Verfahren zum Verbessern der Eigenschaften von Polyamidfolien und Anwendung des Verfahrens Die Erfindung betrjfft ain VerEahmen zur Verbesse- rung der Eigenschaften von Polyamidfolien, insbeson- dere zur Verbesserung der Transparenz und physikalischer Eigenschaften, wie der Dimensionsstabilität und der Zugfestigkeit ; ferner eine Anwendung des Verfahrens.
Es ist bereits bekannt, Folien aus Polyestern, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid. Polystyrol, Polycarbonat u. dgl. unter Anwendung einer biaxialen Reckung, d. h. einer Reckung in zwei Richtungen, herzustellen.
Dagegen konnte sich bisher keines der bekannten Verfahren zur biaxialen Reckung von Folien für die Verbesserung der Eigenschaften von Polyamidfolien in industriellem Massstabe durchsetzen, und zwar infolge verschiedener Schwierigkeiten, die durch die Eigenschaften der Polyamide bedingt sind.
Die Versuche zur Verbesserung der Eigenschaften von Folien, insbesondere aus kristallinen Kunststoffen lassen sich generell wie folgt einteilen :
1. Bei dem in der japanischen Auslegeschrift Nr. 5639/1955 beschriebenen Verfahren wird die Folie zuerst in einer Richtung und anschliessend in der Richtung quer dazu gereckt, wobei eine orientierte Folie erhalten wird. Dieses Verfahren, das als Zweistufenverfahren bezeichnet werden kann, wurde beispielsweise zur Verbesserung von Folien aus Polyestern und Polystyrol, Polycarbenat u. dgl. unter Anwendung einer bi axialen Rekatung, d. h. emer Reckung m ziwei Richtun- gen, herizu's. teiUien.
Polyamide haben feste Wassertoffbindungen und niedrigere Einfriertemperaturen, so dass die zum Rekken einer Polyamidfolie notwendige Leistung sich mit der Recktemperatur nicht stark ändert.
Sodann können Polyamide beim Recken zum Ausbauchen ( necking-out ) Anlass geben. Materialien, wie die Polyamide, die feste Wasserstoffbindungen haben und ausbauchen, lassen sich nach den herkömmlichen Verfahren nicht befriedigend recken. Wird nämlich eine Folie nach irgendeinem der bekannten zweistufigen Verfahren gereckt, werden die Moleküle zuerst in der einen Richtung orientiert und anschliessend in der zweiten Stufe in der Querrichtung. Infolge der Bildung von festen Wasserstoffbindungen bei der ersten Stufe, lässt sich eine Polyamidfolie auf diese Weise nicht gut recken.
Zur Verbesserung der Reckbarkeit von Polyamidfolien nach irgendeinem Zweistufenverfahren wurde in der japanischen Auslegeschrift Nr. 2195/1962 ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem man ein Monomer als Weichmacher verwendet. Die anzuwendenden Monomermengen sind dort ebenfalls genannt.
Bezüglich ihrer Eigensaha. ECan sind Beine. Polyamid- folien weichgemachten überlegen ; desgleichen weisen biaxial orientierte Folien bessere Eigenschaften als die nach anderen Verfahren hergestellten auf. Biaxial orientierte reine Polyamidfilme lassen sich jedoch kaum nach den bekannten Zweistufenreckverfahren herstellen.
2. Bei einem ine. m anderem, insbesondere zjum Recken von Polypropylenfolien angewandten Verfahren wird das Material in Längsrichtung mittels zweier in Förderrich- tung hintereinander angeordneter Rollensätze gereckt.
Das Recken des Materials in Querrichtung wird so durchgeführt, dass die beiden Seitenränder des Materials vorerst verdickt und anschliessend von den Greifern von zwei auseinanderlaufenden Greifförderern gefasst. Das Material wird dabei gleichzeitig und biaxial gereckt.
Es ist bei diesem Verfahren wichtig, die Länge der Strecke, über welche die Reckung der Folie durchgeführt wird, möglichst klein zu halten, doch ist es infolge der Verwendung von Reckrollen schwierig, diese Strecke zu verkleinern.
Jedes Material, das wie Polyamide starke Wasserstoffbindungen hat, kann ausbauchen, wenn es mit derartigen Rollen gereckt wird, wobei die Gefahr besteht, dass eine kommerziell minderwertige Folie erhalten wird. Obschon dieses Verfahren für das Recken von Materialien wie Polypropylen auf das 5-bis 20-fache sowohl in Längs-als auch in Querrichtung gute Ergebnisse zu geben vermag, ist es für Materialien, die sich nicht so stark recken lassen, wie Polyamide, nicht mit Vorteil anwendbar.
Um beim Recken von Polyamidfolien zwecks Verbesserung der Eigenschaften die Gefahr von Ungleich- mässigkeiten infolge Ausbauchens zu vermindern, ist es wichtig, die Reckung von allem Anfang an mit einer wesentlich grösseren Geschwindigkeit durchzuführen und so dem erhaltenen Film eine starke Reckung zu erteilen.
Es ist bekannt, dass sich Polyester, eine der für eine biaxiale Reckung am besten geeignete Substanzen, vor teilhafterweise bei Temperaturen innerhalb eines engen Bereiches oberhalb der Einfriertemperatur recken lassen. Polyamide müssen beim biaxialen Recken auf einer wesentlich oberhalb der Einfriertemperatur liegenden Temperatur gehalten werden. Weiter kann sich die be nötigte Leistung beim gleichzeitigen biaxialen Recken von Polyamiden nicht mit der Recktemperatur ändern.
Es wurde gefunden, dass für eine möglichst grosse Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von Polyamidfolien diese von allem Anfang an mit höherer Geschwindigkeit und mit einem grösseren Reckgrad bei höherer Temperatur gereckt werden müssen als man bisher annahm. Gleichzeitig biaxial gereckte Polyamidfolien können jedoch den Nachteil geringer Dimensionsstabilität bei Verwendung bei erhöhter Temperatur oder in haiaaam Wasser ajuEwaisem.
Es ist bekannt, zur Verbesserung der Dimensionsstabilität von Folien, wie Polyesterfolien, die gereckten Folien mittels verschiedener Verfahren zu behandeln, um Verzerrungen, Kristallisation und dgl. zu entfernen.
Bekannte Verfahren sind beispielsweise die folgenden :
1. der gereckte Film wird gestreckt und bei erhöhter Temperatur getempert.
2. der gereckte Film wird einem kombinierten Verfahren mit Entspannung, Tempern und Wärmeschrump- fung unterworfen.
Bei Verfahren der erstgenannten Art wird eine durch biaxiales Recken orientierte Folie einem Tempern unter Spannung unterworfen, wobei die Folie bis zu einem gewissen Grade verbessert wird. Es ist jedoch schwierig, die Verzerrungen vollständig aus den durch das erwähnte Reckverfahren erhaltenen Folien zu entfernen. Die so behandelte Folie zeichnet sich daher nicht durch eine genügende Verbesserung der Dimensionssta bilität aus. Es ist bekannt, zur Beseitigung dieser Nachteile eine Wärmeschrumpfung anzuwenden, bei der eine Tempemng so durchgefubEt wind, dass die Maxial'ge- reckte Folie nur in der Querrichtung um etwa 2 bis 10 /o schrumpft.
Auf diese Weise kann man beispielsweise Polyesterfolien mit geringer thermischer Schrumpfung herstellen.
Doch sind diese Verfahren zur Verbesserung von biaxial gereckten reinen Polyamidfolien nicht mit Vorteil an- wendbar, wenn von der erhaltenen Folie insbesondere eine gute Dimensionsstabilität verlangt wird.
Ge ; pnsstand der Erfiadnng ist nun ein Verfahren zum Verbessern der Eigenschaften von Polyamidfolien, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Polyamidfolie gleichzeitig sowohl in Längs-als auch in Querrichtung biaxial reckt und zwar bei einer Temperatur, die zwischen 70 und 180 C, jedoch mindestens 35 C unterhalb des Schmelzpunktes des Polyamids liegt, mit einer Reckgeschwindigkeit zwischen 6000 und 100 000 /0/min, bei einem Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten zwischen 2 : 1 und 0, 5 : 1 und bei einem Reckverhältnis zwischen 16 : 1 und 4 : 1.
Vorzugsweise beträgt die Reckgeschwindigkeit
10 000 bis 60 000 /olmin.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt die Rek kung der Polyamidfolien in einem einzigen Durchlauf und ergibt verglichen mit den bekannten Verfahren bes sere Ausbeuten. Die nach dem Verfahren behandelten
Folien weisen im Vergleich zu den unbehandelten
Folien insbesondere bessere Dimensionsstabilität, Zug festigkeit und optische Eigenschaften auf. Auch tritt kei nerlei Ausbauchen auf.
Bei besonders hohen Anforderungen Bezüglcih
Dimensionsstabilität kann es notwendig sein, Verzerrun gen aus den so gereckten Folien nachträglich zu entfer nen. Dazu sind allerdings die bekannten Verfahren nicht geeignet. Werden nach dem erfindungsgemässen Ver fahren biaxial orientierte Folien den bekannten Verfah ren, z. B. einer Entspannung in nur einer Richtung oder in beiden Richtungen getrennt, unterworfen, so kann zwar eine gewisse Schrumpfung erzielt werden, doch gehen dabei in der Regel die durch die gelcihzeitige bi axiale Reckung verbesserten Eigenschaften mindestens zum Teil wieder verloren.
Dagegen wurde gefunden, dass die Dimensionsstabi lität ohne Verlust der übrigen Eigenschaften wesentlich verbessert werden kann, indem man die biaxial gereckte
Folie bei einer Temperatur, die mindestens 10 C unter halb des Schmelzpunktes des Polyamids liegt, tempert während man sie derart unter Spannung hält, dass die
Abmessung in der Querreichtung unverändert bleibt.
Die Dimensionsstabilität kann weiter dadurch ver . bessert werden, dass man die so getemperte Folie gleichzeitig sowohl in Längs-als auch in Querrichtung biaxial schrumpft und zwar bei einer Temperatur, die mindestens 120 C beträgt, jedoch mindestens 10 C unterhalb des Schmelzpunktes des Polyamids liegt, bei einem Schrumpf-Verhältnis zwischen 1 und 10 /o und bei einem Verhältnis der Schrumpfgeschwindigkeiten zwischen 2 : 1 und 0, 5 : 1.
Die so geschrumpfte Folie kann gewünschtenfalls unter den erwähnten Bedingungen nochmals getempert werden.
Alle diese Operationen werden gleichzeitig zweck mässig kontinuierlich durchgeführt.
Mit gleichem Erfolg kann man auch die biaxial ge reckte Folie unter den genannten Bedingungen direkt schrumpfen und gewünschtenfalls die geschrumpfte
Folie anschliessend unter den erwähnten Bedingungen tempern.
Zweckmässigerweise führt man die biaxiale Reckung und anschliessenden Operationen zur Dimensionsstabi lisierung in einem einzigen Durchlauf und kontinuierlich durch.
Das erwähnte Verfahren eignet sich insbesondere zur Verbesserung von Folien aus linearen Polyamiden, wie PoJy-6-oapnonamJid (6-PolyamMl), Polyhexamath- ylenadipamid (6,6-Polyamid), Polyhexamethylenschacamid (6,10-Polyamid), Poly-11-aminoundecanamid (11-Polyamid), Polyaurinamid (12-Polyamid), Mischpo lyamiden oder Gemischen dieser Polyamide.
Gegebenenfalls können die Folien weichgemacht sein, obschon die Weichmachung bezüglich der Eigen schaften gegenüber reinen Polyamidfolien keine Vorteile ergibt.
Vorzugsweise verwendet man amorphe Folien oder Folien, deren Kristallinität nicht mehr als 25 /o beträgt.
Bei Polyamiden mit höherer Kristallinität kann beim Recken Bruch auftreten.
Die Kristallinität ist wie folgt definiert : (da-d) dk
Kristallinität = X X 100% da-dk d
Dabei bedeuten : d die Dichte der Folie, d,, die Dichte der Kristallitstruktur der Folie und da die Dichte der amorphen Struktur der Folie.
In der Tabellle I sind Beispielel von linearen Poly amidon gegeben, die bei 25 C eine Kristallinität von nichet mehr als etwa 25"/o aufiwei. sem.
Tabelle I
Dichten von PolyamMen Polyamid dk da d Polyhexamethylenadipamid 1, 24 1, 09 < 1, 124 (6, 6-Polyamid) Poly-6-aapronjajimd. 1, 212 1, 113 < 1, 135 (6-Polyamid) Poly-11-aminoundecanamid 1, 12 1, 01 < 1, 035 (11-Polyamid) Polyhexamethylensebacamid 1, 157 1, 041 < 1, 067 (6, 10-Polyamid)
Für das erfindungsgemässe Verfahren geeignete Polyamidfolien lassen sich nach den folgenden bekannten Verfahren herstellen :
1. Extrusion des geschmolzenen Polymers (z. B.
T-Form-Verfahren, Blasverfahren usw.) ;
2. Verfahren mit Lösungsmitteln (z. B. Trockenverfahren, Nassverfahren usw.).
Soweit im folgenden nichts anderes erwähnt, handelt es sich um Polyamidfolien, die frei von Zusatzstoffen wie Weichmachern sind.
Nachstehend wird auf die einzelnen Verfahrensbedingungen näher eingetreten.
1. Reckgeschwindigkeit
Die Reckgeschwindigkeit ist wie folgt definiert : d1 100%
Reckgeschwindigkeit = X d2 t
Dabei bedeuten : d, die Dicke der Folie vor dem Recken, d2 die Dicke der gereckten Folie und t die Reckdauer (in Minuten).
Beim erfindungsgemässen Verfahren beträgt die Reckgeschwindigkeit 6000 bis 100 000 /0/min ; die besten Resultate werden mit Reckgeschwindigkeiten von etwa 10 000 bis 60 000%%mm erzelt. Reckgeschwindigkeiten unter etwa 600 /0/min können zu Ausbauchungen und im Extremfall zu Bruch führen, solche von mehr als 100 000 /o/min ebenfalls zu Bruch oder zu Ausbauchungen.
2. Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten
Das Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten ist wie folgt definiert :
Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten = Verlängerung in Längsrichtunig
Verlängerung in Querrichtung
Beim erfindungsgemässen Verfahren beträgt dieses Verhältnis 2 : 1 bis 0, 5 :, 1, wobei dieses Verhältnis am irgendeinem Punkt der Folienoberfläche erfüllt sein soll.
Bei Polyamidfolien, bei denen beim Recken das ge nannte Verhältms nicht einfüllt ist, kann Ausbauchung oder Bruch eintreten.
In der Tabelle II sind die beim gleichzeitigen biaxiaien Recken einer reinen Poly-6-carponamid- (6-Poly muid-) Folie mit einer Reckgeschwindkgieit von 20 000 /0/min und bei einer Temperatur von 120 C bei verschiedenen Verhältnissen der Reckgeschwindigkeiten erhaltenen Resultate zusammengestellt.
Tabelle 11
Effekt des Verhältnisses der Reckgeschwindigkeiten Versuch Verhältnis der Resultate Nr. Reekgeschwindig keiten 1 2, 5 Ausbauchen beobachtet.
Kaum gleichmässige Folien.
2 1, 8 Es können gleichmässige 3 1, 0 gereckte Folien hergestellt 4 0, 8 werden, deren Reckverhält- 5 0, 5 nis etwa 0, 08 beträgt.
Ausbauchen wurde kaum beobachtet.
6 0, 4 Ausbauchen und teilweise
Brüche beobachtet.
In der Tabelle III sind die Resultate zusammengestellt, die beim gleichzeitigen biaxialen Recken einer Folie aus einem Mischpolyamid aus 85 Mol-ouzo 6-Caprolactam und 15 Molto 11-Aminoundecansäure bei einer Recktemperatur von 140 C, einer Reckgeschwindigkeit von 20 000"/min und bei verschiedenen Verhältnissen dar Reckgeschwindigkeiten erhalten wruden.
Tabelle III
Effekt des Verhältnisses der Reckgeschwindigkeiten Versuch Verhältnis der Resultate Nr. Reckgeschwindig- keiten 7 2, 5-2, 6 Ausbauchen beobachtet.
Kaum gleichmässige Recken.
8 1, 0-1, 3 Es wurden gleichmässige
Folien erhalten, deren Reckverhältnis etwa 0, 06 beträgt. Ausbauchen wurde kaum beobachtet.
9 0, 3-0, 4 Ungleichmässige Folien erhalten.
Innerhalb des erfindungsgemässen Verhältnisses der Reckgeschwindigkeiten von 0, 5 bis 2 lassen sich gereckte Folien herstellen deren Dicke weniger als 25 oxo der Dicke vor dem Recken (= Reckverhältnis) beträgt.
3. Reckverhältnis
Das Reckverhältnis wird gewöhnlich wie folgt definiert :
Reckverhältnis= 12 2 lthj
Dabei bedeuten li und hl die Länge bzw. die Breite der Folie vor dem Recken ; 12 und h2 die Länge bzw. die Breite der Folie nach dem Recken.
In der industriellen Praxis des gleichzeitigen biaxialen Reckens ist es jedoch zweckmässiger, das Reckver hältnis, wie dies auch hier geschieht, wie folgt zu definieren :
Reckverhältnis= t da
Dabei bedeuten, gleich wie bei der Reckgeschwin- digkeit : d, die Dicke der Folie vor dem Recken und d2 die Dicke der Folie nach dem Recken.
Das Reckverhältnis beträgt beim erfindungsgemäs- sen Verfahren 16 : 1 bis 4 : 1. Dabei lassen sich sehr dünne Folien, z. B. von 31t Dicke, erhalten. So dünne Folien lassen sich nach den bekannten Verfahren nicht herstellen, da bei diesen unter Verwendung von Monomeren enthaltenden Weichmachern so grosse Reckver hältnisse sich nicht erzielen lassen. Bestenfalls lassen sich nach den bekannten Verfahren Folien sowohl in der Längs-als auch der Querrichtung auf etwa das 2-bis 3fache recken. Grössere Verlängerungen sind nur nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzielbar.
Ein Reckverhältnis von mehr als 16 : 1 führt zu un gleichmässigen Folien oder teilweisen Brüchen, während bei einem Reckverhältnis von wenniger als 4 : 1 ebenfalls verschiedene Schwierigkeiten auftreten können. Im übrigen ergeben derart niedrige Reckverhältnisse auch gar keine zusätzlichen erwünschten Eigenschaften und sind schon aus diesem Grunde beim Recken in industriellem Massstabe nicht anzuwenden.
4. Recktemperatur
Die Tabelle IV zeigt Beispiele der Resultate, die beim Recken von Poly-6-capronamid- (6-Polyamid-) Folien bei verschiedenen Recktemperaturen,-bei einer Reckgeschwindigkeit von 20 000 /0/min und einem Ver hältnis der Reckgeschwindigkeiten von etwa 1 erhalten wurden.
Tabelle IV
Einfluss der Recktemperaturen auf Folien Versuch Reck-Resultate Nr. temperatur ( C) 10 60 Die Folien können nur bis zu kleinen Verlängerungen gereckt werden.
11 80 Es können bei einem Reck12 120 verhältnis von etwa 0, 08 13 150 Folien gereckt werden, die 14 180 wenige Fehler durch
Ausbauchen aufweisen.
15 200 Teilweise Brüche und UngMohmässigkeit der gereckten Folien beobachtet.
In Tabelle V sind die Resultate zusammengestellt, die beim Recken einer Poly-11-aminoundecanamid- (ll-Polyamid-) Folie bei einer Reckgeschwindigkeit von 32 000 /0/min, bei einem Verhältnis der Reckgeschwin- digkeit, von etwa 1 und bei venachiadianian Recktteimpe- raturen erhalten wurden.
Tabelle V Einfluss der Recktemperaturen auf Folien Versuch Reck-Resnltate Nr. temperatur ( C) 16 50 Recken unmöglich.
17 70 Es können bei einem Reck18 100 verhältnis von etwa 0, 08 19 120 Folien gereckt werden, die 20 140 wenige Fehler durch
Ausbauchen aufweisen.
21 160 Teilweises Ausbauchen beobachtet.
Erfindungsgemäss hält man die Recktemperatur zwischen 70 und 180 C, jedoch mindestens 35 C unterhalb des Schmelzpunktes des Polyamids. Bessere Resultate werden bei Temperaturen von 100 bis 170 C erzielt. Beim Recken bei solchen höheren Temperaturen ist es möglich, die Polyamidfolien von allem Anfang an mit einer grösseren Verlängerung und mit höheren Reckgeschwindigkeiten zu recken. Es wäre auch mög- lich, Polyamidfolien bei Recktemperaturen von mehr als 180 C zu recken, doch ist dies im allgemeinen nachteilig, indem es zu Hitzeschädigungen der Folien führt.
Die Schmelzpunkte verschiedener Gruppen von Polyamiden sind in Lawrence E. Nielsen, Mechanical Properties of Polymeren (ReinMd. Publishing Corp., New York, 1962, Serbe 34) wie folgt beschrieben:
Poly-6-capronamid (6-Polyamid) 225 C Poly-11-amino-undecanamid (11-Polyamid) 194 C Polyhexamethylenadipamid (6, 6-Polyamid) 265 C Polyhexamethylensebacamid (6, 10-Polyamid) 227 C
Zur weiteren Verbesserung der Dimensionsstabilität und anderer Eigenschaften können die gereckten Folien während 1 Sekunde bis 1 Minute auf eine Temperatur, die mindestens 120 C beträgt, jedoch mindestens 10 C unterhalb des Schmelzpunktes des Polyamids liegt, er wähnt werden. Dabei werden Spannungen und Kristallisationen in den Polyamidfolien entfernt.
Die Dauer dieser Temperung ist der Dicke des gereckten Films, der Tempertemperatur und den gewünschten Folieneigenschaften usw. anzupassen.
Weiter kann zur Entfernung von Verzerrungen die gereckte Folie gleichzeitig biaxial geschrumpft werden und zwar bei einem Verhältnis der Schrumpfgeschwindigkeiten von etwa 0, 5 bis 2, 0, einem Schrumpfverhält- nis von etwa 1 bis 10% und einer Temperatur, die mindestens 120 C beträgt, jedoch mindestens 10 C unterhalb des Schmelzpunktes des Polyamids liegt.
Das erwähnte Schrumpfverhältnis ist wie folgt definiert :
Schrumpfverhältnis = dAd do X 100 /o s
Dabei bedeuten d3 und d4 die Dicke der Polyamidfolie vor bzw. nach dem Schrumpfen.
Eine zur Ausführung des erwähnten Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in der Zeichnung im Grundriss dargestellt.
Die beiden Längskanten einer Polyamidfolie 1, deren Kanten nicht verstärkt sind, werden durch Greifer 3 gefasst und auf einer Folienbahn B in Richtung des Pfeils A bewegt. Die Folie durchläuft dabei sämtliche Behandlungszonen 4-9, die auf der Folienbahn B angeordnet sind und dem Vorwärmen, Recken, Schrumpfen, Tempern und Kühlen des Materials dienen.
Der endlose Gliederförderer 2 wird mittels eines nicht dargestellten Antriebs angetrieben. Die inneren und äussenen Platten des GliadanfötideretES 2 sind mitein- ander mittels nach Art eines Faltmasstabes faltbarer Verbindungsglieder in solcher Weise verbunden, dass der Förderer 2 auf den Führungsschienen 10 welche auf beidien Sciten des Polylamidfiitlmrs sich in Länjgsrichtung oder Richtung das PfejJes A eiatracketn, betwagt werden kann.
Jeder Greifer 3 ist auf der Aussenseite der äusseren Platte des Gliederförderers 2 so angeordnet, dass er sich am Eingang der Folienbahn B öffnet, um die Seitenkante der Folie 1 zu ergreifen, und am Ausgang der Folienbahn B erneut öffnet, um die genannten Seitenkanten der gereckten Folie wieder loszulassen.
Die Reckgeschwindigkeit der Polyamidfolie auf der Bahn B hängt von der Geschwindigkeit des endlosen Gliederförderers 2 in der Richtung des Pfeiles A ab. Die Verlängerung in Längsrichtung hängt ab vom Faktor P2 pi und die Verlängerung in Querrichtung vom Faktor w2 : w1. Das Schrumpfverhältnis in Längsrichtung hängt ab vom Faktor PI : P2 und dasjenige in Querrichtung vom Faktor w3 : w2. Dabei bedeuten p,, P2 und p3 den Abstand zwischen zwei benachbarten Greifern 3 und wl, w2 und W3 die Breite der Folienbahn B.
Der Abstand zwischen je zwei benachbarten Greifern 3 ist für die glatte Durchführung der gleichzeitigen biaxialen Reckung wichtig. Für die Reckung reiner Polyamidfolien beträgt er vorzugsweise 20-35 cm ; bei diesem Abstand werden die Nachteile einer zu grossen Zugkonzentration vermieden.
Das Reckverhältnis hängt von den Faktoren b2 : b, und w2 : wt und das Schrumpfverhältnis von den Faktoren b3 : bo und w3 : w2 ab. Dabei bedeuten bl, b2 und bs die Abstände zwischen den äusseren und inneren Platten vor dem Recken bzw. nach dem Recken bzw. nach dem Schrumpfen.
Dabei haben sich folgende Werte als besonders zweckmässig erwiesen :
2 < W2 < 5 wl
W3) < 0,1
W2 (P2-Ps) C Ql
P2 2 < P2 < 5
Pi
Das Verhältnis der Reckgeschwindigketein hängt von der Lage der beidseitig längs der Reckzone angeordneten Führungsschienen 10 zur Folienbahn B ab und kann durch Veränderung der Lage der Führungsschienen ge ändert werden.
Die Behandlungszonen 4-9 werden durch geeignete Heizvorrichtungen, z. B. Infrarotstrahlung, elektrische Heizung, erwärmt.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. Die Zugfestigkeit, Dehnung und Transparenz für sichtbares Licht wurden bei einer Temperatur von 25 C und einer relativen Feuchtigkeit von 60 /o bestimmt. Die Dichte der Folien wurde bei 25 C nach der Gradient tube -Methode unter Verwendung eines Gemisches von Ligroin und Tetrachlorkohlenstoff bestimmt.
Der in den Tabellen aufgeführte Schrumpfwert ist die Schrumpfung der Einheitsfläche, welche eintritt, wenn man eine Folie ohne Zug während 1 Minute frei heisser Luft aussetzt.
Beispiel 1
Es wurde eine im wesentlichen amorphe Folie mit einer Dichte von 1, 130 g/cm3 und einer Dicke von 0, 1 mm ohne verstärkte Kanten aus Poly-6-capramid (6-Polyamid) mit einer relativen Viskosität von 2, 7, gemessen bei 25 C mittels 96 /Oiger Schwefelsäure, hergestellt.
Diese Folie wurde mit einer Geschwindigkeit von 20 m/min durch eine 2 m lange Vorwärmzone, in der die Atmosphäre auf 150 C gehalten wurde, durchgeführt.
Die vorgewärmte Folie wurde bei einem Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten von etwa 1, 5 mit einer Reckgeschwindigkeit von etwa 32 000 /0/min bei einer Temperatur von 130 C gleichzeitig biaxial gereckt. Die gereckte Folie wurde während 2 Sekunden bei 180 C getempert, wobei man sie so unter Spannung hielt, dass die Abmessungen in Querrichtung unverändert blieb.
Die getemperte Folie wurde bei einem Verhältnis der Schrumpfgeschwindigkeiten von etwa 1, 5 während 10 Sekunden bei 180 C geschrumpft, wobei sowohl in der Längs-als auch in der Querrichtung eine Schrump fung von 4 /o eintrat.
Die, geschrumpfte Folie wfunde. wäbrend 3 Seikumdem bei 190 C erneut getempert, wobei man sie so unter Spannung hielt, dass die Abmessungen in Querrichtung unverändert bileben ; es wurde eine Folie von 0,01 mm Dicke erhalten. Die folgende Tabelle zeigt die Eigenschaften der so erhaltenen Folie (A) im Vergleich zu einer im wesentlichen amorphen Folie (B) von 0, 01 mm Dicke, die nach den bekannten Verfahren aus demselben Rohmaterial hergestellt worden war.
Eigenschaften A B Zugfestigkeit : längs 1800 kg/cm2 700 kg/cm2 quer 1100 kg/cm2 Dehnung : längs 30 /o 300 /o quer 90 /o Schrumpfung (bei 130 C) < 2 ouzo
Beispiel 2
Es wurde eine im wesentlichen amorphe Folie mit einer Dichte von 1, 128 g/cm3 und einer Dicke von 0, 1 mm aus Poly-6-capronamid (6-Polyamid) mit einer relativen Viskosität von 3, 0 gemessen bei 25 C mittels 96 /0iger Schwefelsäure, hergestellt.
Diese Folie wurde in analoger Weise wie in Beispiel 1 in einer Vorwärmzone von 2 m Länge, in der die Atmosphäre auf 120 C gehalten wurde vorgewärmt und dann bei einem Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten von etwa 0, 8 mit einer Reckgeschwindigkeit von etwa 32 000 %min bei 130 C gleichzeitig biaxial gereckt, wobei eine Folie von 0,08 mm Dicke erhalten wurde.
Diese Folie wurde unter den nachstehend aufgeführten Bedingungen behandelt, wobei Folien mit den aufgeführten Eigenschaften erhalten wurden.
BebandtungsbedinguiigenEigenschaften der erhaltenen Folien
EMI6.1
<tb> <SEP> Temperung <SEP> Schrumpfung, <SEP> Temperung <SEP> Zugfestigketii <SEP> Dehnung <SEP> Schrumpfung
<tb> <SEP> unter <SEP> unter <SEP> (kg/cm2) <SEP> (0/0)
<tb> <SEP> Spa, <SEP> nnung <SEP> 3 <SEP> Spannung
<tb> <SEP> g <SEP> bD <SEP> i <SEP> <SEP> i <SEP> R <SEP> ¯ <SEP> R <SEP> bD <SEP> <SEP> CD <SEP> Ï
<tb> <SEP> v
<tb> 1 <SEP> 180 <SEP> 30------1900 <SEP> 2600 <SEP> 100 <SEP> 25 <SEP> 6
<tb> 2 <SEP> 180 <SEP> 2 <SEP> 180 <SEP> 10 <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 180 <SEP> 5 <SEP> 1800 <SEP> 2500 <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 2
<tb> 3 <SEP> 180 <SEP> 2 <SEP> 180 <SEP> 5 <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 180 <SEP> 2 <SEP> 1900 <SEP> 2500 <SEP> 100 <SEP> 25 <SEP> 1
<tb> 4 <SEP> 180 <SEP> 2 <SEP> 180 <SEP> 10 <SEP> 6 <SEP> 1,
<SEP> 2 <SEP> 180 <SEP> 2 <SEP> 1700 <SEP> 2600 <SEP> 100 <SEP> 30 <SEP> 2
<tb> 5 <SEP> 180 <SEP> 2 <SEP> 180 <SEP> 10 <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 180 <SEP> 2 <SEP> 1500 <SEP> 2000 <SEP> 120 <SEP> 60 <SEP> 2
<tb>
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, waren die Folien der Versuche 2-4 der bei Versuch 1 erhaltenen weit überlegen, während die mit einem Verhältnis der Schrumpfgeschwindigkeiten von 3 geschrumpfte Folie (Versuch 5) dürftige Eigenschaften aufwies.
Beispiel 3
Es wurde eine im wesentlichen amorphe Folie mit einer Dichte von 1, 028 g/cm3 und einer Dicke von 0, 1 mm aus Poly-11-aminoundecanamid (11-Polyamid) mit einer relativen Viskosität von 2, 7 gemessen bei 25 C wie in Beispiel 1, hergestellt.
Diese Folie wurde in analoger Weise wie in Beispiel 1 vorgewärmt, indem sie mit einer Geschwindigkeit von 20 m ! min durch eine Vorwärmzone, in der die Atmo sphäre auf 120 C gehalten wurde, durchgeführt ; dann wurde sie während 3 Sekunden bei einem Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten von etwa 0, 8-1, 2 mit einer Reckgeschwindigkeit von etwa 20 000 o/o/min bei 100 C gleichzeitig biaxial gereckt, wobei sowohl in der Längs-als auch der Querrichtung eine Verlängerung von etwa 3 erhalten wurde.
Die gereckte Folie wurde mit einer Geschwindigkeit vom 60 m/min dimroh eine Temipeirzoina von 10 m Länge, in der die Atmosphäre auf 145 C gehalten wurde, geführt, wobei sie so unter Spannung gehalten wurde, dass die Abmessung in Querrichtung unverändert blieb.
Dann wurde die Folie mit kalter Luft behandelt ; sie wies eine Dicke von 0, 01 mm auf.
Die folgende Tabelle zeigt die Eigenschaften der so erhaltenen Folie (A) im Vergleich zu einer im wesentlichen amorphen Folie (B) von 0, 01 mm Dicke, die nach einem bekannten Verfahren aus demselben Rohmaterial hergestellt worden war.
Eigenschaften A B Zugfestigkeit : längs 2000 kg/cm2 600 kg/cm2 quer 2200 kg/cm2- Dehnung : längs 90 o/o 300 o/o quer 100 /0 Reissfestigkeit : längs 100 g/10, a quer 100. g/dO, M- Schrumpfung (bei 100 C) Transparenz für 4 o/o- sichtbares Licht 90%/10 85%/10
Beispiel 4
Es wurde eine im wesentlichen amorphe Folie von 0, 1 mm Dicke ohne verstärkte Kanten aus einem durch Copolymerisation von 6-Caprolactam mit 15 Molto 11-Aminoundecansäure erhaltenen Mischpolyamid hergestellt.
Diese Folie wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 15 m/min vorgewärmt. Die vorgewärmte Folie wurde gleichzeitig biaxial gereckt indem sie durch eine Reckzone von 2 m Länge durchgeführt wurde bei einem Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten von 1, 0-1, 3, einer Reckgeschwindigkeit von etwa 30 000 /0/min und einer Tempe- ratur von 140 C ; dabei wurde die Folie auf eine Ver längermg von etwa 4 Sowohl in Längs- als auch in Querrichtung gereckt.
Die gereckte Folie wurde getempert indem sie durch eine Temperzone von 10 m Länge mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 60 m/min bei 180 C unter einer solchen Spannung durchgeführt wurde, dass die Abmessung in Querrichtung konstant blieb.
Die getemperte Folie wurde durch Durchschicken durch eine Kühlzone mit kalter Luft gekühlt und mittels Kühlwalzen weiter auf Raumtemperatur abgekühlt.
Es wurde eine verbesserte Folie von 0, 006 mm Dicke erhalten, die einen weichen Griff und verbesserte Oberflächeneigenschaften aufwies. In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften der erhaltenen Folie (A) im Vergleich zu einer im weesntlichen amorphen Folie (B), die nach einem bekannten Verfahren aus demselben Rohmaterial h'engesteHt wenden war, zusammengestellt.
Eigenschaften A B Zugfestigkeit : längs 650 kg/cm2 150 kg/cm2 quer 600 kg/cm2- Dehnung : längs 30 /o 480 /o quer 20 /o Schrumpfung (bei 100 C) 5% Beispiel S
Es wurde eine im wesentlichen amorphe Folie von 0, 1 mm Dicke (Dichte 1, 128 g/cm3) ohne verstnrkte Kanten aus Poly-6-capronamid (6-Polyamid) mit einer relativen Viskosität von 2, 7 gemessen in analoger Weise wie in Beispiel 1, hergestellt.
Diese Folie wurde in analoger Weise wie in Beispiel 3 gleichzeitig biaxial gereckt bei einem Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten von etwa 1, einer Reckge sahiwindiigkeit van etwa. 20 000"/o/min und amier Tempe- ratur von 120 C. Die gereckte Folie wurde während 60 Sekunden bei 180 C wie in den genannten Beispielen unter Spannung getempert. Dabei wurde eine Folie (A) von 0, 01 mm Dicke erhalten, deren Eigenschaften in der follgeadlen Tabelle mit demjemgetn einer im wesentlichem amorphen Folie (B), die nach einem bekannten Verfahren aus demselben Rohmaterial hergestellt worden war, verglichen sind.
Eigenschaften. A B Zugfestigkeit : längs 1800 kg/cm2 700 kg/cm2 quer 2000 kg/cm2 Dehnung : längs 60 /o 300 /o quer 30 /o Schrumpfung (bei 130 C) 2 /o- Transpananz für sichtbares Licht 90%/10 85%/10
Beispiel 6
Es wurde eine im wesentlichen amorphe Folie von 0, 1 mm Dicke (Dichte 1, 130 g'cm3) ohne verstärkte Kanten aus Poly-6-capronamid (6-Polyamid) in analoger Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass keine Temperung durchgeführt wurde.
Die Folie wurde gleichzeitig biaxial gereckt bei einer Reckgeschwindigkeit von etwa 60 000"/min und einer Temperatur von 130 C und dann mit kalter Luft gekühlt. Dabei wurde eine verbesserte Folie von 0, 01 mm Dicke erhalten, welche die folgenden Eigenschaften aufwies : Zugfestigkeit : längs 1800 kg/cm2 quer 1100 kg/cm2 Dehnung : längs 30 /o quer 90 /o
Beispiel 7
Es wurde eine im wesentlichen amorphe Folie von 0, 1 mm Dicke (Dichte 1, 128 g/cm3) ohne verstärkte Kanten aus Poly-6-capronamid (6-Polyamid) mit einer relativen Viskosität von 3, 0, gemessen bei 25 C mittels 96 /0iger Schwefelsäure, hergestellt.
Diese Folie wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 3 beschrieben bei einer Reckgeschwindigkeit von etwa 30 000"/o/min und einer Temperatur von 130 C gleichzeitig biaxial gereckt und dann während 60 Sekunden bei 180 C getempert, wobei sie so unter Spannung gehalten wurde, dass die Abmessung in Querrichtung unverändert blieb.
Dabei wurde eine verbesserte Folie mit den folgenden Eigenschaften erhalten : Zugfestigkeit : längs 1900 kg/cm2 quer 2000 kg/cm2 Dehnung : längs 1001/o quer 25 oxo Schrumpfung (bei 130 C) 3 /o
Beispiel 8
Es wurde eine im wesentlichen amorphe Folie von 0, 1 mm Dicke (Dichte 1, 029 g/cm3) aus Poly-11-ami- noundecanamid (ll-Polyamid) mit einer relativen Vis kosität von 2, 7, gemessen in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1, mittels des T-Form-Verfahrens hergestellt.
Diese Folie wurde mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 20 m/min durch eine Vorwärmzone, in der die Atmosphäre auf 120 C gehalten wurde, durchgeführt.
Die vorgewärmte Folie wurde bei einer Reckgeschwindigkeit von etwa 17 000"/min und 100 C gleichzeitig biaxial gereckt, indem sie durch eine Reckzone von 2, 5 m Länge durchgeführt wurde. Dabei durchlief sie 1, 75 m der Reckzone bei einem Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten von 0, 8-1, 2 und 0, 75 m bei einem solchen von 0, 9-1, 1, und es ergab sich eine Verlängerung von etwa 3, 3 sowohl in Längs-als auch in Querrichtung.
Die gereckte Folie wurde getempert, indem sie durch eine Temperzone von 2 m Länge, in der die Atmosphäre mittels heisser Luft auf 145 C gehalten wurden, mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 66 m/min durchgeführt und dabei so unter Spannung gehalten wurde, dass die Abmessung in Querrichtung unverändert blieb. Darauf wurde sie weiter durch eine Schrumpfzone von 10 m Länge, in der die Atmosphäre mittels heisser Luft auf 145 C gehalten wurde, bei einem Verhältnis der Schrumpfgeschwindigkeiten von etwa 1 durchgeführt, wobei sich eine Schrumpfung von 6 ouzo sowohl in Längs- als auch in Querrichtung ergab.
Danach wurde die geschrumpfte Folie mittels kalter Luft gekühlt. Die erhaltene verbesserte Folie wies eine Dick¯ von 0, 01 mm auf.
Die so erhaltene Folie (A) wurde mit zwei weiteren Folien (B und C) verglichen, von denen die eine (B) in gleicher Weise vorgewärmt und gereckt worden war, mit der Ausnahme, dass sie während 10 Sekunden bei 145 C wie oben beschrieben getempert worden war.
Die dritte Folie (C) von 0, 01 mm Dicke wies eine im wesentlichen amorphe Struktur auf und war aus demselben Rohmaterial nach einem bekannten Verfahren hergestellt worden. Die Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle usammengestelt.
Eigenschaften A B C Zugfestigkeit : längs 2000 kg/cm2 2000 kg/cm2 600 kg/cm2 quer 2200 kg/cm2 2000 kg/cm2 Dehnung : längs 90 c/o 85"/o 300"/o quer 100 /o 90 /o Schrumpfung (bei 100 C) < 2 /o 4 /o Transparenz bei sichtbarem Licht 90%/10 90%/10 85%/10
Beispiel 9
Es wurde eine im wesentlichen amorphe Folie von 0, 1 mm Dicke (Dichte 1, 128 g/cm3) ohne verstärkte Kanten aus Poly-6-capronamid mit einer relativen Vis kosität von 2, 7, gemessen bei 25 C mittels 96%iger Schwefelsäure, hergestellt.
Diese Folie wurde vorgewärmt, indem sie durch eine Vorwärmzone von 2 m Länge, in der die Atmosphäre auf 140 C gehalten wurde, mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 15 m/min durchgeführt wurde. Die vorgewärmte Folie wurde während 3 Sekunden in einer Reckzone von 1, 5 m Länge in analoger Weise wie in Beispiel 3 bei einem Verhältnis der Reckgeschwindigkeiten von etwa 1 und in einer Atmosphäre von 120 C gleichzeitig biaxial gereckt, wobei eine Verlängerung von etwa 3 sowohl in Längs-als auch in Querrichtung erhalten wurde.
Die gereckte Folie wurde durch eine Temperzone von 3 m Länge, in der die Atmosphäre auf 180 C gehalten wurde, durchgeführt und dabei so unter Spannung gehalten, dass die Abmessung in Querrichtung unverändert blieb.
Die getemperte Folie wurde durch eine Schrumpfzone von 7, 5 m Länge, in der die Atmosphäre mittels heisser Luft auf 190 C gehalten wurde, bei einem Ver hältnis der Schrumpfgeschwindigkeiten von etwa 1 durchgeleitet, wobei sich eine Schrumpfung von 3 /o sowohl in Längs-als auch in Querrichtung ergab. Dann wurde die Folie mittels kalter Luft gekühlt. Die erhaltene verbesserte Folie wies eine Dicke von 0, 01 mm auf.
Die so erhaltene Folie (A) wurde mit zwei weiteren Folien (B und C) verglichen, von denen die eine (B) aus demselben Rohmaterial in ähnlicher Weise erhalten worden war, mit der Ausnahme, dass sie einer Temperung während 10 Sekunden unter Spannung bei 145 C unterworfen worden war. Die dritte Folie (C) von 0, 01 mm Dicke wies eine im wesentlichen amorphe Struktur auf und war aus demselben Rohmaterial nach einem bekannten Verfahren hergestellt worden. Die Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Eigenschaften ABC Zugfestigkeit : längs 1800kg/cm2 1800 kg/cm2 700 kg/cms quer 2000 kg/cm2 2000 kg/cm2 Dehnung : längs 60 /o 60 /o 300 /o quer 30 /o 30 /o Schrumpfung (bei 130 C) < 2"/o 5"/o- Transparenz für sichtbares Licht 90 /ol0, u 90 /o/10, u 85 /ol0, u
Die nach dem beschriebenen Verfahren erhaltenen Folien können ohne irgendeine Nachbehandlung oder weitere Veredlung für die bekannten industriellen und kommerziellen Verwendungen eingesetzt werden, so insbesondere als Verpackungsmaterial oder als elektrisches oder thermisches Isoliermaterial.