纏繞一個或多個物品用的塑料纏繞帶和塑料纏繞帶的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的主題是纏繞一個或多個物品用的塑料纏繞帶(4)。該塑料纏繞帶具有下列組份：a)最高約90重量％聚酯、b)約1重量％至5重量％聚烯烴和c)約5重量％至10重量％的纖維材料。本發(fā)明還涉及塑料纏繞帶的制造方法。
【專利說明】纏繞一個或多個物品用的塑料纏繞帶和塑料纏繞帶的制造方法
[0001]本發(fā)明涉及纏繞一個或多個物品用的塑料纏繞帶。
[0002]至今纏繞帶主要由鋼制造，并例如，用來匯集金屬卷，把包裝物品固定在底架上等。除了鋼纏繞帶以外，在實(shí)踐中塑料纏繞帶被日益廣泛使用。
[0003]例如DE I 529 995描述一種抗拉強(qiáng)度較高的繃帶，它由各向同性的軸向定向的擠出聚合物材料組成。這樣的塑料纏繞帶比鋼纏繞帶有利，因?yàn)樗粫腥氡话b物，而且端頭的連接可以簡單的方式通過，例如，摩擦焊接進(jìn)行。然而，塑料纏繞帶不適宜用于高溫。
[0004]此外，DE 40 07 560 Al描述了熱焊接。此外，該文獻(xiàn)研究了由塑料纏繞帶材料切割出各塑料纏繞帶在原理上的可能性。為此目的，該塑料纏繞帶材料制造成薄膜材料，切成帶材，并接著經(jīng)受牽拉，以便達(dá)到微米分子鏈的平面定向。
[0005]除此之外，顯而易見，該塑料纏繞帶還可以直接通過擠出生產(chǎn)，正如WO 03/087200所描述的。此外，在此還可以設(shè)置一種塑料纏繞帶，它基本上由聚酯和化學(xué)上不改性的聚烯烴組成。以此，以此方式制造的箍對縱向裂開應(yīng)具有增大的強(qiáng)度。
[0006]然而，上述作用是用已知塑料纏繞帶的溫度穩(wěn)定性在某種程度上受損這樣的缺點(diǎn)換來的。這可以歸因于向主要組份聚酯中摻入聚烯烴和例如，摻入聚丙烯。因?yàn)榫埘サ娜埸c(diǎn)在約270°C的范圍內(nèi)，反之聚丙烯觀察到的熔化溫度為130°C。因此，已知的塑料纏繞帶不能用來纏繞在纏繞過程中溫度具有上面給出的范圍的物品。此外，已知的塑料纏繞帶還有其他缺點(diǎn)，為了連接端頭也許必須在溫度上適應(yīng)至今所使用的焊鉗，這降低了客戶或用戶對所考慮的帶子的可接受性。
[0007]該纏繞帶還有從JPl 1-245290 A已知的這個基本問題。實(shí)際上所考慮的纏繞帶是由聚酯含量達(dá)60重量％或更高的原料制成。此外可以添加彈性體，諸如，添加聚烯烴，更確切地說，1-20份的重量比。此外，還加入，例如，防火劑、穩(wěn)定劑、著色劑等。然而，通過這個措施仍未能改變溫度穩(wěn)定性不足和對于確定的應(yīng)用強(qiáng)度仍舊不足的問題。
[0008]在GB I, 132，060的范圍內(nèi)描述了一種還力求提高斷裂強(qiáng)度的塑料纏繞帶。然而，對于擠出薄膜帶條，然后由此截出各纏繞帶條，情況也是如此。為此目的，GB 1，132，060教導(dǎo)了在基于聚烯烴的塑料帶中摻入基于總重量I至30重量％纖維材料。這時，該纖維材料縱向定向。-這樣的方式因此不能移用到單帶條材料生產(chǎn)上，因?yàn)樵诤穸戎敝罥mm或直至1.5mm的情況下，這樣的單帶條的寬度典型地在20至30mm。
[0009]除此之外，按照GB I, 132，060從薄膜或薄膜帶制造單帶條在這方面已經(jīng)是不利的，因?yàn)楸∧缀醪豢梢赃B續(xù)相同的材料厚度來生產(chǎn)。此外，擔(dān)心引入纖維時的不均勻性。然而為了使塑料帶的端頭可以彼此更可靠地閉合，盡可能保持恒定的材料厚度具有特殊的意義。為此通常要動用上述焊鉗或焊接夾鉗，因而動用塑料焊接過程，并用摩擦焊接加工。在這兩種情況下所制造的單帶條材料厚度的波動都導(dǎo)致在閉合區(qū)不能全面積彼此嚙合，以至于該連接可能被撕破。
[0010]本發(fā)明基于該技術(shù)問題，提供一種這樣的塑料纏繞帶，其特征是與先有技術(shù)相比提高的溫度穩(wěn)定性，而同時盡可能高的強(qiáng)度。此外，該纏繞帶應(yīng)該能夠盡可能制造得尺寸穩(wěn)定，以便與至今的方式相比強(qiáng)度提高地連接。
[0011]為了解決這個技術(shù)問題，本發(fā)明的主題是一種纏繞一個或多個物品用的塑料纏繞帶，其具有下列組份:
[0012]a)最高約90重量％的聚酯；
[0013]b)約1%至5重量％的聚烯烴；和
[0014]c)約5%至10重量％的纖維材料。
[0015]塑料纏繞帶的上述組份a)至c)指的是主要組份，其中在某些情況下還可能出現(xiàn)不可避免的雜質(zhì)或者其他組份，然而其總和不超過所考慮塑料纏繞帶(干燥狀態(tài)下)的I
重量％。
[0016]此外，重量數(shù)據(jù)的陳述中“約”表示各組份的確定一般借助于動態(tài)差示量熱計(英文:Differential Scanning Calorimetry-DSC(差示掃描量熱法)確定。對于上述方法，其應(yīng)用及其特征在作者為Hoehne, Hemminger和Flammersheim的教科書“DifferentialScanning Calorimetry-An Introduct1n for Practit1ners，，(差不掃描量熱法-應(yīng)用入門)(Springer-Verlag Berlin, 1996)中明確論述。在任何情況下，動態(tài)差示量熱法測量在確定各重量比例時帶有系統(tǒng)所決定的不確定性，通過術(shù)語“約”表示。
[0017]按照本發(fā)明的塑料纏繞帶一般指的是所謂單帶條，也就是說，所考慮的塑料纏繞帶直接以需要的寬度和材料厚度擠出，并且，例如，不通過縱向切割薄膜而制造。因此，按照本發(fā)明的塑料纏繞帶設(shè)計成單帶條帶。塑料纏繞帶或單帶條帶在這方面一般具有2_至40mm的寬度或材料寬度,優(yōu)選材料寬度5mm至40mm。此外,材料厚或材料厚度在0.1mm至3mm范圍內(nèi)，優(yōu)選材料厚度0.3mm至2mm。通常在這里材料厚度最多1.2mm已足夠。
[0018]對于纖維材料，通常在這里所使用的纖維具有高于組份a)和b)熔化溫度。也就是說，纖維材料的纖維熔化溫度一般明顯地高于300°C。以此方式確保即使在提高的使用溫度下在使用按照本發(fā)明的塑料纏繞帶時纖維仍能保持其結(jié)構(gòu)，尤其能夠承受塑料纏繞帶縱向拉力。
[0019]纖維這一般指與長度相比薄而柔性的構(gòu)成物。因此，按照本發(fā)明所使用的纖維在塑料纏繞帶中承受的初始(縱向)拉力，并因此用來提高這樣制造的塑料纏繞帶的縱向強(qiáng)度。這時，抗拉強(qiáng)度至少要達(dá)到，例如，約30kN/cm2，尤其甚至達(dá)到40kN/cm2或更高。纖維材料的纖維長度一般最大20mm和尤其是10mm。其直徑應(yīng)在最大Imm的范圍內(nèi)，優(yōu)選0.5mm和更小。通常直徑為最大0.1mm至某些情況下最大0.2mm。
[0020]因此纖維可以毫無問題地引入塑料材料中，并在這里至少在制造過程中可移動。即使在塑料材料或按照本發(fā)明的單帶條具有僅約I至2_的各單帶條帶材料厚度的情況下也是如此。纖維的上述可移動性是必要的，因?yàn)榘凑毡景l(fā)明要拉伸所擠出的塑料纏繞帶或塑料纏繞帶材料，由此不僅在塑料中或塑料基質(zhì)中發(fā)生分子定向，而且使纖維材料的纖維也定向。不僅進(jìn)行分子定向，而且也進(jìn)行纖維定向，在此，每種情況下都在按照本發(fā)明的塑料纏繞帶的縱向上進(jìn)行，以便達(dá)到所描述的和給出的強(qiáng)度。
[0021]與這樣的事實(shí)相結(jié)合，即塑料基質(zhì)要容納主要由聚酯和額外地由聚烯烴組成的纖維材料，塑料纏繞帶不僅在縱向上具有相當(dāng)高的強(qiáng)度值，而且在應(yīng)力的情況下在縱向上沒有散開或裂開的傾向。這可以基本歸因于，通過額外地使用約I重量％至5重量％的給定重量比的聚烯烴，主要(最高90重量％)使用的聚酯的聚合物鏈彼此(橫向)連接。
[0022]即使使用約I重量％小重量比的聚烯烴，各聚酯鏈就已經(jīng)產(chǎn)生這樣的連接。使用的聚烯烴越多，這種作用越突出，然而其中聚烯烴的上限為約5重量％。也就是說，重量比較大的聚烯烴，在此導(dǎo)致總體上用高的聚酯比例所達(dá)到的強(qiáng)度明顯下降。
[0023]因此，通常不可以提高聚烯烴的比例，或聚烯烴的高重量比在本發(fā)明的范圍內(nèi)只允許通過這樣的措施加以補(bǔ)償，即額外地引入纖維材料，其不僅平衡聚烯烴造成的強(qiáng)度下降，而且甚至對其過度補(bǔ)償。按照本發(fā)明的塑料纏繞帶，將已知的由聚酯/聚烯烴制成的塑料帶的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，防止散開同時與已知的帶材相比，達(dá)到強(qiáng)度甚至提高。
[0024]因此，按照本發(fā)明的塑料纏繞帶注定可以用于再循環(huán)材料。實(shí)際上，再循環(huán)材料部分地源于PET (Polyethylene terephthalate (聚對苯二甲酸乙二醇酯))瓶,其被加工成所謂的PET碎片，如原則上在US 4 830 188中描述的方法。這樣的PET-碎片一般主要由聚酯和部分地由一種或多種聚烯烴組成。現(xiàn)在，在本發(fā)明的范圍內(nèi)這樣的PET碎片有利地用來制造塑料纏繞帶，其中視PET碎片的起始組成而定，再考慮添加物，尤其在本發(fā)明的范圍內(nèi)以那里給出的濃度在擠出物中摻混對應(yīng)于c)的纖維材料，例如在擠出之前將其摻混在要擠出的材料中。在特征c)的范圍內(nèi)所提供的從約5至10重量％纖維材料重量范圍內(nèi)這樣進(jìn)行調(diào)整，使得纖維的某個比例是基本上是總體上可以如上所述地明顯改善縱向強(qiáng)度所需要的。這里要強(qiáng)調(diào)，通常5重量％的纖維材料就帶來改善。
[0025]該強(qiáng)度自然不可能不受限制地提高，因?yàn)榉駝t引入塑料基質(zhì)的纖維在強(qiáng)制拉伸過程中不再能夠毫無問題地在塑料纏繞帶縱向上取向。這里強(qiáng)調(diào)，約10重量％的纖維材料的上限仍是實(shí)用的，因?yàn)檫@樣的重量比例使得各纖維在所描述的拉伸過程中仍提供必要的可移動性。
[0026]在本發(fā)明一個有利的設(shè)計方案的范圍內(nèi)，聚酯的比例為約85重量％至90重量％，尤其是約90重量％。由于添加纖維材料而不需要較高的聚酯比例，更確切地說，所添加的纖維在這里明顯地提高基于聚酯的材料的強(qiáng)度，即使是在存在聚烯烴的情況下。
[0027]所使用的聚烯烴基本上指的是聚乙烯、聚丙烯及其結(jié)合。原則上可以考慮相當(dāng)?shù)木坻溝N，正如在開偏參考WO 03/0987200 Al已經(jīng)詳細(xì)描述的。
[0028]作為纖維材料可以使用完全不同的材料。例如原則上可以應(yīng)用天然纖維。植物纖維也屬于這樣的天然纖維，其可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用。具有特殊的意義的是可替代或補(bǔ)充性應(yīng)用的礦物纖維，例如，其在建筑業(yè)中在纖維石膏中得到應(yīng)用。這樣的礦物纖維表示沒有有機(jī)化合碳的纖維。
[0029]作為天然纖維的替代或補(bǔ)充，還可以使用化學(xué)纖維，以前稱為塑料纖維，作為纖維材料。這里已經(jīng)證明來自天然聚合的特殊的纖維素纖維或者橡膠纖維是有利的。除了這樣的天然聚合的纖維以外，還可以使用合成的聚合物纖維，例如聚酰胺纖維、芳酰胺纖維、聚四氟乙烯纖維、PVC纖維等等。這些化學(xué)纖維或一般地說纖維材料的纖維及其在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用的前提一般是，它們的熔化溫度高于按照本發(fā)明的塑料纏繞帶的組份a)和b)，而且通常熔化溫度高于300°C。
[0030]由于這個要求，更加特別優(yōu)選的是使用工業(yè)生產(chǎn)的無機(jī)纖維。這里它指的是，例如，玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維等。也可以考慮陶瓷纖維。這時，在所有這些情況下應(yīng)該理解，纖維材料基本上還可以由上述的組合和單獨(dú)描述的纖維組成。
[0031]本發(fā)明的主題還是塑料纏繞帶的制造方法，正如在前面詳細(xì)描述的。所考慮的方法在專利權(quán)利要求10中作進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032]按照本發(fā)明的塑料纏繞帶的特征在于，相比先有技術(shù)的高強(qiáng)度，以及提高的溫度穩(wěn)定性。而且還可以觀察到改善的松弛行為。在下文中塑料纏繞帶的特性理解為假設(shè)承受降少的應(yīng)力的靜態(tài)。例如，在聚酯的塑料纏繞帶的情況下，實(shí)際觀察到，纏繞過程之后在最初5天內(nèi)在室溫下約失去其應(yīng)力的30%。升高的溫度將導(dǎo)致甚至少于5天所描述的應(yīng)力下降就達(dá)到約30%。
[0033]也就是說，在恒定的伸長率下機(jī)械應(yīng)力隨著時間下降，更確切地說，在所描述的示例情況下聚酯制成的塑料帶的機(jī)械應(yīng)力下降約30%。在本發(fā)明的范圍內(nèi)現(xiàn)已突出表明，通過添加聚烯烴，和尤其是通過使用約5重量％至10重量％的纖維材料，對松弛行為產(chǎn)生正面的影響。在按照本發(fā)明的塑料纏繞帶的情況下實(shí)際觀察到，在恒定的伸長率下機(jī)械應(yīng)力隨時間的下降明顯小于30%，優(yōu)選甚至僅20%或更小，尤其甚至只有10%和更小。就是說，按照特別優(yōu)選的實(shí)施方式，在恒定的伸長率下應(yīng)力下降最多僅為10%。由此，要纏繞的物品在纏繞過程中不必像迄今那樣以這么高的纏繞帶應(yīng)力纏繞。因此允許使用尺寸較小的纏繞機(jī)，并自然需要的能量也較少。
[0034]要纏繞的物品基本上指的是想要固定在張緊板上的，例如，食品罐、石材、貨包等。顯而易見，必要時還可以借助于按照本發(fā)明的塑料纏繞帶纏繞其他物品。
[0035]最后，按照本發(fā)明的塑料纏繞帶在至少一個帶子表面上設(shè)有壓印結(jié)構(gòu)已經(jīng)證明是有效的。這里可以指通常的結(jié)構(gòu)，例如菱形等。以此方式，，例如在帶子引導(dǎo)通道中輸送時塑料纏繞帶的支承面縮小，從而摩擦減小。同時，觀察到“氣墊”類型的形成，其使得按照本發(fā)明的塑料纏繞帶的輸送通過所考慮的帶子引導(dǎo)通道進(jìn)一步簡化和改善。此外，通過這樣的凹凸紋或壓印還有目的地可以正面影響所考慮的塑料纏繞帶的特殊特性。對于所考慮的帶子的剛性尤其如此，使得在實(shí)現(xiàn)這樣的凹凸紋或壓印時可以減少帶子橫截面。這導(dǎo)致制造成本降低。所描述的壓印或凹凸紋允許用一個或多個壓印輥引入，正如下面仍將更詳細(xì)說明的。
[0036]實(shí)際上觀察到一方面壓印和另一方面纖維材料以及聚酯和聚烯烴在塑料纏繞帶中的組合之間的總的協(xié)同作用。因?yàn)榫埘?聚烯烴的組合已經(jīng)導(dǎo)致強(qiáng)度提高，并導(dǎo)致如此制造的纏繞帶和尤其是單帶條不在縱向上裂開或散開(參見WO 03/087200 Al)。
[0037]現(xiàn)在通過以給出的重量細(xì)成引入的纖維或纖維材料額外地和一方面保證，這樣生產(chǎn)的塑料纏繞帶可以在提高的使用溫度下應(yīng)用，而另一方面，使纖維保持其結(jié)構(gòu)，按照本發(fā)明對于整個塑料纏繞帶也是如此。也就是說，按照本發(fā)明的纏繞帶的特征在于，即使在提高的溫度下也表現(xiàn)出高的尺寸穩(wěn)定性。因此，按照本發(fā)明的塑料纏繞帶的端頭允許無瑕疵彼此熱連接，更確切地說，全面積的連接，以便與先有技術(shù)相比在此位置觀察到提高的強(qiáng)度。此外，與上述先有技術(shù)相比，尺寸穩(wěn)定性提高有助于使塑料纏繞帶在使用中損壞明顯地減少。
[0038]最后，一方面壓印有利于按照本發(fā)明的塑料纏繞帶通過纏繞帶通道的輸送，另一方面，與沒有壓印的纏繞帶相比材料厚度降低。也就是說，不僅壓印，而且引入的纖維材料，提高按照本發(fā)明的塑料纏繞帶的強(qiáng)度，并以此引起減少整個材料厚度的可能性。以此方式可以觀察到節(jié)省所使用的原料達(dá)到雙位百分?jǐn)?shù)的范圍。
[0039]此外，在引入的纖維在塑料材料內(nèi)部不能移動或者幾乎不可再移動時，在按照本發(fā)明的塑料纏繞帶制造結(jié)束時進(jìn)行壓印過程。以此，補(bǔ)充的壓印步驟額外地和希望地使纖維在塑料纏繞帶內(nèi)部致密化。以此再次提高強(qiáng)度。
[0040]在以下實(shí)施例的范圍內(nèi)對制造根據(jù)本發(fā)明的塑料纏繞帶用的裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。該唯一的附圖表示制造纏繞一個或多個物品用的塑料纏繞帶用的裝置。
[0041]在圖中首先初次看到擠出裝置1，其配備擠出螺旋2和擠出容器3。在擠出容器3中在擠出螺旋2輸出側(cè)儲存制造塑料纏繞帶4用的原料，并引入擠出螺旋2中。因此，擠出容器3含有擠出物。
[0042]塑料纏繞帶4擠出之后在擠出螺旋2輸出一側(cè)首先通過水浴5。緊接著水浴5設(shè)置第一牽拉裝置6和第二牽拉裝置7。第二牽拉裝置7還配備爐8，在第二拉伸過程中塑料纏繞帶4從中穿過。關(guān)于牽拉，離開擠出螺旋2的塑料纏繞帶4通常在考慮拉伸程度為I: 2至1: 5和尤其是1: 4的情況下拉伸。也就是說，離開擠出螺旋2的塑料纏繞帶4在第一或第二牽拉裝置6，7中拉伸至2至5倍的長度。
[0043]在第二牽拉裝置7中爐8用來使在牽拉時所達(dá)到的聚合物鏈在材料中的分子定向保持不變，以及同樣纖維的取向和在拉伸過程結(jié)束之后不消失或不溶解。然后，緊接著這兩個牽拉裝置6，7，還對塑料纏繞帶4進(jìn)行壓印。為此設(shè)置壓印裝置9，其配備有壓印輥10和與壓印輥10交互作用的壓輥或背壓輥11。
[0044]借助于壓印裝置9將塑料纏繞帶4在帶的至少一個表面上縱向配備有凹凸紋和/或壓印。為此壓印輥10具有比環(huán)境溫度高的溫度，例如，50°C至60°C，并視所要求的壓印而定配備相應(yīng)的表面結(jié)構(gòu)。以此方式，與全面積的接觸相比，不僅可以使具有例如帶子引導(dǎo)通道的塑料纏繞帶的接觸面明顯地減少，并因此還減小摩擦，而且它可以在輸送塑料纏繞帶時利用如上所述的“氣墊效應(yīng)”。此外，塑料纏繞帶橫向中引入凹凸紋總是提高其剛性。由此可以在剛性相同的情況下減小帶子橫截面，這相當(dāng)于節(jié)省材料。
[0045]借助適當(dāng)?shù)难b置直接制造塑料纏繞帶4,例如提供約5mm至40mm寬度。材料厚度為約0.1mm至3_。但作為替代方案,也可以在上述規(guī)格的擠出裝置I的輸出側(cè)加工塑料纏繞帶材料。可以將塑料纏繞帶材料在牽拉裝置6，7之前，在塑料纏繞帶4縱向切割，但圖中未示出。
【權(quán)利要求】
1.纏繞一個或多個物品用的塑料纏繞帶(4)，具有下列組份: a)最聞約90重量％的聚酷， b)約1重量％至5重量％的聚烯烴和 c)約5重量％至10重量％的纖維材料。
2.按照權(quán)利要求1的塑料纏繞帶(4)，其特征在于，根據(jù)c)的纖維材料具有比組份a)和b)高的熔化溫度。
3.按照權(quán)利要求1或2的塑料纏繞帶(4)，其特征在于，根據(jù)a)的聚酯的比例為約85重量％至90重量％，且尤其為約90重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)的塑料纏繞帶(4)，其特征在于，所述聚烯烴是聚乙烯、聚丙烯及其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)的塑料纏繞帶(4)，其特征在于，按照c)的纖維材料由長度最大達(dá)20mm,尤其10mm的纖維組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)的塑料纏繞帶(4)，其特征在于，作為根據(jù)c)的纖維材料使用天然纖維，尤其是植物纖維和/或礦物纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中一項(xiàng)的塑料纏繞帶(4)，其特征在于，作為根據(jù)c)的纖維材料使用化學(xué)纖維，尤其是纖維素纖維或由天然聚合物形成的橡膠纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中一項(xiàng)的塑料纏繞帶(4)，其特征在于，根據(jù)c)的纖維材料由無機(jī)纖維，例如玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、陶瓷纖維等組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中一項(xiàng)的塑料纏繞帶(4)，其特征在于，根據(jù)c)的纖維材料由根據(jù)權(quán)利要求6至8的纖維組合組成。
10.制備塑料纏繞帶，特別是根據(jù)權(quán)利要求1至9中一項(xiàng)的塑料纏繞帶的方法，據(jù)此將組份a)至c)彼此混合，并共同擠出，接著牽拉所出現(xiàn)的塑料纏繞帶(4)或塑料纏繞帶材料，然后最后將塑料纏繞帶(4)或者塑料纏繞帶材料，在考慮到拉伸程度1: 2至1: 5，尤其是1: 4的情況下拉伸，以及接著任選地壓印帶的表面。
【文檔編號】B29K105/12GK104284842SQ201280071412
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月14日
【發(fā)明者】P·W·蘭曾 申請人:Titan打包機(jī)有限責(zé)任兩合公司