 Φ 3 3 Φ 3 3 2 φ, & to to _ I I οι ο ιο I oo oo ο ο οι σι

I ,,, II

μι to σι OOHCOUHOl 3 < Η- Ο 3 3 =ιΐ> * < 89 00 189 .’ _?__^_ * \ -10-

De uitvinding verschaft een zeer effectieve methode voor de vervaardiging van biaxiaal gestrekte poly-£-capro-amidefilm met een uniforme dikte, uitstekende doorzichtigheid en lage kristallisatiegraad. De kristallisatiegraad 5 wordt verminderd door fixering van het gehomogeniseerde polyamine poly-£-caproamidevel, verkregen uit een enkelvoudig £-caprolactam polymeer met een relatieve viscositeit van ten minste 3,0, bij voorkeur van 3,0-4,5. De polymerisa-tiegraad wordt gefixeerd door de elektrostatische plakme-10 thode, waarbij een spanning van 4,0-10,0 KV bij een lage stroomsterkte het harsmateriaal plakt tussen het oppervlak van een walsvormige roterende koeler en een draadvormige elektrode.

89 00189.

Claims (1)

1. Werkwijze ter vervaardiging van een normale polymeer- film, waarbij door afkoeling en harding van geëxtrudeerde gesmolten hars op een walsvormige roterende koeler een ongestrekt vel wordt vervaardigd en het ongestrekte vel verti-5 kaal wordt gestrekt met een vertikale streksinrichting en vervolgens horizontaal wordt gestrekt met een horizontale strekinrichting, met het kenmerk, dat uit £-caproamidepoly-meer met een relatieve viscositeit van 3,0-4,5 een vel met een lage kristallisatiegraad en een geringe afwijking van 10 de kristallisatiegraad wordt vervaardigd volgens een elektrostatische plakmethode, waarbij op een nabij het oppervlak van de walsvormige roterende koeler opgestelde draadvormige elektrode een spanning van 4,0-10,0 KV wordt aangelegd, waarna het verkregen vel door achtereenvolgens biaxiaal 15 strekken tot een film wordt verwerkt. 8900189.