DE1554803B1

DE1554803B1 - Verfahren zur herstellung eines spannbands aus isotaktische polypropylen

Info

Publication number: DE1554803B1
Application number: DE19641554803
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Takahashi
Original assignee: Ube Nitto Kasei Co Ltd
Current assignee: Ube Exsymo Co Ltd
Priority date: 1964-04-06
Filing date: 1964-12-04
Publication date: 1971-06-09
Also published as: NL6413261A; BE656695A; GB1087036A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder einem Gemisch aus Polypropylen und PoIyeines Spannbands aus isotaktischem Polypropylen äthylen. Dieses Band wird durch Schmelzstrangpressen oder einem Gemisch aus 80 bis 85 Gewichtsprozent des Ausgangspolymeren, Kühlen und Strecken des isotaktischem Polypropylen und 20 bis 15 Gewichts- Stranges und anschließendes Hindurchleiten durch prozent eines hochmolekularen Polyäthylens oder 5 wenigstens ein Walzenpaar, welches Einkerbungen auf einem Gemisch aus 80 bis 85 Gewichtsprozent eines der jeweiligen gesamten Oberfläche aufweist, herhochmolekularen Polyäthylens und 20 bis 15 Gewichts- gestellt. Dadurch wird die molekulare Orientierung prozent isotaktischem Polypropylen. teilweise an den gepreßten Teilen desorientiert, so daß

Die gemäß einem bekannten Strangpreßverfahren das Auftreten von Längsbrüchen bei dem Band verhergestellten Spannbänder aus synthetischem Harz ίο mieden wird.

spalten sich beim Gebrauch in Längsrichtung und Demgegenüber hat das Verfahren gemäß der USA.-

lassen sich daher schlecht verarbeiten. Infolge der Patentschrift 3 086 275 die Aufgabe, durch chemische

glatten Oberfläche rutschen diese bekannten Bänder Behandlung der Fäden eine Vergröberung der Ober-

beim Gebrauch, wenn sie mit einer Metallklammer fläche und Erhöhung der Abriebbeständigkeit zu erfestgehalten werden, wodurch sich ihre ursprünglich 15 zielen,

eingestellte Länge im Verlauf der Zeit verändert. Bei der Erfindung ist dagegen die Vergröberung der

Insbesondere bei Spannbändern aus synthetischen Oberfläche der Bänder nicht der Hauptzweck. Aufgabe Polyolefmharzen, z. B. bei Verwendung von Polypro- der Erfindung ist vielmehr, ein Brechen des Bands in pylen oder Polyäthylen, wird das stranggepreßte Band Längsrichtung zu verhindern, was durch Desorienin Längsrichtung gereckt, um es zu verfestigen. Je 20 tierung der molekularen Lärgsorientierung durch megrößer das hierbei angewandte Reckverhältnis ist, chanische Behandlung geschieht,
desto regelmäßiger ordnen sich die Molekülgruppen Die erfindungsgemäß hergestellten Bänder weisen in Längsrichtung an, wobei sich zwar die Festigkeit einen geschmeidigen Griff ähnlich dem von gesponnedes Bands in Längsrichtung erhöht, aber gleichzeitig nen und gewebten Produkten auf. Sie weisen ferner die Aufspaltung in Längsrichtung infolge der schwachen 25 eine größere Geschmeidigkeit, Reißfestigkeit und Bindung zwischen den Polyolefinmolekülen begünstigt Schlagfestigkeit als die nur stranggepreßten und gewird, streckten Gegenstände auf. Die Bänder rutschen gegen-

Derartige Nachteile treten bei den erfindungsgemäß seitig nicht, spalten sich nicht in Längsrichtung und

hergestellten Spannbändern nicht auf. eignen sich z. B. zum Verschnüren von Paketen.

Die bekanntgemachte deutsche Patentanmeldung 30 Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens

P 50 828 betrifft Förderbänder, Treibriemen od. dgl., besteht darin, daß die Polymere im geschmolzenen

die durch Schmelzextrudieren von Polyvinyliden- Zustand aus einer Schlitzdüse stranggepreßt werden,

chlorid, Abkühlen und Strecken des extrudieren das stranggepreßte Spannband in einem Bad auf 15 bis

Materials und gegebenenfalls Kalandern oder Rauhen 20^pC gekühlt, dann in einem auf 95 bis 105° C erüber geheizten Rollen hergestellt werden. 35 hitzten Bad auf das 5- bis 8fache verstreckt und an-

Demgegenüber wird bei der Erfindung ein polyole- schließend bei einem Druck von 5 kg/mm² mit min-

finisches synthetisches Harz in bandähnlicher Struktur destens einem Walzenpaar, dessen Oberfläche mit

extrudiert und anschließend gereckt, wobei eine Pa- einer Vielzahl von Wölbungen und Vertiefungen ver-

rallelorientierung der Molekülgruppen eintritt. Das sehen ist, gewalzt und das Spannband gleichzeitig mit so erhaltene Band wird anschließend zwischen Walzen 4° einer Geschwindigkeit von 40 bis 150 m/Min, aufge-

hindurchgepreßt, deren Oberfläche mit vielen kleinen wickelt wird.

Wölbungen oder Vertiefungen versehen ist; dabei Zweckmäßigerweise wird bei diesem Verfahren ein

werden die in Längsrichtung orientierten Moleküle an Gemisch aus 80 Gewichtsprozent isotaktischem PoIy-

den kleinen gepreßten Stellen in Querrichtung um- propylen und 20 Gewichtsprozent hochmolekularem orientiert. Hierdurch wird ein gegenseitiges Rutschen 45 Polyäthylen verwendet.

der Bänder und damit eine Verminderung der Band- Beispielsweise werden erfindungsgemäß hergestellte

festigkeit vermieden, wenn das Band beispielsweise Spannbänder aus thermoplastischen Kunstharzen, die

für Verpackungszwecke verwendet wird. durch Schmelzspinnen und nachfolgendes Verstrecken

Die letztgenannte Verfahrensstufe der Umorien- hergestellt werden, einer kontrollierten mechanischen tierung läßt sich aus dem Stand der Technik keinesfalls 50 Einwirkung durch Kalandern mit Riffelwalzen, Biegen entnehmen. Das erfindungsgemäße Band besitzt den mittels Rädern, Schlagen mit einem Hammer unterVorzug, daß eine Aufspaltung infolge der molekularen worfen, um die Molekularausrichtung zu zerstören Umorientierung in Querrichtung an den kleinen ge- und dadurch die Formgegenstände mit der Griffigkeit preßten Stellen vermieden wird und folglich keine Ver- von Faservliesen auszurüsten. Die Erzielung einer minderung der Bandfestigkeit bei Verwendung für 55 solchen Griffigkeit an Bändern, Seilen od. dgl. durch Verpackungszwecke eintritt. Diese Vorteile lassen sich Desorientieren der Molekularausrichtung wird leicht auf Grund des Stands der Technik nicht erzielen. erhalten, wenn eine Mischung aus mehr als einer hochin der USA.-Patentschrift 3 086 275 ist ein Ver- molekularen Verbindung mit faserbildender Eigenfahren zur Verbesserung der Oberfläche von Poly- schaft stranggepreßt wird, die jedoch unterschiedliche äthylenfasern beschrieben. Bei diesem Verfahren wird 60 Kristallzyklen oder -phasen aufweisen und im gePolyäthylen schmelzstranggepreßt, gekühlt und dann schmolzenen Zustand durch Düsen miteinander eine gestreckt; die so erhaltenen Fäden werden dann durch vollkommene Bindung eingehen. Die entstehenden ein aus einem flüssigen Kohlenwasserstofflösungsmittel Formgegenstände wie Bänder, Seile od. dgl. scheinen bestehendes Bad geleitet, um die Oberfläche der Fäden durch das lockere elektrostatische Bindevermögen zu vergröbern. Auf diese Weise wird die Abriebfestig- 65 eine Masse zu bilden, jedoch kann ihre Anordnung keit der Fäden vergrößert. durch eine mechanische Behandlung, wie Kalandern,

Die Erfindung betrifft demgegenüber ein Verfahren Friktionieren, leicht gestört werden, während dabei

zur Herstellung eines Spannbands aus Polypropylen dennoch ein gewisses Maß an Bindevermögen beibe-

halten wird, mit dessen Hilfe eine Griffigkeit wie die eines Faservlieses erzielbar ist.

Obgleich hochmolekulare Verbindungen mit Faserbildungsvermögen durch Ausrichtungsverstrecken in den kristallinen Zustand gebracht werden, sind ihre Faserzyklen je nach der Substanz verschieden. So lauten die Faserzyklen von thermoplastischem Kunstharz wie folgt: Polyäthylen 2,53 Ä; isotaktisches Polypropylen 6,50 Ä; Polyäthylenterephthalat 10,75 A; Nylon 6 17,2 Ä; Nylon 66 17,2 Ä. Sind die Faserzyklen zweier Substanzen gleich oder liegen in einem Vielfachverhältnis vor, dann ist die Bindung zweier Substanzen stark. So ist beispielsweise die Bindung von Nylon 6 mit Nylon 66 dauerhaft, diejenige von Polyäthylen mit Polypropylen jedoch auf Grund der Zyklenverschiedenheit schwach. In der Kombination einer schwachen Bindung ist die Molekularausrichtung durch mechanische Mittel leicht desorientierbar. Das Ansprechvermögen gegenüber einer Desorientierungsbehandlung hängt nicht nur von der Kombination, sondern auch vcm Mischungsverhältnis ab. So gibt es z. B. in der Kombination zwischen Polyäthylen und Polypropylen einen Bereich, in dem die Molekularausrichtung leicht desorientierbar ist, nämlich von 20 bis 15% Polyäthylen und 80 bis 85% isotaktischem Polypropylen und von 20 bis 15% isotaktischem Polypropylen und 80 bis 85% Polyäthylen.

Je nach der Art und dem Mischungsverhältnis der hochmolekularen Polymere können Spannbänder mit zahlreichen charakteristischen Eigenschaften erzielt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn eine sehr große Produktion in Betracht gezogen werden muß. Die Spannbänder können auf zahlreichen Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Durch Nutzbarmachung ihrer vorteilhaften Eigenschaften, wie Geschmeidigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, sind sie für Verpackungsmaterialien, wie Seile, Schnüre, Fischereimaterialien, wie Umzäunungsnetze od. dgl., sowie Seile oder Hängedrähte für die Perlenzucht, Bekleidungs- und Teppichmaterialien und als Ersatz für Faservlies verwendbar.

Die entstehenden Spannbänder weisen einen geschmeidigen Griff auf. Ihre charakteristischen Eigenschaften liegen etwa zwischen denen eines stranggepreßten Profils aus Kunstharz und denen von aus gesponnenen Garnen gewebten Stoffen. Ein derartiges Band mit einem Gesamttiter von 40 000 Denier, einer Breite von 15,5 mm und einer Stärke von 0,4 mm weist z. B. eine Reißfestigkeit von 160 kg, eine Bruchdehnung von 20% und eine Haken-Reißfestigkeit von 200 kg auf. Dies ist zahlenmäßig aus der nachstehenden Tabelle 1 ersichtlich.

Stoffes, wie aus der ι	lachstehenden Tabelle 2 hervor-	Temperatur	-10	0	+ 10	+ 20 I +30	274
geht.
	Tabelle 2	472	445	346	315	178
	(Einheit: kg/mm²)
		280	262	214	200
	-20
Isotaktisches
₁₀ Polypropylen	580
Polyäthylen +
Polypropylen	304

	Tabelle	1	Bruch dehnung	Haken-Reiß festigkeit
	Reißfestig keit	23% 20%	3,1 g/den 5 g/den
Isotaktisches Polypropylen Polyäthylen + Polypropylen	3,7 g/den 4,0 g/den

Auf Grund der höheren Geschmeidigkeit ist der absolute Härtewert und seine Abhängigkeit von der Temperatur bei einer Mischung verschiedener Polymeren kleiner als im Fall eines einzigen polymeren In einer einfacheren Anwendung können beispielsweise Verpackungsbänder oder ähnliche Formgegenstände unter Verwendung eines einzigen polymeren Stoffes ohne Zuhilfenahme von stranggepreßten Profilen aus Mischungen hergestellt werden.
Bei der Herstellung von Verpackungsbändern werden die stranggepreßten Profile aus thermoplatischem Kunstharz nach dem Strangpressen und Strecken mit zwei Walzen kalandert, deren Oberflächen konvexe und konkave Teile aufweisen, so daß sich auf der Bänderoberfläche konvexe und konkave Abdrücke bilden. Durch das Kalandern mittels des konvexen Teils der Walzen werden die stranggepreßten Profile mit Längsausrichtung der senkrecht zur Strangpreßachse verlaufenden Kraftkomponente unterworfen, wodurch auch in der senkrecht zur Strangpreßachse verlaufenden Richtung eine Molekularausrichtung erzielt und die Festigkeit in dieser Richtung auf diese Weise erhöht wird. Durch das Ineinandergreifen der konvexen und konkaven Abdrücke und die vergrößerte Kontaktfläche kann das Rutschen der stranggepreßten Bänder sehr vermindert werden. Dies ist auch vorteilhaft, um ein Rutschen zwischen jedem gepackten und gebundenen Paket zu vermeiden. Die erhöhte Festigkeit in der senkrecht zur Strangpreßachse verlaufenden Richtung trägt sehr dazu bei, ein Längsspalten zu vermeiden.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung an Hand des Herstellungsverfahrens für Verpackungsbänder unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens,

F i g. 2 eine Vertikalschnittansicht einer Druckwalze mit diagonalen in zwei Richtungen verlaufenden Einkerbungen und

F i g. 3 in vergrößerter Darstellung eine Seitenansicht eines Teils der Walzenoberfläche.

Gemäß F i g. 1 fließt in einem Zylinder 2 einer Strangpresse 1 befindliches geschmolzenes Polymeres durch eine Formdüse 3, die eine beliebige Menge Öffnungen aufweist. Die stranggepreßten Bänder b laufen unterhalb einer Führungswalze 5 in ein Kühlbad 4 ein. Das gekühlte Band wird dann vom Kühlbad 4 aus über und um ein Paar Haltewalzen 6 geleitet. Im Abstand von den Haltewalzen sind ein Paar Streckwalzen 7 angeordnet. Zwischen diesen zwei Walzenpaaren 6 und 7 erwärmt eine Heizvorrichtung 8 mit Heißluft- oder Dampfumlauf das Band, so daß dieses in Richtung der Strangpreßachse gut ausgerichtet wird. Anschließend gelangt das Band über ein Paar Druckwalzen 9 zu einer Wickeltrommel 10. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Sätze spiralförmiger, in zwei Richtungen verlaufender Einkerbungen auf den Oberflächen der Druckwalzen 9 mit

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trapezförmigem Querschnitt vorgesehen, wie in F i g. 2 und eine Länge von 7 mm aufweist. Nach dem Kühlen dargestellt ist. Da die Gewindeganghöhen der beiden mit Wasser und Verstrecken auf das 8fache der ur-Druckwalzen9 nicht gleich sind, werden die mit den sprünglichen Länge bei einer Temperatur von 105° C konvexen Teilen der zwei Walzen in Berührung ge- vermittels Dampf wird das stranggepreßte Profil verlangenden Teile der stärkeren Komprimierung unter- 5 mittels 5 Walzenpaaren mit Einkerbungen kompriworfen, und dadurch entstehen zufällig und ungleich miert. Die Durchmesser der Walzen sind derart ausgeangeordnete konvexe und konkave Muster. Vorzugs- bildet, daß sie von der Einlaß- zur Auslaßseite hin allweise soll der auf das Band einwirkende Druck mählich zunehmen, wodurch sich eine Erhöhung der 5 kg/mm² betragen, die Durchlaufgeschwindigkeit im Umfangsgeschwindigkeit, d. h. ein Verstrecken von Bereich von 40 m/Min, bis 150 m/Min, und der Deh- io 10°/₀, ergibt. Das bandförmige Produkt weist einen nungsgrad im Bereich von 15 bis 100 °/₀, wenn mög- Titer von 4 500 den, eine Breite von 4,5 mm, eine lieh bei etwa 20 °/₀ liegen. Trockenfestigkeit von 5,3 g/den, eine Dehnung von

_ . . , . 17,5 ⁰I₀ und eine Knotenfestigkeit von 4,3 g/den auf,

B eispiel 1

85 Gewichtsprozent Polyäthylen mit hoher Dichte 15 - B e i s ρ 1 e 1 4

und 15 Gewichtsprozent isotaktisches Polypropylen Isotaktisches Polypropylen wird in einer Schnecken-

Werden miteinander vermischt und in einer herkömm- strangpresse mit einem Durchmesser von 60 mm in den liehen Schneckenstrangpresse mit einem Durehmesser geschmolzenen Zustand gebracht. Die Höchsttempevon 60 mm in den geschmolzenen Zustand gebracht. ratur des Heizbereichs beträgt 270° C. Das bandf ör-

Die Höchsttemperatur im Schmelzbereich beträgt 20 mige aus einer am Ende der Strangpresse befestigten 260° C. Das geschmolzene Polymere wird aus einer Düse stranggepreßte Profil wird mit Wasser in einem am Ende der Strangpresse angeordneten Formdüse Kühlbad gekühlt und in heißem Wasser von 95° C auf ausgespritzt mit einer Länge von 12 cm und einer' das 5,5fache seiner ursprünglichen Länge gestreckt. Breite von 0,5 mm. Das aus der Formdüse gepreßte Nach dem Trocknen wird das stranggepreßte Profil Profil wird sofort mit Wasser gekühlt und in heißem 25 während seines Laufs durch eine Komprimierungs-Wasser von 95° C unter Verwendung einer Ziehvor- vorrichtung auf einer Aufwickelvorrichtung aufgerichtung auf die 8f ache Länge der ursprünglichen wickelt, und es wird ein Band erzielt mit einer Breite Länge gestreckt, wodurch ein bandförmiges Produkt von 16 mm, einer Stärke von 0,31 mm und einem erzielt wird. Durch die Verwendung eines Druck- Metergewicht von 4,5 g. Seine Reißfestigkeit und walzenpaares mit Einkerbungen auf den Oberflächen 30" Bruchdehnung betragen 110 kg bzw. 29 °/₀. Seine ergibt sich ein bandförmiges Produkt mit desorien- Knotenfestigkeit ist 80 kg, während diejenige eines tierter Molekularstruktur. Das Produkt weist einen Bandes mit glatter Oberfläche, das unter den gleichen Titer von 52 000 den, eine Reißfestigkeit von 4,1 g/den, Bedingungen mit Ausnahme der Kalanderbehandlung eine Dehnung von 19 °/₀ und eine Haken-Reißf estig- hergestellt wird, nur 40 kg beträgt.

keit von 5,3 g/den auf. 35 _Ώ . . ,

' . . Beispiels

Beispiel2 Polyäthylen mit hoher Dichte, das 5 Gewichts-

75 Gewichtsprozent eines Polyäthylens mit hoher prozent Diphenylchlorid als Weichmacher enthält, Dichte und 25 Gewichtsprozent Polyamid werden wird in einer Schneckenstrangpresse mit einem Durchmiteinander vermischt und in einer Schneckenstrang- 40 messer von 60 mm geschmolzen, presse mit einem Durchmesser von 115 mm in den Die Höchsttemperatur des Schmelzbereichs beträgt

geschmolzenen Zustand gebracht. Die Höchsttempe- 280° C. Das bandförmige aus einer am Ende der Strangratur im Schmelzbereich beträgt 290° C. Diegeschmol- presse befestigten Düse stranggepreßte Profil wird in zene Mischung wird aus einer T-förmigen Formdüse einem Wasserbad gekühlt und in heißem Wasser von ausgepreßt, die am Ende der Strangpresse angeordnet 45 95° C auf das 6,8fache seiner ursprünglichen Länge ist und eine Breite von 105 cm aufweist, mit Wasser in gestreckt. Nach dem Trocknen wird das stranggeeinem Kühlbad gekühlt und vermittels einer Ziehvor- preßte Profil während seines Laufs durch eine Komrichtung auf die 5fache Länge der ursprünglichen primierungsvorrichtung auf einer Aufwickelvorrich-Länge gestreckt. Durch Verwendung von fünf Walzen- tang aufgewickelt, und es wird ein Band mit einer paaren mit Einkerbungen auf den Oberflächen und 5° Breite von 15 mm, einer Stärke von 0,4 mm und einem vermittels Durchleiten durch eine Führung wird ein Metergewicht von 5,5 g erzielt. Die Reißfestigkeit bandförmiges Produkt mit einer Breite von 20 cm beträgt 100 kg, die Bruchdehnung 23 °/₀ und die und desorientierter Molekularstruktur erzielt und mit Knotenfestigkeit 60 kg. Ein weiteres Band, das unter leichter Drehung auf eine Aufwickelvorrichtung auf- denselben Bedingungen, jedoch ohne Druckwalzengerollt. Das Bandprodukt besitzt ein Gewicht von 55 behandlung hergestellt wird, besitzt eine Knoten-20,5 g/m, eine Reißfestigkeit von 720 kg und eine festigkeit von nur 20 kg.

Dehnung von 24°/₀.

Claims

Patentansprüche:

B e 1 s ρ 1 e 1 3 ^ γ^Ιαχεη zur Herstellung eines Spannbands

50 Gewichtsprozent Polyäthylen mit hoher Dichte, 60 aus isotaktischem -Polypropylen oder einem Ge-

35 Gewichtsprozent isotaktisches Polypropylen und misch aus 80 bis 85 Gewichtsprozent isotaktischem

15 Gewichtsprozent Polyäthylenterephthalat werden Polypropylen und 20 bis 15 Gewichtsprozent eines

miteinander vermischt und in einer Schneckenstrang- hochmolekularen Polyäthylens oder einem Ge-

presse mit einem Durchmesser von 60 mm geschmolzen. misch aus 80 bis 85 Gewichtsprozent eines hoch-

Die Höchsttemperatur im Schmelzbereich beträgt 65 molekularen Polyäthylens und 20 bis 15 Gewichts-

260° C. Die geschmolzene Mischung wird aus einem '■ prozent isotaktischem Polypropylen, dadurch

Schlitz ausgepreßt, der sich am Ende der Strangpresse gekennzeichnet, daß die Polymere im ge-

befindet, 15 Öffnungen und eine Breite von 0,4 mm schmolzenen Zustand aus einer Schlitzdüse strang-

gepreßt werden, das stranggepreßte Spannband in einem Bad auf 15 bis 20"C gekühlt, dann in einem auf 95 bis L05 C erhitzten Bad auf das 5- bis Sfache verstreckt und anschließend bei einem Druck von 5 kg/mm'- mit mindestens einem Walzenpaar, dessen Oberfläche mit einer Vielzahl von Wölbungen und Vertiefungen versehen ist, gewalzt und das Spann-

band gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit von 40 bis L50 m/Vtin. aufgewickelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus 80 Gewichtsprozent isotaktischem Polypropylen und 20 Gewichtsprozent hochmolekularem Polyäthylen verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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