DE1194561B

DE1194561B - Verfahren zur Herstellung eines biaxial orientierten Polyaethylenterephthalatfilms mit hoher Festigkeit in Laengsrichtung

Info

Publication number: DE1194561B
Application number: DEI13230A
Authority: DE
Inventors: John Francis Edward Adams; Kenneth George Gerber; William Anthony Holmes-Walker
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1956-05-18
Filing date: 1957-05-18
Publication date: 1965-06-10

Description

Verfahren zur Herstellung eines biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfilms mit hoher Festigkeit in Längsrichtung Es ist bekannt, daß die physikalischen Eigenschaften von orientierbaren Filmen aus organischen thermoplastischen Stoffen, insbesondere deren Zugfestigkeit, durch Strecken der Filme verbessert werden können, wobei eine Orientierung der Moleküle stattfindet.
Es ist ferner bekannt, Kunststoff-Filme, insbesondere auch Polyäthylenterephthalatfilme, biaxial zu orientieren, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern, und danach in der Wärme zu fixieren, um sie gegen Schrumpfen zu stabilisieren.
Es ist ferner auch schon der Gedanke bekanntgeworden, einen Film zunächst in Längsrichtung und anschließend sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung zu strecken, ohne daß ein Verfahren zur Durchführung dieser komplizierteren Arbeitsweise angegeben worden wäre oder Gründe, insbesondere Vorteile, für eine solche kompliziertere Arbeitsweise genannt worden wären.
Für gewisse Anwendungszwecke, beispielsweise als Basis für photographische, vor allem kinematographische Filme, Magnetogrammträger, Verpackungsstreifen und Schnüre oder Litzen, Klebestreifen, Treibriemen, Gurtbänder, elektrische Isolierbänder, Dekorationsgarne und Gurte für Stuhlpolsterung, Korbherstellung u. dgl., ist es erwünscht, daß die Filme eine Zugfestigkeit in einer Richtung haben, vor allem natürlich der Längsrichtung, die hoch ist im Vergleich zur Festigkeit in irgendeiner anderen Richtung, wobei beispielsweise aus optischen Gründen eine ausgeglichene biaxiale Orientierung vorliegen soll und gleichzeitig die Filme eine hinreichende Zugfestigkeit im rechten Winkel zur Richtung der höheren Zugfestigkeit besitzen sollen.
Erfindungsgemäß kann ein biaxial orientierter Polyäthylenterephthalatfilm mit hoher Festigkeit in Längsrichtung dadurch hergestellt werden, daß ein bereits biaxial orientierter und vorzugsweise auch wärmefixierter Polyäthylenterephthalatfilm zusätzlich in Längsrichtung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 220"C auf ein Gesamtstreckverhältnis in Längsrichtung gestreckt wird, das größer ist als das in der Querrichtung und größer als 1: 4 ist.
Wenn eine besonders geringe Schrumpfung im endgültigen Film erwünscht ist, kann die Wärmefixierung selbstverständlich auch nach dem letzten Streckvorgang vorgenommen werden.
Überraschenderweise haben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Polyäthylenterephthalatfilme eine Reißfestigkeit von mindestens 2812,3 kg/ cm2 in der Längsrichtung und eine Reißfestigkeit von mindestens 562,4 kg/cm2 in der Querrichtung.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung können die üblichen Arbeitsweisen und Arbeitsbedingungen zum Strecken von Filmen angewandt werden. In dem Falle, in dem ein flacher Film erwünscht ist, der eine größere Festigkeit in Längsrichtung hat, ist es im allgemeinen leichter, die ursprüngliche biaxiale Orientierung durch eines der bekannten Zweistufenverfahren, und zwar zunächst in der Längsrichtung und dann in der Querrichtung durchzuführen, worauf dann der Film erfindungsgemäß erneut in der Längsrichtung gestreckt wird, beispielsweise mit Hilfe von zwei Quetschwalzenpaaren, von denen das zweite Paar mit einer größeren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird als das erste Paar. Bei Verarbeiten eines schlauchförmigen Films ist es vorzuziehen, den Film zunächst gleichzeitig in beiden Richtungen zu strecken, und zwar indem in dem Filminneren ein Überdruck zwischen zwei Quetschwalzenpaaren aufrechterhalten wird, welche in entsprechender Weise mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben werden, worauf dann der Filmschlauch erfindungsgemäß erneut in der Längsrichtung gestreckt wird, indem im Inneren desselben wieder ein Überdruck aufgebaut wird, und zwar mit einem solchen Druck, daß nur eine geringe Querschrumpfung stattfinden kann, und wobei die Streckung durch ein drittes Quetschwalzenpaar erfolgt, das mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird, die größer ist als diejenige des zweiten Quetschwalzenpaares.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele noch näher erläutert; die mechanischen Werte der nach den Beispielen hergestellten Folien sind in der anschließenden Tabelle zusammen mit den mechanischen Werten von Kontrollmustern zusammengestellt, von denen das Muster A ein Film aus Polyäthylenterephthalat war, der durch Strecken des Filmes nur in der Längsrichtung mit sehr hohem Streckverhältnis hergestellt wurde, und das Muster B im üblichen Zweistufenverfahren biaxial orientiert worden ist.
Beispiel 1 Ein flacher amorpher Polyäthylenterephthalatfilm wurde in der Vorschubrichtung (Längsrichtung) über einer erwarmten Walze in einem Verhältnis von 2,5:1 bei einer Temperatur von 85"C gestreckt. Der Film wurde dann in der Querrichtung in einem Verhältnis von 3,25:1 in einem Wasserbad von 85"C gestreckt.
Schließlich wurde der Film erneut in der Vorschubrichtung unter einem Verhältnis von 2,25:1 über einer Rolle mit einer Temperatur von 150"C gestreckt.
Beispiel 2 Ein flacher amorpher Polyäthylenterephthalatfilm wurde in der Vorschubrichtung mit einem Verhältnis von 3:1 unter einem Infraroterhitzer bei einer konstanten Temperatur zwischen 75 und 90"C gestreckt, und zwar mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 1,37 m pro Minute. Der Film wurde dann in der Querrichtung in einem Wasserbad von 900 C mit einem Verhältnis von 3,25:1 gestreckt und dann unter Spannung durch einen Wärmebehandlungsofen mit einer Temperatur von 200"C hindurchgeführt, worauf er erneut in der Vorschubrichtung mit einem Verhältnis von 1,75:1 unter einem Infraroterhitzer mit einer konstanten Temperatur zwischen 100 und 150"C gestreckt wurde.
Beispiel 3 Ein amorpher Filmschlauch aus Polyäthylenterephthalat wurde gleichzeitig in der Vorschubrichtung und in der Querrichtung mit Streckverhältnissen von 3,3:1 und 3,75:1 gestreckt, wobei er durch einen Infraroterhitzer auf einer Temperatur zwischen 90 und 120"C gehalten wurde und die Vorschubgeschwindigkeit des Filmes 3 m pro Minute betrug.
Der Film wurde dann in eine Zone eingeführt, welche in ähnlicher Weise auf eine Temperatur zwischen 120 und 160"C eingestellt wurde und bei dieser Temperatur in der Vorschubrichtung mit einem Verhältnis von 1,5:1 gestreckt. Während dieser Streckbehandlung war die in dem Film vorhandene Luftblase derart eingestellt, daß die Breite des Filmes sich von 56 auf 25 cm verringerte.

Beispiel 4 Das im Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, und zwar unter Anwendung eines endgültigen Streckverhältnisses von 1,75:1, wobei der Film auf eine Breite von 40 cm schrumpfte.

Streckverhältnis

Dicke Dicke Festigkeit in Festigkeit in der

Filmprobe in der in der des des fertig- Längsrichtung Reiß- Querrichtung Reiß-

nach Vorschub- m der Vorschub- amorphen gestreckten dehnung dehnung

Beispiel richtung Quer- nchtung Films Films a) , b) a) | b)

(Längs- richtung (Längs-

richtung) zu richtung) mm mm kg/cm2 kg!cm2 01o kg/cm2 kg/cm2 01o

A 5 t - ~ 0,15 0,03 3515,3 4218,4 30 -* ~ ~

B 3 3,25 - 1,3 0,13 914 1546,7 180 1 1,62 130-

1 2,5 3,25 2,25 0,3 0,046 2109 39372 55 0,7 0,84 300

2 3 3,25 1,75 1,1 0,09 3093,5 3515,3 35 0,63 0,91 200

3 3,25 3,75 1,5 0,33 0,02 3656 3867 12 0,56 - 300

4 3,3 3,75 1,75 0,33 0,022 2601,4! 3585,6 35 0,84 1,55 205

+ In der Priifmaschine zerrissen. a) Streckgrenze. b) Reißfestigkeit.

Aus den Tabellenwerten ergibt sich, daß die erfindungsgemäß hergestellten Filme neben der ausgezeichneten Reißfestigkeit auch eine geringere Dehrmng aufweisen, ehe sie in Richtung der maximalen Beanspruchung brechen, als es bei üblich biaxial orientierten Filmen der Fall ist. Während die Reißdehnung bei erfindungsgemäß hergestellten Filmen in der Größenordnung von 10 bis 40°/0 liegt, liegt sie bei normal biaxial orientierten Filmen in der Größenordnung von 80 bis 150%.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung eines biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfilms mit hoher Festigkeit in Längsrichtung, d a d u r c h g e -eiiii e n n z e i c h n e t, daß ein bereits biaxial orien- tierter und vorzugsweise auch wärmefixierter Polyäthylenterephthalatfilm zusätzlich in Längsrichtung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 220"C auf ein Gesamtstreckverhältnis in Längsrichtung gestreckt wird, das größer als das in der Querrichtung und größer als 1: 4 ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 654299, 673 607, 700944, 715733, 830413; schweizerische Patentschriften Nr. 260 375, 277 406, 290 384; französische Patentschriften Nr. 693 186, 1 051 515, 1 091 716; USA.-Patentschriften Nr. 2 641 022, 2 718 666, 2728941.