DE2057255A1 - Process for the production of tubular films from thermoplastics with a defined volume shrinkage using the blow molding process - Google Patents
Process for the production of tubular films from thermoplastics with a defined volume shrinkage using the blow molding processInfo
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Description
CHEMISCHE IiERKE HÜLS AG 4370 Mari, den 2O. November 197O - Patentabteilung - 2066/GCHEMISCHE IiERKE HÜLS AG 4370 Mari, the 20. November 197O - Patent Department - 2066 / G
Unser Zeichen: 0.Z.2517Our reference: 0.Z.2517
Verfahren zur Herstellung von Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen mit definiertem Volumensehrumpf mit Hilfe des Blasverfahrens Process for the production of tubular films made of thermoplastic plastics with a defined volume sump with the aid of the blow molding process
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen mit definiertem Volumenschrumpf bei der Weiterverarbeitungstemperatur mit Hilfe des BlasVerfahrens.The invention is a process for the production of Tubular films made of thermoplastics with a defined volume shrinkage at the further processing temperature Help of the blow molding process.
Schlauchfolien werden unter anderem für Verpackungszwecke angewendet, bei denen das Verpackungsgut faltenfrei umschlossen werden soll. In vielen Fällen schrumpft der Inhalt der Folie jedoch nach einer Wärmebehandlung, zum Beispiel durch Kochen oder Sterilisieren der gefüllten Verpackung, so daß anschließend die Folie den Inhalt in Falten umschließt. Es ist dann ein Nachbinden der Verpackung erforderlich. Insbesondere treten diese Nachteile auf, zum Beispiel bei der Verwendung von Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere Polyamiden, als Wursthüllen, Wegen des Schwindens der Wurstfülle beim Kochen und wegen des schrumpffreien Verhaltens der als Kunstdarm verwendeten Schlauchfolie liegt diese nach dem Kochen der Wurst nicht faltenfrei an.Tubular films are used, among other things, for packaging purposes, in which the packaged goods are to be enclosed without wrinkles. In many cases the content of the slide will shrink however, after a heat treatment, for example by boiling or sterilizing the filled packaging, so that subsequently the film encloses the contents in folds. The packaging must then be re-tied. In particular, kick these disadvantages, for example when using tubular films made of thermoplastics, in particular Polyamides, as sausage casings, because of the dwindling sausage filling during cooking and because of the shrink-free behavior of the tubular film used as artificial casing, this lies after the Cooking the sausage is not wrinkle-free.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Schlauchfolie herzustellen, welche einen definierten Vo-The object of the invention is to avoid these disadvantages and to produce a tubular film, which has a defined
1 Zeichnung 209 822/080 51 drawing 209 822/080 5
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lumenschrumpf unter Beibehalten des Kalibers besitzt. Unter Volumenschrumpf wird hier im folgenden nicht das Schrumpfen des Volumens der Folie selbst verstanden, sondern die Veränderung des von der Folie eingeschlossenen Volumens, wobei dieser Volumenschrumpf bei der Anwendungstemperatur in gewünschter Weise eintreten soll, beispielsweise bei etwa 100 0C beim · thermischen Sterilisieren. Eine faltenfreie Verpackung mit der erfindungsgemäß hergestellten Folie wird auch erhalten wenn man die Verpackungsfolie mit dem bereits1 erkalteten konservierten Füllgut kurzzeitig der entsprechenden höheren Temperatur aussetzt und dadurch die Folie einem zweiten Schrumpfprozeß unterwirft. Has lumen shrinkage while maintaining the caliber. In the following, volume shrinkage is not understood to mean the shrinkage of the volume of the film itself, but rather the change in the volume enclosed by the film, this volume shrinkage being intended to occur in the desired manner at the application temperature, for example at about 100 ° C. during thermal sterilization. A wrinkle-free package with the film according to the invention is also obtained if one of the corresponding short-term higher temperature exposing the packaging film 1 with the already cooled conserved filling material and thereby subjecting the film to a second shrinking process.
Bei einer monoaxial verstreckten Folie erzielt man zwar einen Längsschrumpf, jedoch keinen Volumenschrumpf, da sich gleichzeitig der Umfang der Schlauchfolie dem Längsschrumpf entsprechend vergrößert, was zur Folge hat, daß der Folienschlauch nach dessen Schrumpfen das Füllgut in Falten umschließt.In the case of a monoaxially stretched film, longitudinal shrinkage is achieved, but no volume shrinkage, since it occurs at the same time the circumference of the tubular film increases according to the longitudinal shrinkage, with the result that the tubular film after its shrinking, the filling material encloses in folds.
Beim biaxialen Verstrecken wird der Umfang der Schlauchfolie in jedem Falle vergrößert, so daß bei der das Schrumpfen auslösenden Wärmebehandlung die Folie in beiden Richtungen schrumpft. Eine Kaliberkonstanz ist deshalb nach diesem Verfahren nicht gewährleistet.In the case of biaxial stretching, the circumference of the tubular film is enlarged in any case, so that the shrinkage triggers the Heat treatment shrinks the film in both directions. A constant caliber is therefore according to this method not guaranteed.
Es wurde nun gefunden, daß man Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen mit definiertem Volumenschrumpf unter Beibehalten des Kalibers herstellen kann, wenn der Folienschlauch bei Temperaturen wesentlich unterhalb des Schmelzbereiches des thermoplastischen Kunststoffes der Länge nach verstreckt wird, wobei gleichzeitig innerhalb der Reckstrecke das Kaliber des Folienschlauches konstant gehalten wird. Das kann man zum Beispiel dadurch erreichen, daß mit gasförmigen oder flüssigen oder festen Füllkörpern das Kaliber vorgegeben wird, wobeiIt has now been found that tubular films made of thermoplastic Plastics with a defined volume shrinkage can be produced while maintaining the caliber if the film tube stretched lengthwise at temperatures well below the melting range of the thermoplastic material is, while at the same time the caliber of the film tube is kept constant within the stretching section. You can do that for Achieve example in that the caliber is specified with gaseous or liquid or solid packing, with
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gleichzeitig das eingestellte Kaliber über Regelorgane konstant gehalten wird. Eine Vorrichtung zur Durchführung des. erfindungsgemäßen Verfahrens wird beschrieben.at the same time the set caliber is constant via regulating elements is held. A device for carrying out the method according to the invention is described.
Geeignete thermoplastische Kunststoffe zur Herstellung der Schlauchfolien mit definiertem Volumenschrumpf sind Polyolefine, wie beispielsweise Polyäthylen, das nach dem sogenannten Niederdruck-Polymerisationsverfahren herstellt worden sein kann, Polypropylen, Poly- et- Butylen oder auch Copolymerisate dieser Polyolefine, wie zum Beispiel Äthylen- ot- Butylen- oder ftthylen-Propylen-Copolymerisate oder auch Copolymerisate in denen Comonomere mit mehr als vier Kohlenstoffatomen in der Kette enthalten sind· Geeignet sind weiterhin lineare Polyester, zum Beispiel Polyäthylen-Terephthalat oder ein Polyester auf der Basis von Terephthalsäure und 1,4-Bis~(hydroxymethyl)~cyclohexan bzw, Mischkondensate aus den genannten Monomeren, insbesondere aber Polyamide, wie Polycaprolactam, insbesondere Polyaminoundecansäuren oder Polylaurinlactam, oder Polyamide, die aus Diaminen und Dicarbonsäuren hergestellt worden sind, wie beispielsweise Polyamid 6,6 Polyamid 6,10 oder Polyamid 6,12 sowie Polyamide auf der Basis aromatischer, cycloaliphatischer oder verzweigter aliphatischer Diamine oder Dicarbonsäuren. Auch Copolyamide aus mehreren polyamidbildenden Komponenten, beispielsweise aus Caprolactam und Laurinlactam im Gewichtsverhältnis 20 t 80 können eingesetzt werden.Suitable thermoplastic materials for the production of tubular films with a defined volume shrinkage are polyolefins such as polyethylene, which may have been prepared by the so-called low-pressure polymerization, polypropylene, poly-et- butylene or copolymers of these polyolefins, such as ethylene TDC butylene - or ethylene-propylene copolymers or copolymers in which comonomers with more than four carbon atoms are contained in the chain · Linear polyesters, for example polyethylene terephthalate or a polyester based on terephthalic acid and 1,4-bis ~ are also suitable (hydroxymethyl) ~ cyclohexane or mixed condensates from the monomers mentioned, but in particular polyamides such as polycaprolactam, especially polyaminoundecanoic acids or polylaurolactam, or polyamides made from diamines and dicarboxylic acids, such as polyamide 6,6, polyamide 6,10 or polyamide 6 , 12 and polyamides based on aromatic, cycloaliphatic or branched aliphatic diamines or dicarboxylic acids. Copolyamides made from several polyamide-forming components, for example from caprolactam and laurolactam in a weight ratio of 20 to 80, can also be used.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet wesentlich unterhalb des Schmelzbereiches der thermoplastischen Kunststoffe. Insbesondere arbeitet man unterhalb des Erweichungspunktes, beispielsweise beim Niederdruck-Polyäthylen zwischen 70 und 100 0C, bei Polypropylen zwischen 70 und 110 0C, bei Polylaurinlactam zwischen 70 und 120 0C. Beispielsweise liegt der Schmelzbereich von iJiederdruckpolyäthylen zwischen 124 und 132 0C, der von Polypropylen zwischen 158 und 164 0C und der vonThe method according to the invention works substantially below the melting range of thermoplastics. In particular, the process is carried below the softening point, for example when low pressure polyethylene between 70 and 100 0 C, for polypropylene between 70 and 110 0 C, at polylaurolactam between 70 and 120 0 C. For example, the melting range of iJiederdruckpolyäthylen 124-132 0 C, that of polypropylene between 158 and 164 0 C and that of
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Polylaurinlactam zwischen 175 und 180 0C. In jedem Falle wird die Verstreckung aber bei einer Temperatur vorgenommen, die in der Nähe der Temperatur der in Aussicht genommenen Wärmebehandlung für den Schrumpfprozeß liegt. In Sonderfällen kann daher die Verstreckung auch unterhalb der angegebenen Temperaturgrenzen erfolgen.Polylaurinlactam 175-180 0 C. In any case, the orientation is however carried out at a temperature that is close to the temperature of the proposed heat treatment for the shrinking process. In special cases, the stretching can therefore also take place below the specified temperature limits.
Die Verstreckung erfolgt allein in monoaxialer Richtung, d.h. in Abzugsrichtung, wobei die Reckstrecke' in einem entsprechend beheizten Kanal oder Tunnel liegt. Der Folienschlauch wird innerhalb der Reckstrecke mit einem Gas, insbesondere Luft, mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gefüllt oder über einen festen Innendorn gezogen. Wesentlich ist hierbei, daß der Füllkörper das vorgegebene Kaliber innerhalb der Reckstrecke konstant hält. Es wird demnach dafür Sorge getragen werden, daß zum Beispiel ein Druckabfall durch entweichendes Gas oder entweichende Flüssigkeit oder eine Druckerhöhung bei Temperaturerhöhung vermieden wird.The stretching takes place solely in the monoaxial direction, i.e. in the take-off direction, with the stretching path in a corresponding manner heated channel or tunnel. The film tube is carried with a gas, in particular air, within the stretching section a liquid, especially water, filled or drawn over a solid inner mandrel. It is essential that the packing keeps the specified caliber constant within the stretching section. Care will therefore be taken that For example, a pressure drop due to escaping gas or escaping liquid or a pressure increase when the temperature rises is avoided.
Zum Konstanthalten des Innendrucks kann vorteilhaft mit Hilfe einer variablen Reckstrecke gearbeitet werden. Die variable Reckstrecke läßt sich beispielsweise erzielen durch in Folienlaufrichtung ein- oder doppelseitig verschiebbare Galettenständer, deren Bewegungsablauf über eine Regelstrecke mit dem gewünschten Endkaliber gekoppelt ist. Im folgendem wird eine Vorrichtung beschrieben, wie sie in der Abbildung 1 dargestellt ist.To keep the internal pressure constant, a variable stretching section can advantageously be used. The variable The stretching distance can be achieved, for example, by godet stands that can be moved on one or both sides in the direction of travel of the film, whose movement sequence is linked to the desired final caliber via a controlled system. In the following a Device described as shown in Figure 1.
über eine konventionelle Blasfolienanlage (1) wird ein Folienschlauch (2) extrudiert, der nach dem Flachlegen (3) und Passieren einiger Umlenkwalzen (4) sowie einer Tänzerwalze (5) entweder nach dem Abzugswalzenpaar (6) in bekannter Weise auf der Rolle (7) aufgewickelt oder unmittelbar in den Reckständer (8) eingeführt wird. Im ersten Fall erfolgt die Reckung von derA film tube is placed over a conventional blown film line (1) (2) extruded, which after laying flat (3) and passing some deflection rollers (4) and a dancer roller (5) either after the pair of draw-off rollers (6) in a known manner the roll (7) is wound up or inserted directly into the stretching stand (8). In the first case, the stretching takes place from the
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Rolle (7) aus, also in einem zweistufigen Prozeß, im zweiten Fall ist der Arbeitsgang kontinuierlich.Roll (7) off, i.e. in a two-stage process, in the second In this case, the operation is continuous.
Die mit einer vorgegebenen Liegebreite aufgewickelte oder unmittelbar extrudierte Folie wird zur Durchführung des Reckprozesses den Galetten (9) des Reckständers (8) zugeführt, durchläuft daraufhin einen mit Umluft beheizten Recktunnel (10) und wird schließlich nach Passieren der Galletten (11) des Reck-Ständers (12) bei der Rolle (13) wieder aufgewickelt. Durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Gallettengruppen (9) und (11) wird der Schlauch in Längsrichtung gedehnt und zwar um einen Betrag, dor durch das Reckverhältnis bestimmt wird. Um eine Einschnürung des Schlauches in Querrichtung zu verhindern, wird derselbe gleichzeitig mit einem Stützmedium, beispielsweise Luft, einer Flüssigkeit oder einem Dorn auf dem Ausgangskaliber gehalten. Die Luft oder die Flüssigkeit wird mittels einer Injektionsnadel im Bereich A eingedüst. Um der Luftausdehnung beim Erwärmen und dem Luftverlust durch den Walzenspalt der Galletten Rechnung zu tragen, wird der Reckständer (12) beweglich, zum Beispiel auf Schienen angeordnet und über den Motor (14) beispielsweise über eine Spindel (15) von C nach B oder C nach D verschoben. Eine die Liegebreite mechanisch oder optisch abtastende Vorrichtung steuert dabei den Bewegungsablauf. Zur Gewährleistung einer stabilen Führung und Flachlegung des Schlauches sind die Leitbleche (1.6) vorgesehen.The rolled up with a given lying width or immediately To carry out the stretching process, extruded film is fed to the godets (9) of the stretching stand (8) and passed through then a stretching tunnel (10) heated with circulating air and finally, after passing through the gallettes (11), it becomes the stretching stand (12) wound up again at the roll (13). Through the different speeds of the gallette groups (9) and (11), the hose is stretched in the longitudinal direction by an amount that is determined by the stretching ratio. To prevent the hose from constricting in the transverse direction, becomes the same at the same time with a support medium, for example air, a liquid or a thorn on the Original caliber kept. The air or liquid is injected into area A using an injection needle. To the The stretching stand is used to take account of air expansion during heating and the loss of air through the roller gap of the gallettes (12) movable, for example arranged on rails and via the motor (14) for example via a spindle (15) moved from C to B or C to D. One the lying width mechanically or optically scanning device controls it the sequence of movements. To ensure that the hose is guided and laid flat, the guide plates (1.6) intended.
Das Verstreckungsverhältnis laßt sich in üblicherweise durch unterschiedliche Geschwindigkeiten der Abzugswalzen verwirklichen. Es kann 1 · 3,1 bis 1:6 betragen, liegt jedoch insbesondere zwischen 1:2 und 1:4. Der angestrebte Volumenschrumpf beträgt im allgemeinen 5 bis 25 %, insbesondere von 8 bis 15%. The stretching ratio can usually be achieved by different speeds of the take-off rollers. It can be 1 · 3.1 to 1: 6, but is in particular between 1: 2 and 1: 4. The desired volume shrinkage is generally from 5 to 25 %, in particular from 8 to 15%.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man Schlauchfolien deren vorgegebenes Kaliber bei dem Schrumpfprozeß bei der Verarbeitungstemperatur praktisch erhalten bleibt.Tubular films are obtained by the process according to the invention their specified caliber in the shrinking process at the processing temperature is practically preserved.
Das Verfahren soll im folgenden am Beispiel einer Polylaurinlactam-Schlauchfolie beschrieben werden, wobei als Vorrichtung die in der beiliegenden Zeichnung dargestellte verwendet wird.In the following, the method is illustrated using the example of a polylaurolactam tubular film are described using the device shown in the accompanying drawing.
tt Beispiel 1example 1
Polylaurinlactam mit einem Schmelzbereich von 175 bis 180 0C wird mit Hilfe eines Folienblaskopfes zu einem Folienschlauch geformt. Die aus dem Extruder austretende Schlauchfolie mit einem Durchmesser am Blaskopf von 50 mm und einem endgültig gewünschten Durchmesser von 100 mm wird in bekannter Weise flachgelegt. Die flachgelegte Schlauchfolie, die als Wursthülle verwendet werden soll, wird zwischen den Förderwalzen (9) dem auf 80 bis 100 0C beheizten Kanal (10) zugeführt und-mit den Abzugswalzen (11) daraus abgeführt. Zwischen den Förderwalzen und den Abzugswalzen wird der Schlauchabschnitt mit Luft aufgeblasen, beispielsweise über die Injektionsstelle (A). Der Druck innerhalb des Folienschlauchabschnittes wird konstant gehalten, indem die Walzenanordnung (12) bei Druckminderung von der durch die Linie (C) gekennzeichneten Stelle in Richtung der durch die Linie (B) gekennzeichneten Stelle verschoben wird. Bei Druckerhöhung erfolgt eine entsprechend gegenläufige Bewegung, Die Walzenanordnung (12) wird mit Hilfe einer Kaliberabtastung, beispielsweise mechanisch oder optisch, entsprechend gesteuert. Das Verstreckungsverhältnis beträgt 1 s 2,5. Die über die Abzugsanordnung (12) geführte zusammengelegte Schlauchfolie wird anschließend in üblicher faeise über die Rolle (13) aufgerollt. Die Schlauchfolie besitzt einen Volumenschrumpf von 10 %. Bei ihrer Verwendung als Wursthülle ura-Polylaurolactam having a melting range of 175 to 180 0C is formed by means of a film die into a film tube. The tubular film exiting the extruder with a diameter at the die of 50 mm and a finally desired diameter of 100 mm is laid flat in a known manner. The lay-flat tubular film to be used as a sausage casing is fed between the conveyor rollers (9) to the 0 to 100 C, heated to 80 channel (10) and the discharged-with-off rollers (11) thereof. The hose section is inflated with air between the conveyor rollers and the take-off rollers, for example via the injection point (A). The pressure within the film tube section is kept constant by the roller arrangement (12) being displaced from the point marked by the line (C) in the direction of the point marked by the line (B) when the pressure is reduced. When the pressure increases, a corresponding movement in the opposite direction takes place. The roller arrangement (12) is controlled accordingly with the aid of a caliber scanning, for example mechanically or optically. The stretching ratio is 1 s 2.5. The folded tubular film guided over the take-off arrangement (12) is then rolled up over the roll (13) in the usual manner. The tubular film has a volume shrinkage of 10 %. When used as a sausage casing ura-
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schließt die Folie die Wurstfüllung nach dem Kochen faltenfrei.the film closes the sausage filling without wrinkles after cooking.
Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Methode wurde Polyäthylen mit einem Schmelzbereich von 128 0C bei einer Temperatur von 115 bis 120 0C im Heizkanal behandelt» Das Verstreckungsverhältnis beträgt 1 ; 4,0. Der Volumenschrumpf der Schlauchfolie ist IO %. Eine sterilisierte und abgekühlte Füllmasse wurde mit der Schlauchfolie umgeben und anschließend auf 100 0C erhitzt. Die Schlauchfolie umschließt die Verpackung anschließend faltenfrei.According to the method described in Example 1 was treated polyethylene having a melting range of 128 0 C at a temperature of 115-120 0 C in the heating channel "The stretch ratio is 1; 4.0. The volume shrinkage of the tubular film is IO %. A sterilized and cooled massecuite was surrounded with the tubular film and then heated to 100 0 C. The tubular film then encloses the packaging wrinkle-free.
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