DE2037398A1 - Ribbon and its manufacture - Google Patents

Ribbon and its manufacture

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DE2037398A1
DE2037398A1 DE19702037398 DE2037398A DE2037398A1 DE 2037398 A1 DE2037398 A1 DE 2037398A1 DE 19702037398 DE19702037398 DE 19702037398 DE 2037398 A DE2037398 A DE 2037398A DE 2037398 A1 DE2037398 A1 DE 2037398A1
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polyethylene
tape
orientation
resin
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DE19702037398
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Wilmington Del Starkweather j un Howard Werner (V St A )
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EIDP Inc
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EI Du Pont de Nemours and Co
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Description

Das herkömmliche, zum Binden grosser Behälter verwendete Band material wird zur Zeit aus Stahl erzeugt. Eine andere Art von Bandmaterial, das in grossem Umfang Anwendung findet, wenn die sehr hohen Festigkeitswerte des Stahls unnötig sind, stellt ein von einer Reihe paralleler Reyoncorde, die mittels eines Bindemittels zusammengehalten werden, gebildetes Band dar. Diese letztgenannte Art von Bandmaterial ist in der USA-Patentschrift 3 028 281 beschrieben. Eine weitere Art -von Bandmaterial bildet walzorientiertes Plastbandmaterial,· wie in USA-Patentschrift 3 354 023 beschrieben.-The traditional tape used to tie large containers material is currently made from steel. Another type of tape material that is widely used when The very high strength values of steel are unnecessary, is one of a series of parallel rayon cords made by means of A binding agent is held together. This latter type of tape material is disclosed in the United States patent 3,028,281. Another type of tape material is roll-oriented plastic tape material, such as in U.S. Patent 3,354,023.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Bandes aus Polyäthylen, das eine genügend hohe Festigkeit besitzt, um als Auatauschmaterial für Stahlbandmaterial oder walzorien ti-ertes Bandmaterial aus anderen Polymeren dienen zu können. The present invention aims to provide a tape made of polyethylene which has a sufficiently high strength, in order to be able to serve as an exchange material for steel strip material or roll-oriented strip material made of other polymers.

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Liese und weitere Ziele werden gemäss der Erfindung verwirklicht, indem man Polyäthylen mit einer Dichte von mindestens· 0,95» vorzugsweise von 0,955 bis 0,967, und einem Schmelzindex von 0,2 bis 1,0, vorzugsweise 0,4 bis Ot9» zu einem Rohling (vorzugsweise von mindestens 3 min (1/8 Zoll, genau 3,175 mm) Breite und 1 mm (40 mils, genau 1,02 mn) Dicke) extrudiert, der dann zur Bildung eines uniplanaren, axialorientierten, kristallinen Produkts auf das 2,5- bis 6,5-fache seiner ursprünglichen Länge gev/alzt wird, worauf das so erhaltene Band einer weiteren Reckung bei Umgebungstemperatur auf das 1,05- bis 3»0-fache seiner Länge und hierauf dieses Band einer weiteren Reckung in einem heisseh Ölbad auf das 1,6- bis 3,0-, vorzugsweise 2,0- bis 2,5-fache seiner Länge unterworfen und auf diese V/eise ein Bandmaterial erzeugt wird, dessen Verformungsverhältnis das 10- bis 18- und vorzugsweise 11- bis 13,5-fache der ursprünglichen Länge des Rohlings beträgt. Das Ölbad kann auf der Temperatur gehalten werden, die man zur Erhitzung des der V'arnrekkung unterworfenen Bandmaterials auf 93° C bis zum Schmelzpunkt des Polyäthylene benötigt, wobei ein Bereich von HC bis 130° C bevorzugt wird. Die Verweilzeit im ölbad und die Temperatur des Ölbades stellen voneinander abhängige Veränderliche bezüglich der Lenkung dieser Temperatur-dar. Die Breite des Fertigbandes beträgt vorzugsweise das 0,4- bis 0,75-fache der Breite des Rohlings,, aus dem es gev/alzt v/ird. Es hat sich gezeigt, dass hierzu die Gleichmässigkeit des extrudierten Rohlings vor der V/alzOrientierungsstufe für eine erfolgreiche Erzeugung eines hochfesten, gewalzten Formkörpers von ausserordentlicher Bedeutung ist. Diese Gleichmässigkeit gilt sowohl für die Quersctanittsabmessungen des extrudierten Rohlings als auch jegliche auf den RohlingThese and other objectives are achieved according to the invention by using polyethylene with a density of at least · 0.95 », preferably from 0.955 to 0.967, and a melt index of 0.2 to 1.0, preferably 0.4 to 0 t 9» extruded into a blank (preferably at least 3 minutes (1/8 inch, precisely 3.175 mm) wide and 1 mm (40 mils, precisely 1.02 mn) thick) which is then applied to the 2.5 to 6.5 times its original length is rolled / rolled, whereupon the band obtained in this way is further stretched at ambient temperature to 1.05 to 3 »0 times its length and then this band is subjected to further stretching subjected to a hot oil bath to 1.6 to 3.0, preferably 2.0 to 2.5 times its length and in this way a strip material is produced, the deformation ratio of which is 10 to 18 and preferably 11 to 13.5 times the original length of the blank. The oil bath can be kept at the temperature required to heat the tape material subjected to the stretching to 93 ° C to the melting point of the polyethylene, a range from HC to 130 ° C being preferred. The dwell time in the oil bath and the temperature of the oil bath represent mutually dependent variables with regard to the control of this temperature. The width of the finished strip is preferably 0.4 to 0.75 times the width of the blank from which it is rolled / rolled. It has been shown that for this purpose the evenness of the extruded blank before the V / alz orientation stage is of exceptional importance for the successful production of a high-strength, rolled molded body. This uniformity applies both to the transverse dimensions of the extruded blank and to any on the blank

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zur Einwirkung kommende Orientierung. Ein unregelmässiger Rohling lässt sich nicht zu einem brauchbaren, hochfesten Bandmaterial walzorientieren, da der eine oder andere Abschnitt sein maximales Orientierungspotential durchläuft und einer Pibrillierung oder Ilaarbildung·unterliegt, bevor die Mittelabschnitte auf ihr Optimum orientiert worden sind. Y/alsorientierte Polyäthylenbänder sind schon hergestellt worden, aber solche Bänder des Standes der Technik haben keine genügende Festigkeit besessen, um mit Stahlbandmaterial oder anderem Polymerbandmaterial konkurrieren zu können, da eine Einführung einer für die erforderliche Festigkeit .genügenden Orientierung bei solchen Polyäthylenbändern nicht möglich gewesen ist. Das Bandmaterial gemäss der Erfindung hat vorzugsweise eine Dicke von 0,10 bis 1,27 mm und Breite von 6,35 bis 19,0 mm, wenngleich auch grössere Breiten herstellbar und für den einen oder anderen Zweck, wie die Spiralbewicklung von Rohren grossen Durchmessers, erwünscht und auch derart geringe'Breiten wie von 3»18 mm von Wert sind. Das Bandmaterial gemäss der Erfindung eignet sich besonders als einseitig mit Klebstoff versehenes Band zum Einsatz bei der Verpackung massig grosser Objekte, und zwar auf Grund seiner Eigenschaft der Bildung toter Falten ohne Eintritt eines wesentlichen Zugfestigkeitsverlustes, d.h. die Bänder oder Riemen gemäss der Erfindung lassen sich auf 90 oder selbst 180° falten bzw. biegen, ohne dass irgendeine wesentliche Neigung zur V/iederannahme einer geraden Gestalt auftritt und ohne dass ein wesentlicher Verlust an Zugfestigkeit eintritt. 'orientation coming into effect. An irregular blank cannot be turned into a usable, high-strength one Roll-orient the strip material, as one or the other section passes through its maximum orientation potential and undergoes pibrillation or Ilaar formation before the middle sections have been oriented to their optimum. Y / als oriented polyethylene tapes are already made but such prior art belts have not possessed sufficient strength to withstand steel belt material or other polymer tape material to be able to compete, since an introduction of a sufficient Orientation was not possible with such polyethylene tapes. The tape material according to the invention preferably has a thickness of 0.10 to 1.27 mm and a width of 6.35 to 19.0 mm, although larger widths can also be produced and for one or the other purpose, such as spiral wrapping large diameter pipes, is desirable and also such small widths as 3 »18 mm are of value are. The tape material according to the invention is particularly suitable as a tape provided with adhesive on one side for Used in the packaging of bulky objects, due to its property of forming dead folds without Occurrence of a substantial loss of tensile strength, i.e. the tapes or belts according to the invention can be opened Fold or bend 90 or even 180 ° without any substantial inclination to assume a straight line Shape occurs and without a significant loss of tensile strength occurs. '

Die Zeichnung zeigt scheraatisch in Seitenansicht eine zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung geeigneteThe drawing shows a sheared side view for Implementation of the method according to the invention suitable

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Vorrichtung, bei der man Pellets mittels eines Dosierzuführers 1 in den Trichter 2 des Extruders einführt und durch den Kopf 3 in ein Abschreckbad 4 extrudiert. Der so gebildete Rohling wird von Walzen 7 und 8 aus dem Bad gezogen und über den Schwimmarm 9 in den Vorerhitzer 10 geführt, in dem er über Walzen 11 hin- und herläuft.Device in which pellets are introduced into and through the hopper 2 of the extruder by means of a metering feeder 1 the head 3 is extruded into a quench bath 4. The blank thus formed is pulled out of the bath by rollers 7 and 8 and guided via the floating arm 9 into the preheater 10, in which it runs back and forth over rollers 11.

Die Temperatur des Rohlings reicht von Umgebungstemperatur bis zu 15° C unter dem Kristallschmelzpunkt des jeweils der Walzorientierung unterworfenen Polyäthylens. Die Walzorientierung des Rohlings ist bei Raumtemperatur durchführbar, aber eine Anwendung erhöhter Temperatur erlaubt ein glat-The temperature of the blank ranges from ambient temperature to 15 ° C below the crystal melting point of the respective Polyethylene subjected to rolling orientation. The rolling orientation of the blank can be carried out at room temperature, but an application of increased temperature allows a smooth

VfQV
es Arbeiten bei wesentlicher Verminderung des Kraftbedarfs. VfQV
it works with a significant reduction in the power requirement.

Ferner wird zwar im Abschreckbad auf Grund seiner leichten Verfügbarkeit und hohen spezifischen Wärme vorzugsweise Wasser eingesetzt, aber ein wasserfreier Zustand des Rohlings, bei seinem Einlaufen in die Orientierungswalzen wird bevorzugt, da die in den Orientierungswalzen durch die Umlagerung der Polyäthylenmoleküle in dein Rohling entwickelte Wärme zur Verdampfung jeglichen Wassers oder anderer niedrigsiedender Flüssigkeit in dem Rohling führen und hierdurch Hohlräurr.e oder andere Fehler in dem Fertigband erzeugen kann. Der vorerhitzte Rohling wird dann mittels Zugwalzen 14, 15 durch ein oder mehrere Orientierungswalzenpaare 12, 13 und unter Spannung von diesen abgezogen, v/obei eine verschränkte Walze 16 einen mehrfachen Bandumlauf ermöglicht, worauf das Band in das heisse Ölreckbad 17 eingeführt wird, in den es über die V/a 1 ae 18 nach unten durch das heisse Öl und um die Walze 19 und nach oben &U3 dem Bad heraus über die Wal;:e 20 und zwischen Zugwalzen 21, 22 geleitet wird, wobei die verschränkte Walze 23 wiederum einen mehrfachen Umlauf um die ZugwalzenFurthermore, water is preferably used in the quenching bath because of its ready availability and high specific heat used, but an anhydrous state of the blank, when it enters the orientation rollers is preferred, because the heat developed in the orientation rollers by the rearrangement of the polyethylene molecules in the blank is used Evaporation of any water or other low-boiling liquid in the blank and thereby Hohlräurr.e or create other defects in the finished tape. The preheated one The blank is then by means of draw rollers 14, 15 through one or more pairs of orientation rollers 12, 13 and below Tension deducted from these, v / obei an interlaced roller 16 allows multiple belt revolutions, whereupon the belt in the hot Ölreckbad 17 is introduced into which it is via the V / a 1 ae 18 down through the hot oil and around roller 19 and up & u3 the bath out over the whale;: e 20 and between Draw rollers 21, 22 is guided, the interlaced roller 23 in turn making multiple revolutions around the draw rollers

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erlaubt. Das Bandmaterial läuft dann durch die mit der Ab3augeinrichtung 25 versehene Wärmekonditioniervorrichtung 24 und durch den Waschtank 26 und wird schliesalich auf der Spule 27 aufgenommen.permitted. The tape material then runs through the with the Extraction device 25 provided heat conditioning device 24 and through the wash tank 26 and is finally on the Spool 27 added.

Die Orientierungswalzen haben vorzugsweise einen Feder~Nut-Aufbau der in der obengenannten USA-Patentschrift 3 354 023 beschriebenen Art. Während in Pig. 1 zwei Orientierungswalzenpaare gezeigt sind, kann man naturgemäss mit jeder ge- | wünschten Walzenzahl arbeiten. Die Plansche auf den Feder-Nut-Walzen haben die Aufgabe» die Lenkung der Breite des orientierten Bandes durch Festlegung der Grosse der von den Walzen gebildeten Öffnung zu unterstützen. Durch den Betrag der auf das Band ausgeübten Zugspannung, die sich aus der / Geschwindigkeit der Zugwalzen 14, 15, 16 in bezug auf diejenige der Walzen 12, 13 ergibt, wird der Betrag der Breitenvertninderung gelenkt, der das Band nach dem Verlassen der Orientierungswalzen 12, 13 unterliegt. Die Bänder gemäss der Erfindung unterscheiden sich von Folien durch ihre hohe einachsige Orientierung. Der Betrag der Einschnürung des Bandes beim Verlassen der Orientierungswalzen muss genau gelenkt werden, da die Breite des Endbandes vorzugsweise innerhalb " +0,11 mm der gewünschten Breite liegt. Andernfalls ist keine leichte Festlegung des Bandes mit kommerziell verfügbaren Befestigungsmitteln möglich, die im allgemeinen Verschlüsse oder Plomben aus starkem Metall darstellen, welche die Bandverbindungsstelle eng umgeben und mit einer ähnlichen Maschine gekräuselt werden, wie sie technisch zum Verbinden von Stahlband Verwendung findet (wie nach USA-Patentschrift 3 028 281), wobei jedoch die Seiten oder Ränder vorzugsweise gerade ausgebildet sind. Plomben oder VerschlüsseThe orientation rollers preferably have a tongue and groove structure of the type described in U.S. Patent 3,354,023 cited above. While Pig. 1 two pairs of orientation rollers are shown, can of course be | desired number of rollers work. The splash on the tongue and groove rollers have the task of »controlling the width of the oriented band by determining the size of the Support rollers formed opening. By the amount the tension exerted on the belt resulting from the / Speed of the pulling rollers 14, 15, 16 with respect to that of the rollers 12, 13 results, the amount of the width reduction steered, which the tape after leaving the orientation rollers 12, 13 is subject. The bands according to the Invention differ from foils in their high uniaxial orientation. The amount of necking of the ligament when leaving the orientation rollers must be steered precisely, as the width of the end band is preferably within " +0.11 mm of the desired width. Failure to do so is not an easy fix of the band with commercially available ones Fasteners possible, the general closures or represent seals of strong metal which closely surround the tape joint and with a similar one Machine crimped, as it is used technically for joining steel strips (as in the USA patent 3,028,281), although the sides or edges are preferably straight. Seals or closures

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bedingen Breitentoleranzen. Zur Erzielung eines gleichiaässigen, rechteckigen Rohlings ist der Querschnitt nahe den Ecken der Extrusionsdüse etwas überzudiinensionieren. Durch Einsatz einer Düse dieser Form wird die Neigung des Extrudates zur Annahme einer runden Form überwunden und kann ein Rohling wirklich rechteckigen Querschnittes erhalten v/erden. Beim Arbeiten mit einer Düsenöffnung rechteckiger Form hat der Rohling einen nahezu oralen Querschnitt und wird von den Orientierungswalzen eine überhöhte Querorientierung eingeführt, wodurch sich der Betrag der an demBand möglichen Längsverformung und hierdurch wiederum-die schliessliche Festigkeit und Brauchbarkeit vermindern.require width tolerances. To achieve a uniform, rectangular blank, the cross-section near the corners of the extrusion nozzle is slightly oversized. By Using a nozzle of this shape will reduce the incline of the extrudate surmounted to assume a round shape and a blank can be obtained with a truly rectangular cross-section. When working with a nozzle opening of rectangular shape, the blank has an almost oral cross-section and is from the orientation rollers introduced an excessive transverse orientation, whereby the amount of the possible longitudinal deformation on the tape and thereby in turn - the ultimate Decrease strength and usability.

Das Polyäthylen für die Zwecke der Erfindung kann auch mit · bis zu 25 $>,· bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, an zusätzlichem Polymerem vermischt sein, wie Polyäthylen niedriger Dichte, Äthylen-Vinylacetat-Mischpolyineres, Äthylen-Methacrylsäure-Mischpolymeres, Äthylen-Vinylacetat-Kethacrylsäure-Terpolymeres, isotaktisches Polypropylen oder formbarer bzw. formpressbarer Styrol-Butadien-Kautschuk. Ein Vermischen mit 5 bis 20 %, bezogen auf das Gesamtgewicht, an Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymerem mit einem Gehalt von 70 bis 80 %'an Äthylen und 20 bis 30 $ an Vinylacetat eignet sich besonders zur Verbesserung der Aufspaltfestigkeit. Der Zusatz von isotaktischem Polypropylen ergibt eine Tendenz zur Verbesserung der Oberflächenhärte. Pigmente lassen sich leicht als Konzentrat in Form einer Dispersion in Polyäthylen geringer Dichte zusetzen*The polyethylene for the purposes of the invention can also be mixed with up to 25 $>, based on the total weight of the mass, of additional polymer, such as low-density polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymers, ethylene-methacrylic acid copolymers, ethylene Vinyl acetate-kethacrylic acid terpolymer, isotactic polypropylene or moldable or moldable styrene-butadiene rubber. Mixing 5 to 20 %, based on the total weight, of ethylene-vinyl acetate copolymers with a content of 70 to 80 % of ethylene and 20 to 30% of vinyl acetate is particularly suitable for improving the splitting resistance. The addition of isotactic polypropylene tends to improve the surface hardness. Pigments can easily be added as a concentrate in the form of a dispersion in low-density polyethylene *

Ein Anzeichen für den Unterschied in der Struktur zwischen dem Bandmaterial gemäss der Erfindung und! bekannten Band-An indication of the difference in structure between the tape material according to the invention and! known band

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materialien gibt das Schmelzverhalten des Bandes gemäss der Erfindung. Hierzu ist da3 Schmelzverhalten verschiedener. Bandmaterialien au3 Polyäthylen hoher Dichte mittels Differentialthermoanalyse unter Verwendung eines Thermoanalyeegerätes untersucht worden, das mit verschiedenen Aufheizgeschwindigkeiten von 0,5 bis 100° C/Hin. arbeitete. Die langsamste Aufheizgeschwindigkeit von 0,5° C/lMn. erlaubt anscheinend Rekristallisation, und bei allen Bandmaterialien aus hochdichtem Polyäthylen ist ein einzelner j Schmelzpeak oder -scheitel von 134 bis 137° C beobachtet ' worden. Hohe Aufheizgeschwindigkeiten ergeben Anzeichen für.bedenkliche thermische Verzögerungen und liefern keinerlei weitere Information. Eine Erhitzungsgeschwindigkeit von 10° C/Min. ergibt bei Proben von Bandmaterialien, die durch allein Walzen und Luftreckung orientiert worden sind, einen einzelnen Schmelzscheitel nahe 137° C. Proben jedoch, die gomäss der Erfindung unter Anwendung einer Walz-,.· Luft- und schlies3lich Heissölreckung auf hohe Verformungsverhältnisse hergestellt worden sind, zeigen bei der Untersuchung bei einem Erhitcungsverhältnis von 10° C/Min. Mehrfachscheitel mit einem Hauptscheitel bei 140 bis 14 5° C. Es wird angenommen, dass dieser höhere Schrneizscheitel die teilweise ä Auffaltung lame Hare r Kristalle- tinter Bildung von Kristallen mit gestreckter Kette widerspiegelt. Sehr langsame Aufheizungen wurden eine '.Vied.erfaltung dieser Kristalle mit gestreckter Kette vor dem Schmelzen erlauben.materials gives the melting behavior of the tape according to the invention. For this purpose, the melting behavior is different. Tape materials made of high-density polyethylene have been investigated by means of differential thermal analysis using a thermal analyzer, which operates at various heating rates from 0.5 to 100 ° C / Hin. worked. The slowest heating rate of 0.5 ° C / lMn. apparently allows recrystallization, and a single melting peak or apex of 134-137 ° C has been observed with all high-density polyethylene tape materials. High heating speeds indicate critical thermal delays and do not provide any further information. A heating rate of 10 ° C / min. results in samples of strip materials that have been oriented by rolling and air stretching alone, a single melting peak near 137 ° C. However, samples that have been produced according to the invention using roller, air and finally hot oil stretching to high deformation ratios , show in the investigation at a heating ratio of 10 ° C / min. Multiple peak with a main peak at 140-14 5 ° C. It is believed that this higher Schrneizscheitel partially unfolding ä lame Hare reflects r Crystals- tinter formation of crystals with elongated chain. Very slow heating would allow these crystals with a stretched chain to unfold before melting.

Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.Preferred embodiments of the invention are described below.

009887/1874 .009887/1874.

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In jedem der folgenden Beispiele wurde das Bandmaterial auf der oben beschriebenen Vorrichtung unter Verwendung eines Paars.oder zweißr Paare von «Feder-Nut-Walzorientierungswalzen von 7,6 cm Durchmesser, wie bei 12, 13, von Abzugswalzen in Form einer Gummiwalze von 10,2 cm Durchmesser, wie bei H, einer Stahlwalze von 10,2 .cm Durchmesser, wie bei 15, und einer verschränkten Walze, wie bei 16, um etwa 15 Umlaufe zu ermöglichen, eines vertikalen Heissölbades, ,wie bei 17, und eines weiteren Walzensatzes aus einer Gummiwalze von 10,2 cm Durchmesser, wie bei 22, Stahlwalze von 10,2 cm . Durchmesser, wie bei 21, und verschränkten Walze, wie bei 23, zum Einziehen des Bandmaterials in das heisse ölbad hergestellt. Der ochraelzindex des eingesetzten Polyäthylens wurde nach ASTM-Prüfnorm D-1238 bei einer Temperatur von 190° C und Belastung des Schmelzindexgerätes von 2160 g bestimmt. Das Gesamtverformungsverhältnis ist gleich dem Quotienten aus dem Gewicht je Längeneinheit des nichtorientierten Rohlings und demjenigen des orientierten Produktes. Das Reckverhältnis in Luft ist gleich dem Quotienten aus der linearen Geschwindigkeit der Abzugswalzen 14, 15 und 16-und linearen Geschwindigkeit in der Endwalzstufe 12, 13. Das Ölreckverhältnis ist gleich dem Verhältnis der. Lineargeschwindigkeiten der Zugwalzen 21, 22 und 23, dividiert durch jene der Walzen 14, 15 und 16. .In each of the following examples, the tape was run on the apparatus described above using a Pairs. Or two pairs of tongue and groove roll orienting rolls of 7.6 cm diameter, as in 12, 13, of take-off rollers in the form of a rubber roller of 10.2 cm diameter, such as at H, a steel roller 10.2 cm in diameter, as at 15, and an interlaced roller, as at 16, to allow about 15 revolutions, a vertical hot oil bath, as at 17, and a further set of rollers consisting of a rubber roller of 10.2 cm diameter, as at 22, steel roller of 10.2 cm. Diameter, as at 21, and an interlaced roller, as at 23, for drawing the strip material into the hot oil bath. The ochraelzindex of the polyethylene used was determined according to ASTM test standard D-1238 at a temperature of 190 ° C and load of the melt index device of 2160 g determined. The total deformation ratio is equal to the quotient from the weight per unit length of the non-oriented blank and that of the oriented product. The stretching ratio in air is equal to the quotient from the linear Speed of the take-off rollers 14, 15 and 16 and linear Speed in the final rolling stage 12, 13. The oil stretching ratio is equal to the ratio of. Linear velocities of draw rolls 21, 22 and 23 divided by those of rolls 14, 15 and 16..

In Beispiel 4, 5, 7, 8, 9 und 10 enthielt das PolyäthylenExamples 4, 5, 7, 8, 9 and 10 contained polyethylene

I io und in Beispiel 11 3 $ eines Pigmentkonzentrates aus7 75 io Titandioxyd, 0,75 1» Aluminiumstearat und 24,25 $ .Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 3,5 und einer Dichte von 0,923 g/cm5. In Beispiel 8," Beispiel 9 und Beispiel 10 undI io and in Example 11, 3 $ a pigment concentrate of 75 7 io titanium dioxide, 0.75 1 »aluminum stearate and $ 24.25 .Polyäthylen having a melt index of 3.5 and a density of 0.923 g / cm. 5 In Example 8, "Example 9 and Example 10 and."

II wurde dem Polyäthylen, aus dem das Bandmaterial.gebildetII became the polyethylene from which the tape material was formed

009887/1874009887/1874

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wurde, ein Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymeres, das 25 Gew.- io Vinylacetat und 75 Gew.$ Äthylen enthielt und einen Schmelzindex von 2,0 + 0,4 hatte, in einer Menge von 5, 10 bzw. 20 Gew.$, bezogen auf die Gesamtmasse, einverleibt.was an ethylene-vinyl acetate type copolymer containing 25 wt io vinyl acetate and 75 wt. $ ethylene and a melt index of 2.0 + 0.4 was in an amount of 5, 10 or 20 wt. $, based on the total mass, incorporated.

DTA bedeutet die Differentialthermoanalyse, die bei 10° C/Min. durchgeführt wurde, wobei der Wert des grösstenDTA means the differential thermal analysis, which is used in 10 ° C / min. was carried out, the value being the greatest

Scheitels angegeben ist.Vertex is indicated.

- 9 -00S887/1874- 9 -00S887 / 1874

BeispieleExamples 9494 22 ** 0i50i5 Tabtab eilhurry ee 55 66th 77th 88th 99 1010 1111 tt << 11 9^29 ^ 2 0,9520.952 oooo 25,8025.80 33 44th 0,70.7 0,70.7 0,70.7 0,70.7 0,70.7 0,70.7 0,70.7 PolyäthylenPolyethylene 0,550.55 1717th 13,413.4 0,9670.967 0,9670.967 0,9670.967 0,9670.967 0,9670.967 0,9670.967 0,9670.967 SchmelzindexMelt index 0,9640.964 469,7469.7 2,02.0 0,40.4 0,850.85 •• Dichtedensity 147147 2,52.5 0,9550.955 0,9620.962 12,812.8 9,29.2 16,516.5 12,8 .12.8. 15,015.0 16,616.6 11,311.3 Verformung verhältnis seDeformation ratio se 8,88.8 110110 2,02.0 1,01.0 1,21.2 1,21.2 1,2*1.2 * 1,11.1 1,41.4 insgesamtall in all 2,82.8 11,111.1 11,411.4 2,42.4 2,22.2 1,91.9 2,02.0 2,52.5 1,71.7 hJhJ LuftreckungAir stretching _—._—. DTA (Hauptschmelzscheitel) 0CDTA (main melting point) 0 C 36,836.8 1,31.3 2,02.0 117117 114114 121121 114114 122122 123123 CDCD ölreckungoil stretching SchmelsreckverhaltnisSchmelsreckverhaltnis 9,49.4 1,61.6 1,71.7 CJCJ öltemperatur,°Coil temperature, ° C Eigenschaften des SndbandesProperties of the ribbon WalzstufenzahlNumber of rolling stages 66,5066.50 113113 115115 40,640.6 40,640.6 35,635.6 43,243.2 38,138.1 2,3.2.3. 1,31.3 Bieske, ramBieske, ram 5,55.5 11,211.2 15,415.4 9,89.8 1010 10,310.3 11,111.1 16,516.5 Breite, mmWidth (mm 21772177 6161 45,745.7 47,2547.25 30,6030.60 54,4054.40 43,5043.50 44,4044.40 45,6045.60 39,4039.40 Zugfestigkeit; kg/mm2 Tensile strenght; kg / mm 2 44th 10,210.2 99 99 4,54.5 1111 55 55 1010 Bruchdehnung, $> Elongation at break, $> 48,4048.40 47,7047.70 898,8898.8 430,5430.5 2139,92139.9 1225,71225.7 1087,11087.1 1040,91040.9 429,1429.1 Änfangsmodul kg/raaaInitial module kg / raaa 1111 1010 88,988.9 77,777.7 Querfestigkeit, kg/cm2 Transverse Strength, kg / cm 2 809,9809.9 724,5724.5 Rdntgenorientierungs-X-ray orientation 7,57.5 ■ 5,2■ 5.2 5,35.3 5,35.3 4,64.6 winkel, Gradangle, degree 11 142142 140140 142142 141141 140140 4,84.8 6,66.6 7,67.6 6,86.8 2,42.4 2,62.6 5,65.6 8,68.6 141141 11 22 22 22 2 .2. 22 22 6,56.5 6,96.9 11 11

Als Abschreckbad diente in allen Fällen Wasser, das auf Temperaturen von Umgebungstemperatur bis 50° C gehalten wurde. Die Zugfestigkeits- und Modulwerte wurden auf einem herkömmlichen Prüfgerät, das mit geschlitzten Halterungswalzen versehen war, bei Belastung mit 2 1/2 cm/Min, und bei einem V/alzenabstand von 12,7 cm ermittelt. Alle Prüfungsergebnisse sind auf die ursprünglichen Bandmaterial-Abmessungen bezogen.In all cases, water was used as the quenching bath, which was kept at temperatures from ambient temperature to 50 ° C became. The tensile strength and modulus values were on a conventional tester, which was provided with slotted support rollers, with a load of 2 1/2 cm / min, and at a roller spacing of 12.7 cm was determined. All test results are based on the original tape material dimensions based.

Kachfolgend sei zum besseren Verständnis der zur Definition ■ des Produktes gemäss der Erfindung gebrauchte Begriff der uniplanaren, axialen Orientierung erörtert:For a better understanding of the definition ■ of the product according to the invention used term of uniplanar, axial orientation discussed:

Axial, planar und uniplanar bezeichnen verschiedene Arten der Kristallorientierung in hoehpolymeren Stoffen. Die axiale Orientierung bedeutet, dass eine gegebene Xristallachse (häufig die Polyraerkettenaehse) parallel zu einer makroskopischen Achse (z.B. der Maschinenrichtung bei einem extrudierten Körper) verläuft. Z.B. zeigen bekannte Materialien, die in nur einer Richtung gestreckt bzw. gereckt worden sind (z.B. Fäden oder in einer Richtung gereckte Folien) im allgemeinen einen beträchtlichen Grad an Axialorientierung, bei λ welcher die Polymerkettenachsen parallel su der Streck- bzw. Reckrichtung ausgerichtet sind. Die planare Orientierung bedeutet, dass eine gegebene Kristallachse parallel zu einer Ebene makroskopischer Grössenordnung liegt. Herkömmliche, in ,Richtungen gereckte Folien z.B. zeigen in allgemeinen i'ch einen Grad planarer Orientierung, dass die Holekülkettenichsen ungefähr parallel zur Folienoberfläche verlaufen, wenngleich auch diese Achsen innerhalb dieser Ebene regellos bzw. zufallsnäs3ig angeordnet sind. Die uniplanare,Axial, planar and uniplanar denote different types of crystal orientation in high polymer materials. The axial orientation means that a given crystal axis (often the Polyraerkettenaehse) runs parallel to a macroscopic axis (eg the machine direction in the case of an extruded body). For example show known materials which have been stretched in one direction only, or stretched (for example, threads or stretched in one direction films) generally has a substantial degree of axial orientation, at λ which the polymer chain axes of the stretching or stretching direction are aligned in parallel below. The planar orientation means that a given crystal axis lies parallel to a plane of macroscopic order of magnitude. Conventional films stretched in directions, for example, generally show a degree of planar orientation that the molecular chains run approximately parallel to the film surface, although these axes are also arranged randomly or randomly within this plane. The uniplanar,

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»«MUM 009887/1874»« MUM 009887/1874

BAD ORIGiNALORIGINAL BATHROOM

AD-4438AD-4438

axiale Orientierung besagt, dass eine gegebene Kristallachseparallel zu einer makroskopischen Achse und eine gegebene Kristallebene parallel z.u einer makroskopischen Ebene verläuft. Bei den hier erörterten, gewalzten,:, extrudierten Formungen verläuft die Molekülkettenachse im allgemeinen in der Walzrichtung und erstreckt sich eine bestimmte Kristallebene parallel zu der gewalzten Fläche. Die Begriffe der axialen, planaren und uniplanaren axialen. Orientierung umfassen in'der hier gebrauchten Bedeutung nicht nur eine perfekte Ausrichtung der genannten Arten, sondern auch Strukturen, bei denen nur eine bevorzugte Orientierung vorliegt, auch wenn gewisse Winkelverteilungen; um die bevorzugte Orientierung herum vorliegen mögen. -WaIzorientierte Polymere zeigen im allgemeinen die uniplanare,, axiale Orientierung.axial orientation means that a given crystal axis is parallel to a macroscopic axis and a given crystal plane runs parallel to a macroscopic plane. In the rolled, extruded shapes discussed here, the molecular chain axis is generally in the rolling direction and extends a certain crystal plane parallel to the rolled surface. The terms axial, planar and uniplanar axial. orientation do not encompass just one meaning in the meaning used here perfect alignment of the types mentioned, but also structures, where there is only one preferred orientation, even if certain angular distributions; to the preferred Orientation around. - Roll oriented polymers generally show the uniplanar, axial orientation.

Eine bequeme Technik zur Teststeilung der Orientierungsart in den Körpern gemäss der Erfindung steht mit der Röntgenbeugung zur Verfügung. Man befestigt hierzu eine Probe auf einem Gerät, das die Probe im Röntgenstrahl um zwei zueinander senkrechte Achsen zu drehen vermag, wie einen "Single Crystal Orienter". Da ein kristallines Material Röntgenstrahlen nur beugt, wenn der Röntgenstrahl, der Detektor und entsprechende Kristallebenen in der Probe in der nach Bragg erforderlichen Anordnung vorliegen, lässt sich die Kristallorientierung in der Probe durch Untersuchung der' Variation der Intensität der gebeugten Röntgenstrahlen während der Drehung der Probe bestimmen. Diese Intensität durchläuft ein Maximum, wenn die Winkelorientierung der Probe einen der häufigsten Orientierung der Kristalle in der Probe entsprechenden Wert erreicht. Die Breite der Verteilung der Kri-A convenient technique for test sharing the type of orientation in the bodies according to the invention is available with X-ray diffraction. A sample is attached for this purpose a device that is able to rotate the sample in the X-ray beam around two mutually perpendicular axes, like a "single Crystal Orienter ". Because a crystalline material diffracts X-rays only when the X-ray, the detector and If corresponding crystal planes are present in the sample in the arrangement required by Bragg, the crystal orientation can be determined in the sample by examining the 'variation in the intensity of the diffracted X-rays during the Determine the rotation of the sample. This intensity passes through a maximum when the angular orientation of the sample is one of the most frequent orientation of the crystals in the sample reaches the corresponding value. The breadth of the distribution of the

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009887/18 7A009887/18 7A

AD-4438 ...-.■"·AD-4438 ...-. ■ "·

Stallorientierungen kann durch die Breite der graphischen Darstellung der Röntgenintensität als Punktion der Winkelorientierung der· Probe bei einem Intensitätswert gleich'dem halben Scheitelmaximum dargestellt werden. Weitere Aspekte der Definition der Orientierungsarten und von !Techniken zur Bestimmung der Verteilung der Kristallorientierung in künstlichen Polymeren sind von C. J. Heffelfinger und R. L. Burton in Journal of Polymer Science, Vol. -Al1 S. 289 bis 306 (1960), beschrieben worden.House orientations can be represented by the breadth of the graphical representation of the X-ray intensity as a puncture of the angular orientation of the sample with an intensity value equal to half the apex maximum. Further aspects of the definition of the types of orientation and of techniques for determining the distribution of the crystal orientation in artificial polymers have been described by CJ Heffelfinger and RL Burton in Journal of Polymer Science, Vol. -Al 1 pp. 289-306 (1960).

In einem aus hochdichtem Polyäthylen hergestellten, extrudierten, gewalzten formling liegt eine solche uniplanare, axiale Orientierung vor, dass die Polymerketten zum Verlauf in der Walzrichtung und die (100) oder die (110) Kristallebenen zum Parallelverlauf zu der gewalzten Fläche tendieren. Die Winkelbreite beim halben Maximum entsprechend der Neigung der Polymerketten aus der Walzrichtung heraus zur Querrichtung hin liegt unter7° und beträgt vorzugsweise 4,5 bis· 6 io. Diese Winkel entsprechen den für uniplanare, axiale Orientierung bei hochdichtem Polyäthylen erhaltenen, das auf eine Längenzunahme gleich dem mindestens 10- und Vorzugsweise 11- bis 13,5-fachen gewalzt und gereckt worden ist.In an extruded, rolled molding made of high-density polyethylene, there is such a uniplanar, axial orientation that the polymer chains tend to run in the rolling direction and the (100) or (110) crystal planes tend to run parallel to the rolled surface. The angular width at half the maximum, corresponding to the inclination of the polymer chains from the rolling direction to the transverse direction, is below 7 ° and is preferably 4.5 to 6 ° . These angles correspond to those obtained for uniplanar, axial orientation in high-density polyethylene which has been rolled and stretched to an increase in length equal to at least 10 and preferably 11 to 13.5 times.

Es ist allgemein bekannt, dass eine gelenkte Verformung eines kristallinen Polymeren zu einer Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Polymeren in der Verformungsrichtung führt. Diese Erscheinung ist am stärksten bei Fasern und Fäden ausgebildet, bei.denen man durch Kaltstrecken des extrudieren Faser- oder Fadenmaterials eine sehr ausgeprägte Verbesserung von Zugfestigkeit und Modul mit einer axialen Orientierung erzielt. Versuche zur Erzielung einer äquivalenten Verbesserung physikalischer Eigenschaften bei massiveren,It is well known that a directed deformation of a crystalline polymer leads to an improvement in the physical Properties of the polymer in the direction of deformation leads. This phenomenon is most pronounced in fibers and threads, which can be obtained by cold stretching the extruding fiber or thread material a very pronounced improvement in tensile strength and modulus with an axial Orientation achieved. Attempts to achieve an equivalent improvement in physical properties in more massive,

\.·, ■ ; -13- ■\. ·, ■; -13- ■

009887/1874009887/1874

triaxial symmetrischen Polyäthylen-Porinlingen, wie Bändern, Flächenmaterialien, Winkel- und T-Profilen und dergleichen, haben nicht zu Festigkeitswerten von über etwa 28 kg/mm
zu führen vermocht, wie die Kontrollbeispiele 1 und 6· zeigen, in denen die Warmreckstufe nicht Anv/endung findet.Triaxially symmetrical polyethylene porcelain pieces, such as tapes, sheet materials, angle and T-profiles and the like, do not have strength values of more than about 28 kg / mm
As Control Examples 1 and 6 show, in which the hot stretching stage is not used.

009887/1874009887/1874

Claims (13)

AD-4458 ' 28. Juli 1970 Patent ans ρ rücheAD-4458 'July 28, 1970 patent on ρ rüche 1.] Verfahren zur Herstellung hochorientierten Polyäthylen- ^ bandes unter Extrudieren zu mindestens 75 Gew.-^ von Polyäthylen mit einer Dichte von mindestens 0,95 g/cm und einem Schmelzindex von 0,2 bis 1,0 gebildete'n Harzes aus einem Extrudierkopf in ein Abschreckbad von der Er- ™1.] Process for the production of highly oriented polyethylene ^ bandes with extrusion to at least 75 wt .- ^ of Polyethylene with a density of at least 0.95 g / cm and a melt index of 0.2 to 1.0 of the resin formed from an extrusion head into a quenching bath from the Er- ™ starrung des Sxtrudates unter Bildung eines Rohlings entsprechender Länge und Recken des Rohlings, dadurch gekennzeichnet, dass man den Rohling in einer Reihe von Stufen reckt und hierbei den Rohling aus dem Abschreckbad entnimmt, durch Hindurchführen des Rohlings durch mindestens ein Walzenpaar auf das 2,5- bis 6,5-fache seiner Länge längt, den gewalzten Rohling durch Reckung bei Umgebungstemperatur einer weiteren Längung auf das 1,05-bis 3>0-fache unterwirft, hierauf den so gewalzten und gereckten Rohling durch Recken in einem Plüssigkeit3bad bei einer Temperatur von 93° C bis zum Schmelzpunkt des Polyäthylens einer weiteren Längung auf das 1,6- bis g rigidification of the extrudate with the formation of a blank of corresponding length and stretching of the blank, characterized in that the blank is stretched in a series of stages and the blank is removed from the quenching bath by passing the blank through at least one pair of rollers on the 2.5- up to 6.5 times its length, the rolled blank is subjected to further elongation to 1.05 to 3> 0 times by stretching at ambient temperature, then the thus rolled and stretched blank is stretched in a fluid bath at a temperature of 93 ° C to the melting point of the polyethylene a further elongation to 1.6 to g 3,0-fache unterwirft und hierdurch den Rohling auf eine Gesamtlänge gleich dem 10- bis 18-fachen der Länge des 'ursprünglichen Rohlings längt.3.0 times and thereby the blank to a total length equal to 10 to 18 times the length of the 'of the original blank. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass t man .die Reckung in dem Plüssigkeitsbad bei einer Temperatur des Polyäthylens von 110 bis 130° C durchführt.2. The method according to claim 1, characterized in that t is .the stretching in the Plüssigkeitsbad at a temperature of the polyethylene of 110 to 130 ° C is carried out. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet-, dass man den Rohling auf insgesamt das 11- bis .13,5-fache längt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized- that the blank to a total of 11 to .13.5 times lengthens. 009887/1874 .009887/1874. AD-4438AD-4438 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis4. The method according to one or more of claims 1 to 3, dadurch ge kennzeichnet, dass man Polyäthylen mit einer Dichte von O\95 bis 0,967 g/cm' einsetzt.3, characterized in that one polyethylene with a Density of 0 \ 95 to 0.967 g / cm 'begins. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 j dadurch gekennzeichnet, dass man die Breite des Endbandes: auf dem 0,4- bis 0,75-fachen der Breite des Rohlings; hält.,5. The method according to one or more of claims 1 to 4 j characterized in that the width of the end band is: 0.4 to 0.75 times the width of the blank; holds., 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche t bis; 5, dadurch gekennzeichnet, daes man einen Rohling mit einer Breite von mindestens 3 mm. und einer Dicke von mindestens 1. mm einsetzt. · '6. The method according to one or more of claims t to; 5, characterized in that one has a blank with a Width of at least 3 mm. and a thickness of at least 1. mm begins. · ' 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man mit Walzen der Feder-Nut-Bauart arbeitet.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that one works with rollers of the tongue and groove type. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass man ein Harz einsetzt, das im wesentlichen aus dem Polyäthylen und einem Kis.chpolymeren von Äthylen und Vinylacetat mit einem Schmelzindex von 1,0 bis 3,0 und einem Gehalt von 70 bis 80 Gew.% an Äthylen und 20 bis 30 Gew.$ an Vinylacetat besteht.8. The method according to one or more of claims 1 to 7 »characterized in that a resin is used, which consists essentially of polyethylene and a Kis.chpolymeren of ethylene and vinyl acetate with a melt index of 1.0 to 3.0 and one $ content consists of 70 to 80 wt.% of ethylene and 20 to 30 wt. vinyl acetate. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Harz einsetzt, das im wesentlichen aus dem Polyäthylen besteht»9. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that a resin is used which consists essentially of polyethylene » 10. Band gleichmässigen Querschnitts, das zu mindestens 75 Gew io von Polyäthylen mit einer Dichte von 0,95 bis 0,967 g/crP und einem Schmelzindex von 0,2 bis 1,0 gebildet wird, da-10. Tape uniform cross-section which is formed at least 75 wt io of polyethylene having a density from 0.95 to 0.967 g / CRP and a melt index of 0.2 to 1.0, DA - 16 - '- 16 - ' 009887 /187U 009887/187 U Β/φ Β / φ AD-4438 .AD-4438. durch gekennzeichnet, dass die der Neigung der Polymerketten aus der Längsrichtung zur Querrichtung entsprechende Winkälbreite des Bandmaterials beim.halben Maximum, bestimmt durch Rontgenuntersuchung, 4,5 bis 6,0°
beträgt.characterized in that the angular width of the strip material corresponding to the inclination of the polymer chains from the longitudinal direction to the transverse direction at the half maximum, determined by X-ray examination, is 4.5 to 6.0 °
amounts to. 11. Band nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Wert11. Tape according to claim 10, characterized by a value des grössten Schmelzacheitels, bestimmt durch Differential thermoanalyse bei 10° C/Min.·, von 140 bis 145° C. fof the largest melting peak, determined by the differential thermal analysis at 10 ° C / min., from 140 to 145 ° C. f 12. Band nach Anspruch 10 ,oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es im -wesentlichen von .einem Harz gebildet wird, das im wesentlichen aus Polyäthylen mit einer Dichte von
0,95 bis 0,967 g/on? besteht.12. Tape according to claim 10 or 11, characterized in that it is essentially formed from .einem resin, which consists essentially of polyethylene with a density of
0.95 to 0.967 g / on? consists. 13. Band nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es von einem Harz gebildet wird, das im wesentlichen aus Polyäthylen und einem Mis clipolymeren von Äthylen und· Vinylacetat mit einem Schraelzindex von 1,0 bis 3,0 und einem Gehalt von 70 bis 80 Gew.^ an Äthylen und 2013. Tape according to claim 10 or 11, characterized in that that it is formed from a resin consisting essentially of polyethylene and a mixture of ethylene polymers and · vinyl acetate having an Oe index of 1.0 to 3.0 and a content of 70 to 80 wt. ^ of ethylene and 20 bis 30 Gew.-f« an Vinylacetat besteht. · |to 30 wt. -f "consists of vinyl acetate. · | - 17 -- 17 - 009887/1874009887/1874 Λ*Λ * LeerseiteBlank page
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