NO125285B

NO125285B -

Info

Publication number: NO125285B
Application number: NO4113/69A
Authority: NO
Inventors: N Barnett
Original assignee: Ici Ltd
Priority date: 1968-10-16
Filing date: 1969-10-15
Publication date: 1972-08-14
Also published as: BE740396A; SE357916B; GB1272225A; US3627572A; CA940033A; ZA697153B; FR2020866A6; NL6915323A; JPS53430B1; DE1952260A1; DK128424B

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av sammensatte bånd- eller baneformede produkter. Process for the production of composite strip or web-shaped products.

Foreliggende oppfinnelse angår fremstilling av sammensatte bånd- eller baneformede produkter omfattende en kjerne av filamenter og en ytre mantel av termoplastisk materiale. The present invention relates to the production of composite strip or web-shaped products comprising a core of filaments and an outer sheath of thermoplastic material.

Det er kjent tau bestående av en kjerne av c i.l-nærmet parallelle naturlige fibre eller syntetiske filamenter innesluttet i en mantel av gummi eller syntetisk plast og en fremgangsmåte til .fremstilling av slike tau med en kjerne bestående av kontinuerlige filamenter og forbedrede egenskaper er beskrevet i britisk patentskrift 1.164.842. There are known ropes consisting of a core of c i.l-nearly parallel natural fibers or synthetic filaments enclosed in a sheath of rubber or synthetic plastic and a method for the production of such ropes with a core consisting of continuous filaments and improved properties is described in British patent specification 1,164,842.

Det er funnet at fremgangsmåten ifølge det nevnte britiske patentskrift kan modifiseres for fremstilling av bånd-eller baneformede elementer med vesentlig bedre egenskaper enn hittil kjente elementer. It has been found that the method according to the aforementioned British patent can be modified for the production of band- or web-shaped elements with significantly better properties than previously known elements.

Foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for fremstilling av sammensatte produkter omfattende en kjerne av filamenter og en ytre mantel- av termoplastisk materiale, hvor en kjerne av tilnærmet parallelle filamenter komprimeres ved å føres gjennom en kompresjonsdyse, utsettes for et redusert atmosfærisk trykk og ved ekstrusjon påføres en ytre mantel av organ-isk termoplastisk materiale mens de er utsatt for det reduserte trykk. The present invention relates to a method for the production of composite products comprising a core of filaments and an outer sheath of thermoplastic material, where a core of approximately parallel filaments is compressed by being passed through a compression nozzle, exposed to a reduced atmospheric pressure and, during extrusion, a outer sheath of organic thermoplastic material while exposed to the reduced pressure.

Det karakteristiske for fremgangsmåten, ifølge oppfinnelsersbestår i at kjernen består av et flertall smale bånd av parallelle filamenter og befinner, seg i avstand fra hverandre i sideretningen under dannelse av et større diskontinuerlig bånd* og. at det smeltede mantelmateriale trenger inn mellom de i avstand fira hverandre, beliggende smale bånd under dannelse av et kompakt,: fleksibelt, ensartet baneformet element. The characteristic of the method, according to the invention, is that the core consists of a plurality of narrow bands of parallel filaments and are located at a distance from each other in the lateral direction forming a larger discontinuous band* and. that the molten mantle material penetrates between the spaced apart narrow bands forming a compact,: flexible, uniform web-shaped element.

Med betegnelsene bånd resp. bane eller bånd-resp. baneformet element som anvendt i den foreliggende beskrivelse enten som betegnelse på. en. av filamenter bestående kjerne eller det ferdige produkt, skal det forståes et element som har vesentlig større bredde enn tykkelse. Slike elementer anvendt som bånd, belter og lignende artikler vil ha en betyde-lig lengde sammenlignet med tykkelsen og bredden. Når betegnel-sen bånd er anvendt for å beskrive formen av den av filamenter bestående kjerne, skal denne betegnelse omfatte filamenter som er diskontinuerlige tvers over bredden av båndet slik som nærmere beskrevet i det følgende. With the designations band or lane or band or web-shaped element as used in the present description either as a designation of. one. of filaments consisting of a core or the finished product, shall be understood to mean an element that has a significantly greater width than thickness. Such elements used as bands, belts and similar articles will have a considerable length compared to the thickness and width. When the term band is used to describe the shape of the core consisting of filaments, this term shall include filaments which are discontinuous across the width of the band as described in more detail below.

Bånd- eller baneformede elementer fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har meget høy strekkstyrke, da filamentkjernen som. gir elementet dets styrke foreligger i utvunnet og sterk komprimert form. Den høye kompresjonsgrad som muliggjøres ved hjelp av oppfinnelsen, gir et produkt med øket stabilitet med hensyn til tverrsnittsformen når elementet bøyes. Ribbon or web-shaped elements produced by the method according to the invention have very high tensile strength, as the filament core which. gives the element its strength exists in an extracted and strongly compressed form. The high degree of compression made possible by means of the invention gives a product with increased stability with respect to the cross-sectional shape when the element is bent.

Den i foreliggende beskrivelse anvendte betegnelse bunt, skal angi en gruppe, filamenter anordnet para-llelt med hverandre. Én slik gruppe kan dannes ved å kombinere et antall filamenter uten tvinning for å gi den større bunt som trenges for et bånd- eller baneformet element ifølge oppfinnelsen, eller bunten kan fremstilles direkte i ønsket størrelse som en lunte, dvs. en bunt tilnærmet rettlinjede parallelle filamenter som ikke er tvunnet sammen. Filamentgarn som normalt har meget liten tvinningsgrad,' som i alminde-lighet er mindre enn to tvinninger pr. 2,54 cm og ofte er mindre enn én tvinning pr. 2,54 cm, kan brukes for fremstilling av bånd- eller baneformede elementer ifølge oppfinnelsen uten at tvinningen trenger å fjernes. The term bundle used in the present description shall indicate a group of filaments arranged parallel to each other. One such group can be formed by combining a number of filaments without twisting to give the larger bundle needed for a ribbon or web-shaped element according to the invention, or the bundle can be produced directly in the desired size as a fuse, i.e. a bundle of approximately rectilinear parallel filaments that are not twisted together. Filament yarn which normally has a very low degree of twisting, which is generally less than two twists per 2.54 cm and is often less than one twist per 2.54 cm, can be used for the production of band- or web-shaped elements according to the invention without the twist having to be removed.

Et hvilket som helst syntetisk filament i kontinuerlig form kan anvendes som kjernemateriale, og fila-mentene kan ha sirkelformet eller ikke-sirkelformet tverrsnittsform eller foreligge i form av bånd. Det foretrekkes å bruke syntetiske filamenter som har en høy strekningsmodulus og fortrinnsvis en lav bruddforlengelse, som f.eks. polyetylentereftalat eller isotaktisk polypropylen-filamenter. Filamenter fremsti-lt av blandinger av forgrenet polyetylen og polypropylen eller blandinger av polypropylen og elastomere olefin-kopolymerer kan også anvendes. Blandinger av syntetiske filamenter som inneholder en stor andel filamenter med høy strekningsmodulus kan også anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Valget av materialer som skal anvendes i det enkelte tilfellet, er i første rekke avhengig av de egenskaper som kreves av tauet og materialomkostningene. Den valgte blanding kan omfatte filamenter med lavere strekningsmodulus, som f.eks. nylon 6 eller nylon 66 filamenter. For visse anvendelser trenges det fibre som har en høy tetthet.i tillegg til høy styrke og strekningsmodulus, i hvilket tilfelle glassfibre og visse typer regenererte cellulosefibre er meget egnet. Any synthetic filament in continuous form can be used as core material, and the filaments can have a circular or non-circular cross-sectional shape or be in the form of ribbons. It is preferred to use synthetic filaments which have a high tensile modulus and preferably a low elongation at break, such as e.g. polyethylene terephthalate or isotactic polypropylene filaments. Filaments made from blends of branched polyethylene and polypropylene or blends of polypropylene and elastomeric olefin copolymers can also be used. Mixtures of synthetic filaments containing a large proportion of filaments with a high tensile modulus can also be used in the method according to the invention. The choice of materials to be used in the individual case is primarily dependent on the properties required of the rope and the material costs. The chosen mixture may comprise filaments with a lower tensile modulus, such as e.g. nylon 6 or nylon 66 filaments. For certain applications, fibers are needed which have a high density in addition to high strength and tensile modulus, in which case glass fibers and certain types of regenerated cellulose fibers are very suitable.

Eksempler på egnede mantelmaterialer er belegg Examples of suitable casing materials are coatings

av forgrenede eller lineære polyetylenér eller blandinger av slike, polyvinylklorid, polyestere som f.eks. polyetylentereftalat, polyamider som polyhexametylen-adipamid eller stereo-regulær polypropylen. Mantelen kan ha glatt eller rillet ytre overflate. Det foretrekkes å bruke en glatt form for mantel-overflaten og å ha en total båndtykkelse på mindre enn 10 mm. Hvis mantelmaterialet er utsatt for degenerering ved innvirkning av lys eller andre ytre innflytelser, kan en stabili- of branched or linear polyethylenes or mixtures thereof, polyvinyl chloride, polyesters such as e.g. polyethylene terephthalate, polyamides such as polyhexamethylene adipamide or stereo-regular polypropylene. The mantle can have a smooth or grooved outer surface. It is preferred to use a smooth form for the mantle surface and to have a total tape thickness of less than 10 mm. If the mantle material is exposed to degeneration due to the impact of light or other external influences, a stabilizer can

serende substans iblandes i polymeren før ekstrudering, eller det mantlede element kan behandles slik at det dannes et over-flatelag av motstandsdyktig materiale. Mange stoffer som har en stabiliserende virkning i termoplastiske organiske materialer er vel kjent, f.eks. stoffer som absorberer ultrafiolett lys og antioksyderende fenolforbindelser i polyolefiner, samt organiske tinnforbindelser i klorinerte hydrokarbonpolymerer og kjønrøk i gummi. curing substance is incorporated into the polymer prior to extrusion, or the jacketed element may be treated to form a surface layer of resistant material. Many substances which have a stabilizing effect in thermoplastic organic materials are well known, e.g. substances that absorb ultraviolet light and antioxidant phenolic compounds in polyolefins, as well as organic tin compounds in chlorinated hydrocarbon polymers and carbon black in rubber.

Ved fremstilling av bånd eller baneformede elementer ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal fila-mentene som danner kjernen i det ferdige produkt foreligge som et diskontinuerlig bånd tvers over elementets bredde. Inn-trengningen av mantelmaterialet i mellomrommene mellom fila-mentene i kjernen øker tverrsnittsstabiliteten av det ferdige produkt mot bøyning. When producing bands or web-shaped elements by the method according to the invention, the filaments which form the core of the finished product must be present as a discontinuous band across the width of the element. The penetration of the sheath material into the spaces between the filaments in the core increases the cross-sectional stability of the finished product against bending.

Maskiner for ekstrudering av beiegg er vel kjent, f.eks. for fremstilling av elektriske kabler, og omfatter en trakt som inneholder et forråd med termoplastisk beleggmateriale, midler for tilførsel av dette materialet, i. smeltet tilstand til. overflaten av kabelkjernen og en kompresjonsdyse for kompri-mering av kabelkjernen før den påføres belegget. For anvendelse ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse må en slik ekstrusjonsbeleggmaskin forsynes med en anordning ved hjelp av hvilken kjernen kan utsettes for et under-atmosfærisk trykk, mens kjernen passerer gjennom maskinen. Ofte er det fordelaktig å anordne en kompresjonsdyse og en ekstrusjonsbeleggdyse i en enhet med anordninger for tilførsel av det reduserte trykk ved et punkt mellom dysene sammen med anordninger for tilførsel av smeltet beleggmateriale til beleggdysen. Eksempler på egnede beleggmaskiner er Pasquetti ekstrusjonsbeleggmaskin Machines for extruding bee eggs are well known, e.g. for the manufacture of electric cables, and comprises a hopper containing a supply of thermoplastic coating material, means for supplying this material, in the molten state to. the surface of the cable core and a compression nozzle for compressing the cable core before it is applied to the coating. For use in the method according to the present invention, such an extrusion coating machine must be provided with a device by means of which the core can be exposed to a sub-atmospheric pressure, while the core passes through the machine. Often it is advantageous to arrange a compression nozzle and an extrusion coating nozzle in a unit with means for supplying the reduced pressure at a point between the nozzles together with means for supplying molten coating material to the coating nozzle. Examples of suitable coating machines are the Pasquetti extrusion coating machine

(se Pasquetti, Varese, Lombardi, Italia) og Bone beleggmaskin (Bone Bros. Ltd., Alperton, Wembley, Middlesex). (see Pasquetti, Varese, Lombardi, Italy) and Bone coating machine (Bone Bros. Ltd., Alperton, Wembley, Middlesex).

I disse maskiner føres den samlede kjerne inn In these machines, the assembled core is introduced

i en kompresjonsdyse ved hvis sentrum det hersker under-atmosfærisk trykk, som tilveiebringes ved hjelp av en vakuum-pumpe hvis innløp er forbundet med dysen ved dette punkt. Kjernen utsettes således for et redusert trykk mens den befinner seg i dysen, og dette trykk bringes til innvirkning ved dysens innløpsende ved den selvtettende virkning av kjernen in a compression nozzle at the center of which sub-atmospheric pressure prevails, which is provided by means of a vacuum pump whose inlet is connected to the nozzle at this point. The core is thus exposed to a reduced pressure while in the nozzle, and this pressure is brought into effect at the inlet end of the nozzle by the self-sealing action of the core

som fyller dysen og ved utløpsenden med samme virkning kombinert med virkningen av den smeltede mantel. Mens det komprimerte produkt ennu er utsatt for et underatmosfærisk trykk, møter det en ringformet strøm av smeltet polymer som trekkes på kjerne-konstruksjonen og krympes fast på denne ved at det belagte produkt etter meget kort strekning føres gjennom et kjølevanns- which fills the nozzle and at the outlet end with the same effect combined with the effect of the molten mantle. While the compressed product is still exposed to a sub-atmospheric pressure, it encounters an annular stream of molten polymer which is drawn onto the core structure and is crimped onto this by the fact that the coated product is passed through a cooling water

bad eller en dusj av kjølevann. Hvis ekstrusjonsbelegget på- bath or a shower of cooling water. If the extrusion coating on-

føres mens kjernen befinner seg i horisontal stilling, er det nødvendig å holde den under noen spenning for å hindre ned- is carried while the core is in a horizontal position, it is necessary to keep it under some tension to prevent down-

synkning inntil mantelen er stivnet. sinking until the mantle has solidified.

Bånd- eller baneformede elementer fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, har en meget redusert tendens til utbuling eller annen endring av mantelens tverrsnittsform hvis en materiallengde komprimeres aksialt eller bøyes i lengderetningen eller tverr-retningen sammenlignet med et element fremstilt uten at det anvendes undertrykk under påføringen av belegget. Strip or web-shaped elements produced by the method according to the present invention have a much reduced tendency to bulge or otherwise change the cross-sectional shape of the mantle if a length of material is compressed axially or bent in the longitudinal or transverse direction compared to an element produced without the use of negative pressure during application of the coating.

Bånd- eller baneformede elementer fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes i alle situa- Strip or web-shaped elements produced by the method according to the invention can be used in all situations

sjoner hvor det kreves et bøyelig bånd med høy styrke, som f.eks. tions where a flexible band with high strength is required, such as e.g.

ved ombinding av pakker, hvor én eller flere lengder av det bånd- eller baneformede element bindes omkring pakken og endene festes ved stifting eller fastsying. Bånd ifølge oppfinnelsen har den spesielle fordel ved en slik anvendelse at endene kan festes ved sveising, som bør utføres slik at kjernematerialet forenes ved båndets fri ender. En annen anvendelse hvor den høye styrke og bøyelighet ifølge oppfinnelsen er fordelaktig, when rebinding packages, where one or more lengths of the ribbon or web-shaped element are tied around the package and the ends are secured by stapling or sewing. Bands according to the invention have the particular advantage in such an application that the ends can be fixed by welding, which should be carried out so that the core material is united at the free ends of the band. Another application where the high strength and flexibility according to the invention is advantageous,

er ved forsterkning av store beholdere, tanker osv., spesielt når det må regnes med store påkjenninger i armeringsbåndene, is when reinforcing large containers, tanks, etc., especially when large stresses must be expected in the reinforcing bands,

ved at båndet vikles omkring beholderen og de fri ender festes til hverandre. in that the tape is wrapped around the container and the free ends are attached to each other.

I det følgende skal oppfinnelsen beskrives gjennom In what follows, the invention will be described throughout

noen eksempler. some examples.

Eksempel 1. Example 1.

Polyetylentereftalat garn med 192 filamenter Polyethylene terephthalate yarn with 192 filaments

med en total denier på 1000 "og seighet på 8,3 g/denier og en tvinningsgrad på 0,75 vinning pr. 2,54 cm ble anvendt som rå-materiale for fremstilling av en tvinningsfri kjerne bestående av en enkelt bunt dannet ved uten tvinning å kombinere 300 with a total denier of 1000" and tenacity of 8.3 g/denier and a degree of twist of 0.75 turns per 2.54 cm was used as raw material for the manufacture of a twist-free core consisting of a single bundle formed by without twining to combine 300

lengder av garnet på 1000 denier. Garnbunten ble ført inn i lengths of 1000 denier yarn. The yarn bundle was fed into

kompresjonsdysen i en. Bone ekstrusjonsbeleggmaskin, hvor den ble utsatt for et redusert trykk på 12,5 cm kvikksølv i dysen umiddelbart før påføring av et belegg av smeltet forgrenet polyetylen (tettheten av polymeren 0,919) ved en temperatur på 205°C. Et 5 cm bredt bånd kom ut fra dysen og ble kjølt med en vanndusj før oppvikling. Båndtykkelsen var 1,5 mm og besto av kjernefilamenter omgitt av en polyetylenmantel med the compression nozzle in one. Bone extrusion coating machine, where it was subjected to a reduced pressure of 12.5 cm of mercury in the nozzle immediately before applying a coating of molten branched polyethylene (the density of the polymer 0.919) at a temperature of 205°C. A 5 cm wide strip emerged from the nozzle and was cooled with a water shower before winding. The tape thickness was 1.5 mm and consisted of core filaments surrounded by a polyethylene sheath with

en tykkelse på 0,7 mm; Briiddbelastningen av det ferdige produkt var 2,4 tonn svarende til en styrke på 8,1 pr. denier. a thickness of 0.7 mm; The mass load of the finished product was 2.4 tonnes, corresponding to a strength of 8.1 per deny.

Eksempel 2. Example 2.

En garnbunt bestående av 70 filamentgarn av den type som ble anvendt i eksempel 1, ble ført inn i kompresjonsdysen i en Bone ekstrusjonsbeleggmaskin hvor garnbuntene ble utsatt for et redusert trykk på 10 cm kvikksølv i dysen umiddelbart før påføring av et belegg av et smeltet polyvinylklorid (B.S.S, mykhet 4) av en temperatur på 170°C ved maskinens belegghode. Et bånd av en bredde på 5 cm kom ut av maskinen og ble kjølt med en vanndusj før oppvikling. Båndet hadde en total vekt på 4 kg/m , en bruddbelastning på 499 kg og en stivhet (målt som beskrevet i det følgende) på 1,65 kgra. A yarn bundle consisting of 70 filament yarns of the type used in Example 1 was fed into the compression die of a Bone extrusion coating machine where the yarn bundles were subjected to a reduced pressure of 10 cm of mercury in the die immediately prior to application of a coating of a molten polyvinyl chloride ( B.S.S, softness 4) of a temperature of 170°C at the coating head of the machine. A strip of a width of 5 cm came out of the machine and was cooled with a water shower before winding. The tape had a total weight of 4 kg/m, a breaking load of 499 kg and a stiffness (measured as described below) of 1.65 kg.

Eksempel 3. Example 3.

En garnbunt som anvendt i eksempel 2 ble ekstrusjonsbelagt som i samme eksempel med et smeltet polyuretan ved en temperatur på 170°C.. Det dannede bånd hadde en bredde på 5 cm og hadde en total vekt på 1,8 kg/m 2, en bruddbelastning på 470 kg og en stivhet på 0,93 kgm. A bundle of yarn as used in example 2 was extrusion coated as in the same example with a molten polyurethane at a temperature of 170°C. The resulting band had a width of 5 cm and had a total weight of 1.8 kg/m 2 , a breaking load of 470 kg and a stiffness of 0.93 kgm.

Eksempel 4. Example 4.

En garnbunt som anvendt i eksempel 2 ble ekstrusjonsbelagt 'som i dette eksempel med en smeltet forgrenet polyetylen (tetthet 0,919) ved en temperatur på 205°C. Båndet av en bredde på 5 cm hadde en total vekt på o 1,2 kg/m 2, en bruddbelastning på 520 kg og en stivhet på 2,4 kg.cm. A yarn bundle as used in Example 2 was extrusion coated as in this example with a melt branched polyethylene (density 0.919) at a temperature of 205°C. The strip of a width of 5 cm had a total weight of o 1.2 kg/m 2 , a breaking load of 520 kg and a stiffness of 2.4 kg.cm.

Eksempel 5. Example 5.

En garnbunt bestående av 150 rayon filamentgarn med høy styrke hver på 1100 denier og en styrke på 4,5 g/denier ble ekstrusjonsbelagt med forgrenet polyetylen som i eksempel 1. Det fremstilte 5 cm brede bånd hadde en bruddbelastning på A yarn bundle consisting of 150 high strength rayon filament yarns each of 1100 denier and a strength of 4.5 g/denier was extrusion coated with branched polyethylene as in Example 1. The produced 5 cm wide ribbon had a breaking load of

726 kg, som svarer til en bruddstyrke på 4,4 g/denier. 726 kg, which corresponds to a breaking strength of 4.4 g/denier.

Stivheten av prøver av de i foregående eksempler fremstilte bånd ble målt på følgende måte. En materiallengde legges flatt ut på en horisontal plate med den ene ende hengende noe ut over kanten av underlaget. En vektbelastning festes til den fri ende, og prøven skyves langsomt videre ut over kanten, inntil den fri ende danner en vinkel på 40° med horisontalplanet. Momentet som trenges for å frembringe denne nedsenkning, beregnes og angis som prøvens stivhet. The stiffness of samples of the tapes produced in the previous examples was measured in the following way. A length of material is laid out flat on a horizontal plate with one end hanging slightly over the edge of the substrate. A weight load is attached to the free end, and the sample is slowly pushed further over the edge, until the free end forms an angle of 40° with the horizontal plane. The moment needed to produce this immersion is calculated and given as the sample's stiffness.

Claims

Process for the production of composite products comprising a core of filaments and an outer sheath of thermoplastic material, where a core of approximately parallel filaments is compressed by passing through a compression die, exposed to a reduced atmospheric pressure and, by extrusion, an outer sheath of organic thermoplastic is applied material while subjected to the reduced pressure, characterized in that the core consists of a plurality of narrow bands of parallel filaments which are spaced apart in the lateral direction forming a larger discontinuous band and that the molten mantle material penetrates between the spaced spaced narrow bands forming a compact, flexible, uniform web-shaped element.