NL7909299A

NL7909299A - Werkwijze voor het vervaardigen van netwerkpakketten.

Info

Publication number: NL7909299A
Application number: NL7909299A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1979-12-22
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1981-07-16
Also published as: DK547580A; AU6550880A; EP0031624A1; ES8204640A1; CA1145516A; JPS5699640A; BR8008450A; NO803887L; ES497937A0

Description

STAMICARBON B.V. 3147

Uitvinders: Joseph J.P. BOWERS te Weert

David G. ELLIS te Leeds, Engeland

Johann J. JANSEN· te Nieuwstadt .

Jan BiJen te Munstergeleen.

-1-

WERKWIJZE VOOR ΓΙΕΤ VERVAARDIGEN VAM NETWERKPAKKETTEN

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van netwerkpakketten uit netwerken, die verkregen zijn door verstrekken, fibrilleren en spreiden van film uit organisch polymeer materiaal.

5 Dergelijke netwerkpakketten kunnen toegepast worden als ver sterking van brosse materialen, zoals brosse kunststoffen; als versterking van waterhardende materialen, zoals cement en gips, als isolatiemateriaal; ondertapijten; als vulmateriaal in de kledingindustrie en ook als versterkingsmateriaal in de wegenbouw en in 10 waterkeringen, zoals dijken.

De Nederlandse octrooiaanvrage 7714571 beschrijft een methode voor het aanbrengen van netwerken als versterking in water-hardend materiaal. De verkregen produkten vertoonden in de verschillende richtingen aanzienlijk van elkaar afwijkende sterkten. Om dit na-15 deel op te heffen werd o.a. voorgesteld meerdere netwerken onder een hoek met elkaar aan te brengen of het toepassen van netwerken die onder verschillende hoeken zijn verstrekt, gefibrilleerd en gespreid. Verder is voorgesteld om in plaats van meerdere netwerken tegelijk één netwerk toe te passen dat zig-zag is gevouwen. Van dit voorstel 20 wordt gezegd dat het gecompliceerde apparatuur vereist, terwijl de sterkte-eigenschappen van de verkregen produkten slecht zijn. De oorzaak van de slechtere sterkte-eigenschappen van de verkregen produkten is gelegen in het zig-zag vouwen in de transportrichting van de netwerken, waarbij het continu aangevoerde netwerk door een heen- en 25 weergaande beweging in de transportrichting op elkaar wordt gelegd.

Er wordt weliswaar een vermeerdering van het aantal lagen verkregen doch deze vertonen aanzienlijke discontinuïteiten, waardoor de vezels van de netwerken krachten niet voldoende kunnen doorgeven omdat ze niet continu doorlopen.

30 Vezelpakketten kunnen worden vervaardigd door uit te gaan van discontinue, gehakte vezels of filamenten, welke banen d.m.v. kaarden en naaldprikken tot samenhang worden gebracht. Deze banen 7909299 ί * t -2- hebben echter een lage treksterkte terwijl het vervaardigen duur Ls. Een andere mogelijkheid is om uit te gaan van banen van gesponnen of geëxtrudeerde thermoplastische filamenten of fibrillen, doch ook deze banen hebben een lage treksterkte welke veroorzaakt wordt door 5 de lage treksterkte van de slechts weinig verstrekte filamenten of fibrillen en door de geringe sterkte van de onderlinge binding. Indien deze vezelpakketten toegepast zouden worden in een matrixmate-riaal zoals cement, kunststoffen, harsen of indien ze samengebonden worden door middel van lijm of door lassen is de resulterende trek-10 sterkte van het verkregen produkt onbevredigend.

Ook blijkt dat een volkomen homogene willekeurige verdeling zeer moeilijk te bereiken is. Om toch voldoende sterkte in alle richtingen te verkrijgen past men daarom grotere laagdikten toe. Desondanks blijft er een onregelmatige sterkteverdeling bestaan in de vezelig vliezen en de daaruit vervaardigde pakketten.

Doel van de onderhavige uitvinding is een werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van netwerkpakketten uit netwerken, die verkregen zijn door verstrekken, fibrilleren en spreiden van film uit organisch polymeer materiaal, welke de genoemde nadelen niet heeft 20 en waarbij een gelijkmatige verdeling van de vezels over een gepaald oppervlak verkregen wordt waardoor met minder materiaal volstaan kan worden.

Volgens de uitvinding wordt dit verkregen doordat: a. een of meer boven elkaar liggende netwerkbanen continu worden 25 aangevoerd en op een drager gelegd; b. de banen op de drager zig-zag worden gevouwen; c. het gevouwen netwerk continu wordt getransporteerd nagenoeg loodrecht op de aanvoerrichting van de netwerkbanen; waarbij de snelheid van de aangevoerde netwerkbanen en de afvoersnel- 30 heid van de gevouwen netwerkbanen zodanig gekozen wordt, dat de hoek tussen twee opeenvolgende gevouwen zijden van de netwerkbanen ligt •(O o tussen j en 120 . Deze hoek wordt de overlappingshoek genoemd.

Bij de onderhavige uitvinding kan de uniforme grote sterkte in de langsrichting van de netwerken door de speciale wijze van vouwen 35 omgezet worden in een sterkte in elke gewenste richting of zelfs een uniforme sterkte in alle richtingen.

Netwerken vervaardigd uit verstrekte en gefibrilleerde film hebben zeer hoge treksterkten in de verstrekrichting. Indien 7909299 * * -3- netwerkpakketten die uit deze netwerken vervaardigd zijn volgens do uitvinding in cement, kunststoffen of harsen toegepast worden of indien de netwerken onderling gebonden worden door middel van lijm of door lassen is de resulterende treksterkte hoog vanwege de hoge 5 treksterkte van de samenhangende filamenten en/of fibrillen. De uitvinding verschaft derhalve een methode een deze hoge treksterkte homogeen te verdelen in het tweedimensionale vlak eventueel in een matrixmateriaal.

Een netwerk uit gefibrileerde kunststoffolie wordt bij voor-10 keur bereid door een kunststof tot een folie te extruderen met een dikte tussen 10 en 1000 um, in het bijzonder 50 tot 500 /lm, eventueel in banen te snijden, te verstrekken tot bijvoorbeeld ca. 10 maal de oorspronkelijke afmeting zodat de dikte bijvoorkeur tussen 5 en 150 μτα. ligt, waardoor het materiaal in staat van imminente 15 fibrillatie geraakt en het daarna over een spijkerrol, borstel of kam te leiden of aan afschuifkrachten te onderwerpen met behulp van wals-roliën of luchtstromen. Ook kan door verdraaiing de fibrillatie worden verkregen. Vervolgens wordt de verstrekte en gefibrilleerde folie gespreid tot een netwerk. Een continue baan van een dergelijk net-20 werk kan bestaan uit een rol van dit materiaal, echter ook uit directe toevoer vanuit een extruder waarbij de geëxtrudeerde folie tussen de extrudermond en de plaats waar de netwerken worden gevouwen, wordt verstrekt en gefibrilleerd.

De terra continu houdt ook in het gebruik van een bepaalde lengte van 25 een dergelijk netwerk, dat bijvoorbeeld vanaf een rol wordt toegevoerd, welke lengte echter vele malen groter is dan de afmeting van het uiteindelijke gevormde produkt. Het volgens de uitvinding toegepast netwerk bestaat derhalve uit continue vezels. Dit betekent dat de elementen waaruit het netwerk is opgebouwd zoals vezels en fibrillen 30 zich over zo goed als de gehele afmeting van het netwerkpakket uit-s trekken.

Onder spreiden van de verstrekte en gefibrilleerde folie wordt verstaan het vergroten van de afmetingen in een richting die nagenoeg loodrecht staat op de verstrekrichting. Bijvoorkeur wordt 35 een verbreding van tenminste 4 maal toegepast, bijvoorbeeld 8 tot 12 maal. Dit kan gebeuren, in geval buisfolie wordt toegepast, door de gefibrilleerde folie over een taps uitlopende doorn te trekken, 7909299 -4- zoals beschreven in de niet vóórgepubliceerde Engelse octrooiaanvrage no. 41478 d.d. 21 oktober 1978. Een andere methode die ook toepasbaar is voor vlakke folie en voor een aantal boven elkaar aangebrachte foliën, door deze zijdelings te spreiden m.b.v, klemrollen, is be-5 schreven in de niet vóórgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage 7905782. Door het spreiden worden de afmetingen in lengte of breedte-richting vergroot. Hierdoor wordt uit de gefibrilleerde film een netwerk verkregen met mazen die gevormd worden door samenhangende fibril-len en filamenten.

10 De netwerken worden bijvoorkeur op de vergrote afmetingen gestabiliseerd, bijvoorbeeld door verhitting en/of door besproeien met een harsachtig materiaal. Dit besproeien heeft verder als voordeel dat schuiven van de op elkaar liggende netwerken t.a.v. elkaar bij de verwerking in een inrichting voor het vervaardigen van versterkte 15 produkten voorkomen wordt.

Als drager waarop de netwerkbanen gelegd en gevouwen worden kan een aangedreven transportband fungeren, maar bijvoorbeeld ook een tafel waarbij een of meer los hiervan opgestelde aangedreven rollen zorgen voor de continue afvoer van het gevouwen netwerkpakket. .

20 De aanvoersnelheid van de netwerkbanen en de afvoersnelheid van de gevouwen netwerkbanen wordt bijvoorkeur zodanig gekozen dat de hoek tussen twee opeenvolgende gevouwen zijden van de netwerkbanen ligt o o tussen 20 en 100 , en in het bijzonder tussen 50 en 90 . Hierdoor kan elke gewenste verhouding van de sterkte in de verschillende 25 richtingen bereikt worden. Bij deze overlappingshoeken zal men bijvoorkeur een aantal van tenminste twee van deze gevouwen lagen op elkaar toepassen.

Een andere mogelijkheid die ook de voorkeur verdient is om oo o een overlappingshoek van 1 tot 50 toe te passen, bijvoorkeur 2 tot 30 40° en in het bijzonder 10° tot 30°, waarbij het sterk de voorkeur verdient additioneel een of meerdere netwerkbanen, die in de lengte- of transportrichting zijn gefibrilleerd, in de bewegingsrichting van het gevouwen netwerkpakket toe te voeren.

De overlappingshoek kan worden ingesteld door keuze van de 35 verhouding van de snelheid van de toevoer van de aangevoerde baan en de afvoersnelheid van de afgevoerde gevouwen netwerken. Indien de breedte van de aangevoerde baan gelijk is aan de breedte van de afgevoerde gevouwen netwerkbaan is de praktisch toepasbare overlap- 7909299 -5- pingshoek ten hoogste ongeveer 53°. De aan- en afgevoerde netwerk-banen kunnen in breedte echter sterk van elkaar afwijken, zodat ook veel grotere overlappingshoeken praktisch toepasbaar zijn. Dat betekent dat de praktische overlappingshoek ten hoogste een zodanige 5 grootte heeft, dat de tangens van de halve hoek gelijk is aan de helft van de verhouding tussen de breedte van de aangevoerde en van de afgevoerde gevouwen netwerkbaan.

Een netwerkpakket wordt bijvoorkeur als volgt opgebouwd: een aantal netwerkbanen wordt in de bewegingsrichting van het ge-10 vouwen netwerk aangevoerd en loodrecht hierop wordt een netwerkbaan aangevoerd en zig-zag boven op de eerstgenoemde netwerkbanen gelegd, waarbij het geheel wordt afgevoerd.

Het is ook mogelijk om het verkregen gevouwen netwerkpakket op haar beurt weer continu toe te voeren en te leggen en te vouwen op 15 een drager, waarna het dubbelgevouwen netwerk continu wordt afgevoerd door transporteren loodrecht op de aanvoerrichting van de enkelge-vouwen netwerkbaan.

De gevormde gevouwen netwerkpakketten, in het voorkomende geval tezamen met additionele ongevouwen netwerkbanen worden bijvoor-20 keur door lassen aan de zijkanten, b.v. met behulp van ultrasonische of thermische methoden tot een geheel verenigd, waardoor de hanteerbaarheid en de latere toepassing wordt vereenvoudigd.

Om de hanteerbaarheid te vergroten kunnen de banen van het pakket ook op andere plaatsen b.v. in het midden aan elkaar gelast zijn. Het is 25 van voordeel het verkregen netwerkpakket te kompakteren bijvoorbeeld door het tussen rollen door te leiden. Hierdoor wordt het netwerkpakket eveneens geëgaliseerd. Een of meerdere rollen kunnen verhit worden.

De volgens de uitvinding vervaardigde netwerkpakketten vertonen betere eigenschappen, in het bijzonder met betrekking tot de 30 sterkteeigenschappen in de verschillende richtingen, door de speciale wijze van zig-zag vouwen. Bovendien is de benodigde apparatuur relatief ongecompliceerd.

De keuze van het soort netwerkpakket dat toegepast wordt is afhankelijk van de eisen die bij de toepassing gesteld worden.

35 De voor de bereiding van de gefibrilleerde foliën toegepaste kunststof kan een polyolefine zijn doch ook andere folie- en vezel-vormende thermoplastische kunststoffen kunnen worden toegepast, zoals polymeren van styreen, acrylonitril of vinylchloride en copolymeren 7909299 -6- daarvan. In het bijzonder worden gedeeltelijk kristallijne polymeren toegepast, zoals polyamiden en polyesters. Bijzondere voorkeur hebben de al dan niet gemodificeerde polyolefinen, De voorkeur gaat het meest uit naar etheen- of propeenhomopolymeren ofschoon ook co- en biock-5 copolymeren toegepast kunnen worden. Vanzelfsprekend kunnen ook mengsels van polymeren worden toegepast.

In de polymeren kunnen allerlei vul- en hulpstoffen worden opgenomen zoals roet, polaire stoffen, pigmenten, stabilisatoren tegen licht en warmte en antioxydantia. Het is van groot belang dat 10 de juiste stabilisatiemiddelen in de netwerken zijn opgenomen.

Gunstige resultaten kunnen worden bereikt met een combinatie van een metaaldesaktivator en een antioxydant. Deze verbindingen worden toegepast in hoeveelheden van 0,001 tot 2,5 gew.-%, in het bijzonder van 0,01 tot 1 gew.-%.

15 Aan de hand van een tekening zal de uitvinding nader ver duidelijkt worden.

Hierin is:

Pig. 1 een schematisch bovenaanzicht van de inrichting voor het vouwen van netwerkbanen tot netwerkpakketten.

20 en

Fig. 2 een aanzicht van de vouwinriehting uit fig. 1 voor de netwerkbanen gezien dwars op de transportrichting van het gevouwen netwerk.

Zoals fig. 1 laat zien wordt een ongespreide, verstrekte en 25 gefibrilleerde folie in een of meerdere lagen op elkaar in de richting van pijl a toegevoerd aan een spreid- en stabiliseerinrichting 2. Na het spreiden en het op de verkregen breedte stabiliseren van het netwerk wordt dit netwerk 3 naar een boven een drager 4 geplaatste vouw-Inrichting 5 gevoerd. De toevoerrichting van het netwerk 3 is lood-30 recht op de drager 4. Deze drager 4 kan een bandtransporteur zijn of een tafel welke aan het afvoereinde van aangedreven rollen is voorzien, die voor de continue afvoer van het gevouwen netwerk zorgen. Door de inrichting 5 worden de aangevoerde netwerkbanen 3 in een continue, dwars t.o.v. de drager 4 heen- en weergaande beweging, op deze drager 35 4 gelegd en gevouwen.

Door het continu afvoeren van dit netwerk vindt het vouwen in zig-zag wijze plaats, waarbij de mate van dit zig-zag vouwen afhankelijk is 7909299 -7- van de toevoersnelheid van de netwerkbanen aan de vouwinrichting en de afvoersnelheid van dit gevouwen netwerk op de drager 4. Met andere woorden, de overlappingshoek Q , dit is de hoek tussen twee opeenvolgende gevouwen zijden van de netwerkbaan, wordt hierdoor bepaald.

5 Het gevouwen netwerk kan additioneel nog voorzien worden van een of meer netwerkbanen, die in de lengterichting van het gevouwen netwerk zijn aangebracht. Zoals de tekening laat zien is hiertoe vóór het toevoereinde van de drager 4 eveneens een toevoer van ongespreide, verstrekte en gefibrilleerde folie la aangebracht. Deze folie wordt 10 in de spreid- en stabiliseerinrichting 2a op de gewenste breedte gespreid en op deze breedte gestabiliseerd om vervolgens in de lengterichting van de drager 4 toegevoerd te worden, teneinde met het verkregen gevouwen netwerk een geheel te vormen. Deze additionele netwerkbanen kunnen zowel aan een als aan beide zijden van het gevouwen 15 netwerkpakket aangebracht worden. Het verkregen gevouwen netwerkpak-ket, eventueel met additionele netwerkbanen wordt door een lasin-richting6 aan de zijkanten gelast. Dit lassen kan ultrasonisch of langs thermische weg plaatsvinden. Teneinde de hanteerbaarheid nog te vergroten kan door de lasinrichting 6 het pakket ook nog in het mid-20 den gelast worden. Achter de lasinrichting 6 bevinden zich verhitte rollen 7, waartussen het netwerkpakket doorgeleid wordt, teneinde dit pakket te kompakteren en te egaliseren. Het netwerkpakket, dat de rollen 7 verlaat kan op een rol 8 gewikkeld worden.

Fig. 2 laat een aanzicht zien van de vouwinrichting 5 25 volgens fig. 1, dwarsop de afvoerrichting van het gevouwen netwerk.

Het uit een of meerdere banen bestaande netwerk 3, dat de spreid- en stabiliseerinrichting 2 verlaat, wordt door een transportorgaan 10 aangevoerd in een richting loodrecht op de afvoerinrichting van het gevouwen netwerk.

30 De baan 3 wordt aan het einde 11 van het transportorgaan 10 met behulp van een geleiding 12 aan een dwars op de drager 4 heen- en weerbewegend transportorgaan 13 afgegeven, aan het einde 14 waarvan de de baan 3 overgedragen wordt aan een eveneens dwars op de drager 4 heen- en weerbewegend transportorgaan 15, dat de baan 3 naar het einde 35 16 van dit transportorgaan 15 voert. Aan het einde 16 bevindt zich een geleidingsrol 17, welke de netwerkbaan of banen 3 op de drager 4 legt. Deze rol 17 beweegt ook heen en weer en wel synchroon met de transporteur 15. Door de heen- en weergaande beweging van de transporteur 15 7909299 -8- en de geleidingsrol 17 in een richting dwars op de drager 4 wordt het netwerk 3 gevouwen gelegd op de drager 4. Doordat deze drager 4, b.v. een continu bewegende bandtransporteur kan zijn, vindt het vouwen van het netwerk 3 zig-zagsgewijs op de drager 4 plaats. Zoals 5 reeds eerder vermeld wordt de grootte van de overlappingshoek a tussen twee opeenvolgende gevouwen zijden van de baan 3 bepaald door de snelheid waarmee de netwerkbaan aan de vouwinrichting wordt toegevoerd en de snelheid waarmee het gevouwen netwerk van de drager 3 wordt afgevoerd. Doordat de heen- en weerbewegende beweging van de transit) porteur 13 tegengesteld is aan die van de transporteur 15 met geleidingsrol 17 wordt bereikt dat de lengte van de netwerkbaan 3 tussen het afvoerpunt a van de transporteur 10 en het toevoerpunt b op de drager 4 konstant blijft. Dit is noodzakelijk daar anders op het ene moment het netwerk te strak ep op een volgend moment te slap ge-15 spannen is, waardoor de kans aanwezig is dat een ongelijkmatig gevouwen netwerk verkregen wordt. De transporteur 13 en de transporteur 15 met geleidingsrol 17 zorgen er voor dat de netwerkbaan 3 altijd strak gespannen is.

Bovendien is tijdens het neerleggen van de netwerkbaan 3 op de drager 20 4, door heen- en weergaande beweging van de transporteur 15 met geleidingsrol 17, de afstand tussen afvoerpunt b van de netwerkbaan en de drager 4 altijd hetzelfde.

Voorbeeld

Twee verstrekte en gefibrilleerde polypropeenfolies met 2 25 een dikte elk van 35 un en een modulus van 15000 N/mm bij 0,1 % rek en een treksnelheid van 5 % per minuut werden op elkaar gelegd en aan de zijkanten aan elkaar gelast. Deze samengestelde folie werd gespreid van een breedte van 8 cm tot een breedte van 90 cm. Op deze breedte werd het netwerk m.b.v. warmte gestabiliseerd bij een temperatuur van 30 150 °C.

Het netwerk werd vervolgens zig-zag gevouwen met een overlappingshoek o van 19 . Hiertoe werd het gestabiliseerde netwerk toegevoerd met een snelheid van 60 m/min. Het gevouwen netwerk werd met een snelheid van nagenoeg 10 m/min. afgevoerd in een richting, loodrecht daarop.

35 Tegelijk met het gevouwen netwerk werden 18, verstrekte, gefibrilleerde en gespreide netwerken vervaardigd uit bovenvermelde samengestelde folies in de lengterichting mee afgevoerd. Het verkregen netwerkpak- 7909299 -9- ket werd vervolgens tussen verhitte rollen geleid (100 °C), opgerold en opgeslagen.

Uit het verkregen netwerkpakket werd een proefstuk gesneden ter grootte van 50 x 50 mm. Dit proefstuk bezat een Denier getal van 160.000 5 (gr/9000 m). De maximale treksterkte van het proefstuk was 147 kg bij een rek van 18 %. De treksnelheid bedroeg 100 % per minuut. De tenaci-teit bedroeg 0,9 gr/denier. Bij beproeving onder een hoek loodrecht daarop werden dezelfde resultaten verkregen.

7909299

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van netwerkpakketten uit netwerken die verkregen zijn door verstrekken, fibrilleren en spreiden van film uit organisch polymeer materiaal, met het kenmerk, dat: a. een of meer boven elkaar liggende netwerkbanen continu worden 5 aangevoerd en op een drager gelegd; b. de banen op de drager zig-zag worden gevouwen; c. het gevouwen netwerk continu wordt getransporteerd nagenoeg loodrecht op de aanvoerrichting van de netwerkbanen; waarbij de snelheid van de aangevoerde netwerkbanen en de afvoer-10 snelheid van de gevouwen netwerkbanen zodanig gekozen wordt, dat de hoek tussen twee opeenvolgende gevouwen zijden van de netwerkbanen ligt tussen | en 120°.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de hoek tussen o o twee opeenvolgende gevouwen zijden ligt tussen 20 en 100 . 15

3, Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoek tussen twee opeenvolgende gevouwen zijden ligt tussen 50° en 90°.

4. Werkwijze volgens conclusie 2-3, met het kenmerk, dat meerdere van deze gevouwen netwerken op elkaar worden gelegd.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoek tussen o o 20 twee opeenvolgende gevouwen zijden ligt tussen 1 en 50 .

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de hoek tussen O O twee opeenvolgende gevouwen zijden ligt tussen 10 en 30 .

7. Werkwijze volgens conclusie 5-6, met het kenmerk, dat aan een of aan beide zijden van het verkregen gevouwen netwerk banen netwerk 25 worden aangebracht, die in de lengte- en transportrichting zijn verstrekt, vervolgens zijn gefibrilleerd en gespreid en die aange- · voerd worden in de transportrichting van het gevouwen netwerk.

8. Werkwijze volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, dat de gevormde gevouwen netwerkpakketten, door lassen aan de zijkanten tot een 30 geheel verenigd worden.

9. Werkwijze volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat de gevormde gevouwen netwerkpakketten tussen rollen door geleid worden.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat een of meer rollen verhit worden.

11. Werkwijze zoals in hoofdzaak beschreven en in de tekening weergege ven. 7909299 -11-

12. Netwerkpakketten vervaardigd met behulp van een werkwijze zoals vermeld in conclusie 1-10. 7909299