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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung monoaxial gereckter, spleissfreier Folienbändchen aus Polypropylen, wobei aus einer unverstreckten Folienbahn Bändchen herausgeschnitten und auf beheizten Streckwalzen verstreckt und abgekühlt werden.
Die Verarbeitbarkeit von in bekannter Weise durch Extrusion von Polypropylen hergestellten Folienbändchen zu Flachmaterial ist nicht zufriedenstellend. So ist hiebei beispielsweise die Noppzeit zu hoch, und es treten zu häufig Webfehler infolge verlorengegangener oder gerissener Bändchen auf. An Greifer- und Projektilwebstühlen kommt es zu häufigen Unterbrechungen des Webprozesses infolge aufgespleisster Folienbändchen, die vom Greifer nicht ganz erfasst werden, so dass nur ein Teil davon mitgenommen wird. Auch beim Verrascheln von Polypropylenfolienbändchen treten Prozessstörungen durch gespleisste Bändchen auf.
Die Ursache für diese Unzukömmlichkeiten bei der Verarbeitung von Polypropylenfolienbändchen ist somit hauptsächlich in der grossen Spleissneigung dieses Materials zu sehen. Bei den ruckartigen Spannungsänderungen während des Webprozesses unter gleichzeitiger Umlenkung spleissen die Folienbändchen in Längsrichtung auf, wobei sich die Spleissenden in den Fadenleitorganen verhängen. Beim Verrascheln stört die Spleissneigung des Polypropylens hauptsächlich in der Fransenlegung. Eine Verminderung der Spleissneigung von Folienbändchen aus Polypropylen wird seit langem angestrebt. In der Literatur werden prinzipiell zwei Wege beschrieben, um dieses Ziel zu erreichen :
1. Zumischung von andern Polymeren während der Extrusion der Folienbahn. So soll schon die Mischung von Polypropylen mit Hochdruckpolyäthylen eine Herabsetzung der Spleissfreudigkeit bewirken.
Grössere Wirksamkeit weisen Zusätze kautschukelastischer Thermoplaste auf. Zumischen von 5 bis 20% eines Copolymerisates aus Butadien und Styrol bzw. Butadien, Äthylen und Propylen setzt die Spleissneigung von monoaxial gereckten Flachfäden stark herab, ohne sie jedoch vollkommen beseitigen zu können.-Moorwessel und Pilz, Kunststoffe, 59 [1969], Nr. 9, 539, empfehlen zur Herabsetzung der Spleissneigung die Zumischung von Hochdruckpolyäthylen und Polyisobutylen.
In Conference textiles from film II, Manchester, July 6/7, [ 1971 ], wird über eine Untersuchung des Zusammenhanges zwischen der Spleisstendenz und dem Gehalt von Polypropylen an Hochdruckpolyäthylen berichtet. Gemäss der US-PS Nr. 3, 548, 048 wird ein Zusatz von 5% eines Copolymerisates aus Butadien und Äthylen zur Herabsetzung der Spleissneigung von Flachfäden aus Polypropylen vorgeschlagen.
Zur Herstellung von gefüllten, extrudierten endlosen thermoplastischen flächigen Materialien wurde im übrigen in der DE-OS 3028993 vorgeschlagen, zwecks Erzielung einer glatten Oberfläche einen Füllstoffe enthaltenden laminaren Schmelzstrom unter Druck mit einer heissen Oberfläche in Berührung zu bringen, worauf das Material ohne Anlegen einer Streckspannung abgekühlt wird.
2. Thermofixierung unter Relaxation. Bei dieser Methode werden die Folienbändchen auf beheizten Walzen oder in einem Heissluftofen unter Schrumpfung erhitzt. Das Schrumpfverhältnis liegt bei 1 : 0, 65 bis 1 : 0, 90, wobei die Temperatur zwischen 130 und 1600C liegt (Bouriot, Hagege
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bändchen unter Relaxation deren Spleissneigung herabsetzt. Moorwessel und Pilz fanden, dass die Spleisstendenz von Polypropylenfolienbändchen umso niedriger liegt, je stärker diese nach dem Verstrecken schrumpfen gelassen werden. Sie führen dies auf eine Herabsetzung von deren Längsorientierung zurück (Kunststoffe, Bd. 59, Nr. 4, S. 205, [1969]).
Werden Folienbändchen aus Polypropylen hingegen ohne Relaxation, d. h. ohne Zulassung eines Schrumpfes in Längsrichtung auf die angegebenen Temperaturen erhitzt, nimmt die Spleisstendenz sogar zu. Über diesen Effekt berichten folgende Autoren : Martinova, Zverev und Usenko ; Khim. Volokna, Bd. 1979, Nr. l, S. 18 und Polovikhina, Shimko und Zverev ; Khim. Volokna, Bd. 1978, Nr. 1, S. 12. Der Effekt wird auf eine Nachkristallisation und Nachorientierung des Polypropylens beim Erhitzen unter Spannung zurückgeführt.
Sämtliche bisher beschriebenen Verfahren zur Erzeugung spleissarmer Folienbändchen aus Polypropylen vermindern die Spleisstendenz nur unter Inkaufnahme einer starken Herabsetzung der Reissfestigkeit. Weitere Nachteile der bekannten Verfahren bestehen darin, dass die Bruchdehnung beim Fixieren unter Schrumpfung in vielen Fällen zu stark ansteigt, oder aber-beispielsweise beim
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Zumischen von Hochdruckpolyäthylen - zu stark abfällt. Es ist auf den angeführten Wegen ausserdem nicht möglich, nahezu spleissfreie Bändchen herzustellen. Eine merkliche Spleisstendenz bleibt stets erhalten. Eine Zumischung von andern Polymerisaten ändert darüber hinaus auch erwünschte Eigenschaften des Polypropylens, wie Schmelzpunkt, Chemikalienresistenz oder Löslichkeit.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem aus reinem, unvermischtem Polypropylen mit normaler Viskosität spleissfreie Folienbändchen erzeugt werden können. Ein weiteres Ziel besteht darin, dass bei einem solchen Verfahren überdies eine ausreichende Längsreissfestigkeit von 40 bis 50 cN/tex, eine Bruchdehnung, die im Interesse einer guten Verarbeitbarkeit 20% nicht überschreiten sollte und ein Heissluftschrumpf < 1% der hergestellten Folienbändchen gewährleistet ist. Ein solch geringer Schrumpf ist notwendig, damit Gewebe aus solchen Folienbändchen ohne Längen- und Breiteneinsprung thermisch belastbar sind. Nach der DE-PS Nr. 2328639 soll für die Zugfestigkeit verstreckter Folienbändchen ein Mindestwert von 45 cN/tex erreicht werden.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass monoaxial gereckte Folienbändchen aus Polypropylen ohne zu schmelzen auf Temperaturen über dem Fliesspunkt der eingesetzten Polypropylensorte aufgeheizt werden können, sofern sie unter einer genügend hohen Spannung stehen. Der gespannte Zustand der Bändchen verhindert, dass sich diese beim Fliesspunkt verflüssigen. Anders ausgedrückt stabilisiert die Spannung den festen Aggregatzustand des Polypropylens.
Als Fliesspunkt wird definitionsgemäss diejenige Temperatur bezeichnet, bei welcher eine monoaxial gereckte Polypropylenfolie - im Schmelzpunktmikroskop erhitzt-auseinanderfliesst. Diese Temperatur liegt bei den zumeist verwendeten Polypropylensorten bei 171 bis 172 C.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs definierten Art dadurch gelöst, dass die Folienbändchen mittels der Streckwalzen auf eine Temperatur innerhalb eines Fixier-
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de Temperatur, bei welcher die Bändchen unter der vorgegebenen Streckspannung an den Streckwalzen anzuschmelzen beginnen, begrenzt wird, und dass die Bändchen unter einer Spannung von 200 bis 300 cN von den Streckwalzen abgezogen und unter Spannung abgekühlt werden.
Es wird somit keine Relaxation der Bändchen nach Verlassen der Streckwalzen zugelassen.
Die Folienbändchen nehmen die Fixiertemperatur auf den beheizten Streckwalzen an. Sie wird durch Anpressen des Thermoelementes eines Auflagepyrometers an die laufenden Folienbändchen bestimmt. Die nach dieser Methode gemessenen Bändchentemperaturen liegen beim erfindungsgemässen Verfahren zwischen etwa 200 und etwa 210 C und damit mindestens 30 C über dem Fliesspunkt des Polymerisats.
Die obere Grenze der Fixierbereichstemperatur hängt vom eingestellten Streckverhältnis und somit von der Höhe der Streckspannung ab. Diese Grenztemperatur liegt unter den erfindungsgemässen Bedingungen oberhalb von etwa 210 C.
Erfindungsgemäss hergestellte Folienbändchen weisen keinerlei Spleissneigung auf. Die Spleissneigung der Folienbändchen wird auf folgende Weise bestimmt : Man entnimmt von einer drei Tage lang gelagerten Spule eine Probe von zirka 50 mm Länge und spannt diese in ein Pendelschlagwerk ein. Nun wird unter Verwendung eines l-Joule-Hammers der Schlagzugversuch nach DIN 53448 in der Fassung vom Oktober 1966 durchgeführt. Anschliessend wird die gerissene Probe dem Pendelschlagwerk entnommen und an beiden Bruchenden die Zahl der während des Bruches entstandenen Spleissenden ausgezählt. Der Versuch wird mit 10 Proben durchgeführt. Der Mittelwert aus den insgesamt 20 Spleisszahlen wird durch die in mm gemessene Breite der Bändchen geteilt. Der erhaltene Zahlenwert der Spleissenden pro mm ist ein Mass für die Spleissneigung der Folienbändchen.
Dieser Wert liegt bei den erfindungsgemäss hergestellten Folienbändchen bei 0, 1 bis 0,5/mm, bei herkömmlich erzeugten Polypropylenfolienbändchen hingegen bei 5 bis 6/mm. Folienbändchen, deren Spleisszahlen in der Grössenordnung von 0, 1 bis 0, 5/mm liegen, weisen bei ihrer Verarbeitung keinerlei Spleissneigung auf.
Die maximale Zugspannung bzw. die Reissfestigkeit sowie die Reissdehnung wird an Proben der Bändchen mit einem Zugprüfgerät bestimmt. Der Heissluftschrumpf wird bei 130 C gemessen.
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Vorzugsweise werden die Folienbändchen mittels einer Mehrzahl, vorzugsweise sieben, hintereinander geschalteter Streckwalzen abwechselnd auf ihren oberen und unteren Flächen erhitzt.
Die Folienbändchen werden zweckmässig mittels einer Mehrzahl, vorzugsweise sieben, von mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Streckwalzen laufenden unbeheizten Walzen eines Fixierwerkes abgezogen und unter Spannung gehalten.
Vorteilhaft werden die Folienbändchen an der Luft auf einer Laufstrecke von 1 bis 3 m zwischen den Streckwalzen und dem Fixierwerk abgekühlt.
Die erfindungsgemäss hergestellten Folienbändchen eignen sich insbesondere zum Verweben zu Flachmaterial für Säcke sowie für beschichtetes Verpackungsmaterial.
Des weiteren sind die Folienbändchen zur Herstellung von geraschelten Säcken an doppelfontourigen Raschelmaschinen in Schuss- und Fransenlegung sowie in der Bodennaht sehr gut geeignet.
Als Rohmaterial zur Herstellung der Folienbändchen eignen sich alle handelsüblichen Polypropylensorten. Günstigerweise wird ein Polymerisat mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 900000 verwendet.
In der Zeichnung ist das erfindungsgemässe Verfahren an Hand einer schematischen Darstellung einer zu dessen Durchführung geeigneten Anlage illustriert.
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tels in den Walzen beträgt dabei zweckmässig 80 bis 90OC, sie kann aber auch niedriger sein.
Die erhaltene Folienbahn wird über ein allgemein mit --3-- bezeichnetes Liefer- bzw. Haltewerk weitergeführt und anschliessend beispielsweise mittels eines Messerbalkens -4-- zu Bändchen geschnitten, welche über einen Heiztisch-5-mit einer Oberflächentemperatur von 90 bis 150DC in ein Streckwerk -6-- mit sieben, hintereinander geschalteten beheizten Streckwalzen gelangen. Mittels dieser Streckwalzen werden die Folienbändchen auf eine Temperatur innerhalb des oben definierten Fixierbereiches erhitzt, wobei die Streckwalzen so angeordnet sind, dass die Bändchen bei ihrer Förderung über einen Teil von deren Umfangsfläche jeweils abwechselnd einmal von oben und einmal von unten her erhitzt werden.
Nach Verlassen des Walzenseptetts passieren die Folienbändchen mit unveränderter Geschwindigkeit, d. h. ohne irgendeine Relaxation, eine Luftstrecke von 1 bis 3 m, wobei sie auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Die Fadenspannung beträgt auf dieser Strecke 200 bis 300 cN.
Die Folienbändchen werden dazu von einem unbeheizten Walzenseptett eines Fixierwerkes --7--, dessen Walzen mit der gleichen Geschwindigkeit laufen wie die Streckwalzen, abgezogen. So wird erreicht, dass die Fäden mit einer ausreichend hohen Spannung von den beheizten Streckwalzen abgezogen werden können und es nicht zu einem Anschmelzen des Polypropylens an die Walzenoberflächen kommt. Nach Passieren des Fixierwerkes werden die Folienbändchen mittels eines nicht genauer dargestellten Aufspulgatters auf Kreuzspulen gewickelt.
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele in die zur Demonstration des erfindungsgemäss erzielten Fortschrittes dienenden Vergleichsbeispiele noch näher erläutert.
Beispiel 1 : Aus Polypropylen mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 900000 wurde mittels Strangpressen eine Folienbahn hergestellt und daraus Folienbändchen der folgenden Abmessungen geschnitten : Breite : 18 mm, Dicke : 0, 15 mm.
Die Folienbändchen wurden einstufig im Verhältnis 1 : 14 monoaxial gereckt, wobei die erforderliche Streckwärme mittels einer beheizten Platte mit einer Oberflächentemperatur von 150 C zugeführt wurde. Das Streckwerk bestand aus sieben, hintereinander geschalteten Walzen mit folgenden Oberflächentemperaturen in Richtung des Bändchentransportes :
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<tb>
<tb> Walze <SEP> 1 <SEP> 206 C
<tb> Walze <SEP> 2 <SEP> 205 C
<tb> Walze <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 2060C <SEP>
<tb> Walze <SEP> 4 <SEP> : <SEP> 2040C <SEP>
<tb> Walze <SEP> 5 <SEP> : <SEP> 2070C <SEP>
<tb> Walze <SEP> 6 <SEP> 206 C
<tb> Walze <SEP> 7 <SEP> 40 C
<tb>
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Dieselben Temperaturen wurden auch an den Folienbändchen gemessen.
Die Folienbändchen wurden mittels eines unbeheizten Walzenseptetts, dessen Walzen mit der gleichen Geschwindigkeit liefen wie jene des Streckwerkes, abgezogen, so dass die Folienbändchen nicht schrumpfen konnten und während des Abkühlens eine Spannung von 200 bis 300 cN aufwiesen.
Folgende Kennwerte wurden an den so erhaltenen Bändchen ermittelt :
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<tb>
<tb> Abmessungen <SEP> : <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> x <SEP> 0, <SEP> 038 <SEP> mm
<tb> Titer <SEP> : <SEP> 1370 <SEP> dtex
<tb> Reissfestigkeit <SEP> : <SEP> 47 <SEP> cN/tex
<tb> Reissdehnung <SEP> : <SEP> 20, <SEP> 8% <SEP>
<tb> Spleisszahl <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 08/mm <SEP>
<tb>
Vergleichsbeispiel 1 :
Es wurde analog Beispiel 1 vorgegangen, jedoch mit den Unterschieden, dass die beheizten Streckwalzen in bekannter Weise folgende Oberflächentemperaturen aufwiesen :
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<tb>
<tb> Walze <SEP> 1 <SEP> 180 C
<tb> Walze <SEP> 2 <SEP> 180 C
<tb> Walze <SEP> 3 <SEP> 180 C
<tb> Walze <SEP> 4 <SEP> 179 C
<tb> Walze <SEP> 5 <SEP> 140 C
<tb> Walze <SEP> 6 <SEP> 100 C
<tb> Walze <SEP> 7 <SEP> : <SEP> SOOC <SEP>
<tb>
Nach Verlassen des Streckwerkes liefen die Folienbändchen spannungslos und locker auf ein kaltes Walzenseptett, dessen Walzen mit einer im Verhältnis 1 : 0, 71 zu den Streckwalzen reduzierten Umfangsgeschwindigkeit laufen gelassen wurden. Die Folienbändchen schrumpften im selben Verhältnis. Nach Verlassen des kalten Walzenseptetts wurden die Bändchen auf Kreuzspulen gewickelt und untersucht.
Folgende Kennwerte wurden gemessen :
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<tb>
<tb> Abmessungen <SEP> : <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> x <SEP> 0, <SEP> 046 <SEP> mm <SEP>
<tb> Titer <SEP> : <SEP> 1900 <SEP> dtex <SEP>
<tb> Reissfestigkeit <SEP> : <SEP> 21 <SEP> cN/tex <SEP>
<tb> Reissdehnung <SEP> : <SEP> 17, <SEP> 8% <SEP>
<tb> Spleisszahl <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 78/mm <SEP>
<tb>
Um die Reissfestigkeit zu verbessern, wurde der Versuch unter sonst gleichen Bedingungen mit einem Schrumpfverhältnis von 1 : 0, 79 wiederholt, wobei folgende Kennwerte erhalten wurden :
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<tb>
<tb> Abmessungen <SEP> : <SEP> 5,9 <SEP> x <SEP> 0,045 <SEP> mm
<tb> Titer <SEP> : <SEP> 1780 <SEP> dtex <SEP>
<tb> Reissfestigkeit <SEP> : <SEP> 33 <SEP> cN/tex <SEP>
<tb> Reissdehnung <SEP> : <SEP> 19, <SEP> 4% <SEP>
<tb> Spleisszahl <SEP> :
<SEP> 0, <SEP> 95/mm <SEP>
<tb>
Erwartungsgemäss wurden somit zwar bessere textile Daten erhalten, doch stieg die Spleisszahl ebenfalls an.
Beispiel 2 : Es wurde gemäss Beispiel 1 gearbeitet, die Walzentemperaturen des Streckwerkes jedoch wie folgt eingestellt :
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<tb>
<tb> Walze <SEP> 1 <SEP> 206 C
<tb> Walze <SEP> 2 <SEP> 205 C
<tb> Walze <SEP> 3 <SEP> 205 C
<tb> Walze <SEP> 4 <SEP> : <SEP> 2100C <SEP>
<tb> Walze <SEP> 5 <SEP> 205 C
<tb> Walze <SEP> 6 <SEP> 205 C
<tb> Walze <SEP> 7 <SEP> 30 C
<tb>
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Kennwerte der erhaltenen Folienbändchen :
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<tb>
<tb> Abmessungen <SEP> : <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> x <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> mm
<tb> Titer <SEP> : <SEP> 1410 <SEP> dtex
<tb> Reissfestigkeit <SEP> : <SEP> 39 <SEP> cN/tex
<tb> Reissdehnung <SEP> : <SEP> 19, <SEP> 9% <SEP>
<tb> Spleisszahl <SEP> 0, <SEP> 13/mm <SEP>
<tb> Heissluftschrumpf <SEP> bei <SEP> 130 C <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 5% <SEP>
<tb>
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:turen :
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<tb>
<tb> Walze <SEP> 1 <SEP> 207 C
<tb> Walze <SEP> 2 <SEP> Z08 C
<tb> Walze <SEP> 3 <SEP> 208 C
<tb> Walze <SEP> 4 <SEP> 208 C
<tb> Walze <SEP> 5 <SEP> 208 C
<tb> Walze <SEP> 6 <SEP> 208 C
<tb> Walze <SEP> 7 <SEP> : <SEP> 300C <SEP>
<tb>
wurden Folienbändchen erhalten, von denen folgende Kennwerte ermittelt wurden :
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<tb>
<tb> Abmessungen <SEP> : <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> x <SEP> 0, <SEP> 042 <SEP> mm
<tb> Titer <SEP> : <SEP> 1500 <SEP> dtex
<tb> Reissfestigkeit <SEP> : <SEP> 53 <SEP> cN/tex
<tb> Reiss <SEP> dehnung <SEP> : <SEP> 21, <SEP> 9% <SEP>
<tb> Spleisszahl <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 42/mm <SEP>
<tb> Heissluftschrumpf <SEP> bei <SEP> 130 C <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 5% <SEP>
<tb>
Beispiel 4 :
Es wurden weitgehend analog zu Beispiel 1 Folienbändchen hergestellt, wobei aus der Folienbahn Streifen von 5, 7 mm Breite und 0, 080 mm Dicke als unverstrecktes Ausgangsmaterial geschnitten wurden, die Streckwalzen 1 bis 6 eine Temperatur von 202 C aufwiesen und Walze 7 auf 40 C temperiert war.
Die Folienbändchen wiesen folgende Kennwerte auf :
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<tb>
<tb> Abmessungen <SEP> : <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> x <SEP> 0, <SEP> 024 <SEP> mm <SEP>
<tb> Titer <SEP> : <SEP> 410 <SEP> dtex <SEP>
<tb> Reissfestigkeit <SEP> : <SEP> 50 <SEP> cN/tex <SEP>
<tb> Reissdehnung <SEP> : <SEP> 30% <SEP>
<tb> Spleisszahl <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 45/mm <SEP>
<tb>
Diese Folienbändchen wurden an einer doppelfontourigen Raschelmaschine bei einer Geschwindigkeit von 600 Touren/min in der Bodennaht eingesetzt. Bei der Herstellung der Bodennaht ist die Beanspruchung der Folienbändchen besonders gross, weil in einer Maschine zwei Nachbarbändchen statt nur eines Bändchens umschlungen werden müssen.
Die Folienbändchen liefen über 30 min ohne Abriss.
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hältnis von 1 : 0, 94 gegenüber den Streckwalzen verminderten Geschwindigkeit des Walzenseptetts (7).
Diese Bändchen zeigten folgende Kennwerte :
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<tb> Abmessungen <SEP> : <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> x <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> mm <SEP>
<tb> Titer <SEP> 675 <SEP> dtex <SEP>
<tb> Reissfestigkeit <SEP> : <SEP> 45 <SEP> cN/tex <SEP>
<tb> Reissdehnung <SEP> : <SEP> 31% <SEP>
<tb> Spleisszahl <SEP> : <SEP> 3, <SEP> 6/mm <SEP>
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Die Folienbändchen liefen auf Grund ihrer hohen Spleisszahl bis zum Abriss durchschnittlich nur 6 bis 8 min störungsfrei.
Völlig unfixierte Folienbändchen rissen schon nach 2 min Laufzeit.