NL1029276C2 - Werkwijze ter vervaardiging van monofilamenten, alsmede een hieruit samengesteld kunstgrasveld. - Google Patents

Description

*

Korte aanduiding: Werkwijze ter vervaardiging van monofilamenten, alsmede een hieruit samengesteld kunstgrasveld.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze 5 ter vervaardiging van monofilamenten, waarbij kunststofkorrels aan een extruder worden toegevoerd waarna de extruderschroef de kunststofkorrels onder druk brengt en deze uit de extruderkop perst, waarna het aldus verkregen materiaal aan een na-verstrekking wordt onderworpen. Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op monofilamenten verkregen 10 volgens een dergelijke werkwijze, alsmede op een kunstgrasveld samengesteld uit voornoemde monofilamenten.

Productie van monofilamenten bestemd voor toepassing in kunstgras gebeurt traditioneel door middel van opsmelten in een extruder: het materiaal wordt in korrelvorm in de voedingstrechter gebracht, waarna 15 een schroef het materiaal - dat ondertussen opwarmt en smelt - onder druk brengt en door een kop perst.

De huidige productie van monofilamenten bestemd voor de aanwending in kunstgras is onder andere gebaseerd op een naverstrekking in vaste toestand bij gecontroleerde (verhoogde) temperatuur. Deze 20 koudverstrekking leidt over het algemeen tot een verhoging van de I klassieke mechanische eigenschappen - stijfheid en sterkte - ten gevolge van een verhoogde oriëntatie van de individuele polymeerketens in de richting van het verstrekken. Door koudverstrekken worden er echter mechanische spanningen in het materiaal gecreëerd, welke zich later - in 25 de eigenlijke toepassing - kunnen uiten in een verminderde resiliëntie (het plat gaan liggen van het gras na herhaalde bespeling) en in een verminderde thermische bestendigheid (het plat gaan liggen van het gras na blootstelling aan verhoogde temperatuur). Zowel herhaalde bespeling als verhoogde temperatuur leiden er immers toe dat de mechanische 30 spanningen verdwijnen uit het materiaal, met verminderde stijfheid en sterkte tot gevolg. Naast deze vermindering van mechanische eigenschappen in de loop van de tijd, is fibrillatie - het opsplitsen van de filamenten 1029276 « 2 i j in de lengterichting - ook een probleem dat kan optreden bij koudverstrekken: er zijn immers slechts kleine intermoleculaire krachten tussen de sterk georiënteerde polymeerketens mogelijk, en de onderlinge verstrengeling - welke zorgt voor mechanische samenhang in de 5 dwarsrichting - is ook al beperkt ten gevolge van de hoge oriëntatie.

Door bij de productie minder mechanische spanningen in het uitgangsmateriaal (de monofilamenten) te veroorzaken, zullen de resiliëntie en thermische bestendigheid verbeteren.

De onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt doordat de na-10 verstrekking in de smeltfase van de kunststof wordt uitgevoerd.

Bijzondere uitvoeringsvormen zijn weergegeven in de bijgevoegde onderconclusies. De temperatuur van het na-verstrekken ligt tussen de extrusietemperatuur en de kristallisatietemperatuur van de kunststof. Voor bijvoorbeeld HDPE bedragen dergelijke waarden 15 respectievelijk 200-250 *C en 130-135 eC.

Verstrekking in de smeltfase is een manier om dit resultaat te bekomen. Bij smeltverstrekking zal het bekomen monofilament zodanig snel uit de kop van de extruder worden getrokken dat er naast een beduidende verkleining van het oorspronkelijke dwarsoppervlak ook een 20 zekere mate van oriëntatie van de individuele polymeerketens veroorzaakt wordt. Het is gewenst dat de kunststofkorrels worden gekozen uit de groep van polyamide, polyolefinen, zoals polypropeen, blokcopolymeren van polypropeen en polyetheen, HDPE, MDPE, LDPE, LLEPE en anhydride gemodi ficeerde polyetheenverbi ndi ngen.

25 Het is gewenst dat de mate van na-verstrekking, te weten de verhouding tussen het dwarsoppervlak van de uit de extruderkop tredende kunststofmassa voor en na het verstrekken, een waarde van ten minste 2 bezit, met name dat de mate van na-verstrekking ten hoogste 8 bedraagt.

Deze oriëntatie is beduidend kleiner dan deze bij 30 koudverstrekken, maar omdat het fenomeen optreedt in de smeltfase krijgen de mechanische spanningen meer gelegenheid om te verdwijnen alvorens het monofil ament vast wordt. Het resultaat is dus een monofil ament dat qua 1029276 3 .

klassieke mechanische eigenschappen, zoals de elasticiteitsmodulus, mogelijk minder goed scoort dan de koudverstrekte monofilamenten, maar - omdat er minder mechanische spanningen in aanwezig zijn en het polymeer uitkristalliseert na oriëntatie - ook minder potentieel tot verzwakking 5 ten gevolge van warmte en herhaald bespelen in zich heeft. Door de verschillende graad van oriëntatie welke bij smeltverstrekking optreedt, zal de tendens tot fibrillatie lager zijn dan deze bij koudverstrekte filamenten: de intermoleculaire krachten en de onderlinge verstrengeling zullen immers groter zijn omwille van het uitkristalliseren na 10 oriëntatie. De extrusie wordt bij voorkeur zodanig uitgevoerd dat aan de monofi1 amenten een trilobale vorm wordt verschaft.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een kunstgrasveld samengesteld uit monofi1 amenten zoals verkregen volgens de onderhavige werkwijze.

15 In een bijzondere uitvoeringsvorm is het gewenst dat de krimp lager dan 1,0 % bedraagt, gemeten bij 100 “C, de omduw-arbeid ten minste 50 micro Joules bedraagt en de buigmodulus (MPa) ten minste 700 bedraagt.

Het eventuele gebrek aan stijfheid kan makkelijk door 20 middel van een relatiefkleine vergroting van het dwarsoppervlak worden opgevangen. Ook een meer resiliënte geometrie van de dwarsdoorsnede kan de lagere modulus van het bekomen filament compenseren.

De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een aantal voorbeelden worden toegelicht, waarbij echter dient te worden 25 opgemerkt dat de onderhavige uitvinding in geen geval tot dergelijke bijzondere voorbeelden is beperkt.

In Fig. 1 is een trekdiagram weergegeven waarbij geen verstrekking werd toegepast.

In Fig. 2 is een trekdiagram weergegeven waarbij de mate 30 van na-verstrekking in de smeltfase op een waarde van 2,1 werd ingesteld.

In Fig. 3 is een trekdiagram weergegeven waarbij de mate van na-verstrekking in de smeltfase werd ingesteld op een waarde van 5,1.

1 02 92 76 » i 4 at i

Voorbeeld.

HDPE van Basel 1 (Hostalen GF 7740 F3 met MFR van 0,5 g/10 min bij 190 °C & 2,16 kg, volgens ISO 1133) werd geëxtrudeerd bij een extruderkoptemperatuur van 250-260 °C en een afstand tussen 5 extruderkop en strekrollen van ongeveer 7,5 cm.

De hier volgende gegevens betreffende geëxtrudeerde brede bandjes van het voorbeeldmateriaal HDPE lichten de voorgenoemde voordelen van smeltverstrekking toe.

De allure van de trekcurve (zie Figuren 1-3) zal wijzigen 10 naarmate er meer verstrekt wordt in de smelt. De oorspronkelijke insnoering bij geen of matige verstrekking, zal bij voldoende verstrekken in de smelt duidelijk verminderen en zelfs verdwijnen. Insnoering (het maximum in de curves) is een fenomeen welk duidelijk aan slechte resiliëntie kan worden gerelateerd. Het vermijden van insnoering (bij 15 voldoende smeltverstrekken) leidt ertoe dat bij de doorbuiging van de monofilamenten (bij bespelen) geen vervorming in het irreversibele gebied van de insnoering gebeurt. Met andere woorden, het materiaal - het monofilament - zal elastisch terugveren naar zijn beginpositie.

De volgende tabel geeft een samenvatting van de 20 eigenschappen in functie van het warmverstrekken:

Verstrekking E (MPa) Ef (MPa) RBB (%) Fibrillatie Omduw-W Krimp 1 700 300 300 N-B 90 μϋ 1,7% 2,1 750 270 270 B 110 μϋ 0,1% 25 5,1 1350 18 18__M 240 μύ 0,1%

Waarin geldt:

Verstrekking: de mate van smeltverstrekking (verhouding tussen dwarsoppervlakken vóór en na smeltverstrekken) 30 E: de trekmodulus 102 92 76 r »··ί · — -- ' i ! i | | ! 5

Ef: de buigmodulus RBB: rek bij breuk

Fibrillatie: gequoteerd als volgt N: geen fibrillatie, ook niet na initiatie van scheurvorming 5 door middel van inkeping B: geen fibrillatie zonder inkeping, wel zeer beperkte fibrillatie na initiatie van scheurvorming door middel van inkeping M: geen fibrillatie zonder inkeping, wel matige fibrillatie na 10 initiatie van scheurvorming door middel van inkeping

Omduw-W: de arbeid nodig om een geïsoleerd monofi1ament met dikte 0,2 mm en breedte 1 mm volledig om te duwen (poolhoogte 17,5 mm)

Krimp: de procentuele lengteverandering na 2 uur blootstelling aan 15 100 °C, met andere woorden, de thermische bestendigheid; er trad nauwelijks een beduidende krimp op beneden de 100 eC.

Deze resultaten geven duidelijk aan dat een voldoende mate van smeltverstrekking (verstrekking tussen 2 en 5) voor het geteste HOPE 20 de volgende voordelen heeft: - duidelijke toename in modulus, - een verdwijnen van het insnoeringsgebied (zie curves) en dus een verbetering van de resiüëntie, - een beperking van de fibrillatie, op voorwaarde dat men 25 niet te extreem verstrekt (verstrekking van 4 a 5 gaf nog steeds zeer beperkte fibrillatie), - een toename van de opgenomen arbeid (energie), ten gevolge van de toegenomen modulus - dit resulteert in een beperking van de bal rol, en 30 - een beperking van de krimp, en dus een duidelijk betere thermische bestendigheid.

1 Θ 2 9 2 7 6

Claims (9)

1. Werkwijze ter vervaardiging van monofilamenten, waarbij kunststofkorrels aan een extruder worden toegevoerd waarna de 5 extruderschroef de kunststofkorrels onder druk brengt en deze uit de extruderkop perst, waarna het aldus verkregen materiaal aan een na-verstrekking wordt onderworpen, met het kenmerk, dat de na-verstrekking in de smeltfase van de kunststof wordt uitgevoerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de mate 10 van na-verstrekking, te weten de verhouding tussen het dwarsoppervlak van de uit de extruderkop tredende kunststofmassa voor en na het verstrekken, een waarde van ten minste 2 bezit.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de mate van na-verstrekking ten hoogste 8 bedraagt.

4. Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kunststofkorrels worden gekozen uit de groep van polyamide, polyolefinen, zoals polypropeen, blokcopolymeren van polypropeen en polyetheen, HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE en anhydride gemodi fi ceerde polyetheenverbi ndi gen.

5. Monofilament verkregen volgens een of meer van de voorafgaande werkwijzen, met het kenmerk, dat de krimp lager dan 1,0 % bedraagt, gemeten bij 100 *C.

6. Monofilament volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de omduw-arbeid ten minste 50 micro Joules bedraagt.

7. Monofilament volgens een of meer van de conclusies 5-6, met het kenmerk, dat de buigmodulus (MPa) ten minste 700 bedraagt.

8. Kunstgrasveld samengesteld uit monofilamenten volgens een of meer van de conclusies 5-7.

30 I 1029276