DE2000158A1

DE2000158A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Waermestabilisierung von orientierten thermoplastischen Materialien

Info

Publication number: DE2000158A1
Application number: DE19702000158
Authority: DE
Inventors: Reade Grahame Melvin
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1969-01-03
Filing date: 1970-01-02
Publication date: 1970-08-27
Also published as: FI52537C; NO136341C; NO136341B; ZA698979B; CH502177A; NL7000020A; IE33684B1; GB1248171A; DE2000158C3; SE355320B; AT327530B; CA959212A; DK136028B; DE2000158B2; ES375151A1; PL80824B1; DK136028C; MY7300019A; FR2027740A1; IE33684L

Description

PATIENT ANWALT E

Dr. D. Thomson Dipl.-Chem.

Tiedtke

Dipl.-lng.

G. Buhling

Dipl.-Chem".

8000 MÖNCHEN 2 TAL 33

TELEFON 0811/226894

TELEGRAMMADRESSE: THOPATENT

München 2. Januar .1970 case P. 21626 / T 3460

Imperial Chemical Industries Limited London, Großbritannien

Verfahren und Vorrichtung zur Wankstabilisierung von orientierten thermoplastischen Materialien

Die Erfindung, bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Wärmestabilisierung von schlauchform!· gen Filmen aus orientierten thermoplastischen Materialien,

Wenn ein Film aus einem organischen thermoplastischen kristallinen oder kristallisierbarem polymeren Material ■ unter molekularer Orientierung gestreckt und dadurch eine Verbesserung seiner physikalischen Eigenschaften herbei«, geführt wird, besitzt der erhaltene Film für zahlreiche

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Mündlich· Abreden. ln*br;*o ids» -Jurdt Telriop, b^Qrfen tcttrlftilchir Biitfttlgung Dr»idn«r Sank Mundten KIo. 1Mi 103 · PQiUcUcttkonio München 116974

Anwendungsgebiete bei erhöhten Temperaturen ein unerwünschtes hohes Schrumpfmaß. Es wurden bereits Vorschläge gemacht, die Abmessungsbeständigkeit oder Dimensionsstabilität bei · erhöhten Temperaturen zu verbessern; solche Verfahren sind, als Warmverfestigungsvorgänge bekannt. Wenn ferner zur biaxialen Orientierung des Films ein Schlauchverfahren angewendet worden ist, zeigt der gestreckte Film häufig Durchhang, womit Änderungen in der Längsabmessung des Films gemeint sind, wofür geometrische Faktoren und thermische Ungleichförmigkeit im Ziehverfahren als verantwortlich angesehen werden. Eines der bisher vorgeschlagenen Verfahren
für das Warmverfestigen von orientierten Filmen besteht darin, einen Spannrahmen zu verwenden, in dem der Film unter Erhitzen auf die erwünschte Verfestigungsteiaperatur unter '· Spannung gehalten wird. Sofern dieses Verfahren bei einem· Film angewendet wird, der durch ein Schlauchverfahren hergestellt worden ist, ist es notwendig, den Film zunächst zu zerschneiden, damit er flach in den Spannrahmen eingelegt werden kann. Dieses Verfahren kann daher nicht dann^angewendet werden, wenn es darum geht, einen schrumpffreien schlauchförmigen Film zu erzeugen. Ein schlauchförmiger Film wird · allgemein dadurch hergestellt, daß man einen extrudierten Schlauch aus thermoplastischem Material durch hohen Innenluftdruck expandiert, wobei dieser Schlauch hitzeverfestigt wird, während er in dieser Schlauchform gehalten wird. Bei dieser Arbeitsweise ergibt sich insbesondere bei der Herstellung von echlauchförmigera Polyäthylenterephthalatfilm

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eine Schwierigkeit, die daran liegt, daß die Temperatur des Schlauchs während des Warmverfestigungsvorgangs auf eine höhere Temperatur erhöht werden muß, als sie während des · Streckvorgangs angewendet wird. Es ist daher notwendig, beim Warmverfestigen einen niedrigeren Druckabfall im Schlauch zu haben, als während des Streckvorgangs, da es unerwünscht ist, den Film während des Warmverfestigens weiter zu strekken. Das bisher bekannte Verfahren schlägt daher vor, daß die Zone, in der der Schlauch warmverfestigt wird, von der Zone abgedichtet wird, in der der Film gestreckt wird und daß das Gas,'welches den Schlauch im aufgeblasenen Zustand in der Warmverfestigungszone hält, als Leckgas aus der Ausdehnungszone gesteuert zugeführt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es sehr schwierig ist, den Gasleckdurchgang aus der Ausdehnungszone· in die Verfestigungszone zu steuern, und daß es nicht möglich ist, in der Verfesti- ' gungszone den Druck genau zu steuern.

Es ist daher*Aufgäbe der Erfindung, ein Verfahren und . eine Vorrichtung zu schaffen, wodurch schlauchförmiger orien-

tierter Film aus thermoplastischem Material warmbehandelt werden kann, um im wesentlichen ein durchhangfreies Material zu erhalten und gegebenenfalls ein Material, das ein niedriges thermisches Schrumpfmaß besitzt.

Die Erfindung liefert dementsprechend ein Verfahren für die Warmbehandlung von schlauchförmigen Filmen aus orien-

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tierten thermoplastischen Materialien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Schlauch aus orientiertem Film, der mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist, durch eine Zone führt, in der er auf die erwünschte Warmbehandlungstemperatur erwärmt wird, wobei in dieser Zone Gas unter Druck zur Außenseite des Schlauchs zugeführt wird, um jeg-. liche unerwünschte Ausdehnung des Schlauchs zu verhindern.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere als Teil eines kontinuierlichen Verfahrens für die Herstellung von wärmebehandelten schlauchförmigen Filmen aus orientiertem thermoplastischem Material anwendbar, bei dem der Schlauch unmittelbar aus der schlauchförmigen Orientierungszone zu der Wärmebehandlungszone geführt und der Druck innerhalb des Schlauchs in der Wärmebehandlungszone der gleiche wie in der Orientierungszone ist.

Bei dem herkömmlichen Schlauchverfahren für die Herstellung von biaxial orientierten Filmen aus thermoplastischem Material wird ein extrudierter Schlauch aus thermoplastischem Material zunächst gekühlt und dann auf die Temperatur er.-wärmt, bei der er zur Orientierung gestreckt werden kann, wobei er durch inneren Gasdruck quer zur Extrudierungsrichtung gestreckt wird. Gleichzeitig wird der Schlauch auch in Extrudierungsrichtung gestreckt. Die in Längs- und Querrichtung wirkenden Streckkräfte sollen den Schlauch unmittelbar nach dem Extrudieren und vor dem Kühlen nicht beeinträchtigen,

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so daß es notwendig ist, eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung vorzusehen, die die Laufgeschwindigkeit des Schlauchs an einer Stelle zwischen der Extrudierungsöffnung und einer Stelle steuert, an der er zur Orientierung gestreckt wird.

Ähnliche Mittel müssen vorgesehen werden, damit der zum Ausdehnen des Schlauchs verwendete Druck nicht den Schlauch an der Stelle der Extrudierung nachteilig beeinträchtigt. Der Schlauch kann nach dem Ausdehnen oder Aufblasen durch jj

Innengasdruck zusammengelegt werden, und zwar mit einer" Einrichtung, die nicht nur den Schlauch zusammendrückt, sondern ihn auch in Extrudierungsrichtung mit einer Geschwindigkeit abzieht, die größer als die oben genannte Fördersteuervorrichtung ist, welche den Schlauch von der Extrudierungsöffnung abzieht. Allgemein bildet die Vorrichtung, die den" expandierten oder aufgeblasenen Schlauch zusammendrückt j einen luftdichten Abschluß im Schlauch, so daß die unter Druck stehende Luft innerhalb des Schlauchs eingefangen .wird und dadurch die gewünschte Expansion des Schlauchs bewirkt. Bei dem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren bildet jedoch die Vorrichtung, die die expandierte Blase zusammendrückt, keinen luftdichten Abschluß in dem Schlauch, sondern wirkt lediglich als Vorrichtung, die die Geschwindigkeit steuert, mit der der Schlauch .an dieser Stelle wandert."Der Schlauch kann dann aus der Zone, in der er aufgeblasen oder expandiert wird, kontinuierlich in die Zone gefördert werden, in der die Wärmebehandlung herbeigeführt wird, wobei der

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Innengasdruck in beiden Zonen gleich ist. Nach dem Passieren der Wärmebehandlungszone kann der Schlauch schließlich durch eine Vorrichtung zusammengelegt werden, die quer über den Schlauch einen luftdichten Abschluß bildet. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt die Geschwindigkeitssteuervorrichtung an jedem Ende der Zone, in der der Schlauch expandiert wird, ein ' Paar Klemmrollen ", deren Länge kleiner als die Breite des zusammengelegten oder flachgelegten Schläuche ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung, die den Schlauch nach dem Durchführen durch die Wärmebehandlungszone zusammenlegt, den schlauchförm.igen Film in seiner Längsrichtung strecken. Auf diese Weise kann ein schlauchförmiger Film erhalten werden, der in Richtung der Schlauchachse zusätzliche Festigkeit besitzt. Auf diese Weise wird der Schlauch in der Wärmebehandlungszone gleichzeitig gestreckt und wärmebehandelt. Besteht die Vorrichtung, die die Geschwindigkeit des Schlauchs am Ende der schlauchförmigen Orientierungszone steuert, aus einem Paar von .·Klemmrollen , die den Schlauch nicht über seine gesamte Breite zusammenlegen und besteht die Vorrichtung, die den Schlauch endgültig zusammenlegt, aus einem Paar Klemmrollen, sq kann dieses zusätzliche Strecken zweckmäßig dadurch bewirkt werden, daß man das letzte Paar Klemmrollen schneller als dasjenige am Ende der Orientierungszone umlaufen läßt.

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Die Wärmebehandlung de,s orientierten schlauchförmigen' Films wird in der Zone bewirkt, in der sich der Schlauch·infolge, von der Schlauchaußenseite angelegten Drucks nicht . ausdehnen kann» Der Schlauch kann in jeder beliebigen Weise auf die erwünschte Wärmebehandlungstemperatur erwärmt werden, beispielsweise durch Infrarotbestrahlung oder gemäß einer bevorzugten Weise durch die Luft, die zum Ausgleich des Luftdrucks innerhalb des Schläuche verwendet wird und die auf die erwünschte Wärmebehandlungstemperatur erhitzt wird. Bei d dem bevorzugten Verfahren wird der Schlauch durch eine Hü.lse geführt, wobei zwischen der Wand des Schlauchs und der Innenseite der Hülse Gas bei dem erforderlichen Druck gehalten. wird. Dieses Gas wird zweckmäßig durch Löcher in der Wand der Hülse zugeführt und durch Erhitzer auf die erforderliche Temperatur erwärmt, die in Kammern hinter der Wand der Hülse angeordnet sind. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung besteht daran, daß dann, wenn der Durchmesser. des aufgeblasenen Schlauchs variiert, diese Variation während der Wärmebehandlung ausgeglättet wird, da der Durchmesser·. irgendeines Schlauchelements derart eingestellt wird, daß. der Druck innerhalb des Schlauchs durch den Außendruck am Schlauch ausbalanziert wird, so daß selbst dann, wenn ein Schlauch mit etwas variierendem Durchmesser zur Wärmebehandlungszone geführt wird, nach der Wärmebehandlung ein Schlauch mit einem ijn wesentlichen konstanten Durchmesser erhalten wird.

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Das Ausmaß, in dem der Film in der Wärmebehandlungszone' stabilisiert wird, wird durch die Zeit gesteuert, während der der Film erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird. Je schneller der Schlauch wandert, umso länger muß die Zone sein, in der der Schlauch erwärmt wird, um denselben Grad an Wärmebehandlung zu erreichen. Es wurde festgestellt, daß dann, wenn die Länge der Hülse, die den Schlauch in der Wärmebehandlungszone umgibt, beträchtlich vergrößert wird, der Schlauch in der Hülse festgehalten wird. Dies scheint daran zu liegen, daß der Schlauch beim Eintritt in die Wärmebe-·. handlungszone nicht konstanten Durchmesser hat und somit der Freiraum zwischen dem Schlauch und der Hülse variiert und dadurch Zonen höheren Drucks zwischen dem Schlauch und der Hülse an Stellen entstehen, an denen der Schlauch am weitesten ist, so daß der Schlauch nicht glatt durch die Hülse läuft.

Es wurde festgestellt, daß man dieses Problem dadurch überwinden kann, daß man die Hülse an verschiedenen Stellen entlang ihrer Länge zur Atmosphäre ventiliert* Es sollten jedoch die Löcher, durch die die Zonen höheren Druckes zur Atmosphäre ventiliert werden, nicht so groß sein, daß der» Schlauch infolge der Druckluft innerhalb des Schlauche durch die Löcher hindurchgedruckt wird. Dies ist für befrie-

digenden Lauf erwünscht, wenn ein Schlauch aus Polyäthylenterephthalat beim Durchgang durch eine Hülse mit Geschwin digkeiten größer als etwa 9,1 m/min (30 englische FuA pro'

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■ΐ.';-".■- >.■.■■-■*'·? <:$«■■■.;(■

. Minute) läuft, '"

Die bei der Wärmebehandlung des expandierten Films angewendeten Temperaturen hängen selbstverständlich von der·' Art des verarbeiteten thermoplastischen Materials ab. Soll jedoch ein schrumpffreier Film aus Polypropylen hergestellt werden, dann ist eine Wärmebehandlungstemperatur zwischen 100 und 145⁰C besonders geeignet. Soll andererseits ein ' ' schrumpffreier Polyäthylenterephthalatfilm erzeugt werden, · sollte die Wärmebehandlung im Bereich von 150 bis 240⁰C er- " folgen. Das anhand der Herstellung von Polypropylenfilmen, und Polyäthylenterephthalatfilmen beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich auch für die Behand-

• lung orientierter Filme aus jeglichen thermoplastischen kristallinen oder kristallisierbaren polymeren Material geeignet. Beispielsweise können in dieser Weise Polymere und Mischpolymere aus «Ό-Olefinen wie Polyäthylen hoher Dichte, Polypropylen oder .Äthylen-Propylenmischpolymere, aus PoIy-H-methylpenten-1, aus Polyestern wie Polyäthylenterephthalat W und Polyäthylen-l,2-diphenoxyäthan-H,U-dicarboxylat und ' den verschiedenen Polyamiden verarbeitet werden.

Ist der Film durch die Wärmebehandlungszone hindurchgeführt» wird er.mit Hilfe einer Einrichtung zusammengelegt, die innerhalb dea Schlauche einen luftdichten Abschluß bildet» wo'frai d«r Schlauch dann auf eine Haspel aufgewickelt -.WUMi kann. Ss ist nicht ig, daft der Schlauer, bei* Zusammen-

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legen nicht klebrig ist und daß er sich während der Wärme-, behandlung nicht weiter ausdehnt. Daher sollte der hohe Außendruck solange um den Schlauch- aufrechterhalten werden, bis dieser auf eine Temperatur abgekühlt worden ist, bei der er durch Innendruck nicht mehr ausgedehnt werden kann. Es wird vorgezogen, den Film nach dem Durchführen durch die Wärmebehandlungszone durch Verlängerung der Hülse zu kühlen, die bei dem bevorzugten Verfahren die Wärmebehandlungszone bildet und daß man mit dem erforderlichen Druck an die Außenseite des Schläuche beim Durchgang durch das letzte Endstück · der Hülse ein Kühlgas anlegt. Alternativ kann der Schlauch' durch ein flüssiges Kühlbad geführt werden, jedoch wird dies nicht bevorzugt, da es dann notwendig ist, den Film zu trocknen, bevor er zusammengelegt und auf eine Haspel aufgewickelt wird.

Die Erfindung liefert ferner eine Vorrichtung für die Herstellung von wärmebehandeltem schlauchförmigem Film aus orientiertem thermoplastischem Material; diese Vorrichtung besitzt eine Extruderdüse für das Extrudieren eines Schlauche auβ thermoplastischem Material, eine Einrichtung, die verhindert, daß der Aufblasdruck das extrudierte Material zerreißt, eine Einrichtung für das Abziehen des Schlauche von der Extruderdüse, eine Einrichtung für das Einführen eines' Aufblasdrucks in den Schlauch und eine Einrichtung für das Ziehen des Schlauohe nach dem Aufblasen mit einer Geschwindigkeit, die gröÄer ist, *le diejenige! mit der er von der Extruderdüse abgezogen wird, wobei durch die·· ,Einrichtung

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der aufgeweitete Schlauch nicht über seine ganze Breite zusammengelegt wird, wobei hinter der Ziehvorrichtung eine Einrichtung vorgesehen ist, die den aufgeweiteten Schlauch" umgibt sowie eine Einrichtung, die.den Schlauch auf die · erforderliche Wärmebehandlungstemperatur erwärmt, und wobei schließlich eine Einrichtung vorgesehen ist, um Gas unter Druck zwischen den aufgeweiteten Schlauch und die diesen umgebende' Einrichtung einzuführen, um eine weitere unerwünschte Ausdehnung des Schlauchs zu verhindern, wonach der wärme- | behandelte Schlauch mit Hilfe einer v/eiteren Einrichtung über seine ganze Breite zusammengelegt wird.

Bei der Herstellung von orientierten Filmen .ist es generell notwendig, den extrudierten Schlauch zu kühlen und ihn dann auf die für die Orientierung erforderliche Temperatur' erneut zu erhitzen. Dies wird zweckmäßig entweder dadurch erreicht,.daß man den extrudierten Schlauch durch ein äußeres Wasserbad führt oder daß man ihn über einen gekühlten · μ Dorn zieht oder beide Arbeitsweisen anwendet. Wird der Schlauch lediglich durch ein äußeres Wasserbad gekühlt, so kann die Einrichtung, die verhindert, daß der Aufblasdruck den Schlauch beim Extrudieren zerstört, von einer Hülse ge bildet sein, die den gerade extrudierten Schlauch umgibt und d« Luft unter Druck zwischen Schlauch und Hülse zugeführt wird» tun das Zerreißen zu verhindern. Wird hingegen der : Schlauch dadurch gekühlt, daß man ihn über einen Innendotfn zieht, kann die Luft, die allgemein den Aufblasdruck liefert,

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durch ein Rohr zugeführt werden, das von der Düse aus durch den Dorn läuft. In diesem Fall bildet der Schlauch einen gasdichten Abschluß um den Dorn» so daß der Aufblasdruck den Schlauch an seiner Extrudxerungsstelle nicht nachträglich . beeinträchtigen kann.

Es wird vorgezogen, daß die Einrichtung für das Abziehen · des Schläuche von der Extruderdüse den Schlauch nicht über seine ganze Breite zusammendrückt, da dies im Schlauch zu· Faltstellen und Unvollkommenheiten in dem erhaltenen Schlauch führen kann. Vorteilhaft bildet die Abzugsvorrichtung ein Paar Klemmrollen geringerer Breiter als der zusammengelegte Schlauch, so daß lediglich die mittleren Abschnitte des zusammengelegten Schlauche im Walzenspalt zusammengebracht werden. Alternativ kann die Abzugsvorrichtung von zwei endlosen Gurten gebildet werden, die an der Außenseite des Schlauche angreifen. Drückt die Abzugsvorrichtung den- . Schlauch nicht über seine ganze Breite zusammen, kann der Aufblasdruck zweckmäßig durch ein Rohr hindurchgeführt werden, das durch die Extruderdüse geht. Alternativ, wenn auch nicht besonders bevorzugt, kann die Abzugsvorrichtung von · einem Paar Klemmrollen gebildet werden, die den Schlauch über seine ganze Breite zusammenlegen; sofern dies« Art von Abzugsvorrichtung verwendet wird, wird der Aufblaedruck zweckmäßig mit Hilfe einer Sonde in den Schlauch eingeführt, dl« von der Extruderdüse durch di« Klemmrollen, geht.

ooms/its·

Hat der extrudierte Schlauch die Abzugsvorrichtung verlassen, wird er auf· die Orientierungstemperatur erhitzt» ■ ·' und zwar beispielsweise mit Hilfe von Heißluft oder durch Infraroterhitzen und anschließend durch den hohen Innendruck in Querrichtung zur Extrudierungsrichtung sowie ferner durch ■ den Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Abzugseinrichtung und der Zieheinrichtung in Extrudierungsrichtung ge- .. streckt. Die angewendeten Streckverhältnisse hängen selbst-, verständlich von der Art des verarbeiteten Polymeres ab. · λ

Bei dem bevorzugten Verfahren und der bevorzugten Vorrichtung soll die Einrichtung, die den Schlauch nach dem

Aufblasen zieht, den Schlauch nicht über seine ganze Breite zusammendrücken, so daß der zum Aufblasen des Schlauchs verwendete hohe Innendruck über diese Ziehvorrichtung in die · Wärmebehandlungszone gelangen kann. Die Ziehvorrichtung besteht daher zweckmäßig aus einem Paar von Klemmrollen, deren Breite kleiner als die Breite des ausgedehnten Schlauchs nach dem Zusammenlegen ist; auch kann diese Einrichtung aus" einem Paar beweglicher Gurte bestehen, die den Schlauch an der Außenseite erfassen, ihn jedoch nicht zusammendrücken«.

Der gestreckte Schlauch geht dann in die Wärmebehandlungszone, die vorteilhaft aus einer den Schlauch umgebenden Hülse besteht ι zwischen die Hülse und den Schlauch wird zum Ausgleich des hohen Innendrucks Druckluft eingeführt» so daß - der Schlauch beim Erhitzen-auf die Wärmeb*h*ndlungsteraperatur

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nicht weiterhin ausgedehnt wird. Es kann dann die Temperatur des Schlauchs auf die Wärmebehandlungstemperatur erhöht werden, wobei diese zweckmäßig entweder durch Infraroterhitzen oder dadurch herbeigeführt wird, daß man die Luft zwischen der Hülse und dem Schlauch bei der Wärmebehandlungstemperatur hält. Bei einer bevorzugten Vorrichtung besitzt die Wärmebehandlungszone eine gelochte Hülse, wobei durch die Löcher in der Hülse zwischen den Schlauch und die Hülse Luft unter Druck eingeführt wird, die auf die erforderliche Wärmebehandlungstemperatur erhitzt worden ist. Der Druck der Luft zwischen der Hülse und dem Schlauch wird genau auf der Höhe gehalten, bei der er dem Innendruck in dem Schlauch die Waage hält, so daß jegliche Änderungen im Durchmesser des Schlauchs, der zu der Wärmebehandlungszone geführt wird, infolge des Drucks um den Schlauch durch Druckausgleich ausgeglichen werden.

Je schneller der Schlauch läuft, umso länger muß die ' Wärmebehandlungszone sein, um die gleiche Wärmebehandlung zu bewirken. Damit jedoch der Schlauch nicht in der gelochten Hülse festgehalten wird, ist bei der bevorzugten Vor-' richtung die Hülse an verschiedenen Stellen entlang ihrer Länge zur Atmosphäre ventiliert, um zu verhindern, daß sich zwischen den Schlauch und der Hülse Zonen hohen Drucks, auf· bauen. Die Abmessung der Löcher, durch die die Luft ventiliert wird, sollte so sein, daß die Zonen hohen Drucks gem*A Absicht ventiliert werden« d*A jedoch der Schlauch in»

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folge des hohen Innendrucks nicht durch die Löcher hinausgedrückt wird. Die Größe der Löcher wird daher durch die . Größe des Drucks· innerhalb des Schlauchs, die Gesamtlänge der Wärmebehandlungszone j die Geschwindigkeit, mit der der ■ Schlauch läuft und durch die Temperatur des Films bestimmt.

Bei der Herstellung von Polyäthylenterephthalatfilm, der • bei erhöhten Temperaturen dimensionsstabil ist, sind die bei der Wärmebehandlungszone verwendeten Temperaturen höher ä als diejenigen bei der biaxialen Verstreckung des Schlauchs, so daß sich der Schlauch bei der Erhitzung auf die Wärmebehandlungstemperatur infolge des hohen Innendrucks weiter strecken möchte. Weiteres Strecken in Querrichtung des Schlauchs ist jedoch unerwünscht, so daß es notwendig ist, vor dem Entfernen des hohen Außendrucks, der zum Ausgleich · des Innendrucks in der Wärmebehandlungszone angelegt wird, den Schlauch auf eine Temperatur abzukühlen, die niedriger ist als diejenige, bei der er sich weiter ausdehnen würde. Aus diesem Grund.e ist gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung die den Schlauch umgebende und die Wärmebehandlungszone biüende'HUlse in wenigstens zwei Abschnitte entlang ihrer Länge unterteilt, wobei zwischen dem ersten Abschnitt' der Hülse und dem aufgeblasenen Schlauch heiße Luft unter. Druck eingeführt wird, um die Wärmebehandlung zu bewirken -und wobei 'zwischen den Schlauch und den zweiten Abschnitt..'

'der Hülse kalte Luft zugeführt wird, um den Schlauch zur Verhinderung weiterer Ausdehnung abzukühlen· Der Wärme-

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behandelte Schlauch wird dann endgültig mit Hilfe einer ■Einrichtung zusammengelegt, die quer über den Schlauch einen luftdichten Abschluß bildet und den Aufblasdruck innerhalb des Schlauchs aufrechterhält. Diese Einrichtung besteht . zweckmäßig aus einem Paar Klemmrollen, die sich über die Gesamtbreite des zusammengelegten Schlauchs erstrecken. Sofern es erwünscht ist, ein Schlauchmaterial zu erzeugen, das entlang seiner Achse zusätzliche Festigkeit hat, können diese Klemmrollen mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben werden, als die Vorrichtung, die die Schlauchgeschwindigkeit am Ende der Orientierungszone steuert, so daß der Schlauch beim Durchgang durch die Wärmebehandlungszone weiter ge- . streckt wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 verdeutlicht den Fertigungsablauf bei der Herstellung eines Schlauchs aus thermoplastischem Material;

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Wärmebehandlungszone.

Gemäß Fig. 1 wird ein Schlauch aus thermoplastischem Material 1 aus einer ringförmigen ExtruderdUse 2 extrudiert und unmittelbar darauf durch Lauf über einen Dorn 3 und durch Passieren eines äußeren Waeserbadε U gekühlt» dem Kühlwasser

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durch ein Rohr 5 zugeführt wird, wobei das Kühlwasser unter Unterdruck durch ein Rohr 6 von der Außenoberfläche des Schlauchs abgezogen wird. Der Schlauch wird dann mit Hilfe eines Paars gegenläufiger Klemmrollen 7 von der Extruderdüse abgezogen, die eine geringere Breite oder Länge als der zusammengelegte Schlauch haben. Die Klemmrollen ziehen den Schlauch vorzugsweise von der Extruderdüse mit einer Geschwindigkeit ab, die größer ist als die Extrudierungsgeschwindigkeit, so daß der Schlauch von dem Dorn herunterge-

έ zogen wird und somit auf diesem einen luftdichten Abschluß bildet, der verhindert, daß der Aufblasdruck, der über ein durch den Dorn gehendes Rohr 9 in den Schlauch eingeführt wird, den Schlauch an der Stelle seiner Extrudierimg zerreißt. Der Schlauch wird dann dadurch auf seine Orientierungstemperatur erhitzt» indem man ihn durch ringförmige Infraroterhitzer 3 laufen läßt, wobsi er dann quer» zu seiner Extrudierungsrichtung durch den durch das Rohr S eingeführten hohen Innendruck und ferner mit Hilfe des Paars gegenläufi=- ger Klemmrollen 10 in Extrudierungsrichtung gestreckt vird? ^ die den Schlauch ergreifen und bei einer höheren Umfangsgeschwindigkeit umlaufen als die Klesimrollen 7. Bis. Klemmrolier?. 10 legen den Film nicht über* seine ganse Breite susa*m. _: so daß der durah das Rohr S eingeführte hohe Q&stsniei: üb^- diese Hollen hinaus in die Wärmebehandlungsacme gelangen-. kann» Der ausgedehnte ode** auf geweit et 3 Schlauch ^eh* u-zt^ über di· Rollen 10"in die Wfemebehandlungszorns^ die auc einer Hülse ii besteht, di-s des 8«

in ihrer dem Schlauch benachbarten Oberfläche mit Löchern 12 versehen ist. Die Hülse 11 ist in zwei Abteilte unterteilt; erhitztes Gas unter Druck wird über ein Rohr 13 in das obere Abteil eingeführt und gelangt durch die Löcher 12 der Hülse um den Schlauch und hält dem Innendruck im Schlauch die Waage und erhöht gleichzeitig die Schlauchtemperatur auf die für die Wärmebehandlung erforderliche Temperatur. In das untere Abteil der Hülse wird durch das Rohr 16 kaltes Gas unter Druck eingeführt! das durch die Löcher-18 in der Oberfläche der Hülse austritt und dem Innendruck innerhalb des· Schlauchs- die Waage hält und gleichzeitig den Schlauch abkühlt, wenn dieser die Wärmebehandlungszone verläßt, so daß er durch den hohen Innendruck nicht mehr aufgeweitet wird. Der Gasdruck in den beiden Abteilen der Hülge kann dadurch gesteuert werden» daß man den Druck einstellt, bei der das Gas eingeführt wird; Im Bedarfsfall kann aus diesem Abteilen durch das RohrI¹+ des oberen Abteils und durch das Rohr 15 des unteren Abteils Gas abgelassen werden. Anschließend wird der Schlauch über seine ganze Breite zusammengelegt, und zwar mit Hilfe von einem Paar gegenläufiger oder sich in Gegenrichtung drehender Klemmrollen 17, so daß das in den Schlauch durch das Rohr 9 eingeführte Gas im Schlauch eingesperrt wird. Der wärmebehandelte Film kann dann auf eine Haspel gewickelt und aus der Vorrichtung entfernt werden.

Die Fig. 2 xftigt ein« W&riaebehand lunge »one, wie tie bei mit hoh«>r Geschwindigkeit laufenden schl&uchförnigtA Filaen

Verwendung findet. Gemäß Fig. 2 geht ein Schlauch 19 durch eine Wärmebehandlungszone, die aus vier zylindrischen Abschnitten 20»'21, 22 und 23 besteht, die den Schlauch umgeben. Von den Abschnitten 20, 21 und 22 wird den Schlauch' umgebende Heißluft zu -<äführt und von dem Abschnitt 23 den . Schlauch umgebende K-?'Vtluft. Heißluft tritt über Rohr 24 in. den Abschnitt 20 ein und gelangt durch die Löcher 25 in der Innenwand des Abschnitts 20 zum Schlauch. Baut sich im Abschnitt 20 Druck auf, kann durch das Austrittsrohr 26 Luft aus dem Abschnitt 20 abgelassen werden. Jede der vier Kammern liefert Luft um den Schlauch in gleicher Weise.

Zwischen den Kammern ist ein Abstand gelassen, über den Luft zur AtmopnMre ventiliert werden kann, um den Aufbau unerwünschten hohen L. ueks zwischen dem Schlauch und der Hülse zu verhindern. Somit kann. Luft durch die Lochringe 27, 28 und 29 zwischen den Kammern 20 und 21, 21 und 22 und 22 und 23 zur Atmosphäre ventiliert werden.

Der wärmebehandelte Schlauch wird schließlich durch die Klollen 30 zusammengelegt, die quer über den Schlauch einen luftdichten Abschluß bilden und somit verhindern, daß Luft aus dem Schlauch entweichen kann. Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert, die keine beschränkende Bedeutung haben und bei denen ein biaxial orientierter Schlauch aus Polyethylenterephthalat wärmebeh*m. It wird, um seine Dimensionsstabilität bei erhöhten

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Temperaturen zu verbessern. Der bei den Beispielen verwendete biaxial orientierte Schlauch aus Polyäthylenterephthalat wurde durch Extrudieren von Polyäthylenterephthalat aus einer Ringschlitzdüse mit 2,22 cm C7/8 englische Zoll).Durchmesser in einer Rate von 11,3 kg (25 englische Pfund) pro Stunde hergestellt. Der Schlauch wurde schnell gekühlt, indem man ihn über einen gekühlten Dorn mit einem Durchmesser von 1,1. cm (7/16 englische Zoll) zog und gleichzeitig durch ein äußeres Kühlbad mit einer Geschwindigkeit von 8,84 m/min ((29 englische Fuß pro Minute) führte. Der Schlauch wurde dann auf eine Temperatur von 8 5°C erneut erhitzt und dadurch in Extrudierungsrichtung gestreckt,daß man ihn mit einer Geschwindigkeit von 31,4 m/min (103 englische Fuß pro Minute) aus der Streckzone abzog. Gleichzeitig wurde der Schlauch quer zur Extrudierungsrichtung gestreckt, indem man in den

Schlauch Luft mit einem Druck von 0,63 kg/cm (9 p.s.i) ein«- führte, der den Schlauch auf einen Durchmesser von 45 mm aufweitete. Die Wanddicke des erhaltenen Schläuche variierte zwischen 100 und 105 Meßeinheit.

Die Flächenschrumpfung des Films wurde dadurch gemessen, daß man ein rechtwinkliges Muster aus dem Film bekannter Abmessungen nahm und den Film für eineMiiute in einen Luftofen hing, der auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wurde. Nach einer Minute wurden die Abmessungen des Filmstücks erneut geraessen und die Abnahme in Querrichtung in Prozenten der ursprünglichen Querabmessung des Mustere ausgedrückt.

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In gleicher Weise wurde das prozentuale Schrumpfmaß in Förderrichtung ermittelt und ausgedrückt. Die Flächenschrumpfung ist die Summe dieser prozentualen Schrumpfmasse. Die Flächenschrumpfung des Polyäthylenterephthalatfilms, der gemäß Vorbeschreibung hergestellt wurde, betrug 41,8% bei 140⁰C.

Beispiel 1 '

Der in vorbeschriebener VZeise hergestellte Schlauch wur-" de auf eine Haspel gewickelt und anschließend dadurch wärmebehandelt, daß man ihn durch eine Wärmebehandlungszone gemäß Fig. 1 führte. Der Schlauch wurde mit einer Geschwindig von etwa 7,5 m/min (25 englische Fuß pro Minute) zu der Wärmebehandlungszone geführt und mit Luft mit einem Druck

von 0,49 kg/cm (7 p.s.i) gefüllt. Die Behandlungszone bestand aus einer perforierten Hülse mit einem Durchmesser von 45,4 mm, die den Schlauch umgab und die aus einem Stück mit einer Länge von 47,0 cm (18,5 englische Zoll) und einem zweiten Stück mit einer Länge von 10,2 cm (4 englische Zoll) bestand, das sich an das erste Stück anschloß. Der Teil der Hülse, der 47,0 cm (18,5 englische Zoll) lang war, hatte 192 im gleichen Abstand über die Oberfläche verteilte Löcher, die dem Schlauch zugewandt war, wobei alle diese Löcher einen Durchmesser von 0,0635 cm (0,025 englische Zoll) hatten. Durch diese Löcher wurde Heißluft eingeblasen, die den Schlauch umgab, wobei diese Luft mit einem Druck von 2,11 kg/o (30 p.s.i) zugeführt wurde, um zwischen dem Schlauch und der

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Hülse einen Druck von etwa 0,21 kg/cm (3 p.s.i.) zu erzeu-

gen. Die Lufttemperatur wurde derart gewählt, daß die Temperatur der Hülse selbst 235°C betrug.

Nach dem Durchlauf durch die Wärmebehandlungszone wurde der Schlauch sofort durch das zweit Stück der Hülse mit
einer Länge von 10,16 cm (4 englische Zoll) geführt, das
einen Durchmesser von 45,4 mm besaß und auf seiner Innenfläche 80 im gleichen Abstand stehende Löcher besaß. Aus
dieser Hülse wurde Kaltluft zugeführt, die den Schlauch umgab, wobei die Kaltluft der Hülse mit einem Druck von

2,46 gk/cm (35 p.s.i.) zugeführt wurde.

Es wurde ein sch.lauchf örmig£* Film mit einem Durchmesser von 45 mm und einer Wanddicke zwischen 102 und 106 Maßeinheit erhalten, wobei die Flächenschrumpfung des Films 6,3% bei 140⁰C betrug.

Beispiel 2

Der in vorbeschriebener Weise erhaltene Film wurde unmittelbar von der Streckzone zu der Wärmebehandlungszone gemäß Fig. 2 geführt. Der Schlauch 19 (siehe Fig. 2) wurde der Zone mit etwa 31 m/min (103 englische.Fuß pro Minute) zuge-

führt> wobei der Luftdruck im Inneren des Rohrs 0,63 kg/cm (9 p.s.i.) betrug. Der Schlauch wurde mit Heißluft behandelt,

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die aus den Kammern 2O_t 21 und 22 um das Rohr geleitet wurde, während aus der Kammer 23 Kaltluft zugeführt wurde, wobei alle Kammern einen Innendurchmesser von 45,7 mm besaßen. Die Kammern 20, 21 und 22 waren jeweils 44,4 cm (17,5 englische Zoll) lang, wobei jede Kammer an iferer Innenfläche 184 Löcher mit gleichem gegenseitigen Abstand und einem Durchmesser von 0,081 cm (0,032 englische Zoll) besaß, durch die Heißluft um den Schlauch geschickt wurde. Die Kammer 2 3 war 45,7 cm lang (18 englische Zoll) und hatte auf ihrer Innenfläche 192 Löcher, die im gleichen Abstand standen und einen Durchmesser von 0,081 cm (0,032 englische Zoll) hatten.

Von den Kammern 20, 21 und 22 wurde Luft mit einem Druck von 3,52 kg/cm (50 p.s.i.) zugeführt, der zwischen dem Schlauch und der Hülse einen Druck von 0,387 kg/cm2 (5,5 p. s.i«) erzeugte. Die von der Kammer 20 zugeführte Luft erhöhte die Temperatur der Innenfläche der Kammer auf 2ö5:°C, während die Temperatur der Kammer 21 212°C und diejenige der Kammer 22 220⁰C betrug. Von der Kammer 23 wurde Kaltluft um den Schlauch zugeführt, und zwar mit einem Druck von 3,87 kg/ca² (55 p.s.i.).

Die Kammer hatten einen geringen Abstand voneinander, wobei zwischen benachbarten Kammern eine Einzelreihe von 12 Löchern gebildet wurde, die im gleichen Abstand um den Umfang der Hülse verteilt waren und einen Durchmesser von 0,23 era (0,090 englische Zoll) hatten; diese Löcher dienten

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dazu, den Raum zwischen dem Schlauch und der Hülse zur Atmosphäre zu ventilieren. Der erhaltene schlauchförmige Film wurde von der Wärmebehandlungszone mit etwa 32 m/min (105 englische Fuß pro Minute) abgezogen und hatte einen endgültigen Eurchmesser von U5,5 mm und eine Wanddicke zwischen 102 und 106 Maßeinheit. Die Flächenschrumpfung des Films wurde bei verschiedenen Temperaturen gemessen und ergab die folgenden Werte

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Claims

Pat entansprüche

[I.) Verfahren zur Wärmebehandlung von schlauchförmigen Filmen aus orientierten thermoplastischen Materialien, bei dem man einen mit Druckgas gefüllten Schlauch aus orientiertem Film durch eine Zone führt, in der er auf die erforderliche Wärmebehandlungstemperatur erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zone zur Außenseite des Schlauchs ein Gas unter Druck zugeführt wird, um jegliche unerwünschte weitere Ausdehnung des Schlauchs zu unterbinden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man den schlauchförmigen Film aus orientiertem thermoplastischem Material durch Extrudieren eines Schlauchs aus kristallinem oder kristallisierbarem thermoplastischen Material extrudiert, den extrudierten Schlauch schockkühlt, den Schlauch auf eine Temperatur unter seinem Schmelzpunkt erhitzt, bei der er zur Orientierung gestreckt werden' kann, bei dem man ferner" den Schlauch in Querrichtung zur Extrudierungsrichtung durch Innengasdruck und in Extrudierungsrichtung dadurch streckt, daß man den Schlauch mit einer höheren Geschwindigkeit zieht

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als er zu der Zone gefördert wird, in der er auf die Strecktemperatur erhitzt wird', dadurch gekennzeichnet, daß de:n Schlauch von der Zone, in der er expandiert worden ist» kontinuierlich in die Zone,in der er wärmebehandelt wird, führt, wobei die Einrichtung, die den Schlauch für das Abziehen in Extrudierungsrichtung erfaßt, keinen luftdichten Abschluß in dem Schlauch bildet, so daß der Innengasdruck innerhalb des Schlauchs durch diese den Schlauch ergreifen-' ^ de Einrichtung in die Wärmebehandlungszone gelangen kann, wo der Schlauch auf die erforderliche Wärmebehandlungstemperatur erwärmt tird und wobei Gas unter Druck der Außenseite des Schlauchs zugeführt wird, um jegliche unerwünschte weitere Aufweitung des Schlauchs zu verhindern.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck zur Außenseite des Schlauchs zugeführte Gas auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der der schlauchförmige Film wärmezubehandeln ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch nach der Wärmebehandlung gekühlt wird, während er sich noch unter dem Einfluß des Drucks des der Außenseite des Schlauchs zugeführten Gases befindet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch dadurch gekühlt wird, daß man kaltes Gas

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unter Druck unmittelbar nach der Wärmebehandlung ' um . die Außenseite des Schlauchs zuführt*
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungszone in wenigstens zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei der Raum zwischen dem Schlauch und der Hülse zwischen den Abschnitten der Behandlungszone durch Löcher in der Wand der Hülse zur Atmosphäre ventiliert ist, die klein genug sind, um zu verhindern, daß der Schlauch durch die Löcher nach außen geblasen wird»
7. Vorrichtung zur Erzeugung von wärmebehandelten schlauchförmigen Filmen aus orientierten thermoplastischen Materialien mit einer Ringschlitzdüse, einer Einrichtung, die verhindert, daß das gerade extrudierte Material durch den Aufblasdruck zerstört wird,, eine Einrichtung für das Abziehen des Schlauchs von der Extruderdüse, eine Einrichtung für das Zuführen eines Aufblasdrucks in das Innere des Schlauchs und einer Einrichtung für das Ziehen des Schlauchs nach dem Aufblasen mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als diejenige, mit der er von der Extruderdüse abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die den Schlauch nach dem Aufblasen zieht, den aufgeblasenen Schlauch nicht über seine vollständige Breite zusammendrückt und daß jenseits der den Schlauch ziehenden Einrichtung (10) eine den aufgeweiteten Schlauch umgebende Einrichtung (11), eine

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Einrichtung für das Erhitzen des Schlauchs auf die erforderliche Wärmebehandlungsteraperatur, eine Einrichtung (12, I¹O für das Zuführen von Gas unter Druck zwischen den aufgeweiteten Schlauch und die diesen umgebende Einrichtung(11) zur Verhinderung weiterer unerwünschter Ausdehnung des Schlauchs und eine Einrichtung (17) vorgesehen ist, um den wärmebehandelten Schlauch über seine vollständige Breite zusammenzulegen und ihn von der Wärmebehandlungszone abzuziehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10), die den Schlauch nach dem Aufblasen zieht, ein Paar Klemmrollen (10) aufweist, deren Breite kleiner als die Breite des zusammengelegten aufgeweiteten Schlauchs ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch T oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den aufgeweiteten Schlauch umgebende Einrichtung (11) eine rohrförmige Hülse ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) gelocht ist und daß durch die Löcher (12) Gas unter Druck rund um die Außenseite des Schlauchs zuführbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16,18) für

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das Kühlen des wärmebehandelten schlauchförmigen Films bei gleichzeitiger Verhinderung jeglicher Aufweitung des Schlauchs

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für das Kühlen des wärmebehandelten schlauchförmigen Films eine'Hülse aufweist, die den Schlauch.

umgibt sowie ferner eine Einrichtung (16,18) für das Zuführen von ka.ltem Gas unter Druck zwischen den Schlauch und die Hülse.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Hülse C 20,21,22,33) in Abschnitte unterteil ist und der Raum zwischen dem thermoplastischen Schlauch und der rohrförmigen Hülse zwischen den Abschnitten (bei 27, 28,29) zur Atmosphäre ventiliert wird.

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