NO780031L - Plastbaand eller -stropp samt fremgangsmaate og anordning til fremstilling av samme - Google Patents

Abstract

Plastbånd eller -stropp samt fremgangsmåte og anordning til fremstilling av samme

Description

Denne oppfinnelse angår en molekylært orientert plast-stropp med gode fysikalske egenskaper, dvs. med stor strekkstyrke, stor motstand mot oppsplitting i lengderetningen, tilstrekkelig, stivhet i lengderetningen og stor motstand mot overflateslitasje. Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en anordning til fremstilling av en slik stropp.

I konvensjonell fremstilling av plaststropper til bruk ved ombinding av pakker o.l. ekstruderes en smelte av termoplastisk polymermateriale som kan orienteres molekylært, såsom polypropylen, nylon eller polyester eller hvori nevnte materialer utgjør

den største del av smeiten, som i ekstrudert tilstand har form av en streng som nedkjøles for tilveiebringelse av et kontinuerlig formstrukturemne. Dette strukturemne strekkes så i lengderetningen eller valses mellom trykkvalser for tilveiebringelse av en stropp i hvis materiale molekylene er orientert hvorved materialet '. bibringes bedre strekkstyrke og større motstand mot krympning

samt andre fordelaktige egenskaper.

Den langsgående molekylorientering som finnes i trykkval-sede eller strekkorienterte stropper, som har vært.særlig fremtredende i den siste tid, gjør seg ofte gjeldende ved at en sådan stropp har stor tilbøyelighet til oppsplitting i lengderetningen., eller til fibrillering når den utsettes for tverrgående påkjen-ninger. En tydelig fibrillering finner sted når stroppen klippes under strekk og det kan føre til sammenfiltring og/eller vanskeligheter ved matning i lengderetningen eller kan forhindre den forønskede forsegling eller binding av en slik stropp når den an-bringes på en pakke...

Det finnes flere forslag på hvordan oppsplitting i lengde-, retningen skal kunne unngås. Man har f.eks. oppnådd visse resul-tater ved å innleire partikler av uorganisk materiale, såsom kal-siumkarbonat, i det til å begynne med fremstilte emne, hvor slike partikler tjener til å avbryte den langsgående orientering av polymermolekylene når'emnet senere valses eller forlenges ved-strekking. Noen kontroll over plassering av partiklene finnes selvføl-gelig ikke og det må derfor til en viss grad gis avkall på noen av de fysikalske egenskaper i stroppen; såsom strekkstyrke, og lettvintheten ved fremstilling av stroppen, særlig hvis man til-setter store mengder av slike uorganiske partikler.

En stropp som ikke er skjør i tverretningen, er beskrevet i U.S. patent 3 066 366 og 3 104 937 og dannes ved fremstilling av...et..ekstrudert strukturemne av termoplastisk polymer med i lengderetningen forløpende, alternerende anordnede tykke og tynne

partier, hvilket emne senere strekkes i lengderetningen. Under, strekking (fremgår av patentskriftet) orienteres polymermolekylene langs dé■tykke partier av,emnet enaksialt mens molekylene langs de tynne, partier orienteres biaksialt, altså, henholdsvis i

en retning og i to retninger. Nøyaktig kontroli over formingen av det ekstruderte emne samt av den foretatte strekking .i lengderetningen er imidlertid vanskelig å oppnå, særlig når produksjons-hastigheten er stor.

Trykkvalsing av ekstruderte emner av omtalte art bibringer emnet biaksial molekylorientering,. men dette bevirker nedsettelse av strekkstyrken. Ifølge U.S. patent 3 394 045 etterfølges trykkvalsing av en ekstrudert film av polypropylen av strekking i lengderetningen, øyensynlig for økning av strekkstyrken med etter-følgende hurtigoppvarming av flatene, for oppsmelting av samme til en dybde på 25,4 til 76,2 mikrometer. '. Da molekylorienteringen oppheves i de partier av filmen som oppvarmes, kan filmens til-bøyelighet til oppsplitting.i lengderetningen vel nedsettes, men dette skjer på bekostning.av strekkstyrken og antagelig også andre fysikalske egenskaper.-

En stropp som er motstandsdyktig overfor langsgående oppslissing kan fremstilles ved at stroppen som er blitt orientert gjennomgående i en retning, forsynes med pregning som.tjener til å bibringe stroppens overflatepartier en toakset (biaksial) orientering. Denne teknikk synes også å medføre et visst tap. av strekkstyrke og en viss reduksjon av stroppens stivhet i lengderetningen.

I samsvar med denne oppfinnelse er det tilveiebragt et bånd eller en stropp av i det vesentlige uorientert termoplastisk polymermateriale med et tverrsnitt med korrugert konfigurasjon

og stort sett jevn tykkelse med i det minste partier av stroppen komprimert, dvs. ekspandert i retning av stroppens bredde, for orientering av polymermolekylene i stroppens tverretning, hvoretter stroppen er forlenget for orientering av polymermolekylene også og overveiende i stroppens lengderetning. Under en av de to-orienteringer og fortrinnsvis under begge (både i tverretningen og i lengderetningen) holdes stroppen ved en temperatur innenfor temperaturområde for orientering for det spesielle termoplastpo-lymermateriale som benyttes.

Med "korrugert konfigurasjon'1 av tverrsnittet av stroppen under, og etter fremstillingen menes en kontur dannet av motsatte, sinusaktige- flater som hver omfatter flere rygger og daler som alternerer innbyrdes. Disse sinusflater svarer til eller går i hverandre, dvs. at ryggene av en slik flate ligger motsatt dalene av den andre flate, og at flatene fortrinnsvis er i avstand fra hverandre for bestemmelse av en tykkelse som for det blotte øye er i det vesentlige jevn langsetter hele bredden av stroppen eller båndet. "Stropptykkelse" betyr således den dimensjon som måles langs en linje som forløper vinkelrett på disse sinusaktige flater. Disse rygger og daler er fortrinnsvis i . form av glatte , jevne områder, dvs. ikke tilspissede, og ryggene langs de sinusformede flater er fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, anordnet med stort sett samme frekvens og amplitude.

Med uttrykket "stropp" eller "bånd" menes her et kontinuerlig bånd, en lisse, bane, ark, film e.l., hvis bredde er mange ganger større enn tykkelsen. Med"i det vesentlige uorientert termoplastisk polymermateriale" menes et termoplastisk materiale som kan orienteres, og hvor oriehteringsgraden for polymerets molekyler er mindre enn den som er nødvendig for å omgjøre et sådant bånd til å være brukbart som stropp ved sammenbinding eller emballéring. F.eks. kan fremstilling av et bånd ved ekstrudering av en smeltet strøm av orienterbart termoplastmateriale gjennom en tilformet åpning ned i et kjølebad godt resultere i en viss orientering av polymermolekylene, men allikevel er et sådant bånd på dette trinn ubrukelig som stropp. Først når et sådant bånd er orientert molekylært, f.eks. ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er,det anvendelig for stropping eller emballéring og kan da kalles "stropp" . Termoplastiske polymermate.rialer kan f.eks. omfatte i det minste delvis polypropylen, nylon og polyester.

Med "temperaturområde for orientering" menes det tempera-.turområde innenfor hvilket en orientering av molekylene i det termoplastiske polymermateriale kan oppnås forholdsvis lett. Dette område strekker seg fra og noe over materialets omvandlings-temperatur av annen orden og under en temperatur hvor opphevelsen av orienteringen ved strekking skjer så raskt at båndet som er'

blitt strukket, holder ingen merkbar- orientering når strekkingen er opphevet. Det spesifikke orienteringstemperaturområde vil selvfølgelig variere sammen med materialet og kan bestemmes ved eksperimentering eller fra tidligere forsøk, f.eks. etter U.S. patent 3 141 912.

For å gjøre sammenligningen av stroppen - ifølge oppfinnelsen med konvensjonelle stropper med en eller begge flater glatte og/eller, pregede lettere, gjøres det her bruk av begrepet "enhets- , vekt," som er vekten aven lengde på 30,5 cm av en bestemt stropp målt i gram.

Denne oppfinnelse tilveiebringer et formet bånd av i det vesentlige uorientert termoplastisk polymermateriale med et tverrsnitt med korrugert konfigurasjon og i det vesentlige jevn tykkel-. 'se frembragt ved ekstrudering av slikt polymermateriale i smeltet tilstand gjennom en tilsvarende formet dyseåpning og deretter ned-kjøling av samme med bare ubetydelig deformering. Alternativt kan .et bånd med f.eks. rektangulært tverrsnitt omformes til korrugert konfigurasjon, f.eks. vedAoppmyking av båndet med varme og deretter trekning av båndet på en korrugert flate. I de korrugerte bånd som er frembragt ved hjelp av denne prosess, har polymermolekylene stort sett neglisjerbar orientering. Derfor komprimeres disse bånd, f.eks. mellom valsene som har valseflater, med tilsvarende båndkorrugeringer, for ekspandering av båndene sideveis og bibringelse av tverrgående molekylorientering og deretter forlenges båndene for tilveiebringelse av énønskelig poly-merorientering .i lengderetningen.

Båndet formes fortrinnsvis av termoplastisk polymermateriale med i det vesentlige flatt, .rektangulært .tverrsnitt som gjør ekstruderingen og kjølingen enklere. Deretter komprimeres båndet mellom et par samvirkende korrugerte valser som omformer og utvider båndet i sideretningen. Omformingen av båndets tverrsnitt til korrugert form og den tverrgående orientering av polymermolekylene' i båndet oppnås samtidig. Det således med i lengderetningen forløpende korrugeringer. forsynte bånd strekkes så i lengderetningen for .orientering av polymerets molekyler overveiende i båndets lengderetning. Båndet holdes fortrinnsvis på en temperatur innenfor orienteringstemperaturområdet både under komprimering og under forlengelse, slik at molekylorienteringen kan skje lettere og likeså omformingen.

Fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, utføres de suksessive trinn ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen mens båndet kontinuerlig beveger seg fra et bad, hvori det er blitt ekstrudert til det sted hvor den ferdige stropp samles opp. I dette■tilfelle er det mulig at sammenklemming eller komprimering av båndet ved hjelp av to samvirkende,'korrugerende valser kan etterfølges, av forlengelse ved hjelp av to strekkvalser umiddelbart etter omformingen av båndet og den tverrgående molekylorientering. Slike trekkvalser eller strekkvalser er anbragt i det minste i.en slik avstand fra korrugeringsvalsene at'det forønskede strekkforhold under lengdes trekkingen lett. kan oppnås.

Under strekkingen vil båndet normalt innsnevres i tverretningen. En måte å-unngå denne innsnevring på eller i det minste å styre den, er å benytte i det mins-té en styrevalse mellom pare-ne med.korrugeringsvalser og strekkvalser. En slik breddekon-trollvalse har en omkretsflate som svarer til korrugeringsvalsenes og er i anlegg med en side av det korrugerte bånd. Denne kontrollvalse drives bare ved hjelp av det fremmatede bånd og ut-øver' ingen valsevirkning eller trykkvirkning, slik at strekking i lengderetningen av det korrugerte bånd skjer langs hele lengden mellom korrugeringsvalsene og strekkvalsene.

Som allerede nevnt foretrekkes det ved fremgangsmåten ifølge oppfinnélsen at polymermolekylene i båndet før omformingen av samme til korrugert konfigurasjon er i det 'vesentlige uorienterte, dvs. at orienteringsgraden for polymermolekylene' er mindre enn den,. som trenges for å gjøre båndet egnet til bruk som stropp ved pakking eller emballéring. Det er således, innenfor oppfinnel-sens ramme å bibringe polymermolekylene en viss orientering,såsom ved trykkvalsing, før omforming til korrugert konfigurasjon. I samsvar med hva som.er'nevnt ovenfor, betraktes et sådant bånd som i det vesentlige uorientert, og under'den etterfølgende pas-sering av båndet mellom de korrugerende valser orienteres b.åndets polymermolekyler i tverretningen samtidig som'båndets tverrsnitt. '. omformes. til en korrugert konfigurasjon.

Reversering av orienteringstrinnene i samsvar med oppfinnelsen, dvs. først å strekke båndet i lengderetningen og deretter å orientere polymermolekylene i tverretningen under korrugeringen, har vist seg å være helt utilfredsstillende. Ved en slik fremgangsmåte vil det i lengderetningen orienterte bånd simpelthen oppsplittes i lengderetningen når korrugering forsøkes. Det må derfor sørges for at molekylorienteringen i lengderetningen blir minimal, før båndet er blitt orientert på tvers og korrugert.

I én anordning ifølge oppfinnelsen forløper aksene for korrugeringsvalsene innbyrdes parallelle og .ligger i et felles plan som forløper stort sett vinkelrett på båndets bane når det - beveger seg mellom valsene, slik.at begge valser virker samtidig fra hver sin side av båndet. Hver valse har omkretsfremspring jevnt, fordelt i valsens lengderetning og fremspringene på hver valse og områdene mellom dem danner sammen en jevn og kontinuerlig flate'som har sinusaktig forløp når den betraktes i lengderet-.vningen gjennom valsen.. Disse sinusaktige flater omfatter hver rygger og daler, hvor ryggene på den ene valseflate passer inn i dalene på den andre valseflate. Avstanden mellom sinusflatene er fortrinnsvis jevn over hele lengden av valsene og ryggene i valse-flåtene har samme 'f rekvens og amplitude.

Det er klart at jo større antall rygger det er dannet på de respektive sinus-f later av korrugeringsvalsene, desto større blir antall langsgående korrugeringer på termoplastbåndet og desto større blir båndets overflate. Hvis komprimeringsgraden holdes' konstant, vil-et større antall korrugeringer langs båndets.bredde føre til større grad•av tverrorientering av molekylene i materialet,, dvs. at tverrorienteringen kan varieres etter ønske.ved foran-dring av antall korrugeringer som formes i båndet og/eller av trykket som tilføres under korrugeringen. Korrugerihgsvalser med 10 korrugeringer pr. 2,54 cm lengde og en dybde på 0.,254 cm har

vist seg å være tilfredsstillende ved fremstilling av stropper

med en bredde på 0,95 cm.

En av korrugeringsvalsene tvangsdrives, men fortrinnsvis er begge valser tvangsdrevne, slik at deres.omkretsflate beveger seg. med samme hastighet. I det minste en av korrugeringsvalsene er også innstillbar,' slik at avstanden, mellom valsenes omkretsflater kan varieres jevnt. Jo mindre avstanden mellom yalse.flåtene blir i forhold til båndets tykkelse, desto større blir sammentryk-ningen og den sidevise utvidelse av båndet.

Mekanismen som bevirker at polymerets molekyler oriente-• res. i båndets tverretning under sammenpressingen, er ikke bestemt, men denne bestemmelse er heller ikke nødvendig for full forståelse av oppfinnelsen og bedømmelse av de fordeler som oppnås. Det er mulig at en sådan tverrgående molekylorientering bare skyldes de trykkrefter som båndet utsettes for eller kanskje er den et resul-tat av sidestrekkreftene som oppstår når ryggene til de respektive valseflater tvinger båndet inn i dalene av de motsatte sinusformede eller bølgeformede valseflater eller orienteringen forår-sakes kanskje av en kombinasjon av slike krefter. ■Uansett defini-sjonen for orienteringsmekanismen bevirker sammentrykkingen og utvidelsen, i bredden av båndet av det termoplastiske polymermateriale ved hjelp av de korrugerende valser for forsyning av båndet med.et tverrsnitt med korrugert form at båndet samtidig forsynes med den ønskede tverrgående polymermolekylorientering.

En eller flere valser til styring av båndets bredde kan benyttes og hver valses akse er da anordnet parallelt, med korrugeringsvalsenes. En slik kontrollvalse har en omkretsflaté som svarer til korrugeringsvalsen.es og er anordnet slik at. ryggene- på •kontrollvalsen er i det vesentlige i samsvar med ryggene på båndet som forlater korrugeringsvalsene.. Kontrollvalsen er en løsvalse og drives av båndet som beveger seg i berøring med valsen. • Forlengelsen av det korrugerte bånd ved påvirkning av strekkvalsene og dermed tilbøyeligheten til:innsnevring er mest fremtredende når båndet forlater korrugerings.valsene. Derfor er kontrollvalsen e.ller valsene anordnet tett inntil korrugeringsvalsene eller så nær som mulig, slik at ingen innsnevring finner sted når båndet forlater ko.r-rugeringsvalsene bg går over til kontrollvalsen eller -valsene. Følgen er .at kontrollvalsen ikke forstyrrer strekkingen i lengderetningen av det korrugerte'bånd

som foregår på strekningen mellom korrugeringsvalsene og kontrollvalsen, men utøver en viss bremsevirkning på båndet i sideretningen eller tverretningen i det område hvor forlengelsen av båndet er mest fremtredende.

Strekkvalsene er fortrinnsvis med glatt omkretsflate hvor

i det minste en av valsene er tvangsdreven for å tvinge båndet til å strekke seg i lengderetningen-ved et forutbestemt eller ønskelig strekkforhold.

Den overveiende langsgående orientering av polymermolekylene i det korrugerte stroppebånd fører til at stroppen får stor strekkstyrke.- Da det også er til stede molekyler som er orientert i tverretningen, fører denne orientering til at stroppen også har betydelig motstand mot langsgående oppslissing eller fibrillering. Denne motstand mot fibrillering bringer tydeligvis ingen reduksjon av strekkstyrken med seg, dvs. at stroppen ifølge oppfinnelsen har både en stor strekkstyrke og.en stor motstand, mot oppslissing i lengderetningen og som er betydelig større enn tilsvarende verdier for en konvensjonell flat eller glatt stropp som er formet av et bånd med samme vekt pr. lengdeenhet og som er strukket 'ut med like stort strekkforhold eller en lignende stropp som. er preget i den hensikt å unngå langsgående oppslissing.

Selve den korrugerte konfigurasjon bibringer stroppen mange ønskelige egenskaper. Mer spesielt gjør nærværet av de langsgående korrugeringer stroppen mer stiv enn de vanlige stropper med glatt overflate eller preget overflate med samme enhetsvekt og dette gjør det lettere og mer pålitelig .å mate stroppen frem ved'skyving i lengderetningen, f.eks. langs gaffelen av en automatisk stroppemaskin. Ettersom bare ganske begrensede og kontinuerlige områder av de korrugerte stroppeflater utsettes for friksjon eller nedslitning under stropping, skjer overføringen av en. slik korrugert stropp jevnt og.uten merkbar støydannelse.

Ingen særlige vanskeligheter oppstår når stroppen vikles opp som en rull. Det har vist seg at ved slike vikleruller er stroppevindingenes tilbøyelighet til å skrelle av eller skalle av, dvs. forskyve seg selv bort fra rullens ender, mindre enn hva som var tilfelle med ruller med stropper med glatt overflate.

Den korrugerte stropp ifølge oppfinnelsen antar fordelak-tig adskillig mindre eller svakere krumming enn en vanlig stropp når den vikles fra en rull etter lagring. En slik krumming kan sees etter avvikling av stroppen og er mest fremtredende i de partier som ligger ved rullens ender og det er å anta at dette skyldes avspenningen av de langsgående kantpartier av-stroppen som er under strekk i, den viklede rull.1 For øyeblikket er det ikke kjent om denne nedsettelse av krummingen i stroppen ifølge oppfinnelsen skyldes stroppens korrugerte form, stroppens molekylorientering eller fremgangsmåten til fremstilling av stroppen eller en kombinasjin av disse faktorer. Det fremgår•imidlertid at denne nedsatte krumning av stroppen fører til lettere og jev-nere overføring av stroppen til og gjennom stroppeapparatet, selvfølgelig med mindre slitasje, og mindre, støving.

■Selv om korrugeringene er til stede,oppnås god varmefor-

segling av overlappende stroppartier uten særlige vanskeligheter når det benyttes et opphetet blad og overraskende har de frembragte varmeforseglinger vist seg å være vesentlig sterkere og mer effek-tive enn de som frembringes ved 'varmeforsegling av stropper med glatt overflate.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av eksempler og under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en anordning til utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og illustrerer samtidig fremgangsmåten, fig. 2 viser et parti av et tverrsnitt stort sett langs linjen Il-il på fig. 1, men vist i større målestokk, fig. 3 viser et grunnriss av et parti av anordningen i det vesentlige som antydet med piler III-III på fig. 1 også her i større målestokk, og hvor endel av stroppen under fremstillingen er vist,

og fig. 4 viser et vertikalshitt gjennom et parti av stroppen fremstilt i samsvar med oppfinnelsen.

Ved den på fig. 1 illustrerte fremgangsmåte ekstruderes

en strøm 9 av smeltet termoplastisk polymermateriale, f.eks. polypropylen fra en trakt 11 gjennom en i det vesentlige rektangulær dyseåpning og inn i et kjølebad 13 i en tank 15. Badet 13 kan simpelthen bestå av vann méd hensiktsmessig temperatur for å bevirke størkning av den ekstruderte strøm av smeltet polymermateriale til en streng eller et bånd 17 med rektangulært tverrsnitt., som stort sett svarer til dysens tverrsnitt. Dette bånd 17 føres rundt føringsvalser 19 og 21 og mates fra badet 13 med jevn hastighet fremover ved hjelp av klemvalser 23 og 25, hvorav i det

•minste en ér tvangsdrevet. Båndet 17 er betydelig nedkjølt og opprettholder derfor i det vesentlige sitt rektangulære tverr-

snitt til det blir omformet, hvilket- skal beskrives nærmere nedenfor.

Ruller 2 7 og 29 som er tvangsdrevne, roterer med i det ve-sentlige, samme turtall som klemvalsene 23 og.25 og samvirker med føringsruller 31 og 33 for fremmatning av båndet 17 til varmere 35 og 37 og hvor båndet 17 passerer avbøyningsruller 39 og .41 som tvinger båndet 17 til å innta riktig vinkel eller stilling i forhold til de respektive ruller 27 og 29 for å sikre- godt grep og kontinuerlig fremmatning av båndet 17. Under passeringen av var-meovnene 35 og 37 oppvarmes båndet 17 til en temperatur innenfor orienteringstemperaturområdet for vedkommende polymermateriale,

som f.eks. for polypropylen kan være 60 til 149°C og fortrinnsvis

fra 82 til 110°C. Va.rmeovnene 35. og 37 kan være av hvilken som

helst type of kan f.eks.bestå av rader med infrarøde lamper eller panelovner eller kan være gassoppvarmede ovner..

Etter at båndet .17 har passert varmeovnen 37/presses det av klemvalser 43 og 45 mot omkretsflaten av en rulle 47 som drives

med stort sett samme hastighet som rullene 27 og 29. Rullen 47

•er fortrinnsvis oppvarmet innvendig,- såsommed opphetet fluidum, og hindrer nedkjøling av båndet 17. Fra rullen 47 .føres båndet 17 til korrugeringsvalser 49 og 51 og klemmes mellom dem-og føres

videre'ved hjelp av strekkvalser 53 og 55 som har glatt omkretsflate. ■. I det minste en og fortrinnsvis begge korrugeringsvalser 49,51 er tvangsdrevne og opererer med stort sett samme hastighet som rullen 4 7 og i det minste en, men fortrinnsvis begge, strekkvalser 53,55 drives med en hastighet som bevirker at båndet 17 strekkes i et forutbestemt strekkforhold etter at det har passert korrugeringsvalsene 49,51. Båndet 17 som er av polypropylen, strekkes i lengderetningen på dette operasjonstrinn med et strekkforhold fra 6 til 12 og .fortrinnsvis fra 7-8.

For i det minste å nedsette innsnevringen av det korrugerte bånd 17 under lengdestrekkingen omfatter anordningen en kontrollvalse 57 som er i anlegg med \mdersiden av båndet når det beveger seg mellom korrugeringsvalsene 49 og 51 og strekkvalsene 53 og 55. Denne kontrollvalse 57 har en omkretsflate som svarer til korrugeringsvalsene 49 og 51 og drives bare av selve båndet 17 som er i bevegelse. Kontrollvalsen 57 er anordnet så nær korrugeringsvalsene 49 og 51 at bare en liten om noen innsnevring finner sted mellom korrugeringsvalsene og.kontrollvalsen.

Om ønskelig kan strekkvalsene 53,55.være kjølte, f.eks. ved hjelp av innvendig kjøling for å påbegynne nedkjølingen av båndet 1.7. Ruller 59,61<p>g 63 tjener til. å føre båndet 17 gjennom et kjølebad 65 i en tank 67, hvor båndet eller strengen, kjø-les ned til under orienteringstemperaturområdet og fortrinnsvis til. omgivelsestemperaturen ., Det. orienterte bånd som nå fremtrer, som stropp 69, føres videre fra rullen 63 til et hensiktsmessig oppsamllngssted som antydet med pilen 71.

Det særskilte ved denne oppfinnelse er.nærværet av de korrugerte valser 49 og 51 som sammen sammenpresser båndet 17 for å bibringe tverrsnittet en korrugert form. Denne korrugerte•kontur tilveiebringer i seg selv mange ønskelige egenskaper for stroppen 69-, men sammenpressingen og dermed utvidelsen i sideretningen av båndet 17 i form av de omtalte korrugeringer bevirker også-orientering av polymermolekylene i tverretningen av båndet 17, hvilket resulterer i ytterligere ønskelige egenskaper.for strop- - pen 69.

Mer spesielt omfatter korrugeringsvalsene 49 og 51 omkrets-. flater 73 og 75 som er "glatte, kontinuerlige og, som det fremgår av fig. 2, sinusformede. De sinusformede flater 73 og 75 er begge dannet av rygger 77 og daler 79', hvor ryggene av den ene flate går inn i dalene av den andre flate. I det. minste en av korrugeringsvalsene. 49 og. '51 er innstillbar for regulering av avstanden mellom sinusflatene 73 og 75 for oppnåelse av den forønskede sammenpressing ■og omforming av båndet 17. Under omformingen orienteres polymermolekylene i tverretningen av båndet 17- som vist skjematisk med piler 8,1 både på fig. 2 og. 3. Etter at båndet 17 har forlatt korrugeringsvalsene 49 og 51,cg under strekkingen av båndet 17 ved strekkvalsene 53 og 5 orienteres båndets polymermolekyler i lengderetningen, som antydet skjematisk med piler 83 på fig. 3.og slik at denne langsgående molekylorientering er den overveiende. :,

Fra tverrsnittet av stroppen'69 på fig. 4 vil det fremgå at for. det blotte øye er stropptykkelsen stort sett ensartet og likeså stroppens korrugerihg. Da de suksessive langsgående partier av. båndet 17 utsettes for samme behandling, vil alle partier av stroppen 69 ha samme egenskaper.

For enda bedre forståelse av oppfinnelsen henvises til etterfølgende eksempel.

Unntatt de spesielt nedenfor'nevnte tilfelle ble apparatet som er vist på fig. 1,benyttet til fremstilling av flere like, kontinuerlige, flate bånd av polypropylenharpiks, hvor polymermolekylene var i det vesentlige uorienterte. Hvert av disse bånd ble formet og molekylorientert separat og som en kontinuerlig operasjon fra ekstrudering' til oppsamling.

Hvert bånd ble fremstilt ved kontinuerlig ekstrudering

av smeltet polypropylenharpiks med samme sammensetning gjennom en rektangulær dyseåpning 11 og strømmen 9 ble kjølt i vannbadet 13 ved en temperatur på 11,7°C. Alle bånd hadde samme enhetsvekt og bredde, slik at stroppen som var fremstilt av disse bånd hadde . en bredde•på stort sett 0,9 5 cm. Båndene ble opphetet med infra-røde • lamper i varmeovhéne 35,37 til en temperatur på omtrent 82 til 110°C mens orientering av molekylene pågikk.

Mens korrugeringsvalsene 49 og 51 og kontrollvalsen 57

var fjernet fra båndets bane, ble det opphetede bånd ført til anlegg med den drevne rulle 4 7 ved hjelp av klemruller 4 3 og 45 og deretter strukket med strekkforhold 8:1 ved hjelp av strekkrulle-ne 53 og 55. Ved fremstilling av vanlige strekkorienterte stropper ér strekkforholdét 8:1 det vanlige, da andre strekkforhold fører til ulemper som oppveier de fordeler som kan oppnås. F.eks. vil strekkforhold som er lavere enn 8:1 føre til at stroppen får bedre egenskaper når det gjelder forlengelse før bruddet, men strekkstyrken blir for liten og dermed utilfredsstillende. Hvis stroppen på den annen side utsettes for strekkforhold som er større enn 8:1, vil strekkstyrken, være større, men stroppen vil ha lett for ' å ■ fibrilleres.

Sammenligning med flat stropp

Etter strekkorientering ble stroppen nedkjølt og avspent

i badet 65 ved en temperatur på omtrent 11,7°C og deretter oppsam-let til en rull. Porsjoner av en slik konvensjonell flat eller glatt stropp ble brukt til forskjellige forsøk og resultatene satt opp i tabell I.

Sammenligningseksempel - preget stropp

En flat stropp ble formet som beskrevet ovenfor og deretter preget med vanlige pregevalse.r som preget skilte, sammenpresse-de områder med stort sett diamantformet.kontur.. Partier av denne pregede stropp ble også utsatt for samme prøver som den flate stropp og gjennomsnittsverdiene fremgår av tabell I.

Eksempel ifølge oppfinnelsen - korrugert' stropp

En,stropp i samsvar med oppfinnelsen ble formet ved omforming av det rektangulære bånd av polypropylen,med etterfølgende oppvarming til orienterings temperatur 82° til 110°C.- Det ble benyttet, korrugerte valser 49 og 51 med ytterdiameter 7,62' cm og

■med ti riller pr. 2,54 cm, en dybde på 0,254 cm. Valsene hadde sinusformede flater som stort sett passet til hverandre og hadde rygger og daler med samme frekvens og amplitude. Det korrugerte bånd ble ført til anlegg med breddekontroll<y>alsen 57 og ble strukket under sin bevegelse mellom korrugeringsvalsene 49,51 og strekkvalsene 53 og 55..Breddekontrollvalsen 57 var anordnet slik at omkretsen var nesten i berøring med korrugeringsvalsen '51.

Ved forsøk med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har man bestemt at korrugerte stropper med strekkstyrke som kan sammenlig-nes med strekkstyrken for konvensjonelle flate og pregede stropper oppnås ved .å bruke strekkf orhold på bare- 7:1. Dette strekkfor-' . hold ble således benyttet ved fremstilling av den her beskrevne korrugerte stropp for sammenligning av de andre egenskaper ved slike stropper med egenskapene for konvensjonelle flate og pregede stropper. Den fremstilte stropp ble kjølt og avspent i badet 65 og opprullet 'til en rull. Partier av denne stropp ble utsatt . for de samme forsøk som den flate stropp og den pregede stropp og gjennomsnittsverdiene fra hvert forsøk finnes i tabell I.

Som det'fremgår av tabell I er partier av de forskjellige stropper undersøkt for bestémmelse av strekkstyrken, forlengelsen, oppslissingsmotstanden, varmeskjøtstyrken og stivheten. Et antall partier fra h<y>er stropp ble underkastet de samme forsøk. Da stroppen ifølge oppfinnelsen viste seg å ha bemerkelsesvis stor motstand mot oppslissing, stor varmeskjøtstyrke og gode stivhets-egenskaper, ble ikke færre enn ti prøver av forskjellige stropper underkastet de nevnte forsøk for å bekrefte resultatet.

Strekkstyrken, forlengelsen og varmeskjøtstyrken ble bestemt ved hjelp av et vanlig s trekks.tyrkeapparat (Instron-apparat) . Strekkstyrke- og skjøtstyrkeforsøk ble utført i samsvar med U.S. spesifikasjon PPP-S-760B for ikke-metall stropper (og forbindere) av 28. september 1973 fra General Services Administration. Stroppens bredde•var 0,95 cm. Forlengelsen er et mål på i hvilken grad stroppen vil strekkes eller forlenges før den brister, hvilket vanligvis innebærer kraftigere strekkorientering av.stroppen, kraftigere strekkstyrke og mindre forlengelse. En viss forlengel-^se av stroppen er imidlertid ønskelig forutsatt at strekkstyrken ikke reduseres vesentlig,, slik at en stropp etter at den først.er anbragt på en pakke, kan oppta sjokkbelastninger uten bris.tning.. Det vil fremgå av tabell I at den,korrugerte stropp ifølge oppfinnelsen tillater en større spesifikk forlengelse før den brister enn en flat eller preget .stropp, selv om. stroppen har en strekkstyrke som er større enn for den pregede stropp og i det vesentlige samme som den flate stropp.

Motstanden mot oppslissin<g>.'i lengderetningen bestemmes ved sammenligning av. krefter som kreves for å bevirke oppslissing av forskjellige stropper. Disse verdier ble oppnådd ved hjelp av en strekkprøvemaskin hvor en enkelt stropp eller endel av samme, ble lagt langs et parti av omkretsen av et med riller forsynt hjul.som ble festet til lastcellen i prøyemaskinen og stroppar-tiets ender ble hensiktsmessig festet'til maskinens krysshode. Rillen i det oppriliede hjul strekker seg langs hele omkretsen og har V-formet tverrsnitt med en bredde på 1,0 2 cm og 0,4 2 cm hhv. ved den ytre og den indre ende. Etter at maskinen var kalibrert, ble krysshodet beveget med en hastighet på 1.5,2 cm pr. minutt til stroppartiet som lå over rillen ble slisset opp.

Varmeskjøtstyrkeverdier indikerer strekket som må tilfø-res for å bevirke brudd i skjøten fremstilt ved hjelp av en automatisk stroppemaskin som beskrevet i U.S. patent 3 759 169. Van-• ligvis er varmeskjøter fremstilt med flate stropper sterkere enn. varmeskjøter fremstilt med pregede stropper. Sammenligningen av en flat stropps skjøtstyrke med styrken av stroppen selv viser at det. strekk som kreves for å bryte skjøten, ligger på 60 til 7.0% av den kraft som trenges for å bryte et ikke skjøtt parti av stro-pen. På den.annen side viser forsøkene åt for den korrugerte stropp ifølge oppfinnelsen trenges det fra 80 til.83% av nevnte kraft.

Stroppens stivhet er normalt stroppens evne til å motstå bøyning og som ne<y>nt ovenfor er det lettere å bevege i lengderetningen en stropp som er stivere, f.eks. når den skal mates gjennom gaffelen i stroppemaskinen bare ved at stroppen forskyves fremover.

Stivhetsverdiene er bestemt ved hjelp av en vanlig motor-drevet Gurley stivhetsmåler.Stropprøver ble skåret ut slik at en-dene var.nøyaktig rette. Hver prøve var 3,81 cm lang og en ende av hver prøve var dekket med Scotch Brand Tape .nr. 710 som dekket 1,27 cm av lengden av hver prøve samt den skårne endeflate'. Denne tape tjener til utjevning av friksjonsegenskap&ne på prøvens overflate. De forskjellige stropprøver b,le undersøkt adskilt ved at den ikke med tape dekkede ende ble fastklemt,' den frie ende forløp parallell med ■ en overlapning på 0,64 cm i forhold til top-pen av avbøyningsskovlen i apparatet. Deretter ble apparatet satt igang og skovlen tvang prøvens frie- ende til å bøye seg til den gikk klar av skovlen. Apparatets skalaavlesninger ble notert når den frie ende av prøven gikk. klar av skovlen og slike avles-ninger ble tatt først- når den frie ende ble bøyd i den ene retning og deretter når den ble bøyd i den'andre retning.

I tillegg til de ovenfor omtalte forsøk har det vist seg at stroppen ifølge oppfinnelsen bøyde seg meget mindre enn en flat eller en preget stropp etter å ha vært sammenrullet i en kveil i 24 timer. Etter en slik lagringsperiode hadde en stropplengde på 2,13 eller 2,4 m av en flat stropp, som var anbragt ved enden av en rull, en krumningsradius fra 9,1 til 12,2 m, mens en-tilsvarende lengde av korrugert stropp ifølge oppfinnelsenhadde- en radius på 15,2 m. Med mindre krumning blir det mindre slitasje på-kanten av den korrugerte stropp og dermed også mindre støving ved stropping når det benyttes en automatisk stroppemaskin av.den art som er beskrevet i U.S. patent 3 759 169.

Det er tidligere kjent en.stropp ay polypropylen med be-.-tegnelsen "Contrax 714" fremstilt av Signode Corporation. Det antas at stroppen er fremstilt etter prosessen ifølge U.S. patent 3 394 045, som er omtalt ovenfor. En slik stropp yter bra motstand mot oppslissing i lengderetningen, men har heller svak strekkstyrke og er typisk for stropper hvor molekylorienteringen er frembragt ved trykkvalsing.

Stroppen består overveiende av polypropylenharpiks, men sammensetningen av "Contrax 714" er .ikke bestemt.. Fremgangsmåten ved fremstilling av "Contrax 714" .er heller ikke kjent og dermed heller ikke graden av molekylorienteringen. Det er heller ikke kjent på hvilken måte orienteringen er oppnådd og hva slags til-setninger som er innleiret i stroppen under' behandlingen. Den smaleste stropp- av "Contrax.714"-type som kan fåes, har en bredde på 1,1 cm og er noe bredere (0,16 cm), men noe tynnere enn en konvensjonell glatt og preget stropp- og- den korrugerte stropp ifølge oppfinnelsen som ble behandlet ovenfor. Selv om en nøyaktig sammenligning mellom den'korrugerte stropp, ifølge oppfinnelsen og den kjente stropp "Contrax 714" ikke kan utføres, er typiske egenskaper for den sistnevnte stropp som følger:

Det er bemerkelsesverdig.at mens stroppen "Contrax 714" har en. spesifikk forlengelse som er sammenlignbar med den korrugerte stropp ifølge oppfinnelsen, .og god motstand overfor oppslissing i lengderetningen, er strekkstyrken og særlig stivheten for "Contrax 714" meget dårligere enn for den korrugerte stropp ifølge oppfinnelsen.

Claims (30)

1. Stropp av termoplastisk polymermateriale- med stor strekkstyrke, god motstand met langsgående oppslissing,' stor stivhet i lengderetningen og med begrensede, avdekkede flater som utsettes for slitasje, karakter! sert ved at den har kontinuerlige korrugeringer som strekker seg på langs av stroppen, at den er utført med jevn tykkelse og■at polymermolekylene'er orientert biaksialt.

2. Stropp ifølge krav 1, karakterisert ved at stroppens stort sett jevne tykkelse er bestemt av adskilte, avdekkede flater, som har stort sett lik, sinusaktig kontur over hele lengden og som sammen danner stroppen med korrugert form i tverr snittet og at de kontinuerlige korrugeringer strekker seg på langs av stroppen.

3. Stropp ifølge.krav 1, karakterisert ved at polymermolekylene er orientert overveiende i stroppens lengderetning.

4. Stropp ifølge krav 1, karakterisert ved at stroppens i .det vesentlige jevne tykkelse er bestemt.ved adskilte, avdekkede flater som har stort sett sinusaktig kontur .og sammen .danner stroppen med korrugert form i tverrsnitt og kontinuerlige korrugeringer forløpende i lengderetningen av samme og hvor poly-\ mermolekylene er overveiende orientert i stroppens lengderetning.

5. Stropp ifølge krav.4, karakterisert ved at de langsgående korrugeringer har i det vesentlige samme frekvens på tvers av stroppen.

6. Stropp ifølge krav 4\, karakterisert ved .' at de langsgående korrugeringer har i det vesentlige lik- amplitude på tvers av stroppen'.

7. Stropp ifølge krav 4, kar 'akter i- sert ved at korrugeringene har i det vesentlige lik frekvens og amplitude.

8. Stropp ifølge krav 4, karakterisert ved at termoplastmaterialet er polypropylen.

9. Fremgangsmåte til fremstilling-av en'molekylært orientert stropp av termoplastisk materiale, karakterisert ved at det tilveiebringes suksessive langsgående partier av ét bånd formet av i det vesentlige uorientert, termoplastisk polymermateriale med et likt tverrsnitt som har korrugert form og i det ve-sentlige jevn tykkelse, hvor polymermolekylene orienteres på tvers av båndet, og hvoretter båndet forlenges uten tilintetgjørelse av den korrugerte form for samtidig orientering av polymermolekylene i båndets lengderetning, hvorved den langsgående orientering av polymermolekylene i den frembragte stropp bibringer denne stor strekkstyrke og den tverrgående orientering av polymermolekylene bibringer stroppen god- motstand mot oppslissing i lengderetningen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9-, k a r a k ■ t e r i s e r t ved at den tverrgående orientering av polymermolekylene utføres samtidig med forming av tverrsnittet av båndet til korrugert konfigurasjon .

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den samtidige tverrgående orientering av polymermolekylene og forming av båndet utføres ved komprimering.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at båndet forlenges ved strekking for orientering av polymer-, molekylene overveiende i båndets lengderetning..

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at båndet opphetes' til 'orienteringstemperaturområdet for polymermaterialet under.den samtidige tverrgående molekylorientering og, omforming av tverrsnittet til korrugert.form og også under den langsgående strekking av det korrugerte bånd og at stroppen deretter avkjøles til omgivelsestemperaturen mens den er i avspent til- ■ stand.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ' ved at de suksessive langsgående partier av.båndet i rekkefølge oppvarmes til en temperatur i orienteringstemperaturområdet, komprimeres for-samtidig bevirkning av tverrgående' orientering av polymermolekylene og omforming av båndets.tverrsnitt til korrugert form og strekkes i lengderetningen av båndet når det mates kontinuerlig fremover i sin lengderetning.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved.at de" suksessive langsgående partier av det opphetede bånd forlenges i rekkefølge, i lengderetningen av båndet umiddelbart etter den samtidige.orientering av polymermolekylene i tverretningen av båndet og formingen av tverrsnittet av samme til korrugert konfigurasjon.

16. Fremgangsmåte ifølge' krav 15, karakterisert ved at det korrugerte bånds ene side bringes i anlegg med'en løs-rulle som har en sinusformet omkretsflate som passer til de langsgående korrugeringer i båndet og som tjener til reduksjon av innsnevring av båndet under strekkingen i lengderetningen.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at de suksessive langsgående partier av båndet' hvert formes til korrugert form ved sammenpressing- under den -kontinuerlige fremmatning av båndet mellom og i forhold til to korrugerende valser som er anordnet i et felles plan og har like. sinusformede omkretsflater som går inn i hverandre og er i avstand fra hverandre med en avstand som er mindre enn tykkelsen av det stort sett uorienterte bånd.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, ' karakterisert ved at i det minste en av korrugeringsvalsene er tvangsdreven med i det vesentlige jevn hastighet i retning av båndets fremmatning og hvor de sukksessive langsgående partier av -båndet i rekkefølge forlenges' i lengderetningen av båndet ved anlegg med og mellom omkretsflåtene av to drevne klemvalser som er anordnet i et -felles plan adskilt fra planet for formevalsene, hvor omkretsflåtene av klemvålsene drives med en hastighet som er større enn korruge-rings valsenes for tilveiebringelse av den fremherskende orientering i lengderetningen' av stroppen.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, k a r a' k t..e r i s e r t ved at korrugeringene på den ene side av båndet bringes i anlegg mens båndet beveges utenfor korrugeringsvalsene, for nedsettelse av innsnevringen av båndet'mens dette beveger .seg mellom korrugeringsvalsene og anleggsstedet under strekkingen i lengderetningen.

20. Fremgangsmåte ifølge krav '19, karakterisert ved at korrugeringene på den ene side av båndet bringes i anlegg med en løsrulle som har sinusformet omkretsflate svarende til korrugeringsvalsenes og som passer sammen med de langsgående korrugeringer i båndet.

21. Fremgangsmåte ifølge-, krav ,13, karakterisert ved at formen og komprimeringen av-båndets tverrsnitt skjer i det vesentlige jevnt .langs båndets lengde og at. de langsgående korru- '' geringer utføres i det vesentlige med samme .frekvens og amplitude.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at banen utføres av polypropylen og oppvarmes til en orienterings temperatur fra 60 til' 149°C og hvor. den delvis orienterte ■bane forlenges i lengderetningen fra fem,'til tolv ganger av sin opprinnelige lengde.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at banen fremstilles av polypropylen og oppvarmes til en orienteringstemperatur mellom 60 og 149°C og at den delvis■orien-terte bane forlenges i lengdertningen fra fem til tolv ganger sin opprinnelige lengde.

24. Apparat til utførelse av stroppen ifølge et eller flere av kravene 1-8' , til fremstilling av en molekylært orientert stropp med stor strekkstyrke og god motstandsevne mot langsgående oppslissing, karakterisert ved innretninger for å tilveiebringe et bånd utformet av i det vesentlige uorientert, termoplastisk polymermateriale med et tverrgående tverrsnitt med korrugert form og i det ve-sentlige jevn tykkelse med polymermole kyler orientert i båndets tverretning ■ samt innretninger til. strek--king av det korrugerte bånd i lengderetningen :og også,orientering .av polymermolekylene i lengderetningen.

25. Apparat ifølge krav 24, kar 'ak te ri se.r t ved. innretninger til opphetning. av, båndet til temperaruren. innenfor orienteringstemperaturområdet for polymermaterialet før den tverrgående. orientering av polymermolekylene og innretninger for ned-kjøling av-den frembragte, biaksialt .orienterte stropp i avspent tilstand.

26. Apparat ifølge krav 25, karakterisert ved at innretninger som forsyner båndet med tverrgående tverrsnitt med korrugert form og i det vesentlige samme tykkelse,omfatter et par korrugerende komprimeringsvalser som er anordnet i et felles plan og mellom hvilke valser det oppvarmede bånd er innrettet til å-bevege seg, hvilke korrugeringsvalser har like sinusformede omkretsflater anordnet i inngrep med hverandre og i avstand fra hverandre for sammenpressing av båndet til en korrugert form og samtidig orientering av båndets polymermol.ekyler i tverretningen..

27. Apparat ifølge krav 26, karakterisert ved innretninger for positiv drift av i det minste en av korrugeringsvalsene, og hvor innretningene til lengdestrekking av båndet' om fatter to klemvalser anordnet i avstand fra planet for korrugeringsvalsene og innrettet til å komme i anlegg med motsatte si-der av det korrugerte bånd, samt innretninger for positiv drift av i det minste en av klemvalsene. med en hastighet som'er større enn korrugeringsvalsenes, slik at polymermolekylene orienteres overveiende i stroppens lengderetning.

28. Apparat Ifølge krav 26, karakterisert ved innretninger med sinusformet flate som kommer.i anlegg med en side av det korrugerte .bånd og passer med•korrugeringene av båndet for nedsettelse av innsnevring av båndet under strekking i lengderetningen-av samme.

29. Apparat ifølge krav 27, karakterisert ' ved en løsrulle som har en sinusformet flate svarende til korrugerings-valsenés og som er anordnet til å passe inn i de langsgående korrugeringer i båndet når dette passerer pressrullen på vei fra korrugeringsvalsene for nedsettelse av innsnevring av båndet un der lengdestrekkingen av samme.

30. Stropp ifølge krav 4, karakterisert ved at det termoplastiske polymermateriale er valgt fra gruppen beståen-de av polypropylen, nylon og polyester.