DE2740237A1

DE2740237A1 - Verfahren zur herstellung einer polypropylenfolie mit rauher oberflaeche

Info

Publication number: DE2740237A1
Application number: DE19772740237
Authority: DE
Inventors: Katsumi Bokuda; Koji Iwasaki; Masashi Matsubayashi; Norishige Okada
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1976-09-20
Filing date: 1977-09-07
Publication date: 1978-03-23
Also published as: JPS5337774A; FR2364752B1; FI772746A7; FI63885B; FR2364752A1; DE2740237C2; FI63885C; GB1586205A

Description

GERHARD SCHAUENBERG

Rechtsanwalt KAI.I.E Niminrliissung iinr Hoechst AG o202 WIESDADEM-BIEnRICII Rheingnustrnße 100 Telefon (06121) 68 55 51

TORAY INDUSTRIES, INC. 2, Nihonbashi-Muromachi 2-Chome Chuo-ku Tokyo 103 / Japan K 258OA

Verfahren zur Herstellung einer Polypropylenfolie mit rauher Oberfläche

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K 258OA

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Polypropylenfolie mit rauher Oberfläche, die hervorragende elektrische Eigenschaften und eine verbesserte Gleitfähigkeit gegenüber Folien nach dem Stand der Technik aufweist.

Es gibt viele bekannte Verfahren zur Herstellung von Folien mit rauher Oberfläche. So sind z. B. Verfahren zur Folienherstellung, bei denen anorganische Zusätze in großer Menge beigegeben werden, Verfahren zur Erzielung einer rauhen Oberfläche durch Scheuern mit aufrauhenden Partikeln oder durch Prägen und Verfahren zum Beschichten der Folie mit Mattierungsinitteln, bekannt.

Die nach diesen bekannten Verfahren hergestellten Folien sind jedoch für den Zweck der elektrischen Isolierung ungeeignet, da sie zu hohe Zusätze enthalten, oder es erweist sich als schwierig, durch Reibung und Druck auf der erkalteten und erhärteten Folienoberfläche eine gleichförmige Folie mit rauher Oberfläche herzustellen, weil Verzerrungen an der Folienoberfläche eintreten und die Rauhigkeitsform ungleich ist.

Insbesondere das erstgenannte Verfahren, d. h. das Hinzufügen von anorganischen Stoffen, macht die Folie durch die Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften wertlos.

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K 253OA -Jf-

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nicht nur, die obengenannten Mangel hinsichtlich der fehlenden elektrischen Eigenschaften zu beseitigen, sondern auch eine Polypropylenfolie mit rauher Oberfläche zu schaffen, die zusätzlich hervorragende Antiblcckeigenschaften, d. h. gute Gleiteigenschaften aufweist.

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer biaxial gestreckten Polypropylenfolie, die erhöhte Rauhwerte gegenüber Folien nach dem Stand der Technik aufweist, wobei man eine Schmelze von Polypropylen oder eines Copolymeren des Propylen mit einem anderen & -Olefin aus einer Breitschlitzdüse extxudiert und auf einer Kühlwalze zu einer Vorfolie verfestigt und anschließend die Vorfolie bei den an sich bekannten Strecktemperaturen mit an sich bekannten Streckverhältnissen in den orthogonalen Richtungen streckt und gegebenenfalls thermofixiert, deren kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß man zur Herstellung der Vorfolie beim Aufgießen der Schmelze die Kristallisationstemperatur des Polymeren (t ) auf S. 80 C/sec und die Zeitspanne, innerhalb derer die Oberflächentemperatür der Schmelze in dem Bereich zwischen t und

mindestens 1/3 see. einstellt.

in dem Bereich zwischen t und (t -20° C) liegt, auf

Mit Polypropylen ist hier ein Propylen-Homopolymeres und -Copolymeres bezeichnet, das mehr als 50 % Propylen und als Rest ein -^ -Olefin, insbesondere A'thylen, Buten usw. enthält.

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Es können auch geringe Mengen an Zusätzen, wie z. B. Antioxydantien, Pigmente, Weichmacher und organische Schlupfmittel usw. dem Polypropylen zugegeben werden.

Es ist kennzeichnend für die vorliegende Erfindung, daß die Kristallisation der Schmelzenoberfläche begünstigt wird, indem die Abkühlungsgeschwindigkeit vermindert und die Temperatur im Kristallisationsbereich gehalten wird, in dem die Polypropylenschmelze auf die Kühlwalze aufgegossen wird.

Darüber hinaus wird die Kristallisation durch die relativ hohe Temperatur beim ersten Strecken im Bereich zwischen dem Schmelzpunkt des Polymerkristalles (t ) und (t -50° C), weiter gefördert.

Nach dem zweiten Strecken im rechten Winkel zum ersten Streckvorgang wird dann die biaxial gestreckte Folie mit rauher Oberfläche und guten Antiblockeigenschaften erhalten.

Die Kristallisationstemperatur des Polymeren (t ) wird hier mit dem Differential-Thermoanalysator (Differential Scanning Calorimeter - D.S.C.) gemessen. Sie liegt für Polypropylen gewöhnlich bei 110 bis 120 C, kann sich jedoch durch einige Zusätze, z. B. durch Zumischen eines anderen Polymeren oder durch Copolymerisieren usw. leicht verändern.

Die Abkühlungsgeschwindigkeit wird.aus der folgenden

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Gleichung errechnet:

dt ^U

de

c ' P · 1 P ^X

Hierin bedeuten:

- — = Abkühlungsgeschwindigkeit (_ °C/Yi/ d0

t = Schmelzetemperatür / C_/

θ = Zeit l~h_7

U = Gesamtwärmeleitzahl /kcal/m -Ir⁰C/

t = Schmelzetemperatür minus

Abkühlungstemperatur /_ °C_/

c = spezifische Wärme der Schmelze /kcal/kg · °C_/

P = spezifisches Gewicht der Schmelze

1 = Dicke der Schmelze ^m_/

Im Falle von Polypropylen kann konkret nach der folgenden Gleichung gerechnet werden:

ο

Schmelzetemperatur - Abkühlungstemper. ( C)

^{Dicke der schmeize}

Bei der vorliegenden Erfindung müssen beide Voraus-Setzungen erfüllt werden, nämlich daß die Abkühlungs-

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K 258OA - f -

geschwindigkeit der Schmelze bei der Kristallisationstemperatur des Polymeren (t ) S. 80° C/s gehalten werden muss und daß die Zeitspanne, innerhalb derer die Oberflächentemperatur der Schmelze im Bereich zwischen t und (t -20 C) liegt, mindestens 1/3 Sekunde betragen muß. Ohne diese Bedingungen besteht die Gefahr, daß die Schmelze an der Kühlwalze kleben bleibt, oder die Kristallisation eventuell nicht gefördert wird, so daß das Ziel der Erfindung nicht erreicht werden kann.

Anschließend wird die erfindungsgemäß hergestellte Vorfolie in dem bekannten Temperaturbereich gestreckt, d. h. die Polymerfolie wird durch das erste Strecken vorzugsweise im Bereich zwischen der Schmelztemperatur

des Polymerkristalles (t ) und (t -35° C) kristallisiert und getrübt, (t ) wird gleichfalls mit dem Differential-Thermoanalysatcr (D.S.C.) gemessen und beträgt im Falle von Polypropylen gewöhnlich 150 bis 170° C. Das erste Strecken erfolgt im Verhältnis 3,5 bis 6.

Beim zweiten Strecken (im rechten Winkel zum ersten Streckvorgang) wird vorzugsweise im Temperaturbereich

zwischen (t -25 C) und (t +15 C) und mit einem m m

Streckungsvorhältnis von 6,0 bis 12,0 gearbeitet. Falls erforderlich, wird anschließend eine Oberflächenbehandlung, wie z. B. eine Coronabchandlung, durchgeführt.

Von den unter den beschriebenen Bedingungen hergestellten gestreckten Folien entspricht bei dieser Er! ladung insbesondere¹ eine dünne Folie dem vorgesehenen Zweck, d. h.

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eine Folie, die eine Dicke von weniger als 25,u, vorzugsweise weniger als 15,u, hat. Die Oberflächenrauhigkeit der Folie beträgt dabei 0,3 bis 2,0,u.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Folie wird anhand einer Zeichnung näher erläutert:

Die Figur verdeutlicht an einem praktischen Beispiel ein auf dieser Erfindung beruhendes Folienherstellungsverfahren.

Die Figur zeigt, wie die Schmelze 2 aus der Düse 1 extrudiert, abgekühlt und auf eier Kühlwalze 3 aufgegossen wird und zu der Vorfolie für das anschließende Strecken abgekühlt wird. Die Vorfolie 4 wird

durch die mit niedrigerer Geschwindigkeit laufenden Walzen 5 bis 7 und die mit höherer Geschwindigkeit laufenden Walzen 8 und 9 in Längsrichtung gestreckt. Die biaxial gestreckte Folie entsteht dann

durch Strecken im rechten Winkel zur ersten Richtung in einem nicht abgebildeten Querstreckrahmen. Mit der Bezugsziffer 10 ist die Heizvorrichtung für die Längsstreckung bezeichnet. Die Folie verläßt in Pfeil

richtung das Längsstreckwerk und wird dann der Querstreckung zugeführt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung soll das folgende Beispiel dienen:

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/10

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Beispiel

Isotaktisches Polypropylen (Intrinsic-Viskosität in Tetralin bei 135° C = 2,20, t = 116° C, t = 160° C)

ο cm

wird mit 280 C aus der T-Düse als Schmelze extrudiert. Die Polymerschmelze wird bei unterschiedlicher Oberflächentemperatur und unterschiedlicher Verweildauer auf der Kühlwalze abgekühlt, und wird anschließend bei unterschiedlicher Temperatur im Bereich zwischen 125 C und 135 C mit gleichbleibendem Streckverhältnis von 4,5 uniaxial gestreckt.

Die biaxial gestreckte Folie, die eine Enddicke von 6.u besitzt, wird anschließend mit einem Streckver-ο hältnis von 8,5, einer Strecktemperatur von 150 C und einer Temperatur von 165 C beim Thermofixieren hergestellt.

In der Tabelle sind Ergebnisse für die vorgenannten Folien aufgeführt, die in bezug auf Oberflächenrauhigkeit, Trübung, Antiblockeigenschaften, Aussehen und Filmqualität (film productivity), wobei diese Angabe eine Beurteilung hinsichtlich der Dickengleichmäßigkeit und der Abrißfreiheit der hergestellten Filme darstellt, miteinander verglichen wurden.

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K 2 53ΟΛ

Tabelle

VergleJchsver- Folien nach der suche Erfindung (J) (2) (J) (2) (3)

Abkühlungs-

geschwi r.dig- 85 85 80 40 40 keit+ (°C/s)

Verweildauer ^₂₅ ^₃₅ ^₃₅ ^₈₀ ^

IC Temperatur

beim 1. 125 135 125 125 135

Strecken ( C)

Trübung (I) 0,20 0,50 1,00 2,10 3,50

] "_ Blockscherkraft+++

(blocking 2S00 700 500 300 250 shear force)
(kg/1 2 cm 2

Oberflächon-

rauhigkeit ü,1 0,5 0,8 1,0 1,2

Aussehen U NU U U U

I·".! Im-

(jUalitai 'M', GG G

(\ i Im
1 r od u c t; i ν i 1. ν *

M) 9 8 1 2 / 0 7 0 2

/a

K 258OA - y{ -

In der Tabelle bedeuten:

U = gleichförmig NU = nicht gleichförmig

SB = weniger zu- G = gut friedenstellend

Anmerkungen: + : Abkühlungsgeschwindigkeit der Schmelzeoberfläche bei der Kristallisationstemperatur

++ : Zeitspanne, innerhalb derer die Oberflächentemper liegt.

temperatur der Folie zwischen t und (t -20 C)

+++ : nach der Coronabehandlung gemessener Wert. Die Messungen wurden wie folgt durchgeführt:

Trübung: nach ASTM (D 1003-52, D 1003-61) 20

Blockscherkraft (blocking shear force) : gemessen mit einem Zugmessgerät (Chopper) nach dem Pressen von 30 χ 40 mm großen

2 Folienstücken unter einer Last von 480 g/12 cm , bei einer Temperatur von 40° C und 8 5 % relativer Luftfeuchtigkeit für die Dauer von 24 Stunden.

Oberflächenrauhigkeit: nach JIS B 0601 Aus den vorgenannten Ergebnissen geht hervor, daß die

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Oberflächenrauhigkeit der Folie 0,3 bis 2,0/U betragen muß, die Trübung mehr als 1,0 % ausmachen muß und die Abkühlungsbedingungen in dem vorgeschriebenen Bereich gehalten werden müssen, um ein gleichförmiges Aussehen der Oberfläche zu erzielen.

Die erfindungsgemäß hergestellten Folien sind für elektrische Isolierzwecke geeignet, insbesondere zur Herstellung von Kondensatoren, da ihre Oberflächen ohne anorganische Zusätze aufgerauht sind.

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eerseite

Claims

K 258OA -Jf- 26. August 1977 WLJ-Dr.Kn-us Patentansprüche

1. ]Verfahren zur Herstellung einer biaxial gestreckten Polypropylenfolie, die erhöhte Rauhwerte gegenüber Folien nach dem Stand der Technik aufweist, wobei man eine Schmelze von Polypropylen oder eines Copolymeren des Propylen mit einem anderen "^ -Olefin aus einer Breitschlitzdüse extrudiert und auf einer Kühlwalze zu einer Vorfolie verfestigt und anschließend die Vorfolie bei den an sich bekannten Strecktemperatüren mit an sich bekannten Streckverhältnissen in den orthogonalen Richtungen streckt und gegebenenfalls thermofixiert, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung der Vorfolie beim Aufgießen der Schmelze die Kristallisationstemperatur des Polymeren (t ) auf — 80 C/sec und die Zeitspanne, innerhalb derer die

Oberflächentemperatur der Schmelze in dem Bereich zwischen t und (t
1/3 see. einstellt.

zwischen t und (t -20 C) liegt, auf mindestens

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst eine Längsstreckung und dann eine Querstreckung durchführt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Streckung bei Temperaturen zwischen t. und (t -3 5° C) und die zweite

ο Streckung bei Temperaturen zwischen (t ^-25 C) und

(t +15° C) durchführt,
m

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K 258OA - 2 -

4. Folie, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 3; dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Oberflächenrauhigkeit von 0.3 ,u bis 2.0,u aufweist.

5. Verwendung einer Folie nach Anspruch 4 als Elektroisolationsfolie, insbesondere zur Herstellung von Kondensatoren.

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