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Dr.- ring. MANS RUSCHKE Dipl.-lng. HEINZ AGULAR PATINTANWALTE Verfahren
und Vorrichtung zur Herstellung von Kunstetoffrohren « Die Erfindung betrifft ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung dEnnwandiger Rohre oder Filme aus
einem thermoplastischen harzartigen Material, das nach dem Auspressen, Kühlen und
Wiedererhitzen orientiert werden kann. Die Erfindung betrifft insbesondere ein verbessertes
Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung, die die Herstellung gleichmäßig orientierter
thermoplastischer harzartiger Filme mit verbesserten physikalischen Eigenschaften
und außerordentlich gleichmäßigen Wandstärken erlauben.
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Bisher ist die Herstellung gleichmäßig orientierter thermoplastischer
Filme schwierig gewesen; nach den bisher üblichen auspreß- und Orientierungsverfahren
ließen sich sehr gleichmäßige Wandstärken in Verbindung mit optimalen physikalischen
Egenschaften nicht leicht erreichen. Bei vielen Anwendungen
ist
es aber sehr erwünscht, daß ein Film mit maximale ler Festigkeit, Stärke, Gleichmäßigkeit
und richtungsunab hängigen Eigenschaften benutzt wird, um eine maxiale Wirksamkeit
bei der Verwendung des polymeren Materials zu erzielen.
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Ganz allgemein ist es außerordentlich schwierig, bei ausgepreßten
thermoplastischen Materialien eine gleichmäßige Wandstärke zu erzielen, bei der
die maximale Abweichung vom Mittel weniger als etwa + 10 % beträgt. Derartige Veränderungen
liegen im allgemeinen in dem Verfahren begrundet, und zwar infolge geringer Abweichungen
und Veränderungen innerhalb der mechanischen Komponenten des Systems wie der Preßform,
der Auspreßgeschwindigkeit und geringerer mechanischer und thermischer Schwankungen
in dem zu orientierenden Material.
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Diese Nachteile und Mängel werden nun durch die vorliegende Erfindung
verwunden, die ein Verfahren zur Herstellung eines orientierten dünnen, thermoplastischen,
harzartigen Filmes betrifft, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man (1) ein Rohr
aus einem orientierten, thermoplastischen, harzartigen Material bei einer Temperatur
herstellt, die wesentlich unter der liegt, bei der das Material gereckt und orientiert
wird, (2) das Rohr dann in einer ersten Erhitzungezone bei einer Temperatur vorerhitzt,
die unter der Temperatur liegt, bei der es orientiert wird, (3) das Rohr
mechanisoh
von einer Querbeweagung bewahrt, (4) das Rohr durch eine zweite Erhitzungszone leitet,
in der es mindestens auf die Temperatur erhitzt wird bei der es unter Zuhilfenahme
eines Innendruckes durch ein fließfähiges Medium orientiert wird, während es mechanisch
von einer Querbewegung bewahrt wird, wobei der Druok ausreicht, um das Rohr in einem
ganzen Umfang bis zu dem gewünschten Grad zu orientieren, (5) das Rohr aus der zweiten
Erhitzungszone mit einer Geschwindigkeit abzieht, die ausreicht, um eine Bingßorientierung
innerhalb des Rohres zu erzeugen, (6) während der Orientierung innerhalb des Rohres
eine Temperatur aufrecht erhält, die-gleiohmäßig genug ist, um eine praktisch gleichmäßige
Wandstärke hervorzubringen und (7) schließlich das Rohr zu einer flachen Folie zusammendrückt.
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Zur Erfindung gehört ferner eine Vorrichtung zur biaxialen Reckung
orientierbarer thermoplastischer, harzartiger Rohre, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß sie enthält: (1) ein Mittel zur Zuführung eines thermoplastischen, harzartigen
Rohres, (2) einen Hei zofen, der das thermoplastische, harzartige Rohr in praktisch
zylindrischer Form aufzunehmen vermag und ein erstes Ende an der Rohrzuführungsvorrichtung
und ein zweites Ende aufweist, das das Rohr praktisch abgedichtet erfaßt, (3) eine
Heizvorrichtung innerhalb des Heizofens zur Erhitzung des thermoplastischen harzartigen
Rohres, wobei die Filmerfassungsvorrichtung an dem zweiten
Ende
des Ofens unmittelbar angrenzend an einen zweiten Heizofen vorgesehen ist, (4) der
zweite Heizofdn ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende im
allgemeinen an dem ersten Ofen liegt und das zweite Ende des zweiten Ofens den thermoplastischen,
harzartigen rohrförmigen Film in abgedichteter Berührung aufzunehmen vermag und
die Rohraufnahmevorrichtung glatt ist und auf der von dem zweiten Ofen abgelegenen
Seite sich nach außen konisch erweitert, (5) die Rohraufnahmc6vorriohtungen an dem
ersten und zweiten Ende.des zweiten Ofens mit Mitteln zur Regelung der Temperatur
derselben versehen sind, (6) eine Rohrzusammendrüokvorrichtung im allgemeinen an
und im allgemeinen axial zu dem zweiten Ende des zweiten Ofens vorgesehen ist und
(7) quetechwalzen angrenzend an die Rohrzusammendrückvorrichtung, vom zweiten Ofen
entfernt, die im allgemeinen zentriert einen Schlitz aufweisen, der in der gemeinsamen
Achse sowohl des ersten als auch des zweiten Ofens liegt, wobei diese Schlitzwzalzen
das zusammengedrückte Rohr abzuziehen und vorwärts zu bewegen vermögen und Mittel,
um das Rohr bis zu dem gewünschten Ausmaß zu orientieren und die Innenflächen des
zusammengedrückten Rohres in dichter Berührung zu halten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen hersorgehen.
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Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß
der Erfindung; Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung von Fig. 1 längs
der Linie 2-2 und Fig. 3 zeigt einen schematischen Sohnitt einer anderen Ausführungsform
der Orientierungsvorriohtung gemäß der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Vorrichtung - mit 10 bezeichnet - gemäß
der Erfindung. Diese Vorriohtung 10 enthält eine Vorrichtung 12 zur Zufuhrung eines
unorientierten thermoplastischen, harzartigen Rohres 14. Die Vorriohutng 12 besteht
aus einem ringförmigen werkesugkopf 15 mit einer ringförmigen Auspreßöffnung 17
und steht mit einer Quelle für geschmolzenes, polymeres Material 18 in Verbindung.
Die Form t5 weist an ihrer Seite 20 einen Kühlmantel 22 und einen Innendorn 24 auf.
Der Innendorn 24 ist mit den im allgemeinen zentral angebrachten Durchgängen 26
versehen.
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Der Dorn 24 begrenzt eine ringförmige Innenkammer 26, die mit Durchgängen
30 und 31 Für fließfähige Medien sum wärmeaustausch verschen ist, um ein wärmesustauschendes,
flisßfähiges Medium (in nicht gezeigter weise) zu und abßführen zu können. In den
ringförmigen Formkopf 1 wird ein amspreßbare thermoplastisches, harsartigoo polymeres
Material 33 gedrückt, das dann aus den Proßkopf 12 als abgeschrecktes vollständiges
Rohr 14 austritt. Angrenzend an die Filmsuführt vorrichtung 12 ist im allgemeinen
koaxial zu ihr ein Heizofen 35 vorgesehen, der aus einem Gehäuse 37 mit einem ersten
Ende
38 an der Rohrzuführvorrichtung 12 und aus einem zweiten Ende 39 besteht. Innerhalb
des Gehäuses 37 ist eine Vielzahl von Heizelementen 40 vorgesehen. Von der $Rohrzuführvorrichtung
12 im allgemeinen entfernt, aber an dem ersten Ende 58 gelegen, ist eine Rohrführung
42 vorgesehen. Diese Rohrführung 42 begrenzt einen Innenhohlrauma 43 zur Zirkulation
eines fließfähigen Wärmeaustauschmediums, das bei 44 zu- und bei 45 abgeführt wird.
An dem zweiten Ende 39 des Ofens 35 liegt eine Rohrführung 47, die einen Innenhohlraum
48 begrenzt; sie ermöglicht die Zuführung eines fließfähigen Wärmeaustauschmediums
bei 49 und seine Ableitung bei 50. Unmittelbar im Anschluß an die Rohrführung 47
ist ein zweiter Ofen 52 vorgesehen, in welchem ein im allgemeinen ringförmiges Heizelement
54 angebracht ist, das im allgemeinen koaxial zu dem Rohr 14 angeordnet ist. Unmittelbar
angrenzend an den zweiten Ofen 52 befindet sich eine dritte Rohrführung 57, die
von der Echrführung 47 etwas entfernt ist. Diese Rohrführusg 57 weist ebenfalls
einen Innenhohlraum 59 auf, dem ein wärmeaustauschendens. fließfähiges Medium bei
61 zugeführt und bei 62 abgelassen werden kann, Di. nah din Hei zofen 52 angeordnete
Führung 57 weist ein. Stirnseite 64 auf, die sich nach außen leicht konisch erweitert
und daß Rohr 14 angepaßt zu halten vermag, wenn es expandiert und orientiert wird,
um eine Blase 14a zu bilden. Eine im allgemeinen mit dr Ziffer 69 bezeichnete
Vorrichtung
zum Zusammendrücken der Blase (bzw. des rohrformigen Gebildes) ist in axialer Ausrichtung
mit dem ersten und dem zweiten Ofen vorgesehen und liegt im allgemeinen der Ringführung
57 gegenüber. Diese Rjohrzusammendrückvorrichtung 69 besteht aus einer Vielzahl
von Walzen 71, die von den den Öfen 37 und 52 entfernt zusainmenlaufen. Unterhalb
des Ofens 52 an der Rohrzusammendrückvorrichtung 69 liegt ein Paar Quetschwalzen
73 und 74, die die Innenflächen des plattgedrkckten Rohres 14b dicht aufeinanderpressen
und den Verlust des darin befindlichen aufblähenden fließfähigen Mediums verhindern.
Das zusanengepreßte Rohr 14b wird auf der Walze 75 aufgewunden. Vroaugsweise ist
die ganze Anordnung in einem Gehäuse 76 untergebracht, um eine Störung der Temperaturverhältnisse
innerhalb der Anordnung durch unerwunsohten Luftumlauf auf ein Mindestmaß zu begrenzen.
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In Fig. 2 wird ein Querschnitt des Ofens 37 von Zig. 1 längß der
Linie 2-2 gezeigt, die die Anordnung der genannten Heizelemente 40 und der Trägervorrichtungen
40a erkennen läßt.
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Beim Arbeiten mit der Vorrichtung nach Fig. 1 wird thermoplastisches,
harzartiges Material aus der Auspreß-oder Rohrzuführvorrichtung 12 ausgepreßt und
dann durch den Kühldorn 24 und den Mantel 22 unter die Temperatur abgeschreckt,
bei der es orientiert werden kann. Bevorzugt wird das Rohrgebilde 14 in die Rohrführung
42 durch den Heizofen 37 geleitet, wo es auf eine Temperatur gebracht wird, die
gerade
unter der Temperatur liegt, bei der es orientiert werden kann. Das Rohrgebilde 14
wird dann durch'die Rohrführung 47 geleitet, die - mit Hilfe eines wärmeaustausohenden,
fließfähigen Mediums, das bei 49 zu- und bei 50 abgeführt wird auf einer Temperatur
gehalten wird, die etwa der Temperatur des erhitzten Rohres entspricht Vortuggweise
wird die Führung 47 auf einer Temperatur gehalten, die der des erhitzten Rohres
praktisch identisch ist. Das Rohr 14 und die Führung 47 schließen so dicht, daß
Jeder wesentliche Durchgang von Iluft aus dem Ofen 52 in den Ofen 37 verhindert
wird. Beim Verlassen der PUhrung 47 wird das rohrförmige Gebilde 14 in den Ofen
52 geleitet, wo es mit Hilfe der Wärme aus dem Element 44 schnell auf eine Temperatur
gebraucht wird, bei der es durch den Innendruck des fließfähigen Mediums, das durch
den Durchgang 30 der Rohrzuführvorrichtung 12 zugeführt wird, deformiert wird. Bei
der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung ist es im allgemeinen vorteilhaft,
die Orientiervorrichtung so zu bauen, daß eine relative Bewegung zwischen den Quetschwalzen
und der sich nach außen erweiternden Rohrführung möglich ist, um eine genaue Kontrolle
des Innendrucks in der Blase inebesondere in den Fällen durchführen zu können, bei
denen eine festgelegte Menge Gas in der eingeschlossenen Blase benutzt wird.
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Die zu reckende bzw. orientierende Blase, d.h. der Teil des Gebildes
-zwischen der Rohre 14 und der Blase 14a, liegt dicht an der sich nach außen erweiternden
Fläche 64 der Rohrführung
57, die so genau wie möglich auf einer
Temperatur gehalten wird, die dem sich expandierenden Rohrgebilde entspricht, und
zwar mittels des fließfähigen wärmeaustauschenden Mediums, das in der Rohrführung
umläuft. Die Blase 14a wird, sobald sie mit Hilfe des Druckes des fließfähigen Mediums
innerhalb des Rohres gebildet worden ist, in den Zusammendrückteil 69 geleitet,
der den zylindrischen Rohrkörper 14a in das zusammengepreßte Rohr 14b überführt.
Die am unteren Ende vorgesehenen Quetsohwalzen 73 und 74 werden mit einer Geschwindigkeit
getrieben, die ausreicht, un den gewünschten Grad an Längsorientierung aufrechtzuerhalten,
der im allgemeinen etwa dem Grad der Orientierung entspricht, den die ringförmige
Reokung bewirkt. Vorzugsweise wird der ganze Blasenteil in ein Gehäuse eingeschlossen,
wie es Figur 1 zeigt und das mit 76 bezeichnet ist, das eine ungleichmäßige Abkühlung
des Rohres und damit zusammenhängend eine Ungleichmäßigkeit der Orientierung und
der Wandstärke verhindern hilft.
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In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung erläutert,
die mit 90 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 90 umfaßt eine Rohrzuführvorrtichtung
92, die aus einem Rohrauspreßapparat 94 mit einem im allgemeinen ringförmigen Preßkopf
96 besteht. Letzterer ist mit einem Innenkühldorn 97 versehen, der mit einem tiefgekühlten,
wärmeaustausohenden, fließfähigen Medium in Verbindung steht, das bei 98 eine und
bei 99 ausfließt. Ein Rohr 101 aus thermoplastischem, harzartigem
Material
wird durch eine ringförmige Öffnung (nicht gezeigt) aus dem Preßkopf 96 über den
gekühlten Dorn 97 ausgepreßt, Dieses Rohr wird durch die in dem Bad 104 enthaltene
Flüssigkeit 103 sohnell abgeschreckt. Das rohrförmige Gebilde 101 wandert durch
die Queteehwalsen 106 udn 107 und gelangt dann über die Oberfläche der Flüssigk3eit
103 und die Rolle 108 nach oben. Das rohrförmige Gebilde 101 wird dann auf ein zweites
Paar Queteohwalsen 110 und 111 geführt. Unterhalb der Queteohwalzen 110 und 111
befindet sich eine Rohrerhitzungsvorrichtung 112. Sie besteht aus einer Rohrführung
t14 unmittelbar unter den Walzen 110 und 111, denen sich ein Heizofen 116 anschließt.
Dieser Ofen 116 enthält eine Vielzahl von Heizelementen 118, die im allgemeinen
um das durch den Ofen gleitende Rohrgebilde 101a angeordnet sind. Ansohließend an
den Ofen 116 ißt ein Ofen 120 vorgesehen, der koaxial zu ersterem angebracht ist.
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Innerhalb des Ofens 120 befindet sich eine Heizrohrschlange 122, die
koaxial zu dem Rohr 101a liegt. Hinter dem Ofen 120 unterhalb des Ofens 116 befindet
sich eine Rohrführung 125, die so beschaffen ist, daß das Rohr 101a dicht an ihr
anliegt und den freien Durchgang von Gasen unterbindet. Nach der RohrfAhrung 125
folgt ein Heizofen 127, in dem sich eine
Hiezsxchlange 129 befindet, die wiederum im allgemeinen koaxial zu dem Rohr 101a
angeordnet ist. Nach dem Ofen 127, also in Entfernung von der Führung 125, folgt
die Führung 131, die ene Jnnenhohlung 133 aufweist, in die ein wärmeaustauschendes,
fließfähiges
Medium bei 134 eine und bei 135 austreten kann. Der Führungsring 131 ist so ausgebildet,
daß er einen Gasdurohgang zwischen dem Führungsring und der Röhre lOla ii wesentlichen
unterbindet. Unmittelbar nach der Führung 131 folgt ein Ofen 138, in dem sich ein
im allgemeinen ringförmiges Heizelement 140 befindet, das wiederum praktisch koaxial
zu der Röhre 101a angeordnet ist. Unmittelbar nach dem Heizofen 138 folgt die Ringführung
142, die wiederum einen Innenraum, diesmal 144 begrenzt, in den ein fließfähiges
Medium bei 146 ein- und bei 147 ausfließen kann.
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Diese Führung 142 weist eine Rohrführungsfläche 149 auf, die in glatter
Form vom Ofen 138 weg sich nach außen erweitert und die Röhre 101a bei ihrer Ausdehnung
aufzunehmen vermag.
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Das Rohr 101a dehnt sich dann praktisch wie in Fig. 1 zu der Blase
101b aus und wird durch die Rohrzusammendrtickvorriohtung 152 in gleicher Weise
zusammengepreßt. Das zusammengevuetsohte Rohr 101c wird durch die Walzen 154 und
155 in dieser Form gehalten und schließlich auf die Walze 157 aufgewunden.
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Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform wird praktisch in der
gleichen Weise wie die in Figur 1 dargestellte betrieben, nur daß ein zusammengepreßtes
Rohr der wiedererhitzungs- und Orientierungsvorrichtung zugeführt wird0 Der Heizteil
der Vorrichtung besteht aus einer Vielzahl von Öfen statt einem einzigen Ofen und
ist auf diese Weise in der Kontrolle viel flexibler, wenn verschiedene orientierbare
thermoplastische,
harzartige materialien beutzt werden. Auch die Erhitzugnsgeschwindikeit dkann leichter
geregelt werden weil die eraten drei Ofen 116, 120 und 127 in der Temperatur einzeln
geregelt und die Heizelemente einen Jeden Ofens eingestelt oder so aungenohaltet
werden kennen, daß gewisse Ungleicn:äßigkeiten in dcr Wandstärke wie sie in dem
Rohr 101a auftreten können, kompenniert werden.
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Wie bei Fig. 1 werden die Führungen 131 und 142 bei Temperaturan gehalten,
die ungeähr der Temperatur des Rohres in dieser Stelle entsprechen, 1a die Ausdehnung
der Blase gewöhnlich durch direktes Einführen von Gas in einem einzigen Zusatz erfolgt,
wird Vorsorge dafür getroffen, daß sich die Quetsoh- und/oder zusammendrückwalzen
mit Bezug auf den letzten Führungoring zu bewegen, daß eine genaue Regelung des
Innendruckes aufrechterhalten wird.
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In den vorstehenden Erläuterungen sind alle Hinweise auf die Zufuhr
von Wärme, die elektrischen Verbindungen usw, weggelassen worden, um die Erläuterung
über den Antrieb der Walzen klarer zu gestalten. Die erwähnten Einzelheiten der
Ausrüstung sind dem Fachmann bekannt.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann leicht aus vielen Materialien
gebaut werden, die gewöhnlich für derartige Teile benutzt werden. 30 werden die
Quetschwalzen 73, 74, 110, 111, 154 und 155 gewörhnlich aus einem weichen, dehnbaren
Material, wie Kautschuk, erstellt, das den glatten Durchgang des Rohres ermöglicht
und die Innenflächen des Rohres
zusammendrücken läßt, ohne daß
eine aumergewöhnliche Deformation der Ränder den flachen Rochren nintritt, win das
bei harten, unnachgiebigen Walzen der Fall sein könnte, in beoondora güstiger weise
werden die Führungserings nun einem Metall hergestellt und atf der Innenfleiche
mit einem Material geringer Reigung verkleidet, wei z.B. polytetrafluoräthylen,
oder aber nie worden in anderer Welse aus einem thermisch nicht-leitenden Material
hergestellt und anschließ@@@@end mit Polytetrafluoräthylen oder dgl. verkleidet.
In eingen Fällen eignen sich zur die Führungsringe bevorzugt metalle, wie tahl,
Messing und dgl., ohne verkleidung. die Ringführungen 47, 57, 131, 142 usw., die
an den auf höhere Temperatur zu erwärmenden Räumen, wie 52 und 138 liegen, werden
vorzugsweise aus Metall gebaut und mit einem Durchgang fUr ein wirmeaustauschendes,
fließfähiges Medium versehen, damit die Temperatur so dicht wie möglich bei der
Temperatur des Rohres gehalten werden und Wärme das rfohrförmige Gebilde an den
Führungsflächen in nennenswertem Umfang weder verlassen noch hinzutreten kann. Solche
Metallführungen haben sich auch in den Fällen bewährt, in denen das rohrförmige
Gebilde während des Betriebsbeginns bricht oder in unbeabsichtiger Weise eine Fehlleitung
eintritt.
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Bevorzugt wird in den Erhitzungskammern eine Vielzahl von getrennten
und einzeln einstellbaren Heizelementen benutzt, um Jeder innerhalb dea Rohres auftretenden
Unregelmäßigkeit durch unterschiedliches Erhitzen des polymeren
Materials
begegnen zu können. IJm ein höchst gleichförmig orientiertes ohr zu erhalten, it
en bei der praktischen Durchführung der Erfindung wesetloich, daß den Rohr entsprechen
gleichförmig erhitzt wird. Das geschieht in der weise, daß man einen Heizteil in
den erläuterten Vorrichtungen vorsieht, wie z.fl0 die Öfen 37 und 1t6, in dem alle
änderungen in der Rohrwandstärke durch Zufuhr einer größeren oder geringeren Menge
Wärme zu bestimmten Teilen des ungereckten Rohres no vorgesehen werden kann, daß
die Eeckung und Orientierung zu einer gleichmäßigen Wandstärke führt, wenn das Hohr
schließlich auf seine Oronti3erungstemperzatur erhitzt wird. Das anfängliche Erhitzen
des Rohres im Falle einer cvollständig gleichmäßigen Röhre führt auch zu einer gleichmäßigen
Temperatur. Bei der praktischen durchführung jedoch wird ein derart gleichmäßiges
Rohr im allgemeinen nicht erhalten und in den anfänglichen Erwärmungszonen, wie
in dem Ofen 37 der Figur 1 und den Öfen 116, 120 und 127 von Figur 3, durch Kompensation
erzielt. Ein Rohr, das eine ungleichförmig. Wandstärke besitzt, wird in ungleichförmiger
Art erhitzt bis das Rohr eine Temperatur annimmt, die gerade unter dnr Temperatur
liegt, bei der es durch den Innendruck gereckt werden kann. Der letzte Ofen (52
von Figur t) dient zur Erhöhung der Temperatur des Rohres auf die Recktemperatur,
zu welcher Zeit es sich auszudehnen beginnt. Das sich susdehnedes Rohr wird dann
von dem glatten, sich nach außen drweiternden Führungsring aufgenommen, der Jede
mechanische Bewegung oder Veränderung des Rohres verhindert und auch einen
kritischen
Bestandteil dafür darstellt, daß man ein Rohr mit außerordentlich gleichmäßiger
Wandstärke erhält. In beschnders günxstiger Form wird in der ausführung nach Figur
5 das Erbitzen leicht durch Verwendung einer widerstandsspirale erreicht, bei dor
die Zufuhr elektrischer Energie leicht geregelt werden kann, sodaß mPji auf diese
Weise eine genaue Kontrolle der dem Rohr zugeführten Wärmemenge während seines Burchganges
durch die Öfen erzielen kann.
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Bei der Druchführung der Erfindung ist wesentlioh, daß das Rohr durch
die Ringführungen an der letzten Heizzone straff gehalten wird. An letzterer muß
für eine einwandfreie Luftabdichtung gesorgt werden, um Luft oder Gasströme, die
die Oberfläche der Röhre passieren können, auf ein Mindesmaß zu begrenzen. Solche
willkürlichen Gasströme bedingen Veränderungen und Abweicheungen in der Filmstärke,
Am besten bewirken die Rohrführungen Sowohl eine Gute Halerung als suoh Gasabdichtung
fUr das rohrförmige Gebilde unmittelbar vor der lets@en Heizzone; insbesondere die
Letzte Rohrführung vor der Ausdehnung zu der Blase darf keine ungleichförmigen Temperaturen
oder mechanischen Deformatioren bedingen.
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Bevorzugt wird die gesamte Operstion der Wiedererhitzung des Rohres
und seiner Ausdehnung zu einer Blase und das anschließende Zusammendrücken su einem
flachen Gebilde in einem Gehäuse durchgeführt, das Jeda Gasströmung verhindert und
auf diese Weise die Blasenbildung nicht stört. Die Orientierung des Rohres wird
leitet durch Änderung der Temperatur des letzten Fuhrungsringes variiert.
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Besonders vorteilhaft ist ee, der Orientierungsvorrichtung (z.B.
10) ein ausgepreßt es Rohr zuzuführen, das eine relativ gleichmäßige Wandstärke
aufweist und das durch Auspressen des Rohres aus einer ringförmigen Öffnung und
Ziehen desselben um einen Dorn hergestellt worden ist, der auf einer Temperatur
gehalten wird, die ausreicht, um das Rohr sehr schnell abzuschrecken.
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Bei der praktischen Durchführung wird dies vorteilhaft erreicht,
indem man ein thermoplastisches, harzartiges Rohr um einen Formdorn herum auspreßt,
der dazu dient, die Innenfläche des Rohres und auch die Außenflächen desselben abzuschrecken,
indem in einen äußeren Mantel, wie 22 in Fig. 1 oder in die Flüssigkeit, wie 103
in Fig. 3 bei einer geeigneten Temperatur ausgepreßt wird. Bei diesem Auspressen,
z. B. eines Rohres aus Polypropylen, wird der innere Dorn bevorzugt bei einer Temperatur
von -20 bis 50°C, am besten etwa -10 bis 1500 gehalten. Ebenso soll, wenn das ausgepreßte
Rohr durch ein Bad abgeschreckt wird, die Temperatur des Bades die gleiche sein,
wie in dem Innendorn0 Das schnelle Abkühlen des geschmolzenen Rohres von beiden
Seiten verringert alle Abkühl- und Formspannungen* die gewöhnlich eintreten, wenn
eine Röhre oder Folie nur von einer Seite abgekühlt wird, auf ein Mindestmaß. Das
schnelle Abkühlen des gesohmolzenen Rohres und die durch den Innendorn gegebene
Unterstützung ermöglicht es, daß das Produkt verhältnismäßig genau geformt wird,
ohne daß eine
Verformung oder Verwerfung eintritt, wie das oft
der Fall ist, wenn willkürliche Abkühlungsfaktoren oder mechanische Einwirkungen
bei der Auspressung des Rohres eine Rolle spielen.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
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Beispiel 1 Durch eine ringförmige Preßform von 5,1 cm Durchmesser
mit einer ringförmigen, 0,11 cm weiten Öffnung wird bei einer Temperatur von 210
bis 24OOC geschmolzenes Polypropylen mit einem Schmelzindex von ungefähr 1,5 gepreßt.
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Der Kühldorn hat einen oberen Durchmesser von 4,6 cm und eine Länge
von etwa 7,6 cm, Der Dorn wurde in ein Bad getaucht, das eine Temperatur von etwa
1000 aufwies. Bei einer Auspreßgeschwindigkeit von etwa 11 kg Je Stunde entstand
ein unorientiertes, ausgepreßtes Rohr mit einem Durchmesser von 4,8 cm und einer
Wandstärke von etwa 0,10 cm.
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Das flachgedrückte unorientierte Rohrgebilde aus Polypropylenfilm
mit einem Außendurchmesser von ungefähr 4,75 cm in Ringform und einer Wandstärke
von etwa 0,10 cm wurde dann durch ein Paar Quetschwalzen geschickt, die mit Kautschuk
belegt waren und einen Durchmesser von etwa 7,6 cm aufwiesen, und zwar mit einer
Geschwindigkeit von etwa 0,88 m je Minute. Durch inneren Luftdruck wurde das Rohrgebilde
zu einem Gebilde mit kreisförmigem Querschnitt ausgeweitet, ale es durch einen Führungsring
geleitet wurde, wie er in Fig. 3 mit 114 bezeichnet ist. Dieser Führungsring wurde
weder erhitzt
noch abgekühlt und hatte einen Innendurchmesser
von etwa 4,85 cm. Unmittelbar an den Führungsring schloß sich eine erste Erhitzungskammer
an, die aus einem Gehäuse von etwa 33 cm Länge bestand, das vier elektrische Strahlungs
erhitzer von je 20,4 cm Länge enthielt, die praktisch parallel zur Achse des Rohres
angeordnet waren. Die vier Erhitzer waren axial um die Mittellinie des Rohres in
einem Kreis angeordnet, der einen Durchmesser von etwa 17,8 om hatte.
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Unmittelbar nach Beginn der Operation wurden die Heizelemente einzeln
so eingestellt, daß sie geringere Ungleichförmigkeiten der Rohrdicke ausgleichen
Die Einstellung erfolgte, indem den einzelnen Heizkörpern unterschiedliche Energie
zugeführt wurde0 Es war dann eine zweite Heizkammer vorgesehen, die in Fig. 3 der
Ziffer 120 entspricht. Diese Heizkammer war 58 cm lang und enthielt eine elektrische
Widerstandsheizung in Spiralform, die einen Durchmesser von etwa 23 cm und eine
Länge von etwa 46 cm hat. In diesen Abschnitt wurden 930 Watt gegeben. Die Röhre
wurde dann durch eine Führung geleitet, die der Ziffer 47 von Fig. 1 entspricht,
einen Innendurohmesser von 4,85 cm hatte und eine Luftabdichtung zwischen der Kammer
120 und der Kammer 127 von Fig. 3 bewirkte, In diesem Ring besaß das fließfähige,
wärmeaustausohende Medium eine Temperatur von etwa 1080C, Diese Kammer 120 war etwa
23 cm lang und enthielt eine elektrische Heizspirale, die etwa 15 om lang war und
einen Durchmesser von 9,5 cm aufwies. Dieser Abschnitt wurde mit 270 Watt beschickt.
Der
Ofen ist mit Vorrichtungen versehen, um die Spirale mit Bezug auf die Achse der
Röhre einstellen zu können, damit eine ungleichmäßige Wärmeabgabe von den vorhergehenden
Heizelementen und eine ungleichförmige Wandstärke zusätzlich ausgeglichen werden
konnten. Auch hier erfolgte die Einstellung so, daß die Achse der Röhre und die
Achse der Spirale parallel zueinander standes Es war dann ein Führungsring mit einer
auf 108 0C eingestellten Flüssigkeit vorgesehen, der dem Führungsring 131 entsprach,
ebenfalls einen Innendurchmesser von 4,85 cm hatte und an der temperaturregulierten
Kammer 127 lag. Unmittelbar neben und gegenhuber der gekühlten Ringführung befand
sich eine ungefähr 5,1 cm lange Erhitzungskammer, die ein ITeizelement enthielt,
das aus einem aufgewundenen Widerstandsdraht von etwa 1,25 cm Durchmesser bestand
und in der Windung einen Innendurchmesser von etwa 8,9 cm jaufweisee. Dieser Abschnitt
wurde mit etwa 700 Watt beschickt, An diese letzte Heizkammer Schloß sich eine letzte
Rohrführung an, entsprechend Ziffer 142 von Fig.3.
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Diese Führung hatte einen Mindestinnendurchmesser von etwa 7,6 cm
und weitete sich von der Heizzone aus leicht nach außen aus, um sich der Form des
sich expandierenden Rohrgebildes anzupassen. Diese Führung war mit einer wärmeaustauschenden
Flüssigkeit bei einer Temperatur von etwa 108°C ausgerüstet. Das Rohrgebilde wurde
dann durch einen Satz von zusammendrUckenden Walzen und anschließend durch ein Paar
von Quetschwalzen geleitet, die einen Durchmesser von 15,2 cm
hatten
und mit einer Geschwindigkeit von 6,7 m Je Minute betrieben wurden. Dadurch entstand
ein Zugverhältnis von etwa 7,6 t 10 In die Blase wurde genügend Luft eingeführt,
um sie auf einen Durchmesser von 33,5 cm auszuweiten, was etwa dem 7-fachen des
Durchmessers des unorientierten Rohres entsprach. Der Polypropylenfilm hatte die
folgenden physikalischen Eigenschaften: Tabelle 1 Physikalische Eigenschaften des
Polypropylenfilms +-2% +-2% +-2% Stärke (cm) 0,00127 0,00190 0,00025 Berstfestigteit
(Mullen), kg/cm2 2,5 3,5 4,2 Schlagfestigkeit (dart drop) kg-m bei Raumtemperatur
0,152 0,207 0,167 Zugfestigkeit (geneigte Ebene) kg/cm2 Ketrichtung 1870 1730 1620
Schußruichtung 2260 2300 2150 Endgültige Dehnung, % Kettrichtung 65 70 80 Schußrichtung
50 50 60 Gasdurchlässigkeit ccm/645 cm2/ 24 Stdn./at bei 24 a Luft 90 65 50 Sauerstoff
260 190 140 Kohlensäure 760 620 460 Wasserdampfdurchlässigkeit g/645 cm2/24 Stdn.
0,680 0,475 0,375 Schrumpfung(in Glycerin 1 Min.) % 50°C 75°C 100°C 140°C Kettrichtung
C Schußrichtung 0 4 11 41
Ein in üblicher Weise gegossener Polypropylenfilm
zeigt bei dem Sohlagversuch (drop impact test) bei etwa OOC Versprödung. Ein wie
im vorstehenden Beispiel hergestellter, orientierter Polypropylenfilm zeigte bei
einer Temperatur vorn 3000 keine Versprödung.
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Die maximale Änderung des erfindungsgemäß hergestellten Polypropylenfilmes
betrug + 2%o; das ist ein Wert, der in scharfem Gegensatz zu nach üblichen Auspreßverfahren
hergestellten derartigen Filmen steht, bei denen Abweichungen von + 10% als annehmbar
angesehen werden und oft + 15 o/O in der Produktion als statthaft gelten.
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Beispiel 2 In ähnlicher Weise wie vorstehend wurde ein Polyäthylenfilm
ausgepreßt und dabei ein Produkt erhaltent das bei Verwendung eines 0,005 mm (0,2
mil) dicken Filmes eine Mullen-Berstfestigkeit von 0,5 kg/cm2 aufwies, Die zufgestigkeit
in Kettrichtung betrug 965 kg/cm2, die in Schußrichtung t400 kg/cm2. Die Dehnung
in Kettrichtung bis zum Bruoh betrug 36 % und die in Schußrichtung 30 %. Bei 250C
zeigte der Film eine Schlagfestigkeit (drop impact strength) von 3,55 kg Je 0,0254
mm.
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In ähnlicher Weise können neben den Polyolefinen, wie Polyathylen,
Polypropylen, und den harzartigen Misohpolymerisaten derselben, erfindungsgemäß
andere orientierbare thermoplastische, harzartige Materialien zu hochfesten Filmen
von
großer Gleichmäßigkeit orientiert werden. Beispiele für solche orientierbaren harzartigen
Stoffe, die beim Wiedererhitzen orientiert werden, sind Vinylidenchloridpolymerisate
und -mischpolymerisate, Styrolpolymerisate, wie Polystyrol, und Mischpolymerisate
von Styrol und Acrylnitril. Besonders geeignete Styrol-Acrylnitril-Mischpolymerisate
enthalten 70 % Styrol und 10 % Acrylnitril. Geeignet sind Polyvinylchlorid und vinylchloridmischpolymerisate,
die zB. 85 o/o Vinylchlorid und 15 o/o Vinylacetat enthalten.
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Zur praktischen Durchführung der Erfindung sind ferner auch die auspreßbaren,
linearen Polyesterharze geeignet.