DE2800899A1

DE2800899A1 - Molekular orientiertes kunststoffband sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2800899A1
Application number: DE19782800899
Authority: DE
Inventors: Harold Albert Haley
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1978-07-20
Also published as: CH618936A5; US4101625A; GB1593012A; BR7800112A; JPS5392877A; NO780031L; FR2376738A1; US4152475A

Description

Molekular orientiertes Kunststoffband sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung desselben

Die Erfindung betrifft ein molekular orientiertes Kunststoffband, insbesondere ein zu Verpackungszwecken dienendes Band sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung desselben. Erfindungsgemäß soll ein molekular orientiertes, zu Verpackungszwecken dienendes Kunststoffband verbesserte physikalische Eigenschaften, wie eine hohe Zugfestigkeit, einen ausreichenden Widerstand gegen Einreißen in Längsrichtung, eine erforderliche Längssteifigkeit und ein vermindertes Abtragen an der Oberfläche aufweisen. Desweiteren wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines derartigen, zu Verpackungszwecken dienenden Bandes beansprucht.

Bekanntlich wird bei der Herstellung eines Kunststoffbandes zur Verwendung als Spannband bei Verpackungen und dergleichen eine Schmelze aus molekular orientierbarem, thermoplastischem, polymerem Material, wie zum Beispiel aus Polypropylen, Nylon oder Polyester, die den Großteil dieser Materialien bilden, als ein Strang extrudiert, der dann unter Bildung eines durchgehend geformten Gebildes abgeschreckt wird. Dieses Gebilde wird dann in Längsrichtung verstreckt oder druckgewalzt, so daß man ein Band erhält, bei dem die Moleküle orientiert sind, und das eine verbesserte Zugfestigkeit und einen Kriechwiderstand sowie andere gewünschte Eigenschaften besitzt.

Molekulare Orientierung in Längsrichtung ist bei druckgewalzten und durch Verstrecken orientierten Bändern vorhanden, wobei sie

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bei den letzteren stärker ausgebildet ist und häufig hat ein derartiges Band die Neigung, daß es in Längsrichtung reißt oder ausfasert, wenn es Querbeanspruchungen ausgesetzt wird. Eine Ausfaserung tritt insbesondere dann auf, wenn das Band unter Spannung zugeschnitten wird und es kann ein Verschlingen auftreten und/oder die Zuführung und Aufgabe in Längsrichtung er-• schwert werden und/oder die gewünschte Verschweißung oder haftende Verbindung des Bandes bei dem Aufbringen auf Packungen beeinträchtigt werden.

Vorschläge zur Minimalisierung der Neigung zum Reißen in Längsrichtung eines molekular orientierten Kunststoffbandes sind viele gemacht worden. Beispielsweise ergeben sich einige Vorteile, indem man Teilchen eines anorganischen Materials, wie zum Beispiel Calciumcarbonat, in das ursprünglich ausgeformte Gebilde einbringt, die zur Unterbrechung der Längsorientierung der Polymermoleküle dienen, wenn das Gebilde darauffolgend einem Druckwalzen oder einem Dehnen durch Verstrecken unterworfen wird. Selbstverständlich fällt eine Überwachung und Regelung der örtlichen Verteilung der Teilchen aus, so daß man Einbußen bezüglich bestimmter physikalischer Eigenschaften des erhaltenen Bandes in Kauf nehmen muß, wie zum Beispiel im Hinblick auf die Zugfestigkeit und die vereinfachte Herstellung des Bandes, insbesondere dann, wenn große Mengen von anorganischen Partikeln eingebracht werden sollen.

Ein Band, das in Querrichtung nicht spröde ist, ist in den US-PS'en 3 066 366 und 3 104 937 beschrieben. Dieses Band wird dadurch hergestellt, daß man ein extrudiertes thermoplastisches polymeres, geformtes Gebilde erstellt, das in Längsrichtung verlaufende, wechselweise angeordnete dicke und dünne Abschnitte umfaßt und das anschließend in Längsrichtung verstreckt wird. Beim Verstrecken sind die Polymermoleküle im Bereich der dicken Abschnitte des Gebildes, wie in den Patent-

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Schriften beschrieben, uniaxial orientiert, während die Moleküle im Bereich der dünnen Abschnitte biaxial orientiert sind. Eine präzise Steuerung bei der Ausformung des extrudierten Gebildes sowie bei der Verstreckung in Längsrichtung, insbesondere bei hohen Herstellungsgeschwindigkeiten, läßt sich nur schwerlich erzielen.

Das Druckwalzen von extrudierten geformten Gebilden erzeugt eine geringfügige biaxiale Molekülorientierung, wobei jedoch die Zugfestigkeit vermindert wird. Nach der US-PS 3 394 04-5 schließt sich an das Druckwalzen einer extrudierten Polypropylenbahn eine Längsverstreckung an, um scheinbar eine gewünschte Zugfestigkeit zu erzielen, und dann werden die Oberflächen durch Strahlungsheizeinrichtungen erwärmt, um dieselben bis zu einer Tiefe von 25,4- bis 76,2 /um (1 bis 3 mils) zu erschmelzen. Da die molekulare Orientierung an den Abschnitten des Bandes, die durch die Strahlung der Heizeinrichtung erwärmt werden, aufgehoben wird, kann die Neigung des Bandes zum Reis-" sen in Längsrichtung zufriedenstellend vermindert werden, jedoch auf Kosten der Zugfestigkeit und möglicherweise anderer physikalischer Eigenschaften.

Ein Band, das widerstandsfähig gegen ein Einreißen in Längsrichtung ist, kann dadurch gebildet werden, daß man ein Band prägt, das zuvor insgesamt uniaxial orientiert worden ist, wobei das Prägen eine biaxiale Orientierung der Oberflächenabschnitte des Bandes ermöglicht. Bei dieser Herstellungsweise ergibt sich ein geringfügiger Verlust an Zugfestigkeit des Bandes und insbesondere wird die Steifigkeit in Längsrichtung vermindert.

Beim Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung wird ein Band aus im wesentlichen unorientiertem, thermoplastischem, polymerem Material geformt, und mit einem Querschnitt bzw. einem Querprofil versehen, das eine wellenförmige Gestalt besitzt und im wesentlichen gleichmäßig dick ist, wobei wenigstens Teilabschnitte des Bandes komprimiert werden, d.h. in

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Richtung der Breite des Bandes expandiert bzw. verstreckt werden, üin die polymeren Moleküle in Querrichtung des Bandes zu orientieren und dann wird das Band gedehnt, um die Polymermoleküle zu orientieren, was überwiegend in Längsrichtung des Bandes erfolgt. Während wenigstens einer der Orientierungsrichtungen der Polymermoleküle und vorzugsweise sowohl bei der Orientierung in Querrichtung als auch bei der Orientierung in Längsrichtung der Polymermoleküle weist das Band eine Temperatur auf, die innerhalb des Temperaturbereiches zur Orientierung bei dem entsprechenden verwendeten thermoplastischen polymeren Material liegt.

Unter der Bezeichnung "wellenförmige Gestalt" zur Beschreibung des Querprofils bzw. des Querschnittes des Bandes bei und nach der Herstellung ist eine Kontur zu verstehen, die von gegenüberliegenden, nach außen weisenden, sinusförmigen Flächen gebildet wird, die jeweils mehrere Vorwölbungen und Vertiefungen umfassen, die alternierend angeordnet sind. Diese sinusförmigen Flächen entsprechen einander oder lassen sich ineinanderschachteln, was bedeutet, daß die Vorwölbungen einer derartigen Fläche den Vertiefungen der anderen derartigen Fläche gegenüberliegen, und vorzugsweise in einem Abstand zueinander liegen, so daß sie eine Dicke begrenzen, die mit dem bloßen Auge im wesentlichen über die gesamte Breite des Bandes gleichmäßig ist. Als Dicke des Bandes ist die Dimension zu verstehen, die längs einer Linie senkrecht zu den sinusförmigen Flächen gemessen wird. Vorzugsweise werden die Vorwölbungen und Vertiefungen von glatten Flächenbereichen gebildet, was bedeutet, daß diese nicht zugespitzt verlaufen und die Vorwölbungen längs den entsprechenden sinusförmigen Flächen sind vorzugsweise jedoch nicht notwendigerweise im wesentlichen mit der gleichen Frequenz und Amplitude vorgesehen und ausgebildet.

Die in der Beschreibung verwendete Bezeichnung "Band" umfaßt ein durchgehendes Band, eine durchgehende Bahn, ein durchgehen-

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des Flächengebildes oder dergleichen, dessen Breite um ein Vielfaches größer als die Dicke ist. Die nähere Bezeichnung eines Bandes, daß es aus einem "im wesentlichen nicht orientierten thermoplastischen, polymeren Material" gebildet wird, bedeutet, daß ein orientierbares thermoplastisches Material verwendet wird, bei dem der Orientierungsgrad der Polymermoleküle kleiner als in dem Zustand ist, in dem das Band als Verpackungsband zum Umschlingen oder Verpacken von Packungen verwendet wird. Bei der Herstellung eines Bandes durch Extrusion eines erschmolzenen Stromes aus einem orientierbaren thermoplastischen Material durch ein formgebendes Organ in ein Abschreckbad kann beispielsweise eine geringfügige Orientierung der Polymermoleküle auftreten, jedoch ist ein Band in dieser Herstellungsstufe zur Verwendung als Verpackungsband ungeeignet. Wenn das Band einmal molekular orientiert worden ist, wie zum Beispiel mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung, so daß es zur Anwendung sum Umschlingen oder Verpacken von Packungen geeignet ist, wird es in der Beschreibung als Band bzw. Verpackungsband bezeichnet. Die thermoplastischen polymeren Materialien bilden wenigstens den Großteil des Bandes bzw. Verpackungsbandes nach der Erfindung und derartige polymere Materialien umfassen beispielsweise Polypropylen, Nylon und Polyester.

Unter "Orientierungstemperaturbereich" eines thermoplastischen polymeren Materials ist der Temperaturbereich zu verstehen, innerhalb dem die Orientierung der Moleküle des thermoplastischen polymeren Materials relativ einfach möglich ist. Dieser Temperaturbereich erstreckt sich von und liegt geringfügig über der Phasenübergangstemperatur zweiter Ordnung des orientierbaren thermoplastischen polymeren Materials und unterhalb einer Temperatur, bei der die Relaxation des Orientierungseffektes durch Verstrecken so schnell auftritt, daß das zu verstreckende Band nach Beendigung des Verstreckungsprozesses keine nennenswerte Orientierung mehr besitzt. Der spezielle Orientierungstemperaturbereich ändert sich selbstverständlich

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in Abhängigkeit von den verschiedenen polymeren Materialien und läßt sich durch Experimente bestimmen oder beispielsweise aus der US-PS 3 141 912 entnehmen.

Zur Vereinfachung des Vergleichs des Bandes gemäß der Erfindung entweder mit dem üblichen flachen oder beiden üblichen flachen und Bändern mit glatten Oberflächen sowie geprägten Bändern wird auf eine Größe Bezug genommen, die mit Längengewicht bzw. Massengewicht (gram weight) bezeichnet ist, die das Gewicht eines bestimmten Bandes in Gramm pro Bandlänge von 30,48 cm darstellt.

Nach dem Verfahren und der Vorrichtung der Erfindung wird ein geformtes Band aus im wesentlichen nicht orientiertem thermoplastischem polymeren Material mit einem Querprofil bzw. einem Querschnitt mit wellenförmiger Gestalt und im wesentlichen gleichmäßiger Dicke gebildet, indem ein derartiges polymeres Material im schmelzflüssigen Zustand durch ein entsprechend geformtes Organ extrudiert wird und dann mit einer im wesentlichen vernachlässigbaren Verformung abgeschreckt wird. Alternativ kann auch ein Band mit rechteckförmigem Querschnitt beispielsweise wiederum mit einer wellenförmigen Gestalt versehen werden, in dem man das Band durch Wärme erweicht und es dann über eine gewellte Oberfläche zieht. Die Orientierung der Polymermoleküle ist bei einem derartigen wellenförmigen Band, das man nach dem Verfahren erhält, im wesentlichen vernachlässigbar. Die Bänder werden daraufhin beispielsweise zwischen zwei Rollen gequetscht und komprimiert, die Oberflächen entsprechend den Wellungen des Bandes besitzen, so daß sich das Band in Querrichtung ausdehnt und eine molekulare Orientierung in Querrichtung erhält. Daraufhin wird das Band zur Erzielung der Orientierung der Polymermoleküle in Längsrichtung verstreckt.

Das Band aus thermoplastischem, polyraerem Material wird vorzugsweise, was nachstehend näher erläutert werden wird, mit einem im wesentlichen ebenen, rechteckförmigen Querschnitt aus-

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gebildet, wodurch sich das Extrudieren und Abschrecken vereinfachen läßt. Das Band wird dann zwischen einem Paar zusammenwirkender, zur Ausbildung der Wellenform dienender Walzen komprimiert bzw. gequetscht, die das Band wiederum verformen und in Querrichtung verstrecken. Durch die nochmalige Formung des Querschnittes des Bandes zur Ausbildung einer wellenförmigen Gestalt im Querprofil erfolgt gleichzeitig die Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung des Bandes. Das nun in Längsrichtung gewellte Band wird in Längsrichtung verstreckt, um die Polymermoleküle vorwiegend in Längsrichtung des Bandes zu orientieren. Vorzugsweise weist das Band eine Temperatur innerhalb seines Orientierungstemperaturbereiches auf, und zwar sowohl während dem Quetschen oder Druckverstrecken und dem Dehnen, um auf einfache Art und Weise die Molekülorientierung sowie die nochmalige Verformung erzielen zu können.

Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, werden die einzelnen aufeinanderfolgenden Stufen bei dem Herstellungsverfahren nach der Erfindung während eines kontinuierlichen Durchlaufs des Bandes von einem Bad, in das es extrudiert worden ist, und in dem der geformte Strom aus erschmolzenem thermoplastischem, polymeren! Material zur Bildung eines derartigen Bandes abgeschreckt wird, zu der Seite geleitet, an der das fertiggestellte Verpackungsband gesammelt wird. Durch das Quetschen des Bandes mit Hilfe einem Paar zusammenarbeitender, zur Ausbildung der Wellengestalt dienender Walzen wird hierbei ermöglicht, daß das zu verstreckende Band mit Hilfe eines Zugwalzenpaares unmittelbar nach der nochmaligen Verformung des Bandes und der Molekülorientierung in Querrichtung gestreckt werden kann. Die Zugwalzen sind zu den zur Ausbildung des Wellenprofils dienenden Walzen wenigstens in einem derartigen Abstand angeordnet, daß man die Verstreckung des Bandes in Längsrichtung auf das gewünschte Verstreckungsverhältnis sicher erzielen kann.

Beim Verstrecken des Bandes schnürt sich das Band üblicherweise beträchtlich in Querrichtung ein, d.h. die Breite wird

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kleiner. Eine Art und Weise zur Minimalisierung oder Steuerung der Einschnürung in Querrichtung des wellenförmigen Bandes besteht darin, wenigstens eine Walze zur Steuerung der Breite zwischen den paarweise angeordneten Walzen zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt und den Zugwalzen anzuordnen. Die Walze zur Steuerung der Breite des Bandes, die in Querrichtung wirkt, besitzt eine Umfangsflache, die der Umfangsflache der zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt dienenden Walzen entspricht und kommt in Eingriff mit einer Seite des gewellten Bandes. Diese zur Regelung der Breite bestimmte Walze wird nur durch das weiterlaufende Band angetrieben und übt keine Abquetschwirkung auf das Band aus, so daß die LängsverStreckung des gewellten Bandes längs der Stützweite auftritt, die sich von den zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen bis zu den Zugwalzen erstreckt.

Vie zuvor erwähnt, sind bei einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung die Polymermoleküle des Bandes vor der nochmaligen Verformung desselben in eine wellenförmige Gestalt im wesentlichen nicht orientiert, was bedeutet, daß der Orientierungsgrad der polymeren Moleküle kleiner als der Orientierungsgrad des Bandes ist, das zur Verwendung als Verpackungsband zum Umschlingen oder Verpacken von Packungen geeignet ist. Somit liegt innerhalb des Gedankens der Erfindung eine geringfügige Orientierung der Polymermoleküle beispielsweise durch die Druckwalzen vor der Verformung des Bandes mit einem wellenförmigen Querprofil. Unter Berücksichtigung der zuvor gegebenen Definition kann ein derartiges Band als im wesentlichen nicht orientiert betrachtet werden, und bei dem darauffolgenden Durchlauf des Bandes zwischen den zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt dienenden Walzen werden die Polymermoleküle in dem Band in Querrichtung gleichzeitig bei der nochmaligen Verformung des Bandes in eine Gestalt mit einem gewellten Querprofil orientiert.

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Die Umkehrung der Orientierungsstufen beim Verfahren nach der Erfindung, d.h. eine VerStreckung des Bandes in Längsrichtung zur Orientierung der Polymermoleküle und eine anschließende Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung des verstreckten Bandes während der Ausbildung des wellenförmigen Querprofils, führt zu vollständigen und zufriedenstellenden Erzeugnissen. Bei dieser Vorgehensweise reißt das in Längsrichtung orientierte Band in Längsrichtung bei der Ausbildung des wellenförmigen Querprofils ein, so daß die bei der Erfindung zu erzielenden Vorteile bei einer derartigen Vorgehensweise vollständig verlorengehen. Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung muß darauf geachtet werden, daß die molekulare Orientierung des Bandes in Längsrichtung vor der Ausbildung des wellenförmigen Querprofils so minimal wie möglich ist, um ein Einreißen des Bandes zu vermeiden.

Bei der Vorrichtung zur Herstellung eines Bandes nach der Erfindung sind die Achsen der zur Ausbildung der wellenförmigen " Gestalt bestimmten Walzen parallel und liegen in einer gemeinsamen Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu der Durchlaufbahn des Bandes liegt, wenn sich das Band zwischen den Walzen bewegt, so daß beide Walzen gleichzeitig die gegenüberliegenden Bandseiten beaufschlagen. Jede Walze umfaßt in Umfangsrichtung liegende Vorsprünge, die in Längsrichtung der Walzen in einem Abstand angeordnet sind, wobei die Vorsprünge auf den betreffenden Walzen und die zwischen den Vorsprüngen liegenden Flächenbereiche zusammen eine glatte und durchgehende Fläche von sinusförmiger Gestalt mit Blickrichtung des Längsquerschnittes durch die Walze bilden. Die sinusförmigen Flächen umfassen jeweils Vorwölbungen und Vertiefungen,·wobei die Vorwölbungen auf einer der Walzenfläche in ineinandergeschachtelter Form zu den Vertiefungen längs der Oberfläche der anderen Walze liegen. Der Abstand zwischen den sinusförmigen Oberflächen ist vorzugsweise über die gesamte Länge der Walzen gleich und vorzugsweise sind die Vorwölbungen längs den Flächen der entsprechenden Walzen mit gleicher Frequenz und Amplitude angeordnet und ausgebildet .

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Je größer die Frequenz der Vorwölbungen längs der entsprechenden sinusförmigen Flächen der zur Ausbildung des Wellenprofils dienenden Walzen ist, desto größer ist die Anzahl der in Längsrichtung verlaufenden Wellungen, die in dem Band aus thermoplastischem Material ausgebildet werden, und desto größer sind die Oberflächenbereiche des Bandes. Wenn der Kompressionsgrad des Bandes konstant gehalten wird, nimmt bei größerer Anzahl von Wellungen, die längs der Breite des Bandes ausgebildet werden, entsprechend die Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung zu, so daß man den Molekülorientierungsgrad in Querrichtung auf einfache Art und Weise durch Veränderung der Anzahl von Wellungen einstellen kann, die auf dem Band ausgebildet werden und/oder durch Veränderung des auf das Band während der Ausbildung des wellenförmigen Querprofils aufgebrachten Druckes. Zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmte Walzen mit zehn Wellungen pro 2,54- cm Länge und einer Tiefe von 0,254- cm ermöglichen ein zufriedenstellendes Erzeugnis bei der Herstellung von Bändern mit einer Breite von 0,9525 cm.

Eine der zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen ist schlupffrei bzw. zwangsläufig angetrieben und vorzugsweise sind beide Walzen schlupffrei bzw. zwangsläufig angetrieben, so daß sich die Umfangsflachen mit derselben Geschwindigkeit bewegen, d.h. daß sie dieselbe Umfangsgeschwindigkeit besitzen. Wenigstens eine der zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen ist derartig verstellbar, daß sich der Zwischenraum zwischen den Umfangsflächen der Walzen gleichmäßig verändern läßt. Je kleiner der Zwischenraum zwischen den Umfangsflächen der Walzen relativ zu der Dicke des Bandes aus polymerem Matex'ial ist, das nochmalig verformt werden soll, desto größer ist die Druckkraft und somit die erzielbare Verstreckung in Querrichtung des Bandes.

Die Art und Weise zur Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung des Bandes während einer Druckverstreckung ist

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nicht näher erörtert, da sich diesbezügliche Ausführungen zur Erläuterung der Erfindung erübrigen und da diese Maßnahmen keine Auswirkungen auf die Vorteile und den technischen Fortschritt nach der Erfindung haben. Möglicherweise stellt sich die Molekularorientxerung in Querrichtung allein infolge der Einwirkung der Druckkräfte auf das Band ein oder es kann möglicherweise auch das Ergebnis von in Querrichtung wirkenden Verstreckkräften sein, die an den Vorwölbungen der entsprechenden sinusförmigen Flächen der Walze auftreten, die das Band in die Vertiefungen der gegenüberliegenden sinusförmig ausgebildeten Fläche drücken, oder die molekulare Orientierung in Querrichtung kann auch durch eine Kombination dieser Kräfte erzielt werden. Obgleich eine nähere Beschreibung der Funktionsweise der Querorientierung beim Verfahren nach der Erfindung nicht erläutert wird, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Druckkraft und eine Verstreckung in Breitenrichtung des Bandes aus thermoplastischem, polymerem Material durch die zur Ausbildung des Wellenprofils dienenden Walzen zur Erstellung eines Bandes mit einem Querprofil von wellenförmiger Gestalt auch die gewünschte Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung erzielt.

Eine oder mehrere Walzen zur Steuerung bzw. Regelung der Bandbreite können vorgesehen sein, wobei die Achse jeder Walze parallel zu den Achsen der zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen liegt. Eine derartige Steuerwalze besitzt eine Umfangsflache, die der von den zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen entspricht und die so ausgebildet ist, daß die Vorwölbungen der Steuerwalzenfläche in die in Längsrichtung verlaufenden Wellungen des Bandes eintreten und im wesentlichen an diese sich anpassen, wodurch das Band durch die zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen wiederum verformt wird. Wenn die Steuerwalze zur Bestimmung der Breite eine leerlaufende Walze ist, wird die Walze durch die fortschreitende Bewegung des Bandes relativ zu der Walze angetrieben.

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Die Dehnung des gewellten Bandes unter der Einwirkung der Zugwalzen und somit die Neigung des Bandes zur Einschnürung ist am deutlichsten, wenn das Band die zur Ausbildung des Wellenprofils dienenden Walzen verläßt. Die Walze zur Steuerung der Breite oder mehrere derartige Walzen ist bzw. sind vorzugsweise so nahe an den zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen angeordnet, daß keine Einschnürung des Bandes auftreten kann, wenn das Band die zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen verläßt und zu der Walze zur Steuerung der Breite oder den hierfür bestimmten Walzen weiterbewegt. Da die Walze zur Steuerung bzw. Regelung der Breite dem gewellten Band keine Längsdehnung aufprägt, die längs der Stützweite zwischen den zur Ausbildung des Wellenprofils dienenden Walzen und den Zugwalzen erfolgt, übt die zur Steuerung der Breite dienende Walze eine geringfügige Hemmungskraft in Querrichtung auf das Band längs seiner Plächenbereiche aus, an denen die Banddehnung am stärksten ist.

Die Zugwalzen sind vorzugsweise wie üblich aufgebaut und besitzen glatte Außenflächen, wobei wenigstens eine der Zugwalzen schlupffrei bzw. zwangsläufig zur Ausbildung der Längsver-8treckung des Bandes um ein gewünschtes Verstreckungsverhältnis angetrieben ist.

Bei dem gewellten Verpackungsband nach der Erfindung wird durch die vorwiegend in Längsrichtung erfolgende Orientierung der Polymermoleküle ein Verpackungsband mit einer sehr hohen Zugfestigkeit geschaffen. Durch die Orientierung der Moleküle in Querrichtung erhält das Band einen ausreichenden Widerstand gegen ein Einreißen in Längsrichtung oder gegen eine Ausfaserung. Durch diesen Widerstand gegen eine Ausfaserung ergibt sich keine Einbuße bei der Zugfestigkeit, was bedeutet, daß das Verpackungsband nach der Erfindung sowohl eine höhere Zugfestigkeit als auch einen größeren Widerstand gegen ein Einreißen in Längsrichtung als übliche ebene Bänder oder Bänder mit glatter Oberfläche

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besitzen, die aus einem bandförmigen Material mit demselben Längengewicht hergestellt worden sind, und die um ein ähnliches oder gleiches Verstreckungsverhältnis verstreckt worden sind, sowie von ähnlichen Bändern, die zur Vermeidung eines Einreissens in Längsrichtung zuvor geprägt worden sind.

Die wellenförmige Gestalt des Bandes selbst macht die vorteilhaften Eigenschaften des Bandes möglich. Insbesondere durch das Vorhandensein der in Längsrichtung verlaufenden Wellungen wird ermöglicht, daß das Verpackungsband nach der Erfindung steifer als übliche Bänder mit glatter Oberfläche oder geprägter Oberfläche mit gleichem Längengewicht ist, so daß eine Zuführung des Verpackungsbandes beispielsweise in Längsrichtung über ein Joch einer automatischen Paketiermaschine wesentlich erleichtert wird und zuverlässiger erfolgen kann. Da nur begrenzte und durchgehende Flächenbereiche der gewellten Oberfläche des Bandes Reibungskräften oder einem Abrieb während des Aufbringens des Verpackungsbandes ausgesetzt sind, erhält man einen gleichmäs— sigen Transport des gewellten Bandes sowie eine vernachlässigbare Staubbildung des Bandes bei der Anwendung.

Bei dem Aufwickeln des Bandes nach der Erfindung zu einer Rolle ergeben sich keine besonderen Schwierigkeiten. Überraschenderweise hat man beim Aufwickeln festgestellt, daß bei einer aufgewickelten Rolle des erfindungsgemäßen Bandes die Neigung der Windungen des Bandes zum Abschälen, d.h. zur Verschiebung des Bandes an den Rollenenden weniger auftritt als bei Rollen aus Bändern mit glatten Oberflächen.

Desübrigen nimmt überraschenderweise das gewellte Band nach der Erfindung eine wesentlich geringere Krümmung als bei bekannten Bändern ein, wenn diese von einer aufgewickelten Rolle nach der Lagerung abgewickelt werden. Diese Krümmung des Bandes tritt beim Abwickeln des Bandes am stärksten längs den Bandabschnitten auf, die an den Enden der aufgewickelten Rolle liegen und möglicherweise ergibt sich die Krümmung durch die Relaxation

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der Längskantenabschnitte, die In der aufgewickelten Rolle unter Spannung stehen. Zum jetzigen Zeitpunkt ist noch nicht ermittelt worden, ob die verminderte Krümmung des Bandes nach der Erfindung ihre Ursache in seiner gewellten Form, seiner molekularen Orientierung, dem Verfahren zum Herstellen oder einer Kombination dieser Paktoren hat. Pest steht jedoch, daß durch die verminderte Krümmung des Bandes ein einfacher und gleichmäßiger Transport des Bandes durch eine Paketiermaschine möglich ist und dies selbstverständlicherweise in Verbindung mit einem verminderten Abtrag und einer verminderten Staubbildung hierbei.

Das Vorhandensein der Vellungen behindert die Verschweißung bzw. Heißverschweißung übereinanderliegender Bandabschnitte nicht, so daß sich diese ohne besondere Schwierigkeiten unter Verwendung einer beheizten Schneide ausführen läßt, wobei man überraschenderweise Heißklebeverbindungen bzw. Heißschweißverbindungen erhält, die widerstandsfähiger und haltbarer als jene sind, die man durch Heißverschweißen von Bändern mit glatter Oberfläche erhält.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt In einem Band bzw. einem Verpackungsband, das aus einem thermoplastischen polymeren Material gebildet wird, das ein Querprofil bzw. einen Querschnitt mit im wesentlichen gleichmäßiger Dicke und wellenförmiger Gestalt besitzt, wobei die Polymermoleküle biaxial orientiert sind und überwiegend eine Orientierung in Längsrichtung des Bandes vorhanden ist. Ein derartiges Verpackungsband besitzt eine hohe Zugfestigkeit, einen verbesserten Widerstand gegen Einreißen in Längsrichtung, eine gute Längssteifigkeit, eine verminderte Neigung zum Abschälen bei der Aufwicklung zu einer Rolle, einen verminderten Oberflächenabtrag bei dem !Transport des Bandes durch eine Paketiereinrichtung und eine hohe Festigkeit bei Schmelzschweißverbindungen.

Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung wird ein Band aus einem im wesentlichen nicht orientierten

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thermoplastischen polymeren Material mit einem Querprofil von wellenförmiger Gestalt und im wesentlichen gleichmäßiger Dicke gebildet, wobei wenigstens Abschnitte des Bandes gequetscht bzw. komprimiert werden, um die Polymermoleküle in Querrichtung, des Bandes zu orientieren, und anschließend wird das Band zur Orientierung der Polymermoleküle überwiegend in Längsrichtung des Bandes verstreckt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Figur 1 ist eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung eines Verpackungsbandes nach der Erfindung,

Figur 2 ist eine ausschnittshafte Schnittansicht längs der Linie II-II in Figur 1 und verdeutlicht einen Ausschnitt der Vorrichtung in vergrößertem Maßstab,

Figur 3 ist eine schematische Ansicht längs der Linie HI-III in Figur 1 und zeigt einen Ausschnitt des Bandes nach der Erfindung bei seiner Herstellung in vergrößertem Maßstab, und

Figur 4- ist eine Querschnittsansicht durch das Band gemäß der Erfindung.

Nach Figur 1 wird ein Strom 9 aus erschmolzenem thermoplastischem polymerem Material, wie zum Beispiel aus Polypropylen, •kontinuierlich aus einem Fülltrichter oder einer Düse 11 über ein im wesentlichen rechteckförmiges Organ in ein Abschreckbad 13 extrudiert, das in einem Behälter 15 enthalten ist. Das Bad 13 kann bei der einfachsten Ausführungsform von Wasser gebildet werden, das auf einer derartigen Temperatur gehalten ist, daß sich der extrudierte Strom aus erschmolzenem polymerem Material

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in Form eines Bandes 17 mit einem rechteckförmigen Querschnitt erstarren kann, der im wesentlichen der Querschnittsgestalt des Organs an dem Fülltrichter entspricht. Dieses Band 17 wird um die Führungsrollen 19 und 21 geführt und wird aus dem Bad 13 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit mit Hilfe der Quetschwalzen und 25 herausgeführt, von denen wenigstens eine zwangsläufig bzw. schlupffrei angetrieben ist. Das Band 17 wird im wesentlichen über seinen gesamten Querschnitt abgekühlt und besitzt einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt, bis es darauffolgend nochmals verformt wird, was nachstehend naher erläutert wird.

Die Walzen 27 und 29, die im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit wie die Quetschwalzen 23 und 25 schlupffrei bzw. zwangsläufig angetrieben sind, arbeiten mit den Führungswalzen 31 und 33 zusammen, um das Band 17 in und relativ zu den Heizeinrichtungen 35 und 37 weiterzubefordern, wobei Ablenkrollen 39 und 41 das Band in den gewünschten bogenförmigen Kontaktbereich mit den zugeordneten Walzen 27 und 29 drücken, um ein schnelles Erfassen und kontinuierliches Weiterbewegen des Bandes 17 sicherzustellen. Während des Durchlaufs des Bandes durch die Heizeinrichtungen 35 und 37 wird das Band 17 auf eine Temperatur innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches des betreffendes polymeren Materials erwärmt, das beispielsweise bei Polypropylen innerhalb eines Bereiches von 60 bis 149⁰G liegt und vorzugsweise beläuft sich die Temperatur auf ungefähr 82 bis 110⁰C. Die Heizeinrichtungen 35 und 37 können auf übliche Art und Weise ausgebildet sein und können beispielsweise bankförmige Infrarotleuchten oder Tafeln oder auch gasbeheizte öfen umfassen.

Hinter der Heizeinrichtung 37 drücken die Walzen 43 und 45 das Band I7 gegen die Außenfläche einer Walze 47, die im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Walzen 27 und 29 angetrieben ist. Die Walze 47 wird vorzugsweise von innen durch ein zirkulierendes Heizfluid beheizt, so daß eine Abkühlung des Bandes 17 während des Eingreifens in diese Walze vermieden

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ist. Von der Walze 47 bewegt sich, das Band 17 zwischen den zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen 49 und 50 und wird zwischen diesen gequetscht, und wird während des Quetschens durch an sich bekannte Zugwalzen 53 und 55 weiterbefördert, die beide glatte Umfangsflächen besitzen. Wenigstens eine und vorzugsweise beide zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen 49 und 51 sind zwangsläufig mit derselben Geschwindigkeit wie die Walze 47 angetrieben, wobei wenigstens eine und vorzugsweise beide Zugwalzen 53 und 55 mit Geschwindigkeiten angetrieben sind, um das Band um das gewünschte Verstreckungsvernältnis während des Durchlaufes hinter den zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen 49 und 51 in Längsrichtung zu verstrecken. Ein Band 17 aus Polypropylen wird in dieser Verfahrensstufe um ein Verstreckverhältnis von vorzugsweise 6 bis 12 und insbesondere von ungefähr 7 bis 8 verstreckt.

Um wenigstens die Einschnürung des gewellten Bandes 17 während der LängsStreckung auf ein Minimum zu beschränken, greift eine Steuerwalze 57 zur Regelung der Bandbreite an der Unterseite des Bandes während des Durchlaufs zwischen den zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen 49 und 51 und den Zugwalzen 53 und 55 ein. Die zur Steuerung der Breite dienende Walze 57 besitzt eine Umfangsflache, die jener der zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen 49 und 51 entspricht und die Walze 57 wird nur durch die Einwirkung des weiterlaufenden Bandes 17 angetrieben. Weiterhin ist die Walze 57 zur Regelung der Breite des Bandes nahe den zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt gebildeten Walzen 49 und 51 derart eng angeordnet, daß keine Einschnürung des Bandes zwischen einem Paar Wellungen und der Walze zur Steuerung der Breite auftreten kann.

Gewünschtenfalls können die Zugwalzen 53 und 55 beispielsweise von innen infolge der Zirkulation eines Kühlfluides gekühlt werden, um die Abkühlung des Bandes 17 einzuleiten. Die Walzen

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59» 61 und 63 dienen zur Führung des Bandes 17 durch ein Kühlbad 65, das in einem Behälter 67 enthalten ist und in dem das Band unterhalb seines Orientierungstemperaturbereiches abgekühlt und gewünschtenfalls auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Das nunmehr mit 69 bezeichnete orientierte Band bzw. Verpackungsband wird von der Rolle 63 zur Seite zum Ansammeln weiterbefördert, was mit dem Pfeil 7^ angedeutet ist.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist das Vorhandensein der gewellten Walzen 49 und 51 * die zusammen das Band 17 komprimieren, so daß man ein Querprofil mit einer gewellten Gestalt erhält. Obgleich die gewellte Kontur selbst dem Band 69 sehr viele vorteilhafte Eigenschaften verleiht, wird durch das Komprimieren und die Verstreckung in Querrichtung des Bandes bei der Ausbildung der wellenförmigen Gestalt gleichzeitig eine Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung des Bandes erzielt, wodurch man noch weitere vorteilhafte Eigenschaften des Bandes 69 erhält.

Insbesondere umfassen die zur Ausbildung des Vellenprofils bestimmten Walzen 49 und 51 ümfangsflachen 73 und 751 die glatt und durchgehend sind, sowie wie in Figur 2 gezeigt, sinusförmig ausgebildet sind. Die sinusförmigen Flächen 73 und 75 umfassen beide Vorwölbungen 77 und Vertiefungen 79, wobei die Vorwölbungen einer derartigen Fläche ineinandergeschachtelt zu den Vertiefungen der anderen Fläche angeordnet sind. Wenigstens eine der zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen 49 und 51 ist verstellbar, um eine Veränderung des Abstandes zwischen den sinusförmigen Flächen 73 und 75 zu ermöglichen und somit die gewünschte Komprimierung bei der Verformung des Bandes 17 durch die Walzen zu erleichtern. Bei dieser nochmaligen Verformung des Bandes werden die Polymermolekule in Querrichtung des Bandes 17» wie "schematisch in den Figuren 2 und durch die Pfeile 81 angedeutet, orientiert. Hinter den zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen 49 und 51 und während der Verstreckung des Bandes 17 unter der Einwirkung der

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Zugwalzen 53 und 55 werden die Polymermoleküle in Längsrichtung des Bandes 17 orientiert, was schematisch mit den Pfeilen 83 in Figur 3 angedeutet ist, wobei die Molekülorientierung in Längsrichtung vorherrschend ist.

Aus der Querschnittsansicht des Bandes 69 in Figur 4- läßt sich entnehmen, daß beim Betrachten mit bloßem Auge die Dicke des Bandes im wesentlichen gleichmäßig bei der ausgebildeten gewellten Gestalt ist. Da insbesondere aufeinanderfolgende, in Längsrichtung liegende Abschnitte des Bandes 17 den gleichen Verfahrenseinflüssen ausgesetzt sind, besitzen alle Abschnitte des Bandes 69 gleiche Eigenschaften.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden einige Ausführungsbeispiele erläutert.

Nur wenn nachstehend eine zusätzliche Erwähnung erfolgt, wird zur Durchführung des Verfahrens eine andere Vorrichtung als die in Figur 1 gezeigte verwendet und mit Hilfe dieser Vorrichtung werden mehrere ähnliche durchgehende flache Bänder aus Polypropylenharz hergestellt, wobei in dem Ausgangsmaterial Polymermoleküle im wesentlichen nicht orientiert sind. Jedes dieser Bänder wurde hergestellt und separat molekular orientiert und zwar während eines kontinuierlichen Durchlaufes von der Extrusion bis zur Ansammlung des fertiggestellten Bandes.

Insbesondere wurde jedes der Bänder durch Extrudieren erschmolzenen Polypropylenharzes mit derselben Zusammensetzung durch ein rechteckförmiges Organ in der Düse 11 gebildet, wobei der so gebildete Strom 9 innerhalb des Vasserbades 13 abgeschreckt wurde, das eine Temperatur von ungefähr 11,7°G besitzt. Alle Bänder besaßen ein ähnliches Flächengewicht und eine Breite, die ausreichte, um aus den Bändern Verpackungsbänder mit im wesentlichen 0,9525 cm Breite herzustellen. Die Bänder wurden durch Infrarotleuchteη in den Heizeinrichtungen 35 und 37 auf

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eine Temperatur von ungefähr 82 C bis 11O°C während der Orientierung der Moleküle erwärmt.

Bei weggenommenen, zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen 49 und 51 und bei weggenommener Valze 57 zur Steuerung der Breite aus der Durchlaufbahn des Bandes wurde ein erwärmtes Band gegen die angetriebene Walze 47 durch die Walzen 43 und 45 zum Abquetschen angedrückt, und mit einem Verstreckungsverhältnis von im wesentlichen 8 zu unter der Einwirkung der Zugwalzen 53 und 55 in Längsrichtung verstreckt. Bei der Herstellung von üblichen, durch Verstrecken orientierten Bändern bzw. Verpackungsbändern ist ein Verstrekkungsverhältnis von 8 zu 1 üblich, da sich bei anderen Verstreckungsverhältnissen bzw. Ziehverhältnissen Nachteile ergeben, die bei weitem die erzielbaren Vorteile überwiegen. Bei Verstreckungsverhältnissen von beispielsweise weniger als 8 zu 1 besitzt das Verpackungsband bessere Kennwerte im Hinblick auf die Zerreißdehnung, jedoch ist seine Zugfestigkeit schlecht und unbefriedigend. Bei Bändern, die andererseits durch Verstrecken bei Verstreckverhältnissen von größer als 8 zu 1 orientiert worden sind, erhält man höhere Zugfestigkeiten, jedoch steigert sich die Neigung zur Ausfaserung.

Vergleichsbeispiel - flaches Verpackungsband

Nach der Orientierung durch Verstrecken wurde das erhaltene Band abgekühlt und innerhalb eines Bades 65 bei einer Temperatur von ungefähr 11,7 C relaxiert und dann in Form einer Rolle gesammelt. Ausschnitte dieses üblichen ebenen Bandes oder Bandes mit glatter Oberfläche wurden dann den verschiedenen Prüfungen unterzogen und" die Mittelwerte bzw. durchschnittlichen Werte jedes dieses Testes sind in der Tabelle I aufgeführt.

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Vergleichsb ei spiel - geprägtes Verpackungsband

Wie zuvor beschrieben, wurde ein ebenes Verpackungsband gebildet und dann mit Hilfe von üblichen Prägewalzen geprägt, die in Abständen Flächenbereiche im wesentlichen halbkreisförmig beaufschlagten. Ausschnitte dieses geprägten Bandes wurden den gleichen Prüfungen wie bei den ebenen flachen Bändern unterworfen und die Mittelwerte jeder Prüfung sind in der Tabelle I aufgeführt.

Ausführungsbexspxel nach der Erfindung - wellenförmig ausgebildetes Verpackungsband

Das Band wurde nach der Erfindung ausgebildet, indem das rechteckförmige Band aus Polypropylen nochmals geformt worden war, nachdem es auf den Orxenfierungstemperaturbereich von 82 bis 11O°C erwärmt worden war, und die wellenförmige Ausbildung erfolgte mit Hilfe zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen 49 und 51 mit einem Außendurchmesser von 7»62 cm, 10 Vertiefungen pro 2,54- cm, einer Tiefe von 0,254 cm und sinusförmigen Außenflächen, die im wesentlichen einander angepaßt waren, und Vorwölbungen mit ähnlicher Frequenz und Amplitude über die Länge umfaßten. Ein so gewelltes Band kam nur in Eingriff mit einer einzigen Walze 57 zur Steuerung der Breite während der Verstreckung in Längsrichtung und während des Durchlaufs zwischen den paarweise vorgesehenen, zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen 49 und 51 und den Zugwalzen 53 und 55· Die Walze 57 zur Steuerung der Breite war so angeordnet, daß ihr Umfang nahezu immer in Berührung mit der zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walze 51 war.

Bei Experimenten beim Verfahren nach der Erfindung hat sich ergeben, daß man gewellte Verpackungsbänder mit Zugfestigkeitskennwerten erhält, die vergleichbar genen bei üblichen ebenen oder geprägten Verpackungsbändern ist, wenn man ein Verstrekkungsverhältnis von nur ungefähr 7:1 verwendet. Somit wurde zur

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Herstellung eines gewellten Yerpackungsbandes ein Verstreckungsverhältnis von im wesentlichen 7^;1 verwendet, was beim Verfahren nach der Erfindung ausreicht, um vergleichbare Kennwerte bei den Verpackungsbändern nach der Erfindung und üblichen ebenen und geprägten Verpackungsbändern zu erhalten. Das so erhaltene Verpackungsband wurde abgekühlt und in einem Bad entspannt und in Form einer Rolle aufgewickelt. Ausschnitte dieses Bandes wurden ebenfalls den gleichen Prüfungen wie die ebenen und geprägten Bänder unterworfen und die durchschnittlichen Werte bei jeder Prüfung sind in Tabelle I aufgeführt.

Entsprechend Tabelle I wurden Ausschnitte der verschiedenen Bänder Prüfungen zur Bestimmung der Zugfestigkeit, der prozentualen Dehnung, dem Widerstand gegen Einreißen, der Festigkeit bei Warmverschweißen und der Steifigkeit unterworfen. Eine Anzahl von Ausschnitten jedes der verschiedenen Bänder wurde jeder dieser einzelnen Prüfungen unterzogen. Da das Verpackungsband nach der Erfindung einen beträchtlichen Widerstand gegen Einreißen, eine Festigkeit beim Warmverschweißen und eine beträchtliche Steifigkeit besitzt, wurden nicht weniger als zehn Probeausschnitte jeder der verschiedenen Bänder diesen Prüfungen zur Bestätigung der Ergebnisse unterzogen.

Die Zugfestigkeit, die prozentuale Dehnung und die Werte für die Festigkeit beim Warmverschweißen wurden unter Verwendung einer an sich bekannten Zugfestigkeitsprüfmaschine (Instron) ermittelt. Die Zugfestigkeitsprüfungen und die Prüfungen zur Bestimmung der Festigkeit der Verbindung wurden nach den Bestimmungen PPP-S-760B für nicht-metallische Bänder (und Verbindungsteile) von 28. September 1973 ausgeführt. Die Bänder zur Ausführung der Prüfung waren 0,9525 cm breit. Die Dehnungswerte bilden ein Maß für die Größe, um die sich ein Band dehnen oder strecken kann, bevor es bricht. Im allgemeinen gilt die Regel, daß bei starker Orientierung des Bandes durch Verstrekken die Zugfestigkeit des Bandes größer wird und die prozentuale Dehnung geringer wird. Einige Dehnungswerte des Bandes

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sind zur Erfüllung der Zugfestigkeitswerte erwünscht, so daß diese nicht darunter leiden, was für die Anwendungsfälle erforderlich ist, bei denen ein um eine Verpackung aufgebrachtes Band Stoßbeanspruchungen, ohne zu brechen, standhalten kann. Aus Tabelle I läßt sich entnehmen, daß das gewellte Band nach der Erfindung eine größere prozentuale Dehnung vor dem Brechen als ein ebenes oder geprägtes Band aufweist. Gleichzeitig besitzt es eine Zugfestigkeit, die größer als bei dem geprägten Band und die im wesentlichen gleich wie bei dem ebenen Band ist.

Die Widerstandswerte gegen Einreißen in Längsrichtung erhält man von einem Vergleich der Kräfte, die zur Erzielung eines Einreißens an den verschiedenen Bandstücken erforderlich ist. Diese Werte erhält man unter Verwendung einer Zugprüfmaschine mit einem einzigen Bandabschnitt, der um einen Umfangsabschnitt eines mit Ausnehmungen versehenen Rades gelegt wurde, mit dem eine Kraftmeßzelle der Prüfmaschine verbunden war. Die Enden der Bandabschnitte wurden entsprechend an dem Kreuzkopf der Maschine angebracht. Die Ausnehmung in dem mit Ausnehmungen versehenen Rad erstreckt sich längs der gesamten Umfangsfläche und besitzt eine V-förmige Gestalt im Querschnitt mit einer Breite von 1,016 cm und 0,419 cm an den entsprechenden Außen- und Innenenden. Wenn die Prüfmaschine einmal geeicht worden ist, wurde der Kreuzkopf mit einer Geschwindigkeit von 15»24 cm pro Minute bewegt, bis der die Ausnehmung des mit der Ausnehmung versehenen Rades überbrückende Abschnitt des Bandes gerissen war.

Die Festigkeitswerte beim Warmverschweißen bezeichnen die auf die verschiedenen Bandstücke aufzubringenden Spannungen zur Erzielung eines Bruches einer warmgeschweißten Verbindung, die man beispielsweise durch die automatische Paketiermaschine erhält, die in der US-PS 3 759 169 beschrieben ist. Im allgemeinen sind Warmschweißverbindungen mit flachen Bändern widerstandsfähiger als Warmschweißverbindungen mit geprägten Bändern.

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Beim Vergleichen der Festigkeit von Warmschweißverbindungen mit ebenen Bändern mit der Festigkeit des ebenen Bandes selbst, d.h. der zur Erzielung eines Bruches der warmverschweißten Verbindung eines ebenen Bandes erforderliche Spannung im Verhältnis zu der Spannung, die man zum Reißen eines nicht verbundenen Abschnittes dieses ebenen Bandes benötigt, beläuft sich im wesentlichen auf 60 bis 70 °/° im Normalfall. Bei dem gewellten Band nach der Erfindung hingegen belaufen sich diese Werte auf 80 bis 85 %.

Die Steifigkeit eines Bandes ist im allgemeinen das Vermögen einer Biegebeanspruchung Widerstand zu leisten und wie zuvor erwähnt, läßt sich mit zunehmender Steifigkeit des Bandes das Band selbst einfacher und besser beispielsweise über ein Joch einer Paketiermaschine zuführen, indem man das Band nur in Längsrichtung stößt.

Die Steifigkeitswerte wurden unter Verwendung einer üblichen motorbetriebenen Gurley-Steifigkeitsprüfmaschine ermittelt. Die Bandproben wurden so zugeschnitten, daß ihre Enden genau quadratisch waren. Jede Probe war 3,81 cm lang und ein Ende jeder Probe wurde mit einem Markierungsband 7Ί0 von Scotch überzogen, wobei das Band eine Länge von 1,27 ^cm ^auf jeder Oberfläche der Probe sowie an der abgeschnittenen Endfläche bedeckte. Dieses Band dient zur Eichung bzw. Ermittlung der Eeibungseigenschaften der Oberflächen der Probestücke. Die verschiedenen Bandproben wurden separat unter Einspannung des nicht mit Band bedeckten Endes geprüft, wobei die freie Kante der Probe parallel zu mit einer Überlappung von 0,655 cm der Oberseite eines Verformungsflügels der Steifxgkeitsprufmaschxne von Gurley war. Dann wurde die Prüfmaschine eingeschaltet, wobei der Flügel das freie Ende der Probe bog bzw. verformte, bis es von dem Flügel freikam. Die Skalenablesungen des Prüfgerätes wurden aufgezeichnet, wenn das freie Ende der Prüfprobe von dem: Verformungsflügel freikam und diese Ablesungen erfolgten jedesmal dann, wenn das freie Ende des Prüfstückes zuerst in die eine Richtung und dann in die andere Richtung

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gebogen worden war.

Zusätzlich zu den zuvor vorgenommenen Prüfungen weist das Verpackungsband nach der Erfindung eine geringere Krümmung als das ebene oder geprägte Band auf, nachdem es in Form einer Rolle während 24 Stunden abgelagert worden ist. Nach einer derartigen Lagerzeit weist ein 2,1336 oder 2,4584- m langes, ebenes Band am Ende der aufgewickelten Rolle einen Krümmungsradius von 9,144 bis 12,192 m auf, während eine ähnliche Länge des gewellten Bandes nach der Erfindung einen Krümmungsradius von 15»24 m besitzt. Bei verminderter Krümmung des Bandes wird ein verminderter Abrieb an der Kante des gewellten Bandes festgestellt und somit ist eine geringere Staubentwicklung bei dem Band zu ermitteln, wenn es mit Hilfe einer automatischen Paketiermaschine aufgebracht wird, die in der US-PS 3 759 169 beschrieben ist. Von der Firma Signode Corporation ist ein Polypropylenband erhältlich, das mit "Contrax 714" bezeichnet ist. Möglicherweise ist dieses Band nach dem in der US-PS 3 394 045 beschriebenen Verfahren hergestellt, das zuvor in der Beschreibungseinleitung beschrieben worden ist und deren Patentinhaber die Firma Signode Corporation ist. Ein derartiges Band besitzt eine gute Widerstandsfähigkeit . gegen ein Einreißen in Längsrichtung, jedoch eine sehr niedrige Zugfestigkeit, was für Bänder allgemein üblich ist, bei denen die molekulare Orientierung durch Druckwalzen erfolgt.

Obgleich dieses Band überwiegend aus Polypropylenharz besteht, konnte die Zusammensetzung des Bandes Contrax 714· nicht ermittelt werden. Ferner ist auch die Verfahrensweise zur Herstellung dieses Bandes nicht bekannt, so daß Fragen im Hinblick auf den Grad der molekularen Orientierung die Verfahrensweise zur Erzielung der molekularen Orientierung sowie die möglicherweise Zugabe von Zuschlagstoffen während der Verarbeitung des"Bandes und dergleichen unbeantwortet bleiben müssen.

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Die kleinste erhältliche Breite des Bandes Contrax 714.ist 1,111 cm, die um 0,159 cm breiter, jedoch geringfügig dünner als bei üblichen glatten und geprägten Bändern und bei dem gewellten Band nach, der Erfindung ist. Da ein tatsächlicher Vergleich des gewellten Bandes nach der Erfindung mit dem unter der Bezeichnung Contrax 714- erhältlichen Band nicht möglich ist, werden im folgenden die Eigenschaften dieses zuletzt genannten Bandes tabellarisch aufgeführt:

Zugfestigkeit:

Dehnung:

Widerstand gegen Reißen:

Festigkeit einer warm verschweißten Verbindung:

Steifigkeit (Gurley):

327836,56 kPa 18,6 % Band brach vor dem Einreißen

127 kg 4,3

Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß, obgleich das Band Gontrax 714- eine mit dem gewellten Band nach der Erfin- " dung vergleichbare Dehnung und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Reißen in Längsrichtung besitzt, die Zugfestigkeit und insbesondere die Steifigkeit des Bandes Contrax 714- wesentlich schlechter und niedriger als bei dem gewellten Band nach der Erfindung sind.

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Yerstreckungs- Zugfestig-Bandart verhältnis keit (kPa)

Tabelle I

Dehnung Widerstand ό/λ gegen Reißen

(kg)

Festigkeit einer Steifig-Warmschweißverkeit ' bindung (kg)

eben 8:1 geprägt 8:1 gewellt 7:1

GO O 03 OO isj cö

404047,0 373019,5 400599,5

15	,5	89	,813	75,	751	7	,1
15	,6	101	,153	102,	967	7	,8
17	,0	116	,122	107,	050	8	,8

OO CD O OO CO

Claims

Patentansprüche

1. Thermoplastisches polymeres Band mit hoher Zugfestigkeit, ausreichendem Widerstand gegen Einreißen in Längsrichtung, einer hohen Längssteifigkeit und begrenzten freiliegenden Oberflächen, die einem Abtrag ausgesetzt sind, g e kennz eichnet durch durchgehende Wellungen in Längsrichtung, die im wesentlichen gleich dick sind und durch biaxial orientierte Polymermoleküle.

2. Band nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die im wesentlichen gleichmäßige Banddicke durch im Abstand liegende freie Oberflächen begrenzt ist, die eine im wesentlichen ähnliche sinusförmige Kontur über die gesamte Länge aufweisen und insgesamt ein Band mit wellenförmigem Querprofil bilden, und daß die durchgehenden Wellungen in Längsrichtung verlaufen.

3. Band nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Polymermoleküle vorwiegend in Längsrichtung des Bandes ausgerichtet sind.

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4. Band nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen gleichförmige Banddicke durch im Abstand liegende freie Oberflächen begrenzt ist, die im wesentlichen sinusförmige Konturen in Längsrichtung umfassen und zusammen ein Band mit wellenförmigem Querprofil bilden und daß die durchgehenden Wellungen in Längsrichtung verlaufen, wobei die Polymermoleküle vorwiegend in Längsrichtung des Bandes orientiert sind.

5. Band nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung verlaufenden Wellungen im wesentlichen über die Bandbreite eine ähnliche Frequenz aufweisen.

6. Band nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung verlaufenden Wellungen über die Bandbreite im wesentlichen die gleiche Amplitude aufweisen.

7- Band nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung verlaufenden Wellungen im wesentlichen eine ähnliche Frequenz und Amplitude aufweisen.

8. Band nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische polymere Material Polypropylen ist.

9· Band nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e kennz eichnet, daß das thermoplastische polymere Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die Polypropylen, Ifylon und Polyester umfaßt.

(10.) Verfahren zum Herstellen eines molekularorientierten thermo-— plastischen Bandes bzw. Verpackungsbandes, dadurch gekennzeichnet, daß successiv aufeinanderfolgend

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Längsabschnitte eines Bandes aus einem im wesentlichen nicht orientierten thermoplastischen polymeren Material mit einem ähnlichen Quer±rofil gebildet werden, das eine wellenförmige Gestalt aufweist und im wesentlichen gleichmäßig dick ist, daß die Polymermoleküle in Querrichtung des Bandes orientiert werden und daß daraufhin das Band ohne Beeinträchtigung der wellenförmigen Gestalt zur Orientierung der Polymermoleküle in Längsrichtung des Bandes gedehnt wird, wobei die Orientierung der Polymermoleküle in Längsrichtung dem sich ergebenden Band eine hohe Zugfestigkeit verleiht und die Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung dem Band eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Einreißen in Längsrichtung verleiht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung gleichzeitig mit der Ausformung des Bandes mit einem wellenförmigen Querprofil erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitige Orientierung der Polymermoleküle und die Formung des Bandes durch Druckeinwirkung erfolgen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Band durch Verstrecken zur Orientierung der Polymermoleküle überwiegend in Längsrichtung des Bandes gedehnt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß das Band auf eine innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches des polymeren Materials liegende Temperatur während der gleifhzeitigen molekularen Orientierung in Querrichtung und der Formung des Queiprofils in eine wellenförmige Gestalt erwärmt wird, und auch während

der Verstrickung in Längsriehtung des gewellten Bandes eine Erwärmung diesbezüglich erfolgt, und daß das so erhaltene Band auf Umgebungstemperatur in einem entspannten Zustand abgekühlt wird.

15· Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennz eichnet, daß die aufeinanderfolgenden Längsabschnitte des Bandes aufeinanderfolgend auf eine Temperatur innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches erwärmt werden zur gleichzeitigen Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung und zur Ausformung des Querprofils mit einer wellenförmige Gestalt komprimiert wird und in Längsrichtung eine Streckung erfolgt, während dem das Band kontinuierlich in Längsrichtung weiterläuft.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Längsabschnitte des erwärmten Bandes sequentiell in Längsrichtung des Bandes unmittelbar gedehnt werden, nachdem die gleichzeitige Orientierung der polymeren Moleküle in Querrichtung des Bandes und die Ausformung des Querprofils mit einer wellenförmigen Gestalt erfolgt sind.

17- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des gewellten Bandes in Eingriff mit einer leerlaufenden Walze kommt, die eine sinusförmige Außenfläche besitzt, die den in Längsrichtung verlaufenden Wellungen in dem Band angepaßt ist, um die Einschnürung des Bandes während der Verstreckung in Längsrichtung zu minimalisieren.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennze ichnet, daß die aufeinanderfolgenden Längsabschnitte des Bandes jeweils in eine wellenförmige

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Gestalt durch Komprimierung während einer kontinuierlichen Veiterbewegung des Bandes zwischen den und relativ zu den paarweise angeordneten, zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen gebildet werden, die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und ähnliche sinusförmige Umfangsflachen besitzen, die in ineinandergeschachtelter Anordnung angeordnet sind und in einem Abstand zueinander liegen, der kleiner als die Dicke des im wesentlichen nicht orientierten Bandes ist.

19· Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der zur Ausbildung des wellenförmigen Querprofils bestimmten Walzen zwangsläufig bzw. schlupffrei im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit in der Laufrichtung des Bandes angetrieben wird, daß die aufeinanderfolgenden Längsabschnitte des Bandes sequentiell in Längsrichtung des Bandes gedehnt werden, indem das Band in Eingriff mit den Umfangsflachen zweier angetriebener Quetschwalzen kommt die in einer gemeinsamen Ebene in einem Abstand zu den lOrmwalzen angeordnet sind, und daß die Umfangsflächen der Quetschwalzen mit einer Geschwindigkeit umlaufen, die großer als die Geschwindigkeit der zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen ist, um eine überwiegende Orientierung der Polymermoleküle in Längsrichtung des Bandes zu erzielen.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen längs einer Seite des Bandes bei der Weiterbewegung desselben nach den zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen in Eingriff gebracht werden, um die Einschnürung des Bandes bei dem Durchlauf zwischen den zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen und der Stelle des Eingriffs während der Verstreckung in Längsrichtung zu minimalisieren.

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21. Verfahren nach, einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen längs einer Seite des Bandes mit einer leerlaufenden Rolle in Eingriff kommen, die eine sinusförmige Umfangsfläche besitzt, die der Umfangsflache der zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen entspricht und den in Längsrichtung verlaufenden Wellen in dem Band angepaßt ist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformung und die Komprimierung des Querschnittes des Bandes im wesentlichen über die Bandlänge gleichmäßig erfolgt, und daß die in Längsrichtung verlaufenden Wellungen im wesentlichen die gleiche Frequenz und Ampli-tude aufweisen.

23· Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische polymere Material Propylen ist, daß die Bahn auf eine Orientierungstemperatur zwischen 60⁰C und 149⁰C erwärmt wird und daß die teilweise orientierte Bahn in Längsrichtung um das 5- bis 12-fache ihrer ursprünglichen Länge gedehnt bzw. gestreckt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material Polypropylen ist, daß die Bahn auf eine Orientierungstemperatur zwischen 60⁰C und 149⁰C erwärmt wird und daß die teilweise orientierte Bahn in ihrer Längsrichtung um das 5- bis 12-fache ihrer ursprünglichen Länge gedehnt bzw. gestreckt wird.

25· Vorrichtung zur Herstellung eines molekular orientierten thermoplastischen Bandes bzw. Verpackungsbandes mit einer hohen Zugfestigkeit und einer ausreichenden Widerstandsfähigkeit gegen Einreißen in Längsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (49, 51)»

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die ein Band aus einem im wesentlichen nicht orientierten thermoplastischen polymeren Material mit einem Querschnittsprofil mit wellenförmiger Gestalt und im wesentlichen gleichmäßiger Dicke unter Erhaltung einer Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung des Bandes bildet, und eine Einrichtung (53» 55) vorgesehen ist, die das gewellte Band in Längsrichtung zur Orientierung der Polymermoleküle in Längsrichtung verstreckt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (35» 37)» die das Band (17) auf eine Temperatur innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches des polymeren Materials vor der Orientierung der Polymermoleküle in Querrichtung erwärmt und eine Einrichtung (65) vorgesehen ist, die das erhaltene biaxial orientierte Band in einem entspannten Zustand abkühlt.

27· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die das Band mit einem Querschnittsprofil mit wellenförmiger Gestalt und im wesentlichen gleichmäßiger Dicke versieht, die ein Paar zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Druckwalzen (49» 5Ό umfaßt, die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, und zwischen denen das erwärmte Band durchläuft, daß die zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen (4-9, 5Ό ähnliche sinusförmige Umfangsflächen (77» 79) aufweisen, die in ineinandergeschachtelter Anordnung und in einem Abstand derart angeordnet sind, daß das Band zu einer wellenförmigen Gestalt komprimiert und gleichzeitig die Polymermoleküle des Bandes in Querrichtung orientiert werden.

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28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27» dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung, die wenigstens eine der zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen (4-9» 51) zwangsläufig bzw. schlupffrei antreibt, eine Einrichtung, die die Verstreckung in Längsrichtung des Bandes erzielt, ein Paar von Quetschwalzen (53» 55) umfaßt, die in einem Abstand von der Ebene der zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen (4-9, 51) angeordnet ist und in Eingriff mit den gegenüberliegenden Seiten des gewellten Bandes kommt, und eine Einrichtung vorgesehen ist, die wenigstens eine der Quetschwalzen (53, 55) schlupffrei bzw. zwangsläufig mit einer Geschwindigkeit antreibt, die größer als die Geschwindigkeit der zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen (49, 51) ist, so daß die polymeren Moleküle überwiegend in Längsrichtung des Bandes orientiert werden.

29- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (57) mit einer sinusförmigen Außenfläche vorgesehen ist, die in Eingriff mit einer Seite des gewellten Bandes kommt und an die Wellungen des Bandes zur Minimalisierung der Einschnürung des Bandes während der Verstreckung in Längsrichtung angepaßt ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennz eichnet, daß eine leerlaufende Rolle (57) mit einer sinusförmigen Fläche entsprechend der Umfangsfläche der zur Ausbildung des Wellenprofils bestimmten Walzen (4-9, 51) vorgesehen ist, daß die leerlaufende Rolle (57) zur Anpassung an die in Längsrichtung verlaufenden Wellungen in dem Band nach dem Passieren der zur Ausbildung der wellenförmigen Gestalt bestimmten Walzen (4-9, 51) angeordnet ist, um die Einschnürung des Bandes während der Verstreckung in Längsrichtung zu minimalisieren.

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