DE1194560B

DE1194560B - Verfahren und Vorrichtung zum Verstrecken von Blasfolien in Laengs- und Querrichtung

Info

Publication number: DE1194560B
Application number: DEB49839A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Pirot
Original assignee: Bemberg AG
Current assignee: Bemberg AG
Priority date: 1958-08-02
Filing date: 1958-08-02
Publication date: 1965-06-10
Also published as: GB924501A; CH369590A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verstrecken von Blasfolien in Längs- und Querrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Quer-und Längsorientierung von Blasfolien, welche während ihrer Herstellung einem besonderen Reckprozeß unterworfen werden und eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, nichtorientierte Schläuche aus z. B. Hochpolymeren, wie Polyäthylen, Polyamiden, Polyestern, Polyvinylidenchlorid u. a., durch Aufblasen des aus einer Ringdüse austretenden Thermoplasten herzustellen, wobei Folien ohne wesentliche innere Verstreckung gebildet werden, weil wegen der hohen Austrittstemperatur die Viskosität zu niedrig ist, um eine für die mit einer Orientierung der Moleküle verbundenen Verstreckung notwendige Kraft wirksam werden zu lassen. Es ist auch bekannt, den zunächst erhaltenen Polymerschlauch nach Verlassen eines ersten Quetschwalzenpaares im kalten Zustand erneut durch den zeitweisen Einstich einer Sonde od. dgl. so aufzublasen, daß innerhalb des Weges bis zu einem zweiten Quetschwalzenpaar eine ausreichende Verstreckung in der Längs- und Querachse zustande gebracht wird.
Nach einem anderen bekannten Verfahren werden schlauchförmige Filme aus thermoplastischen Polymeren kalt verstreckt in der Weise, daß man den gekühlten Film kontinuierlich durch zwei Preßwalzenpaare führt, von denen das zweite Paar mit der gleichen oder einer höheren Geschwindigkeit laufen kann als das erste. Zwischen diesen beiden Walzenpaaren wird innerhalb des Filmschlauches ein flüchtiges Medium gehalten. Das Verziehen des Schlauches erfolgt dadurch, daß man den Abstand der beiden Preßwalzen vermindert, nachdem man das gasförmige Mittel eingebracht hat, bis der gewünschte Durchmesser des aufgeblasenen Schlauches erreicht ist.
Dieses Kaltverstrecken ist jedoch nicht mit allen Thermoplasten möglich.
Bei den bekannten Verfahren erreicht man also direkt nur eine Verformung des Schlauches ohne eine Orientierung der Moleküle. Um einen gekühlten Schlauch unter Verstreckung aufzublasen, muß man die Blasluft durch einen Einstich mit einer Sonde einführen. Dies hat aber den großen Nachteil, daß der Einstich von Zeit zu Zeit wiederholt werden muß, weil der Druck im Lauf der Herstellung nachläßt, insbesondere dann, wenn fehlerhafte Stellen im Schlauch auftreten. Hierdurch entstehen Verluste, und die Gleichmäßigkeit der erzeugten Folie ist gefährdet.
Es wurde ein neues Verfahren zum Verstrecken von Blasfolien in Längs- und Querrichtung bei erhöhter Temperatur ohne Verwendung zusätzlicher Preßwalzen gefunden, bei dem man einen Schlauch aus thermoplastischem Kunststoff aus einer Ringschlitzdüse auspreßt, diesen auf den gewünschten Durchmesser aufbläst, ihn durch Zug gleichzeitig längsverstreckt, kühlt und aufwickelt. Dies Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Düse austretende Schlauch bei Temperaturen von 5 bis 200 C unterhalb des Erweichungspunktes, jedoch oberhalb der Temperatur der Umwandlung zweiter Ordnung (Einfriertemperatur) des Kunststoffes durch eine erste Zone geführt wird, in der ein Druck herrscht, der dem Druck der Blasluft im Schlauch derart entspricht, daß der Durchmesser des aus der Düse austretenden Schlauches nur so vergrößert wird, daß der nunmehr verfestigte, im wesentlichen amorphe Schlauch bei seinem anschließenden Durchgang durch ein auf etwa die gleiche Temperatur beheiztes hochpoliertes Rohr fest an dessen Wand anliegt, und daß der Schlauch aus diesem Rohr durch eine zweite beheizte Zone geführt wird, in der ein geringerer Druck herrscht als in der ersten Zone, wo infolge des höheren Innendrucks eine Aufblähung und damit eine Verstreckung in Querrichtung eintritt, während gleichzeitig durch den Zug der Abzugsvorrichtung nicht nur die bekannte Verformung, sondern auch eine Verstreckung in Längsrichtung erfolgt.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem Blaskopf 2 mit einer eine zentrale Luftzuführung3 aufweisenden Ringschlitzdüse, einer Kühlzone 10, einem Quetschwalzenpaar 11 und einer Aufwickelvorrichtung 12 und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Ringschlitzdüse ein im Durchmesser größeres als der Ringschlitz und mit AnschlußstutzenS, 6 versehenes Rohr 4 koaxial anschließt, das in ein beheizbares hochpoliertes im Durchmesser kleineres Rohr 7 übergeht an das sich wiederum ein offenes, durch eine Heizvorrichtung 9 beheizbares Rohr 8 mit größerem Durchmesser anschließt.
Bei der Ausführung des Verfahrens wird das geschmolzene thermoplastische Polymer mit Hilfe eines bekannten Extruders 1 durch eine nicht gezeigte ringförmige Düse, die sich im Blaskopf 2 befindet, in die erste Zone 4 ausgepreßt, wobei der Thermoplast zu einer amorphen Masse unter Bildung eines Schlauches 13 erstarrt, der nach Durchgang durch das Rohr 7 und die zweite Zone 8 von dem Walzenpaar 11 abgezogen und durch die Wickelvorrichtung 12 aufgewickelt wird. Der Schlauch wird durch die Zone 4 bei einer Temperatur von 5 bis 200 C unterhalb des Erweichungspunktes, aber oberhalb der Temperatur der Umwandlung zweiter Ordnung ginfriertemperatur) des Polymeren geführt, so daß die bei der Einfriertemperatur erfolgenden Eigenschaftsänderungen, wie z. B. Übergang in den kristallinen Zustand, noch nicht eingetreten sind.
Diese Temperatur wird dadurch erreicht, daß die den Schlauch in der Zone 4 umspülende Luft, die bei 5 ein- und bei 6 austritt, entsprechend angewärmt wird. Das heizbare Rohr 7 wird ebenfalls auf die gleiche oder eine etwas geringere Temperatur gehalten wie auch die Druckluft, die durch die Leitung3 in das Innere des Schlauches tritt. In der ersten Zone 4 wird ein unerwünschtes Aufblähen des Schlauches 13 verhindert, indem man die Zone durch Komprimieren der bei 5 eintretenden Luft unter einen Druck setzt, der dem Innendruck im Schlauch derart entspricht, daß sein Durchmesser, den er beim Austritt aus der Ringschlitzdüse hat, nur so viel vergrößert wird, daß der Schlauch beim Durchgang durch das Rohr 7 fest an dessen Wand anliegt, damit der Überdruck in der Zone 4 nicht in die unter einem geringeren Druck stehende zweite Zone 8 entweicht. Außerdem wird durch den Andruck des Schlauches an die Wand von 7 eine leichte Reibung erzeugt, die als Gegenkraft zu dem durch die Quetschwalzen 11 ausgeübten Zug erwünscht ist, um nicht nur die an sich bekannte Längsverformung, sondern auch eine Verstreckung zu erreichen. Die erfindungsgemäß gleichzeitige Querverstreckung und damit eine Orientierung der Moleküle in dieser Richtung erfolgt ebenfalls in der beheizten Zone 8, weil der Schlauch sich nun aufblähen kann, denn der Innendruck im Schlauch findet hier einen geringeren Gegendruck.
Die für die Durchführung des Verfahrens günstige Temperatur in der Zone 8 sowie die Drücke im Schlauch und in den Zonen 4 und 8 richten sich nach dem Material, aus dem der Schlauch geblasen wird, dem gewünschten endgültigen Durchmesser und der gewünschten Wandstärke. Die Werte sind für den einzelnen Fall von einem Fachmann durch einfaches Probieren leicht zu ermitteln. Aus Gründen der Einfachheit mit Bezug auf die Vorrichtung herrscht in der Zone 8 vorzugsweise Atmosphärendruck.
Die Aufwicklung auf 12 erfolgt als Schlauch oder nach Aufschneiden als flache Folie.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich alle thermoplastischen Polymeren, die für die Blasfolienherstellung geeignet sind, wie z. B. Polyolefine, Weich- oder Hartpolyvinylchlorid oder dessen Mischpolymerisate des Acrylnitrils sowie Kondensationspolymerisate, z. B. Polyamide, Polyester, Polycarbonate u. a., verarbeiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß in einem Arbeitsgang biaxial orientierte Folien mit sehr hohen Festigkeiten hergestellt werden können, die sogar wesentlich höher liegen als bei Folien, welche bisher durch Verblasen und anschließender Kaltverstreckung erzeugt wurden.
An Hand von zwei Beispielen soll gezeigt werden, wie das Verfahren ausgeführt werden kann.
Beispiel 1 Ein mit 1°/o Dibutylzinndilaurat stabilisiertes Polyvinylchlorid vom K-Wert 60, einem Erweichungspunkt von etva 900 C und einer Temperatur der Umwandlung zweiter Ordnung (Einfriertemperatur) von etwa 700 C wird über eine Schneckenpresse 1, einem Blaskopf 2 mit der zentralen Luftzuführung 3 durch eine im Blaskopf befindliche Ringschlitzdüse mit dem Durchmesser 100 mm in die Zone 4 als Schlauchfolie 13 ausgepreßt. Die Zone 4, die eine Länge von 750 mm und eine lichte Weite von 300 mm aufweist, ist mit einer Zuleitung 5 und einer Ableitung 6 für heiße Luft ausgestattet, die in diesem Fall auf etwa 75° C gehalten wird. Die Drücke im Schlauch und in der Zone 4 werden so eingestellt, daß sich der Durchmesser des aus der Düse austretenden Schlauches auf etwa 200 mm vergrößert, damit er nach Verlassen der Zone 4 beim Durchgang durch das an sie angesetzte 100mm lange polierte Rohre 7 mit einer lichten Weite von 200 mm fest an dessen Wand anliegt. Das Rohr 7 ist ebenfalls auf etwa 750 C einreguliert. Die Wandstärke der Folie beträgt hier etwa 450 Mikron.
Nach dem Verlassen des Rohres 7 tritt die Schlauchfolie in eine zweite Zone 8 ein, die unter Atmosphärendruck steht und mit radial angebrachten Infrarotstrahlern9 auf eine Temperatur von etwa 1000 C erhitzt wird. Diese Zone ist 1700 mm lang und hat eine lichte Weite von 900 mm. Der Innendruck des Schlauches, der beim Anfahren gering ist, wird langsam auf 50 mm Wassersäule erhöht, wodurch der Schlauch auf den gewünschten Durchmesser, nämlich 600 mm, aufgebläht wird und nun eine Wandstärke von 50 Mikron hat. Dabei wird gleichzeitig der Druck in der Zone 4 erhöht, damit hier keine weitere Aufblähung des Schlauches erfolgt, und zwar wird bei dieser Einstellung die Druckdifferenz auf etwa 10 mm Wassersäule konstant gehalten, so daß der engültige Druck in Zone 4 bei der laufenden Produktion 40 mm beträgt.
Beim Austritt des Schlauches aus der Zone 8 wird er gekühlt, sodann mittels des Quetschwalzenpaares 11 weiterbefördert und aufgewickelt.
Beispiel 2 Dieses Beispiel wurde mit der gleichen Apparatur durchgeführt, die auch für das Beispiel 1 benutzt wurde.
Es wurde jedoch ein anderes Material ausgepreßt und zwar ein in üblicher Weise thermisch stabilisiertes und mit 12°/o Dioctylphthalat weichgemachtes Polyvinylchlorid mit der Erweichungstemperatur von etwa 700 C und einem Umwandlungspunkt zweiter Ordnung von etwa 600 C.
Der Schlauchinnendruck war hier 90 mm, Wassersäule und der Druck in Zone 4 80 mm. Die Temperatur in dieser Zone betrug 650 C. Der Schlauch hatte beim Verlassen dieser Zone einen Durchmesser von etwa 200 mm und eine Wandstärke von 125 Mikron. Die Zone 8 wurde auf 700 C erwärmt. Der endgültige Durchmesser des Schlauches war 750 mm und seine Wandstärke nunmehr 10 Mikron.
Der Abzug betrug 15 m/Min.
Die Festigkeit dieses Schlauches war in Längsrichtung 8,2 kg/mm2.
Zum Vergleich wurde ein Schlauch aus gleichem Material nach der üblichen Methode durch Verblasen hergestellt und anschließend aufgeschnitten und als Folie längs und quer verstreckt. Die Festigkeiten betrugen in diesem Fall nur 4,5 kg/mm2 in Längsrichtung und 4,8 kg/mm2 in Querrichtung.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Verstrecken von Blasfolien in Längs- und Querrichtung bei erhöhter Temperatur, bei dem man einen Schlauch aus thermoplastischem Kunststoff aus einer Ringschlitzdüse auspreßt, diesen auf den gewünschten Durchmesser aufbläst, ihn durch Zug gleichzeitig längsverstreckt, kühlt und aufwickelt, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der aus der Düse austretende Schlauch bei Temperaturen von 5 bis 200 C unterhalb des Erweichungspunktes, jedoch oberhalb der Temperatur der Umwandlung zweiter Ordnung (Einfriertemperatur) des Kunststoffes durch eine erste Zone geführt wird, in der ein Druck herrscht, der dem Druck der Blasluft im Schlauch derart entspricht, daß der Durchmesser des aus der Düse austretenden Schlauches nur so vergrößert wird, daß der nunmehr verfestigte im wesentlichen amorphe Schlauch bei seinem anschließenden Durchgang durch ein auf etwa die gleiche Temperatur beheiztes hochpoliertes Rohr fest an dessen Wand anliegt, und daß der Schlauch anschließend durch eine zweite beheizte Zone geführt wird, in der ein geringerer Druck als in der ersten Zone herrscht.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Blaskopf mit einer eine zentrale Luftzuführung aufweisenden Ringschlitzdüse, einer Kühlzone, einem Quetschwalzenpaar und einer Aufwickelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Ringschlitzdüse ein im Durchmesser größeres als der Ringschlitz und mit Anschlußstutzen (5, 6) versehenes Rohr (4) koaxial anschließt, das in ein beheizbares hochpoliertes, im Durchmesser kleineres Rohr (7) übergeht, an das sich wiederum ein offenes, durch eine Heizvorrichtung (9) beheizbares Rohr (8) mit größerem Durchmesser anschließt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift D 18022 X/39 a (bekanntgemacht am 6. 9. 1956); französische Patentschrift Nr. 1 135 804.