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Verfahren zur Behandlung von Folien Die Ertindung betrifft die Orientisrung
von Folien aus thermoplastischen Polymerisaten in Schaluchform.
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Der Gedanke, e Pyhysikalischen Eingenschaften von Folien aus thermoplastischen
Polymerisaten durch Orientierung bei gelenk ten Bedingungen, besonders bei gelenkter
Temperatur, su verbessern, ist nicht neu. Ebenso kennt man die Ausdehnung einer
Schlauchfolie aus thermoplastischem Polymerisat mittels elnei in der Schlauchfolie
befindlichen, unter Druck etehenden Gese. s besteht jedoch seit langem das Problem,
die @emperatur der
Schlauchfolie vor und während der Polienausdehnung
beherrschen, d. h. eine Lenkung dieser Temperatur aufrechterhalten zu können, und
durch dieses Problem hat man immer wieder. davon Abstand genommen, das Ausdehnungs-
oder Blasverfahren zur Orientierung der Polymerisatfolie einzusetzen.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur. Orientierung von
Folien aus thermoplastischen Polymerisaten zur Verfügung.
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Das Ziel der Erfindung wird mit einem Verfahren verwirklicht, das
sich durch die folgende Reihenfolge von Arbeitsschritte kennzeichnet: Ein thermoplastisches
Polymerisat wird in Form einer schlauchförmigen Folie in deren Bildungszustand ausgepresst,
die schlauchförmige Folie wird mit einer vorbestimmten Anfangsgeschwindigkeit vorwärtsgeführt,
die schlauchförmige Folie wird auf eine Temperatur unterhalb ihres Bildungßzustandes
abgeschreckt, in der schlauchformigen Folie wird ein genügender I>ruck aufrechterhalten,
um ein Zusammenfallen zu verhindern und wenn die Folie auf eine Temperatur in ihrem
Orientierungstemperaturbereich erhitzt ist = eine Ausdehnung auf einen Durchmesser
zu bewirken, der mindestens das Doppelte des ursprünglichen Foliendurchmessers betrage,
die schlauchförmige Folie wird auf eine Temperatur erhitzt, die zwischen 70 % der.
niedrigsten Temperatur des Orientierungstemperaturbereiches gerad Celsius) und einem
Wert gerade unterhalb des
Orientierungstemperaturbereiches des Polymerisates
liegt die Innenfläche der schlauchförmigen Folie wird dann mittels Strahlungswärme
auf eine Temperatur innerhalb des Orientierungstemperat,urbereiohes erhitzt, um
die schlauchförmige Polis auf einen Durchmesser auszudehnen. der mindestens das
Doppelte des ursprünglichen Durchmessers beträgt, die erhitzte, schlauchförmige
Folie wird, unter Ausdehnung, mit einer Geschwindigkeit wietergeführt, die mindestens
das Doppelte der Anangsgesähwindigkeit beträgt, und die schlauchförmige Folie wird
abgektihlt,- während sie im wesentlichen auf ihrem Durchmesser im ausgedehnten Zustand
gehalten wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verhältnis der Endgeschwindigkeit
der Vorwärtsbewegung zur Anfangsgeschwindkigkeit der Vorwä6tsbewegung gleich dem
Verhältnis des Enddurchmessers der schlauchförmigen Folie zu ihrem v@ sprünglichen
Durchmesser.
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Wach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird Polypropylen
in Form einer auf eine Temperatur oberhalb 180° C ersetzten schlauchförmigen Folie
ausgepresst, die Polie mit einer vorbestimmten Anfangsgeschwindigkeit vorwärtsbewegt,
die Folie abgeschreckt, indem man sie rasch auf eine Temperatur von 0 bis 400 C
abkühlt, in der Folie ein genügender Druck aufrechterhalten, um ein Zusammenfallen
zu verhindern und - wenn die Folie auf eine Temperatu@
tierungstemperaturbereiches von Polypropylen erhitzt ist -eine
Ausdehnung auf das mindeste Doppelte des Durchmessers bei der Auspressung zu bewirken,
die Folie auf eine Tempern tur von 130 bis 1450 C erhitzt, danach die Innenfläche
der Folie auf eine Temperatur von 150 bis 1590 C erhitzt, um die schlauchförmige
Folie auf einen Durchmesser auszudehnen, der das Zwei- bis Zehnfache des Durchmessers
der Folie be der Auspressung beträgt, die erhitzte schlauchförmige Folie, unter
Ausdehnung, mt einer Geschwindigkeit vorwärtsgeführt, die das Zwei bis Zehnfache
der Anfangsgeschwindigkeit beträgt, und die schlauchförmige Folie abgekühlt, während
man sie im wesentlichen nuf ihrem Durchmesser im ausgedehnten Zustand hält.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird Polyäthylenterephthalat
in Form einer auf eine Temperatur oberhalb 255° C erhitztne schlauchförmigen Folie
ausgepresst, die Folie mit einer vorbestimmten Anfangsgeschwindigkeit vorwärtesbewegt,
die Folie abgeschreckt, indem man sie rach auf eine Temperatur von 20 bis Oo C abkühlt,
in der Folie ein genägender Druck aufrechterhalten, um ein Zusammenfallen zu verhindern
und wenn die Folie auf eine Temperatur innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches
von Polyäthylenterephthalat erhitzt ist - eine Ausdehnung auf das mindeste Doppelte
des Durchmessers bei der Auspressung zu besirken. die Folie auf
eine
Temperatur von 60 bis 800 C erhitzt, danach die Innen fläche der Folie auf eine
Temperatur von 85 bis 110° C erhitzt, um die schlauchförmige Folie auf einen Durchmesser
auszudehnen, der das Zwei bis Sechsfache des Durchmessers er Folie bei der Auspressung
beträgt, die erhitzte schlauchförmige Folie, unter Ausdehnung, mit einer Geschwindigkeit
vorwärtsgeführt, die das Zwei bis Sechsfache der Anfangsgeschwindigkeit beträgt,
und die schlauchförmige Folie abgekühlt, während man sie im wesentlichen auf ihrem
Durchmesser im ausgedehnten Zustand hält.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird Polyäthylen
in Form einer auf eine Temperatur oberhalb 150° C erhitzten schlauchförmigen Folie
ausgepresst, die Folie mit einer vorbestimmten Anfangsgeschwindigkeit vorwärtsbewegt,
die Folie abgeschreckt, indem man sie rasch auf eine Tempera tur von 0 bis 400 a
dbkiihlt, in der Folie ein genügender Druck aufrechterhalten, um ein Zusammenfallen
zu verhindern und wenn die Folie auf eine Temperatur innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches
von Polyäthylen erhitzt ist - eine Ausdehnung auf das mindeste Doppelte des Durchmessers
bei der Auspressung zu bewirken, die Folie auf eine Temperatur von 80 biß 1200 0,
aber unterhab des Orientierungstemperautrbereiches von Polyäthylen erhitzt, danach
die Innenfläche der Folie auf eine Temperatur von 0O bis 1300 C innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches
von Polyäthylen erhitzt,
um die schlauchförmige Folie auf einen
Durchmesser auszudehnen, der das Zwei- bis Zehnfache dea Durchmessers der Folie
bei der Auspressung beträgt, die erhitzte schlauchförmige Folie, unter Ausdehnung,
mit einer Geschwindigkeit vorwårtsgefahrt, die das Zwei- bis Zehnfache der Anfangsgeschwindigkeit
beträgt, und die schlauchförmige Folie abgekühlt, während man' sie im wesentlichen
auf ihrem Durchmesser im ausgedehnten Zustand hält0 Nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird Poly vinylchlorid in Form einer auf eine Temperatur oberhalb
1.600 C erhitzten schlauchformigen.Folie ausgepresst, die Folie mit einer vorbestimmten
Anfangsgeschwindigkeit vorwärtsbewegt, die Folie abgeschreckt, indem man sie rasch
auf eine Temperatur von 20 bis 400 C abkühlt, in der Folie ein genügender Druck
aufrechterhalten, um ein Zusammenfallen zu verhindern und - wenn die Folie auf eine
Temperatur innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches von Polyvinylchlorid erhitzt
ist -eine Ausdehnung auf das mindeste Doppelte des Durchmessers bei der Auspressung
zu bewirken, die Folie auf eine Temperas tur von 65 bia 80° C erhitzt, danach die
Innenfläche der Folie auf eine Temperatur von 85 bis 1150 C erhitzt, um die schlauchförmige
Folie auf einen Durchmesser auszudehnen, der das Zwei- bis Sechsfache des Durchmessers
der Folie bei der Auspressung beträgt, die erhitzte schlauchförmige Folie, unter
Ausdehnung, mit einer Geschwindigkeit vorwärtsgeführt,
die das Zwei
bis Sechsfache der Anfangsgeschwindigkeit be trägt, und die schlauchförmige Folie
abgekühlt, während man sie im wesentlichen auf ihrem Durchmesser im ausgedehnten
Zvv stand hält.
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Vorzugsweise wird die ausgepresste, schlauchförmige Folie au9 eine
Temperatur abgeschreckt, die mindestens 200 unter dem Orientierungsbereich liegt,
die Oberfläche des ausgedehnten Schlauchs auf eine Temperatur erhitzt die unter
dem Orien tierungstemperaturbereich liegt, aber nicht weniger als 80 % der niedrigsten
Temperatur dieses Bereiches beträgt, und die erhitzte, schlauchförmige Folie, unter
Ausdehnung, mit einer Geschwindigkeit weitergefAhrt, die das Zwei- bis Zehnfache
der Anfangsgeschwindigkeit beträgt, wobei insbesondere das Verhältnis der Endgeschwindigkeit
der Weiterführung zu der Anfangsgeschwindigkeit der Vorwärtsführung gleich dem Verhältnis
des Enddurchmessers zu dem Durchmesser der schlauchförmigen Folie bei der Auspressung
ist.
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Der "Oreintierungstemperaturbereich" bedeutet hier den Temperaturbereich,
in dem eine Molekularorientierung einer Polymerisatfolie erfolgen kann. Dieser Bereich
liegt irgendwo unter der Schmelztemperatur eines Polymerisats, das bei einer bestimmten
Temperatur schmilzt, oder unter dem KristallschmelzD punkt eines kristallinen Polymerisates,
das in einem Bereich
von Temperaturen schmilzt. Der Kristallschmelzpunkt
gibt ide Temperatur an, bei weicher die tristallite eines kristallinden Polymerisates
bei röntgenographischer Untersuchung beim Erhitzen des festen Polymerisates bis
zum Schmelzen nicht mehr feststellbar sind.
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Bei einigen kristallinen Polymerisaten, wie Polyäthylen, Polypropylen
und anderen Polykohlenwasserstoffen, kann der Orientierungstemperaturbereich gleich
dem Temperaturbereich sein, in dem die Kristallite schmelzen, aber unterhalb der
Temperatur, bei welcher die Kristallite nicht mehr feststellbar sind.
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Bei Polyestern, wie Polyäthylenterephthalat und dergleichen, den sogenannten
"kristallisierbaren" Polymerisaten, reicht der Orientierungstemperaturbereich von
etwa 10 bis 400 C oberhalb der Übergangstemperatur zweiter Ordnung (Einfriertemperatur)
des Polymerisate3 (dies ist die Temperatur, bei der ein im wesentlichen amorphes
Polymerisat oder ein Polymerisat, das sich in Form eines amorphen Polymerisates
abschrecken lässt, aber kristallisierbar ist, einem Uebergang aus. einem elasähnlichen
in einen kautschukähnlichen Zustand übergeht unterliegt; das Polymerisat lässt sich
in diesem kautschukähnlichen Zustand in Form einer Folie oder eines Fadens durch
Strecken orrentieren) bis "Übergangstemperatur zweiter Ordnung" (-ir infriertemperatur@@
ändert sich mit dem Molekulargewicht des Polymerisates und ist in der USA-Patentschrift
2 r:,'ftr 8 9 n@her orlautert.
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Der spezielle Orientierungstemperaturbereich ändert sich von Polymerisat
zu Polymerisat, lässt sich abe-durch Versuch oder aus der Literatur ermitteln. Die
Tabelle I nennt den Orientierungstemperaturbereich, die Einfriertemperatur und den
Kristalls ohme 1 zpunkt einiger beispielhafter amorpher Poly merisate und einiger
"kristallisierbarer" Polymerisate, di@ abgeschreckt amorph sind.
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T a b e 1 1 e I 1 Einfrier- Kriatall- Orientietempera- schmelz- rungstemtur
punkt, °C peraturbe-°C reich, °C Polyäthylenterephthalat 70 255 85-110 Polyäthylen-2,6-naphthalindicarbonsäureester
113 265 120ç140 Polytetramethylen-1 ,2-dioxybenzoat 53 220 70-90 Polyäthylen-1,5-naphthalindicarbonsäureester
71 225 80-100 Polyhexamethylenadipamid 45-50 250 65-75 Polyhexamethylensebacamid
45-50 250 65-75 Polyeaprolactam 45050 250 65075 Mischpolymerisat aus 70 Äthylenterephthalat
und 30 % Äthylenisophthalat 51 170 70-70 Polyvinylchlorid ohne Weichmacher 105 170
115-145 5 % " 90 170 100-130 10 % " 75 170 85-115 15 % " 60 170 70-100 Mischpolymerisat
aus 84 % Tetrafluoräthylen und 16 % Hexafluorpropylen 85 295 2650280 Polystyrol
keine 88-120§ 88-110 Polymethylmethacrylat keine 66=1 11 66-105 +) Erweichungsbereich
anstatt Kristallschmelzpunkt, da das Polymerisat nur amorph erhältlich ist.
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Die Tabelle II nennt den Orientierungstemperaturbereich und den Kristallschmelzpunkt
einiger beispielhafter kristalliner Polymerisate.
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T e b e l l e II Dichte bei Kristall- Orientie-20° C, g/cm3 schmelz-
rungstempepuntk, °C raturbereich, °C Polypropylen 0,8825 140 100-120 0,8912 150
120-140 0,9014 165 125-145 0,9092 173 135-160 0,9123 179 140-160 Polyäthylen 0s90
98 50-80 0,92 112,5 80-110 0,95 134 120-130 Polyvinylfluorid t, 38 193-198 175-785
Polyvinylidenfluorid 1,76 174 150-165 Polyoxymethylen 1,3-1,5 180-185 120-180 Die
Tabelle III nennt die bevorzugten Verfahrensbedingungen gemäss der Erfindung für
verschiedene besonders wichtige Poly merisate.
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T a b e 1 1 e III Abschreck- Temperatur Temperatur Ausdehtemperatur-
in der Zone in der Zone nungsbee bereich, C der anfäng- der Ender- reich lichen
Er- hitzung, °C (Vielfahitzung, °C ches der ursprEnglichen Die # ~~~~~~~~~~~~ mensionen)
Polypropylen (Dichte oberhalb 0=40 130=145 150-159 2=10 0,909 g/cm@) ) 0-40 Polyäthylenterephthalat
20-50 60-80 85-110 Polyäthylen (Dichte oberhalb 0,92 g/cm2) 0-40 80-120 100=130
2-10 Polyvinylchlorid (Weichmachergehalt O bis 15 %) 20-40 65-80 85-115 2-6 Die
Art der Erreichung des Ziels der Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung
näher erläutert, die in schematischer Darstellung, zum Teil im Schnitt, eine Vorrichtung
zeigt, die sich zur Durchfahrung des Verfahrens gemäss der Erfindung eignet, Bei
dem in der Zeichnung schematisch erläuterten Verfahren gemäss der Erfindung wird
das thermoplastische Polymerisat zuerst in der Strangpresse 10 auf eine Temperatur
oberhalb seines Schmelzpunktes erhitzt. Das geschmolzene Polymerisat, das vorzugsweise
eine T'emperatur aufweist, die mindestens 100 über seinem Schmelzpunkt oder Kristallschmelzpunkt
leigt, wird durch die Düse 11 in Form der Schlauchfolie 14 ausgepresst, die eine
Wanddicke
zwischen 0,38 und 2,2 mm aufweist. Die Folie wird dann von dem Vorwärtsführer 13
über den Kiihldorn 12 gesogen, mit demsie aber keine Berührung hat. Der Vorwärtsführer
13 wird von zwei Sätzen angetriebener Gummi-Quetschwalzen gebildet, welche an der
Oberfläche der abgekühlten Schlauchfolie angreifen und die Folie mit einer vorbestimmten
Anfangsgeschwindigkeit vorwärtsbewegen'. Der Vorwärtsführer 13 dient auch dazu,
ein Schwingen der Folie zu verhindern und die frisch ausgepresste Folie an der Düse
gegen die nachfolgend zur Einwirkung kommende Längsspannung zu isolieren. Anstelle
getriebener Walzen können auch endlose Bänder als Vorwärtsführer dienen0 Der Kühl-
oder Abschreckdorn 12 ist ein Metall-Hohlzylinder, der mittels einer nichtmetallischen
-Isolierscheibe 15 gegen die Düse isoliert ist. Die Soheibe 15 weist am Umfang Öffnungen
26 auf, die über die Leitung 27 mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. Benachbart
der Dorn-Innenfläche sind Schlangen 30 vorgeschen, deren Einlass- und Auslassrohre
28, 29 durch die Leitung 27 geführt sind, Durch die Schlangen 30 wird Kühlwasser
geführt, um die Temperatur der Schlauchfolie auf etwa Raumtemperatur zu verringern
(wobei allerdings auch eine beliebige Temperatur zwischen -10 und etwa +50° C genügt,
um die meisten Folien aus thermoplastischen Polymeris@ten in eine plastische, keinen
Bildungszustand darstellende Form, Ü. h. einen Zustand zu überführen, in dem die
FOlie einer Streckung widersteht). oa durch die Kühlung leicht eine Schrumpfung
der Schlauchfolie
eintritt, wird der Dorn-vorzugsweise so verjüngt,
dass er dem Umriss der schrumpfenden Folie entspricht. Wenn notwendig, kann man
Druckentlastungsbereiche, wie nach . ... ... (USA-Patentanmeldung Serial No. 41
328 vorn 7. Juli 1960) vorsehen, um den Gasdruck abstromseitig des Dorns 12 zu isolieren
Die erstarte Schlauchfolie wird dann durch einen FUhrungaring 16 gesogen, der ein
Schwingen der Folie auf ein Minimum bringt, Die Hindurchziehung erfolgt mittels
eines Satzes einen Spalt bildender Walzen 24, deren Umlaufgeschwindigkeit mindestens
das Doppelte der Geschwindigkeit des Vorwärtsführers 13 beträgt.
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Die Folie wird dann durch den Anfangsheizabschnitt 19 geführt.
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Dieser Abschnitt wird von den Umluftheitelementen 17 und dem Strahlungsheizelement
18 gebildet (welch letztgenannte. an eine nicht eingezeichnete Energiequelle angeschlossen
ist; die Zuleitungen erstrecken sich durch die Leitung 27). Fur die Zwecke der Erfindung
ist aueh-jedes andere Mittel geeignet, das eine Beheizung der Aussenfläche der Schlauchfolie
ergibt0 Der Anfangsheizabschnitt 19 dient dazu, die Folie auf eine Temperatur zu
erhitzen, die zwischen etwa 70 %, der niedrigsten Temperatur des Orientierungstemperaturbereiches
des thermoplastischen Polymerisats und einen Wert gerade unter diesem Bereich liegt,
Die genaue Temperatur, auf welche die Folie in dem Anfangs-Heizabschnitt 19 erhitzt
wird, hängt von mehreren Faktoren abO Z. B. ist die Temperatur, auf welche die Folie
erhitzt werden muss, umso höher, Je grösser die Foliengeschwindigkeit
ist.
Die Temperatur, auf welche man die Folie in dem Anfangsheizabschnitt 19 erhitzen
muss, ist utaso niedriger, Jegrösser die Intensität des e-ine Schlussinnenerhitzung
ergebenden Heizelementes 22 ist0 Mittels Luft oder eines anderen gasförmigen Mediums,
das durch -den Einlass 20 eingelassen und durch den Auslass 21 abgelassen wird,
wird der Druck in der Schlauchfolie erhalten, der ein Zusammenfallen der Folie verhindert,
während sich diese auf einer Temperatur unterhalb des Orientierungstemperaturbereichs
befindet, und der die Schlauchfolie um einen vorbestimmten B.etrag ausdehnt, wenn
die Temperatur der Folie den Orientierungstemperaturbereich erreicht. Der Betrag
der Ausdehnung hängt von dem Druck in der Folie, der genauen Temperatur innerhalb
des Orientierungstemperaturberelches, auf welche die Folie gebracht wird, der Geschwindigkeit
der Folienerhitzung, der Dicke der Folienwand usw. ab und kann von dem Fachmann
vorbestimmt oder nach Versuch eingestellt werden0 Die Schlauchfolie wird mittels
des bleistiftartigen Strahlungs-Innenheizelementes 22, das auf dem Führungsinnenring
23 befertigt ist auf eine Temperatur gebracht, die in dem Orientierungstemperaturbereich
liegt und be der sich die Folie ausdehnt. Das @@izelement 22 ist an seine (nicht
gezeigte) Stromquelle übe rdurch die L@itung 27 geführte Zuleitungen angeschlossen.
Die Schlauchfolie 14 beginnt sich sofort beim
Erreichen des Orientierungstemperaturbereiches
durch den Druck im Folieninneren auszudehnen und durch die relativen Geschwindigkeiten
der Walzen 24 und des Vorwärtsführers 13 in Längs richtung zu dehnen. D: Innenfläche
der Schlauchfolie erlangt mit der Ausdebnung jedoch einen immer grösseren Abstand
von dem Heizelement 22, und ihre Aussenfläche nähert sich dem Kühlring 25. Durch
diese Kombination von Faktoren wird die Temperatur der Folie gesenkt. Wenn die Temperatur
unter den Orientierungstemperaturbereich sinkt, hörn Ausdehnung und Dehnung aufo
Die erhaltene, ausgedehate und gestreckte Schlauchfolie wird dann gekählt, indem
oan sie weiter durch den Kühlring 25 führt. Der Kühlring 25 kann ähnlich wie der
Abschreck-Dorn 12 mit Schlangen versehen sein, mit denen seine Oberfläche wassergekühlt
wird0 Werde die in der Zeichnung dargestellten speziellen Erhitzungsmittel noch
speziellen Kühlmittel, sind as für die Erfindung einschränkend zu betrachten Durch
Einhaltung der erfindungsgemässen Arbeitsgrenzen werden sofort überraschernde rgebnlsse
erhalten. die anfallende, bi axial orientierte Folie zeigt nicht die üblichen, verstärkten
Dickeschwankungen, die normalerweise das Folienblasverfahren begleiten, d. h. die
Dickeschwankungen, die während der Aus¢-pressung fast unvermeidbar sind, worden
d@@ch die Ausdehnung gemäss der Erfindung nicht - wie bei den bekannten Blasverfahren
- verstärkt. E4n anderes überraschendes Ergeb@@s liegt darin, dass Polypropylen
und andere kristalline Polymerisate,
die bisher beim Recken durch
Ausdehnung der Schlauchfolie der "Linienreckung" unterlagen, bei der Anwendung des
Verfahrens gemäss der Erfindung diese bedenklichen Mangel nicht zeigen Die folgenden
Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Frfindung, wobei Beispiel 1 die beste
Durchführungsform zeigen durfteO 3 e i s p i e l 1 1 Ein geschmolzenes Polypropylen
(Dichte 0,906; "Pro-fax 6512E'8) wird bei 2250 C und mit 4,54 kg/Std. aus einer
2,5-cm-Strangpresse durch eine 54-mm-Ringdüse mit einer Austrittsöffnung von 1,14
mm ausgepresstf (die Vorrichtung entspricht im wesentlichen der Zeichnung). Die
ausgepresste Schlauchfolie wird auf einen Zustand abgeschreckt, in dem sie sich
nicht im Bildunga-Zustand befindet, indem man die Folie über einen sich verjünwenden
Innendorn von etwa 10° C führt, der eine Nenugrösse von 591 cm hat und sich mit
0904 mm/cm verjüngt. Die Schlauchfolie wird von der Düse über den Innendorn mittels
eines Vorwärtsfuhl'ers abgezogen, der mit 0,76 m/Min. arbeitet. Durch Anschlüsse
im Ende des Abschreckdorns wird BuSt eingeführt und wieder zur Atmosphäre entlassen.
Das sich ergebende System eier offenen Blase ergibt in der Schlauchfolie einen Druck
von 55,9 cm Wassersäule. Die Schlauchfolie unterliegt während der Abkühlung über
dem Innendorn einer Durchmesserverringerung, die jedoch, zusammen mit der Verjüngung
des Dorns, verhindert,
dass die am Ende des Dorns eingeführte Luft
in dem Bereich benachbart der Düse auf die Schmelzschlauchfolie einen Druck ausübt.
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Nach Passieren' des Vorwärtsführers wird die Schlauchfolie durch einen
sich verjungenden Führungs-Aussenring von 15,2 cm Länge und 5,1 cm Durchmesser gefhrt,
um ein. Schwingen der Folie auf ein Minimum zu bringen. Die Folie wird dann in eine
Anfangsheizzone geführt, in der sie auf 130° C erhitzt wird. Die Anfangsheizzone
wird von mehreren aussen angeordneten Strahlungsheizelementen, welche die Folie
umgeben, und einem Umlfut-Heizelement gebildet. Die Strahlungsheizelemente haben
Jeweils eine Höhe von 30,5 cm und einen Durchmesser von 25,4 cm,@ -snd auf 6500
W Leistung ausgelegt und werden mit 25 ihrer Kapazität betrieben. Das Umluft-Heizelement,
das unmittelbar aufstromseitig der Strahlungsheizelemente liegt, drückt Luft mit
einer Temperatur von etwa 1600 C und einer Geschwindigkeit von etwa 366 m/Min. gegen
die Aussenfläche der Schlauchfolie.
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Unmittelbar nach dem Passieren der Anfangsheizzone wird die Schlauchfolie
in die Endheizzone geführt, in der sie auf eine Temperatur von etwa 155° C erhitzt
wird. Die Erhitzung erfolgt mit einem bleistiftartigen Innen-Strahlungsheizelement
von 17,8 cm Länge, das auf 650 W Leistung ausgelegt ist, mit 72 % seiner Kapazität
betrieben wird und eine Oberflächentemperatur von 620° C hat. Die Schlauchfolie
unterliegt bei dem
druck von 55,9 cm Wassersäule und der Temperatur
von 1550 C einer Reckung und Ausdehnung. Mittels des Walzensatzes, der die Folie
mit einer Geschwindigkeit von 4,6 m/Min. abzieht, wird eine Reckung-der Folie auf
das Sechsfache der ursprünglichen Länge bewirkt. Durch den Innendruck von 55,9 cm
Wassersäule bei dieser Temperatur erfolgt eine Ausdehnung auf einen Durchmesser
von 30,5 cm.
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Der Hauptteil der Abkühlung wird, bewirkt, inden man die aus gedehnte
Folie durch einen wsssergekühlten Ring von 26,7 cm Länge und 31,8 cm Durchmesser
fährt, der die ausgedehnte und gereckte Folie auf eine Temperatur von etwa 00 C
abkühlt. Die Schlauchfolie, die sowohl in Quer-als auch in Längsrichtung auf das
Sechsfache ausgedehnt worden ist, wird schliesslich beim Passieren des Spaltes des
Walzensatzes zusammengelegt und schliesslich auf einer Rolle aufgewickelt.
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Die Folie, die 0,02 mm dick ist, zeigt folgende Eigenschaften : Längsrichtung
+) Querrichtung ++) Zugfestigkeit, kg/cm2 1877 1663 Dehnung, % 94 68 Zugfestigkeit-Anfangs
modul, kg/cm - 27771 23905 Schlagzähigkeit, kg-cm/0,025 mm 4,7 +++) Schrumpfung,
9J 3,3 9,6 +( Richtung der Bewegung der Folie durch die Vorrichtung ++) senkrecht
zur Längsrichtung +++) richt@@gsunabhängig - 19 @
Zugfestigkeit
@ Dehnung, und Zugfestigkeits-Anfangsmodul werden normalerweise bei 23,5° C und
50 % relativer Feuchte bestimmt (wenngleich die Bestimnllng auch bei anderen Temperaturen
und Feuchten erfolgen kann). Die Bestimmung erfolgt, indem man die Folie in einem
Zugfestigkeits-Prüfer der Bauart Instron mit einer Geschwindigkeit von 100 %/Min.
ausdehnt, bis die Probe bricht. Die beim Bruch ausgeübte Kraft (kg/cm2) ist die
Zugfestigkeit. Die Dehnung ist gleich der prozentualen Längenzunahme der Probe beim
Bruch. Der Zugfestigkeits-Anfangsmodul (kg/cm2) steht in direkter Beziehung zur
Steifigkeit der Folie. r wird aus der Neigung der SpannungsDehnungs-Kurve bei einer
Dehnung von 1 % erhalten. Sowohl die Zugfestigkeit als auch der Zugfestigkeits-Anfangsmodul
basieren auf der Anfangsquerschnittsfläche der Probe.
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Die Schlagzä.higkeit (oder pneumatische Schlagzähigkeit) bedeutet
die Energie, die zur Zerreissung der Folie erforderlich ist. die wird in kg-cm/0,025
mm Probendicke ausgedrückt.
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Zur Bestimmung misst man die Geschwindigkeit einer mechanisch durch
Druckluft beschleunigten Kugel zuerst im freien Flug und dann in dem durch das Zerreissen
der Probe gehemmten Flug. nie Folienprobe ist dabei 44,5 x 44,5 mm gross; als Projektile
dienen Stahlkugeln von t2,7 mm Durchmesser und 8,3 g Gewicht.
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Die Geschwindigkeit im freien Flug beträgt 23 m/Sek. Die Geschwindigkeiten
werden photoelektrisch durch zeitliche Best immung des Durchtritts der Strablkugeln
zwischen zwei Lichtstrahlen
ermittelt, die in einem bestimmten
Abstand angeordnet sind. Die pneumatische Schlagzähigkeit wird an. dem Verlust an
kinetischer Energie gemessen, der sich aus dem Zerreiasen der Probe ergibt. Die
Errechnung erfolgt nach der Formel Quadrat der Quadrat der Konstante x Geschwindig-
- Geschwindig- ) keit im frei- keit im geen Flug hemmten Flug wobei die Konstante
dem Gewicht des Projektils direkt proportional und der Beschleunigung auf Grund
der Schwerkra?t'. umgekehrt proportional ist. Die Prüfung erfolgt bei 290 C und
50 % relativer Peuchte; die Prüflinge werden 24 Std. bei den gleichen Bedingungen
konditioniert Die Schrumpfung ist ein Mass für die Formbeständigkeit der Folie.
Je 10 Probestreifen von 6,4 x 12,7 cm aus jeder Richtung, d. h. 10 Streifen, deren
Länge sich in der Maschinenrichtung (der Richtung der Folienauspressung) erstreckt,
und 10 Proben, deren Länge quer zur Maschinenrichtung verläuft, werden an zwei benachbarten
Ecken unterstutzt und 1 Sek. in siedendes Wasser gehängt. Man stellt dann die Formveränderung
fest und berechnet die prozentuale Schrumpfung auf Grundlage der uraprunglichen
Grösse.
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B e i s p i e l e 2 bis 5 Das Beispiel 1 wird unter Verwendung anderer
Polymerisate auf einer Vorrichtung im wesentlichen nach Beispiel 1 wiederholt.
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Die Arbeitsbedingungen nennt die Tabelle IV.
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Als Polymerisat wird in Beispiel 2 ein Linearpolypropylen mit einer
Dichte von 0,902 ("Esso (266C)"), in Beispiel 3 ein Linearpolyäthylen mit einer
Dichte von 0,954 ("Kopper Super Dylan 6015"), in Beispiel 4 eine Masse aus 75 %
Polyäthylen mit einer Dichte von 0,915. (IFAlathon 14") und 25 % Polyäthylen mit
einer Dichte von 0,958 ("A-71X") und in Beispiel 5 eine Masse aus 92 % Polyvinylchlorid,
4 % Laurylmercaptan und 4 % ß=Pinen verwendete
T a b e l 1 e IV
Beispiel 2 3 4 5 Auspresstemperatur, °C 225 215 215 190 Abschrecktemperatur, °C
25 25 25 25 Anfangsdurchmesser, cm 5,1 5,1 5,1 591 Reckanfangsgeschwindigkeit, m/Min.
0,79 0,76 0,76 0976 Temperatur der Folie in der Anfangsheizzone, °C 125 115 100
80 Oberflächentemperatur des äussere Quarzheizelementes, C 250 280 320 200 Druck
der Luftblase, cm Wassersäule 61,0 20,3 15,2 20,3 Temperatur der Folie in der Endheizzone,
°C 150 125 115 90 Oberflächentemperatur des Innen-Strahlungsheizelementes, °C 610
570 350 700 Enddurchmesser, cm 25,4 30,5 25,4 10,2 Reckendgeschwindigkeit, m/Min.
4,0 4,4 3,5 2,4 Reckung in Längsrichtung 5X 6X 5X 3,2X Reckung in Querrichtung 5X
6X tzX 2,0X Die Dicke und die physikalischen Eigenschalfien der in den Beispielen
2 bis 5 erhaltenen Fo@@en nennt die Tabelle V.
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T a b e l l e V Beispiel 2 3 4 5 Dicke, mm- 0,030 0,20 0,023 0,025
Zugfestigkeit, kg/cm@ x 10 Längs/Querrichtung 1,34/1,43 0,88/0,98 0,82/0,55 1,00/1,1
Dehnung, %, Längs/Querrichtung 88/104 114/80 92/143. 50/21 Zugfestigkeits-An -fangsmodul,
kg/cm² x 10-3 Längs/Querrichtung 15,4/16,3 17,0/23,1 4,0/3,9 28,5/42,3 Schlagzähigkeit,
kg-cm/0,025 mm, Längs/Querrichtung 5,4 2,9 294 2,4 Schrumpfung, %, Längs/Querrichtung
2,1/5,5 4,9/5,5 24/16 25/50