DE1181394B

DE1181394B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einheitlich molekular orientierter Polystyrolfilme

Info

Publication number: DE1181394B
Application number: DED25949A
Authority: DE
Inventors: Harold George Ahlich
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1956-07-11
Filing date: 1957-07-08
Publication date: 1964-11-12
Also published as: DE1779859C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einheitlich molekular ocientierter Polystyroltilme Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einheitlich molekularer orientierter Filme aus Polystyrol und dessen polymeren Homologen sowie Mischpolymerisaten daraus durch Auspressen des geschmolzenen Materials nach unten, Aufblasen des ausgepreßten Schlauches zu einer biaxial molekular orientierten Schlauchfolie sowie Abquetschen und Abziehen der Schlauchfolie. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die aus einer Auspreßvorrichtung mit einer Ringspaltdüse zum Auspressen des polymeren Materials in Schlauchform, einer Einrichtung zum Aufblasen des ausgepreßten Schlauches zu einer Schlauchfolie und einem Walzenpaar zum Abquetschen und Abziehen der Schlauchfolie besteht.
Die Herstellung von Kunststoffolien nach dem sogenannten Blasverfahren ist seit langem bekannt. Im - Falle des Polystyrols wird nach den bekannten Verfahren das Polymerisat auf etwa 190 bis 2100 C aufgeschmolzen und bei dieser Temperatur durch eine Ringspaltdüse zu einem Schlauch ausgepreßt. Dieser heiße, noch verformbare Schlauch wird mit Hilfe eines Gases zu einer Schlauchfolie aufgeblasen, um gleichzeitig das Material abzukühlen, die Wandstärke des Schlauches zu verringern und eine Verstreckung in radialer Richtung herbeizuführen. Anschließend passiert die Schlauchfolie eine Reihe von Führungswalzen und wird schließlich durch Abquetschwalzen flach gedrückt. Die Abquetschwalzen üben zusätzlich einen Zug in longitudinaler Richtung auf den zusammengedrückten Schlauch aus, wodurch eine Verstreckung in Längsrichtung bewirkt wird. Während dieses Vorganges kühlt sich die Schlauchfolie fortwährend ab und erreicht schließlich eine Temperatur, die unter der Wärmeverformungstemperatur liegt, bei der das polymere Material nur noch mit großer Schwierigkeit verstreckt werden kann.
Diesem bekannten Verfahren haftet der entscheidende Nachteil an daß der hergestellte Film nicht einheitlich verstreckt ist, d. h., einzelne Bereiche des Films weisen gegenüber anderen Stellen unterschiedliche Dehnungs- und Festigkeitseigenschaften auf, da es bei der technischen Durchführung des Verfahrens unmöglich ist, jedes Teilbereich des Films genau gleichen Abkühlungs- und Streckbedingungen zu unterwerfen. Die Folge davon ist eine Herabsetzung der Dehnungs- und Festigkeits-Durchschnittswerte des gesamten Films, die häufig nicht einmal den für viele Gebrauchszwecke erforderlichen Mindestwerten entsprechen.
Dieser Nachteil kann erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs. beschriebenen Art ausgeschaltet werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das geschmolzene Material kurz vor dem Auspressen auf eine Temperatur Von 130 bis 1700 C abgekühlt wird und daß die aüfgeblasene Schlauchfolie konzentrisch zur Auspreßeffnung an einer Stelle vor Erreichung ihres größten Durchmessers an ihrem Umfang voll anliegend geführt wird und daß die Außenoberfläche der Schlauchfolie vor dem Abquetschen durch Strahlung oder Konvektion erwärmt wird.
Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Vorrichtung, die im wesentlichen den bisher bekannten Vorrichtungen gleicht, die sich jedoch durch eine in Auspreßrichtung vor der Ringspaltdüse angeordnete Kühlvorrichtung zur Kühlung des geschmolzenen Materials und durch einen in Auspreßrichtung hinter der Ringspaltdüse und konzentrisch zu dieser liegenden, die Schlauchfolie gleitend führenden Führungsring, dessen Innendurchmesser größer als der Durchmesser der Ringspaltdüse, aber kleiner als der größte Durchmesser der aufgeblasenen Schlauchfolie ist und der auf seiner Innenseite konisch entsprechend der Form der aufgeblasenen Schlauchfolie an der Berührungsstelle ausgebildet ist und auf seiner Außenseite mit einem Streifen aus einem absorptionsfähigen Filz oder Gespinst überzogen ist, von den bekannten Vorrichtungen unterscheidet.
Die bevorzugte Temperatur zum Abkühlen des polymeren Materials kurz vor dem Auspressen liegt im Bereich von 140 bis 1550 C.
Wegen der starken Orientierung der Schlauchfolie neigt der Film zur Kräuselung und Faltenbildung. Durch kurze Erwärmung des Films mittels Strahlung oder Konvektion kurz vor Passieren der Abquetschwalzen auf eine Temperatur nahe der Wärmeverformungstemperatur lassen sich diese Spannungen beseitigen.
In der Zeichnung, in der eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in der Seitenansicht schematisch dargestellt ist, ist 6 eine Getriebepumpe, die das auf 170 bis 2000 C erhitzte Polymerisat durch einen Rotationskühler 1, in dem es auf 130 bis 1700 C, vorzugsweise auf 140 bis 1550 C, abgekühlt wird, und anschließend durch eine Ringspaltdüse 2 gedrückt. Die heiße Schlauchfolie 7 wird in üblicher Weise mittels Luft, die unter geringem Überdruck von 0,0098 bis 0,0231 atü steht, aufgeblasen und radlal verstreckt. Die Außenatmosphäre kann jede beliebige, vorzugsweise nahezu konstante Temperatur haben, wenn sie nur genügend, d. h. 40 bis 600 C, unter der Wärmeverformungstemperatur liegt.
Der Führungsring 3 der gegen die Schlauchfolie 7 eine glatte, zentral-konische Oberfläche aufweist, ist in Achsenrichtung verschiebbar, wodurch der größte Durchmesser des aufgeblasenen Schlauches 7 innerhalb gewisser Grenzen verändert werden kann. Der Ring 3 kann gegebenenfalls so ausgebildet sein, daß er von innen gekühlt werden kann, um das Ausmaß der Verstreckung der Schlauchfolie 7 zu variieren.
Der Führungsring 3 ist auf seiner Außenseite mit einem absorptionsfähigen Filz oder Gespinst überzogen, das aus dem heißen Schlauch austretende Flüssigkeit aufnimmt, da sonst die Flüssigkeit auf der Schlauchoberfläche Schlieren bildet und die Dehnungseigenschaften des Films ungünstig verändert.
Die Schlauchfolie 7 läuft schließlich über eine Reihe von Führungswalzen 8 und wird durch die Strahlungs- oder Konvektionseinrichtung 4 auf eine Temperatur nahe der Wärmeverformungstemperatur erwärmt. Abschließend passiert die Schlauchfolie 7 die Abquetschwalzen 5, durch die sie zusammengedrückt und in Längsrichtung verstreckt wird.
Nach Durchlaufen der Abquetschwalzen 5 kann die zusammengedräckte, einheitlich orientierte Folie den üblichen Nachverarbeitungsverfahren zugeführt werden.
Die nach den Verfahren des Standes der Technik hergestellten orientierten Folien haben im allgemeinen durchschnittliche Bruchfestigkeiten von etwa 1,05 kg/cm2 je 0,0254 cm Wandstärke. Die durchschnittlichen Dehnungswerte derartiger Folien liegen in der Größenordnung von 4°/o. Im Gegensatz hierzu sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Folien einheitlicher und gleichmäßiger in ihren Eigenschaften; die durchschnittlichen Bruchfestigkeiten liegen bei etwa 1,75 kg/cm2 und die Dehnungswerte bei annähernd 28§ In einem Vergleichsversuch wurden aus einem Polystyrolfilm, der nach herkömmlichen Verfahren hergestellt und verstreckt war, achtzehn Probemuster an verschiedenen Stellen des Films herausgeschnitten und mit sechzehn Probemustern, die einem erfindungsgemäß hergestellten Polystyrolfilm entnommen waren, verglichen. Der nach Verfahren des Standes der Technik hergestellte Film hatte eine durchschnittliche Bruchfestigkeit von 1,05 kg/cm2 je 0,0254 cm Wandstärke und eine Bruchdehnung von durchschnittlich 4 0/o. Im Vergleich dazu wies der erfindungsgemäß hergestellte Film Durchschnittswerte von 1,75 kg/cm2 bzw. von 270in auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit gleichem Erfolg auf die Herstellung eines einheitlich molekular orientierten Films aus polymeren Homologen des Styrols, z. B. Polyvinyltoluol, oder aus Mischpolymerisaten des Styrols oder Vinyltoluols miteinander oder mit h-Methylstyrol oder Acrylnitril anwendbar.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung einheitlich molekular orientierter Filme aus Polystyrol und dessen polymeren Homologen sowie Mischpolymerisaten daraus durch Auspressen des geschmolzenen Materials nach unten, Aufblasen des ausgepreßten Schlauches zu einer biaxial molekular orientierten Schlauchfolie sowie Abquetschen und Abziehen der Schlauchfolie, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß das geschmolzene Material kurz vor dem Auspressen auf eine Temperatur von 130 bis 1700 C abgekühlt wird und daß die aufgeblasene Schlauchfolie konzentrisch zur Auspreßöffnung an einer Stelle vor Erreichung ihres größten Durchmessers an ihrem Umfang voll anliegend geführt wird und daß die Außenoberfläche der Schlauchfolie vor dem Abquetschen durch Strahlung oder Konvektion erwärmt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Auspreßvorrichtung mit einer Ringspaltdüse zum Auspressen des polymeren Materials in Schlauchform, einer Einrichtung zum Aufblasen des ausgepreßten Schlauches zu einer Schlauchfolie und einem Walzenpaar zum Abquetschen und Abziehen der Schlauchfolie, gekennzeichnet durch eine in Auspreßrichtung vor der Ringspaltdüse (2) angeordnete Kühlvorrichtung(1) zur Kühlung des geschmolzenen Materials, ferner durch einen in Auspreßrichtung hinter der Ringspaltdüse (2) und konzentrisch zu dieser liegenden, die Schlauchfolie (7) gleitend führenden Führungsring (3), dessen Innendurchmesser größer als der Durchmesser der Ringspaltdüse (2), aber kleiner als der größte Durchmesser der aufgeblasenen Schlauchfolie (7) ist und der auf seiner Innenseite konisch entsprechend der Form der aufgeblasenen Schlauchfolie (7) an der Berührungsstelle ausgebildet ist und auf seiner Außenseite mit einem Streifen aus einem absorptionsfähigen Filz oder Gespinst versehen ist, und durch eine Strahlungs- oder Konvektionseinrichtung (4), die kurz vor den Quetschwalzen (5) angeordnet ist.