CH437757A

CH437757A - Verfahren zur Orientierung eines Polypropylen enthaltenden Films oder Bandes, sowie nach diesem Verfahren erhaltener Film oder erhaltenes Band und dessen Verwendung zur Umwicklung von Gegenständen

Info

Publication number: CH437757A
Application number: CH1243765A
Authority: CH
Inventors: Henry Sandiford Denis James
Original assignee: Ici Ltd
Priority date: 1964-09-07
Filing date: 1965-09-07
Publication date: 1967-06-15
Also published as: GB1057077A; DK115664B; NL6511608A; BE669312A; ES317145A1; LU49450A1; DE1504421A1; FI44708C; DE1504421B2; FI44708B

Description

Verfahren zur Orientierung eines Polypropylen enthaltenden Films oder Bandes, sowie nach diesem
Verfahren erhaltener Film oder erhaltenes Band und dessen Verwendung zur Umwicklung von
Gegenständen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Orientierung eines Polypropylen enthaltenden Films oder Bandes, sowie auf einen nach diesem Verfahren erhaltenen Film oder ein erhaltenes Band und dessen Verwendung zur Umwicklung von Gegenständen.

Unter Polypropylen verstehen wir stereoregelmässiges und deshalb kristallines Polypropylen, einschliesslich Propylencopolymere, die infolge der Stereoregelmässigkeit des Polypropylens eine Kristallstruktur auf weisen, z. B. Blockcopolymere von Propylen mit Athylen. Das Polypropylen kann Zusätze enthalten, z. B.

Farbstoffe, Pigmente, antistatische Mittel, das Kleben verhindernde Mittel und Oxydierungsmittel sowie Mo difikatoren, wie z. Polyterpene.

Bekanntlich liegen die geeigneten Temperaturen zur Verstreckung von Polypropylenfilm oder -band zwecks Orientierung zwischen dem Schmelzpunkt von Polypropylen in seiner normalen kristallinen Form und 60 C unter diesem Schmelzpunkt.

Polypropylen wird normalerweise in der normalen kristallinen Form gebildet, doch ist es im Falle sehr feiner extrudierter Filme möglich, das extrudierte Polymer sehr rasch abzuschrecken, wenn es im smektischen Zustand vorliegt. Dieser Zustand *) ist bei Raumtemperatur verhältnismässig beständig, doch verwandelt er sich bei höheren Temperaturen rasch in die normalkristalline Form. Im smektischen Zustand kann der Film bei einer Temperatur zwischen etwa 800 C, bei welcher die Umwandlung in die normal-kristalline Form etwa 30 Minuten braucht, und etwa 110 C verstreckt werden. Oberhalb dieser Temperatur ist der smektische Zustand nicht länger als einige Sekunden beständig.

Es ist ferner bekannt, dass zur Orientierung von Polypropylen Verstreckungsverhältnisse zwischen 6 zu *) Siehe H. Römpp, Chemie Lexikon, 6. Auflage 1966,
Franckh'sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart.

1 und 15 zu 1, insbesondere zwischen 6 zu 1 und 10 zu 1, da bei den höheren Verstreckungsverhältnissen zufriedenstellende Verstreckungstemperaturen schwerer zu steuern sind, besonders geeignet sind.

Wenn Polypropylen in einer Richtung verstreckt wird, neigt es dazu, Filme und Bänder zu bilden, denen es in der anderen Richtung an Stärke mangelt. Dies ist insofern ein grosser Nachteil, als solche uniaxial verstreckten Filme oder Bänder dazu neigen, in Längsrichtung zu brechen, wenn sie zum Wickeln verwendet werden. Schwierigkeiten treten ebenfalls auf, wenn der Film nacheinander in der einen und dann in der anderen Richtung verstreckt wird, da der Film dazu neigt zu brechen, wenn er in der zweiten Richtung verstreckt wird.

Es wurde gefunden, dass, wenn ein Polypropylenfilm bzw. Band in einer Richtung bei einer hohen Verstreckungsleistung verstreckt wird, ein Film oder Band erzielt wird, das in der in einem rechten Winkel dazu stehenden Richtung eine geeignete Stärke aufweist. Unter Verstreckungsleistung ( /o in der Minute) verstehen wir:
100 (Sd + S) (R-l)
2G worin: 5d = Umfangsgeschwindigkeit der Streckrolle in m/min, Sf = Umfangsgeschwindigkeit der Zuführungsrolle in m/min, G = Spannweite der vom Film zwischen Anfang und Ende der Verstreckung durchlaufe 5d nen Strecke angegeben in Metern, R = so = Verstrekkungsverhältnis.

Im erfindungsgemässen Verfahren wird Polypropylenfilm bzw. Band bei einer Verstreckungsleistung von mindestens 70 0000/o in der Minute auf mindestens das 6fache seiner ursprünglichen Länge in einer Richtung verstreckt.

Es geht aus der obigen Formel hervor, dass eine hohe Verstreckungsleistung erzielt werden kann, indem ein hohes Verstreckungsverhältnis verwendet wird, indem über eine kurze Strecke verstreckt wird und/oder indem der Film bzw. das Band bei einer hohen Durchlaufgeschwindigkeit durch eine Streckmaschine geführt wird. Es können Verstreckungsleistungen verwendet werden, die wesentlich höher als 70 0000/o in der Minute sind, z. B. 1 000 000 /o in der Minute. Je höher die Verstreckungsleistung, desto höher ist die minimale Temperatur, die verwendet werden kann, um beständige Verstreckungsbedingungen zu erlangen. Es ist jedoch nur dann notwendig, solche minimale Temperaturen zu verwenden, wenn die maximale Stärke in der Längsrichtung des Films bzw. Bands erforderlich ist.

Um diese maximale Stärke zu erzielen, sollte das Verstreckungsverhältnis relativ hoch oder die Verstrekkungstemperatur verhältnismässig niedrig sein, um eine beständige Verstreckung zu erhalten, wobei diese Bedingungen auch in einem abgewogenen Verhältnis verwendet werden können. Bei Erhitzen des Film mit Infrarotstrahlen lässt sich die Temperatur des Films nicht leicht bestimmen. Dies geschieht anhand der Wärmezufuhr. Dabei spielt selbstverständlich auch die Geschwindigkeit, bei der der Film bzw. das Band durch die Verstreckungsvorrichtung geführt wird, sowie die Dicke des Films bzw. Bands eine Rolle.

Das Verstrecken über eine kurze Spannweite kann durch Verstrecken zwischen nahe beieinander liegenden Rollen verwirklicht werden, wobei die erste Rolle auf dem Weg des Films oder Bands dieses auf eine Verstreckungstemperatur erhitzt und die zweite Rolle es auf eine unter der Verstreckungstemperatur liegende Temperatur abkühlt. Ein solches Rollenpaar kann zwischen ein System aus Zufuhr- und Verstreckungsrollenpaaren gestellt werden, oder selbst einen Teil eines solchen Systems darstellen. Bei dicken Filmen oder Bändern kann das Erhitzen durch die Zuführrolle mittels um diese Rolle herum angebrachter Infrarot-Heizelemente erhöht werden. Eine hohe Abkühlungsgeschwindigkeit, wie sie bei dicken Filmen bzw. Bändern zur Beendigung der Verstreckung wünschbar ist, kann ebenfalls bewirkt werden, indem der Film bzw. das Band durch eine Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, geführt wird.

Figuren 1 und 2 veranschaulichen beispielsweise diese beiden Arbeitsmethoden. In diesen Figuren ist F der Film bzw. das Band, dessen Bewegungsrichtung angegeben ist. In Fig. 1 sind 1, 2, und 3 ein Zuführrollensystem. Rolle 3 wird erhitzt, z. B. durch Dampf oder ein anderes geeignetes Heizmedium, um den Film bzw. das Band auf seine Verstreckungstemperatur zu bringen, und Rollen 1 und 2 können ebenfalls erhitzt werden, um den Film bzw. das Band seiner Verstrekkungstemperatur anzunähern, z. B. auf etwa 100" C, um eine hohe Zuführgeschwindigkeit des Films bzw. Bands zu ermöglichen. 4, 5 und 6 sind ein Verstreckungsrollensystem zum Verstrecken des Films bzw. Bands, und Rolle 4 wird abgekühlt, um den Film bzw. das Band auf eine Temperatur abzukühlen, die unter derjenigen liegt, bei der er bzw. es verstreckt wird.

In diesem System ist die Spannweite, über welche der Film bzw. das Band verstreckt wird, die vom Band bzw.

Film zurückgelegte Strecke zwischen Rolle 3 und Rolle 4. In Fig. 2 sind 7, 8 und 9 ein dem Rollensystem 1, 2 und 3 in Fig. 1 ähnliches Zuführrollensystem. Das Erhitzen von Rolle 9 wird durch Infrarotheizelemente 10' und 10" erhöht. 11 ist ein Bad, worin Kühlwasser fliesst, 12 eine Freilaufrolle und 13 ein Verstreckungsrollensystem zum Verstrecken des Films bzw. Bands. In diesem System ist die Spannweite, über die der Film bzw. das Band verstreckt wird, die vom Band bzw. Film von der Rolle 9 bis zum Wasser zurückgelegte Strecke.

Eine weitere sehr befriedigende Methode zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, den Film bzw. das Band mittels Zuführrollen vorzuwärmen, durch ein Rollensystem über eine Kühlrolle zu ziehen und durch einen konzentrierten Infrarotstrahlenkegel auf eine Verstreckungstemperatur zu erhitzen, kurz bevor es das Verstreckungsrollenpaar erreicht, wodurch es nur über eine kurze Spannweite auf eine Verstreckungstemperatur erhitzt wird und somit bei einer hohen Verstreckungsleistung über diese kurze Spannweite verstreckt wird.

Fig. 3 veranschaulicht diese Ausführungsmethode.

In dieser Figur ist F ein Polypropylenfilm bzw. -band.

14 ist ein Zuführrollensystem, dessen Rollen erhitzt werden können. 15 ist ein Verstreckungsrollensystem zum Verstrecken des Films bzw. Bands, wobei zum mindesten die erste Rolle mit Wasser gekühlt wird. Die Rollen 15 rotieren vorzugsweise mit einer 6- bis 10fach grösseren Umfangsgeschwindigkeit als die Rollen 14.

16 ist ein Infrarotheizelement. 17 und 18 sind ein Spiegel und eine Linse, um die vom Heizelement ausgeschickten Strahlen auf ein schmales Band des Films bzw. Bands bei 19 zu konzentrieren. Das Heizelement wird so eingestellt, dass es den Film bzw. das Band auf eine Temperatur bringt, bei der es verstreckt wird.

20 und 21 sind weitere Infrarotheizelemente, die ebenfalls verwendet werden können, um den Film bzw. das Band auf eine Temperatur zu bringen, die beinahe aber nicht ganz genügt, um seine Verstreckung zu bewirken. In diesem System ist die Spannweite, über die der Film bzw. das Band verstreckt wird diejenige, von visuell festgestelltem Verstreckungsbeginn, bis zum Kontaktpunkt, wo der Film bzw. das Band mit der Kühlrolle in Berührung tritt.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren orientierten Filme sind überall dort nützlich, wo es erforderlich ist, dass ein Film eine besonders grosse Festigkeit in einer Richtung, kombiniert mit angepasster Festigkeit in der Querrichtung, aufweist. Solche Anwendungsgebiete sind z. B. photographisches und kinematographisches Filmmaterial, magnetische Bänder für Tonband-, Video- und Rechengeräte, Bänder und Schnüre zum Packen, Klebeband, inkl. selbstklebende Bänder, Riemen, einschliesslich Förderbänder, Gurtbänder, Bänder für elektrische Vorrichtungen, einschliesslich Kabelvereinigungsbänder, Schreibmaschinenbänder, Textilfäden, die mit Metall überzogen werden können, Bänder für Wicklungen von Kondensatoren und Isolierungen von Transformatoren, sowie Nutauskleidungen in elektrischen Vorrichtungen.

Die aus mit Polyterpenen modifizierten Gemischen von Polypropylen hergestellten Filme sind infolge ihrer hohen Drehungsbeibehaltung als Drehungsumhüllungen besonders nützlich.

Die Erfindung wird durch folgende Beispiele veranschaulicht.

Beispiel 1
Unter Verwendung der in Fig. 1 veranschaulichten Vorrichtung wurde ein Polypropylenfilm, der auf eine auf 200 C gehaltene (nicht gezeigte) Giesstrommel extrudiert worden war und sich somit in der smektischen Form befand, bei einer Geschwindigkeit von 150 cm in der Minute über die Zuführrollen 1, 2 und 3 geführt, wobei Rolle 3 mit Dampf auf 85 bis 95 C erhitzt wurde. Die Spannweite, über welche der Film bei einem Verhältnis von 7 zu 1 versteckt wurde, betrug 6,35 mm, was eine Verstreckungsleistung von 576 000 /0 in der Minute ergab.

Beispiel 2
Ein Film aus Polypropylen, der auf eine auf 70" C gehaltene Giesstrommel extrudiert worden war und sich somit in der normalen kristallinen Form befand, wurde auf der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung verstreckt, wobei jedoch eine Anfangsgeschwindigkeit von 90 cm in der Minute und ein Verstreckungsverhältnis von 9 zu 1 verwendet wurden. Die Temperatur der Rolle 3 wurde durch auf 1400 C erhitztes Glycerin auf 1400 C gehalten, und die Spannweite, über die der Film verstreckt wurde, betrug 6,35 mm. Diese Bedingungen entsprachen einer Verstreckungsleistung von 576 0000/o in der Minute.

Beispiel 3
Unter Verwendung der in Fig. 3 veranschaulichten Einrichtung wurde ein Polypropylenfilm, der auf eine auf 80 OC gehaltene Giesstrommel extrudiert worden war, wurden von den Rollen 14 bei einer Geschwindigkeit von 4,27 m in der Minute zugeführt und bei einem Verhältnis von 7 zu 1 verstreckt, wobei die Spannweite zwischen dem Beginn der Verstreckung und den gekühlten Rollen 15 50,8 mm betrug. Dies entsprach einer Verstreckungsleistung von 201 6000/o in der Minute.

Zur Kontrolle wurden derselbe Film und dieselben Bedingungen wie in Beispiel 3 verwendet, jedoch mit einer Zuleitungsgeschwindigkeit von 120 cm in der Minute. Dies entsprach einer Verstreckungsleistung von 57 600 /o in der Minute, d. h. weniger als die Verstreckungsleistung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Die Reissfestigkeit in der Verstreckungsrichtung und in der dazu querliegenden Richtung der Filme von Beispiel 2 und des Kontrollfilms wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angeführt.

Reissfestigkeit (kg/cm2)
Verstreckungsrichtung Querrichtung
Beispiel 2 2082 183
Kontrolle 2838 gerissen
Die in den Beispielen 1 und 3 hergestellten Filme wiesen eine grosse Festigkeit in der Verstreckungsrichtung und keine Neigung zum Faserigwerden in der Querrichtung auf.

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Orientierung eines Polypropylen enthaltenden Films oder Bandes, dadurch gekennzeichnet, dass der Film bzw. das Band bei einer Verstrekkungsleistung von mindestens 70 0000/o in der Minute in einer Richtung um mindestens das 6fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt wird.

II. Gemäss Patentanspruch I orientierter Film oder orientiertes Band.

III. Verwendung des Films oder Bandes gemäss Patentanspruch II zur Umwicklung von Gegenständen.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Film bzw. das Band aus einem kristallinen Propylenhomopolymer besteht.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Film bzw. das Band aus einem kristallinen Blockcopolymer aus Propylen und mindestens einem anderen a-olefin besteht.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Film bzw. das Band aus einem kristallinen Blockcopolymer aus Propylen und Athylen besteht.

4. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Film bzw. das Band zusätzlich noch mindestens einen anderen Zusatz aufweist.

5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz oder die Zusätze aus einem Polyterpen oder aus Polyterpenen bestehen.

6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstreckungsleistung minde- stens 1 000 0000/o in der Minute beträgt.

7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Film bzw. das Band verstreckt wird, während er bzw. es sich im smektischen Zustand befindet.

8. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstreckung auf einer kurzen Spannweite erfolgt.

9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Film bzw. das Band auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der er bzw. es orientiert werden kann, dass die Verstreckung auf einer kurzen Spannweite erfolgt und dass der verstreckte Film bzw. das verstreckte Band rasch am Ende dieser kurzen Spannweite auf eine Temperatur abgekühlt wird, welche unter derjenigen liegt, bei der er bzw. es orientiert werden kann.

10. Verfahren nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen durch eine beheizte Rolle erfolgt, mit welcher der Film bzw. das Band in Berührungskontakt steht.

11. Verfahren nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen mittels eines Infrarot Heizelementes erfolgt.

12. Verfahren nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die rasche Abkühlung mittels einer gekühlten Rolle erfolgt, mit welcher der Film bzw. das Band in Berührungskontakt steht.

13. Verfahren nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die rasche Abkühlung erfolgt, indem der Film bzw. das Band durch eine Kühlflüssigkeit geführt wird.