DE1504704A1

DE1504704A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines monoaxial orientierten Folienstreifens aus thermoplastischem Material

Info

Publication number: DE1504704A1
Application number: DE19631504704
Authority: DE
Inventors: Gerald Dyer
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1962-12-31
Filing date: 1963-12-31
Publication date: 1969-09-25
Also published as: FR1378650A; US3342657A; GB1071085A; NL302698A

Description

Vorrichtung zur Herstellung eines monoaxial orientierten Folienstreifens aus thermoplastischem Material Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines monoaxial orientierten Folienstreifens aus thermoplastischem Material, wobei Orientierungsrichtung und Bahnrichtung einen Winkel bilden mit einem Extruder und einer umlaufenden Ringdie zum Extrudieren eines umlaufenden nahtlosen Rohres aus thermoplastischen, polymerem Material, mit einer ersten und zweiten Ziehvorrichtung, um das umlaufende, Uber einen Dorn geführte Rohr in Längsrichtung monoaxial zu orientieren, und mit Schneidvorrichtungen, um das umlaufende Rohr längs Schraubenlinien aufzuschneiden.
Es sind bereits Vorrichtungen dieser Ausführung bekannt (österreichische Patentschrift 191 149). die sich zur Serstellung von Folien eignen, die unter 450 oder rechtwinklig zur Bahnrichtung orientiert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung 50 auszubilden, dass sie sich bei besonders einfachem Arbeiton zur Erzeugung beider Orientierungen eignet, ohne dass hierzu eine Relativdrehung zwischen Düse und Ziehvorrichtung erforderlich ist.
Diese aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass koaxial zur umlaufenden Ringdüse ein neben der Düse liegender erster Xühldorn, ein sich daran anschliessende heizdorn zur Erwärmung der Folie auf ihre Orientierungstemperatur und ein zweiter Kühldorn liegen, wovon der Heizdorn und der zweite Kühlodorn zwischen der ersten und zweiten Ziehvorrichtung angeordnet sind und der Heizdorn zwischen den beiden Kühldornen liegt, und der Heizdorn wie die beiden Kühldorne und die beiden Ziehvorrichtungen unter Orientierung des Rohres in Läng@ichtung mit gleicher Geschwindigkeit wie die Düse umlaufen.
In weiterer ausgestaltung der Erfindung bestehen die Schneidvorichtungen aus zwei eanander @@ rohrumfang Diemetral gegenüberliegenden Messern, welche das umlaufende Rohr längs Schraubenlinien in zwei Streifen schneiden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient die Zeichneun; in dieser zeigt; Fig. 1 eine isometrische Abbildung eines rotierenden Rohres aus thermoplastische. Material und erläutert du Ausfchlitze des Rohrs in diagonaler Richtung, Fig. 2 eine schematische Ansicht der vollständigen vorrichtung, wobei die Folie auf zwei Walzen autgQ-nommen wird, und Fig. 3 eine isometrische Abbildung einer verbesserten.
Ausftihrungsform der in Figur 2 gezeigten Vorrichtung, wobei die beiden Folien gleichzeitig miteinander laminiert werden.
Der "Temperaturbereich der Orientierung" bezieht stich auf denjenigen Temperaturbereich, innerhalb dessen die molekulare Orientierung einer Poly:nerisatfolie bewirkt werden kann. Dieser Bereich liegt irgendwo unterhalb der Schmelztemperatur eines Polymerisates, welches bei einer bestimmten Temperatur schmilzt, oder unterhalb des Kristallschmelzpunktes eines kristallinen Polymerisates, welches in einem Temperaturbereich schmilzt.
Der friallschmelzpunkt besieht sich auf die Temperatur, böi welcher die Kristaite eines kristallinen Polymeren nicht mehr röntgenographisch nachweisbar sind, wenn das feste Polymerisat bis zum Schmelzen erhitzt wird.
Bei einigen kristallinen Polymeren, wie Polyäthylen, Polypropylen und anderen Polykohlenwasserstoffen, kann der Temperaturbereich der Orientierung derjenige Temperaturbereich sein, oberhalb dessen die Kristalitte schmelzen, aber unterhalb derjenigen Temperatur liegen, bei welcher die Kristallite nicht mehr feststellbar sind. Bei Polyestern, wie Polyithylenterephthalat und dergleichen, erstreckt sich der Temperaturbereich der Orientierung von etwa 10° C bis 400 C Uber der Eintriertemperatur des Poymerisates. Die Einfriertemperatur ist diejenige Temperatur, bei welcher ein im wesentlichen amorphes Polymerisat oder ein Polymerisat, das als amorphes Polymerisat abgeschreckt werden kann, aber kristallisierbar ist, einen Uebergang von einem glasartigen Zustand in einen gummiartigen Zustand erfMhrt. In diesem gummiertigen Zusatand kann das in Porm einer Folie oder eines Fadens vorliegende Polyierisat durch Verstrecken orientiert wurden Der Temperaturbereich der orientierung wechselt von Polymerisat zu Polymerisat, kann aber experimentell leicht ermittelt oder aus der Literatur entnommen werden1 Bei der in Figur 2 abgebildeten Vorrichtung wird ein Rohr 1Q aus thermoplastischem Material in verformbarem Zustand aus einem rotierenden, ringförmigen Mundstück 25 extrudiert. Das Mundstück wird von der Strangpresse 26 beschickt. Man rührt dem Inneren des Kunststoffrohree Luft zu und hält einen ausreichenden Druck aufrecht, um mindestens das Zusammenbrechen des Rohres zu verhindern.
Das Rohr 10 wird nach oben ttber den Küler 11 abgezogen, welcher vom Mundstück 25 mittels der Ralterung 27 abge stützt ist. Dem Kohler 11 wird ein Kühlmittel zugefUhrt, gewöhmlich ein. Flüssigkeit. Der Küler muss eine ausreichende Kühlkapazität besitzen, um die Temperatur der Folie auf einen Wert zu senken. der unterhalb der Temperatur des thermoplastischen Materials in verformbarem Zustand liegt. Über dem Kühler 11 ist ein erster Satz von Ziehwalzen angeordnet. Die äusseren, angetriebenen Walten 12 stehen im Eingriff mit den inneren Leeriaufwalzen 13. Itber diesem ersten Batz von Ziehwalaen 12 und 13 ist eine Innenheizvorrichtung 14 angeordnet, und Uber dieser ein zweiter Kühler 15. Über dem zweiten Kühler ist ein zweiter Satz von Ziehwalzen 16 und 17 vorgesehen.
Die inneren leerlaufwalzen 16 stehen im Eingriff mit den äusseren, angetriebenen Walzen 17 und ziehen das thermoplastische Rohr Uber die Heizvorrichtung 14 und den zweiten Kühler 15. Der zweite Satz von Ziehwalzen 16 und 17 wird mit einer 2- bis 5 1/2 - mal grösseren Geschwindigkeit als der erste Walzensatz 12 und 13 angetrieben.
Dadurch wid die Folie in der Zone zwischen den beiden Walzensätzen gereckt bzw. orientiert. Die Heizvorrichtung 14 erhöht die Temperatur der Folie bis in den Temperaturbereich der Orientierung hinein. Der Kühler 15 kUhlt die Folie, nachdem sie diese Orientierungszone verlassen hat, und bringt sie zi-Erstarren. IGlhler 11, erster 8atE von Ziehwalzen 12 und 13, Heizvorrichtung 14, zweiter Küler 15 und zweiter Satn von Ziehwalzen 16 und 17 sind sämtlich koaxial mit dem rotierenden ringförmigen Mundstück 25 angeordnet und rotieren mit der gleichen Geschwindigkeit wie dieses. Das Rohr 10 rotiert mit dieser gleichen Geschwindigkeit, so dass zwischen keinem dieser Teile und dem thermoplastischen Rohr eine relative Rotationsbewegung vorliegt.
Zu diesem Zeigpunkt besteht das Produkt aus eine Rohr aus thermpolastischem Material, welches in Längsrichtung unter Bedingungen orientiert worden ist, die sehr genau gelenkt werden können. Ein solches orientiertes Rohr ibt natürlich bereits ein wertvolles Endprodukt. Wenn das Verfahren an dieser Stelle abgebrochen werden soll, besteht eigentlich keine Notwendigkeit, das MundstUok und die zugehörigen Teile, wie die Kühler, die Heizvorrichtung und die Ziehwalzen, zu rotieren.
Ein interessantes Merkmal der Erfindung ist in Figur 1 erläutert. Ein Rohr 10 aus thermoplastischer Folie wird in Pfeilrichtung rotiert. Das Iiohr ist in seiner längsrichtung monoaxial orientiert. Dies erfolgt mittels nicht einge zeichneter Einrichtungen, die den oben beschriebenen entsprechen können. Die Orientierungsrichtung ist durch die Linien 38 angedeutet. Ein fest angeordnetes Messer 18 schlitz das rotierende Rohr in diagonaler Richtung auf. und bildet dadurch aus der Folie ein flaches Blatt 20. Das flache Blatt 20 wird in der durch die Linien 38 angedeuteten Richtung orientiert und in Richtung der Linie 40 abgezogen, also der neuen Längsrichtung des flachen Blattes oder faktisch in der neuen Maschinenrichtung. Der Winkel 39 zwischen der Orientierungsrichtung und der neuen L£gsrichtung des Blattes kann in einem ziemlich grossen Bereich variiert werden, tatsächlich in einem Bereich von etwa 10 bis zu etwa 890.
Unter weiterer Bezugnahme auf Figur 2 wird das orientierte thermoplastische Rohr dann durch das fest angeordnete Messer 18 oder gegebenenfalls durch ein Messerpaar 18 und 19 in Diagonal richtung aufgeschnitten, wie in Figur 1 erläutert wurde. Hierdurch entstehen zwei flache Blätter 20 und 21, die auf Walzen 22 und 23 aufgenomnen werden. Die Orientierungsrichtung des Rohres 10, die durch die Linien 38 angedeutet ist, ist die Llngsrichtung des Rohres. Nach dem Aufschneiden liegt die neue Längsrichtung der Blätter in einem gewissen Winkel zur Orientierungsrichtung.
Ein sehr wertvolles Produkt wird erhalten, wenn zwei monoaxial orientierte Bllltter, die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurden, miteinander zu einer laminierten Folie laminiert werden, bei welcher die Orientierungsrichtung der beiden Blätter im wesentlichen rechtwinkelig zueinander liegt.
Wenn in der in Figur 2 erläuterten Vorrichtung die Orientierungsrichtung jedes der Blätter 20 und 21 in einem Winkel ton etwa 45° zu der neuen längsrichtung der Blätter liegt und diese beiden Blätter miteinander laminiert werden, liegen die Orientierungsrichtungen reohtwinkelig zueinander, und man erhält dadruch eine Folie von verhältni@@äsisg hoher Zugr Ausserdem zegt die so entstandene Folie nicht @@@@hr das @@@@@@@enhme Einreissen biaxial orientierter Folien, da jeder @ise immer in der richtung hoher Reissfestigkeit eines Elattes liegen würde.
Eine ähnliche laminierte Folie kann natürlich auch aus zwei Blättern hergestellt werden, von denen eine im wesentliegen rechtwinkelig zu zeiner Längerichtung orientiert ist, während das andere Blatt in der Ublioheren Längsrichtung orientiert ist.
Die Vorrichtung nach Fig. 3 dient zur Herstellung einer solchen laminierten Folie. Das monoaxial orientierte rotierende Rohr 10 wird nach oben abgesogen und durch die beiden fest angecrdnsten messer 28 und 19 diagonal aufgeschlitzt. Hierdurch entstehen zwei Blätter 20 und 21, bei denen die Orientierungsrichtung 38 in einem Winkel Von etwm 45° w Längerichtung der Hlätter liegt. Blatt 20 wird Uber die Walzen 28 und 30 geführt, und Blatt 21 Uber die Walten 29 und 31. Die Oberflächen der beiden Blätter werden dann beim Laminierorgan 32 in Kontakt miteinander gebracht.
Die Orientierungsrichtungen sind ungefähr rechtwinkelig zueinander angeordnet. Die biaxial orientierte laminierte Folie 35 wird dann durch Haltewalzen 33 und 34 sowie Uber Walze 36 gerührt und auf Walze 37 aufgenomen.
Die Laminierung der beiden Blätter kann durch Strangpresslaminierung, durch Lösungsmittelüberziehen oder ähnliche Methoden bewirkt werden. Die klebemittelzwischenschicht zwischen den beiden Blättern kann als Trager fur Pigmente, Farbstoffe, UV-Stabilisatoren sowie Russ- oder ähnliche Zusätze verwendet werden, um gefärbte Folien oder Folien von erhöhter Haltbarkeit eu erhalten und auf diese Weise das Problem zu beseitigen, derartige Zusätze durch kostspielige Kompoundierungstechniken in die Folie einzuverleiben.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Einfachheit, mit der eine biaxial orientierte Folie hergestellt werden kann.
Wenn man einfach die Folie nimmt, welche im wesentlichen im rechten Winkel zur neuen Längsrichtung des Blattes monoaxial orientiert ist, und dieses matt in seiner neuen LMngsrichtung reckt, erhält man eine biaxial orientierte Folie, ohne dass es notwendig ist, das Rohr oder die Folie in Querrichtung zu orientieren oder recken, was gewöhnlich ein sehr umständliches Verfahren ist.
Es sind verschiedene Methoden der Längsreckung und -orientie rung einer Folie bekannt, so dass hier eine Erörterung, dieser Methoden entbehrlich erscheint.
Die Richtung der Orientierungslinien der monoaxial orientierten Folie kann in einem ziemlich grossen Bereich variiert werden. Es wurde gefunden, dass man gute biaxial orientierte Folien aus einer monoaxial orientierten Folie herstellen kann, wenn der Winkel der anfänglichen monoaxialen Orientierung im Bereich von 45 bis 890 zur Längsrichtung der Fol-ie liegt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vorrichtung zur Herstellung eines monosrial orientierten Folienstreifens aus thermoplastischem Material, wobei Orientierungsrichtung und Bahnrichtung einen Winkel bilden, mit einem Extruder und einer umlaufenden Ringdilse sum Estrudieren eines umlaufenden nahtlosen Rohres aus thermoplastischen, polymerem Material, mit einer eraten und zweiten Ziehvorrichtung um das umlaufende, über einen Dorn gefUhrte Rohr in Längsrichtung monoaxial zu orientieren und mit Schneidvorrichtungen, um das umlaufende Rohr längs Schraubenlinien aufzuschneiden, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial sur umlaufenden Ringdüse (25) ein neben der flUse liegender erster Kühldorn (11), ein sich daran anschliessender Heizdorn (14) zur Erwärmung der Polie auf ihre Orientierungstemperatur und ein zweiter Kühldorn (15) liegen, wovon der Reisdorn und der zweite Kühldorn zwischen der braten und zweiten Ziehvorrichtung angeordnet sind und der heizdorn (14) zwischen den beiden Kühldornen liegt, und der Heizdorn wie die beiden Kühldrone und die beiden Ziehvorrichtungen unter Orientierung des Rohres in Längsrichtung mit gleicher Geschwindigkeit wie die Düse umlaufen. 2. Vorrichtug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dase die Schneidvorrichtungen au zwei e einander am Rohrumfang diametral gegenüberliegenden Messern bestehen, welche das umlaufende Rohr längs Schraubelinien in zwei Streifen schneiden0 Leerseite