DE2032614A1 - Verformung von polymeren Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verformung von polymeren Stoffen und insbesondere das "Festphasenziehen" thermoplastischer poiymerer Stoffe.

Es ist bekannt, daß sich die Querschnittsfläche von Metallen verkleinern läßt, indem man sie, wie bei den bekannten Drahtziehverfahren, durch eine Form zieht. Die Versuche, ein solches Verfahren direkt auf thermoplastische Materialien zu übertragen, hatten jedoch einen vorzeitigen Bruch des Materials am Formauslaß zur Folge, da die gegen den Durchtritt des Materials durch die Form gerichteten Gegenkräfte in dem Produkt sogleich Spannungen herbeiführen, die seine Zugfestigkeit übersteigen.

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verkleinern der Querschnittsfläche eines Formkörpers aus einem orientierbaren, thermoplastischen Polymeren , v/elches dadurch gekennzeichnet ist/ daß der Formkörper bei einer Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes durch eine Form geringerer. Querschnittsfläche als der des Formkörpers gezogen wird; daß die Verformungsfläche der Form gut mit einem Gleitmittel geschmiert ist und daß die molekulare Orientierung mindestens eines Teils des unter Zugspannung stehenden Formkörpers dergestalt ist, daß die Zugfestigkeit dieses Teils des Formkörpers die Zugspannung übersteigt.

Im folgenden wird zur Vereinfachung die Verformung eines orientierbaren, thermoplastischen, polymeren Materials bei einer Temperatur unterhalb seines Schmelzpunkts nach einem belMiigen Verfahren ganz allgemein als "Festphasenverformung" bezeichnet.

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Unter dem Ausdruck "Formkörper" sind hier und im folgenden Stangen, Bänder, Stäbe, Rohre und anders geformte Massiv- oder Hohlkörper zu verstehen. Ausdrücklich ausgenommen sollen jedoch Formkörper mit Querschnittsflächen

von weniger als 6,45 mm (0,01 square inches) und Formkörper, deren größte Außenabmessung kleiner als 0,13 mm (0,05 inches) ist, sein. *

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Bei den erfindungsgemäß mit gutem Erfolg bearbeitbaren thermoplastischen Materialien handelt es sich um solche, denen durch "Festphasenverformung" eine molekulare Orientierung und folglich eine Änderung ihrer physikalischen Eigenschaften, insbesondere ihrer Zugfestigkeiten, erteilt werden kann. Beispiele für erfindungsgemäß bearbeitbare Materialien sind Polyolefine, wie Polyäthylen und Polypropylen sowie Mischpolyolefine, Polyamide, wie Nylon, und Mischpolyamide, Polyaldehyde, wie Polyacetal, Polyester, wie Polyäthylenterephthalat und Polybutenterephthalat, sowie Mischpolyester.

Es können·auch Füllmittel aufweisende thermoplastische Materialien eingesetzt werden. Beispiele für geeignete, faserige Füllmittel sind Glasfasern, Asbest, Metallfasern, insbesondere Stahlfasern, Kohlenstoffasern und aus keramischem Material bestehende, haarartige Gebilde, wie sie beispielsweise aus Siliciumcarbid herstellbar sind. Beispiele für aus dünnen parallelen Schichten bestehende Materialien sind Glimmer und Graphitblättchen.

Der Orientierungsgrad, der bei dem thermoplastischen Material erforderlich ist, damit der unter Zugspannung stehende Teil desselben eine genügende Zugfestigkeit erhält, hängt von verschiedenen Faktoren, beispielsweise der /irt des Materials, der gewünschten Verformung des Materials

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bei seinem Durchtritt durch die Form, der Wirksamkeit der Schmierung mit dem Gleitmittel und der Temperatur des Materials, ab. Diese Faktoren lassen sich ohne Schwierigkeiten durch Versuche bestimmen. Die Erstorientierung kann dem betreffenden Material nach den verschiedensten "Festphasenverformungsverfahren",beispielsweise durch Extrudieren, Walzen oder Warmverformen, erteilt v/erden.

Für eine erfolgreiche Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Formoberfläche in wirksamer Weise mit einem Gleitmittel geschmiert wird. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß man ein Gleitmittel unter Druck in die Grenzfläche Formkörper/Form einführt. Zum Schmieren der Formoberfläche eignen sich im;Rahmen des Verfahrens der Erfindung die verschiedensten Gleitmittel. So können beispielsweise Mineralöle oder pflanzliche öle und synthetische öle, beispielsweise Silikonöle, verwendet werden. Silikonöle werden in der Regel bevorzugt, da sie eine ausgezeichnete thermische

Stabilität und hervorragende Schmiereigenschaften gegenüber Kunststoffen aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung erfolgt die Schmierung der Formoberfläche und die Orientierung des geeigneten Teils des Formkörpers gleichzeitig, indem man sich eines modifizierten,

hydrostatischen Extrusionsvorfahrens bedient.

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Die allgemeine Arbeitsweise einer hydrostatischen Extrusion ist von Pugh und Low in der Zeitschrift "Journal . of the Institute of Metals", £3 Seiten 201 bis 217 (1964/1965) unter dem Titel"The Hydrostatic Extrusion of Difficult·Metals" und von H.Ll.D-.- Pugh in der Veröffentlichung "Recent Development in Cold Forming" in "Bullied Memorial Lecture for 1965" beschrieben. In diesen Veröffentlichungen wird auf die Möglichkeit einer Übertragung dieser Arbeitsweise auf thermoplastische Materialien oder Kunststoffe hingewiesen, wobei dies anhand der Extrusion von Polyäthylen bei einem Extrusionsverhältnis von 4/1 veranschaulicht wurde.

Wenn jedoch eine hydrostatische Extrusion bei thermoplastischen Materialien angewandt wird, findet immer eine gewisse "Entspannung" oder "Relaxation" des Extrudats statt. Dies bedeutet, daß das Extrudat immer eine größere Querschnittsfläche aufweist als die Austrittsöffnung der Form. Um diese Erscheinung in numerischen Werten auszudrücken, wird im folgenden das Verhältnis von, Querschnittsfläche der "Puppe" zur Querschnittsfläche der Formaustrittsöffnung als "ideales Verformungsverhältnis" und das Verhältnis von Quer- " schnittsfläche der "Puppe" zur Querschnittsfläche des Extrudats als "wirkliches Verformungsverhältnis" bezeichnet. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß unter dem Ausdruck "Verformung" Extrudieren und/oder Ziehen zu verstehen 1st* Um diese Erscheinung quantitativ wiedergeben zu können,,»

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wurden ideale und wirkliche Verformungsverhältnisse über einen Bereich von Werten gemessen und die einzelnen Vierte gegeneinander graphisch aufgetragen.

In der Zeichnung ist ein typischer/ hydrostatischer Extrusionsverlauf anhand der Extrusion von Polypropylenpuppen bei einer Temperatur von 120 C mit einem Spritzwerkzeug eines Durchmessers von 7,62 mm (O,3 inch) und einem einbeschriebenen Spritzwerkzeugwinkel von 30 dargestellt. Aus der graphischen Darstellung ist zu entnehmen, daß das wirkliche Verformungsverhältnis (wie es durch die Linie CD dargestellt ist) bei idealen Verformungsverhältnissen bis zu etwa 5,5/1 um einen praktisch konstanten Wert hinter dem Idealwert (durch Linie AB dargestellt) zurückbleibt. Diese Abweichung kann als typisch für den Entspannungsgrad des Materials beim Austritt aus, der Form, d.h., beim Wegfall des Zwanges der Spritzkopfaustrittsöffnung, gelten. Sobald jedoch der Wert 5,5/1 überschritten wird, führt eine v/eitere Erhöhung des idealen Verformungsverhältnisses, beispielsweise beim Durchpressen von Puppen größerer Querschnittsfläche durch den Spritzkopf, in Wirklichkeit infolge übermäßiger Entspannung (durch die Linie DE angezeigt) zur Bildung von Extrudaten mit niedrigerem wirklichen Verformungsverhältnis. Bei einer Erniedrigung der Extrudatstemperatur auf 100°c zur Verringerung dieser übermäßigen Entspannung konnte zwar ein Teilerfolg (durch die Linien DF und DG dargestellt) erreicht werden, ein® Untersuchung dieser Produkt©

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ergab jedoch, daß sie spröde Bruchstellen aufwiesen und daß sie, in extremen Fällen, beim Austritt aus dent Spritzwerkzeug zu Bruch gingen. Somit liegt also bei Polypropylen unter den angegebenen Bedingungen die Grenze des Verformungsverhältnisses bei etwa 5,5/1 für das ideale Verformungsverhältnis oder 5,1/1 für das v/irkliche Verformungsverhältnis, über dieser Grenze zeigt eine weitere Steigerung des idealen Verformungsverhältnisses keine geeignete Wirkung mehr. Weitere entsprechende Versuche mit anderen orientierbären thermoplastischen Kunststoffen bestätigten diese allgemeine Erscheinung. Der numerische Wert des Grenzverhältnisses war von Material zu Material beträchtlich verschieden. In geringem Ausmaß schwankte er jedoch auch mit einer Änderung der Extrusionsbedingungen, z.B. der Temperatur.

Versuche, diese Grenze durch Variieren der bekannten Verfahrensparameter aufzusprengen, verliefen nicht erfolgreich, bis festgestellt wurde, daß die Anwendung einer beträchtlichen Zugspannung auf das Extrudat Anlaß für beträchtliche und unerwartete Vorteile war.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Verkleinern der Querschnittsfläche eines Formkörpers aus einem orientierbaren, thermoplastischen Material geschaffen, bei welchem der Formkörper bei einer Temperatur unterhalb seines Schmelzpunkts

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durch eine Form geringerer Querschnittsfläche als der des Formkörpers gezogen wird, wobei er in Form einer Puppe nach einem hydrostatischen Extrusionsverfahren extrudiert und auf das austretende Extrudat eine Verformungszugspannung des geschilderten Typs ausgeübt wird. Unter einem hydrostatischen Extrusionsverfahren ist ein Verfahren des in der Veröffentlichung von Pugh and Low geschilderten Typs zu verstehen.

Unter "Veaformungszugspannung" ist eine Spannung zu verstehen, die zur Herbeiführung einer beträchtlichen/ permanenten Verkleinerung der Querschnittsfläche und einer Längenzunahme des verkleinerten Formkörpers oder Extrudats zusätzlich zu den durch das hydrostatische Extrusionsverfahrens hervorgerufenen entsprechenden Wirkungen ausreicht, die jedoch nicht groß genug ist, um einen Bruch des Extrudats oder die Bildung lokaler Substrateinschnürungen des verschiedentlich als "Einschnüren" oder "Kaltziehen" von Polymeren bezeichneten Typs (vgl. beispielsweise L.E.Neilsen, "Mechanical Properties of Polymers", Rheinhold Publishing Corporation 1962, Seiten 105 bis 108) hervorzurufen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Anwendung von Zugkräften (beispielsweise von unter 7 kg/cm »<100 psi) , v/ie sie beispielsweise lediglich eine Ausrichtung des Extrudats gewährleisten, ausdrücklich ausgeschlossen sein soll. Die genaue Größe der erforderlichen Zugspannung

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hängt von den Eigenschaften des zu verformenden thermoplastischen Materials, den Bedingungen, unter welchen das Verfahren durchgeführt wird und den im Endprodukt gewünschten Eigenschaften ab. Vorzugsweise ist die Zugspannung so groß, daß das wirkliche Verformungsverhältnis mindestens ■ gleich dem idealen Verformungsverhältnis ist, so daß das Produkt nicht entspannt wird. Der Vorteil hierbei ist, daß sich die molekulare Orientierung des Produkts während einer solchen Entspannung in einer Weise ändert, die die physikalischen Eigenschaften des Produkts, insbesondere seinen Modul, beeinträchtigt.

In idealer Weise wird die Zugspannung so gewählt, daß die wirklichen' und idealen Ve rformungs verhältnis se gleich sind. Diese Bedingung läßt sich im Rahmen des Verfahrens der Erfindung leicht erreichen, wenn auf das Extrudat aus einem hydrostatischen Extrusionsverfahren eine Verformungszugspannung ausgeübt wird. Dies ergibt sich aus den später folgenden Versuchsergebnissen. Wenn sich die letztgenannte Bedingungeinmal eingestellt hat, bietet sie nicht nur den geschilderten allgemeinen Vorteil,sondern gestattet auch die Herstellung von Produkten mit Querschnitts abmessungen entsprechend den Querschnittsabmessungen der Spritzwerkzeugaustrittsöffnung. Dies ist insbesondere bei der HeasteUurg von Produkten mit anderen als kreisförmigen oder fest kreisförmigen Querschnitten/ beispielsweise bei ' der Herstellung von Stangen mit T- oder I-förmigen Quor-

_: §ßiS8S/tSS4 BAD

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schnitten, bei v/elchen entweder durch die Entspannung oder durch das Abziehen (wie definiert) verhindert wird, daß Produkte mit Querschnitten, die genaue Reproduktionen der Form der Spritzwerkzeugaustrittsöffnung darstellen, hergestellt werden können, von wesentlicher Bedeutung.

Somit läßt sich das Verfahren gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise in zweifacher Hinsicht einsetzen. So kann es beispielsweise dazu benutzt werden, bei thermosplastischen Kunststoffen größere wirkliche Verformungsverhältnisse zu erreichen als dies bei der Durchführung der bekannten Zieh- und/oder Extrusionsverfahren möglich war. Andererseits kann es zur Herstellung von Produkten mit wirklichen Verformungsverhältnissen eingesetzt werden/ wie sie auch bisher, jedoch lediglich unter Inkaufnahme der bisher nicht vermeidbaren Entspannung und der gleichzeitig einhergehenden Verschlechterung bestimmter physikalischer Eigenschaften, z.B. des Moduls, erreichbar waren.

Im Hinblick auf das zuerst genannte Anwendungsgebiet des Verfahrens gemäß der Erfindung handelt es sich bei den genannten wirklichen Verformungsverhältnissen ; um solche, die die vorher angegebenen Grenzen für das Ver-' formungsVerhältnis übersteigen. Durchschnittswerte hierfür sind beispielsweises .
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20326U

Polypropylen:	5,1/1
Nylon 6,6:	4,4/1
Polyacetals	4,5/1

Polyäthylenterephthalat: 3,5/1 Polyvinylchlorid: 2,1/1

mit Glasfasern gefülltes Polypropylen: 5,8/1

Die genauen Werte variieren geringfügig mit den tatsächlichen Verfahrensbedingungen, insbesondere der Temperatur und der Extrudatgeschwindigkeit.

Diese Verhältnisse können auch auf den Grad der molekularen Orientierung im Produkt bezogen werden. Da diese einen beträchtlichen Einfluß auf bestimmte physikalische Eigenschaften der Produkte, insbesondere ihre Moduli, ausübt, lassen sich folglich bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung extrudierte und/oder gezogene Formkörper (mit anderen als den vorher ausdrücklich ausgeschlossenen Abmessungen) mit höheren Moduli,als sie bisher erreichbar waren, herstellen . Somit betrifft die Erfindung also auch derartige Produkte als neue Formkörper.

Auf einigen Anwendungsgebieten kann es vorteilhaft sein, den Orientierungsgrad der Oberflächenschichten eines ¹ Formkörpers gemäß der Erfindung zu verkleinern, da eine

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geringfügige, oberflächliche Einkerbung, wie sie während der Extrusion oder zu einem beliebigen Zeitpunkt im Laufe der Benutzung des Formkörpers auftreten kann, dessen Schlagfestigkeit drastisch verringert. Dieser Orientierungsgrad läßt .sich ohne Schwierigkeiten verringern, indem man die Oberflächenschicht kurzzeitig bis zum Schmelzpunkt oder auf eine Temperatur, die geringfügig über dem Schmelzpunkt der thermoplastischen Matrix liegt, erhitzt.

Die verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung sowie die hierbei erzielbaren Vorteile sollen im folgenden durch zahlreiche Versuche und Vergleichsversuche im einzelnen näher erläutert und veranschaulicht werden. '

Zunächst soll das erfindungsgemäß modifizierte, hydrostatische Extrusionsverfahren ganz allge'me&rr beschrieben werden. Diese Art des Verfahrens gemäß der Erfindung soll im folgenden als "durch Zug unterstützte hydrostatische Extrusion" bezeichnet werden.

Eine Puppe einer zur Aufgabe in den Extruderzylinder geeigneten Größe wird nach üblichen Verfahren, beispielsweise durch Aufschmelzen des erforderlichenfalls mit Füllstoffen gemischten thermoplastischen Materials und

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anschließende Verfestigung und Ausforraung (der Schmelze) nach einem Strangpreßverfahren oder Schmelzspinnverfahren hergestellt. Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß die gegebenenfalls verwendeten Füllstoffe gleichmäßig in der Matrix verteilt sind und daß das Material selbst praktisch • homogen ist, d.h., es sollte durch die Masse hindurch keine Dichteänderung aufweisen. Ferner sollte es keine Poren enthalten. Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind kann das Extrudat uneinheitlich oder blasig sein und Schwächezonen enthalten.

Es ist vorteilhaft, dem Ende der Puppe nächst dem Spritzwerkzeug eine solche Form zu geben, daß es mit dem Spritzwerkzeug einen gegen das fließende Medium angemessen dichten Abschuß bi Idet ,um auf diese Vfedse einen Verlust an hydrostatischem fließenden Medium zu Beginn der Extrusion zu vermeiden. Der Querschnitt der Spritzwerkzeugaustrittsöffnung wird selbstverständlich nach der für das Produkt ^ erforderlichen Form gewählt. Die Puppe wird in den Extruderzylinder eingefüllt und das hydrostatische,fließfähige Medium zugeführt. Das hydrostatische, fließfähige Medium wird aufgrund seiner Fähigkeit zum Schmieren von Metall-/ thermoplastischen Grenzflächen/ seiner beschränkten Kompressibilität und seiner beschränkten Temperatur der Kompressibilität ausgewählt. Selbstverständlich darf d·· Gleit- oder Schmiermittel mit dem thermoplastischen Ma- . terial nicht in einer Weise in Wechselwirkung treten, daß

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2 O 3 2 R14

die Eigenschaften des Produkts beeinträchtigt v/erden. Es eignen sich die meisten hydraulischen öle, während Silikonöle besonders gut geeignet sind. Bei den im folgenden geschilderten Versuchen wurde ein Süikonfluid F 111/300 verwendet.

Vor Beginn der Extrusion sollte sowohl die Puppe als auch das Spritzwerkzeug auf eine praktisch konstante Temperatur gebracht werden. Wenn nicht sorgfältig darauf geachtet wird, daß Bezirke verschiedener Temperatur innerhalb der Puppe beseitigt v/erden, kann die Extrusion ungleichmäßig ablaufen und die Extrusionsgeschwindigkeit schwierig zu steuern sein. Wenn beispielsweise die Temperatur der Puppe höher ist als die Temperatur des Spritzwerkzeugs, kühlt sich das Ende der mit dem Spritzv/erkzeug in Kontakt gelangten Puppe ab, so daß der zu Beginn der Extrusion zum Exrudieren des abgekühlten Endes der Puppe erforderliche höhere Druck größer ist als der zum Aufrechterhalten einer stetigen Extrusionsgeschwindigkeit des Hauptteils der i>uppe erforderliche Druck. Die Folge davon ist eine sehr rasche und nicht-steuerbare Extrusion des Restes der Puppe.

In der Regel kann das Verfahren gemäß der Erfindung bei jeder beliebigen Temperatur, bei welcher gewährleistet: ist, daß das Material während des Verfahrens in-der festen Phase verbleibt und daß das Material in einem Zustand vorliegt, in welchem es durch da« Spritzwerkaoug oder die Form

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gezogen werden kann, durchgeführt v/erden.

Die bei der Extrusion tatsächlich angewandete Temperatur hängt hauptsächlich vom dem für die Matrix verwendeten thermoplastischen Material ab. Die Temperaturwahl wird jedoch auch durch Paktoren, wie das Extrusionsverhältnis, die gewünschte Extrusionsgeschwindigkeit und die Größe des erforderlichen Produkts beeinflußt.

So können beispielsweise für Polypropylen Temperaturen von Raumtemperatur bis zu 140 C in üblicher Weise angewandt werden. Die Anwendung der höheren Temperaturen innerhalb des angegebenen Bereiches gestattet eine Verringerung des zur Extrusion erforderlichen Druckes. Bei

Temperaturen über 120 C beginnen jedoch die Eigenschaften

des Produktes vom Optimalwert abzufallen. Die besten Produkte im Hinblick auf ihre Zugeigenschaften erhält man bei etwa 90° bis 110°C. Da Nylon 6,6 nicht so empfänglich für Änderungen in den Produkteigenschaften mit einer Änderung der Extrusionstemperatur ist wie Polypropylen,lassen sich folglich in üblicher Weise Temperaturen im Bereich von 100° bis 200⁰C anwenden. Polyäthylen kann in üblicher Weise bei Temperaturen von 100° bis 200⁰C extrudiert werden, während die optimale Extrusionstemperatur für Polyacetal bei etwa IZO⁰C liegt, ν -

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Nach Beginn der Extrusion wird diese solange fortgesetzt, bis ein Extrudat in der Länge von etwa 15,2 cm (6 inches) im folgenden als "Nase" bezeichnet, aus dem Spritzwerkzeug ausgetreten ist. Selbstverständlich bildet diese Nase eine Einheit mit der Puppe und besitzt einen hö-

heren Grad an molekularer Orientierung als der Rest der Puppe. Eine solche Nase wird im folgenden, gleichgültig ob sie durch hydrostatische Extrusion oder nach einer anderen Festphasenverformung, beispielsweise durch Ziehen oder Warmverformen gebildet wurde als "integrale, vorzugsweise orientierte Nase" bezeichnet. Das eine Ende dieses Extrudats wird hierauf von einem Paar selbstgreifender Backen, die an einem Ende eines über eine Rolle laufenden, starken Zugkabels befestigt sind, gefaßt. Das andere Ende des Zugkabels ist an einer Winde befestigt, die eine Belastung dieses Kabelendes mit Gewichten von bis zu etwa 1016 kg (1 ton) ) gestattet, so daß auf das Extrudat eine konstante Zugspannung ausgeübt wird. Hierbei wird die hydrostatische Extrusion durch die Kombination aus hydrostatischer Extrusion und Ausüben eines Zuges, was vorher als "durch Zug unterstützte, hydrostatische Extrusion" bezeichnet wurde, ersetzt.

Bei der ersten Versuchsreihe, deren Ergebnisse in der folgenden Tabelle I zusammengestellt sind, wurde eine Reihe von aus Polypropylen bestehenden, schmelzextrudierten, zylindrischen Puppen extrudiert. Die Zugspannung

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und der hydrostatische Extrusionsdruck wurden über ein voll-

ständiges Spektrum, d.h., von O bis zu einem oberen Wert

ο von mehreren 1000 kg/cm variiert.

Puppendurchmesser:	17,8 mm (0,704")
Extruderspritzwerkzeug: Durchmesser:	7,6 mm (0,3")
einbeschriebener Winkel:	30°
ideales Verformungeverhältniai	5,5/1
Anfangs temperatur: ;:	100°C
Extrudatgeschwlndigkeits	12,7 cm/Min. (5 inches/minute)

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	Zugspannung 2 in kg/cm (psi)	hydrostati scher Extru sion sdruck in 2 kg/cm (psi)	(10000)	Tabelle I	598	(8500)	-7,62	(+18)	wtfcüches	Sekan	riechanische Eigenschaften	Bruchbe lasturg in kg/cm2· ID3 . (psi · 1O3) 1	(29,4)	Bruchdehnung in %
	Entspannung		(9750)	unterschied zwi	.		-17,78	(+16)	• verroiiiiUi verhältnis	μ- dux): 2%ige nung ση^· 1	teniTio- ir Deh- inkg/ O5 (psi.»		(29,0)
	(0)	703	(10000).	schen Spritzwerk- seug- und Extrudat durchnessern in cm· lO^Onihes.Kf3)	576	(82OO)	-73,46	(+13)				2,058	(30,0)	20
	1/75 (25)	685,5	(92O0)		478	(6800)	-99,06	(+ 7)	4,91	0,383	(5,47)	2,030	(31,7)	19
	5,95 (85)	703		+45,72	298,5	(452O)	-226,06		4,96	0,339	(4,84)	2,1OO		18
	20,51 (293)	647	+40,64	253	(3600)		O	5,06	0,382	(5,45)	2,219	(33,4)	16
			+33,02	O	0		5,26	0,396	(5,66)
		+17,78		(-3)				2,338	(34,5)	15
		. Bevorzugte Verfahrensbedingung		(-7)	5,5	O,46O	(6,60)		(35,9)
i		49 (70O)	(-29)				2,415	(4O,0)	14
OO	Abziehen	(-39)	5,62	0,524	(7,49)	2,513	(49,0)	15
I	70 -(lOOO)	(-89)	5,76	0,5Ol	(7,15)	2,800	(65,9)	12
	130,2 (1860)		6,74	10,593	(8,47)	3,43O	11
	235,5 (3350)	7,28	0,690	(9,85)	4,613	6
	316 (4500)	11,1	l,47O	(21,O)
	427,6 (6080)

Die aus der Tabelle I ersichtliche Zunahme im Modul wurde zur Steigerung der molekularen Orientierung der Produkte mit Hilfe von Doppelbrechungsmessungen in Beziehung gesetzt. Bei diesen Messungen wurde die Differenz im Brechungsindex längs zweier, aufeinander senkrecht stehender Hauptachsen an geeigneten, aus dem Material ausgeschnittenen Mustern gemessen. Eine dieser Hauptachsen war die Extrusionsrichtung. Eine Beschreibung und Erläuterung solcher Doppelbrechungsmessungen findet sich in Kapitel 22 des Buchs von W.E. Morton und J.W.S.Hearle "Physical Properties of Textile Fibres", herausgegeben von Butterworth and Co. (Publishers) Ltd. und The Textile Institute (1962).Ein nicht orientiertes Muster besitzt eine Doppelbrechung von 0. Mit zunehmender Orientierung steigt die Doppelbrechung. Bei den in Tabelle:I angegebenen Produkten stieg die Doppelbrechung mit einer Zunahme des wirklichen Verformungsverhältnisses von einer Doppelbrechung von 0,023 bei einem wirklichen VerformungsverhUltriis von 4,91 bis zu einem Wert von 0,032 bei einem wirklichen Verformungsverhältnis von 11,1.

Die mechanischen Eigenschaften der Produkte wurden nach den im Anhang zur ASTM-Methode D 638-6IT, 1962 geschilderten Testverfahren bewertet,, und, wie an dieser Stelle

angegeben, ausgedrückt. Im folgenden werden die Moduli

2 5 5 einfach als kg/cm ·10 (psi ·10 ) angegeben, obwohl es

sich bei derartigen Angaben selbstverständlich un die Kckantenmoduli bei 0,2%iger Dehnung, wie sie nach den Anga-

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ben der genannten ASTM-Methode gemessen wurden, handelt.

In jedem Falle wurde eine Puppe deh in der Tabelle I angegebenen Verfahrensbedingungen unterworfen und ein 76,2 cm (30 inches) langes Extrudat unter stetigen Bedingungen hergestellt. Selbstverständlich war der zur Herstellung der genannten "Nase" angewandte hydrostatische Druck in zahlreichen Fällen beträchtlich größer als der angegebene Wert für den Dauerzustand.

Den Ergebnissen der Tabelle ist zu entnehmen, daß sich das Verfahren durch Ändern der Zugspannung und des hydrostatischen Extrusionsdrucks derart gestalten läßt, daß es in eine von drei Richtungen wirkt. So entspannt sich erstens das Produkt, wenn das Verfahren ohne oder mit einer lediglich geringen Zugspannung betrieben wird. Zweitens wird bei der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung, bei welcher sich die Zug- und Extrusionskräfte das Gleichgewicht halten, ein stabiles Produkt erhalten, das sich nicht meßbar entspannt hat. Drittens läßt sich das Verfahren der Erfindung in. der Weise durchführen, daß der Endquerschnitt des Produkts kleiner ist als der Querschnitt der Spritzwerkzeugaustritts· öffnung (als "Abziehen" bezeichnet). Es ist auch festzustellen, daß der hydrostatische Extrusionsdruck im Dauer-

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zustand auf O vermindert werden kann, so daß das Verfahren lediglich in der Ausübung eines Zugs besteht.

Die Werte der Tabelle I zeigen, daß eine beträchtliche Verbesserung der physikalischen Eigenschaft, insbesondere der Moduli erreicht werden kann..

Selbst bei der Versuchsreihe, bei welcher ein "Abziehen" stattfand, wurden bessere physikalische Eigenschaften erhalten, so daß auch eine solche Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung unter den allgemeinen Erfindungsgedanken fällt. Wenn das Verfahren gemäß der Erfindung unter "Abziehbedingungen" durchgeführt wird, läßt sich die mit der Entspannung einhergehende Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften vermeiden. Die . zweite Bedingung wird lediglich deshalb bevorzugt, weil sich auf diese Weise eine sehr eng dimensionierte Toleranz erreichen läßt.

Es sei eindringlich darauf hingewiesen, daß sich das als "Abziehen" bezeichnete Phänoraen ganz erheblich von . dem bisher als "Einschnüren" oder "Kaltziehen" bezeichneten Phänomen unterscheidet. Das "Abziehen^M: -hat nicht wie das ^J ' "Einschnüren", welches an einem: bestimmten Schwäche- oder .""-' * Xnhomogenltätspunkt . des Materials,, der .häufig - außerhalb"'⁵ dee Spritsswerkzeuga liegt, auftritt/ die Bildung einer un kontrollierten-'lokalen- Einschnürung zur FoIq-S₃ -· Die auf tire«

- * BAD ORIGINAL

'■ . ■■ 009885/1934 ■ ' . .'' ^:-■ ■ ' ' '" ■ . ' ■

tende Verformung ist unkontrolliert in dem weiteren Sinne, daß sie unter gegebenen Bedingungen gerade bei einem bestimmten Zugspannungswert auftritt und sich gerade einer bestimmten Endabmessung zugesellt» Auf diese Weise ist das "Einschnüren" im wesentlichen eine Stufenfunktion, wobei sich der Gleichgewichtszustand entweder mit oder ohne lokale Einschnürung, jedoch nicht bei einem dazwischenliegenden Verformungsgrad einstellt, da die Anwendung einer selbst geringfügig kleineren Zugspannung als die der "Einschnürung" zugehörige Zugspannung praktisch keine bleibende Verformung induziert,, Dagegen kann das "Abziehen" bei sämtlichen Spannungsgraden erfolgen» Ferner besteht bei sämtlichen in der Tabelle I angegebenen jeweiligen Verfahrensbedingungen' eine Besiehung zwischen der Größe der Zugspannung und den Endabsiessungen des Produkts« Neben diesen Unterschieden im Mechanismus des "Einschnürens" und "Abziehens" üben die beiden Phänomene auf das Material sehr unterschiedliche Wirkungen aus. Dies läßt sich durch folgenden Versuch veranschaulichen» Es wurden zwei völlig gleiche, zylindrische Stäbe aus Polypropylen gefertigt, von denen der eine A durch Applizieren eines deformierenden Zuges auf die Stabenden "eingeschnürt¹" und der andere B mittels durch Z^g unterstützter hydrostatischer Extrusion in beträehtliehera Maße "'abgesogen" wurde_β Die hierbei er=* haltenen Ergebnis©© sind In der folgenden Tabelle II susam=* roengsstellfeo ■' "

BAD ORiGiNAL 0 0 -j ii η *; / ϊ -ι:- *; ■ ,

	Verformungs verhältnis	Tabelle	II	Bruchbelastung kq/cm2·103(psi·103)
	6,8/1 6,8/1	Modul kq/cm '■· IO	(psi'105)	2,044 (29,2) 2,975 (42,5)
A B	0,577 (8,24) 0,589 (8,42)

Abgesehen von den meßbar schlechten physikalischen Eigenschaften des "eingeschnürten" Stabes war dieser - anstatt transparent zu bleiben - weiß geworden, was darauf hinweist, daß Schwächungsstellen vorliegen und daß die Dichte des "eingeschnürten" Produkts geringer war, als die des Ausgangsmaterials. Im Gegensatz dazu»besaß der erfindungsgemäß bearbeitete· Stab eine höhere Dichte.

Bei einer zweiten Versuchsreihe wurden aus Polypropylen bestehende', schmelzextrudierte, zylindrische Puppen extrudiert. Die allgemeinen Verfahrensbedingungen entsprachen den Verfahrensbedingungen der ersten Versuchsreihe, jedoch mit der Ausnahme, daß die Puppendurchmesser 2O,54nm (0,809 inches) betrugen - was ein ideales Verformungsverhältnis von 7,25/1 ergab - und daß die Ausgangstemperatur jeweils, wie in der Tabelle III angegeben, gewählt wurde. Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe sind in Tabelle III angegeben.

BAD ORiQINAL

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Tabelle TII

mechanische Uigenschafte

Gesamtaus- Zugspannung hydrostatischer Unterschied zwi-v/irkli- Modul Bruchfe- ... 2 Extrusionsdruck sehen Spritz- ches in stigkeit gangstempe- in kg/cm ..->... «ρ^,ρπ«- nnH v«rfnr- . 2 in Bruch-

ratur in

(psi)

/ J²· /«..,· \ werkzeug- und Verforin kg/cm (psi) _Extruda^_durch_ _mungs_

messern in

(inches

Entspannung \ _: ^xu f ;

12Ο 1,40 (20) 1301 (18 500) + 254,00 (+100) 4,07 ?X²f^

Bevorzugte Verfahrensbedingung

110 169 (2400) 949 (13 500)

'¹

(3,50) (22,4)

0,690 3,500

(9,86) (50,0)

Abziehen :

100 325,8 (4640) 818,5 (11 650) -134,62 (-53) 9,88 °.i

20326U-

Den Ergebnissen der Tabelle III ist zu entnehmen, daß das wirkliche Verkleinerungsverhältnis wiederum weit über den

"Grenzwert" erhöht war und daß im Falle der bevorzugten Ausfuhrungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung die wirkliche und die ideale Verformung gleich waren, wobei dieses Verhältnis ebenfalls über dem "Grenzverhältnis" lag.

Bei einer dritten Versuchsreihe wurden mit Glasfasern gefüllte Polypropylenpuppen eines Durchmessers von 20,11 mm (0,794 inches) einer durch Zug unterstützten hydrostatischen Extrusion bei einem idealen Verformungsverhältnis von 7/1 unterworfen. Die Stäbe enthielten 20 Vol.-% Glasfasern; die Ausgangstemperatur betrug 100 G. Die Ergebnisse sind in der * folgenden Tabelle IV zusammengefaßt.

BADORiGfNAL

Tabelle IV

ι !Unterschiede zwi-

Verfonr.ungs-! hydrostatischen Spritzwerk-

zugspannung

m kg/cm
(osi)

scher Extru-zcug- und Extrusionsdruck datdurchinessern

in kg/cm** jin cm· IO v.'irkliches
Verformungsverhältnis

(psi)

Winches-XO""³)

Bevorzugte Verfahrensbedingung

	I O	144 (2OÜO)	D14	(13000)
	Ci	Abziehen
^ .	1	316 (4500)	636	,5(905O)
CO
CO
cn
«£»
CJ

■-109,22 (-43) 7,0
,3

mechanische Eigenschaften

Modul in JBruchbcla- ,Bruchdehnung

kg/cnr «10 (psi-10⁵)

2.in⁵ stung

1,050 (15,O)

l,19O (17,0)

in kg/cm

₃ (psi-10-⁵)

2,450 (35,0)

2,702 (38,6)

in %

Q.

20326H

Es erwies sich als unmöglich/ einen mit Glasfasern gefüllten Polypropylenstab bei einem idealen Verhältnis von 7/1 ohne Zugunterstützung zu extrudieren. Dies konnte lediglich bei einem idealen Verhältnis von 6/1 durchgeführt werden, wobei das wirkliche Verhältnis 5,7 und der Modul 0,91*10 kg/cm (13,0·10³ psi) betrugen. Obwohl nicht streng vergleichbar, zeigen diese Ergebnisse, daß die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung auf "gefüllte" Materialien Anlaß, zu wertvollen Verbesserungen der Eigenschaften gibt.

Damit das durch Druck unterstützte hydrostatische Extrusionsverfahren zur Steuerung der Abmessungen von Extrudaten mit idealen Verminderungsverhältnissen, die nominell - in dem normalerweise durch einfache hydrostatische Extrusion erreichbaren Bereich liegen, beispielsweise von Polypropylen bei einem idealen Extrusionsverhaltnis von 3/1, angewandt werden kann, ist es möglich, die Temperatur, bei welcher das Verfahren durchgeführt wird, zu erniedrigen. Dies zeigen die folgenden Ergebnissen, die unter denselben allgemeinen Verfahrensbedingungen bei einer Ausgangstemperatur von 20°C erhalten wurden.

009885/1934 · BAD ORIGINAL

OO

Tabelle V

!Unterschied

mechanische Eigenschaften

i-| ^g{^Cm

hydrostatischer zwischen ' Zugspannung Extrusionsdruck Spritzwerk- ^!

ο · i~/ _m2 ..* ^:zeug- und v/irkli-| { kg/cm² (psi) ,^inkg/^cm (PSi) ;_Ext^_udat_ ches Ver-! 10⁵(psi

durchiuessern formings-! ·_ιη5» !in cm-10-3 V-hältj (inches-10 ³V

Modul in■ Bruchbe-

I lastung in

2 kg/cm ·

j 10³(psi ! -10³)

Entspannung 1,4 *(20)

Bevorzugte Verfahrensbedingung

998 (14200)

'■+ 91,44 (+36)

352 (5000)

422

(6000)

0,162 (2,32)

0,189 1(2,70

738 (10500)

• 1040 '. (14800)

Bruchdehnung

in % '

300

160

20326H

Die folgende Versuchsreihe wurde durchgeführt, um die Anwendbarkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung auf die verschiedensten orientierbaren thermoplastischen Materialien, wie Polyäthylenterephthalat, Nylon 6,6, Polyacetal und Polyvinylchlorid, zu demonstrieren. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle VI zusammengestellt. Die allgemeinen Verfahrensparameter wurden wie vorher konstant gehalten, jedoch mit der Ausnahme, daß das ideale Verformungsverhältnis und die Ausgangstemperatur bei jedem Versuch vorgegeben wurden. Bei den mit bezeichneten Versuchen wurde keine Verformungszugspannung angewandt, weswegen sie lediglich als Vergleichsbeispiele aufgenommen sind. Die unter jedem Ausgangsmaterial in Klammern angegebenen Verhältnisse bedeuten das zuständige Grenzverfo.rmungsverhältnis ohne Zugunterstützung.

BAD ORIGfNAL

Tabelle VI

ideales

VerAusgangs- _f

material

Unterschied zwi-

Zugspan- hydrostati- sehen den Spritz- Modul in Ausgangs- nung in scher Extru-werkzeug- und Ex- wirkli-, . 2_t

tempe- . , , 2 sionsdruck trudatdurchmessern ches ■{ ._a ' in kg/cm . ₉ , xr^^-

ratur

(psi) —3

in kg/cm in cm χ 10

verhältnis

(inches χ ΙΟ*"³)

mungs-

)^J(psi 10⁵)

Bruchbe- Lruch lastung deh-.2 nung in %

in kg/cm'

10^J(psi 10³)

5
D

Polyäthylente- ^
rephtha- 5
lat λ
(3,5/1)

Nylon 6,6 * 5
(4,4/1)

Polyace- *4

tal

(4,5/1) ^4

Polyvinyi-^3
chlorid
(2,1/1) 3

145 (20) 1,4

145 (20) 1,4 145 (3420)240,4

145 (4500) 316 180 (20) 1,4 180 (4500) 316 23 (20) 1,4 150 (20) 1,4 150 (20) 1,4 120 (4500) 316 130 (3030) 213,1 60 .(20) 1,4

60 (1250) 88 75 (1250) 38

(17500) +93,98 (+37) 3,17

(27000) +147,32 (+58) 3,52

(8100) +12,7 ( +5) 3,86

(9700) +2,54 (+1) 4,97

(24000) +53,34 (+21) 4,38

(12000) +7,62 (+3) 4,90

(35000) +66,04 (+26) 3,39

(5700) +73,66 (+29) 3,32

(7100) +121,92-(+48) 4,46

846,8 (12040) -22,86 (-9) 4,25

(9200) +2,54 (+1) 5,96

(IiOOO) +190,50 (+75) 1,92

676.4 (9620) +17,78 (+7) 2,86

383.5 (5450) -17,78 (-7) 3,15

0,778 (U/07)

0,761 (10,82)

l,O47 (14,90)

1,445 (20,55)

0,579

(8.23) 0,679

(9,91)

0,360 (5,12)

0,354

(5,O3)

. 0,371

(5,28)

0,723 (1O,29)

0,618 (8,79)

O, 434 (6,20)

0,510 (7,26)

0,533 (7,58)

1,638 (23,3) 1,441 (20,5) 1,884 (26,8) 4,06 (58,0) 2,700

(38.4) 2,615

(37,2)

0,900

(12,8) 0,893

(12,7) 1,772

(25,2) 1,659

(23,6) 0,657 (9,34) 0,942

(13,4).

1,040 (14,8)

4 CO

20326H

Den Ergebnissen der Tabelle VI ist zu entnehmen, daß das Grenzverformungsverhaltnis bei jedem Material leicht überschritten wurde und daß die Entspannung entweder drastisch vermindert oder sogar umgekehrt wurde. Aus den aufgeführten Ergebnissen ergibt sich ferner, daß sich der bevorzugte Zustand einer "Nullentspannung" bei jedem Material durch geeignete Wahl von Zugspannung und hydrostatischem Extrusionsdruck erreichen läßt.

Sämtliche bisherigen Versuche waren mit einer durch Zug unterstützten hydrostatischen Extrusion befaßt, obwohl gezeigt worden war, daß sich durch geeignete Erhöhung der Zugspannung der hydrostatische Druck auf "O" verringern läßt. Die folgenden Versuche veranschaulichen ein einfaches "Ziehen" :eines Stabes oder einer Puppe aus Polypropylen mit einer vorher verfestigten "Nase".

Zunächst wurde an einem Ende eines Polypropylenstabes auf maschinellem Wege eine integrale "Nase" hergestellt» damit dieses Ende durch ein einen konischen Einlaß aufweisendes Spritzwerkzeug mit einem einbeschriebenen Winkel von 30 geschoben werden konnte. Die Durchmesser der Spritzwerkzeugaustrittsöffnung und der Puppe waren derart, daß ein ideales Verformungsverhaltnis von 4/1 erreicht wurde. Die Hase und die gesamte Puppenoberfläche wurden mit Silikonfett als Gleitmittel eingeschmiert und in das

009885/ 1934 .

BAD ORIG)MAL

203261 A

Spritzv/erkzeug eingefüllt. Nachdem die gesante Vorrichtung eine gleichmäßige Temperatur von 100 C angenommen hatte, wurden die selbstgreifenden Backen der Abziehvorrichtung an der" über den Spritzv/erkzeugauslaß überstehenden Nase befestigt und die Zugkraft schrittweise solange erhöht, bis die Nase der Puppe "eingeschnürt" wurde und bei einer nominellen Spannung von 337 kg/cm (4800 psi)brach. Dies zeigt, daß die Festigkeit der nicht-orientLerten Hase/ die der Festigkeit der Masse des Materials entsprach, nicht ausreichte, um der erforderlichen Zugspannung zu widerstehen.

In einem zweiten Versuch wurde eine Polypropylenpuppe auf einem Teil ihrer Länge nach dem geschilderten Extrusionsziehverfähren verformt. Hierbei wurde eine vorzugsweise orientierte und folglich verfestigte Nase gebildet. Die Puppe wurde hierauf aus der Extrusionsvorrichtung herausgenommen, mit Silikonfett eingeschmiert und in die Ziehform eingebracht. Wiederum wurde, nachdem sich die Temperatur des Materials auf 100°C stabilisiert hatte, die Zugkraft schrittweise erhöht, und zwar dieses Mal bis auf 434 kg/cm (6200 psi). Bei dieser Zugkraft begann sich die Puppe zu ziehen. Das Verfahren wurde bei einer stetigen Geschwindigkeit von 1,22 m/Min. (4 feet/minute) einige 30,5 cm lang fortgesetzt, wobei das aus der Form austretende Produkt schrittweise von seinem Ursprungsdurchmesser von 7,63 mm (0,305 inches) auf einen Durchmesser von 4,52 mm (0,178 inches)

009885/1934

"abgezogen" wurde. Dies entsprach einer Gesamtverringerung/ die zu einem wirklichen Verformungsverhältnis von 11,7/1 äquivalent war. Das Verfahren wurde unter diesen Dauerbedingungen einige Meter lang fortgesetzt, bevor es durch Aufheben der Zugkraft abgestoppt wurde. -

Der geschilderte zweite Ziehversuch wurde für ein ideales Verformungsverhältnis von 6:1 wiederholt. Hierbei wurde die Temperatur auf 114°c erhöht. Unter diesen Temperaturbedingungen war eine Zugbelastung von 476 kg/cm (6800 psi) erforderlich, um das Material durch die Form zu ziehen. Der Durchmesser des Produkts verminderte sich von einem Ausgangswert von 7,54 mm (0,297 inches) auf einen Wert von 4,83 mm (0,190 inches),was einem wirklichen Verformungsverhältnis von 15/1 entsprach.

Den vorherigen Ergebnissen ist zu entnehmen, daß es möglich wird, extrudierte und/oder gezogene Formkörper aus den verschiedensten thermoplastischen Materialien herzustellen, deren Verformungsverhältnisse und folglich deren Moduli die entsprechenden, bisher bei solchen Verfahren erreichbaren Eigenschaften übersteigen. So lassen sich beispielsweise aus den folgenden thermoplastischen Materialien extrudiertc und/oder gezogene Formkörper mit größeren Moduli, als sie den einzelnen Materialien zukommen, herstellen.

0 0 908 K/1.9 3V BAD ORIGINAL

20326H

höchster, bisher erreichbarer

Thermoplastisches Material Modul in kg/cm²·10⁵ _ι (psi χ IQ⁵)

Polypropylen "0,364 (5,2)

Polyacetal 0,371 (5,3)

Polyvinylchlorid 0,441 (6,3)

Polyäthylenterephthalat 0,79 8 (11,4)

Nylon 6,6 0,581 (8,3)

I Mit Glasfasern gefülltes

Polypropylen 0,861 (12,3)

Mit 20 Gew.-% Glasfasern^»

Zur Bestätigung, daß der erhöhte Modul derjenigen erfindungsgemäß bearbeiteten Produkte, bei welchen der Grenzwert für das Verformungsverhältnis überschritten wurde, auf eine erhöhte molekulare Orientierung des thermoplastischen Materials zurückzuführen ist, wurden' Röntgenstrahlenbeugungsaufnahmen durchgeführt. Hierbei handelt es·sich um ein Verfahren zum Sichtbarmachen der Orientierung von Molekülen in den kristallinen Bereichen eines Materials. Dieses Verfahren ist in folgenden LiteratursteIlen beschrieben: Wilchinsky in "J. Applied Polymer Science" 7_ (1963) 923 bis 9 33, Kasai und Kakudo in "J. Polymer Science, "Teil A, 2_ (1964) 1955 - 1966, und Haffelfinger und Burton in "J. Polymer Science" Band XLVII (1960) 289 bis 306.

009885/1934

Bei der Anwendung dieses Verfahrens auf die erfindungsgemäß bearbeiteten Produkte wurden aus diesen Längsabschnitte ausgeschnitten und ein Röntgenstrahl durch den Mittelpunkt und senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abschnitts hindurchtreten gelassen. Für einen Abschnitt aus einen erfindungsgemäß bearbeiteten Polypropylenstab mit einem wirklichen Verformungsverhältnis von 7,4/1 zeigt die in der» beiliegenden Photographie 1 wiedergegebene Rön,tgenstrahlenbeugungsaufnahme einen sehr hohen Grad an molekularer Orientierung. Dies wird durch die geringe Fläche der 110-, 040- und 130-Beugungen klar demonstriert.

Es ist ein deutlicher Unterschied zwischen diesen Stab, auf den während seiner hydrostatischen Extrusion eine hohe Verformungszugspannung ausgeübt wurde, und dem besonders hoch orientierten Polypropylenstab, der sich durch hydrostatische Extrusion ohne Anwendung einer Verformungszugspannung herstellen läßt. Dies ergibt sich klar und deutlich aus der Photographic 2. Diese zeigt das Beugungsmuster eines Prüflings aus einem ohne Zugunterstützung hydrostatisch extrudierten Stab mit einem wirklichen Verformungsverhältnis von 4,95/1. Hierbei läßt sich feststellen daß die Beugungen größere Bezirke bilden, was auf einen geringeren Grad an molekularer Orientierung und das Vorliegen einer gewissen Menge willkürlich orientierten Materials hindeutet. Die Photographic 3 zeigt das mit einem geeigneten Abschnitt der Originalpuppe erhaltene Bcugungsbild. Dieses zeigt, daß das

0 0 9.885/1 93/< " BAD ORIGINAL

20326U

Ausgangsmaterial keinerlei Orientierung aufv/eist.

009885/19 34

Claims (20)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Verkleinern der Querschnittsfläche eines Formkörpers aus einem orientierbaren, thermoplastischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper bei einer Temperatur unterhalb seines Schmelzpunkts durch eine Form geringerer Querschnittsfläche als der des Formkörpers gezogen wird; daß die Verformungsfläche der Form gut mit einem Gleitmittel-geschmiert ist und daß die molekulare Orientierung mindestens eines Teils des unter Zugspannung stehenden Formkörpers dergestalt ist, daß die Zugfestigkeit dieses Teils des Formkörpers die Zugspannung übersteigt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der u^ter Zugspannung stehende Teil des Formkörpers an seinem einen Ende eine integrale, vorzugsweise orientierte Nase aufweist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die orientierte Nase nach einem hydrostatischen Extrusionsverfahren gebildet ist.
4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Form körper in Form einer Puppe nach einem hydrostatischen Ex- trusioneverfahren extrudiert wird und daß auf das austretende

   009085/1934

   20326U

   Extrudat eine Verformungszugspannung der geschilderten Art ausgeübt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungszugspannung und der hydrostatische

   . Extrusionsdruck derart gewählt werden, daß das ideale Verformungsverhältnis und das wirkliche Verformungsverhältnis gleich sind.
6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material aus einem Polyolefin, einem Polyamid, einem PoIyaldehyd oder einem Polyester besteht.
7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wirkliche Verformungsverhältnis den Grenzwert des Verformungsverhältnisses, der erreicht würde, wenn das thermoplastische Material im Rahmen eines einfachen hydrostatischen Extrusionsverfahrens unter entsprechenden Bedingungen extrudiert würde, übersteigt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus Polypropylen besteht und das wirk liche Verformungsverhältnis > 5,1/1 ist.

   009885/1934

   20326U
9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus Polyäthylenterephthalat besteht und das wirkliche Verformungsverhältnis ^r 3,5/1 ist.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus Nylon 6,6 besteht und das v/irkliche Verformungsverhältnis > 4,4/1 ist.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus Polyacetal besteht und das wirkliche Verformungsverhältnis *y 4*5/1 ist.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus mit Glasfasern gefülltem Polypropylen besteht und das wirkliche Verformungsverhältnis

    y 5_r8/l ist.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus Polyvinylchlorid besteht und das wirkliche Verformungsverhältnis > 2,1/1 ist.
14. 14. Extudierter und/oder gezogener Formkörper aus Polypropylen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, mit einem Modul von > 0,364 kg/cn · 10⁵ (>5,2 psi •10⁵). -

    - BADORiGiNAL

    0 0 9 8 8 5/19 3 A

    20326U
15. 15. Extrudierter und/oder gezogener Formkörper, aus

    Polyäthylenterephthalat, hergestellt nach einem Verfahren

    2 5 gemäß Anspruch 1, mit einem Modul von >, 0,798 kg/cm ·10 Oll,4 psi Ί0⁵) .
16. 16. Extrudierter und/oder gezogener Formkörper aus Nylon 6,6, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, mit eineme Modul von > 0,581 kg/cm²·10⁵ (>8,3 psi-10⁵J.
17. 17. Extrudierter und/oder gezogener Formkörper aus Polyacetal, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, mit einem Modul von> 0,371 kg/cm²*10⁵ (>5,3 psi'10⁵).
18. 18. Extrudierter und/oder gezogener Formkörper

    aus mit Glasfasern gefülltem Polypropylen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, mit einem Modul von > 0,861 kg/cm²'10⁵ (> 12,3 psi ΊΟ⁵).
19. 19. Extrudierter und/oder gezogener Formkörper aus

    Polyvinylchlorid, hergestellt nach einem Verfahren gemäß

    ο 5 Anspruch 1, mit einem Modul von >0,441 kg/cm · 10 (>6,3

    psi ΊΟ⁵).
20. 20. Aus einem orientierbaren thermoplastischen Material bestehende Puppe, geeignet zum Ziehen nach Anspruch 1, mit einer an ihrem einen Ende befindlichen, integralen, vorzugsweise orientierten Nase geringeren Querschnitts als die

    BAD ORIGINAL

    20326H

    Puppenmasse.

    21* Puppe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet/ daß die Nase nach einem hydrostatischen Extrusionsverfahren gebildet ist.

    "BAD ORiGfNAL