DE2240964A1

DE2240964A1 - Extrusions-blasverfahren zum herstellen von folien oder schlaeuchen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2240964A1
Application number: DE2240964A
Authority: DE
Inventors: Ajit Kumar Bose; Daniel R St Eve
Original assignee: Leco Industries Ltd
Current assignee: Industries Leco Inc
Priority date: 1970-10-12
Filing date: 1972-08-21
Publication date: 1974-03-07

Description

Extrusions-Blasverfahren zum Herstellen von Folien oder Schläuchen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Extrusions-Blasverfahren zum Herstellen von Folien oder Schläuchen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bei welchem ein extrudierbarer, folienbildender thermoplastischer Harzwerkstoff zu einem im Fließzustand befindlichen Schlauch oder einem ebensolchen Hohlkörper extrudiert wird, der nach dem Extrudieren zu einer gewünschten Größe aufgeblasen wird Zum leichteren Verständnis der Beschreibung der Erfindung ist hauptsächlich Polyäthylen als Beispiel herangezogen, da es ein typisches extrudierbares, folienbildendes thermoplatisches Harz und ein heute allgemein für solche Zwecke verwendetes Material ist. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung sich nicht hierauf beschränkt.
Folien und Schläuche aus fließpreßbarem Material, wie z. B.
Polyäthylen, Polypropylen und andere werden in vielfältiger Art auf den verschiedensten Gebieten verwendet, z. B. im Verpackungswesen, im Bauwesen usw. Je nach der besonderen Verwendung werden verschiedene Eigenschaften verlangt. Für die Verpackungsindustrie z. B. werden für bestimmte Verwendungsarten ausgeglichene mechanische Eigenschaften im Hinblick auf die Schrumpffähigkeit erwartet - z. B. für Schrumpffolienpackungetwo das Einwickelmaterial, gegf. mit Aufdruck, so auf die Ware gegeben wird, daß es sich dieser nach einer Schrumpfbehandlung der Folie oder des Schlauches rundum anpaßt. Weitere Anforderungen an die Folien oder Schläuche entweder allgemein oder in Verbindung mit den Schrumpfeigenschaften sind guter Hochglanz (optisch) und/oder wenig Schleier (Mattheit), im allgemeinen zusammen mit guter Zugfestigkeit, guter Dehnung, guter Schnittfestigkeit und guter Stoßfestigkeit.
Die obigen Eigenschaften sind in der einschlägigen Technik bekannte zusammenfaseende Begriffe. Der Ausdruck "Schrumpfung" oder "schrumpfbar" beschreibt bei Folien oder Schläuchen die- Fähigkeit, über den ganzen Bereich nach entsprechender Aktivierung geschrumpft werden zu können. Die Aktivierung erfolgt normalerweise durch Wärmebehandlung(die im allgemeinen durchgeführt wird, nachdem die Folie oder der Schlauch an Ort und Stelle, d.h. rund um einen Gegenstand oder eine Ware - angebracht worden ist).
Geringe Schleierwerte sind sehr erwünscht, weil andernfalls die Durchsichtigkeit des Schlauchs oder der Folie schlechter ist, was den Wert mindert. Bei anderen Erzeugnissen wird wegen des im Handel erwünschten guten Aussehens Hochglanz verlangt.
Die Zugfestigkeit von Folie und Schläuchen muß auch für normale Handhabung ohne Zerreißen ausreichen. Die Schnittfestigkeit muß zusammen mit der Stoßfestigkeit gute Steifheit, jedoch bei ausreichender Nachgiebigkeit für Verpackungszwecke usw. ergeben.
Die Stoßfestigkeit von Folie oder Schlauch muß ausreichen, um Brüche wegen Sprödigkeit zu vermeiden, gas Anpassen an die Umrisseeines Gegenstandes. zu ermöglichen.
Mehrere der obigen kennzeichnenden Eigenschaften werden durch die Tatsache beeinflußt, daß Polyäthylenharz wie ähnliche andere Materialien nach der Herstellung einen bestimmten Kristallisationsgrad aufweisen, der entsprechend dem Herstellungsverfahren (z*B.
ba-tching, "J-type"-Reaktor) variiert. Bei Homopolyäthylen von niedrige-r Dichte (z.B. 0,918 bis 0,925) beträgt der #ristallisationsgrad z.B. zwischen 50 bis 60 %.
Ein großer Prozentsatz der Folien und Schlauch-Herstellung wird herkömmlicherweise nach dem in der Fachwelt als "Hohlkörper-Blasverfahren" bekannten Verfahren durchgeführt. Wegen der bekannten Einzelheiten dieses Verfahrens kann z.Bs auf die kanadische Påtentschrift 460,96) hingewiesen werden, die ein solches Verfahren beschreibt. Kurz gesagt besteht dieses Verfahren darin, daß ein extrudierbares, folienbildendes Harz mittels einer F1-ießpreßmaschine durch ein Spritzwerkzeug zu einem Hohlkörper oder Schlauch ausgepreßt wird, der dann in einer einzigen Stufe (unter Benutzung einer Druckdifferenz zwischen dem Innern des Hohlkörpers und der Atmpsphare) zu einer gewünschten Größe aufgeblasen wird. Der Hohlkörper ode-r der Schlauch können nach der Verfestigung normalerweise zur Bildung einer Folie (Blattbildung) aufgeschnitten werden.
Beim herkömmlichen Verfahren läßt man eine einzige Kühlvorrichtung auf- den nach dem Extrudieren im #Flie.ßzus-tande be#ind,iichen Hohlkörper einWirken#.
Die Eigenschaften geblasene Schläuche oder Folien aus Polyäthylen variieren erheblich (in Abhängigkeit von verschiedenartigen Extrudierungsbedingungen - z.B. der Schmelztemperatur)~ Selbst beim Arbeiten unter den für irgendeine gewünschte Eigenschaft besten Bedingungen kann allgemein gesagt werden, daß sich beispielsweise bei Polyäthylen mit niedriger Dichte folgende Eigenschaften ergeben: Schleier-Wert 6 bis 8 ffi (gemessen nach ASTM-Test D-1003-61); ausgezeichnet ist dabei 0-5 #, gut 5-10 % und schlecht 10 % und mehr; Glanzwert 90 bis 100 ffi (nach ASTM test D-525-55T), ausgezeichnet ist dabei 90 bis 105 %, gut 75 bis 89 % und schlecht 88 % und weniger; eine durchschnittliche Zugfestigkeit zwischen 2000 und etwa 2800 psi (basierend auf dem Mittel aus den Werten in Längs- und Querrichtung, wobei ausgezeichnete Werte zwischen 2000 und 2900 psi liegen, gute zwischen 1700 bis 2000 psi, schlechte unter 1700 psi); eine Schnittfestigkeit von etwa 30.000 (ausgezeichnete Werte liegen zwischen 29.000 und 31.000); eine Stoßfestigkeit von etwa 60 g/Mil (1 Mil Dicke) (ausgezeichnete Werte 56 - 64 g/Mil) und Schrumpfkennwerte, wenn das Verhältnis des Wertes in der Längsrichtung zu dem in der Querrichtung zwischen etwa 8:1 bis etwa 5:1 liegt, die im Mittel bei 70% Schrumpffähigkeit in Längsrichtung und 20 bis 50 ffi in Querrichtung liegen. Die Kennwerte der Zugfestigkeit des geblasenen Schlauches oder der Folie sind (wie bei der Schrumpfbarkeit) normalerweise in der Längsrichtung viel größer als in der Querrichtung, z.B. 2800 psi im Vergleich zu 2500 psi, was recht Wnvorteilhaft ist.
Den Fachleuten ist bekannt, daß man bessere Glanzwerte (zwischen 90 bis 105 %) und Schleierwerte (4 bis 5 %) durch Erhöhen der Schmelztemperatur des Extruders und durch größere Abstandshöhe der Gefrierlinie des geblasenen Hohlkörpers erhalten kann, jedoch ergibt sich dann ein großer Abfall der Zugfestigkeit, der Schnittfestigkeit und der Stoßfestigkeit solcher Folien. Umgekehrt können Zug-, Stoß- und Schnittfestigkeit des Erzeugnisses nur auf Kosten der Mattheitskennwerte (zwischen 10 bis 20 %) und der Glanzwerte (zwischen 75 bis 89 %) erhöht werden.
Entsprechend der derzeitigen Technologie werden in der herkömmlichen Weise geblasene Schläuche oder Folien mit sehr großen Unterschieden in den Schrumpfeigenschaften in der Querrichtung gegenüber denen in der Längsrichtung erzeugt (Die Längs- oder "Maschinen"- Richtung ist die diejenige, in welcher der Schlauch aus dem Extruder kommt und aufgewickelt wird). Dies beruht auf einem dem Hohlkörperblasverfahren innewohnenden Kennzeichen, wonach der im Fließzustand befindliche Schlauch in Längsrichtung gestreckt (d.h. in der "Maschinenrichtung" gezogen) wird und zwar 5 bis 8 mal mehr als der Hohlkörper in der Querrichtung (mit Hilfe eines Luftdruckunterschiedes)gedehnt wird, damit man einen fornibeständigen Hohlkörper erhält. Dabei wird ein Blasverhältnis von wenigstens 1,5:1 verwendet. Daher wird eine solche Folie oder ein solcher Schlauch vorzugsweise in Längsrichtung schrumpfen, was natürlich entsprechende Berücksichtigung in den Abmessungen für Verpackungszwecke usw. erfordert. Weiterhin ist es sehr schwierig, Schrumpffolien mit Aufdrucken zu liefern, die nach dem Schrumpfen ein Erzeugnis mit klaren, lesbaren Aufschriften ergeben.
Beste-Kennwerte vielseitig verwendbarer Schläuche oder Folien für mannigfache Anwendungsfälle sollten sein;ein Schleierwertprozentsatz zwischen etwa 0 bis 5 %, ein Glanzwert von 90 bis 105 %, eine mittlere Zugfestigkeit von etwa 3000 psi (wobei die Festigkeit in Längs- wie in Querrichtung im wesentlichen gleich sei), eine Schnittfestigkeit von etwa 30.000 und eine Stoßfestigkeit von mindestens 60 g/Mil (bei 1 Mil Dicke).
Ebenso sollten die Kennwerte der Folien oder Schläuche für Schrumpfzwecke in Längs- und Querrichtung am besten praktisch gleich sein.
Viele Versuche und umfangreiche Forschungsarbeiten sind zur Verbesserung und zum Ausgleich der Eigenschaften der Folien und Schläuche ohne Opferung einer oder mehrerer anderer Eigenschaften unternommen worden - beispielsweise Nachbehandlungen der Folien, jedoch wird allgemein die Zugfestigkeit vermindert oder andere Eigenschaften werden geopfert. Im allgemeinen ist jedoch keines dieser Verfahren sehr erfolgreich gewesen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sehr einfaches, wirtschaftliches und praktisches Verfahren zur Herstellung von Folien und Schläuchen unter Verwendung des Hohlkörperblasverfahrens zu entwickeln, welches die bisherigen Nachteile vermeidet und gleichzeitig bessere Eigenschaften der Folien oder Schläuche ergibt.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe liegt zunächst darin, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung im Anschluß an das Extrudieren und während der Ausdehnung des im Fließzustand befindlichen Schlauches dieser auf eine Temperatur gekühlt wird, die der Bildung von Kristalliten in ihm förderlich ist, wonach er einer Verweilzeit unterworfen wird, die ausreicht, um amorphe Bereiche im Innern des Materials entstehen zu lassen, wonach man den so entstandenen, im Fließzustand befindlichen Schlauch sich im wesentlichen ohne Kristallbildung in seinem Inneren vertestigen läßt.
Die erfindungsgemäße Lösung liegt weiter in einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine erste Kühlvorrichtung für einen extrudierten, im Fließzustand befindlichen Schlauch vorgesehen ist, die einen Durchlaufraum für die Aufnahme des Schlauchs aufweist und für die Anbringung auf dem Spritzwerkzeug in der Laufrichtung der Folie geeignet ist, daß ferner eine Verweilvorrichtung der ersten Kühlstufe in Bewegungsrichtung der Folie nachgeschaltet ist, die eine Verweilkammer besitzt, die die Folie noch im Fließzustand von der ersten Kühlvorrichtung kommend aufnehmen kann, daß mit der genannten Verweilkammer eine Vorrichtung verbunden ist, die der Folie die fühlbare Wärme entzieht, während sie gleichzeitig die Dehnung der Folie um einen solchen Betrag gestattet, daß sich Kristallite in ihr bilden können, und daß in betriebsmäßiger Verbindung mit der Verweilvorrichtung und dieser in Bewegungsrichtung nachgeschaltet eine zweite Kühlvorrichtung vorgesehen ist, die ebenfalls eine Durchgangsöffnung von zur Aufnahme der aus der Verweilvorrichtung kommenden Folie passender Größe hat, zwecks weiterer Kühlung und Verfestigung der normalisierten Fließfolie, so daß eine amorphe Folie mit im Inneren verstreuten Kristalliten erzeugt wird, die im wesentlichen frei von kristallisierten Bereichen ist.
Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin neue Polyäthylen-und Polypropylenerzeugnisse oder deren Copolymere, die im Falle des Polyäthylens bei einer Ausführungsform verfestigte amorphe Polyäthylenfolien oder -Schläuche darstellen, bei denenftn den amorphen Bereichen über die Folie Kristallite verstreut sind, wobei die Folie im wesentlichen frei von kristallisiertem Polyäthylen ist, und bei einer weiteren Ausführungsform extrudierte Polyäthylenfolien oder -schläuche mit einem ausgeglicheneren Verhältnis der Eigenschaften in Längsrichtung : Querrichtung -z.B. etwa zwischen 2:1 bis etwa 1:1, wobei die Folie weiterhin gekennzeichnet ist durch bessere für das Schrumpfen wichtige Eigenschaften - z.B. mit einer mittleren Zugfestigkeit aus den Werten in Längs- und Querrichtung von mindestens 2800 psi sowie Schleiereigenschaften, die bei Test nach ASTM D-1005-61-weniger als 4 %, und Glanzeigenschaften, die nach ASTM D 52)-5)T mindestens 115 ergeben.
Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können Folien und Schläuche mit verbesserten Eigenschaften im Vergleich zu den bisher vorgeschlagenen Lösungen sehr einfach und wiutschaftlich erhalten werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung läßt sich mit dem bekannten Hohlkörperblasgerätetyp durchführen, wenn er wie hier beschrieben abgeändert wird. Das Verfahren kann auch für Te der Folien-und Schläucheherstellung angewendet werden unter Beibehaltung der verbesserten Eigenschaften der Erzeugnisse, die denen überlegen sind, die man mit irgendeiner anderen vorgeschlagenen-Art der Herstellung von Erzeugnissen nach dem Hohlkörperblasverfahren erhält, die nur ein oder zwei der gewünschten Eigenschaften des Erzeugnisses ergibt. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist, daß im Gegensatz zu bekannten Vorschlägen keine zusätzlichen Verfahrensstufen für die Herstellung von Folien mit besseren Eigenschaften not#wendig sind.
Ohne eine Begrenzung auf eine bestimmte Theorie vornehmen zu wollen, sei erläutert, daß das erfindungsgemäße Verfahren so auf das im Fließzustand befindliche Material einwirkt, daß sich erst Kristallite bilden und dann die Bildung amorphen Materials rund um die Kristallite herum ermöglicht wird, wonach die noch weiche Folie zwecks Verfestigung des Materials im wesentlichen ohne irgendwelche Kristallisierung abgekühlt wird.
Während der Bildung der Kristallite wird der größte Teil der Ausdehnung des im Fließzustand befindlichen Schlauches vorgeim nommen, was zu dertwesentlichen gleichmäßigen Verteilung nach Anzahl und Abstand der Kristallite beiträgt, die augenscheinlich amorphe Bereiche um sich haben - d.h. während der Ausdehnung werden die Kristallite sowohl in Längs- als auch in Querrichtung gestreckt.
Der Vorgang der Kristallitbildung geht vorzugsweise während der ersten Kühlstufe vor sich und wird im wesentlichen in der nachfolgenden Verweilstufe vollendet. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, die Kristallitbildung nach dem ersten Kühlen des im Fließzustand befindlichen Materials zu veranlassen - d.h.
während der Verweilstufe , wobei in der Verweilstufe auch eine leichte Abkühlung stattfindet.
In allen Fällen wird die Temperatur des im Fließzustand befindlichen Materials während des ersten Kühlvorgangs und in der Verkeilstufe oberhalb der Kristallbildungstemperatur des extrudierten Materials gehalten, und zwar möglichst innerhalb eines Temperaturbereichs ab etwa 200 C (300 F) unter der Fließpreßtemperatur, jedoch über der Kristallisierungstemperatur des Materials. Die Temperatur kann verständlicherweise entsprechend der für das Verfahren verwendeten, speziellen Materialart variieren, doch werden im allgemeinen Polyäthylen und andere ähnliche Polymere oder Copolymere auf zwischen etwa 29 bis 73 C (20 bis 1000 F) unterhalb der Fließpreßtemperatur abgekühlt. Die Kristallitbildungstemperatur - also die Temperatur, bei welcher sich in dem WIaterial Krisstallite bilden - ändert sich in Abhängigkeit von den jeweils verwendeten besonderen material. Diese Temperaturen sind für die verschiedenen materialien in der Fachwelt bekannt oder können leicht bestimmt werden; z#B. liegen sie bei Polyäthylen niedriger Dichte und bei einer Schmelztemperatur von 16c -1760C zwischen etwa 143 bis 160°C ( immer abhängig von der speziellen als Ausgangsmaterial benutzten Harzart ).
Die erste Kühlstufe kann mit jeder geeigneten Vorrichtung ausgeführt werden, z.B. durch Benutzung äußerlich angewandter gasförmiger Kühlmedien ( typisch Luft von geeigneter Temperatur ), fester Kühlmittel - z.B. eines Kühlringes von ebenfalls geeigneter Temperatur usw. Der Fachmann versteht, daß die Temperatur der ersten Kühlvorrichtung in der ersten Kühlstufe in Abhängigkeit von mehreren Faktoren variiert - wie ZQB. von der FließpreB-geschwindigkeit der Folie, der Schmeiztemperatur usw. Vorzugsweise wird als gasförmiges Kühlmedium Luft benutzt, und zwar in der Weise, daß ein möglichst kleines Luftvolumen mit mittlerer Gsschwindigkeit verwendet wird. Bei diesem Verfahren verleiht das gasförmige Kühlmedium dem Blaskörper auch Stabilität.
Während der ersten Kühlstufe und der Verweilstufe dehnt sich der im Fließzustand befindliche Schlauch aus, und auf diese Weise werden die in dem material gebildeten Kristallite sowohl in Längs- als auch in Querrichtung gestreckt, und zwar durch den Förderzug der Maschine einerseits und durch das Aufblasen andererseits.
Die zweite Stufe, nämlich der Normalisierung des im Fließzustand befindlichen materials oder seines Einer-Verweilzeit-Unterwerfens wird vorzugsweise so durchgeführt, daß der im Fließzustand befindlichte Blas.körper moglichst wenig beunruhigt wird. Während dieser Stufe wird Wärme rings um den Fl-ießkörper weggeführt, zw.eckmäßiqerweise durch Bildung eines Teilvakuums außen rings ueben Blaskarper. Es wurde gefunden, daß,wenn die Bildung von Kristalliten während der ersten Kühlatufe ermöglicht wird, die Verweilstufe dann die Bildung und das Wachsen amorpher Bereiche rund um die Kristallite erlaubt Die Bildung von Kristalliten kann jedoch auch in der Verweilstufe stattfinden, wenn eine leichte Kühlwirkung auf den Fließkörper ausgeübt wird.
Es ist erwünscht, daß die Verweilstufe an einer Stelle durchgeführt wird, die von der ersten Kühlstufe in der dewegungsrichtung des im Fließzustand befindlichen schlauches einen hbstand hat.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß durch Anwendung eines Vakuums in der Verweilstufe dem Blaskörper zusätzliche Stabilität vermittelt wird, was nachfolqend erläutert wird, und daß außerdem dem Blaskörper durch Einwirkung des Teil vakuums ermöglicht wird, sich auszudehnen, was als Ursache der zusätzlichen Stabilität angesehen wird Während der nächsten Stufe läßt silan das normalisierte, noch im Fließzustand befindliche Erzeugnis sich verfestigen, vorzugsweise mittels des Hindurchgehens durch eine weitere Kühlstufe, wodurch der Fließzustand in den festen Zustand umgewandolt wirdl und zwar praktisch ohne Bildung kristallisierter Bereiche.
Während dieser letzten Stufe wird der noch fließfähige Schlauch weiter bis zur gewünschten Größe gedehnt. VorZL1¼0sweise wird die letzte Kühlstufe als Abschreckstufe unter Verwendung eines großen Volumens eines gasförmigen Kühlmediums, z.B. Luft, mit geringer Geschwindigkeit ausgeführt. Es ist erwünscht, daß die letzte Kühlstufe an einer Stelle durchgeführt wird, die einen Abstand von der Verweilstufe hat.
Es wurde erkannt, daß das Verfahren #i#Ü(ieL liegenden Erfindung als eine Art doppeltes Extrusionsverfahren wirkt, worin nach dem Fließpressen der im Fließzustand befindliche Schlauch bis zu einer ersten Größe aufgeblasen wird, währenddessen er zwecks Einleitung der Bildung von Kristalliten gekühlt wird, und wobei alle Schmelzun ~regelmäßigkeiten ausgeglichen werden und er in Längs- und Querrichtung gedehnt wird. Danach wird der Schlauch im Anschluß an die Verweilstufe, während der vorzugsweise nur die fühlbare Wärmemenge an die Atmosphäre abgegeben wird1 bei schneller Kühlung im gewünschten kleinen Größenänderungsver-@ältnis in Querrichtung gedehnt und in Längsrichtung gestreckt.
Bei der letzten Dehnung erlaubt das vorliegende Verfahren, im Gegensatz zum konventionellen Hohlkörperblasverfahren, bei welchem im Fließzustand befindliches material unter Einwirkung des Werkzeugwiderstandeei extrudiert wird, die Ausdehnung unter wirklich neutralen und freien Fließverhältnissen, so daß sich der Endbetrag der Aufblasung als Summe der ersten und der letzten Dehnungsstufe ergibt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise in einem geschlossenen Haum durchgeführt, so daß unerwünschte Einflüsse auf den im Fließzustand befindlichen Schlauch vermieden werden. Zu diesem Zweck können die erste Kühlstufe, die Werweilstufe und die Endkühlstufe in einem den im Fließzustand befindlichen Schlauch an #den geeigneten Stellen umgebenden geschlossenen Gehäuse durchgeführt werden.
leiter wurde gefunden, daß es wünschenswert ist, das Gesamt Aufblasverhältnis in Hinblick auf die testen Eigenschaften eiter extrudierten Folie auf mindestens etwa 2,5:1 zu halten, während Aufblas-Verhältniswerte von 3,5:1 besser ausgeglichene Eigenschaften der Erzeugnisse bei höherer Ausbeute und guter Stabilität des blaskörpers während der Herstellung gewährleisten.
Vorzugsweise liegt das Anfangs-Aufblasverhältnis der ersten Dehnungsstufe möglichst; zwis@h@r etwa 1,3:1 und etwa 1,5:1, wcbei das nachfolgende Aufblas-Jerhaltnib etwas höher 3iegt, so daß das Gesamt-Aufblasverhältnis zwischen etwa 3,0:1 bis 3,5:1 möglichst bei etwa 3,3:1 liegt Die erste und ci L letzte kühlstufe können sel1#stvet-ätändiich ~in je mehreren Kühischritten arbeiten, um den im Fließzustand befindlichen Blaskörper im gewünschten Maße abzukühlen.
Jedoch ist dies normalerweise nicht notwendig, weil die gewünschte Kühlung im allgemeinen in einem einzigen Schritt erreicht werden kann.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jede geeignete erste Kühleinrichtung zur Abkühlung des im Fließzustand befindlichen Schlauches auf die gewünschte Temperatur im Anschluß an den Fließpreßvorgang umfassen. Herkömmlicherweise besteht eine solche Kühlvorrichtung aus einer Vorrichtung zur Lieferung eines gasförmigen Kühlmittels auf die Außenfläche des Schlauches mit einer Einrichtung zur Regelung von IXIenge und Geschwindigkeitfdes Kühlmittels. Die erste Kühlvorrichtung hat möglichst im wesentlichen dieselbe Bauart, wie sie nachstehend für die zweite Kühlvorrichtung beschrieben ist.
Für die Anbringung der ersten Kühlvorrichtung auf der Fließpreßeinrichtunq, vorzugsweise etwas entfernt von der Stelle, an welcher das geschmolzene Material als ringförmiger Schlauch extrudiert wird, d.h. vom Spritzwerkzeug, kann eine vorzugsweise einstellbare Einrichtung vorgesehen sein. Die Verweilkammer kann die Gestalt eines umschlossenen, mit einer Einrichtung zum Abziehen der fühlbaren Wärme aus der den im Fließzustand befindlichen Schlauch umgebenden Atmosphäre versehenen Raumes haben. Im hier vorliegenden Anwendungsfall hat also die Verweilstufe die Bedeutung, daß die den im Fließzustand befindlichen Schlauch umgebende fühlbare Wärme (ohne Zuführung von Wärme) abgeleitet und die Bildung amorpher Bereiche in ihm ermöglicht wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Verweilstufe ein den Schlauch umgebendes ringförmiges Gehäuse mit Durchqangsöffnungen, die den Durchgang des im Fließzustand befindlichen Schlauches durch die Kammer gestatten, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Teil vakuums in der Kammer zwecks Abführens der fühlbaren Wärme. Die Durchmesser der Durchgangsöffnungen der Verweilstufe müssen natürlich eine das Umschließen des runden Schlauches ausreichende Größe haben und vo.rzugsweise 1/2 bis 1 1/2 Zoll größer sein. Für die Erzeugung des Teil vakuums in der Verweilstufe kann jede beliebige einschlägige Vorrichtung verwendet werden, z.B. eine Luftpumpe. Die Luftpumpe kann durch eine oder mehrere Leitungen mit der Verweilkammer verbunden sein. Sie hat vorzugsweise eine Regelvorrichtung, die es erlaubt, größere oder kleinere Luftmengen aus der Verweilkammer abzuziehen, so daß Größe und Art der herzustellenden Schläuche oder Folien variiert werden können.
Die Länge der Verweilkammer kann unterschiedlich sein' und wenn gewünscht, kann das Gehäuse zwecks Anpassung an verschiedene Verweilzeiten des im Fließzustand befindlichen Schlauches verstellbar sein. Die Verweilzeiten sind durch die Art des verwendeten #aterial5, den Schlauchdurchmesser usw. bestimmt; sie lassen sich durch Fachleute leicht ermitteln. Die Verweilstufe ist von der ersten KüHlvorrichtung in axialer Richtung vorzugsweise etwas abgesetzt; für die Anbringung in entsprechender Lage läßt sich jede einschLägige Befestigungsvorrichtung verwenden Durch diese Anbringung der Verweilstufe in einem axialen Abstand von der ersten Kühlvorrichtung werden die entsprechenden Behandlungszonen voneinander, getrennt.
Eine zweite Kühivorrichtung, die die Gestalt einer Ringzone hat, vorzugsweise einer den geschmolzenen Schlauch ringsum umschließenden Zone, ist - vorzugsweise einstellbar -- an einer axial etwas von der Verweilkammer befindlichen Stelle in betrieblicher Verbindung mit dieser angebracht, so daß der ringförmige Schlauch durch sie hindurchgehen kann. Eine bevorzugte Bauart dieser zweiten Kühivorrichtung besteht aus einem Gehäuse mit einer oberen und einer unteren Durchgangsöffnung von für den Durchgang eines im Fließzustand befindlichen Schlauches ausreichendem Durchmesser, einer Vorrichtung zur Belieferung dieses Gehäuses mit einem gasförmigen Kühlmittel, so'wie einer Einrichtung innerhalb des Gehäuses zum Ausrichten des gásförmigen KühlT mittels vorzugsweise in der Bewegungsrichtung des im Fließzustand befindlichen Schlauches. Es ist erwünscht, daß die letztgenannte Vorrichtung einstellbar ist, damit die Richtung des gasförmigen Mediums nach dem Schlauch hin geändert werden kann.
Zum Anbringen der zweiten Kühlvorrichtung wieder in axialen Abständen von der ersten Kühlvorrichtung und von der Verweilkammer, können Befestigungsmittel wie Konsolen o.dgl. vorgesehen sein. Die Quelle des gasförmigen Kühlmittels kann von bekannter Art sein und z.B. aus gegebenenfalls gekühlter Preßluft bestehen. Die Preßluft kann mit verschiedenen Geschwindigkeiten zwischen 300 bis 1200 m/min zuströmen. Am besten wird das gasförmige Kühlmittel dem ringförmigen Gehäuse der ersten und der zweiten Kühlvorrichtung in Gestalt eines rundumreichenden Ringes mittels vieler einzelner Strahlen zugeführt, so daß es einen im wesentlichen gleichmäßigen ringförmigen Schleier bildet. Die zur Folienbildung aus extrudierbarem Harz und zur Aufrechterhaltung des aufgeblasenen Zustands des Blaskörpers verwendete Fließpreßvorrichtung kann beliebiger hierfür bekannter Art sein. Im Falle des Auspressens einfacher Schläuche -also ungeschichteter Folien - ist nur ein Extruder zur Versorgung eines ringförmigen Spritzwerkzeuges mit geschmolzenem Harz erforderlich. Das Spritzwerkzeug kann von der üblichen Bauart mit einem einzigen Kanal oder mehrkanalig sein, das letztere, wenn ein aus zwei oder mehr Schichten folienbildenden, extrudierbarem Harz bestehender ahrfachschlauch gebildet werden soll.
Für die letztere Spritzwerkzeuqart kann ein einziger Extruder mit zwei Zuflußleitungen oder es können zwei oder mehr Extruder für verschiedene Harzarten zur Herstellung eines Verbunderzeugnisses mit den verschiedenen extrudierten Harzen entsprechenden verschiedenen Eigenschaften verwendet werden.
Die Erzeugnisse nach der vorliegenden Erfindung besitzen weit bessere Eigenschaften als diejenigen, die nach dem herkömmlichen Hohlkörperblasuerfahren mit den zugehörigen Vorrichtungen hergestellt werden konnten. Damit ist es jetzt möglich geworden, mechanisch besser ausgeglichene Folien und' Schläuche mit ausgezeichneten Schleier- und Glanzwerten und mittlerer Zugfestigkeit, Schnittfestigkeit und Stoßfestigkeit herzustellen, ohne eine Verbesserung der einen Eigenschaft auf Kosten einer anderen erkaufen zu müssen. Weiter sind auch die Schrumpfwerte solcher Folien verbessert. Aus Polyäthylen niedriger Dichte lassen sich jetzt Schläuche oder Folien mit allgemein ausgeglichenen mechanischen Eigenschaften für Schrumpfzwecke herstellen, Z.6O mit Zugfestigkeiten zwischen 2800 bis'3000 und mehr und Stoßfestigkeiten zwischen 68 bis 70 g/Mil (für 1 mil-Folie), Schrumpfkennzahlen, deren Verhältnis bezogen auf Längs- und ~Ijuerrichtung zwischen etwa 2:1 und etwa 1,5:1 liegt, sowie Schleierwerten von 3 bis 4 % (gemessen nach ASTM D-1003-61) und Glanzwerten zwischen 115 und 130 (gemessen nach ASTM D 523-53T).
Weiterhin ist es jetzt gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, Polyäthylenfolie oder -schlauch herzustellen, worin der innere Iflaterialaufbau durch Kristallite.bestimmt ist, die von amorphen Bereichen praktisch ohne Kristallstruktur umgeben sind.
Die Erzeugnisse sind ferner dadurch gekennzeichnet, daß sich Folie oder Schlauch in praktisch "entspanntem" Zustand befinden, es sind mit anderen orten keine überdeckten inneren Spannungen in latenter Form vorhanden.
it dem neuen Verfahren erhält man bei sehr vielen aus verschiedenen folienbildenden, extrudierbaren Harzen hergestellten Folien oder Schläuchen bessere Kennwerte. Verbesserte Kennwerte erhält man auch bei zwei- und mehrschichtigen, aus gleichzeitig extrudierten Ivlaterialien bestehenden Folien und' Schläuchen, also bei Schichtwerkstoffen mit zwei oder mehr Schichten. Hierfür kann das Verfahren mit einem oder mehreren folgender typischer folienbildender thermoplastischer Harze durchgeführt werden, z.6. Polyäthylen (in allen Dichten, niedriger von 0,918 bis 0,925, mittlerer von 0,924 bis 0,940 und hoher über 0,940), Polypropylen, Copolymere des Ethylens mit anderen Comonomeren, Copolymere des Propylens mit anderen Comonomeren, Zelluloseacetat, Zelluloseacetat-butyrat, Äthylzellulose, Methylmethacrylat-Polymer, Nylon (extrudier- oder schmeizbarer Art), Polystyrol, Polyvinyl-formalacetat-butyral, Copolymere des Vinylchlorids und des Vinylacetats, Polyvinylchlorid, Copolymere des Vinylchlorids und Vinylidenchlorids, usw., chloriertes Polyäthylen, usw.
Die verwendeten Harze können der Praxis dieses Fachgebietes entsprechend verschiedene Arten üblicher Zusätze enthalten, z.B.
Antiblockierungsmitte, Antigleitmittel, usw.. Die Erfindung eignet sich besonders für die Folienherstellung nach dem Hohlkörperblasverfahren; das schlauchförmige Erzeugnis kann dabei jedoch nach oder während seiner Herstellung in Längsrichtung aufgeschnitten werden, so daß eine fortlaufende Folie oder blattförmiger Werkstoff entsteht.
Die Dicke des extrudierten Schlauch-es kann entsprechend den üblichen Erfordernissen variieren -- typische Dicken betragen von G,Gu05 Zoll und weniger bis zu mehreren mil, z.B. 7 bis 10 mil oder mehr, Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 eine den Zustand des geblasenen Körpers beim Durchgang durch die Kühlstufen zeigende Übersichtsskizze.
In Fig. 1 sind der Einfachheit halber verschiedene bekannte Bauteile einer typischen Fließpreßeinrichtung nicht gezeigt, z. B.
der Extruder, die Aufwickelwalze usw.
Eine Zuführungsleitung 10 hat einen Kanal 12 für das geschmolzene, extrudierte Harz, der zu einem im ganzen mit 14 bezeichneten Spritzwerkzeug führt. Das Spritzwerkzeug kann beliebiger Art sein, z. B. rotierend oder ortsfest usw. Die Größe des Werkzeuges ist entsprechend den angewandten Techniken und Praktiken verschieden. Wie oben erwähnt, kann das Spritzwerkzeug ein Mehrfach-Werkzeug zum Auspressen zweier oder mehrerer Schichten fließenden Werkstoffes sein. Der Einfachheit halber ist ein Spritzwerkzeug für Einzelschichtherstellung dargestellt.
Das dargestellte Spritzwerkzeug hat einen Hohlraum 15 zur Aufnahme des geschmolzenen Materials aus der Leitung 12 und teilt sich dann in einefljvon ringförmigem Querschnitt < der an seinem Austrittsende 16a einen Ring ausgepreßten Harzes bildet. In der Mitte des Werkzeuges befindet sich ein konischer1 massiver1 von einem Armkreuz gehaltener Kern 18, der zusammen mit den äußeren Wänden des Werkzeuges den ringförmigen Kanal 16 bildet.
Das geschmolzene Harz wird unter Druck in das Spritzwerkzeug eingeführt, was in herkömmlicher Technik bewerkstelligt werden kann.
Nach dem Hohlkörper-Bla'Sver#ahren wird flruckluft,von der #eitung 20 nach der Leitung 22 geliefert, die durch den kegeligen Kern 18 hindurchgeht und einen LaStstrom nach oben führt, den der ausgepreßte Folienring umgibt In einem Abstand von dem Spritzwerkzeug 14 ist ein Paar drehbare Walzen 24 auf Antriebswellen 26 angebracht, die ihrerseits von einer nicht gezeigten Einrichtung aus angetrieben werden.
Hier wird der durch die eingeführte Druckluft aufgeblasene Hohlkörper oder Schlauch zusammengedrückt und als solcher zusammengedrückter Schlauch 28 auf (nicht gezeigte) Aufwickelwalzen aufgewickelt.
Der im ganzen mit 30 bezeichnete aufgeblasene Körper wird, wie den Fachleuten bekannt, durch Einstellung des Luftdrucks und anderer Faktoren in aufgeblasenem Zustand gehalten.
Nachdem der in fließfähigem Zustand befindliche Körper oder Schlauch einmal aus dem Werkzeug ausgepreßt ist, verfetetigt er sich an einer in der Fachsprache als "Gefrierlinie" bezeichneten Stelle.
Diese Gerrierlinie ist durch eine gestrichelte Linie 32 dargestellt.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine erste Kühlstufe mit Hilfe einer ersten Kühlvorrichtung verwirklicht, die vorzugsweise die Gestalt eines Kühlluft-Leitringes A hat. Dieser ersten Kühlvorrichtung folgt ein Kühlafen oder eine Verweilkammer C und dieser zur Durchführung einer zweiten Kühlstufe eine zweite Kühlvorrichtung, vorzugsweise in Gestalt eines zweiten Kühlluft-Leitringes B. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind beide Kühlvorrichtungen von im wesentlichen gleicher Bauart; in der folgenden Beschrdbung zeigen gleiche Bezugszahlen gleiche Bauteile an.
Jede Kühlvorrichtung umfaßt einen Luftleitring mit einem eine Kammer umschließenden Gehäuse 40, das eine Durchgangsöffnung 42 umschließt, die groß genug ist, so daß sie das Hindurchgehen eines ausgepreßten aufgeblasenen Schlauches gestattet (Fig. 1).
Das Gehäuse 40 bildet eine innere Wandung 44, wie sie auch als Kamin bezeichnet wird. Die Hohe dieses Kamins 44 kann je nach der besonderen Bauart des Luftleitringes verschieden sein; auch kann dieser Kamin derart einstellbar auf dem Gehäuse angebracht sein, und dem Kamin daß der Winkel zwischen dem geblasenen Körper/geandert werden kann.
Bei der gezeigten Anordnung ist die Höhe des Kamins 44 des Ringes A gleich der des Gehäuses, während im Falle des Ringes B der Kamin 44 über das Gehäuse 40 hinausragt.
Jeder Luftleitringe umschließt einen Luftdurchgangsringraum 46, der mit einer (nicht gezeigten) Preßluftquelle verbunden ist, von der aus die Preßluft ihm über eine Leitung 49 zugeführt wird.
Ring A weist auch eine einstellbare Luftauslaß-Öffnung oder Düse 48 auf; Ring B hat eine entsprechende Auslaßdüse 50.
Durch Einstellen der Düse kann der Strom des gasförmigen Kühlmediums unter einem gewünschten Winkel, z. B. von 45 bis 600 auf die Außenfläche der im Fließzustand befindlichen Folie gerichtet werden.
Ring A kann in beliebiger geeigneter Weise auf der Fließpreßvorrichtung angebracht sein; bei der gezeigten Anordnung ist er mit dem Spritzwerkzeug verbunden, Ring B kann mittels Konsolen auf die Fließpreße-inheit-aufgesetzt sein.
Die oben beschriebenen Ringe A und B sind von der als "Venturi"-Typ bekannten Art und arbeiten so, daß sich der im Fließzustand berindliche Blaskörper nach außen dehnen kann. Der Ausdehnungsvorgang gibt insbesondere während der zweiten Kühlstufe dem Blaskörper zusätzliche Festigkeit, die eine größere Spritzgeschwindigkeit gestattet. Der Blaskörper kann jedoch weiteren seine Ausdehnung e hervorrufenden Einwirkungen entsprechend verschidenen anderen bekannten Techniken unterworfen werden.
Die Verweilkammer C ist axial zwischen den Ringen A und B, jeweils etwa 10 cm von ihnen entfernt, angeordnet. Die Kammer hat ein Gehäuse 52, dem an einem Ende eine Leitung 54 und am anderen Ende eine Vakuumquelle, z. B. eine Vakaumpumpe,angesch-lossen sind.
Die Verweilkammer dient dazu, die' den fließwarmen Blaskörper oder Schlauch an dieser Stelle umgebende fühlbare Wärme abzuziehen. Bei Verwendung -einer Kammer der dargestellten Art kann sich der Schlauch darin auch durch die während der ersten-Kühlstufe gebildeten Kristallite weiter gestreckt werden können.
Wie in Fig. 2 dargestellt, würde der Blaskörper ohne die Verweilkammer der beschriebenen Art die in gestrichelten Linien gezeigte Gestalt annehmen. Diese weitere Ausdehnung des Blaskörpers verleiht ihm auch zusätzliche Festigkeit.
Beispiel I Das folgende Beispiel erläutert die Herstellung eines neuartigen Polyäthylenerzeugnisses unter Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Es wurde ein Polyäthylenharz niedriger Dichte verwendet; die verwendete Fließpreßvorrichtung war die in Fig. 1 dargestellte. In diesem Fall war der Extruder eine Standard-Ausführung 2-1/2 Zoll 24:1 LD mit einem 5 Zoll Armkreuz-Spritzwerkzeug. Die erste Kühistufe entsprach der in den Zeichnungen gezeigten, ihr Durchmesser betrug etwa 20 cm (8 Zoll).
Die zweite Kühl stufe entsprach den Zeichnungen; sie hatte eine burchgangsöffnung von etwa 35 cm (14 Zoll). Die Höhe der ersten und der zweiten Kühlvorrichtung betrug je etwa 12,5 cm (5 Zoll).
Die Verweilkammer war etwa 7,5 cm () Zoll) hoch; sie war in axialer Richtung von den Kühlringen je etwa 10 cm (4 Zoll) entfernt. Der Zwischenraum zwischen der Verweilkammer und den Kühlringen war durch ein Folienblatt geschlossen.
Das Polyäthylenharz mit den üblichen Zusätzen, z. B. Anti-Blockierungsmittel, wurde dem Extruder zugeführt und es wurde nach herkömmlichen Verfahren ein Blaskörper gebildet. Das Polyäthylen hatte eine Schmelztemperatur von etwa 171 0C ()40°F) und wurde aus dem Spritzwerkzeug mit dieser Temperatur herausgepreßt. Die Extrusionsbedingungen waren für eine Foliendicke von etwa 1,2 Mil im Durchschnitt oberhalb der Gerrierlinie elngestellt.
Die erste Kühlstufe wurde so gefahren, daß sie Luft als gasförmiges Kühlmedium bei mittlerer Geschwindigkeit (etwa 500 m/min) lieferte, die unter einem Winkel gegen die Folie geleitet wurde.
Während dieser ersten Kühistufe begann sich der im Fließzustand befindliche Blaskörper wie aus Fig. 2 ersichtlich auszudehnen und die Temperatur des Blaskörpers wurde auf etwa 14500 (2950F) gesenkt.
Bei dieser Temperatur begannen sich in dem Fließkörper Kristallite zu bilden, die durch seine Ausdehnung während der ersten Kühlstufe gestreckt wurden. Anschließend wurde der immer noch unter Längszug durch die Maschine stehende Blaskörper durch die Verweilkammer geführt, wo seine Temperatur auf etwa 1430C (290F) gehalten wurde (wobei eine kleine Wärmemenge abgezogen wurde - d. h. nur die fühlbare Wärmebelastung). Der Blaskörper vollendete die erste Dehnstufe bei einem Blasdruckverhältnis von etwa 1,7:1.
Im Anschluß an die Verweilzeit in der Verweilkammer wurde der im Fließzustand befindliche Blaskörper durch die zweite Kühlstufe geführt, in der Kühlluft unter einem kleinen Winkel auf den Fließkörper gerichtet wurde, so daß seine Temperatur auf etwa 71 bis 820c (160-18O0F) gesenkt wurde. Entsprechend der Art der zweiten Kühlvorrichtung wurde eine weitere Ausdehnung des Fließkörpers bis zu einem'gewünschten Aufblaseverhältnis von 3,5:1 durchgeführt - d.h. nach der zweiten Ausdehnungsstufe lag das Blasverhältnis 1,8 über dem ursprünglichen.
Die "Gefrierlinie" des Materials befand sich etwa 66 cm (26 Zoll) über dem Spritzwerkzeug und das Auspressen wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 4,9 m/min ausgeführt.
Eine Analyse des gewonnenen Erzeugnisses ergab, daß es praktisch keine kristallinen Stellen im Material aufwies, sondern vielmehr einen von amorphen Bereichen umgebenen Kristallitenbestand.
Dieser war infolge des Streckens gedehnt, so daß das Erzeugnis eine mehr oder weniger gleichförmige Beschaffenheit aufwies.
Die Eigenschaften des Erzeugnisses wurden untersucht und es wurde gefunden, daß der Schleierprozentsatz, gemessen nach ASTM-Test D-1005-61> etwa 5,5 ergab, der Glanz war, nach ASTM-Test D 525-55T> 128% die mittlere Zugfestigkeit (aus Längs- und Querrichtung) war 3250 psi, basierend auf einem Wert von 3500 für die Maschinenrichtung und 5000 für die Querrichtungß und die Dehnung betrug 575%.
Die Söhnittfestigkeit der Folie betrug 3O.Q00 in Bezug auf ein Mittel aus Längs- und Querrichtungß ihre Stoßfest'igkeit 68 g/Mil. (Errechnet an einem 1 Mil-Muster). Wie ersichtlich, besitzen solche Erzeugnisse im Vergleich zu den nach bisher bekannter Weise hergestellten Erzeugnissen weitaus größere Festigkeit und überlegene optische und Schrumpfeigenschaften und die Erzeugnisse waren wesentlich besser geeignet als Schrumpffolien hoher Qualität mit praktisch keiner Verzerrung beim Aufdrucken infolge der allgemein ausgeglichenen mechanishhen Eigenschaften - d.h. die Schrumpfeigenschaften der verbesserten Erzeugnisse gestatten eine Schrumpfverpackung in den Grenzen der Wirtschaftlichkeit ohne merkliche sichtbare Verzerrung der Aufdrucke auf der Folie.
Ein weiterer unerwarteter Vorteil der vorzugeweisen Erzeugnisse gemäß der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß bei der Benutzung für Schrumpfpackungszwecke beim Verpacken, wie z.B.. beim Verpacken von Bündeln, die neuartigen erfindungsgemäßen Folienerzeugnisse "lose" um einen Gegenstand gehüllt werden können, z.B. beim Bündel-Verpacken, ohne ejße der freien Kanten zu siegeln (vorausgesetzt, daß die freien Kanten sich überlappen oder indem man sich überlappende oder aneinander gelegte Folienteile benutzt, wonach das entstehende lose umhüllte Bündel der Einwirkung einer Heizzone unterzogen wird,(s.B. in einem Schrumpftunnel), wodurch die freien sich überlappenden, aneinanderliegenden Kanten der Folienerzeugnisse sich verbinden, so daß nach dem Schrumpfen eine Versiegelung geschaffen ist. Diese Verwendungsart der erfindungsgemäßen Erzeugnisse eignet sich besonders zum Einwickeln, Verpacken und Bündeln leichtgewichtiger Waren wie Bücher und Gebrauchegegenstände wie Tassen, Schallplatten usw.
Weiter eignet sich das obige Erzeugnis auch besonders für Glantpackungen anderer spezieller produkte - c.B. Brot usw.
Beispi5l II Die oben beschriebenen Verfahren wurden mit praktisch denselben Anordnungen und denselben allgemeinen verfahrensbedingungen wiederholt.
Im vorliegenden Beispiel wurde Polyäthylenharz geringer Dichte, das mit der neuartigen Vorrichtung und unter den beschriebenen Bedingungen extrudiert war, verwendet. Die Eigenschaften des daraus hervorgegangenen Erzeugnisses wurde dann untersucht, wobei sich die in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengestellten Werte ergaben.
In Tabelle 1 sind auch die Ergebnisse der Messung verschiedener Eigenschaften an nach demselben allgemeinen Verfahren, Jedoch ohne die Verweilstufe und die zweite Kihlvorrichtung verarbeiteten Harsarten aufgeführt sowie die Ergebnisse der Messung von Eigenschaften von polyäthylen üblicher mittlerer Dichte, verarbeitet nach dem üblichen Ziehverfabren und von Polyäthylen niedriger Dichte, verarbeitet nach dem Gieß-Verfahren.
Tabelle 1 Materialart: Polyäthylen niedriger Dichte Herstellungsverfahren: Eigen- Verfahren nach herkbmmliche Zieh- Gieß-~ schaften der Erfindung Blasverfahren Verfahren Verfahren 1.auf 2.Lauf aufgerundet Schleier ,~ 4% 4% 6,0 % 3,8 ,~ 3,5 ,~ Glanz % 125% 126% 105 % 120 ,~ 115 ,~ Zug-Festigkeit längs: 3440 3440 2100 3000 2000 quer: 3700 3570 1800 2900 1700 Schnitt-Festigkeit längs: 24,9O 28,90 24,oo 23,oo 21,oo quer: 25,10 30,20 24,oo 21,oo 20,oo Aus dem obigen Beispiel geht hervor, daU das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verglichen mit nach herkömmlicher Hohlkörperblas technik hergestellter wesentlich bessere Blasfolie ergab und über dies sehr erwünschte Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften von Polyäthylenfolie verglichen mit den Erzeugnisen der Zieh- und des Gie#verfahrens, die normalerweise auch komplizierter und aufwendiger sind.
Beispiel III Wieder wurden die Arbeitsgänge des Beispiels 1 wiederholt, doch wurde in diesem Fall ein Polypropylen-Copolymer mit einem kleineren Gehalt an Polyä,thylen benutzt. Wie den Fachleuten bekannt, wird die Herstellung von Polypropylenfolie nach dem Hohlkörperblasverfahren nicht empfohlen, da mit dem Gieß-Verfahren weit bessere Werte hinsichtlich des Schleiers, des Glanzes, der zugfestigkeit und anderer Eigenschaften erreicht werden können. Für das vorliegende Beispiel wurde Polypropylen auch nach dem herkömmlichen Hohlkörperbla'sverfahren extrudiert. Ein Vergleich mit nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellter polypropylenfolie ergab, daß letztere viele bessere Eigenschaften aufwies. Die Analyse der Eigenschaften der nach den jeweiligen Verfahren hergestellten Folien zeigte, da13 nach dem herkömmlichen Hohlkörp,erblasverfahren hergestelltes Polypropylen 80 % höhere Schleier-',Me#werte hatte als die Erzeugnisse nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung; letztere wiesen eine 100%ige Steigerung der Glanswerte auf einer Seite des Schlauchs verglichen mit nach dem herkömmlichen Hohlkörperblasverfahren hergestellten Polypropylenmaterial auf, während die durchschnittliche Steifheit in beiden Richtungen, längs und quer, der Erzeugnisse nach der vorliegenden Erfindung ungefähr 5 % größer war als diejenige von nach dem herkömmlichen Blasverfahren hergessellten Polypropylenmaterial.
Beispiel IV Die Verfahren und Techniken des Beispiels I wurden wiederholt, aber in diesem Falle wurde Polyäthylenharz hoher Dichte verwendet. Hiermit wurden zwei Durchläufe gefahren - einmal nach dem herkömmlichen Hohlkörperblasverfahren und einmal nach dem Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die jeweils geblasenen Folien wurden dann' untersucht und es ergab sich für das Erzeugnis nach der vorliegenden Erfindung eine Eerabsetzung der Schleierwerte von 23 %und eine Vergrößerung der Glanzwerte in der Größenordnung von 30 %.
Beispiel V Die Verfahren und Techniken des Beispiels I wurden wiederholt, jedoch wurde in diesem Fall ein Polyäthylen-Äthylen-Copolymer niedriger Dichte und mit geringerem Gehalt an Patlypropylen verwendet. Es wurden wieder zwei Durchläuft gefahren - einmal nach dem herkömmlichen Hohlkör'perblasverfahren und einmal nach dem Verfahren und mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 festgehalten.
Tabelle 2 Naterialart: ¢ Polyäthylen-Copolymer niedriger Dichte Eigenschaften Herkömmliches Verfahren nach Verfahren Erfindung Schleier %: 4,7 % 4,0 ffi Glanz innen/außen %: 120 so 126 ß Steifheit in psi längs: 27,300 24,700 quer: 29,800 27,000 Stoßfestigkeit: 9@#.: 104 106 9@#./Mil 74 88 xan sieht wieder, daß sich mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sehr erwünschte Verbesserungen geblasener Polyäthylenerzeugnisse ergaben.
Es versteht sich, daß vielfältige Abwandlungen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne ihren Grundgedanken und ihren Schutzbereich zu verlassen.

Claims

Patentansprüche

(11/.) Extrusions-Blasverfahren zum Herstellen von Folien oder Schläuchen, bei welchem ein extrudierbarer, folienbildender thermoplastischer Harzwerkstoff zu einem im Fließsustand befindlichen Schlauch oder einem ebensolchen Hohlkörper extrudiert wird, der nach dem Extrudieren zu. einer gewünschten Größe aufgeblasen wird , dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an das Extrudieren und während der Ausdehnung des im Fließzustand befindlichen Schlauches dieser auf eine Temperatur gekühlt wird, die der Bildung von Kristalliten in ihm förderlich ist, wonach er einer Verweilzeit unterworfen wird, die ausreicht, um amorphe Bereiche im Innern des Materials entstehen zu lassen, wonach man den so entstandenen, im Fließzustand befindlichen Schlauch sich im wesentlichen ohne Kristallbildung in seinem Inneren verfestigen läßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Fließzustand befindliche Schlauch (Fließschlauch) nach dem Extrudieren des Schlauchs und während seiner Ausdehnung sowohl in der Maschinen -(Längs-)richtung als auch in der Querrichtung, auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisierungstemperatur des Materials abgekühlt wird, bei der der Schlauch im Fließzustand bleibt und welche zur Bildung von Kristalliten im Material ausreicht, daß der Fließschlauch anschließend durch eine Verweilzone geführt wird, die auf einer-Temperatur gehalten wird, die ausreicht, um fühlbare Wärme von ihm abzuführen und während eines für die Fortsetzung der Bildung von Kristalliten und für die Bildung amorpher Bereiche im Material ausreichenden Zeitraumes, den wonach man entstandenen, in der Verweilzeit normalisierten Fließschlauch so weitergekühlt, daß das Material sich in im weseitlichen amorphem Zustand ohne Kristallbildung darin verfestigt, so daß eine Folie oder ein Schlauch entsteht, der sich durch amorphes Material mit in den amorphen Bereichen verstreuten Kristalliten auszeichnet und im wesentlichen frei von kristallinem Material ist'.
). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch während der ersten Kühlstufe und der VerweilstuSe auf einer Temperatur zwischen etwa 160c (+OF) unterhalb der Extrudiertemperatur und oberhalb der Kristallisierungstemperatur des Materials gehalten wird
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Schlauchs während der ersten Kühlstufe und der Verweilstufe zwischen etwa 11 bis 5500 (20 bis etwa 1000F) niedriger als die Extrudiertemperatur gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus Polypropylen, einem Co-polymer davontPolyäthylen oder einem Copolymer davon besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder ), dadurch gekennzeichnet, daß der Fließ-Schlauch während der Verweilstufe etwas abgekühlt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch während der Verweilstufe ein partielles Vakuum durchläuft.
8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte gühlstufe eine Abschreckungastue ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtausdehnungsverhältnis des Schlauchs mindestens etwa 2,5 beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Xaterial Polyäthylen oder eines seiner Copolymere mit einer Dichte von etwa 0,918 bis 0,935 ist.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Kühlvorrichtung für einen extrudierten, im Fließzustand befindlichen Schlauch vorgesehen ist, die einen Durchlaufraum für die Aufnahme des Schlauchs aufweist und für die Anbringung auf dem Spritzwerkzeug in der Laufrichtung der Folie geeignet ist, daß ferner eine Verweilvorrichtung der ersten Rühlstufe in Bewegungsrichtung der Folie nachgeschaltet ist, die eine Verweilkammer besitzt, die die Folie noch im Fließzustand von der ersten Kühlvorrichtung kommend aufnehmen kann, daß mit der genannten Verweilkammer eine Vorrichtung verbunden ist, die der Folie die fühlbare Wärme entzieht, während sie gleichzeitig die Dehnung der Folie um einen solchen Betrag gestattet, daß sich Kristallite in ihr bilden können, und daß in betriebsmäßiger Verbindung mit der Verweilvorrichtung und dieser in Bewegungsrichtung nachgeschaltet eine zweite Kühivorriohtung vorgesehen ist, die ebenfalls eine Durchgangsöffnung von tur Aufnahme der aus der Verweilvorrichtung kommenden Folie passender Größe hat, zwecks weiterer Kühlung und Verfestigung der normalislerten Fließfolie, so daß eine amorphe Folie mit im Inneren verstreuten Kristalliten erzeugt wird, die im wesentlichen frei von kristallisierten Bereichen ist.
12. Vorrichtung zur Herstellung von Folien aus thermoplastischem Material nach dem Verfahren des Anspruchs 1 oder eines der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Eineelvorrichtungen: Eine Extrudierswrrichtung, ein mit dieser betriebsmäßig verbundenes Spritzwerkzeug, eine Vorrichtung zur Bildung eines Blaskdrpersceiner Blase)aus der genannten Folie aus thermoplastischem Material, eine erste, in Bewegungsrichtung des Blaskörpers nach dem Spritzwerkzeug angeordnete Kühlvorrichtung, die eine Kammer besitzt, die ihrer Größe nach den Blaskörper im Fließsustand nach dem Extrudieren des thermoplastischen Materials aus dem Spritzwerkzeug aufnehmen kann und ihm die Ausdehnung in einer ersten Stufe gestattet, eine Verweilvorrichtung, die in der Bewegungsrichtung des Blaskörpers einen Abstand von der ersten Kühlvorrichtung hat und eine Verweilkammer besitzt, die ihrer Größe nach den noch im Fließzustand befindlichen Blaskörper aufnehmen kann, eine mit der Verweilkammer betriebsmäßig verbundene Vorrichtung zum Abführen der fühlbaren Wärie des Blaskörpers, die die Bildung von Kristalliten in seinem thermoplastischen Material gestattet, eine zweite, von der genannten Verweilvorrichtung einen Abstand aufweisende, ihr in Bewegungsrichtung des Blaskörpers nachgeschaltete Kühlvorrichtung, deren Durchgangsöffnung der Größe hach den normalisierten Blaskörper aufnehmen kann und seine Ausdehnung bis zu einem weiteren Naß gestattet, und eine mit der Durchgangsöffnung der zweiten Kühivorrichtung betriebsmäßig verbundene Vorrichtung zur weiteren Kühlung und zur Verfestigung des Blaskörpere derart, daß eine amorphe Folie mit darin verstreut eingelagerten Kristalliten gebildet wird.
13. Vorrichtung nach Anppruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kühivorrichtung eine Einrichtung aufweist, mit der ein Strahl eines gasförmigen Kählmediums auf die im Fließzustand befindliche Folie gerichtet werden kann, und welche die Folie ganz umgibt und den Durchlauf der Folie durch die Durchgangsöffnung gestattet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kühlvorrichtung ebenso ausgebildet ist, wie die erste und dafür eingerichtet ist, ein großes Volumen gasförmigen Kühlmediums mit geringer Geschwindigkeit auf die Folie zu leiten.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilvorrichtung von der ersten Külilvorrichtung und die zweite Kühlvorrichtung von der Verweilvorrichtung Je einen Abstand haben.
16. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kühlvurrichtung,# die Verweilvorrichtung und die weitere Kühlvorrichtung einen die vom Spritswerkzeug extrudierte Folie umschließenden Raum bilden.
17. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilvorrichtung eine geschlossene Kammer bildet, die eine vom Spritzwerkzeug extrudierte Folie umgibt, und daß die EinrichtUng zum Entziehen der fühlbaren Wärme eine Vorrichtung zur Erzeugung eines mindastens partiellen Vakuums in der Verweilkammer umfaßt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur- und Druckverhältnisse in der ersten Kühlvorrichtung so sind, daß sie eine erste Ausdehnung des glaskörpers gestatten und die Temperatur- und lruckverhältnisse in der Verweilkammer derart, daß eine zweite Ausdehnung des Blaskörpers verursacht wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch',gekennzeich net, daß die Temperatur- und Druckverhältnisse in der zweiten Kühlvorrichtung derart sind, daß eine dritte Ausdehnung verursacht wird.
20. Erstarrte amorphe Folie oder entsprechender Schlauch aus Polyäthylen oder einem seiner Copolymere, welche bzw.

welcher über amorphe Bereiche verstreute Kristallite aufweist, wobei die Folie oder der Schlauch im wesentlichen frei von kristallinem Polyäthylen sind.
21. Erzeugnis nach Anspruch 20, aus im Hohlkörperblaeverfahren extrudiertem Polyäthylen oder einem seiner Copolymere, dadurch gekennseichnet, daß es eine, bezogen auf die Längs- und Querrichtung mittlere Zu#festigkeit von mindestens 2800 pei, Schlei-ereigenschaften gemessen nach ASTM D-1003-61 von etwa 490 oder weniger und eine Glanzkennziffer, gemessen nach ASTM D-523-53'von mindestens 115 besitzt.
22. Erzeugnis nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß es in der Längs- und Querrrichtung im wesentlichen ausgeglichene mechanische Eigenschaften besitzt.
23. Erzeugnis nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylen eine Dichte zwischen 0,918 und 0,935 hat.
24. Erzeugnis nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennseichnet, daß das Polyäthylen ein Homopolyäthylen niedriger Dichte, ein Polyäthylen mittlerer Dichte oder eine Mischung von Polyäthylen niedriger und mittlerer Dichte ist.
25. Erzeugnis nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Zugfestigkeit von mindestens 2800 g/Mil, eine Stoßfestigkeit zwischen 68 - 70 g/Xil für eine 1 Nil-Folie und allgemein ausgeglichene schrumpfeigenschaften aufweist.
26. Erzeugnis nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennseichnet, daß das Polyäthylen ein Äthylen-Copolymer ist.
27. Nach dem Blasverfahren extrudiertes Polypropylen oder Copolymer davon, dadurch gekennseichnet, daß es ein amorph verfestigtes Material mit über den ganzen Schlauch in den amorphen Bereichen verstreuten Kristalliten ist, wobei der Schlauch im wesentlichen frei von kristallinem Material ist.
28. Erzeugnis nach Anspruch 21, 22 oder 23, dadurch gekennseichnet, daß es im wesentlichen ausgeglichene mechanische Eigenschaften in Längs-und in Querrichtung besitzt und geeignet ist, als schrumpfbare Folie zur Umhüllung von Waren~verwendet zu werden mit der Eigenschaft, erneut auf'eine erhöhte aber unterhalb der Schmelztemperatur des genannten Materials liegende Temperatur erwärmt werden zu können, so daßesin der Maschinenrichtung und in der Querrichtung im wesentlichen gleichmäßig schrumpft, so daß, wenn das Material um eine Ware geschrumpft ist, es dann sowohl in der Längs- wie in der Querrichtung im wesentlichen gleiche Schrumpfgrade aufweist, sofern es um einen Gegenstand von im allgemeinen symmetrischer Form geschrumpft ist.

L e e r s e i t e