DE2336228A1 - Biaxial orientierte polyaethylenterephthalatfolie und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Biaxial orientierte polyaethylenterephthalatfolie und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
FATENTAKWALTE
DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖN WALD
DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DtPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER
DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH DIPL.-ING. SELTING
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
16. Juli 1973 Ke/Ax/Ki/Bn
522 Fifth Avenue, ITew York, N.Y. 1OG3>6 OJ.S.A.)
Biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfolie ur.d Verfahren zu ihrer Hersteilung
Die Erfindung betrifft eine biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfolie
mit ausgeglichenen und ausgewogenen Eigenschäften und ein Verfahren zur Herstellung dieser Folie.
In den letzten Jahren hat die Verwendung von Magnetbändern für Audio-, Video- und Computeramendungen ganz erheblich
zugenommen. Parallel mit dieser Zunahme der Verwendung von Magnetband verlief die Entwicklung von Trägerfolien, auf
die die magnetisierbare Schicht aufgebracht wird, mit dem
Ziel, den sehr hohen Ansprüchen, die von den Benutzern von Magnetband gestellt werden, zu genügen. Insbesondere
muß eine Trägerfolie eine ausreichende hohe Festigkeit aufweisen, um die Beanspruchungen zu vertragen, die bei
dem mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Starten und Anhalten auftreten. Außerdem muß die Folie eine solche '
Maßhaltigkeit aufweisen, daß sie hohen Temperaturen unter Aufrechterhaltung ihrer gleichmäßigen Form widersteht.
Darüber hinaus muß die Folie bei Einwirkung von Lösungsmitteln während des Aufbringens der magnetisierbaren
Schicht maßhaltig bleiben. Es ist zu berücksichtigen, daß eine Verbesserung einer dieser Eigenschaften eine Verschlechterung
einer anderen erforderlichen Eigenschaft zur Folge haben kann.
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Von den zahlreichen bekannten Polymerfolien werden Polyesterfolien,
insbesondere Polyäthylenterephthalatfolien allgemein als die geeignetsten Kunststoffolien-Träger
für Γ-'agnetband angesehen. Diese Annahme gründet sich auf
zahlreichen Eigenschaften, aber wahrscheinlich ist die hohe Festigkeit von Polyäthylenterephthalatfolie der
einzige wichtigste Grund für ihre Verwendung als Träprerfolie
für I-'.agnetband. Aufgrund der sehr hohen Ansprüche
an die Festigkeitseigenschaften von Trägerfolien für Kagnetband bemühte man sich jedoch um eine Verbesserung
der Pclyäthylenterephthalatfolie zur Steigerung ihrer Festigkeitseigenschaften. Diese Arbeiten führten zur
Entwicklung einer Klasse von Polyäthylenterephthalatfolien, die passenderweise als Polyesterfolien mit extrem
hoher Zugfestigkeit und Dehnfestigkeit bezeichnet werden. Diese Folien zeichnen sich durch eine Zugfestigkeit von
etwa 2670 kg/cm oder mehr aus.
Die bekannten Polyesterfolien mit hoher Zugfestigkeit und Dehnfestigkeit erfüllen zwar die sehr hohen Anforderungen,
die an die Festigkeitseigenschaften von Trägerfolien für Magnetband gestellt werden, jedoch haben sie
den Nachteil, da3 sie keine ausgeglichenen und ausgewogenen Eigenschaften aufweisen. Sie haben zwar hohe Zugfestigkeit
in Längsrichtung, jedoch ist ihre Zugfestigkeit in Querrichtung (in der Richtung senkrecht zur
Längsrichtung) weit geringer als die Zugfestigkeit in Längsrichtung. Damit soll nicht gesagt werden, daß die
Festigkeitseigenschaften in Querrichtung nicht für die hohe Festigkeit, die die Folie im Gebrauch aufweisen
muß, genügen. Vielmehr haben die unausgeglichenen und unausgewogenen Eigenschaften dieser Folien eine ungleichmäßige
Schrumpfung zur Folge, wodurch sich ein Verlust der Ka2haltigkeit bei Einwirkung vor Lösungsmitteln und/
oder hohen Temperaturen ergibt. Eine Veränderung der Maße hat einen katastrophalen Einfluß auf die Wirksamkeit des
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Magnetbandes insofern, als die in der magnetischen Schicht
gespeicherte Information verzerrt wird, wodurch sich eine verzerrte v.'iedergabe oder verzerrtes "Playback" ergibt.
Es ist dem Fachmann bekannt, daß Polyesterfolien, die hcho Zugfestigkeit und Dehnfestigkeit aufweisen und als
Trägerfolien für Magnetband verwendet werden, während des Beschichtens der Einwirkung von. Lösungsmitteln ausgesetzt
werden, weil die magnetisierbar Schicht als Suspension
aufgebracht wird. Zusätzlich werden diese Folien in verschiedenen Verarbeitungsstufen und später beim Trocknen
nach dem Beschichten zum Abtreiben des Lösungsmittels hohen Temperaturen ausgesetzt.
Sin weiterer Kachteil der bekannten biaxial orientierten Polyesterfolien liegt in ihrer verhältnismäßig geringen
Eehnfestigkeit. Bei vielen Anwendungen von Magnetband erfährt das Band während des Betriebs eine geringe Dehnung.
Bei diesen Anwendungen ist somit die Zugfestigkeit bei Dehnung (tensile strength at elongation) ein bedeutungsvolleres
Kriterium für die Eignung und Brauchbarkeit der biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolie
als die Zugfestigkeit der Folie beim Bruch. Der a:a häufigsten
gebrauchte Test zur Ermittlung der Dehnfestigkeit von Folien ist die Bestimmung des sogenannten F^-Wertes.
F~ stellt die Zugfestigkeit bei 5 ?3 Dehnung dar. Bei den
bekannten ausgeglichenen und ausgewogenen Polyesterfolien liegen die höchsten ermittelten F^-V.'erte im ellgemeinen
im Bereich um 1055 kg/'cm^. Folien mit diesem Wert sind
zwar brauchbar, jedoch werden bei V.'erten oberhalb dieses
Ρ,--Wertes überlegene Trägerfolien für Magnetband erhalten.
Polyesterfoiien ir.it einer Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung
von mehr als 1055 kg/cm haben eine bessere Einreißfestigkeit.
einen höheren V.'eiterreiSwj '.'erstand und dergl.
Gegenstand der Erfindung ist eine bisxial orientierte
Polyethylenterephthalat folie mit ausgeglichenen Eigenschaften.
Auier dioscn ausgeglichenen Eigenschaften hat
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diese Folie im Gegensatz zu den bekannten biaxial orientierten
Polyäthylenterephthalatfolien eine Zugfestigkeit, die wenigstens ebenso hoch ist wie die von biaxial orientierten
Polyesterfolien, die ihre maximale Festigkeit nur in Längsrichtung aufweisen. Ferner haben die ausgeglichenen,
biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolien gemäß der Erfindung eine höhere Zugfestigkeit bei 5 %
Dehnung als die bekannten biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolien. Daher widerstehen die erfindungsgemäßen
Folien in höherem Maße als die bekannten biaxial orientierten Polyesterfolien den sehr hohen Beanspruchungen,
denen sie ausgesetzt sind. Ferner haben die Polyäthylenterephthalatfolien gemäß der Erfindung eine höhere
Maßhaltigkeit als die bekannten Folien, wenn sie der Einwirkung von hohen Temperaturen und chemischen Lösungsmitteln
ausgesetzt werden.
Die Polyathylenterephthalatfoliai gemäß der Erfindung zeinen
sich durch eine Festigkeit aus, die so ausgeglichen ist, dai3 die Zugfestigkeit sowohl in Längsrichtung als
auch in Querrichtung wenigstens 2810 kg/cm beträgt. Ferner hat sie eine Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung von
wenigstens l400 kg/cnr sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung. Ihre Grenzviskosität liegt vorzugsweise
im Bereich zwischen etwa 0,64 und 0,80 dl/g.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
ausgeglichenen, biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolie beträgt die ausgeglichene
Zugfestigkeit sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung wenigstens 2670 kg/cm . Diese bevorzugte Folie
hat bei 5 % Dehnung eine Zugfestigkeit von wenigstens 1125 kg/cm . Diese Folie mit einer Grenzviskosität im
Bereich von etwa 0,60 bis 0,70 hat eine ausgewogene
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Schrumpfung im Bereich zwischen etwa 3 % und 8 %, gemessen
nach
Minuten.
Minuten.
sen nach Einwirkung einer Temperatur von 1500C für 30
Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung der ausgeglichenen biaxial orientierten Folie gemäß
der Erfindung gerichtet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird die gegossene Folie in
Längsrichtung und die in Längsrichtung gereckte Folie anschließend in Querrichtung gereckt, wobei eine biaxial '
orientierte Folie erhalten wird. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren ist Jedoch beim Verfahren gemäß der Erfindung
der Grad des Reckens in Querrichtung größer als der Grad des Reckens in Längsrichtung. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform wird.die Folie auf ihre 3*0-bis
5,0-fache ursprüngliche Länge in Längsrichtung und auf ihre 3,2- bis 5,2-fache ursprüngliche Breite in Querrichtung
gereckt. Anschließend an ale biaxiale Reckung wird die Folie unter Spannung bei einer Temperatur im Bereich
zwischen l8o° bis 2500C heiflfixiert, x^obei die Folie mit
den vorstehend beschriebenen ausgeglichenen Festigkeitseigenschaften erhalten wird.
Die verbesserte Folie gemäß der Erfindung wird aus einem Polymerisat hergestellt, das durch Polymerisation von
Bis(2-hydroxyäthyl)terephthalat hergestellt wird. Bis-(2-hydroxyäthyl)terephthalat
selbst wird als Zwischenprodukt nach einem von zwei verschiedenen Verfahren hergestellt.
Das eine dieser Verfahren besteht aus der in der U.S.A.-Patentschrift 3 050 533 beschriebenen direkten
Veresterung von Terephthalsäure und Ä'thylenglykol. Bei
diesem Verfahren wird als Hebenprodukt der Fraktion Wasser
gebildet, das vom Reaktionsprodukt abdestilliert wird. Das andere Verfahren zur Herstellung von Bis(2^-hydroxy~
äthyl)terephthalat ist die Umesterung von Dlalkylestern
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von Terephthalsäure (insbesondere des Dimethylterephthalats)
mit wenigstens etwa zwei molaren Anteilen Äthylenglykol pro molaren Anteil Dialkylterephthalat. Vorzugsweise
wird das Xthylenglykol in einem höheren Anteil, nämlich im Überschuß von zwei molaren Anteilen pro molaren
Anteil des Dialkylterephthalats verwendet, da unter
diesen Bedingungen die anfängliche Umesterung schneller und vollständiger verläuft. Die Umesterungsreaktion wird
bei erhöhten Temperaturen (ungefähr im Bereich zwischen der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches und 2500C)
und bei Normaldruck, Unterdruck oder Überdruck durchge- . führt. Als Nebenprodukt der Umesterungsreaktion wird
ein Alkanol gebildet. Wenn beispielsweise Dimethylterephthalat verwendet wird, wird Methanol vom Reaktionsprodukt
entfernt. Zur Beschleunigung der Umesterungsreaktion können zahlreiche bekannte Katalysatoren verwendet werden.
Nachdem das Bis(2-hydroxyäthyl)terephthalat gebildet worden
ist, wird es in das Polyäthylenterephthalat umgewandelt, indem es unter Bedingungen, unter denen das Glykol
oder das Wasser entfernt wird, auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Äthylenglykols oder des Reaktionsgemisches,
gegebenenfalls auf Temperaturen bis 3250C erhitzt. Bei der Herstellung des gewünschten polymerisierten
Produkts ist es wesentlich, daß der Druck während des Erhitzens oder während eines Teils der Erhitzungsdauer
so gesenkt wird, daß das überschüssige Glykol oder Wasser schnell abdestilliert. Der Druck kann
in aufeinanderfolgenden Stufen so gesenkt werden, daß das Erhitzen bei Normaldruck beginnt, bei vermindertem Druck
fortgesetzt und nach einem weiter gesenkten Druck vollendet wird. Enddrücke im Bereich von etwa 1 bis 10 mm Hg
werden bevorzugt. Die als Katalysatoren bei der Veresterungsreaktion verwendeten Materialien können auch bei der
Polymerisationsreaktion als Katalysatoren anwesend sein.
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Bevorzugt als Polymerisationskatalysatoren werden Antimonverbindungen,
z.B. Antimontrioxyd und- Antimonsäure, zur Beschleunigung der Umwandlung des Bis(2-hydroxyäthyl)-terephthalats
in ein Polyäthylenterephthalat mit einer in o-Chlorphenol gemessenen Grenzviskosität, die über
0,3 dl/g, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,4 bis 1,0 dl/g liegt. Besonders bevorzugt für das Polyäthylenterephthalat
gemä3 der Erfindung wird eine Grenzviskosität von etwa 0,62 bis 0,9 dl/g.
Das Erhitzen bei der Polymerisationsreaktion wird unter Bedingungen, unter denen eine Oxydation verhindert wird,
durchgeführt, d.h. die Anwesenheit von Sauerstoff muß vollständig ausgeschlossen werden, wozu ein langsam
strömendes Inertgas, z.B. Stickstoff oder Kohlendioxyd, durch oder über die geschmolzene Hasse geführt werden
kann. Während des Erhitzens und der Polymerisation steigt die Viskosität der Schmelze allmählich. Die Temperatur
muß so hoch gehalten werden, daß die Masse während der gesamten Erhitzungsdauer im geschmolzenen Zustand bleibt.
Das Erhitzen wird wenigstens so lange fortgesetzt, bis eine Folie mit den gewünschten Eigenschaften aus der
S.chmelze gebildet werden kann und der Schmelzpunkt des polymerisieren Produkts über etwa 240°C, vorzugsweise
über 2500C liegt, liach beendetem Erhitzen kann das Produkt
zur Herstellung von Folien verwendet oder auch aus dem Reaktionsgefäß in geschmolzener Form entfernt und
zu Blöcken, Schnitzeln und dergl. für die weitere Verwendung geformt werden.
Das erhaltene geschmolzene Polyäthylenterephthalat wird
durch eine Düse auf gekühlte polierte Gießwalzen stranggepreßt, um die Polyäthylenterephthalatfolie zu bilden.
Die erhaltene verhältnismäßig amorphe Folie wird anschließend durch Recken in Längsrichtung und Querrichtung
biaxial orientiert. Bei einer bevorzugten Ausfüh-
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rungsform wird die Folie in Längsrichtung auf ungefähr ihre 3,0- bis 5,0-fache ursprüngliche Länge gereckt, d.h.
das Verhältnis der gereckten Länge zur un^ereckten Länge in Längsrichtung liegt im Bereich zwischen etwa 3*0:1 und
5,0:1. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Länge im gereckten Zustand zur Länge im ungereckten Zustand in Längsrichtung
im Bereich zwischen etwa 3*5:1 und 4,5:1* wobei
ein Verhältnis von etwa 3,8:1 bis 4,2:1 besonders bevorzugt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird
die Folie in Längsrichtung bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 70° und 1000C, vorzugsweise zwischen
etwa 80° und 850G gereckt.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird das Recken in
Querrichtung anschließend an das Recken in Längsrichtung vorgenommen. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird
in Querrichtung stärker gereckt als in Längsrichtung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß
der Erfindung wird die Folie so gereckt, daß das Verhältnis der gereckten Länge zur ungereckten Länge in Querrichtung
im Eereich zwischen etwa 3*2:1 und 5*2:1 liegt. Durch die Einschränkung, daß in Querrichtung stärker als in
Längsrichtung gereckt v/erden soll, ist das Verhältnis der gereckten zur ungereckten Länge innerhalb dieses Bereichs
natürlich durch die Forderung begrenzt, daß es höher ist als das Verhältnis der gereckten zur ungereckten Länge
in Längsrichtung. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der gereckten zur ungereckten Länge in Querrichtung im Bereich
zwischen etwa 3,7:1 und 4,7:1, wobei ein Verhältnis zwischen etwa 4,0:1 und 4,4:1 besonders bevorzugt wird.
Während des Reckens in Querrichtung wird die Folie bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 90° und 1200C,
vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 95° und 110°C gehalten.
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Nach dem Recken in Längsrichtung und Querrichtung zur biaxialen Orientierung der Folie wird diese unter Spannung
heißfixiert, um sie weiter zu kristallisieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Folie unter Spannung
bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa l8o und 2500C, vorzugsweise zwischen etwa l80° und 23O0C, insbesondere
im Bereich zwischen etwal85° und 195°C heißfixiert.
Die Polyäthylenterephthaiatschmelze, aus der die ausgeglichene
Folie mit hoher Zugfestigkeit und Dehnfestigkeit gemäß der Erfindung gegossen wird, besteht aus einem
hochmolekularen Polymerisat. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Polyäthylenterephthalatschmelze eine
Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,7 bis 0,9 dl/g, gemessen in o-Chlorphenol bei 250C. Bei einer anderen
bevorzugten Ausführungsform liegt die Grenzviskosität
der Polyäthylenterephthalatschmelze im Bereich zwischen etwa 0,62 und 0,72. Die Grenzviskosität ist bekanntlich
das allgemein gebräuchliche Maß des Molekulargewichts von polymeren Materialien. Es ist zu bemerken, daß die
Grenzviskosität der gebildeten Folie gewöhnlich etwas unter der Grenzviskosität der Schmelze liegt, aus der
die Folie gebildet worden ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird die erfindungsgemäße
ausgeglichene Polyäthylenterephthalatfolie mit hoher Zugfestigkeit und Dehnfestigkeit erhalten. Diese
Folie hat in Abhängigkeit von der Grenzviskos!tat der
Polymerschmelze, aus der sie hergestellt wird, eine Grenzviskosität
im Bereich zwischen etwa 0,60 und 0,80 dl/g, vorzugsweise zwischen etwa 0,64 und 0,80 dl/g, insbesondere
zwischen 0,66 und 0,70 dl/g, gernessen in o-Chlorphenol
bei 25 C. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt die Grenzviskosität der Folie im Bereich swischen
etwa 0,60 und 0,70 -dl/g.
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- ίο -
Wie bereits erwähnt, hat die Polyäthylenterephthalatfolie
gemäß der Erfindung ausgeglichene und ausgewogene Festigkeitseigenschaften. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform
liegt die Zugfestigkeit sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung über 2800 kg/cm , vorzugsweise zwischen
etwa 2800 und 3515 kg/cm2. Die Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung
sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung liegt bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Folie
gemäß der Erfindung bei wenigstens 14C0 kg/cm , vorzugs-
2 weise im Bereich zwischen etwa l40o und 1758 kg/cm .
Die Polyäthylenterephthalatfolie gemä3 der Erfindung hat eine Bruchdehnung von mehr als 50 fo sowohl in Längsrichtung
als auch in Querrichtung. Vorzugsweise liegt diese Bruchdehnung im Bereich zwischen etwa 50 % und 65 $. Der Modul
der Polyäthylenterephthalatfolie sowohl in Längsrichtung
als auch in Querrichtung liegt über 42l8o kg/cm , vor-
2 zugsweise im Bereich zwischen etwa 457OO und 56250 kg/cm .
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
die für Anwendungen vorgesehen ist, bei denen eine extrem niedrige ausgeglichene Schrumpfung erforderlich
ist, werden etwas niedrigere Festigkeitseigenschaften erreicht, die jedoch noch gut innerhalb des oben für
die biaxial orientierte Folie genannten Bereichs liegen. Bei dieser Ausführungsform hat die verwendete Folyäthylenterephthalatschmelze
eine Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,62 und 0,72, wodurch sich eine Grenzviskosität
der endgültigen Folie zwischen etwa 0,60 und 0,70 ergibt. Die Zugfestigkeit dieser ausgeglichenen Folie beträgt
-,wenigstens etwa 2670 kg/cm sowohl in Längsrichtung
als auch in Querrichtung. Die Zugfestigkeit bei 5 % Deh-
nung beträgt wenigstens II25 kg/cm sowohl in Längsrichtung
als auch in Querrichtung. Die Folie hat, nachdem sie
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- li -
j50 Minuten bei 1500C gehalten worden ist, eine Schrumpfung
zwischen etwa J5 $ und 8 % in Längsrichtung und in Querrichtung.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele vielter erläutert.
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- 12 r
Beispiel 1
Beispiel 1
Eine nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Polyäthylenterephthalatschmelze mit einer Grenzviskosität
von 0,75 dl/g» gemessen in o-Chlorphenol bei 250CjVnIrUe durch eine Düse auf eine, bei 25°C gehaltene
GuStrommel stranggepreßt, wobei eine amorphe Folie gebildet
wurde. Die Folie wurde in Längsrichtung zwischen Rollen gereckt, wobei die ziehende Rolle sich mit einer
solchen höheren Geschwindigkeit als die hintere Rolle drehte, daß die Länge nach dem Recken in Längsrichtung
das 4,0-fache der ungereckten Länge in Längsrichtung
betrug. Während des Reckens in Längsrichtung wurde die Folie bei einer-Temperatür von etwa 850C gehalten. Nach
dem Recken in Längsrichtung wurde die Folie auf eine Temperatur von 900C erhitzt und in einem Spannrahmen in
Querrichtung gereckt. Der Spannrahmen wurde bei einer Temperatur von 100°C gehalten und die Folie in Querrichtung
auf das 4,2-fache ihrer ursprünglichen Breite
in Querrichtung gereckt. Nach dem Recken in Querrichtung wurde die biaxial orientierte Folie der Kristallisation
bei hoher Temperatur unterworfen, während sie unter Spannung gehalten wurde. Mit anderen Worten, die Folie
wurde erhitzt, während sie im Spannrahmen gehalten wurde, wobei jedoch während dieser Zeit keine weitere
Reckung vorgenommen wurde. Die Temperatur, der die Folie während dieser Heißfixierung ausgesetzt wurde, betrug
18O°C.
Die in dieser Weise hergestellte Polyäthylenterephthalatfolie
wurde auf ihre physikalischen Eigenschaften geprüft. Die Zugfestigkeit betrug 3262 kg/cm2 sowohl in
Längsrichtung als auch in Querrichtung. Die Zugfestigkeit der Probe war somit vollkommen ausgeglichen und
ausgewogen. Die Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung (F5) be-
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ρ ρ
trug 1420 kg/cm in Längsrichtung und 1498 kg/cm
in Querrichtung. Die Bruchdehnung betfug 6θ # in Längsrichtung
und 54 % in Querrichtung. Die Folie hatte
einen Modul von 47 528 kg/cm in Längsrichtung und von
48 090 kg/cm in Querrichtung. Die in o-Chlorphenol
bei 25 C gemessene Grenzviskosität der Folie betrug 0,68 dl/g.
Eine zweite Palyäthylenterephthalatfolie wurde aus der
gleichen Folyäthylenterephthalatschmelze wie die gemäß Beispiel 1 hergestellte Folie hergestellt. Die Folie,
die aus dieser Schmelze, deren Grenzviskosität 0,75 dl/g betrug, hergestellt wurde, wurde auf die in Beispiel
1 beschriebene Weise biaxial orientiert. In diesem Fall wurde jedoch die Kristallisationstemperatur nicht
bei 1800C wie im Falle von Beispiel 1, sondern bei
185OC gehalten. ·
Die gleichen physikalischen Eigenschaften der Folie wie in Beispiel 1 wurden gemessen. Die Zugfestigkeit
ο dieser Polyäthylenterephthalatfolie betrug 32J54 kg/cm
in Längsrichtung und 3354 kg/cm in Querrichtung. Die
Folie hatte eine Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung von
ρ ρ
I4o6 kg/cm in Längsrichtung und von 1554 kg/cm in
Querrichtung. Die Bruchdehnung betrug 58 % in Längsrichtung
und 64- % in Querrichtung. Die Folie hatte
einen Modul von 46543 kg/cm in Längsrichtung und
2
53574 kg/cm in Querrichtung. Die endgültige Folie hatte eine Grenzviskosität von 0,69 <äl/g> gemessen in o-Chlorphenol bei 25°C.
53574 kg/cm in Querrichtung. Die endgültige Folie hatte eine Grenzviskosität von 0,69 <äl/g> gemessen in o-Chlorphenol bei 25°C.
30S886/1Q83
Die beiden vorstehenden Beispiele- veranschaulichen Polyäthylenterephthalatfolien, die äußerst gute Festigkeitseigenschaften
und im Vergleich zu den bekannten biaxial orientierten Polyäthylenterephthalatfolien
bemerkenswert ausgeglichene und ausgewogene Eigenschaften aufweisen. Vielleicht das beste Beispiel für
eine hochmolekulare Polyäthylenterephthalatfolie, bei der sehr gute Festigkeitseigenschaften in zwei senkrechten
Richtungen erreicht wurden, wird in der USA-Patentschrift 3 kj>2 591 beschrieben. Diese Patentschrift
beschreibt eine Folie mit einer Zugfestigkeit von wenigstens 2810 kg/cm . Insbesondere wird auf Tabelle X
verwiesen, wofür die Folie I eine Zugfestigkeit von 2812 kg/cm in Längsrichtung und J5O°A kg/cm in Querrichtung
genannt wird. Eine Folie mit diesen Werten kann zwar als eine annehmbar ausgeglichene Folie angesehen
werden, jedoch ist es offensichtlich, daß die Folie gemäß der Erfindung weit besser ausgeglichene
und ausgewogene Eigenschaften aufweist. Dies ist angesichts der Tatsache zu erwarten, daß die genannte
Patentschrift auf eine Folie mit verbesserter Zähigkeit in Richtung der Dicke (d.h. in der Richtung senkrecht
sowohl zur Längsrichtung als auch zur Querrichtung) gerichtet ist.
Eine weitere wichtige Patentschrift, die Polyäthylenterephthalatfolien
mit guten Festigkeitseigenschaften betrifft, ist die USA-Patentschrift 3 397 072. Diese
Patentschrift beschreibt eine biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Zugfestigkeit
von mehr als 28IO kg/cm in Längsrichtung. Diese orientierte Folie unterscheidet sich jedoch von der
Folie gemäß der Erfindung darin, daß die Zugfestigkeit
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in Querrichtung weit geringer ist, nämlich bei etwa 914 kg/cm2 liegt. Es ist somit offensichtlich, daß es
sich bei dieser orientierten Folie um eine unausgeglichene Folie handelt.
Ebenso wichtig ist die einmalige Eigenschaft der Folie gernäß der Erfindung, daß sie bei 5 % Dehnung
eine ausgeglichene Zugfestigkeit von 1400 kg/cm oder mehr hat. Die besten Folien des Standes der Technik
mit ausgeglichener Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung werden wiederum in der USA-Patentschrift 3 4j52 591 beschrieben.
Hier werden in Tabelle X zwei Proben, die Folie 1 und die Folie 3# genannt, die ausgeglichene
Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung aufweisen. In beiden Fällen liegt jedoch die Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung
(Fc) weit unter 1400 kg/cm .
Die USA-Patentschriften 3 461 199 und 3 165 499 be-SGhreiben
durch biaxiales Recken auf hohe Festigkeit gebrachte Polyäthylenterephthalatfolien mit einer Zug-
festigkeit von wenigstens l4c0 kg/cm bei 5 % Dehnung.
Diese Folien haben jedoch nicht die einmalige Eigenschaft der Folie gemäß der Erfindung, da sie diese
•Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung nur in Längsrichtung aufweisen, so daß sie unausgeglichen sind.
Aus einer in der oben beschriebenen Weise hergestellten Polyäthylenterephthalatschmelze mit einer Grenzviskosität
von 0,70, gemessen in o-Chlorphenol bei 25°C,
wurde eine Folie hergestellt, die auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise biaxial orientiert wurde. Die Folie
wurde anschließend kristallisiert, indem sie unter
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Spannung auf 205°C erhitzt wurde.
Die auf diese Weise erhaltene ausgeglichene Folie mit hoher Festigkeit hatte eine Grenzviskosität von
0,65. Die Zugfestigkeit betrug 2812 kg/cm in Längs-
richtung und 26^7 kg/cm in Querrichtung. Die Folie
hatte eine Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung von II88 kg/
2 2
cm in Längsrichtung und 1110 kg/cm in Querrichtung. Nachdem die Folie 30 Minuten bei 1500C gehalten
worden war, wurde-eine Schrumpfung von 4,6 % in Längsrichtung
und 4,0 ^ in Querrichtung gemessen.
Die gemäß der USA-Patentschrift 3 4^2 591 hergestellte,
in Tabelle X genannte Folie (Folie 1) hat eine höhere Schrumpfung, d.h. sie ist weniger ausgeglichen
als die gemäß dem vorliegenden Beispiel hergestellte Folie.
309886/1088
Claims (1)
- Patentansprüche1.) Biaxial orientierte, ausgeglichene und ausgewogene Polyäthylenterephthalatfolien, gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit von wenigstens28IO kg/cm in Längsrichtung und in Querri und eine Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung von wenigstens l4
Querrichtung.28IO kg/cm in Längsrichtung und in QuerrichtungLtwenigstens 1400 kg/cm in Längsrichtung und in2.) Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,64 und 0,80 dl/g.3.) Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeitim Bereich zwischen etwa 2812 und 3515 kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung und durch eine Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung im Bereich zwischenetwa Ι4θβ und 1758 kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung.4.) Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1 bis Ji3 gekennzeichnet durch eine Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,68 und 0,70 dl/g.5.) Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1 bis 4, weiter gekennzeichnet durch einen Modul über 42 l84 kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung.309886/1088?336?286.) Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Bruchdehnung von mehr als 50 % in Längsrichtung und in Querrichtung.7.) Biaxial orientierte, ausgeglichene und ausgewogene Polyathylenterephthalatfolie, gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit von wenigstens etwa 2672 kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung, eine Zugfestigkeit bei 5 $ Dehnung von wenigstens etwa 1125 kg/cm in Längsrichtung und in Querrichtung und eine nach halbstündiger Einwirkung einer Temperatur von 15O0C auf die Folie gemessene Schrumpfung im Bereich zwischen etwa 5 % und 8 % in Längsrichtung und in Querrichtung.8.) Polyathylenterephthalatfolie nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Grenzviskosität zwischen etwa 0,60 und 0,70 dl/g.ί 9·) Verfahren zur Herstellung von biaxial orientierten, ausgeglichenen und ausgewogenen Polyäthylenterephthalatfolien nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Polyäthylenterephthalatschmelze.durch eine Düse strangpreßt, die Schmelze auf einer Gußtrommel unter Bildung einer Polyäthylenterephthalatfolie kühlt, die Folie in Längsrichtung so reckt, daß das Verhältnis der gereckten Länge zur ungereckten Länge im Bereich zwischen etwa 3,0 : 1 und 5*0 : 1 liegt, die in Längsrichtung gereckte Folie in Querrichtung so reckt, daß das Verhältnis der gereckten Breite zur ungereckten Breite im Bereich zwischen etwa 3,2 : 1 und 5*2 : 1 liegt, mit der Einschränkung, daß das Verhältnis der gereckten Breite zur ungereckten Breite in Querrichtung höher 1st als das Verhältnis von ge-309886/1088reckter Länge zu ungereckter Länge in Längsrichtung, und die in dieser Weise-gebildete biaxial orientierte Folie unter Spannung bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa l80 C und 2500C heißfixiert.10.) Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schmelze mit einer Grenzviskosität im Bereich zwischen etwa 0,62 und 0,90 dl/g strangpreßt.11.)Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folie in Längsrichtung so reckt, daß das Verhältnis von gereckter Länge zu ungereckter Länge zwischen etwa 3*5:1 und 4,5 '· 1, vorzugsweise zwischen etwa 3>8 : 1 und 4,2 : 1 liegt, die Folie in Querrichtung so reckt, daß das Verhältnis der gereckten Breite zur ungereckten Breite im Bereich zwischen etwa JJ : 1 und 4,7 : 1, vorzugsweise zwischen 4,0:1 und 4,4 :] liegt, mit der Einschränkung, daß das Verhältnis der gereckten Breite zur ungereckten Breite höher ist als das Verhältnis der gereckten Länge zur ungereckten Länge, und daß man die Folie anschließend bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa l8o°und 2300C, vorzugsweise zwischen etwa l85°und 195°C, heißfixiert.30 9 886/1088
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