DE69012705T2

DE69012705T2 - Streifen mit einer verbesserten Reissfestigkeit.

Info

Publication number: DE69012705T2
Application number: DE69012705T
Authority: DE
Inventors: Ronald P Leseman; Thomas L Wood
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1989-08-01
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: EP0411820B1; AU5897190A; KR910004152U; AU3028592A; EP0411820A1; AU650379B2; CA2021420A1; DE69012705D1; KR960009402Y1; JPH0378036U; US5080957A; AU639003B2; BR9003745A; JPH085792Y2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft verstärkte Haftklebebänder und ein Verfahren zum Herstellen dieser Bänder.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Die auch als fadenverstärkte Bänder bekannten verstärkten Bänder besitzen im allgemeinen einen Rücken, mit dem auf einer Breitseitenfläche mit einem Klebstoff eine Mehrzahl von Garnen verklebt ist, die eine Viel zahl von Fäden aus Glas oder synthetischem Polymer aufweisen. Anstelle der Garne kann man auch einzelne Fäden verwenden. Gewöhnlich wird dann auf die mit Garnen oder Fäden versehene Oberfläche des Bandes eine Haftkleberschicht aufgetragen. Zum Herstellen von fadenverstärkten Bändern kann man auf ein Substrat, z.B. einen Rücken aus Feinfolie oder Papier, Endlosfäden oder Garne auftragen, die von einem Kettbaum oder einer Spule abgezogen werden. In der US-PS 2 750 315 ist ein Verfahren angegeben, in dem ein Rücken aus Feinfolie oder Papier zunächst mit einer Klebstofflösung überzogen und dann soweit getrocknet wird, daß der größte Teil des Lösungsmittels entfernt ist. Danach werden auf den Rücken synthetische polymere Garne aufgetragen. Dann wird der mit Garnen versehene Rücken mit einer zweiten Klebstofflösung überzogen und dann erneut getrocknet. Das fertige Band wird dann in der üblichen Weise zu einer großen Rolle aufgewickelt, längsgeschnitten und zu Bandrollen aufgewickelt. In diesem Verfahren können auch ungezwirnte Einfaserfäden verarbeitet werden. Bei all diesen Schritten können zahlreiche Probleme auftreten. Eines der am häufigsten auftretenden Probleme besteht darin, daß die von den Kettbäumen abgezogenen Fäden beim Auftragen brechen. Beim Vorbereiten der Arbeit ist es sehr zeitaufwendig, die einzelnen vom Kettbaum kommenden Fäden in die Garnkämme so einzufädeln, daß die Garne bei ihrem Auftragen richtig ausgerichtet sind, damit Ausschuß und Nacharbeit weitestgehend vermieden werden. Die Verarbeitung von Hunderten von sehr leicht zerbrechlichen Garnen ist schwierig.. Nur bei einer sorgfältigen Auswahl der Arbeitsbedingungen, z.B. der Garnspannung, des Klebstoffauftrages und des Auftragens der Garne oder Fäden können Abfall und Nacharbeit weitestgehend vermieden werden. Ein weiteres Problem betrifft die Kompatibilität der Klebstoffsysteme mit den Garnen des Bandes. Zwar werden die aus Fadenbündeln bestehenden einzelnen Garne von dem Klebstoff umgeben, doch wird mit diesem nicht jeder Einzelfaden überzogen. Das kann dazu führen, daß der Klebstoff an der Oberfläche des Fadens nicht genügend fest haftet.
In der US-PS 4 592 938 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Bahn aus einer innenverstärkten Feinfolie durch Coextrusion von zwei polymeren Substanzen angegeben. Zum Erhöhen der Zugfestigkeit sind in dem Matrixwerkstoff der Feinfolienbahn flache Verstärkungsstreifen eingebettet, die sich in der Längsrichtung der Feinfolienbahn erstrecken. Diese Feinfolie wird vor allem zum Verstärken von Kunststoffbeuteln und Teilen derselben verwendet.
In der US-PS 4 536 362 ist zum Herstellen einer Längsrippen aufweisenden Feinfolie aus Kunststoff ein Verfahren beschrieben, in dem zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Düsenlippen ein Harz extrudiert wird. Die eine der Düsenlippen ist mit Schlitzen ausgebildet, die sich unter einem Winkel zu der Richtung erstrecken, in der das Harz über die Düsenlippen fließt. In dem Harz enthaltene Verunreinigungen werden in in einer der Düsenlippen vorgesehenen Schlitzen abgefangen und festgehalten, weil infolge der Anordnung der Schlitze beim Extrudieren ein Schubspannungsfeld erzeugt wird. Daher werden alle in dem Harz enthaltenen Verunreinigungen in dem verdickten Rippenteil der Feinfolie gesammelt und gehalten, so daß die nachteiligen Wirkungen der Verunreinigungen auf das Gebrauchtsverhalten des Bandes vermindert werden.
In der US-PS 4 454 192 ist für die Herstellung eines Blattes für ein Haftklebeband ein Verfahren beschrieben, in dem in dem Blatt eine Mehrzahl von Garnen aus synthetischen Fäden eingebettet und danach mit einem geeigneten Klebstoff überzogen wird. Die Garne aus synthetischen Fäden werden in einer Seite des Blattes so eingebettet, daß der Querschnitt der Fadengarne mindestens zur Hälfte frei liegt, damit sie in der Klebstoffschicht eingebettet werden können. In diesem Verfahren treten hinsichtlich der mechanischen Verarbeitung zahlreiche der Probleme auf, die auch beim Auftragen von Garnen auf einen Bandrücken auftreten, z.B. ein Fadenbruch, eine Totzeit von Gerät und eine Herabsetzung der Werkstoffqualität.
Fadenverstärkte Bänder sind zwar äußerst nützlich, doch ist ihre Herstellung wegen der hohen Kosten der Fäden und der Verarbeitung teuer. Um die Kosten der Herstellung von fadenverstärkten Bändern herabzusetzen, haben manche Hersteller die Anzahl der mit dem Rücken verklebten Fäden herabgesetzt, doch wird dadurch auch die Einreißfestigkeit des Bandes herabgesetzt.
Es ist zwar bekannt, daß bei hochwertigen fadenverstärkten Bändern die Einreißfestigkeit sehr hoch ist, doch werden sie im allgemeinen nur einmal verwendet, so daß ihre Verwendung für den Verbraucher aufwendig ist. Daher ist ein Band erwünscht, das eine angemessen hohe Einreißfestigkeit hat, aber viel billiger ist als die hochwertigen fadenverstärkten Bänder.
ln der EP-A 0 343 896 ist ein Band mit einem Rücken angegeben, der auf mindestens einer Breitseitenfläche mit einer Mehrzahl von sich im wesentlichen in der Längsrichtung erstrekkenden Rippen versehen ist, die mit dem Rücken derart verbunden sind, daß der Kontaktwinkel zwischen den Rippen und der Rückenoberfläche im Bereich von etwa 10º bis etwa 160º liegt. Der Querschnitt der Rippen muß zu mindestens 50% von der mit Rippen versehenen Oberfläche des Bandes vorstehen. Das Prioritätsdatum dieses Dokuments ist der 25. Mai 1988.

Darstellung der Erfindung

Ein erster Gegenstand der Erfindung ist ein Band mit einem Rücken, der eine Mehrzahl von Rippen trägt, die sich in der Längsrichtung auf mindestens einer Breitseitenfläche desselben erstrecken und die in Vertiefungen in der Oberfläche des Rückens wenigstens teilweise derart eingebettet sind, daß keine Rippe zu mehr als 50% über die Oberfläche des Rückens vorsteht, wobei in dem Band zwischen jeder seitlichen Begrenzung des Querschnitts jeder Rippe und der Oberfläche des Rükkens eine kerbförmige Trennfuge vorhanden ist.
Ein zweiter Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen des Bandes gemäß dem ersten Gegenstand der Erfindung.
Ein dritter Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 20 zum Herstellen eines rippentragenden Gegenstandes.
Somit wird ein Band mit einem Rücken angegeben, in dem mindestens auf einer Breitseitenfläche desselben eine Mehrzahl von Rippen wenigstens teilweise eingebettet sind, die sich im wesentlichen in der Längsrichtung des Rückens erstrekken, und der ferner auf mindestens einer Breitseitenfläche eine Klebstoffsohicht träat. Dabei umfaßt der hier verwendete Begriff "Band" sowohl in großen Breiten hergestellte Bänder als auch auf kleinere Breiten längsgeschnittene Bänder. Sowohl der Rücken als auch die Rippen bestehen aus polymerem Werkstoff.
Zum Herstellen des Bandes werden die Rippen getrennt von dem Rücken hergestellt und an dem Rücken angebracht, während sich dieser und die Rippen in einem erweichten Zustand befinden, und werden die Rippen dann in dem Rücken eingebettet, ohne daß sie über die beim Anbringen bewirkte Verschmelzung hinaus weiter mit dem Rücken verschmelzen.
Zwischen jedem Ende jeder Rippe und der Oberfläche des Rückens ist eine kerbförmige Trennfuge vorhanden, die beim Einbetten gebildet wird. Es hat sich gezeigt, daß diese Trennfuge gebildet werden kann, wenn sich mindestens 50% des Querschnitts der Rippe unterhalb der Oberfläche des Rückens befinden.
In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Klebstoffschicht aus einem Haftkleber. Das Band hat in der Querrichtung eine höhere Einreißfestigkeit als übliche, flache Bänder. Ferner hat das Band auch in der Maschinenrichtung eine hohe Festigkeit. Dieses Band ist viel billiger als die üblichen fadenverstärkten Bänder. Das erfindungsgemäße Band wird vorzugsweise durch Coextrusion hergestellt. Für das Herstellen durch Coextrusion gibt es mindestens zwei ausgezeichnete Ausführungsförmen: (1) Zuführen des Materials für den Rücken zu der Extruderdüse über einen Extruder und des Materials für die Rippen zu der Extruderdüse über einen zweiten Extruder; (2) Extrudieren der Materialien durch die Düse auf eine angetriebene gekühlte Walze derart, daß das schmelzflüssige Rippenmaterial das schmelzflüssige Rückenmaterial berührt und stoffschlüssig mit ihm verbunden wird; (3) Orientieren des rippentragenden Gegenstandes in der Maschinenrichtung durch Molekularorientierung; (4) Einbetten der Rippen in dem Rücken in einer solchen Tiefe, daß zwischen jedem Ende der Rippe und der Oberfläche des Rückens eine kerbartige Trennfuge gebildet wird, und (5) Überziehen des orientierten rippentragenden Gegenstandes auf mindestens einer Breitseitenfläche mit einer Klebstoffschicht.
In einer Ausführungsform werden ein erstes schmelzflüssiges Harz und ein zweites schmelzflüssiges Harz durch eine einzige Mehrkanaldüse extrudiert, die einen Schlitz mit langgestreckten Seiten besitzt und entlang mindestens einer der langgestreckten Seiten mit einer Mehrzahl von kleinen Öffnungen ausgebildet ist. In diesem Verfahren werden die Rippen und der Rücken gleichzeitig aus derselben Düse extrudiert. In einer zweiten Ausführungsform wird zum Herstellen des Rückens ein erstes schmelzflüssiges Harz durch den ersten Schlitz einer Zweikanaldüse extrudiert, die einen Auslaßschlitz mit langgestreckten Seiten besitzt. Zum Herstellen der Rippen wird ein zweites schmelzflüssiges Harz durch den zweiten Kanal einer Zweikanaldüse extrudiert, die eine Mehrzahl von öffnungen besitzt. Die extrudierten Rippen werden auf den Rücken geführt und verschmelzen mit diesem unter Bildung eines rippentragenden Rückens. Vorzugsweise werden die Rippen dem Rücken unter Schwerkraftwirkung zugeführt. ln beiden Ausführungsformen wird der Rücken so weitgehend erweicht, daß in einem Kalandrierverfahren der größere Teil jeder der nichterweichten Rippen unterhalb der Oberfläche des Rückens angeordnet werden kann.

Lurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt im Querschnitt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bandes.
Figur 2 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Extrudiersystems.
Figur 3 erläutert schematisch das zum Extrudieren, Orientieren und Aufwickeln des erfindungsgemäßen Bandes verwendeten Systems.
Figur 4 zeigt im Querschnitt die Coextrusionsdüse nach Figur 2.
Figur 5 zeigt in einer Vorderansicht in größerem Maßstab einen Teil der Düse nach Figur 4 mit rohrförmigen Düsenöffnungen.
Figur 6 zeigt im Querschnitt eine zweite Ausführungsform einer im Rahmen der Erfindung verwendbaren Düse.
Figur 7 zeigt in einer Vorderansicht in größerem Maßstab einen Teil der Düse nach Figur 6 mit einer mit Kerben ausgebildeten Düsenöffnung.
Figur 8 ist eine schematische Darstellung des zum Kalandrieren des erfindungsgemäßen Bandes verwendeten Systems.
Figur 9 zeigt schematisch in größerem Maßstab eine in dem Rücken des erfindungsgemäßen Bandes verwendete Rippe.
Figur 10 zeigt in einer Mikrophotographie in 80-facher Vergrößerung den Querschnitt eines rippentragenden Gegenstandes gemäß der Erfindung, in dem die Rippen in einer Tiefe von etwa 50% des Durchmessers des Rippenquerschnitts eingebettet sind.
Figur 11 zeigt in einer Mikrophotographie in 80-facher Vergrößerung den Querschnitt eines rippentragenden Gegenstandes gemäß der Erfindung, in dem die Rippen in einer Tiefe von mehr als 90% des Durchmessers des Rippenquerschnitts eingebettet sind.
Figur 12 zeigt in einer Mikrophotographie mit 153-facher Vergrößerung den Querschnitt eines rippentragenden Gegenstandes, der zum Herstellen des rippentragenden Gegenstandes gemäß der Erfindung verwendet werden kann. ln dem in dieser Mikrophotogrpahie dargestellten Gegenstand sind die Rippen noch nicht im Rücken eingebettet.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Gemäß der Figur 1 besitzt das erfindungsgemäße Band 10 einen Rücken 12, in dem in mindestens einer Breitseitenfläche eine Mehrzahl von Rippen 14 wenigstens teilweise eingebettet sind, deren Längsrichtung mit der Maschinenrichtung übereinstimmt. Auf wenigstens einer Breitseitenfläche des Bandes 10 ist eine Schicht aus einem Klebstoff 16, vorzugsweise einem Haftkleber, vorgesehen.
Man kann den Rücken 12 aus jeder extrudierbaren filmbildenden polymeren Substanz herstellen. Zu den für den Rücken geeigneten polymeren Substanzen gehören Polyester, wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, Polyolefine, wie Polyethylen und Polypropylen, Copolymere von Olefinen, wie Copolymere von Ethylen und Propylen, Gemische von Polyolefinen, Vinylidenchlorid-Vinylchlorid-Polymere, Vinylchloridpolymere, wie Copolymere von Vinylchlorid und Vinylacetat, Polyvinylalkohole, Polyamide, wie Nylon, flexible Acrylate und Methacrylate.
Die Dicke des Rückens 12 liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,0127 mm bis etwa 0,254 mm. Vorzugsweise ist der Rücken 12 so flexibel, daß er zu einer Rolle aufgewickelt werden kann.
Die Rippen 14 können aus jeder extrudierbaren polymeren Substanz hergestellt werden. Zu den geeigneten Substanzen gehören die zum Herstellen des Rückens verwendbaren Substanzen. Die Dicke, der Durchmesser oder die Querschnittsmaße der Rippen 14 wird durch die Form der Düsenöffnungen, den relativen Düsenwinkel,die Anordnung der Düsenöffnung, die Abzugsgeschwindigkeit des Extrudats, die Geschwindigkeit, mit der die aus der Düsenöffnung austretende Substanz abgekühlt wird, und das Längsstreckverhältnis bestimmt. Alle diese Parameter sind dem Durchschnittsfachmann für das Extrudieren bekannt. Vorzugsweise sind pro 2,54 cm der Rückenbreite mindestens 10 und insbesondere mindestens 20 und in besonders bevorzugter Weise mindestens 25 Rippen vorhanden.
Der Rücken ist durch eine Mehrzahl von Einkerbungen gekennzeichnet, die je eine Rippe enthalten. Bis zu 50% des Querschnitts der Rippe kann über die rippentragende Fläche des Rückens vorstehen. Je weniger jede Rippe von der rippentragenden Fläche des Rückens vorsteht, desto weniger Klebstoff ist zum Uberziehen des Rückens erforderlich. Je mehr jede Rippe von dem Rücken vorsteht, desto weniger Antihaftüberzugsmaterial ist gegebenenfalls zum überziehen des Rückens erforderlich.
In Figur 1 kann das Verhältnis der Dicke der Rippe zur Dicke des Rückens kann im Bereich von 2:1 bis 0,05:1, vorzugsweise von 1,5:1 bis 0,25:1, liegen.
Die mikroskopische Untersuchung des Bandes (siehe Figuren 9, 10 und 11) hat ergeben, daß ein kleiner Teil der Rippe 14 mit dem Rücken 12 nicht in Berührung steht. Dagegen ist in der Figur 12 ein rippentragendes Band dargestellt, aus dem durch eine Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das erfindungsgemäße Band hergestellt werden kann. In dem rippentragenden Band der Figur 12 sind die Rippen mit dem Rücken nur verschmolzen, aber nicht im Rücken eingebettet. An jedem Ende 17 der Rippe 14 ist zwischen dem Ende 17 der Rippe 14 und der Oberfläche 19 des Rückens 12 eine kleine kerbförmige Trennfuge 18 vorhanden. Auf das Vorhandensein dieser Trennfuge wird die verbesserte Einreißfestigkeit des erfindungsgemäßen Bandes in der Querrichtung zurückgeführt. Hier wird als "Ende" einer Rippe jener Teil einer Rippe bezeichnet, an den eine zur Oberfläche des Rückens rechtwinklige Tangente angelegt werden kann. ln dem hier beschriebenen Einbettvorgang werden die Rippen durch ein Kalandrierverfahren eingebettet und erhalten die Rippen eine elliptische Form (siehe Figuren 9, 10 und 11). Daher ist jedes Ende 17 der Rippe 14 nicht durch einen Punkt, sondern durch eine schlanke Kurve gekennzeichnet.
Vor dem Orientieren des Bandes haben die Rippen gewöhnlich je nach der Form der Düsenöffnungen einen im wesentlichen kreisförmigen oder omegaförmigen (R-förmigen) Querschnitt. Beim Orientieren wird häufig der Querschnitt der Rippen verformt. Beispielsweise kann er abgeflacht oder gelängt oder auf andere Weise verändert werden. In den erfindungsgemäßen Bändern werden die Rippen durch Extrudieren hergestellt und neigen sie zum Anschmelzen an den Rücken, unabhängig davon,-ob der Rücken vorgeformt ist oder zusammen mit den Rippen coextrudiert wird. Beim Anschmelzen fließt ein Teil der Masse der Rippen in die Räume zwischen den Rippen, wodurch der ursprüngliche Rippenquerschnitt, wie er unmittelbar nach dem Austritt der Rippen aus der Extruderdüse vorhanden ist, verformt wird. Wenn die angeschmolzenen Rippen in Rücken eingebettet werden, müssen sie derart eingebettet werden, daß ein weiteres Verschmelzen der Rippen und des Rückens verhindert wird. Vorzugsweise werden die Rippen in dem Rücken nicht so tief eingebettet, daß dadurch die Einreißfestigkeit des Rückens in der Querrichtung herabgesetzt wird. Die bevorzugte Einbettungstiefe ist von der Dicke des Rückens und den Querschnittsmaßen der Rippen abhängig.
Zu den für die Klebstoffschicht 16 verwendbaren Klebstoffen gehören z.B. Haftkleber und Heißschmelzkleber. Im Rahmen der Erfindung werden Haftkleber bevorzugt. Haftkleber sind dem Durchschnittsfachmann für Bänder bekannt und sind in Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Band 1, Interscience Publishers (New York: 1964), S. 445-550 beschrieben. Auf den Inhalt dieser Vorveröffentlichung wird hier ausdrücklich Bezug genommen. Typische Beispiele von im Rahmen der Erf.indung verwendbaren Haftklebern sind Acrylate, mit Harz klebfähiggemachte Naturkautschukklebstoffe und klebfähiggemachte Blockcopolymere.
Auf jene Oberfläche des Rückens, die der mit dem Klebstoff versehenen Oberfläche entgegengesetzt ist, kann gegebenenfalls eine überzugsschicht 18 aus einer nur schwach klebfähigen Rückenappretur 18 aufgetragen werden. Nur schwach klebfähige Rückenappreturen sind dem Durchscnittsfachmann bekannt und beispielsweise in den US-PSen 2 532 011, 2 607 711 und 3 318 852 beschrieben, auf deren Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Das Gesamtgewicht des Bandes kann dem Gesamtgewicht von üblichen Heißklebe- oder Haftklebebändern ähneln und beträgt im allgemeinen etwa 50 bis etwa 400 g/m², vorzugsweise 100 bis 350 g/m².
Die Reißfestigkeit des Bandes ist vorzugsweise höher als 1750 N/100 mm, und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1750 N/100 mm bis etwa 7500 N/100 mm. Die Dehnung liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 50%, insbesondere von 10 bis 30%.
Durch die kerbförmige Trennfuge zwischen der Oberfläche des Rückens und jedem Ende jeder Rippe wird die Einreißfestigkeit in der Querrichtung signifikant verbessert. Vorzugsweise ist die Einreißfestigkeit in der Querrichtung höher als 13,34 N.
Das Band kann vorzugsweise mit einer Kraft im Bereich von 5,5 bis 44,0 N/100 mm abgewickelt werden, und seine Adhäsionsfestigkeit an Stahl ist vorzugsweise höher als 32,8 N/100 mm.
Das erfindungsgemäße Band hat gegenüber Bändern nach dem Stand der Technik zahlreiche Vorteile. Da die Rippen nicht mit Haftklebern an dem Rücken angeklebt werden, sind nicht die Trockenöfen erforderlich, mit denen der Klebstoff behandelt wird, mit dem die üblichen Fäden an einen Rücken geklebt werden. Ferner wird kein Haftvermittler zum Ankleben der Rippen an den Rücken benötigt. Zahlreiche der infolge der Verwendung von Fäden entstehenden Probleme werden beseitigt, z.B. das Abheben und Ablösen von Fäden und das Kräuseln von Fäden oder das spiralenförmige Einrollen des Bandes. Das Band kann so hergestellt werden, daß es ein einheitliches Aussehen hat, weil die Form und Größe der Rippen leicht beherrschbar sind.
Man kann das erfindungsgemäße Band so herstellen, daß es in seiner Zugfestigkeit mit einem üblichen fadenverstärkten Band und mit einem flachen Band vergleichbar ist, das in der Maschinenrichtung gereckt worden ist. Gegenüber einem orientierten flachen Band hat das erfindungsgemäße Band den Vorteil, daß es dank des von den sich im wesentlichen in der Längsrichtung erstreckenden Rippen geleisteten Widerstandes eine sehr hohe Einreißfestigkeit in der Querrichtung hat. Als "Querrichtung" wird hier die zu der Maschinenrichtung eines Bandblatts rechtwinklige Richtung bezeichnet. Als "Maschinenrichtung" wird die Umfangsrichtung einer Bandrolle bezeichnet. Das erfindungsgemäße Band ist um mindestens 100% fester als ein orientiertes flaches Band, wenn beide Bänder in der Querrichtung etwas eingeschnitten worden sind. Der von den Rippen geleistete Widerstand hemmt das Weiterreißen über den verbleibenden Teil der Breite. Wenn ein flaches gerecktes Band eingeschnitten worden ist, reiß ex unter Zugspannung sofort in der Querrichtung der Feinfolie weiter.
Hinsichtlich der Einreißfestigkeit in der Querrichtung hat das erfindungsgemäße Band Vorteile gegenüber glasverstärkten Bändern, weil es zum Unterschied von glasverstärkten Bändern keinem Abrieb von Glas an Glas ausgesetzt ist. Dieser Abrieb findet in einem einzelnen Garn und zwischen einander benachbarten Garnen statt. Wegen dieses Abriebs können glasverstärkte Bänder in der Querrichtung über die ganze Breite des Bandes reißen. Das erfindungsgemäße Band neigt bei einer Zugbelastung im Sinne eines Einreißens in der Querrichtung zum Reißen in der Maschinen- oder Längsrichtung. Bei einem Vergleich des erfindugnsgemäßen Bandes mit glasverstärkten Bändern können die glasverstärkten Bänder eine höhere Einreißfestigkeit in der Querrichtung haben. Dieser Wert wird nach dem Einreißtest in der Querrichtung gemessen, der in dem nachstehenden Abschnitt über Testverfahren beschrieben wird, und kann irreführend sein, weil mit dem Instron"-Streifenschrei ber die Einreißfestigkeit nicht genau bestimmt werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das erfindungsgemäße Band bei höherer Qualität stets in der Maschienrichtung (Querrichtung) einreißt und bei geringerer Qualität in der Querrichtung des Prüfkörpers weiterreißt.
Das erfindungsgemäße Band ist billi-ger, gewöhnlich um etwa 50% billiger, als das fadenverstärkte Band nach dem Stand der Technik. Dies ist vor allem auf das neuartige Herstellungsverfahren und auf den Wegfall der hohen Kosten des Erwerbs der Fäden und des Anbringens derselben an einem Rücken zurückzuführen. Bei dem erfindungsgemäßen Produkt entfällt ein großer Teil der Kosten, die auf Bandfehler zurückzuführen sind, die sonst durch die erforderlichen Behandlungen von Ausgangsmaterialien vor ihrem Einführen in die Bandherstellungsvorrichtung und durch die zusätzlichen Verarbeitungsmaßnahmen verursacht werden, die durchgeführt werden müssen, ehe die Ausgnangsmaterialien zu einem Bandprodukt vereinigt werden können.
Aus den nachstehend angegebenen Gründen wird das erfindungsgemäße Band vorzugsweise durch ein Coextrusionsverfahren hergestellt: (1) Man kann das Band in einem einzigen Verfahrensschritt herstellen, in dem die Rippen und der Rücken coextrudiert werden, die Rippen unterhalb der Oberfläche des Rückens eingebettet werden und die Klebstoff- und Antihaftüberzüge aufgetragen werden; (2) es werden die hohen zusätzlichen Kosten vermieden, die sonst durch den Kauf der Ausgangsmaterialien und die zusätzliche Verarbeitung entstehen, die zum Herstellen eines üblichen fadenverstärkten Bandprodukts erforderlich sind; (3) in dem in einem Coextrusionsverfahren als vollständiges rippentragendes Band hergestellten Band sind keine synthetischen oder natürlichen Fäden erforderlich, die gewöhnlich nur durch eine zusätzliche Behandlung stoffschlüssig mit einem Rücken oder Träger verbunden werden können; (4) das in einem Coextrusionsverfahren hergestellte Band ist einheitlich und konsistent. Bei ihm treten einige der schwerwiegenden Mängel nicht auf, die in einem üblichen fadenverstärkten Band vorkommen können, z.B. infolge von Problemen bei der Manipulation des Garns fadenfrei bleibende Bereiche des Bandes, Kräuseln oder Knicken infolge von Zugspannungsunterschieden beim Vereinigen von Fäden mit einem aus einer Feinfolie bestehenden Rücken; und (5) das Band kann mit physikalischen Eigenschaften hergestellt werden, die denen von nach bekannten Verfahren hergestellten Produkten gleichwertig oder überlegen sind.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Band nach Coextrusionsverfahren hergestellt. Die Figuren 2 und 4 zeigen zwei übliche Extruder 20, 21, die durch Halsrohre 22 und 23 mit einer Zweikanaldüse 24 verbunden sind. Gemäß der Figur 5 hat die Düse 24 in ihrem Oberteil 28 eine Reihe von in geringen Abständen voneinander angeordneten Düsenöffnungen 26 und in ihrem Unterteil 32 einen Düsenschlitz 3O. Durch die Form dieser in kleinen Abständen voneinander angeordneten Düsenöffnungen wird die Form der extrudierten Rippen bestimmt. Vorzugsweise sind diese Düsenöffnungen im Querschnitt kreisförmig. Die Durchmesser dieser Düsenöffnungen, die Höhe des Auslaßschlitzes und der Abstand zwischen den Düsenöffnungen sind wichtige Parameter und können die Gebrauchseigenschaften des Produkts beeinflussen. Der Abstand zwischen den untersten Stellen der in kleinen Abständen voneinander angeordneten Düsenöffnungen 26 und dem oberen Rand des Auslaßschlitzes 30 beträgt im allgemeinen etwa 0,0127 mm, damit eine feste stoffschlüssige Verbindung zwischen den Rippen und dem Rücken gewährleistet ist. Wenn dieser Abstand zu groß ist, z.B. größer als 0,0254 mm, kann es vorkommen, daß die schmelzflüssigen Materialien zu stark abkühlen, ehe zwischen den Rippen und dem Rücken eine feste stoffschlüssige Verbindung erzielt werden kann. Bei einem zu kleinen Abstand, z.B. von weniger als 0,00762 mm, kann es vorkommen, daß die Rippen auf der Oberfläche des Rückens zu weit fließen und daher die Einreißfestigkeit des schließlich erhaltenen Bandprodukts in der Querrichtung herabgesetzt wird.
Die gewöhnlich aus Pellets bestehenden Ausgangsmaterialien werden zunächst in die Extruder 20, 21 eingeführt, dann auf ihre jeweilige Schmelztemperatur erhitzt und schließlich in voneinander unabhängigen Strömen durch die Halsrohre 22 und 23 der Zweikanal-Extruderdüse 24 zugeführt. Die Temperatur der beiden Extruder und der Düse liegt gewöhnlich über den Schmelztemperaturen der Ausgangsmaterialien. Das Material zum Herstellen des Rückens wird dem Auslaßschlitz 30 zugeführt, und gleichzeitig wird das Material zum Herstellen der Rippen den in einer Reihe nahe beieinander angeordneten Düsenöffnungen 26 zugeführt. In der Zusammensetzung für den Rücken kann ein polymeres Material, z.B. Polypropylen oder Polyvinylalkohol, verwendet werden. In der Zusammensetzung für die Rippen kann ein polymeres Material, wie Polyethylen niedriger Dichte, Polypropylen, und gegebenenfalls ein Pigment, wie Titandioxid, verwendet werden. Ein Pigment wird vorzugsweise verwendet, damit der Endbenutzer des Bandes die Rippen besser erkennen kann. In dem erfindungsgemäßen Band brauchen die Rippen jedoch nicht pigmentiert zu sein. Das Verhältnis des Durchsatzes des Extruders zum Herstellen des Rückens zu dem Durchsatz des Extruders zum herstellen der Rippen liegt auf Gewichtsbasis gewöhnlich im Bereich von 1,5:1 bis 8:1, wenn ein Band mit etwa 25 Rippen pro 2,54 cm Rückenbreite hergestellt werden soll. Bei einer anderen Rippenzahl pro 2,54 cm Rückenbreite muß ein anderer Bereich gewählt werden. Die Grenzwerte des Bereichs sind direkt von der Rippenzahl pro 2,54 cm Breite des Rückens abhängig. Die im schmelzflüssigen Zustand aus der Zweikanaldüse 24 austretenden Extrudate werden sofort zu dem rippentragenden Gegenstand vereinigt (siehe Figur 3 und 4). Das Vereinigen des Materials für die Rippen und des Materials für den Rücken wird durch Schwerkraft unterstützt.
Vorzugsweise wird eine Zweikanaldüse verwendet. Man kann das erfindungsgemäße Band jedoch auch nach einem anderen, weniger bevorzugten Verfahren herstellen. Wenn die Schmelzpunkte des Materials für den Rücken und des Materials für die Rippen in ähnlichen Bereichen liegen, können diese Materialien außerhalb einer Düse 34 in einer Vereinigungseinrichtung 36 zusammengeführt werden, in der die schmelzflüssigen Zusammensetzungen miteinander vereinigt werden, um dann zum Herstellen des rippentragenden Gegenstandes durch eine einzige Düsenöffnung 38 (siehe Figur 6) extrudiert zu werden. Figur 7 zeigt eine einzige Düsenöffnung 38 mit einer Mehrzahl von Kerben 40 und einem langgestreckten Schlitz. Bei Unterschieden zwischen den Schmelzpunkten und den viskoelastischen Eigenschaften des Materials für den Rücken und des Materials für die Rippen kann es erforderlich sein, die Materialien getrennten Kanälen mit parallelen Düsenschlitzen zuzuführen, so daß sie getrennt voneinander austreten, aber dann sofort zu dem rippentragenden Gegenstand zusammengezogen werden. Beim Coextrudieren durch eine Einkanaldüse darf der Temepraturunterschied zwischen den Materialien bis zu 30ºC betragen, doch beträgt er dann vorzugsweise etwa 0º. Wenn eine Zweikanaldüse verwendet wird, kann der Temperaturunterschied zwischen den aterialien bis zu 50ºC betragen. Im Rahmen der Erfindung wird vorzugsweise zum Erzielen optimaler Ergebnisse eine Zweikanal-Coextrusionsdüse auch dann verwendet, wenn die Schmelzbereiche ähnlich sind.
Wenn in der Düse zur Abgabe von polymerem Material für die Rippen der Durchsatz erhöht wird, werden dickere Rippen gebildet. In zahlreichen Fällen haben Bänder mit dickeren Rippen eine höhere Einreißfestigkeit in der Querrichtung. Man kann die Festigkeit des fertigen Bandes weder durch den Durchsatz durch die Düse noch durch das Mengenverhältnis zwischen Rücken und Rippen allein eindeutig bestimmen. Bei einem zu hohen Durchsatz durch die Düse zum Herstellen der Rippen wird außerhalb der Rippen vorhandenes Material auf die Oberfläche des Rückens zwischen den Rippen extrudiert. Diese als Düsenleckfluß bekannte Erscheinung führt häufig zu schlechteren Gebrauchseigenschaften.
Gemäß der Figur 3 wird der rippentragende Gegenstand dann auf eine gekühlte Gießwalze 44 abgezogen, die mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit rotiert und auf der der ?ippentragende Gegenstand aus einem schmelzflüssigen Zustand in einen verfestigten Zustand abgeschreckt wird. Bei Polypropylen wird die Gießwalze 44 auf einer Temperatur zwischen 21ºC und 72ºC gehalten. Bei anderen polymeren Materialien als Polypropylen kann eine andere Temperatur gewählt werden. Das Anhalten der Materialbahn an die Gießwalze 44 kann durch eine Luftbürste oder durch elektrostatisches Anheften bewirkt werden. Vorzugsweise wird die Düse so angeordnet, daß die Materialbahn aus der Düse parallel zu der Horizontalmittellinie der Gießwalze 44 austritt.
Man kann die Strömungsgeschwindigkeiten, die extrudierten Mengen pro Zeiteinheit, die Extrudiertemperaturen oder die Form der Düsenöffnungen verändern. Ferner kann der Winkel, unter dem das Extrudat umgelenkt wird, durch eine veränderte Anordnung der Düse gegenuber der Gießwalze 44 oder durch Verän dern der Geschwindigkeit der Gießwalze 44 verändert werden.
Hier wird im Zusammenhang mit Walzen jeder Art in der hier beschriebenen Bandherstdlungsvorrichtung als Geschwindigkeit nicht die Drehzahl der Walze, sondern die lineare Geschwindigkeit eines Punktes auf der Mantelfläche der Walze bezeichnet. Die Geschwindigkeit der Walze 44 wird so gesteuert, daß der aus der Extruderdüse 24 austretende rippentragende Gegenstand nicht verformt wird. Gewöhnlich wird die Geschwindigkeit der Walze 44 so gewählt, daß sie dem Durchsatz des aus dem Auslaßspalt 30 austretenden Polymers derart angepaßt ist, daß ein Produkt mit einer gewünschten Dicke erhalten wird. Bei einer zu stark absinkenden Geschwindigkeit staut sich das extrudierte Material auf der Gießwalze 44, so daß ein dickes Blatt erhalten wird, das als Bandrücken unerwünscht ist. Bei einer zu hohen Geschwindigkeit erhält man einen rippentragenden Gegenstand mit einer kleineren Breite und Dicke, was ebenfalls unerwünscht ist.
Unabhängig von der Art der Bildung der Materialbahn wird der rippentragende Gegenstand vorzugsweise durch Strecken in der Maschinenrichtung orientiert. Gemäß der Figur 3 wird der rippentragende Gegenstand nach dem Ablauf von der Walze 44 um die frei laufende Walze 46 und dann um eine oder mehrere Vorwärmwalzen 48 herum der Streck- oder Orientierungsstation 52 zugeführt. Der rippentragende Gegenstand wird mit den Vorwärmwalzen 48 vorzugsweise annähernd auf seinen Erweichungspunkt vorgewärmt. Die in diesem Schritt erreichte Temperatur liegt bei Polypropylen vorzugsweise im Bereich von 110 bis 166ºC. In der Orientierungsstation 52 sind eine geheizte Walze 54 und eine Reckwalze 56 vorgesehen.
Die geheizte Walze 54 läuft mit derselben Geschwindigkeit wie die Gießwalze 44 und die Vorwärmwalze 48. Da die Reckwalze 56 mit einer höheren konstanten Geschwindigkeit läuft als die geheizte Walze 54, wird durch mechanisches Strecken des rippentragenden Gegenstandes ein dünnerer Gegenstand mit der gewünschten Dicke und den gewünschten mechanischen Eigenschaften erhalten, während der Gegenstand seine charakteristische Struktur beibehält. Bei Polypropylen kann die Reckwalze 56 beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 15,0 m/min und die Gießwalze 45 z.B. mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min laufen.
Wenn die Geschwindigkeit der geheizten Walze 54 mit V&sub1;, die Dicke des rippentragenden Gegenstandes mit T&sub1; und die Geschwindigkeit der Reckwalze 56 mit V&sub2; bezeichnet wird, ist die Enddicke T&sub2; des rippentragenden Gegenstandes annähernd gleich (V&sub1;/V&sub2;)T&sub1;. Dabei ist die Verringerung der Breite des rippentragenden Gegenstandes nicht berücksichtigt.
Durch die geheizten Walzen 58, 60 wird die Materialbahn auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt, um eine Relaxation des rippentragenden Gegenstandes zu gestatten.
In dem in Figur 3 dargestellten System ist eine zusätzliche Streck- oder Orientierungsstation 62 vorgesehen, die aber nicht erforderlich ist. Vor dem Eintritt in die Orientierungsstation 62 wird der rippentragende Gegenstand mit der geheizten Walze 64 vorzugsweise annähernd auf den Erweichungspunkt des Rückens 12 erhitzt. Bei Polypropylen liegt die in diesem Schritt erreichte Temperatur vorzugsweise im Bereich von 110 bis 166ºC. In der Orientierungsstation 62 sind eine geheizte Walze 66 und zwei Reckwalzen 68 und 70 vorgesehen. Die geheizte Walze 66 läuft mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als die Reckwalzen 68 und 70.
Nach seinem Strecken oder Orientieren wird der rippentragende Gegenstand um eine geheizte Walze 72 herumgeführt, damit zum Erzielen eines maßhaltigen rippentragenden Gegenstandes eine Relaxation desselben ermöglicht wird.
Nach dem Orientieren in der Maschinenrichtung in einem oder mehreren Schritten und der Relaxation in einem oder mehreren Schritten kann der rippentragende Gegenstand nach anderen üblichen Verfahren behandelt werden. Beispielsweise ist mit 74 eine Vorrichtung bezeichnet, die dazu verwendet werden kann, von dem rippentragenden Gegenstand außen angeordnete Werkstoffwülste zu entfernen und den rippentragenden Gegenstand auf einem Kern 76 zu einer Bandrolle aufzuwickeln.
Das Einbetten der Rippen in den Rücken erfolgt vorzugsweise vor dem Auftragen der Klebstoffschicht und der gegebenenfalls verwendeten, nur schwach klebfähigen Rückenappretur. Zum Einbetten wird der Rücken 12 erweicht und das orüentierte rückentragende Band durch einen oder mehrere Spalte zwischen Metallwalzen hindurchgeführt, so daß die Rippen 14 bis zu der gewünschten Tiefe unter die rippentragende Oberfläche des Rückens 12 gepreßt werden. Eine repräsentative Einbettvorrichtung besteht gemäß der Figur 8 aus einem Dreiwalzenkalander 80 in I-Form mit einer oberen Walze 82, einer mittleren Walze 84 und einer unteren Walze 86. ln der dargestellten Vorrichtung erfolgt das Einbetten im Spalt zwischen der oberen Walze 82 und der mittleren Walze 84. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt das Einbetten vorzugsweise, nachdem an dem orientierten rippentragenden Gegenstand außen vorhandene Werkstoffwül ste entfernt worden sind.
Die keine Rippen 14 tragende Breitseitenfläche des Rückens 12 wird zum Erweichen des Rückens 12 erhitzt. Dann wird das rippentragende Band mit erweichtem Rücken zwischen den Walzen 82 und 84 hindurchgeführt. Unter dem im Spalt zwischen den Walzen 82 und 84 ausgeübten Druck wird auf die Rippen 14 eine solche Kraft ausgeübt, daß sie im Rücken 12 eingebettet werden, aber nicht mit dem Rücken 12 verschmelzen. Die Rippen 14 sollen in dem Rücken 12 in einer solchen Tiefe eingebettet werden, daß zwischen der rippentragenden Oberfläche 19 des Rückens 12 und jedem Ende 17 der Rippe 14 eine kerbförmige Trennfuge 18 gebildet wird.
Es muß dafür gesorgt werden, daß während des Einbettschritts der Rücken erweicht ist, die Rippen aber nicht erweicht sind, In diesem Fall können die Rippen zum größten Teil unter die Oberfläche des Rückens gepreßt werden und können die Enden der Rippen in einem kleinen Abstand von der Oberfläche des Rückens angeordnet werden. Ferner wird dadurch vermieden, daß (a) zwischen dem Ende der Rippe und der Oberfläche des Rückens ein kontinuierlicher übergang vorhanden ist und (b) das Material der Rippe sich auf der Oberfläche des Rückens zu stark ausbreitet. Es versteht sich, daß die zunächst hergestellte stoffschlüssige Verbindung zwischen der Rippe und dem Rücken so fest sein muß, daß die eingebettete Rippe während der Lagerung und des Gebrauchs mit dem Rücken stoffschlüssig verbunden bleibt.
Im allgemeinen wird die Einreißfestigkeit des Rückens in der Querrichtung erhöht, wenn die Rippen so weit eingebettet werden, daß zwischen jedem Ende der Rippe und der Oberfläche des Rückens eine kerbförmige Trennfuge vorhanden ist.
Nach dem Einbetten der Rippen in dem Rücken kann durch Abflachen der Rippen das Maß verkleinert werden, um das die Rippen von der Oberfläche des Rückens vorstehen.
Auf beide Breitseitenflächen des Rückens kann eine Klebstoffschicht aufgetragen werden. Vorzugsweise wird die Klebstoffschicht unmittelbar nach dem Einbetten aufgetragen; man kann aber die Klebstoffschicht auch auftragen, während die Rippen und der Rücken aus der oder den Extruderdüsen austreten. Man kann die Klebstoffschicht auch in einer anderen Fertigungsstraße auf den orientierten Gegenstand auftragen, nachdem Materialwülste von dem Gegenstand entfernt und die Rippen eingebettet worden sind und der Gegenstand auf einen Kern gewickelt worden ist. Der genaue Zeitpunkt, in dem die Klebstoffschicht aufgetragen wird, ist stark von wirtschaftlichen Überlegungen abhängig. Der Zeitpunkt, in dem gegebenenfalls die nur schwach klebfähige Rückenappretur aufgetragen wird, ist ebenfalls stark von wirtschaftlichen Überlegungen abhängig. Man kann die nur schwach klebfähige Rückenappretur vor oder nach dem Auftragen der Klebstoffschicht oder während des Auftragens derselben auftragen.
Der mit Klebstoff überzogene rippentragende Gegenstand kann dann längsgeschnitten und in der üblichen Weise zu Bandrollen aufgewickelt werden.
Das Band wird dem Benutzer im allgemeinen ohne eine Unterlage geliefert, beispielsweise in Form einer Spule, kann bei der Lieferung an den Benutzer gegebenenfalls auch auf einer Antihaftunterlage abgestützt sein. Das Band kann von üblicher Breite oder schmaler sein.
Zum Bewerten der erfindungsgemäß hergestellten Bänder wurden folgende Verfahren durchgeführt.

Testverfahren

Einreißfestigkeit in der Querrichtung

Die Einreißfestigkeit in der Querrichtung wurde mit einer (von lnstron Company erhältlichen) "Instron"-Zugprüfmaschine gemessen. Die Maschine wurde auf eine Querhauptgeschwindigkeit von 50,8 cm/min, einen Backenabstand von 5,08 cm und eine Streifengeschwindigkeit von 50,8 cm/min eingestellt. Die verwendete Kraftmeßdose wird als die DR-Zelle bezeichnet und kann eine Kraft von bis zu 1000 lbs. (4448 N) registrieren. Zum Testen des erfindungsgemäßen Produkts wurde die Zugprüfmaschine auf eine Maximalkraft von 200 lbs. (889.G N) eingestellt.

Vorbereitung der Probe

Bandstreifen wurden in der Maschinenrichtung (Längsrichtung) auf eine Breite von 3,8 cm geschnitten. Die Probe war 15,2 cm lang. Mit einem in Form einer dreieckförmig zugeschnittenen Vorrichtung aus Plexiglas wurde die 3,81 cm x 15,2 cm messende Probe entgegen der Maschinenrichtung mit zwei Linien markiert, die unter einem Winkel von 40º zueinander angeordnet waren. Diese Linien hatten auf einer Seite der Probe einen Abstand von 5,08 cm und auf der anderen Seite einen Abstand von 11,6 cm voneinander. Auf der 5,08 cm langen, kurzen Seite der markierten Probe wurde mit einer Rasierklinge direkt in der Mitte zwischen den vorerwähnten Markierungen in dem Band quer zu den Rippen ein 0,63 cm langer Einschnitt gebildet. Dann war die Probe für den Test bereit.

Arbeitsweise

Die vorbereitete Probe wurde in die Backen der Zugprüfmaschine eingespannt. Mit Hilfe der beiden Bezugsmarken wurde die Probe in den Backen so angeordnet, daß die Markierungen zu jeder Backe parallel waren. Daher besaß die zu testende Probe am einen Rand des Bandes eine natürliche Wölbung und war sie am anderen Rand des Bandes gerade. Die gerade Seite war jene, die wie beim für das Vorbereiten der Probe beschrieben mit einem Einschnitt versehen worden war. Die gerade Seite war die vorgenannte kurze Seite. Zu Beginn des Ausübens der Kraft wurde die Probe in der Querrichtung eingerissen. Auf dem Streifen wurde die beim Reißen der Probe ausgeübte Kraft in lbs. registriert. Dieser Wert wurde dann in Newton (N) umgerechnet.

Messen der Ergebnisse

Bei der Bewertung aller Proben wurden sowohl der höchste von dem Streifenschreiber registrierte Wert als auch eine subjektive Beurteilung der Art des Ausfalls berücksichtigt. Alle ausgezeichneten Proben, die in der Querrichtung nicht einreißen, reißen aufwärts oder abwärts (in der Maschinenrichtung) zwischen den Backen ein. Die gerade noch brauchbaren Proben reißen zunächst in der Maschinenrichtung und danach in der Querrichtung ein, nachdem die Probe in der Maschinenrichtung bis zu den Backen eingerissen ist. Die unbrauchbaren Proben reißen sofort in der Querrichtung über die ganze Breite der Probe. Jeder Werkstoff wurde je nach der Art seines Ausfalls subjektiv mit 1 bewertet, wenn er ausgezeichnet war, mit 3, wenn er gerade noch brauchbar war, und mit 5, wenn er dem Test auf Einreißfestigkeit in der Querrichtung nicht gewachsen war. Diese Bewertungen wurden ebenfalls registriert.
Eine subjektive Bewertung wurde vorgenommen, weil die ausgezeichneten Proben nur sehr schwer bewertet werden können, weil sie stets in der Maschinenrichtung einreißen und der Test abgebrochen werden muß, weil die Probe zwischen den Backen durchgeschert wird. Während des Tests auf Einreißfestigkeit in der Querrichtung wird auch festgestellt, von welcher Art der Ausfall ist und ob die stoffschlüssige Verbindung der Rippen mit dem Rücken genügend fest ist. Auch dieses Kriterium wird nach demselben System bewertet.
Die Erfindung wird in den nachstehenden nichteinschränkenden Beispielen näher erläutert.

Herstellen von Rollen aus einem Kontrollband und aus den Bändern nach Beispiel I und II und nach den Kontrollbeispielen I und II

Herstellung der Rolle aus dem Kontrollband A

Für diese Herstellung wurde eine Coextrusionsdüse 24 verwendet, in deren Oberteil 28 eine Reihe von Löchern 26 ausgebildet waren, die in der zu dem Materialfluß parallelen Richtung längs einer geraden Linie in die Vorderfläche der Düse 24 eingearbeitet worden waren. Die Löcher 2G hatten bittenabstände von 0,102 cm voneinander und hatten einen Durchmesser von O,061 cm. Der Oberteil 28 der Düse 24 war 25,4 cm breit und enthielt pro 2,54 cm Breite 25 der vorgenannten Löcher. Der Vertikalabstand des untersten Randteils jedes Loches 26 von der untersten Stelle des Teils 28 betrug 0,013 cm. Die untere Düsenöffnung 30 bestand aus einem 25,4 cm breiten und 0,064 cm hohen Schlitz.
Die Vorrichtung wurde zunächst so eingestellt, daß die Extruderdüse 24 unter einem Winkel von etwa 320 (zwischen einer Zeigerstellung für 10 Uhr und einer Zeigerstellung für 11 Uhr) zu der Horizontalmittellinie der gekühlten Gießwalze 44 angeordnet war. Die Düse 24 wurde so angeordnet, daß das Extrudat unter einem Winkel von O- zur Horizontalen austrat.
Die Coextrusionsdüse 24 wurde von zwei Extrudern 20 und 21 gespeist, von denen der eine zum Bilde-n der Rippen des Bandes ein Gemisch aus frischem Polypropylenharz (von FINA Coxden Chemical Division) und einem Pigmentkonzentrat (von C.B. Edwards, Type 101p) im Mischungsverhältnis von 98% Polypropylen und 2% Pigment in den oberen Düsenkanal und durch den mit den Löchern 26 ausgebildeten Oberteil 28 hindurch abgab. Das Cewichtsverhältnis der zum Bilden des Rückens und der Rippen zugeführten Materialströme betrug 4,5:1.
Von dem anderen Extruder wurde der zu dem Auslaßschlitz 30 führende untere Düsenkanal zur Bildung des Bandrückens nur mit rohem frischem Polypropylen gespeist.
Während des Extrusionsverfahrens wurden die beiden Extruder 20 und 21 gleichzeitig betrieben. Die Temperatur betrug in dem oberen Extruder 20 271ºC, in dem unteren Extruder 21 254ºC und in der Düse 24 271ºC.
Nach dem Austritt aus der Düse 24 wurden die Rippen und der Rücken miteinander vereinigt. Dabei wurden die Rippen und der Rücken sofort stof-Fschlüssig miteinander verbunden, während sie sich im schmelzflüssigen Zustand befanden, und wurden sie dann mit Hilfe der gekühlten Gießwalze 44 von der Düse abgezogen.
Da die gekühlte Gießwalze 44 kälter war (40ºC) als das schmelzflüssige Material, wurde dieses zu einem Blatt verfestigt, das auf einem Rücken mit Rippen versehen war. Dieses Blatt wurde mit einem Draht zum elektrostatischen Anheften an die gekühlte Gießwalze 44 angeheftet. Das schmelzflüssige Material wurde nur durch die Wirkung der gekühlten Gießwalze 44 verfestigt und abgekühlt. Nach dem Verlassen der gekühlten Gießwalze 44 wurde das Material in einem zweistufigen Orientierungsverfahren in der Maschinenrichtung orientiert. In der ersten Stufe wurde das Material mit einer Reihe von (in diesem Fall sechs) Walzen 48 auf eine Temperatur von 113ºC vorgewärmt. Dann wurde das Material um zwei geheizte Reckwalzen 54, 56 herumgeführt, die auf einer Temperatur von 110ºC gehalten wurden. Die Reckwalze 54 lief mit derselben Geschwindigkeit von 3 m/min wie die Gießwalze 44, die Reckwalze 56 dagegen mit einer Geschwindigkeit von 15 m/min. Durch die Walzen 64 und 56 wurde das Material mit einem Reckverhältnis von 5:1 gereckt. Die orientierte Materialbahn wurde mit auf 99ºC gehaltenen, geheizten Kühlwalzen 58, 60, abgekühlt. In der zweiten Stufe wurde die orientierte und abgekühlte Materialbahn mit der Walze 64 vorgewärmt und mit den Walzen 66, 68 und 70 der Orientierungsstation 62 auf ein Gesamtreckverhältnis von 7:1 gereckt: Die Walze 64 wurde auf 160ºC gehalten. Die Reckwalze 70 lief mit einer Geschwindigkeit von 21 m/min. Die Walzen 65, 68 und 70 wurden auf einer Temperatur von 160ºC gehalten. Nach dem Orientieren wurde das Naterial auf einer Temperwalze 74 vier Sekunden bei 91ºC getempert. Mit der Vorrichtung 74 wurden außen an den Rändern des rippentragenden Gegenstandes vorhandene Wülste entfernt. Der rippentragende Gegenstand wurde auf eine Breite von 15,24 cm beschnitten und dann zur Bildung einer Bandrolle auf einen Kern 76 gewickelt.
Diese nicht mit einer Klebstoffschicht und einer nur schwach klebfähigen Rückenappretur versehene Bandrolle wurde dann auf ihre physikalischen Eigenschaften getestet. Das Band hätte eine Reißfestigkeit von 3240 N/100 mm), ein Oberflächenprofil von 0,0183 cm, ein Gewicht von 3,6 g pro 0,046 m² und in der Querrichtung eine maximale Einreißfestigkeit von 53 N und eine durchschnittliche Einreißfestigkeit von 40 N. Die Bewertung des Einreißens in der Querrichtung betrug 3,7. Die stoffschlüssige Verbindung der Rippen mit dem Rücken war gut. Diese nachstehend als Rolle A bezeichnete Rolle wurde als Kontrollrolle verwendet. Die Rolle A wurde in vier kleinere Rollen zerschnitten, die jeweils dieselbe Bandbreite hatte wie die Rolle A. Diese vier Rollen wurden als Rollen B, C, D und E bezeichnet.

Beispiel I

Zum Einbetten wurde ein Dreiwalzenkalander 80 in I-Form verwendet, wie er in Figur 8 gezeigt ist. Der Kalander 80 besitzt eine obere Walze 82, eine mittlere Walze 84 und eine untere Walze 86.
Der Spalt zwischen der oberen Walze 82 und der mittleren Walze 84 wurde auf eine Weite von etwa 0,010 cm eingestellt. In diesem Beispiel wurde für das Band (die Walze B) eine Geschwindigkeit von 1,524 m/min gewählt.
Das Band wurde an der oberen Walze 82 in den Kalander 80 eingeführt. Dann wurde zum Erleichtern des Einbettens die rippenfreie Oberfläche des Bandes mit der oberen Walze 82 so erhitzt, daß das Material der oberen Bandoberfläche erweicht wurde. Die Temperatur der Mantelfläche der oberen Walze 82 betrug 149ºC. Die Temperatur der Mantelfläche der mittleren Walze 84 betrug 93ºC. Das Einbetten erfolgte im Spalt zwischen der oberen Walze 82 und der mittleren Walze 84. Der Abstand zwischen der oberen Walze 82 und der mittleren Walze 84 wurde an dem Spalt zwischen ihnen so eingestellt, daß das Band auf eine durchschnittliche Dicke von etwa 0,0114 cm kalandriert wurde.
Für die Mantelfläche der unteren Walze 86 wurde eine Temperatur von 32ºC gewählt, damit das Band vor seinem Aufwickeln zu einer Rolle abgekühlt und dadurch ein Einrollen des Bandes weitgehend vermieden wurde. In einer eigenen Anlage kann man in einem eigenen Arbeitsvorgang auf das Band eine Haftkleberschicht und gegebenenfalls eine Schicht aus einer nur schwach klebfähigen Rückenappretur auftragen.
Nach dem Ablauf von der unteren Walze 86 des Kalanders 80 wurde das kalandrierte Band erneut zu einer Rolle aufgewickelt und dann auf seine physikalischen Eigenschaften getestet.

Beispiel II

In einer Wiederholung des Beispiels I wurde für das Band (die Rolle C) eine Geschwindigkeit von 7,62 m/min gewählt.

Kontrollbeispiel I

In einer Wiederholung des Beispiels I wurde die rippentragende Oberfläche des Bandes (Rolle B) mit der oberen Walze 82 so erhitzt, daß durch das Kalandrieren die Rippen abgeflacht wurden.

Kontrollbeispiel II

In einer Wiederholung des Beispiels I wurde die rippentragende Oberfläche des landes (Rolle E) mit der öberen Walze so erhitzt, daß durch das Kalandrieren die Rippen abgeflacht wurden.
Die Bänder der Rollen A, B, C, B und E wurden getestet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Beispiel Nr. Rollenbezeichnung Einreißfestigkeit in Querrichtung (Maximum) Einreißfestigkeit in Querrichtung (Durchschnitt) Bewertung der Verbindungsfestigkeit Bewertung der Einreißfestigkeit in der Querrichtung Zugfestigkeit (M/100 mm) Kontrollband Kontrollbeispiel
Bei den Bändern nach den Beispielen I (Rolle B) und II (Rolle C) waren die maximale und die durchschnittliche Einreißfestigkeit in der Querrichtung signifikant höher als bei den Bändern nach den Kontrollbeispielen I (Rolle B) und II (Rolle E). Es gab keinen Hinweis darauf, daß die Bandgeschwindigkeit beim Kalandrieren oder Einbetten einen signifikanten Einfluß auf die Einreißfestigkeit in der Querrichtung hatte.

Herstellung von Rollen für die Kontrollbeispiele III, IV, V und VI

Herstellung der Kontrollrolle F

Eine nachstehend als Rolle F bezeichnete Kontrollrolle wurde wie die Rolle A hergestellt, wobei jedoch das durch die Speiseströme bestimmte Gewichtsverhältnis des Rückens zu den Rippen von 4,5:1 auf 3,3:1 abgeändert wurde. Infolge dieser Veränderung wurde ein Band mit größeren Rippen hergestellt.
Rollen für die Verwendung in den Seispielen III, IV, V und VI wurden wie die Rollen B, C, B, E hergestellt. Dazu wurde die Rolle F in vier kleinere Rollen zerschnitten, die jeweils dieselbe Bandbreite hatten wie die Rolle F. Diese vier Rollen wurden als Rollen G, H, J und K bezeichnet.

Beispiele III, IV, V

Die Bandrollen für diese Beispiele, d.h. die Rollen G, H, J, wurden ebenso behandelt wie die Bandrolle im Beispiel II, wobei jedoch die Kalanderwalzen auf den in der Tabelle 2 angegebenen Temperaturen gehalten wurden. Die Bandgeschwindigkeit beim Kalandrieren wurde mit 7,62 m/min gewählt. Tabelle 2 Beispiel Nr. Rollenbezeichnung Temperatur (ºC) Rolle

Beispiel VI

Die in diesem Beispiel verwendete Bandrolle (Rolle K) wurde ebenso behandelt wie die im Beispiel II verwendete Bandrolle, wobei jedoch die Kalanderwalzen auf folgenden Temperaturen gehalten wurden.
Walze Nr. Temperatur (ºC)
82 149
84 66
86 32
Die Bänder der Rollen F, G, H, J und K wurden getestet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 Beispiel Nr. Rollenbeziechnung Einreißfestigkeit in Querreichtung (Maximum) Einreißfestigkeit in Querrichtung (Durchschnitt) Bewertung der Verbindungsfestigkeit Bewertung der Einreißfestigkeit in der Querrichtung Zugfestigkeit (M/100 mm) Kontrollband
Bei den Bändern nach den Beispielen III, IV, V und VI waren die maximale und die durchschnittliche Einreißfestigkeit in der Querrichtung signifikant höher als bei dem Kontrollband.

Beispiel VII

Das Band nach diesem Beispiel wurde wie im Beispiel I hergestellt, jedoch wurde das durch die Speiseströme bestimmte Gewichtsverhältnis von Rücken zu Rippen von 4,5:1 auf 4,0:1 abgeändert und betrugen die Temperaturen in dem oberen und dem unteren Extruder 254ºC bzw. 232ºC und die Temperaturen der oberen Kalanderwalze, der mittleren Kalanderwalze und der unteren Kalanderwalze 149, 149 bzw. 32ºC. Die durchschnittliche Einreißfestigkeit des Bandes in der Querrichtung betrug vor dem Einbetten 31 N und nach dem Einbetten 196 N. Das Bandgewicht betrug 3,33 g pro 0,046 m². Figur 10 zeigt dieses Band in einer Mikrophotographie in 80-facher Vergrößerung. Man kann die Kerbe zwischen dem Rücken und der Rippe deutlich erkennen. Die eingebetteten Rippen haben ein symmetrisches Profil, und etwa 50% der Rippe stehen über die Oberfläche des Rückens vor.

Beispiel 8

Das Band nach diesem Beispiel wurde wie im Beispiel 1 hergestellt, doch wurde das Kalandrieren in zwei aufeinanderfolgenden Walzenspalten durchgeführt. Das gerippte Blatt wurde so in den Kalander eingeführt, daß der Rücken an der geheizten oberen Walze anlag, wie dies für das Einbettverfahren nach Beispiel I beschrieben worden ist. Nach dem Einbetten wurde das Blatt durch einen zweiten Walzenspalt zwischen der mittleren und der unteren Walze geführt. In diesem zweiten Schritt wurden die eingebetteten Rippen weiter abgeflacht, so daß ihr Profil von den Rücken selbst kaum noch vorstand. Die Temperaturen der oberen, mittleren und unteren Kalanderwalze betrugen 149, 149 bzw. 32ºC. Das Profil des Bandes nach diesem Beispiel ist so flach wie möglich. Die durchschnittliche Einreißfestigkeit des Bandes betrug vor dem Einbetten 80 N und nach dem Einbetten 142 N. Das Bandgewicht betrug 3,78 g pro 0,046 m². Figur 11 zeigt dieses Band in einer Mikrophotographie in 80-facher Vergrößerung. Man kann die Kerbe zwischen dem Rücken und der Rippe deutlich erkennen. Dieses Bandprofil hat den besonderen Vorteil, daß auf die Rippenseite der Klebstoff nur in einer kleineren Menge aufgetragen zu werden braucht als bei Bändern mit von der Oberfläche des Rückens vorstehenden Rippen.
Der Fachmann erkennt, daß im Rahmen des Umfangs der Erfindung und des Erfindungsgedankens verschiedene Abänderungen vorgenommen werden können, und es versteht sich, daß die Erfindung auf die hier angegebenen Ausführungsbeispiele nicht unangemessen eingeschränkt werden soll.

Claims

1. Band mit einem Rücken (12), der eine Mehrzahl von Rippen (14) trägt, die sich in der Längsrichtung auf mindestens einer Breitseitenfläche desselben erstrecken und die (14) in Vertiefungen in der Oberfläche des Rückens (12) wenigstens teilweise derart eingebettet sind, daß keine Rippe zu mehr als 50% über die Oberfläche des Rückens vorsteht, wobei in dem Band zwischen jeder seitlichen Begrenzung des Querschnitts jeder Rippe (14) und der Oberfläche (19) des Rückens (12) eine kerbförmige Trennfuge (18) vorhanden ist.

2. Band nach Anspruch 1, in dem keine Rippe (14) zu mehr als etwa 25% über die Oberfläche des Rückens (12) vorsteht.

3. Band nach Anspruch 1, in dem keine Rippe zu mehr als etwa 10% von der Oberfläche (19) des Rückens (12) vorsteht.

4. Band nach Anspruch 1, in dem der Rücken (12) auf mindestens einer Breitseitenfläche (19) mit einer Schicht aus Klebstoff (16) versehen ist.

5. Band nach Anspruch 4, in dem jene Breitseitenfläche des Rückens, die der mit dem Klebstoff (16) versehenen Oberfläche entgegengesetzt ist, mit einer nur schwach klebenden Rückenappreturschicht versehen ist.

6. Band nach Anspruch 4, in dem der Klebstoff (16) ein Haftkleber ist.

7. Band nach Anspruch 4, in dem der Klebstoff (16) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acrylaten, mit Harz klebfähiggemachten Naturkautschukkle-bstoffen und klebfähig gemachten Blockcopolyreren besteht.

8. Band nach Anspruch 1, in dem der Rücken (12) aus einem extrudierbaren polymeren Material hergestellt ist.

9. Band nach Anspruch 1, in dem die Rippen (14) aus einem extrudierbaren polymeren Material hergestellt sind.

10. Band nach Anspruch 9, in dem die Rippen (14) aus Polypropylen bestehen.

11. Band nach Anspruch 9, in dem die Rippen (14) aus Polyvinylalkohol bestehen.

12. Band nach Anspruch 1, in dem pro 2,54 cm der Breite des Rückens (12) mindestens 10 Rippen vorhanden sind.

13. Band nach Anspruch 1, in dem pro 2,54 cm der Breite des Rückens (12) mindestens 20 Rippen vorhanden sind.

14. Band nach Anspruch 1, in dem pro 2,54 cm der Breite des Rückens (12) mindestens 25 Rippen vorhanden sind.

15. Band nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Band in der Maschinenrichtung orientiert ist.

16. Verfahren zum Herstellen des Bandes nach Anspruch 1 mit folgenden Schritten:

(1) ein erstes schmelzflüssiges Harz wird einem ersten Einlaß einer Extruderdüse (24) gefördert (23);

(2) das erste Harz wird veranlaßt, von dem ersten Einlaß zu einem ersten schmalen Auslaß zu fließen, der einen langgestreckten Schlitz (30) aufweist,

(3) ein zweites schmelzflüssiges Harz wird zu einem zweiten Einlaß einer Extruderdüse (24) gefördert,

(4) das zweite Harz wird veranlaßt, von dem zweiten Einlaß zu einem zweiten Auslaß zu fließen, der eine Mehrzahl von Büsenöffnungen (26) aufweist,

(5) das erste Harz wird veranlaßt, unter Bildung des Rückens von dem ersten Auslaß wegzufließen,

(6) das zweite Harz wird veranlaßt, unter Bildung der Rippen von dem zweiten Auslaß wegzufließen,

(7) die Rippen werden veranlaßt, unter Bildung eines rippentragenden Gegenstandes mit dem Rücken zu verschmelzen,

(8) der Rücken des rippentragenden Gegenstandes wird erweicht, und

(9) die Rippen werden in dem Rücken eingebettet.

17. Verfahren nach Anspruch 16, in dem in einem weiteren Schritt der Gegenstand in der Maschinenrichtung orientiert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, in dem in einem weiteren Schritt auf mindestens eine Breitseitenfläche des Gegenstandes eine Klebstoffschicht aufgetragen wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, in dem zum Einbetten der Rippen der rippentragende Gegenstand zwi schen den Walzen mindestens eines Walzenpaars hindurchgeführt wird.

20. Verfahren zum Herstellen eines rippentragenden Gegenstandes mit folgenden Schritten:

(1) ein erstes schmelzflüssiges Harz wird zu einem Extruderdüseneinlaß gefördert (23),

(2) ein zweites schmelzflüssiges Harz wird zu dem Extruderdüseneinlaß gefördert (22),

(3) das erste schmelzflüssige Harz und das zweite schmelzflüssige Harz werden veranlaßt, von dem Einlaß zu einem Auslaß zu fließen, der eine Düsenöffnung mit einem langgestreckten Schlitz (30) und einer Mehrzahl von Kerben (26) aufweist,

(4) das erst schmelzflüssige Harz und das zweite schmelzflüssige Harz werden veranlaßt, von dem Auslaß wegzufließen und unter Bildung eines rippentragenden Gegenstandes mit einem eine Mehrzahl von Rippen (14) tragenden Rücken (12) zu verschmelzen,

(5) der Rücken (12) des rippentragenden Gegenstandes wird erweicht, und

(6) die Rippen (14) werden in dem Rücken (12) eingebettet.

21. Verfahren nach Anspruch 20, in dem in einem weiteren Schritt der Gegenstand in der Maschinenrichtung orientiert wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, in dem in einem weiteren Schritt auf mindestens eine Breitseitenfläche des Gegenstandes eine Klebstoffschicht aufgetragen wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, in dem zum Einbetten der Rippen der rippentragende Gegenstand zwischen den Walzen mindestens eines Walzenpaars hindurchgeführt wird.