DE69114174T2

DE69114174T2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyolefinmaterial.

Info

Publication number: DE69114174T2
Application number: DE69114174T
Authority: DE
Inventors: Yoshimu Iwanami; Seizo Kobayashi; Takashi Mizoe
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1991-04-19
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2011-04-20
Also published as: US5200129A; EP0452947A2; JPH044113A; DE69114174D1; EP0452947A3; CA2040627A1; EP0452947B1; JP2603353B2; CA2040627C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Polyolefinmaterials mit einer hohen Festigkeit und einem hohen Modul durch kontinuierliche Druckverformung eines Polyolefinpulvers bei einer niedrigeren Temperatur als dem Schmelzpunkt und anschließendem Walzen und Strecken des druckverformten Polyolefins.

Beschreibung des diesbezüglichen Standes der Technik

Sogenannte ultrahochmolekulare Polyolefine mit einem signifikanten hohen Molekulargewicht verfügen über ausgezeichnete Schlagfestigkeit, ausgezeichnete Abriebfestigkeit, selbst-schmierende Eigenschaft, usw. und sind ein technischer Werkstoff mit einer Anzahl von Merkmalen. Sie können zu einem ausgeformten Produkt von hoher Festigkeit und hohem Modul ausgeformt werden, wenn sie durch ein einfaches Verfahren auf einen hohen Grad orientiert werden können. Deshalb wird die Entwicklung eines solchen einfachen Verfahrens in hohem Maße erwartet. Die gegenwärtigen Erfinder haben kürzlich in der Japanischen Patentanmeldung Kokai (offengelegt) Nrn. 41512/1988 und 66207/1988 [entsprechend EF 253513 Al (1988)] ein Verfahren zur Herstellung eines Polyolefinmaterials von hoher Festigkeit und hohem Modul durch diskontinuierliche Druckverformung eines Polyolefinpulvers mit ultrahohem Molekulargewicht bei einer niedrigeren Temperatur als dem Schmelzpunkt des Pulvers ohne es zu schmelzen oder es in irgendeinem Lösungsmittel aufzulösen und anschließendem Walzen und Strecken des resultierenden druckverformten Polyolefins vorgesehen.
Um die Produktivität des obigen diskontinuierlichen Verfahrens zu verbessern, schlugen die gegenwärtigen Erfinder weiter ein Verfahren vor, das umfaßt: Zuführung eines Polyolefinpulvers zwischen ein Paar oberer und unterer Endlosbänder, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, Beförderung des Polyolefinpulvers zwischen den Endlosbändern unter Druck zur kontinuierlichen Druckverformung des Polyolefinpulvers, wobei die Kompression durch eine Druckvorrichtung bewirkt wird, die Preßplatten und entsprechende Sätze von Walzen umfaßt, wobei die Preßplatten innerhalb der Endlosbänder angeordnet sind, besagte Sätze von Walzen zwischen den Preßplatten und den Endlosbändern angeordnet sind und die Walzen jeden Satzes in einer Serie miteinander verbunden und jeweils drehbar angebracht sind, und anschließendes Walzen und Strecken des druckverformten Polyolefins [entprechend EP 0374785 A1 (1990)].
Um das obige Verfahren effizienter durchzuführen sahen die gegenwärtigen Erfinder und der Mitarbeiter ein Verfahren vor, das die Verarbeitung eines Polyethylenpulvers durch seine Vermischung mit einer flüssigen organischen Verbindung mit einem Siedepunkt nicht niedriger als der Schmelzpunkt des Polyethylens umfaßte [EP 0396 061 A1(1990)] sowie ein Verfahren, das die gleichzeitige Verarbeitung eines Polyethylenpulvers mit ultrahohem Molekulargewicht und eines Olefinpolymeren mit einem niedrigeren Molekulargewicht als jenes des Polyethylenpulvers umfaßte [entsprechend EP 0410384 A2 (1991)].
Die"Preßvorrichtung, die Preßplatten und entsprechende Sätze von Walzen umfaßt, wobei die Preßplatten innerhalb der Endlosbänder angeordnet sind, besagte Sätze von Walzen zwischen den Preßplatten und den Endlosbändern angeordnet sind und die Walzen jeden Satzes in einer Serie miteinander verbunden und jeweils drehbar angebracht sind", die in dem von den gegenwärtigen Erfindern vorgesehenen kontinuierlichen und effizienten Verfahren angewendet wird, offenbart im wesentlichen ein Verfahren, worin jede Walze eines jeden Walzensatzes an den zwei Enden durch Ketten fixiert ist und diese Ketten greifen in Zahnräder, die an beiden Enden der dazugehörenden Platten angebracht sind, um es dem Satz von Walzen zu gestatten, mit einer angemessenen Geschwindigkeit entsprechend der Laufgeschwindigkeit des dazugehörenden Endlosbandes zu wandern; Es wird in der Offenbarung beschrieben, daß jeder Satz von Walzen zwischen dem Endlosband und der dazugehörenden Preßplatte fest angebracht werden kann, jedoch wird in diesem Fall durch den Schlupf zwischen den Walzen und den Endlosbändern und zwischen den Walzen und den Preßplatten eine Reibungskraft erzeugt, die Haltbarkeitsprobleme des Apparates entstehen läßt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die gegenwärtigen Erfinder führten Studien über die Vereinfachung der Preßvorrichtung, die in dem herkömmlichen Verfahren angewendet wird, und die Umsetzung einer vereinfachten Preßvorrichtung durch und wiederholten die Versuchsherstellung eines experimentellen Apparates und den Testbetrieb des zu Versuchszwecken hergestellten Apparates. Als Ergebnis fanden die gegenwärtigen Erfinder, daß ein Polyolefinmaterial von hoher Festigkeit und hohem Modul kontinuierlich durch Druckverformung eines stofflichen Polyolefinpulvers bei einer niedrigeren Temperatur als dem Schmelzpunkt des Pulvers durch Verwendung einer besonderen Preßvorrichtung und anschließendem Walzen und Strekken des resultierenden druckverformten Polyolefins hergestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht auf einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Polyolefinmaterials von hoher Festigkeit und hohem Modul, welches umfaßt:
Zuführung eines Polyolefinpulvers zwischen ein Paar oberer und unterer Endlosbänder, die einander gegenüberliegend angeordnet sind,
Beförderung des Polyolefinpulvers zwischen den Endlosbändern unter Druck, um das Polyolefinpulver bei einer niedrigeren Temperatur als dem Schmelzpunkt des Polyolefinpulvers durch Druck zu verformen, wobei die Kompression über die Endlosbänder durch eine Druckvorrichtung bewirkt wird, die zwei Sätze von Walzen umfaßt, die auf den Rückseiten der endlosen Bänder angeordnet sind, sodaß jede Walze der beiden einander gegenüberliegenden Sätze an den Wellenenden in einem Rahmen drehbar gelagert sind und anschließend
das erhaltene druckverformte Polyolefin in der Reihenfolge gewalzt und gestreckt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die die Skizze eines Apparates zeigt, der in der Praxis des Produktionsprozesses der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die den Druckabschnitt des Apparates von Fig. 1 zeigt.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die den Druckabschnitt des Apparates von Fig. 1 und die hieran hinzugefügten Stützrollen zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Druckverformung eines Polyolefins bei einem geringeren Druck als in den herkömmlichen Verfahren durch die Verwendung einer besonderen Druckvorrichtung, ohne die mühsamen Verfahrensgänge wie Schmelzen des Polyolefins oder Auflösung des Polyolefins in einem Lösungsmittel in den Polyolefin-Ausformungsschritten anzuwenden, die Polymensation, Druckausformung, Walzen und Strecken einschließen. Als Ergebnis kann das vorliegende Verfahren ein Polyolefinmaterial von hoher Festigkeit und hohem Modul mit ausgezeichneten Eigenschaften bei einem geringeren Druck und auf einfache Art erzeugen.
Beispiele des in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur kontinuierlichen Herstellung eines Polyolefinmaterials von hoher Festigkeit und hohem Modul brauchbaren Polyolefins schließen ein: Homopolymere von α-Olefinen mit 2-8, vorzugsweise 2-6 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Polyethylen niederer Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen, Polybuten-1 und Poly-4-methylpenten-1; sowie Copolymere von α-Olefinen mit unterschiedlichen Kohlenstoffatomen, beispielsweise Copolymere von Ethylen und, α-Olefinen mit 3-12, vorzugsweise 3-8 Kohlenstoffatomen und Copolymere von Propylen und α-Olefinenmit 4-12, vorzugsweise 4-8 Kohlenstoffatomen.
Die Bezeichnungen wie Polyethylen, Polypropylen und dergleichen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, beziehen sich nicht nur auf Homopolymere von Ethylen, Propylen und dergleichen sondern auch auf Copolymere von Ethylen und kleine Mengen an α-Olefinen mit 3-12 Kohlenstoffatomen (der Gehalt an α-Olefinen ist nicht besonders begrenzt, beträgt jedoch im allgemeinen 10 Mol-% oder weniger, vorzugsweise 0,01-5 Mol-%), Copolymere von Propylen und kleinen Mengen an α-Olefinen mit 4-12 Kohlenstoffatomen (der Gehalt an α-Olefinen ist nicht besonders begrenzt, beträgt jedoch im allgemeinen 10 Mol-% oder weniger, vorzugsweise 0,01-5 Mol-%), usw.
Unter diesen in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung brauchbaren Polyolefinen werden jene mit einem höheren Molekulargewicht im allgemeinen bevorzugt, weil sie Materialien mit höherer Festigkeit und Modul liefern können.
Im Falle von Polyethylen sind beispielsweise jene mit einem Viskositäts-gemittelten Molekulargewicht von 500 000-12 000 000, vorzugsweise 900 000-9 000 000, mehr bevorzugt 1 200 000-6 000 000, oder wenn es in Werten der grundmolaren Viskosität bei 135ºC in Decalin ausgedrückt wird, jene mit einer grundmolaren Viskosität von 5-50dl/g, vorzugsweise 8-40 dl/g, am meisten bevorzugt 10-30 dl/g, in anderen Worten, sogenannte Polyethylene mit ultrahohem Molekulargewicht, erwünscht. Im Falle von Polypropylen werden jene mit einem Molekulargewicht von wenigstens 1 000 000 bevorzugt.
Keine besondere Beschränkung besteht hinsichtlich der Form dieser Polyolefine, jedoch sind Polyolefine in Granulat- oder Pulverform im allgemeinen geeignet.
Im Falle von Polyethylen sind zum Beispiel jene mit einer Teilchengröße nicht größer als 2 000 µm, Vorzugsweise nicht größer als 1 000 µm erwünscht. Eine engere Teilchengrößen-Verteilung kann eine bessere Folie liefern.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG IM EINZELNEN

In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur kontinuierlichen Herstellung eines Polyolefinmaterials von hoher Festigkeit und hohem Modul wird ein Polyolefinpulver zuerst kontinuierlich druckverformt, um eine druckgeformte Folie zu bilden.
Es erfolgt eine Beschreibung des Apparates, der zur Bildung der druckgeformten Folie verwendet wird, unter Bezugnahme auf Fig. 1, die ein spezifisches Beispiel des Apparates darstellt.
Der Apparat ist dem Grunde nach aus zwei Schlüsselkomponenten konstruiert, d.h., einem Paar von oberen und unteren Endlosbändern 5,6, die einander gegenüber liegen, auf die eine Ziehkraft durch Rollen 1-4 ausgeübt wird, sowie einer Druckvorrichtung.Die Druckvorrichtung dient dazu, das über die Endlosbänder zuge führte Polyolefin zu komprimieren und umfaßt zwei Sätze (oberen und unteren) von Walzen 8 (jede Walze ist drehbar und wird durch Lager usw. und einen Rahmen 7 an den Wellenenden gehalten).
Die Anzahl der Walzen 8 beträgt zweckmäßigerweise wenigstens drei für jedes Endlosband. Für den äußeren Durchmesser der Rollen 1-4 besteht keine besondere Beschränkung, solange die Endlosbänder glatt angetrieben werden.
Was die Endlosbänder betrifft ist es zweckmäßig, jene mit einer Dicke von etwa 0,1-1,5 mm und einer Oberfläche, die in einem spiegelglatten Zustand auf der Seite ist, die in Kontakt mit dem Polyolefinpulver gebracht wird, das druckverformt werden soll, zu benutzen.
Falls die Endlosbänder eine unpassend geringe Dicke aufweisen, neigen die Endlosbänder zur Verformung und Beschädigung (d.h., Brechen). Unterdessen führt eine exzessiv große Dicke zu der Notwendigkeit zur Vergrößerung des äußeren Durchmessers der Rollen 1-4, die die Endlosbänder ziehen, was den Apparat als ein Ganzes vergrößert. Solch eine unpassend kleine oder große Dicke ist deshalb nicht vorteilhaft.
Edelstahl kann als ein repräsentatives Material für die Endlosbänder erwähnt werden. Andere geeignete Metallbänder können auch entweder wie sie sind oder durch deren Beschichtung mit einem Harz, wie einem fluorhaltigen Harz oder dergleichen benutzt werden.
In der vorliegenden Erfindung umfaßt die Druckvorrichtung zwei einander gegenüber liegende Sätze (obere und untere) von Walzen, die an den Seiten der Endlosbänder drehbar angebracht sind, die den Arbeitsseiten gegenüber liegen und durch Lager usw. und Rahmen an den Wellenenden gehalten werden. Vorzugsweise werden jedes Paar von Walzen 8 (eine des oberen Satzes und die andere des unteren Satzes) so angeordnet, daß sie in einer vertikalen Ebene einander gegenüber liegen, die die Bewegungsrichtung der Endlosbänder durchkreuzt.
Wenn die zwei Walzen, die ein Paar bilden, nicht wie oben angeordnet sind, unterliegen die Bänder einer wiederholten Biegungsbelastung, was dazu führt, daß die Haltbarkeit der Bänder verkürzt wird. Bei den herkömmlichen Walzen, die durch Ketten angetrieben werden, sind die oberen und unteren zwei Walzen, die ein Paar bilden, nicht immer so angeordnet, daß sie einander in einer vertikalen Ebene gegenüberliegen; ihre von einem präzisen Gegenüberliegen abweichende Anordnung ergibt nicht nur einen nachteiligen Effekt auf die Haltbarkeit der Bänder sondern ergibt auch feine unterschiedliche Drücke auf die Polyolefinfolie, was Produkte mitvariierender Packungsdichte ergibt.
Zweckmäßigerweise werden die Walzen in jedem Satz in einer großen Anzahl auf eine solche Weise angeordnet, daß sie dicht beieinander sind, jedoch ohne gegenseitigen Kontakt. Was der äußeren Durchmesser der Walzen betrifft, wird ein kleinerer Durchmesser, insbesondere von etwa 10-50 mm bevorzugt.
Falls der äußere Durchmesser der Walzen unpassend klein ist, werden exzessiv große örtliche lineare Drücke auf die Endlosbänder ausgeübt, so daß die Walzen mit kleinem Durchmesser dazu neigen, Vertiefungen in den Endlosbändern zu bilden und die Endlosbänder für Verformung empfänglich werden.
Unterdessen, wenn die Walzen einen unpassend großen äußeren Durchmesser besitzen, ist es erforderlich, den Druckabschnitt zu verlängern, der als Preßplatte für die Endlosbänder dient. Falls der Druckabschnitt kurz ist, kann der Druckabschnittnicht so viele Walzen enthalten wie benötigt werden, um eine gute druckverformte Folie zu liefern.
Wenn die Walzen einen kleinen Durchmesser haben ist es vorteilhaft, Unterstützungsrollen 13 wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist, an jeden Walzensatz anzufügen, um die Walzen daran zu hindern auszuschlagen.
Die passende Anzahl von Walzen, in anderen Worten, die passende Gesamtlänge der Walzen in der Bewegungsrichtung der Endlosbänder beträgt im allgemeinen etwa 100-5 000 mm, vorzugsweise etwa 500-2 000 mm.
Wenn ein Polyolefinpulver mit ultrahohem Molekulargewicht, das druckverformt werden soll, unter Druck zwischen dem oberen und dem unteren Band hindurchgeführt wird, die durch die oberen und unteren Walzen 8 gepreßt werden, erhält das Pulver einen linearen Druck. In diesem Fall erhält das Pulver einen mittleren Druck von im allgemeinen 0,1-100 bar (kgf/cm²),vorzugsweise 0,5-50 bar(kgf/cm²), mehr bevorzugt 1-20 bar(kgf/cm²).
Die Walzen 8 haben eine primäre Rolle für das Pressen eines Polyolefinpulvers über die Endlosbänder, können aber auch als eine Heizvorrichtung für das Pulver, das druckverformt werden soll, benutzt werden.
In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die Praxis des Druckverformungsschritts bei einer niedrigeren Temperatur als dem Schmelzpunkt des Polyolefinpulvers als einem Material, das druckverformt werden soll, sehr wichtig,um ein Polyolefinmaterial von hoher Festigkeit und hohem Modul durch die nachfolgenden Walz-und Streckungsschritte zu erhalten.
Um eine gute druckgeformte Folie zu erhalten ist es erwünscht, daß die bei der Druckverformung angewendete Temperatur nicht nur unterhalb des Schmelzpunktes liegen sondem auch innerhalb eines besonderen Bereiches fallen soll.
Die Temperatur kann beispielsweise im allgemeinen bei wenigstens 50ºC, vorzugsweise bei wenigstens 90 ºC für Polyethylenpolymere und im allgeneinen bei wenigstens 90ºC, vorzugsweise bei wenigstens 130ºC für Polypropylenpolymere liegen, muß jedoch niedriger sein als die jeweiligen Schmelzpunkte.
Als die Heizvorrichtung für das Polyolefinpulver, das druckverformt werden soll, ist es am geeignetsten, die Endlosbänder in dem Druckabschnitt direkt zu erhitzen. Jedoch ist es bei der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung bequem, eine Heizvorrichtung 9 in der Nähe der Walzen vorzusehen, wie es in Fig.2 gezeigt wird, oder Vorerhitzer 10 in der Nähe der Endlosbänder an dem Platz unmittelbar bevor die Endlosbänder zwischen die Walzen vorangehen, vorzusehen.
Es ist natürlich möglich, die Heizvorrichtung 9 und die Vorerhitzer 10 in Kombination zu benutzen. Solch eine Kombinationsanwendung ist in einigen Fällen zweckmäßig.
Bei der praktischen Umsetzung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur kontinuierlichen Herstellung eines Polyolefinmaterials von hoher Festigkeit und hohem Modul durch Verwendung des hierin gezeigten typischen Apparates wird ein Polyolefinpulver, das in einen Einfülltrichter 11 eingefüllt und gelagert worden ist, abwärts durch einen Trichterauslaß, der eine erwünschte Querschnittsform hat, auf ein unteres Endlosband zugeführt, welches läuft.
Die Laufgeschwindigkeit des Endlosbandes wird bestimmt durch die Menge des zugeführten Pulvers, die Gesamtlänge des Druckabschnitts, die durch Walzen gebildet wird, Kompressionsbedingungen usw., jedoch beträgt eine angemessene Laufgeschwindigkeit im allgemeinen etwa 10-5 000 mm/min, vorzugsweise etwa 100-3 000 mm/min, mehr bevorzugt etwa 500-2 000 mm/min.
Das auf das Endlosband zugeführte Polyolefinpulver wird mittels der Vorerhitzer 10 wahlweise auf eine vorbestimmte Temperatur vorerhitzt und wird dann zu dem Zusammenpreßabschnitt verbracht, der aus dem oberen und unteren Endlosband 5,6 konstruiert ist, gefolgt von weiterer Beförderung zu einem Druckabschnitt, wo zwei Sätze von Walzen angeordnet sind.
In dem Druckabschnitt werden Drücke von hydraulischen Zylindern (nicht gezeigt) durch hydraulische Kolben 12, gezeigt in Fig. 2 und 3, auf Rahmen übertragen, die die Walzen tragen und festhalten und werden weiter durch die Walzen und die Endlosbänder auf das Polyolefin übertragen, das druckverformt werden soll.
Gleichzeitig wird Hitze von der Heizvorrichtung 9 ebenfalls auf das Polyolefinpulver durch die Walzen und die Endlosbänder übertragen, wodurch das Polyolefinpulver auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird.
Die auf diese Weise erhaltene druckgeformte Folie wird durch den Kompressionsabschnitt hindurchgeführt, der die Walzen umfaßt und wird veranlaßt, die Endlosbänder zu verlassen. Auf diese Weise wird die kontinuierliche Produktion einer druckgeformten Folie durchgeführt.
In dieser Erfindung wird durch Walzen und anschließendes Strecken der oben erhaltenen druckgeformten Folie ein Polyolefinmaterial von hoher Festigkeit und hohem Modul erlangt.
Was das Walzverfahren betrifft, kann jedes bekannte Verfahren eingesetzt werden. Es ist jedoch zweckmäßig, eine gewalzte Folie oder Film durch Hindurchführen der druckgeformten Folie zwischen zwei entgegengesetzt rotierende Walzen zu erhalten, während das Polyolefin im Zustand der festen Phase ohne zu verursachen, daß es schmilzt, gehalten wird.
In diesem Zeitpunkt kann das Verformungsverhältnis des Materials durch den Walzvorgang aus einem weiten Bereich ausgewählt werden. Im allgemeinen wird es bevorzugt, das Verformungsverhältnis auf 1,2-20, vorzugsweise 1,5-20, mehr bevorzugt 1,5-10 in Werten der Walzeffizienz (d.h., die Länge nach dem Walzen/die Länge vor dem Walzen) festzusetzen.
Was die Walztemperatur angeht ist es wünschenswert, den Walzvorgang bei einer Temperatur von wenigstens 20 ºC, jedoch niedriger als der Schmelzpunkt, vorzugsweise bei einer Temperatur von wenigstens 90ºC, jedoch niedriger als der Schmelzpunkt, vorzunehmen.
Der obige Walzvorgang kann in mehrfachen Schritten, nämlich in zwei oder mehr Schritten bewirkt werden.
Das Strecken, das nach dem Walzen vorgenommen wird, kann auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden. In Abhängigkeit von den Unterschieden bei den Heizvorrichtungen gibt es das Heißluft-Strecken, Zylinder-Strecken, Rollen- Strecken, Heißplatten-Strecken usw. Welches Verfahren auch immer angewandt wird, wird das Strecken durch Antreiben eines Paares von Spaltwalzen oder von Keilwalzen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchgeführt.
Die Strecktemperatur wird bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Polyolefins, im allgemeinen bei 20-160 ºC, vorzugsweise 50-150ºC, mehr bevorzugt 90-145ºC,besonders bevorzugt 90-140ºC, gehalten.
Das Strecken kann nicht nur in einem einzigen Schritt, sondern auch in mehrfachen Schritten vorgenommen werden. Wenn es in mehrfachen Schritten vorgenommen wird, ist es vorteilhaft, das Strecken in dem zweiten Schritt bei einer höheren Temperatur als in dem ersten Schritt durchzuführen.
Die Streck-Geschwindigkeit kann passend ausgewählt werden. Sie liegt im Bereich von im allgemeinen 0,01-500 m/min, vorzugsweise 0,1-200 m/min, mehr bevorzugt 1-200 m/min. Eine höhere Geschwindigkeit wird vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit bevorzugt und eine Geschwindigkeit von 5 m/min oder mehr wird besonders bevorzugt.
Es ist erwünscht, ein Zugverhältnis so hoch wie möglich anzuwenden, weil höhere Festigkeit und höheres Modul erreicht werden können, wie das Zugverhältnis höher wird.
In dem Produktionsverfahren der vorliegenden Erfindung beträgt das Zugverhältnis zum Beispiel wenigstens das 20-fache, wenn ein Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht verwendet wird und im allgemeinen wenigstens das 60-fache.
Es ist möglich, ein Gesamtzugverhältnis (ein sowohl durch Walzen als auch Strecken bewirktes Gesamtzugverhältnis vom 80-fachen bis 200-fachen zu erreichen. Deshalb ist das Strecken bei einem extrem hohen Zugverhältnis machbar.
Wie oben beschrieben wird ein Polyolefinmaterial mit einer hohen Festigkeit und hohem Modul hergestellt.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können Polyolefinmaterialien mit sehr hoher Festigkeit und hohem Modul erhalten werden, wie es für Schaffung eines Polyethylenmaterials mit einem Dehnmodul von wenigstens 120 GPA und einer Zugfestigkeit von wenigstens 2 GPA typisch ist, wenn ein Polyethylen als ein Polyolefin im Wege eines Beispiels verwendet wird.
Die vörliegende Erfindung hat es zum ersten Mal ermöglicht, ein Verfahren zur kontinuierlichen und einfachen Schaffung einer Polyolef in-Folie, -Films, -Bandes oder -Faser aus einem Polyolefinpulver mit einem ultrahohen Molekulargewicht bei einem niedrigen Druck durch Verwendung eines Apparates vorzusehen, der reibungslos im Antrieb und niedrig in den Energieanforderungen ist und der eine gute Dauerhaftigkeit und Verläßlichkeit besitzt.

Beispiel

Beschreibung des benutzten Apparates:
1. Rollen -Durchmesser: 500 mm. Oberflächenlänge: 300 mm
2. Stahlbänder: - Dicke: 0,8 mm, Breite: 200 mm
3. Walzen - Gesamtzahl: 12, Durchmesser: 50 mm, Oberflächenlänge:250 mm, Länge des Druckabschnitts: 630 mm
4. Hydraulische Zylinder - Durchmesser: 125 mm
Unter Verwendung eines Druckverformungs-Apparates der obigen Beschreibung wurde ein Pulver eines Polyethylens mit einem ultrahohen Molekulargewicht, das ein Viskositäts-gemitteltes Molekulargewicht von etwa 3 000 000 hatte, auf 130ºC erhitzt und bei einem mittleren Druck von etwa 14 bar(kgf/cm²)gepreßt,wodurch eine druckgeformte Folie von 1,2 mm Dicke und 100 mm Breite kontinuierlich von dem Apparat bei einer Geschwindigkeit von 1 m/min abgegeben wurde.
Die Folie wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min zwischen ein Paar von oberen und unteren Röllen,die gegenüberliegend angeordnet waren, eingegeben, die auf einer Oberflächentemperatur von 140 ºC gehalten wurden, in entgegengesetzterichtung bei derselben peripheren Geschwindigkeit angetrieben wurden, einen Durchmesser von 150 mm und eine Oberflächenlänge von 300 mm hatten und mit einem Abstand von 50 µm angebracht waren, wodurch die Folie in einen Film mit einem Zugverhältnis des 6-fachen gewalzt wurde.
Der auf diese Weise gewalzte Film wurde auf eine Breite von 5 mm längsgeschnitten und anschließend mit einem Zugverhältnis des 20-fachen mittels eines Streck-Apparates vom Heißrollen-Typ mit einem Rollen-Durchmesser von 250 mm gestreckt, während die Rollentemperatur bei 135ºC und die periphere Geschwindigkeit bei 1,5 m/min für die Rolle mit niedrigerer Geschwindigkeit und bei 30 m/min für die Rolle mit höherer Geschwindigkeit gesteuert wurde.
Die resultierende Faser hatte eindehrimodul von 130 GPa und eine Zugfestigkeit von 3,1 GPa.
Der Elastizitäts- und Festigkeitsmodul der oben erhaltenen Probe wurde durch Verwendung des "STROGRAPH R" bei 23 ºC gemessen.Die zwischen Klemmen gehaltene Probe hatte eine Länge von 150 mm. Sie wurde mit einer Ziehgeschwindigkeit von 100 mm/min gedehnt. Der Elastizitätsmodul wurde unter Anwendung einer Belastung von 0,1% Spannung errechnet. Die Querschnittsfläche der Probe, die für die Berechnung erforderlich war, wurde durch Messung des Gewichts und der Länge der Probe bestimmt, während angenommen wurde, daß die Dichte des Polyethylens 1g/cm betrug.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines hochfesten Polyolefinmaterials mit hohem Modul, welches umfaßt:

Zuführen eines Polyolefinpulvers zwischen ein Paar oberer und unterer endloser Bänder, die einander gegenüberliegend an geordnet sind,

Zufuhr des Polyolefinpulvers zwischen die endlosen Bänder unter Druck zur Druckverformung des Polyolefinpulvers bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Polyolefinpulvers, wobei der Druck über die endlosen Bänder bewirkt wird durch Druckmittel, welche zwei Sätze von Walzen umfassen, die auf den Rückseiten der endlosen Bänder angeordnet sind, so daß jede Walze der beiden einander gegenüberliegenden Sätze an den Wellenenden in einem Rahmen drehbar gelagert sind und dann das erhaltene druckverformte Polyolefin in der Reihenfolge gewalzt und gestreckt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin jeder Satz Walzen, der auf der Rückseite eines jeden endlosen Bandes angeordnet ist, durch 3 oder mehr Walzen gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin jedes einzelne Paar Walzen 8 der beiden Sätze von Walzen, die auf den Rückseiten der endlosen Bänder angeordnet sind, so angebracht ist, daß dieselben in einer vertikalen Ebene einander gegenüberliegen und die Bewegungsrichtung der endlosen Bänder kreuzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin Abstützrollen 13 an jedem Walzensatz, der auf der Rückseite eines jeden endlosen Bandes angeordnet ist, vorgesehen sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Polyolefinpulver einem durchschnittlichen Druck von 0,1 bis 100 kgf/cm² unterworfen wird, wenn es zwischen den beiden endlosen Bändern unter dem Druck der beiden Wellen der einander gegenüberliegenden Walzen hindurchgeht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin eine Heizvorrichtung in der Nachbarschaft eines jeden Walzensatzes vorgesehen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, worin ein Vorerhitzer zur Erwärmung eines jeden endlosen Bandes, gerade bevor dasselbe zwischen zwei Walzensätze gelangt, in der Nachbarschaft eines jeden endlosen Bandes angeordnet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, worin eine Heizvorrichtung in der Nachbarschaft eines jeden Walzensatzes angeordnet ist und weiterhin eine Vorheizeinrichtung zur Erhitzung eines jeden endlosen Bandes, gerade bevor sich dasselbe zwischen zwei Walzensätze bewegt, in der Nachbarschaft eines jeden endlosen Bandes angebracht ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, worin das endlose Band mit einer Geschwindigkeit von 0,01 bis 500 m/min. angetrieben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Polyolefin durch Walzen mit unterschiedlicher Rotationsrichtung gewalzt wird, wobei das Polyolefin in einem festen Zustand gehalten wird, ohne zu schmelzen.

11. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Walzen mit einem Ziehverhältnis von 1,2 bis 20 bewirkt wird, ausgedrückt als Länge nach dem Walzen/Länge vor dem Walzen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Walzen bei einer Temperatur von 20ºC bis unterhalb des Schmelzpunktes des Polyolefins durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Polyolefinpulver ein Pulver eines Homopolymers oder Copolymers eines alpha-Olefins mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Polyolefinpulver ein solches aus einem Polyäthylen ist, welches ein Viskositätsgemitteltes Molekulargewicht von 500.000 bis 12.000.000 aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Polyolefin ein Pulver eines Polypropylens ist, welches ein zahlengemitteltes Molekulargewicht von 1.000.000 oder mehr aufweist.