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Einrichtung zum zweiachsigen Orientieren eines schlauchförmigen Erzeugnisses
Die Erfindung bezieht sich auf @ilme und Flachmaterial aus ther@oplastischem synthet@schem
Polymeraterial und betrifft £osordere die b ef??ru e&c i :e ietterur0 bei Dii1mer
L&-c% -iömcffiffi c{er j>C iar»tei Ät. eine zweiac@sige Orientierun wird
bei Filmen aus Polymeraterial im allgemeinen mit @ilfe eines von zwei @@ientierungsverfahren
herbeigeführt. Diese Verfahren untersc @eiden sich c%dtircbffi, rj¼ß das atria1
i em-efl- Fu1e III 1oia (i-c,3 jcbisiicfs und in @nderen Falle in Form einer flachen
@ahn vor@@beitet wird. Von diesen beiden Verfahren hat sich dasjenige, bei welchem
das material in er- eines Schlauchs verambeitet wird, wegen seiner Einfachheit in,
großen Umfange eingeführt. ~ íil ergeben sic - bei diese@ Verfahren ir Vergleich
zu dem Verfahren zur Verarbeitung flacher Bahnen kleinere @engen an @bfall. bei
dem Verfahren zur Verarbeiten flacher Bannen, bei dem @an lt Spannrahmen ähnelnden
Vorrichtungen arbeitet, @üssen die Kanter des @aterials ii einem erheblichen Aus@aß
beschnitten @erde@, da sie durch die Elemm@rn der Spannr@@men bese Ädigt werden.
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As @etzt wi@ bei dem Verfahren zu Orientier@ schlauchf@@@@en @@@@@@le@@
@l@ enei@@n mit einem gasförmigen "Dorn"
gearbeitet, bei den es
sich tatsächlich um eine eingeschlossene' Blase aus Luft oder Gas handelt, über
die hinweg der aus; dem Filmmaterial bestehende Schlauch bei einer geeigneten Temperatur
bewegt wird, wobei das Filmmaterial in der Längs- oder Maschinenrichtung sowie in
der Querrichtung. gedehnt oder gereckt wird.
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Es sei bemerkt, daß das gleiche Verfahren bei dem sogenannten Blasstrangpreßverfahren
Anwendung findet, und daß bei diesem Verfahren eine zweiachsige Orientierung der
Polymerfilme oder -balmen nicht notwendigerweise erfolgt, es sei denn, daß die Reckung
bzw. Dehnung bei einer Temperatur stattfindet, die das Auftreten einer Orientierung
erleichtert. Tatsächlich wird das schlauch-, Film- oder bahnförmige Material während
des Blasstrangpressens in den meisten Fällen auf einer Temperatur in der Nähe der
Strangpreßtemperatur gehalten, die bei zahlreichen Materialien weit oberhalb derjenigen
Temperatur liegt, bei elcher eine Grientierung erfolgreich b-ewi,rkt werden kann.
Infolgedessen ergibt sich zwar eine Herabsetzung der Dicke des Bilmmaterials,- und
in der Strangpresse wird ein Gegendruck erzeugt, doch tritt hierbei keine Orientierung
auf, und es wird keine Verbesserung der physikalische ; Eingenschaften erzielt.
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Im Gegensatz hierzu ist es beim Orientieren schlauchförmigen Materials
unter Benutzung eines gasförmigen Dorns in durchaus befriedigender Weise möglich,
bei manchen Polymermaterialien eine Orientierung zu erzielen. Allerdings erweist
sich dieses Verfahren z.B. bei Polystyrol bezüglich der Erzeugung einer zweiachsigen
Orientierung als ungeeignet. Der Innendruck der Gasblase bewirkt, daß eine Vergrößerung
oder Erweiterung am Punkte des geringsten Widers-tandes stattfindet, d.h. an oder
nahe an dem Werkzeug, von dem aus der Schlauch aus Polystyrol vorwärtsbewegt
wird,
wo die Temperatur am höchsten und die Visositat des Polymers am niedrigsten ist.
Bei Polystyrol erhlt man einen Film von geringer Festigkeit, bei dem insbesondere
die Gefahr des Aufreißens in der maschinenrichtung besteht, und der Film ist allgemein
von schlechter Qualität. Aus diesen Gründen werden bis Jetzt Polystyrolfilme trotz
der Nachteile des Verfahrens zum Verarbeiten flacher Bahnen mit Hilfe dieses Verfahrens
orientiert bzw. gerichtet.
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Ein Hauptziel der Erfindung besteht nunmehr darin, eine zum Recken
dienende Einrichtung vorzusehen, die es ermöglicht, unter Anwendung eines Verfahrens
zum Recken schlauchförmigen Materials eine zweiachsige Orientierung bei Filmen aus
thermoplastischem synthetischem Polymermaterial herbeizuführen und aufrechtzuerhalten.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Erzeugung von Filmen
aus Polymermaterialien, deren Eigenschaften bezüglich der Festigkeit und des Aussehens
verbessert# sind, wobei diese Verbesserung darauf zurückzuführen ist, daß die Materialien
mit hilfe eines Verfahrens zum Recken schlauchförmigen Materials zweiachsig orientiert
worden sind.
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Weitere Ziele der Erfindung ergeben sich zum Teil von selbst oder
gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
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Diese und andere Ziele der Erfindung lassen sich mit Hilfe einer
Einrichtung erreichen, die es ermöglicht, eine zweiachsige Orientierung Üei einem
schlauchförmigen Erzeugnis aus thermoplastischem synthetischem Polymermaterial herbeizuführen;
diese Einrichtung umfaßt gemäß der Erfindung einen Dorn von starrer Konstruktion,
der zwischen einer ringförmigen Strangpreßdüse und
Mitteln zum Abziehen
des Materials angeordnet ist; dieser Dorn umfaßt an seiner Außenseite ein in der
Längsrichtung kegelförmiges Vorschubende, das im Querschnitt kontinuierlich gekrümmt
ist, und auf seiner Innenseite mehrere Temperaturregelungszonen; zu diesen Zonen
gehört eine Erhitzungszone, die im Inneren des konischen Vorschubendes angeordnet
ist und dazu dient, dem Erzeugnis eine Temperatur zu verleihen, die etwa oberhalb
der glasigen Übergangstemperatur des thermoplastischen Materials liegt, sowie eine
hinter der Erhitzungszone liegende Kühlzone, mittels deren dem Erzeugnis eine Temperatur
verliehen wird, die unter der glasigen Übergangstemperatur des thermoplastischen
Materials liegt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen.
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Zig. 1 zeigt eine Ausbildungsform der Erfindung in einer schematischen
Seitenansicht.
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Fig. 2 ist ein Teil der Rückansicht der Anordnung nach Fig. 1 Fig.
3 ist ein senkrechter Teilschnitt, der in grökerem Maßstabe eine einen Dorn und
einen Werkzeugkopf umfassende Kombination zeigt, die bei der Durchführung der Erfindung
benutzt werden kann.
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Fig. 4 zeigt ill einem senkrechten Teilschnitt eine zweite Ausbildungsform
eines bei der Durchführung der Erfindung benutzbaren Dorns.
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In den Zeichnungen sind ähnliche Teile jeweils mit gleichen Bezugsziffern
bezeichnet ; in Fig. 1 bis 3 ist eine Einrichtung 10 zum Herbeiführen einer zweiachsigen
Orientierung bei einem schlauchförmigen Erzeugnis 12 aus einem synthetischen Polymermaterial
gezeigt, wobei dieses Material in zwei i Richtungen orientiert werden soll, während
es die Linrichtung durchläuft.
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Man erkennt einen n Strangpreßkopf 14, während die übrigen Teile
der r Strangpresse nicht dargestellt sind; der r Strangpreßkopf besitzt eine e ringförmige
e Öffnung 16, die sich zwischen dem Gehäuse 18 des s Strangpreßkopfes und einem
@ Werkzeugkern 20 erstreckt; durch diese Öffnung wird das Material ausgepreßt, um
das schlauchförmige Erzeugnis 12 herzustellen. Einzelheiten dieser Anordnung g gehen
aus Fig. 3 hervor. Wach dem auspressen wird das schlauchförmige Erzeugnis 12 über
die Außenseite eines Dorns 22 2 hinweggezogen.
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Gemäß Fig. 3 ist der Dorn 22 oberhalb der Strangpreßöffnung 16 und
gleichachsig mit dieser r angeordnet. Bei der bevorzugten Anordnung nach Fig. 3
ist der Dorn 22 an seinem d Strangpreßwerkzeug g benachbarten Ende Dit einem zylindrischen
Fortsatz z 24 versehen, der in das benachbarte @ Ende des Werkzeugkerns 20 O eingeschraubt
werden n kann. er Dorn 22 2 umfaßt an seiner r Außenseite eine sich in der Längsrichtung
g erstreckende konische e mantelfläche 26, die in den Fortsatz 24 übergeht. Somit
besitzt die @antelfläche 26 die Form eines s Kegelstumpfos. J'ie e außenfläche e
des anteils 26 des Dorns ist im n Querschnitt t kontinuierlich h gekrümmt. Es sei
i bemerkt, daß der Querschnitt des s Kegelmantels 26 6 vorzugsweise kreisrund iSt,
, daß
man jedoch auch verschiedene andere elliptische Querschnittsformen
vorsehen könnte.
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Auf dem Kegelmantel 26 wird die Orientierung des schlauchförmigen
Erzeugnisses 12 sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung herbeigeführt.
Der hintere Abschnitt 28 des Dorns 22, der sich an den Kegelmantel 26 anschließt
bzw. dessen hintere Verlängerung bildet, besitzt- einen konstanten Durchmesser und
dient dazu, die vorher bewirkte zweiachsige Orientierung durch Abkühlen des Schlauchs
12 zu fixieren.
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Im Inneren umfaßt der Dorn 22 mehrere Temperaturregelungszonen, und
zwar gemäß Sig. 3 eine Erhitzungszone 30 und eine Abkühlungszone 32. Die Erhitzungszone
30 liegt im Inneren des Kegelmantels 26. Diese Unordnung dient dazu, das schl&uchförmige
Erzeugnis 12 aufdiejenige Temperatur zu bringen und es auf derjenigen Temperatur
zu halten, bei welcher das Material in zwei Richtungen orientiert werden kann, wobei
der schlauch 12 gleichzeitig gereckt wird. Ein S-tandrohr 34, das an eine hier nicht
gezeigte Heizmittelquelle angeschlossen ist, dient zum Einleiten eines erhitzten
Meizmittels in die Erhitzungszone 30.
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Ferner ist ein Austrittsrohr 36 vorgesehen, so daß das Heizmittel
in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren kann. Damit man der hinter bzw. oberhalb
der Erhitzungszone 30 angeordneten Abkühlungszone 32 ständig ein Kühlmittel von
der gewünschten Temperatur zuführen kann, sind eine Zuführungsrohr 38 und ein Austrittsrohr
40 vorgesehen, die beide mit der Kühlmittelquelle verbunden sind. Gegebenenfalls
kann die Abkühlungszone 32 auch Teile des Hohlraums 42 umfassen.
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Bei der Ausbildungsform nach Fig. 3.umfaßt der Dorn 22 einen
Abschnitt
43, der sich an den kegelmantel 26 anschließt oder zwischen dem Kegelmantel und
dem Befestigungsabschnitt 24 angeordnet ist. Gemaß Fig. 3 bestehen die soeben genannten
Teile aus einem Stück; Fig. 4 zeigt dagegen eine andere Ausbildungsform, die weiter
unten näher beschrieben wird. Das Innere des ibschnitts 43 ist zusammen mit dem
Inneren des Befestigungsabschnitts 24 so gestaltet, daß eine Isolationszone 44 vorhanden
ist, die durch eine Rohrleitung 46 mit einer hier nicht gezeigten Quelle für Druckluft
oder ein Druckgas verbunden ist. Diese Vorkehrungen sind insbesondere getroffen,
um die Inbetriebsetzung der Einrichtung zu ermöglichen, und sie können ferner dazu
dienen, die Wärmeabgabe bzw. die Abkühlung des Stranpreßwerkzeugs 16 durch welche
die Qualität des Erzengnisses beeinträc@tigt würde, auf ein Hindestr, laß herabzusetzen.
Mit Kilfe hier nicht gezeigter Umwälzeinrichtungen ist es zusätzlich möglich, die
Temperatur der Luft in der Isolationszone 44 zu reeln, d.b. die Luft an dieser Stelle
nach Bedarf zu erwärmen oder zu kühlen.
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Damit der Schlauch 12 mit einer vorbestimmten @eschwindigkeit über
den Dorn 22 hinweggezogen werden kann, sind geeignete Mittel vorgesehen; gemäß Fig.
1 und 2 handelt es sich hierbei um zwei Druckwalzen; 5 und 52, hinter denen ein
Sartz von Spannrollen 54, 56 und 58 angeordnet ist, auf welche eine Aufwickelrolle
60 folgt, die durch einen hier nicht gezeigten @otor oder dergleichen angetrieben
wird.
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Der Dorn 22 ist zwischen der n ri@gförmigen Strangpreßdüse 16 bzw.
der Strangpresse 14 und der soehen beschriebenen itufwickeleinrichtung angeordnet.
Gemäß Fig. 1 und 3 sitid üittel zum.
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Aufschlitzen des Films in Ges@alt eines Messers 62 vorgesehen,
das
auf dem hinteren bzw. oberen Ende des Dorns 22 so angeordnet ist, daß der Schlauch
12 unmittelbar nach dem Verlassen des Dorns aufgeschlitzt und in Form einer flachliegenden,
Bahn durch die verschiedenen Aggregate der Aufwickeleinrichtung geleitet werden
kann. Hierdurch wird di Entstehung von Falzlinien vermieden, die sich bilden würden,
wenn der Film in Form eines schlauchs durch die Aufwickeleinrichtung geführt würde.
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Fig. 4 zeigt eine zweite für die Durchführung der Erwindung geeignete
Ausbildungsform eines Dorns. Der mit 122 bezeichnete Dorn dient zunächst dazu, die
gleichen Aufgaben zu erfüllen wie der Dorn nach Sig. 3, d .h. er umfaßt eine Orientierungszone
und eine Abkühlungszone für das schlauchförinige' Er-, zeugais 12, das über den
Dorn hinweggezogen wird.
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Ähnlich wie in Fig. 3 ist der Dorn 122 mit einem Befestigungsabschnitt
124 versehen, und er umfaßt einen Kegelmantel 126 an dessen hinteres bzw. oberes
Ende sich ein Abkühlungsabschnitt 123 zum Fixieren der Orientierung des Materials
12 anschlieft. Ziele. Erhitzungszone 130 ist im Inneren des Kegelmantels 126 vorgesehen,
und jenseits der Erhitzungszone befindet sich eine Abkühlungszone 132, die sich
im Inneren des Abshcnitts 128 und parallel zu diesem iii der Löngsrichtung erstreckt.
Cum Einleiten des erhitzten @eizmittels in die Erhitzungszone 130 dient ein Rohr
134, und es ist ein weiteres Rohr 136 vorgesehen, durch das das Meizmittel aus der
Erhitzungszone 130 austreten kann. Die Rohre 134 und 136 sind an eine hier nicht
geziegte Quelle für das erhitzte Reizmittel angeschlossen.
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Das Mühlmittel wird der Abkühlungszone 132 über eine Öffnung 138 zugeführt
und kann über eine weitere Öffnung 140 aus der Abk
2hlungszone
austreten. Die übrigen Teile des Systems einschließlich der Rohrleitungen und der
Kühlmittelquelle sind in Fig. 4 nicht dargestellt.
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Der Dorn 122 besitzt im Vergleich zu dem Dorn 26 der ersten Ausbildungsform
weitere merkmale. Erstens sind zwei Zonen -142 und 144 vorgesehen, die dem Kegelmantel
126 des Dorns 122 vorgeschaltet sind. Die erste Zone 142, die zum Konditionieren
des Materials dient, kann nach Bedarf mit einem Kühlmittel oder einem @eizmittel
gespeist werden, das über ein Rohr 145 zugeführt wird, wobei ein weiteres Rohr 146
vorgesehen ist, damit das Heiz- oder Kühlmittel umgewälzt werden kann. Es hat sich
gezeigt, daß das Vorhandensein der Konditionierungszone 142 eine bessere Regelung
der Dicke des Materials ermöglicht, das in die Borm des Schlauchs 12 überführt werden
soll. Der Isolationszone 144 kann man in der bezuglich der ersten Ausbildungsfomr
beschriebenen Weise gekühlte oder erhitzte Luft oder ein anderes. Gas zufthren,
und zwar bei der Inbetriebsetzung der Einrichtung; dies geschieht zu dem Zweck,
den schlauch so weit aufzublasen, das er auf den Dorn geleitet werden kann.
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Gemäß bis. 4 sind die beiden Zonen 142 und 144 im Inneren des befestigungsabschnitts
148 für den Dorn 122 vorgesehen. Der Befestigungsabschnitt 148 kann von dem Dorn
122 getrennt werden, und zwischen diesen beiden Teilen ist eine Dichtung 149 angeordnet.
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Weiterhin ist das zweite Ausführungsbeispiel des Dorns nach Fig-.
4 so ausgebildet, daß das Ansammeln von Kondensaten, z.B. Wasser, monomer, flüchtigen
Bestandteilen usw., auf der oberfläche des Dorns und der ihm. nahe benachbarten
Teile wie des
Strangpreßwerkzeugs usw. vermieden wird. Zu diesem
Zweck ist der Abschnitt 148 an seiner UmfangsfLäche mit Ringnuten. versehen, die
in der Achsrichtung mit ringförmigen Stegen abwechseln und unterhalb bzw. vor diesem
Abschnitt 148 verjüngt sich der Dorn unter einem spitzen Winkel zu einer die Dornachse
rechtwinklig schneidenden Ebene, um schließlich in einen Ablauf 150 zu münden, der
dazu dient, die sich oberhalb des Ablaufs sammelnden Kondensate aufzufangen und
abzuführen.
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Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendabare
Dorn ist von starrer Eonstrulçtion, so daß er dem schlauchförmigen Erzeugnis aus
thermoplastischem Material, dort wo dieses Llaterial längs zwei Achsen orientiert
werden soll, eine feste Fläche darbietet. Der äußere Mantel des Dorns, der eine
oder mehrteilig ausgebildet sein kann, läßt sich aus einem starren Material herstellen,
z.B. aus verschiedenen Metallen, Legierungen und keramischen Materialien, welche
iärme relativ gleichmäßig und möglichst adiabatisch fortleiten, um zur Gleichmäßigkeit
der Orientierung und damit zur Gleichmäßigkeit der phsikalischen Eigenschaften und
des Aussehens des fertigen, längs zwei Achsen orientierten'filmErmigen Erzeugnisses
beizutragen. Stahl, Kupfer und verschiedene Nickellegierungen-sind für den genannten
Zweck besonders zu empfehlende Werkstoffe.
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Die Außenfläche, insbesondere diejenige des kegelförmigen Llantels
des Dorns, auf dem die Orientierung stattfindet, kann poliert oder mit verschiedenen
Überzugsmaterialien behandelt sein, um die Reibung zwischen der Außenfläche des
Dorns und der Innenflache des sich darüber hinweg bewegenden schlauchförmigen Films
zu verringern.
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Wie schon erwähnt, ist der kegemantel des Dorns, auf dem die orientierung
des thermoplastischen Materials erfolgt, so ausgebildet und angeordnet, daß er sich
in der Dewegungsrichtung des Materials erweitert, und er ist im Querschnitt gleichmäßig
gekrümmt. Der sich an den Kegelmantel anschließende Teil des Dorns, auf dem die
Orientierung fixiert wird, hat vorzugsweise einen konstanten Durchmesser, und auch
dieser Abschnitt ist im Querschnitt gleichmäßig gekrümmt.
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Die Gesamtabmessungen des Dorns bezüglich des Querschnitts oder des
Umfangs richten sich nach der Lunge des inneren Umfangs des schlauchförmigen Materials,
das bei gleichzeitiger Orientierung bzw. Reckung hergestellt werden soll, und der
Umfang des in der Bewegungsrichtung des Materials am weitesten vorn liegenden Endes
kann -dem Innendurchmesser des scklauchförmigen Erzeugnisses vor der Durchführung
der orientierung entsprechen, d.h. gegebenenfalls dem Innendurchmesser des aus dem
Strangpreßwerkzeug austretenden Schlauchs. Der Kegelwinkel des Dornmantels kann
in Abhängigkeit vom Aus@aß der in d-r Längs-oder Maschinenerichtung bzw. der in
der Seiten- oder Querrichtung zu bewirkenden Orientierung des schlauchförmigen @
materials variieren. Um ein Beispiel zu geben, sei erwähnt, daß man einen Dorn der
in Fi£. 4 gezeigten Art mit einem Gesantdurchmesser von etwa 190 mm und einem Kegelwinkel
von 60° benutzen kann, um ein schlauchförmiges Erzeug is aus Iolystyrol @@ (55 000
bis 70 000 Staudinger) zu orientieren, wobei die Dicke des Materials etwa 1 mm und
Innenumgang der 120 etwa mm beträgt. Miterbei beträgt die Geschwindigkeit Materialbewegung
der 17 etwa @/min. @enn Polystyrolschlauch der verl@ft, den Dorn beträgt seine Wandstärke
nur noch e1Swa 0,025 mm und die Länge seines Innenumfangs hat auf
etwa
60C mm zugenommen, wobei diese beiden Abmessungen für das fixierte Material gelten.
Wenn man den fertigen Film nach der Vorschrift ASTM-D1504 prüft, zeigt er in der
Maschinenrichtung eine Orientierungssprnnung von etwa 35 bis 63 kg/cm2 und in der
Seiten- oder Querrichtung eine solche von etwa 10,5 bis 28 kg/cm2 Bei der Durchführung
der Orientierung, in diesem als Beispiel genan@ten Falle wird mit den nachstehend
genannten Temperaturen In den verschiedenen Zonen gearbeitet: 65 bis 760 C in der
Konditionierungszone; 107 bis 1180 C in der Orientierungszone; 15 bis 79° C in der
Fixierungszone.
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Der Dorne wird vorzugsweise so angeordnet, daß seine Längsachse auf
der Achse des Strangpreßwerkzeugs zum Herstellen des schlauchförmigen Erzengnisses
liegt. Mierbei ordnet man den Dorn außerdem vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des
Strangpreßwerkzeugs an, jedoch derart, daß das schlauchförmige Erzeugnis nach der,
Auspressen nicllt sofort in Berührung mit dem benachbarten Ende des Dorns kommt,
auf dem die Orientierung bewirkt wird. Vielmehr soll sich der Schlauch in der auf
Fig. 3 und 4 ersichtlichen Weise längs einer gewissen Strocke frei bewegen, bevor
er in Berührung mit dem Dorn kommt. In diesem Falle kann eine Vorkonditionierung
s stattfinden, dh. eine herabsetzung der Temperatur des thermoplastischen a-terials
auf eine Temperatur, die sich der optimalen Orientierungstemperatur annähert.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Orientieren thermoplastischen
Materials ljngs zwei Achsen wird allgemein in der Weise bernutzt, daß man das zu
orientierende schlauchförmige Erzeugnis nach dem Strangpressen über den Dorn hinweg
bewegt, auf dem das Material zuerst in zwei Richtungen orientiert wird, woraufhin
diese Orientierung durch rasche Abkühlung des Materials
fixiert
wird. Danach wird das schlauchförmige Erzeugnis schlitzt, so daß eine flache Bahn
von einfacher Breite entsteht, die in dieser Form durch die Aufwicl, ; eleinrichtunn,
geleitet wird, so daß schließlich eine aus dem Material mit einfacher Breite gebildete
Rolle aus zweiachsig orientiertem thermoplastischem Material entsteht. Die Bewegung
des schlauchförmigen Erzeugnisses und später der Flachen Bahn aus synthetischem
htermoplastischem Material, das in der beschriebenen Weise zweiachsig orientiert
ist, wird mit Hilfe der Aufwickeleinrichtung herbeigeführt, die eine oder mehr Antriebseinrichtungen
umfaßt.
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Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung spielen die Z6it und
die Temperatur eine wichtige Rolle. Diese Faktoren variieren in Abhängigkeit von
der Art des zu orientierenden thermoplastischen Materials, insbesondore in Abhängigkeit
von seinem chemischen Aufbau, und in einem geri@geren Ausnaß von dem Grad der herbeizuführenden
orientierung. Man kann jedoch allgemein feststellen, daß die Orientierung bei einer
Temperatur erfolgt, die oberhalb der glasigen Übergangstemperatur des betroffenden
thernoplastischen materials liegt. Insbesondern richtet sich die orientierungstemperatur
danach, ob es sich um ein nicht kristallisationsf@higes Materials handelt, wie es
bei ataktischem Polystyrol, Polystyrol von geringer Dichte, Polyvinylchlorid usw.
der Fall ist, oder um ein kristallisationsfhäiges Material, z.B. um isotaktisches
Polystarol, lineares Polyäthylen, Polypropylen usw. Im ersteren Falle kann die Orientierung
bei einer Temperatur erfolgen, die so weit über der glasigen Übergangstemperatur
liegt, daß eine Dehnung ohne Bruch bei praktisch cI' brauchbaren Geschwindigkeiten
erfolgen kann, die bei ataktischem Polystyrol 100 bis 500 % ausmacht und mit einer
Geschwindigkeit
von 10 bis 200 % in der Sekunde bewirkt wird.' Auch bei den kristallisationfähigen
Polymeren liegt die Orientierungstemperatur oberhalb der glassigen Übergangstemperatur,
und sie kann sich dem Schmelzpunkt des Materials nähern. In jedem Falle kann man
die Temperatur, bei der sich die Orientiefung schnell durchführen läßt, im Vergleich
zu der Temperatur abschtzen, bei der die Kristallisation des Polymers mit einer
praktisch brauchbaren Geschwindigkeit stattfindet, und zwar gleichzeitig mit der
Orientierung und/oder nach der Orientierung.
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Bei der glasigen Übergangstemperatur handelt es sich um diewenige
Temperatur, bei welcher ein diese Temperatur nach oben durchlaufendes Material aus
dem festen Zustand in einen viskoelastischen Zustand übergeht. Diese Temperatur
ist im allgemeinen nicht scharf ausgeprägt, sondern sie erstreckt sich über einen
Bereich von einigen Temperaturgraden. Diese Temperatur wird auch als Übergangstemperatur
zweiter Ordnung bezeichnet.
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Die orientierung soll daher nicht bei einer Temperatur erfolgen, die
den Schmelzpunkt des zu orientierenden synthetischen Polymermaterials überschreitet,
dh. die jenige Temperatur, bei der das material in den flüssigen Zustand übergeht.
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Die Fixierung, die bewirken sol, da2 die herbeigeführte Orientierung
erhalten bleibt, wird bei einer Temperatur unterhalb der glasigen Übergangstemperatur
durchgeführt, und diese Temperatur variiert in Abhängigkeit von dem betreffenden
Kunststoff. Die glasi£'e Übergangstemperatur von Polystyrol, Polyätffylen und Polyvinylchlorid
liegt z.B-. im Bereich von etwa 8?o C, während ein ähnlicher Übergang im Falle von
Polypropylen bei etwa 0° C stattfindet. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß
die Orientierung -bei einer Temperatur oberhalb der Übergangstemperatur
erfolgt.
Für Polystyrol, dessen Übergangstemperatur zweiter Ordnung bei etwa 870 C liegt,
wird eine Betriebstemperatur von etwa 1G7 bis 1180 C vorgeschrieben Die tatsächlichen
b betrieb smäßigen Orientierungstemperaturen für andere thermoplastische synthetische
Materialien können in ähnlicher Weise varrieren, d.h. sie liegen etwas oberhalb
ihrer Übergangstemperatur zweiter Ordnung.
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Auch die Zeit und insbesondere die Verweilzeit des thermoplastischen
Materials während der orientierung und deren Fixierung richtet sich nach den physikalischen
und chemischen sifenschaften des Laterials. Die für das thermoplastische Material
kennzeichnende zweckmäßige Verweilzeit bestimmt somit die Geschwindigkeit, mit der
das Laterial während der Durchführung der zweiachsigen Orientierung vorwärtsbewegt
wird. Jei der ;. ahl der Bewegungsgeschwindigkeit muß man ferner die Konstruktion
der Vorrichtung berücksichtigen, z.B. die Größe des Dorns und insbesondere die Abmessungen
und die Querschnittsform des vorse@iedenen Zonen des Dorns.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zum orientieren t@ermoplastischen
Materials in zwei Richtungen kann bei solchen JJllthetischen t er@oplastischen Materialien
be@utzt werden, für die eine glasige Übergangstemperatur bzw. ein Temperaturbereich
der zweiten Ordnung besteht. Beispiele für solc'e @aterialien sind Polystyrol, Polyäthylen,
Polypropylen, lolyvinylchlorid, Polyäthylenterephthalat usw.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Durchführen einer zweiachsigen
Orientierung läßt sich auf einfache Weise betreiben, und die Schwierigkeiten bezüglich
des @etriebs des Strangpreßwerkzeugs
werden auf ein Minimum verringert.
Außerdem tragt die Einfachheit der KOnstruktion zu einer Herabsetzung sowohl der
Betriebskosten als auch des Kapitalaufwandes im Vergleich zu Verfahren zum Verarbeiten
flacher Bahnen bei, bei welchen Spannrahmen benutzt werden, oder bei d.egen man
mitdem Blasstrangpreßverfahren unter Verwendung einer' Gas- oder Luftblase arbeitet.
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Es sei bemerkt, daß man bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
die verschiedensten Abänderungen und Abwandungen vorsehen kann, ohne den Bereich
der Erfindung zu verlassen.
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Patentansprüche: