DE2207712A1

DE2207712A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Her stellung von Schrumpffolien

Info

Publication number: DE2207712A1
Application number: DE19722207712
Authority: DE
Inventors: Raymond P Akron Ohio Varcalle (V St A)
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1971-03-01
Filing date: 1972-02-18
Publication date: 1972-09-07
Also published as: FR2128340A1; BE779733A; NL7202118A; BR7201110D0; ZA72621B

Description

DIPL.-ING. HANS W. GROENING DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN

PATENTANWÄLTE

S/G 17-104 zb

The Goodyear Tire & Rubber Company, 1144 E. Market Street,

Akron, Ohio 44316/USA

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schrumpffolien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Schrumpffolien aus geschmolzenen thermoplastischen Materialien, wobei sich diese Folien zum Verpakken von verschiedenen Produkten eignen.

Es ist bekannt, thermoplastische Folien herzustellen, die beim Einwirkenlassen von Wärme bestimmte Schrumpfeigenschaften aufweisen. Derartige Folien werden zum Verpacken von verschiedenen Produkten verwendet. Eine bekannte Methode zur Herstelung einer derartigen Folie besteht darin, ein Rohr aus geschmolzenem thermoplastischem Material, wie beispielsweise Polyvinylchlorid oder dergleichen, zu extrudieren, das Rohr durch einen

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inneren Fluiddruck, der innerhalb des Rohres erzeugt wird, zu expandieren, das Rohr in der Weise zu glätten, daß es durch den Walzenspalt eines Walzenpaares geführt wird, und dann nach dem Glätten des Rohres dieses in zwei getrennte Filmfolien zu zerschneiden, worauf die Folien aufgewickelt werden. Bei dieser Folienherstellungsmethode treten im Hinblick auf die gewünschten Schrumpfeigenschaften verschiedene Probleme auf. Die US-PS 3 108 851, 3 161 711, 3 221 084, 3 27H 317 und 3 311 679 befassen sich beispielsweise mit Methoden des vorstehend geschilderten Typs. In diesen Patentschriften werden viele technische Einzelheiten der Folienerzeugung durch Extrusion gezeigt, so daß nachfolgend nicht mehr näher auf diese Methoden eingegangen wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Erzeugung von Schrumpffolien, bei denen nur in sehr geringem Ausmaße die Querschrumpfung, welche durch ein seitliches Verstrecken während des Aufblasens erzeugt wird, verloren geht. Ferner soll erfindungsgemäß eine größere Expansion des extrudierten Rohres proportional zu der Größe der Strangpreßformaustrittsöffnung erzielt werden.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Ansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von extrudierten und aufgeblasenen Schrumpffolien.

In der Zeichnung werden durch die Bezugszahl 1 eine Folienherstellungsvorrichtung und durch die Bezugszahl 2 eine Spannungs-Dehnungs-Vorrichtung gekennzeichnet. Die Vorrichtung 1 weist einen üblichen Extruder 3 auf, der mit einer

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Strangpreßform 4 versehen ist, die eine ringförmige Austrittsöffnung besitzt, durch welche ein Rohr 5 aus geschmolzenem
thermoplastischem Material, wie beispielsweise Polyvinylchlorid," extrudiert und seitlich in der Weise verstreckt wird,
daß ein Aufblähen mittels eines Innendruckes durchgeführt
wird, der durch eine Druckleitung 6 erzeugt wird, die durch
die Strangpreßform führt und mit ihrem Auslaßende in Verbindung mit dem Ende der Strangpreßform steht, aus welchem das
Rohr 5 extrudiert wird. Die Strangpreßform 4· wird an ihrem
Auslaßende von einem Luft durchlassenden Ring 7 umgeben, der ein Paar ringförmiger Kammern 8 und 9 aufweist. Die Kammer 8 weist eine schalenförmige Ringwand 10 auf, die eine Vielzahl von Löchern 11 besitzt, welche in das Innere der Kammer 8
führen und das Durchschicken von Luft aus dem Inneren der
Kammer 8 ermöglichen, wodurch ein schalenförmiges Luftpolster zwischen der schalenförmigen Wand 10 und dem expandierten
Teil 12 des Rohrs 5 gebildet wird. Nachdem das aus der Austrittsöffnung austretende Rohr die Stelle neben der Kammer 9 erreicht hat, wird es durch den Innendruck aus der Leitung 6 expandiert, der dazu neigt, im wesentlichen das Innere der
schalenförmigen Ringwand 12 zu füllen. Das Verhältnis des
Rohrdurchmessers nach der Expansion im Vergleich zu dem Rohrdurchmesser unmittelbar nach dem Austreten aus der Extruderöffnung kann bis zu 8 : 1 betragen. Infolge dieses hohen Verhältnisses kann eine höhere Querschrumpfung in dem fertigen
Produkt erhalten werden. Der Luftstrom aus der Kammer 9 bildet zusammen mit dem Luftstrom aus der Kammer 8 ein schalenförmiges Luftpolster, welches das Rohr 5 bei seiner Expansion abkühlt und steuert.

Die dem Luftring 7 zugeführte Luft wird aus einem Gebläse 13 zugeleitet, das einen Verteiler IH aufweist, an welchem eine

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Vielzahl von Leitungen 15 sitzt. Jede dieser Leitungen gabelt sich in ein Paar von Leitungen 16 und 17, die Drosselklappen enthalten. Die Drosselklappen 18 können derart eingestellt werden, daß sie den Luftstrom zwischen den Leitungen 16 und 17 ausgleichen. Die Kammern 8 und 9 sind in einer Vielzahl von radialen Abteilungen durch Radialwände 19 aufgeteilt. Jedes der Radialabteile in der Kammer 8 wird durch eine der Leitungen versorgt, während jedes der radialen Abteile in der Kammer 9 durch die Leitungen 17 beschickt wird. Der Zweck der Aufteilung der Kammern 8 und 9 in radiale Abteile besteht darin, eine gleichmäßigere Luftdruckverteilung um den ganzen Umfang des Luftringes 7 herum zu bewirken. Zu einer weiteren Luftverteilung können mehrere Leitbleche 20 im Inneren der Kammer 9 vorgesehen sein. Die Leitbleche 20 unterbrechen den Luftstrom in der Weise, wie sie durch die Pfeile in der Zeichnung wiedergegeben wird, wodurch ein gleichmäßigerer ringförmiger Luftstrom um das Rohr 5 an der Stelle erzeugt wird, an welcher die Expansion beginnt. Der Verteiler IH kann mit einem Steuerorgan 21 versehen sein, welches den Druck der Luft steuert, die in die Leitungen 15 und schließlich in den Luftring 7 fließt. Aus der Zeichnung geht hervor, daß die Luft aus.der Kammer 9 längs des Umfanges oder der Außenoberfläche des Rohres 5 nach dessen Extrusion aus der öffnung H streicht und in der gleichen Richtung wie das Rohr 5 zwischen der Außenoberfläche des Rohres und der schalenförmigen Wand 10 wandert, wo eine Vermischung mit der Luft erfolgt, die aus der Kammer 8 durch eine Reihe von Löchern 11 in der Wand 10 austritt. Dieser schalenförmige Luftstrom kühlt und stabilisiert das Kunststoffmaterial bei dessen Verstreckung durch Expansion, die durch den inneren Luftdruck erzeugt wird, der durch die Leitung 6 dem Inneren des Rohres 5 zugeführt wird. Infolge der Kühlungs- und Stabilisierungswirkung des schalenförmigen Luftstroms ist es möglich, ein größeres Expansionsverhältnis des Rohrdurchmessers im Ver-

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gleich zu dem Rohrdurchmesser zu erzielen, den das Rohr bei seinem Austreten aus der ringförmigen Öffnung der Strangpreßform U besitzt. Das Verhältnis einer derartigen Expansion kann bis zu 8 : 1 betragen. Dieses größere Expansionsverhältnis hat ein stärkeres seitliches Verstrecken der Kunststoffolie des Rohres 5 zur Folge, was wiederum letztlich stärkere Ruckschrumpfexgenschaften in der seitlichen Richtung der fertigen Folie bewirkt.

Das Rohr 5 gelangt von dem Luftring 7 zu einem Paar Zusammendruckwalzen 22 und 23, welche das Rohr 5 abflachen und zu einer doppelschichtigen Kunststoffolie verformen. Die Folie wandert dann um eine Abziehwalze 24 und dann um eine Führungswalze 25. Von dort gelangt die Folie durch eine Anordnung von Führungswalzen zu der Spannungs-Dehnungs-Anordnung 2, wo sie zuerst in Kontakt mit einer vorgewärmten Reglerwalze 2 7 gelangt und dann um eine heisse Walze 28 geführt wird. Die vorgewärmte Reglerwalze 27 kann bei einem ungefähren Temperaturbereich von 38 bis 43°C (100 bis 110⁰F) und die heisse Walze bei einem ungefähren Temperaturbereich von 88 bis 110 C (190 bis 230⁰F) gefahren werden. Die heisse Walze wird mit einer größeren Geschwindigkeit betrieben als die vorgewärmte Walze, wodurch eine Längsverstreckung des vorgewärmten Kunststoffmaterials zwischen der vorgewärmten Walze 27 und der heissen Walze 28 erfolgt. Dieses Verstrecken kann durchschnittlich bei einem Verhältnis von 2 : 1 liegen. Nachdem die Folie die heisse Walze 28 verlassen hat, wird sie um eine Abkühlwalze 29 geführt, die ungefähr mit der gleichen Geschwindigkeit wie die heisse Walze gefahren wird und auf einer ungefähren Temperatur von etwa 66 bis 82°C (150 bis 180⁰F) gehalten wird. Das Folienmaterial wird nach dem Verlassen der heissen

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Walze 28 abgekühlt und erfährt eine weitere Abkühlung durch ^! die 'Abkühlungswalze 29. Eine Kautschukwalze 30 rotiert mit
der vorgewärmten Walze 27 und trägt zur Führung und Glättung des Folienmaterials bei. Ein Paar Kautschukwalzen 31 und 32 dreht sich mit der Abkühlwalze und dient wiederum dazu, das Folienmaterial bei der Umführung um die Abkühlwalze zu führen und zu glätten. Nach dem Passieren der Abkühlwalze 29 ' und der Walze 32 gelangt das Folienmaterial durch eine Reihe j von Führungswalzen 33 und dann durch ein Paar Schneidewalzen 34 und 35, die mit einer Geschwindigkeit angetrieben werden, die um 10 bis 15 % niedriger ist als die Geschwindigkeit der ' ' Abkühlwalze 29 und der Kautschukwalzen 31 und 32. Diese Verhinderung der Walzengeschwindigkeit erzeugt zu diesem Zeitpunkt eine Entspannungszone der Folie zwischen der Abkühlwalze und den Schneidewalzen. Während der Zeitspanne, während welcher die Folie durch diese Zone wandert, kann ein gewisses Zurückschrumpfen in Längsrichtung erfolgen, wenn die Längsspannung der Folie entspannt wird. Nach dem Durchlaufen der Schneidewalzen 31 und 35 wird die Folie von einer nicht gezeigten Aufwickelwalze aufgewickelt. In einigen Fällen kann es zweckmäßig sein, die zwei Kunststoffolienschichten zu trennen, die auf das Rohr 5 zurückzuführen sind, das abgeflacht wird, und diese getrennten Schichten durch getrennte Spannungs-Dehnungs-Anordnungen 2 zu führen, welche der in der Zeichnung gezeigten Anordnung ähnlich sind. Verfährt man in dieser Weise, dann werden die seitlichen Außenränder der sich bewegenden
Materialfolie in Längsrichtung abgeschnitten, worauf die einzelnen Schichten voneinander getrennt und um getrennte Führungswalzen geführt werden, welche die einzelnen Schichten
einer Spannungs-Dehnungs-Anordnung zuleiten. Bei einem Vorgehen dieser Art wird jede einzelne Schicht einer individuellen Spannungseinwirkung und Entspannung unterzogen und wird nicht durch die gleichen Walzen in der gleichen Spannungs-

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Dehnungs-Anordnung unter Spannung gesetzt. Gegebenenfalls können die einzelnen Schichten mit verschiedenen Spannungen verstreckt werden.

Die in der vorstehend beschriebenen Weise behandelte Folie besitzt günstige Rückschrumpfexgenschaften. Die günstigsten Schrumpfwerte liegen dann vor, wenn die Folie in der Längsrichtung minimal um 35 % und in der Querrichtung um 15 bis 20 % schrumpft. Diese Schrumpfungen erfolgen, wenn die Folie eine Temperatur von ungefähr 93°C (200⁰F) ausgesetzt wird. Durch die Erfindung ist es möglich, dieses günstige Ergebnis zu erzielen, und zwar infolge des größeren Expansionsverhältnisses des Rohres im Vergleich zu dem Rohrdurchmesser, der aus der Strangpreßformöffnung austritt,das durch den schalenförmigen Luftvorhang erzielt wird, wobei noch hinzukommt, daß die Folie zusätzlich in der Spannungs-Dehnungs-Vorrichtung in Längsrichtung verstreckt und entspannt wird. Auf diese Weise wird eine Folie erhalten, die in größerem Ausmaße ihre Rückschrumpfexgenschaften beibehält als die Folien, die nach üblichen Methoden hergestellt werden.

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Claims

Patentansprüche

( 1.j Verfahren zur Herstellung einer Schrumpffolie aus einem ^geschmolzenen thermoplastischen Material, wobei ein Rohr aus einem geschmolzenen thermoplastischen Material durch eine ringförmige Strangpreßform gezogen wird und das Innere des Rohrs zur Bewirkung einer radialen Expansion desselben unter Druck gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger und schalenförmiger Luftstrom quer zu dem Umfang des Rohres an der Stelle geleitet wird, an welcher es radial expandiert wird, um das Rohr abzukühlen und seine Expansion zu steuern, das Rohr unter Bildung einer aus zwei Schichten bestehenden Folie flachgedrückt wird, die Folie erhitzt wird, eine Längsspannung zur Verstreckung der Folie angelegt wird, die Folie abgekühlt wird, wenigstens ein.Teil der Längsspannung der Folie entspannt wird und die Folie auf einer Walze aufgewickelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schichten voneinander nach dem Glattdrücken des Rohres getrennt werden und anschließend getrennt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 behandelt werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 2, bestehend aus einer Strangpreßform mit einer ringförmigen Öffnung, durch welche ein Rohr aus einem thermoplastischen Folienmaterial gezogen wird, und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Innendruckes innerhalb des Rohres

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zur Bewirkung einer radialen Expansion desselben, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (7) neben der Strangpreßform (4), welche einen schalenförmigen Luftstrom auf die äußere Oberfläche (12) des Rohres (5) richtet, nachdem das Rohr die ringförmige öffnung der Strangpreßform (4) verlassen hat, wodurch eine gesteuerte Expansion des Rohres unter gleichzeitiger Abkühlung desselben bewirkt wird, Zusammendrück- oder Glättungswalzen (22, 23), mit deren Hilfe das Rohr (5) zusammengedrückt und geglättet wird, nachdem es die ringförmige öffnung der Strangpreßform (4) sowie den schalenförmigen Luftstrom verlassen hat, und eine Spannungs-Dehnungs-Einrichtung (2), in der

das aus den Zusammendrück- oder Glättungswalzen (22, 23) austretende Folienmaterial nacheinander um eine Reihe von Walzen (30, 27, 28, 31, 29, 32) gewickelt wird, welche das Material in der Längsrichtung transportieren, wobei die Drehungsgeschwindigkeit dieser Walzen derartig ist, daß eine Zone einer Längsverstreckung bei einer erhöhten Folientemperatur und eine Entspannungszone nach einem Absinken der Folientemperatur erzeugt werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs-Dehnungs-Einrichtung aus einer vorgewärmten Walze (27), einer heißen Walze (28), die mit einer größeren Drehungsgeschwindigkeit gedreht wird als die vorgewärmte Walze (27), einer Abkühlwalze (29), die im wesentlichen mit der gleichen Drehungsgeschwindigkeit wie die heisse Walze gedreht wird, und einem Paar Schneidewalzen (34, 35), die mit einer geringeren Umdrehungsgeschwindigkeit als die Abkühlwalze (29) gedreht werden, besteht, wobei das geglättete Rohr einer Längsspannung unterzogen wird, wenn es zwischen der vorgewärmten Walze (27) und der heissen Walze (28) verläuft, und wenigstens zum Teil entspannt wird, wenn es sich zwischen der AbkühlwaLze (29)

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und den Schneidewalzen (34, 35) bewegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den schalenförmigen Luftstrom erzeugende Einrichtung (7) aus einem Ring mit einer perforierten schalenförmigen Wand (10), welche das Auslaßende der Strangpreßform (1) umgibt, besteht, wobei die Oberfläche dieser Einrichtung in der Nähe der Strangpreßform (H) den kleinsten Durchmesser besitzt und mit zunehmendem Abstand von der Strangpreßform größer wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (7) in zwei ringförmige Kammern (8, 9) unterteilt ist, wobei eine dieser Kammern Luft durch Löcher in der strahlenförmigen Wand (10) zuführt, und die andere Kammer einen ringförmigen Luftstrom liefert, der zwischen dem Rohr (5) und der schalenförmigen Wand (10) strömt und sich mit der Luft vermischt, die aus den Löchern in der schalenförmigen Wand (10) austritt, wobei das Abkühlen und die Steuerung der Expansion des Rohres nach dem Austritt aus der Strangpreßform (H) unterstützt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide ringförmigen Kammern (8, 9) in radiale Abteile durch radiale Wände (19) aufgeteilt sind, wobei jedes radiale Abteil mit einer Quelle für Druckluft in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der ringförmigen Kammern (8, 9) einige Leitbleche (20) enthält, die eine gleichmäßige Verteilung der Luft an den Umfang des Rohres (S) aus thermoplastischer Folie bewirken.

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