NO861420L - Plastnett-konstruksjon og fremgangsmaate til fremstilling av en plastnett-konstruksjon. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til fremstilling av en nettkonstruksjon av plastmateriale, hvor et utgangsmateriale med et mønster av huller eller forsenkninger strekkes i minst én strekkretning for forlengelse og molekylær orientering av strengdannende soner av utgangsmaterialet for fremstilling av molekylært orienterte strenger. En slik fremgangsmåte er beskrevet i f.eks. GB patentpublikasjoner 2.035.191B,

2.073.090B, 2.096.531A, 2.108.896A og 2.124.965A. Oppfinnelsen kan anvendes i forbindelse med hva som er beskrevet i disse patentpublikasjoner. De definisjoner som er gitt i de ovennevnte publikasjoner, kan så langt de passer også anvendes på den foreliggende beskrivelse.

I GB patentpublikasjon 2.073.090B ble det funnet at overføringen av strekk gjennom utgangsmaterialet i det innledende strekke-stadium kunne være uregelmessig og gi opphav til uregelmessig ettergivenhet av konstruksjonen. Resultatet av en slik uregelmessig ettergivenhet kan være en konstruksjon hvor stolpene ikke står nøyaktig på linje i tverretningen. Når den annen strekking i tverretningen utføres i en strekkeramme, behøver i henhold til GB patentpublikasjon 2.035.191B de tversgående strenger ikke alle strekkes på samme måte eller i like stor grad, hvorved der fås manglende innretting av strengene som strekker seg i maskinretningen, eller ufullkomne krysningssoner. Mere generelt er det ønskelig å øke hastigheten av strekkingen og øke den anvendte strekkegrad, og å oppnå bedre herredømme over strekke-operasjonen og nærmere bestemt av beliggenheten av den sone hvor konstruksjonen vil briste, hvis den under bruk utsettes for for sterke belastninger.

I henhold til oppfinnelsen omfatter de strengdannende soner, betraktet i strekkeretningen, et første parti fulgt av et annet parti fulgt av et tredje parti, hvorav det første og det tredje parti har en mindre bredde enn det annet parti. De respektive bredder måles i retning vinkelrett på strekkeretningen, og de strengdannende soner gir til å begynne med etter ved det første og tredje parti, mens det annet parti deretter blir strukket og orientert molekylært.- Et produkt ifølge oppfinnelsen har strenger som er molekylært orientert fra ende til ende og omfatter syv partier regnet fra den ene ende av strengen til den andre, nærmere bestemt et første og et syvende parti hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg lenger bort fra de respektive ender av strengen enn dennes kanter, et annet, et fjerde og et sjette parti hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg den samme avstand fra endene av strengen som dennes kanter, og et tredje og et femte parti hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg mindre bort fra de respektive ender av strengen enn dennes kanter.

Hullene eller forsenkningene vil ha utvidelser eller avrundede fliker som begrenser sidene av det første og det tredje parti. Generelt vil utvidelsene eller flikene kunne foreligge på bare den ene side av de strengdannende soner. Alternativt kan én utvidelse ligge på den ene siden og den annen utvidelse på den andre siden. Det foretrekkes imidlertid at de strengdannende soner er hovedsakelig symmetriske om en akse parallell med strekkeretningen. Skjønt det vil være mulig å anordne et ytterligere parti med større bredde fulgt av et ytterligere parti med mindre bredde, har den foretrukne form bare de to smalere partier, og det annet parti ligger fortrinnsvis i midten av de strengdannende soner regnet i strekkretningen. Videre er breddene av det første og det annet parti fortrinnsvis hovedsaklig like store. Fortrinnsvis er de strengdannende soner hovedsaklig symmetriske om en akse i rett vinkel på strekkretningen.

De strengdannende soner tvinges til å gi etter på det første og tredje parti, dvs. at det i henhold til oppfinnelsen er fastlagt hvilke partier som strekker seg først (og dermed i hvilke partier strekkingen utsettes). Når strekkingen begynner og materialet begynner å gi etter, vil orienteringen skride frem fra hvert ettergivende parti overveiende mot midten av den strengdannende sone, dvs. mot midten av strengen (noe som er det motsatte av hva som finner sted i henhold til GB patentpublikasjon 2.073.090B). Dessuten blir den fremadskridende orientering i motsatt retning, dvs. mot stolpen eller krysningen, forsinket. Dette gjør det mulig å regulere graden av orientering i midten av strengen. Ved utøvelse av en slik regulering kan stedet for svikt av konstruksjonen, når den utsettes for strekk under bruk, fastlegges på forhånd og holdes på god avstand fra de tversgående stolper. Svikt ved stolpene medfører vanskeligheter med å forutsi langtidsstyrken, mens en svikt i den orienterte streng gjør det mulig mere nøyaktig å forutsi konstruksjonens langtids-styrke. Som følge av det bedre herredømme kan der trygt anvendes høyere strekkeforhold. Oppfinnelsen medfører den ytterligere fordel at den tillater anvendelse av høyere produksjonshastigheter (sammenlignet med et materiale i henhold til GB patentpublikasjon 2.073.090B med sirkulære huller).

Dessuten er det funnet at graden av orientering som trenger inn i stolpen (dvs. forbi tangentlinjen) blir redusert for samme strekkeforhold og samme (minimum) bredde av den strengdannende sone sammenlignet med GB patentpublikasjon 2.073.090B. Omvendt kan der anvendes høyere strekkeforhold eller bredere strengdannende soner med den samme inntrengning for fremstilling av et lettere eller sterkere produkt.

Hvis konstruksjonen skal strekkes i-to forskjellige retninger, kan den strengdannende sone være slik formet at den nevnte

strekkretning er enten den første eller den annen strekkretning. En annen mulighet er å forme de strengdannende soner slik at den nevnte sekvens av bredder foreligger i begge de to strekkretninger. Hvis den biaksiale strekking i henhold til GB patentpubli-kasj on 2.035.191B benyttes under anvendelse av de samme strekkeforhold, vil inntrengningen i stolpen, i betraktning av de strengdannende soner i forhold til den første strekkretning, være mindre, og det monoaksialt strukkede produkt er lettere å strekke i en retning 90° på den første strekkretning som et resultat av den lavere molekylære orientering i stolpen. Dvs. at sonene mellom de fremtidige krysninger blir orientert først, mens selve krysningene er beskyttet. Denne virkning kan økes ytterligere ved at de strengdannende soner anordnet slik i forhold til begge strekkretninger at der ved den annen strekking igjen er to partier som de strengdannende soner vil gi etter på. Det forventes at økte fremstillingshastigheter kan oppnås som følge av det bedre herredømme, noe som vil forbedre fremstil-lingsøkonomien.

Oppfinnelsen er spesielt nyttig når utgangsmaterialet er polyeten med høy densitet (HDPE), skjønt den også er anvendelig på andre plastmaterialer (f.eks. polypropen (PP)) som kan anvendes til fremstilling av molekylært orienterte strenger.

Det er meget ønskelig at omrisset av de respektive huller eller forsenkninger ikke har noen skarpe vinkler, dvs. at omkretsen dannes av kurver eller rette linjer med glatte overganger fra én kurve eller rett linje til en annen. I det minste sidene av det første og det tredje parti bør ikke ha noen knekk eller skarpe retningsendringer, dvs. at overgangene fra én kurve eller rett linje til en annen skal være buet eller avrundet. Hvis avrundingen av kurvene ved det første og det tredje parti (eller endog ved det annet parti) er for liten, kan høye spenninger oppstå i det første og det tredje parti og bevirke brudd av det første og det tredje parti under strekkingen. Avrundingene bør være tilstrekkelig store til at enhver uønsket skårvirkning unngås, slik at der unngås høyspenningssoner der hvor den orienterte streng går inn i en stolpe eller krysning og inntrengningen av orienteringen i stolpen eller krysningen reduseres. Stort sett bør der unngås avrundingsradier på mindre enn 1 mm eller endog 2 mm, skjønt mindre radier kan anvendes hvis selve hullene er meget små. Skårvirkningen behøver ikke å være så avgjørende på de sider som avgrenser det annet parti, eller ved de ender av hullene eller forsenkningene som vender i strekkretningen, skjønt det fortsatt er ønskelig å unngå skarpe knekk på disse steder. Hvis forskjellen i bredde mellom det annet parti (breddeX2> og det første og annet parti (bredde x-| ) er for stor, vil styrken av det første og det tredje parti være utilstrekkelig til at det bredere annet parti vil bli orientert, noe som vil frembringe høye spenninger i det første og det tredje parti og bevirke brudd av det første og det tredje parti under strekkingen. Dette fører til en begrensning av det strekkeforhold som trygt kan anvendes ved fremstillingen. Den riktige breddefor-skjell og avrunding kan fastlegges ved prøve- og feilemetoden, men generelt bør x 2 ligge så tett opp til x-| som mulig, samtidig som det sikres at det første og det tredje parti gir etter først. De gunstigste betingelser foreligger når breddereduksjo- nen av det første og det tredje parti er så vidt tilstrekkelig til å få disse partier til å gi etter først. Dog måX2være større enn xi. Nedenfor vil der bli drøftet noen breddeforskjel-ler og avrundinger som virker, og noen som ikke virker, men disse er ikke begrensende, idet de kan variere betydelig fra én polymer til en annen. Det foretrekkes at X2 :x-|-forholdet i det minste for HDPE og PP ikke skal være mindre enn 1,016:1, og det foretrekkes atX2:x-j-forholdet ikke er større enn 1,2:1. Grensene for HDPE og PP er svært like, skjønt PP ved den øvre grense for X2 :x-|-forholdet ikke nødvendigvis brister, men levner klumper i midten av strengen. Radien av det annet parti kan være fastlagt av hullengden, breddeforskjellen og avrundingen av det første og det annet parti.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser et utgangsmateriale med "kvadratisk" mønster.

Fig. 2 viser et av hullene i materialet på fig. 1 i større målestokk. Fig. 3 viser materialet på fig. 1 etter strekking i N-S-retningen (dvs. i tegningsarkets lengderetning). Fig. 4 og 5 viser for sammenligningsformål materialet på fig. 3, resp. et materiale i henhold til teknikkens stand, etter strekking. Fig. 6 svarer til fig. 2, men viser en mindre egnet hullform. Fig. 7 svarer til fig. 2, men viser en mindre egnet hullform.

Fig. 8 viser en egnet hullform for biaksial strekking.

Fig. 9 er et skjematisk oppriss av en produksjonslinje.

På fig. 3 strekker de linjer som angir konstruksjonens profil i krysningene, seg i fallinjene, dvs. linjene for den største gradient, altså rettvinklet på konvensjonelle koter.

Utgangsmaterialet 1 er hovedsakelig "flatt" (uniplanar) med plane, parallelle sider og danner et flatt produkt. Utgangsmaterialet 1 har et regelmessig mønster av kvadratiske huller 2 (dvs. at midtpunktene for hullene danner et tenkt kvadratisk eller rektangulært rutemønster) hovedsakelig på samme måte som i henhold til GB patentpublikasjon 2.073.090B, som det kan henvises til for ytterligere forklaring. Hullene 2 ble fremstilt ved stansing. Hvis utgangsmaterialet alternativt hadde hatt forsenkninger tildannet f.eks. ved preging, vil den resulterende nettkonstruksjon kunne ha maske-"åpninger" dekket av en film, eller denne film vil kunne briste under strekkingen. Omrisset av hullene 2 er dannet av sirkelbuer og rette linjer uten brå overganger eller skarpe knekk. Mellom hullene dannes der strengdannende soner 3. Krumningssentrene for kurvene er angitt på fig. 2. Hver strengdannende sone 3 omfatter, regnet i strekkretningen (N-S), et første parti fulgt av et annet parti, fulgt i sin tur av et tredje parti, hvorav det første og det tredje parti har en mindre bredde x-| enn det annet parti. Hvert hull 2 og hver strengdannende sone 3 (bortsett fra ved jarekantene) er symmetrisk om aksen for strekkretningen (N-S) og om en akse vinkelrett på denne. Eksempel 5 nedenfor er et spesielt eksempel som angår fig. 1-5. Avrundingen av det første og det tredje (smalere) parti i eksempel 5 var 3 millimeter.

Ved strekking ble det observert at den første forlengelse fant sted i partiene med bredden x-| . Inntrengningen i stolpene 6 ble redusert, skjønt orienteringen i eksempel 5 til en viss grad gikk tvers gjennom stolpene 6.

Produktet var som vist på fig. 3. Det er av interesse at strengene 7 på midtpunktene var ca. 20-30% tykkere enn på kvartpunktene og trekvartpunktene, noe som viste at man kunne ha utsatt konstruksjonen for større strekk.

Prøvene på fig. 4 og 5 ble strukket fra et utgangsmateriale som var påtrykt et gitter av jevnt fordelte formingslinjer eller hjelpelinjer ("truth lines"). Fig. 4 viser produktet fra eksempel 7 nedenfor. Prøvene ble strukket inntil hver oppviste den samme grad av inntrengning av orientering i stolpene. Strekkeforholdet (i strengen) var da 9,6 resp. 7,7. Ved strekkingen øker avstanden mellom de tversgående formingslinjer, som også buer seg avhengig av om midtpartiet av strengen beveger seg mer enn sidekantene. De dannede buer er forlenget med stiplede linjer. Fig. 4 svarer til fig. 3. Fig. 5 er et produkt i henhold til GB patentpublikasjon 2.073.090B, skjønt hullengden (N-S) i utgangsmaterialet var mindre enn i produktet på fig. 4. Fig. 4 viser at de tversgående formingslinjer er rette på tre steder svarende til de tre partier av den strengdannende sone 3. Fig. 5 viser at de tversgående formingslinjer var rette bare i midten, svarende til det parti som først ga etter. Over lengden av den orienterte streng kan der gjenkjennes syv forskjellige partier, nærmere bestemt et første og et syvende parti 7-| , 1- j hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg lenger bort fra de respektive ender av strengen enn dennes kanter (formingslinjene buer mot midtpunktet), et annet, et fjerde og et sjette parti 72 1 ~ >' Ai 76hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg den samme avstand fra endene av strengen som dennes kanter (formingslinjene rette), og et tredje og et femte parti hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg et kortere stykke fra de respektive ender av strengen enn dennes kanter (formingslinjene buer bort fra midtpunktet). De partier som først gir etter, kan gjenkjennes mellom formingslinjer som buer mot hverandre, slik det også er tilfelle for det ene parti som i henhold til fig. 5 først gir etter. Forekomsten av en slik bevegelsesforskjell kan ofte oppdages i produktet ved krympe-prøving (shrink-back testing).

Produktet er nyttig til jordforsterkning. Dessuten gjør den

meget jevne bredde produktet særlig nyttig til fremstilling av gabioner når strengene forbindes ved hjelp av den anordning som er beskrevet i GB patentpublikasjon 2.078.833A og B.

Avrundingen av det første og det tredje (bredere) parti 3 og 5

er 3 mm på fig. 6 og 2,38 mm på fig. 7. Fig. 7 viser en stanse som kunne benyttes med andre data enn dem som er gitt i eksempel 2 nedenfor, men som ga et noe dårligere produkt. Det er ønskelig å

anvende stansen i henhold til fig. 6 som har videre strengdannende soner enn i eksempel 2.

Fig. 8 viser formen av et hull 8 som er egnet for et kvadratisk mønster til fremstilling av de biaksialt strukkede produkter som er beskrevet i GB patentpublikasjon 2.035.191B.

Omkretsen av hullene 8 er fullstendig fastlagt av sirkelbuer uten noen brå overganger eller skarpe knekk.

Som vist på fig. 9 bærer en avspolingsenhet 11 en rull 12 med

uperforert utgangsmateriale som føres gjennom anlegget langs den bane som er angitt med stiplede linjer og piler. Utgangsmaterialet passerer gjennom en baneflatleggingsenhet 13, en hullemaskin 14, en maskin 15 til orientering i maskinretningen og en maskin 16 til orientering i tverretningen, hvoretter materialet vikles opp på en oppviklingsenhet 17. Enhetene i anlegget er konvensjonelle enheter. I maskinen 15 blir utgangsmaterialet strukket monoaksialt for fremstilling av en nettkonstruksjon i likhet med den på fig. 3. I maskinen 16 blir der utøvet en annen strekking for å danne en biaksialt strukket nettkonstruksjon (ikke vist, men hovedsaklig som vist på fig. 5-9, 21 og 22 i US patentskrift 4.374.798). I maskinen 15 er tilbakeholdelsen i tverretningen naturlig som følge av avstanden mellom valsene, men ikke 100%. I maskinen 16 er der naturlig 100%'s tilbakeholdelse i maskinretningen.

Eksempler

Disse ble basert på laboratorieprøver når det gjaldt eksemplene 2-8. Eksempel 1 er teoretisk. Prosedyren var som beskrevet i forbindelse med fig. 1-3. Banen hadde en tykkelse på 4,5 mm. Strekking ble utøvet ved 105°C for HDPE og 120°C for PP. Der var ingen vesentlig tilbakeholdelse i tverretningen, men bare meget liten krymping i tverretningen fant sted.

Detaljer er angitt i tabellen på neste side. "Oppførte seg som ventet" betyr at det første og det tredje parti ga etter først, og at strekkingen skred frem mot det annet parti til hele den strengdannende sone var orientert og en streng med hovedsakelig jevn tykkelse (tykkelse på midten høyst 30% av den minste tykkelse). Avrundingen ved hjørnene av hullene varierte. Dette endret ikke vesentlig den fremadskridende utvikling av orienteringen mot midten av den strengdannende sone - først etter at midtpunktet var orientert, beveget orienteringen seg merkbart inn i stolpen. Den tversgående deling eller avstand mellom strengene varierte også. Dette har bare betydning hvis de strengdannende soner er så brede at innsnevringen av hullet på midten må være meget stor for oppnåelse av det ønskedeX2:x-|-forhold.

Generelt kan de trekk som er beskrevet i GB patentpublikasjoner 2.096.531 A, side 8, linje 2,3, 10-16 og 32-53, anvendes på den foreliggende oppfinnelse, enten hullene eller fordypningene er anordnet som i denne patentpublikasjon eller ikke.

Claims (10)

1. Molekylært orientert nettkonstruksjon av plastmateriale tildannet ved strekking av et sammenhengende utgangsmateriale med et mønster av huller eller forsenkninger og omfattende strenger (7) som er molekylært orientert fra ende til ende og har et midtparti (74 ) hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg like langt fra endene av strengen som dennes kanter, og to ytterligere partier (7-j , 77 ) hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg lenger bort fra den respektive nærmestliggende ende av strengen enn dennes kanter, karakterisert ved at der foreligger syv partier ( l^- l- j) regnet fra den ene ende av strengen (7) til den andre, nærmere bestemt et første og et syvende parti (7-|, I7 ) hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg lenger bort fra den respektive ende av strengen enn dennes kanter, et annet, et fjerde og et sjette parti (72 , 74 , 7g) hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg like langt fra endene av strengen som dennes kanter, og et tredje og et femte parti (73 , 75 ) hvor midten av strengen ved strekkingen har beveget seg et kortere stykke fra den respektive ende av strengen enn dennes kanter.

2. Fremgangsmåte til fremstilling av en nettkonstruksjon av plastmateriale, hvor et utgangsmateriale (1) med et mønster av huller eller forsenkninger (2) strekkes i minst én strekkretning for forlengelse og molekylær orientering av strengdannende soner av utgangsmaterialet for fremstilling av molekylært orienterte strenger, karakterisert ved at de strengdannende soner (3) regnet i strekkretningen har et første parti, fulgt av et annet parti, fulgt av et tredje parti, hvorav det første og det tredje parti har mindre bredde (x-j ) enn det annet parti målt i retning vinkelrett på strekkretningen, idet de strengdannende soner (3) gir etter først på det første og annet parti, hvoretter det tredje parti strekkes og orienteres molekylært.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at omkretsen av de respek tive huller eller forsenkninger (2) er dannet av kurver eller rette linjer med glatte overganger fra en kurve eller rett linje til en annen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at de strengdannende soner (3) er hovedsakelig symmetriske og med en akse parallell med strekkretningen.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 2-4, karakterisert ved at det annet parti ligger midt i den strengdannende sone (3) regnet i strekkretningen.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 2-5, karakterisert ved at bredden (x-| ) av det første og tredje parti er hovedsakelig den samme.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at de strengdannende soner (3) er hovedsakelig symmetriske om en akse vinkelrett på strekkretningen.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at forholdet mellom bredden (X2 ) av det annet parti og bredden (x-| ) av det første og det tredje parti er minst 1,016.

9. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 6-8, karakterisert ved at forholdet mellom bredden (X2 > av det annet parti og bredden (x-| ) av det første og det tredje parti er høyst 1,2.

10. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 2-9, karakterisert ved at materialet strekkes i to forskjellige retninger, og at de strengdannende soner (3) har slik form at den nevnte strekkretning er både retningen for den første strekking og retningen for den annen strekking.