DE2340398B2

DE2340398B2 - Vorrichtung zur LagestabUisierung einer aufgeblasenen Schlauchfolie

Info

Publication number: DE2340398B2
Application number: DE2340398A
Authority: DE
Inventors: Robin Bengeo Hertford Hertfordshire Hasler (Grossbritannien)
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1972-08-09
Filing date: 1973-08-09
Publication date: 1978-03-02
Also published as: NL7310565A; CA1021126A; GB1404947A; FR2195515B1; JPS49108164A; BE803436A; NL170821C; MY7700172A; HK8477A; IT991451B; AU471563B2; FR2195515A1; NL170821B; LU68179A1; JPS5132670B2; DE2340398A1; DE2340398C3; AU5851973A; US3950466A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lagestabilisierung einer aufgeblasenen Schlauchfolie im Zuge ihres kontinuierlichen Herstellungsverfahrens, mit einer an einer Leitung für ein Druckgas angeschlossenen, die Schlauchfolie umgebenden ringförmigen Kammer, deren zur Schlauchfolie gerichtete innere Wand zum radialen Abströmen des Druckgases gegen die Außenwand der Schlauchfolie gasdurchlässig ist.

Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt (DT-OS 20 00 158), die in der der Aufblaszone nachgeschalteten Wärmefixierungszone angeordnet ist, um Ungleichförmigkeiten des bereits biaxial gestreckten Schlauchs auszugleichen, indem durch das auf die Schlauchfolie gerichtete Druckgas eine Durchmesservergrößerung unter dem noch herrschenden Innendruck verhindert wird. In der Wärmebehandlungszone erfährt die Schlauchfolie eine Erwärmung, die höher als in der Orientierungszone ist, so daß die Gefahr zu starken Nachgebens des Schlauchfolienmaterials unter dem Innendruck des Platzens der Folie besteht.

Für die Erreichung des gewünschten Ziels ist die ringförmige Kammer unterteilt in einen in Abziehrichtung der Schlauchfolie stromauf gelegenen Abschnitt für die Zuführung von Heißluft zur Erwärmung der Folie und einen nachgeschalteten Abschnitt für die Zuführung von Kühlluft, wobei die Innenwandung der Kammer durchgehend zylindrische Gestalt hat, um den erwünschten gleichförmigen Durchmesser zu gewährleisten.

Demgegenüber befaßt sich die Erfindung mit den Problemen, die in der Orientierungszone, also der der Wärmefixierungszone vorgeschalteten Zone, auftreten. In diesem Bereich, in dem die Schlauchfolie aufgeblasen e>o wird, hat das Material noch eine relativ geringe Viskosität und Zugfestigkeit, wodurch die Schlauchfolie zum Querwandern neigt und häufig ungleichförmige Wanddicken erhält, indem die schwächsten Wandbereiche zuerst dem Innendruck nachgeben. Lage als auch b5 Ausbildung der Schlauchfolie sind daher in diesem Bereich unstabil. Aus diesem Grunde wurden bisher zur Laserstabilisierung mechanische fviillel in Form einer Ringlippe verwendet, die die Schlauchfolie durchlief. Eine solche Ringlippe wirkt aber nicht nur örtlich sehr begrenzt, sondern bedingt auch durch den unmittelbaren Kontakt mit der Schlauchoberfläche die Gefahr von Kratzern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für die Lagestabilisierung der Schlauchfolie in der Orientierungszone eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung so auszugestalten, daß eine Lagestabilisierung ohne Beeinträchtigung der Oberfläche der Schlauchfolie gewährleistet wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die innere Wand der Kammer bezüglich der Schlauchfolie konvex gekrümmt ist, wobei der kleinste Innendurchmesser der inneren Wand kleiner als der größte Außendurchmesser der Schlauchfolie ist.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann die Schlauchfolie in der Aufblaszone örtlich festgelegt werden, wobei durch die konvexe Gestaltung der inneren Wand weicher Ein- und Auslauf aus der Kammer sichergestellt und durchdie austretende Druckluft gegenseitige Berührung verhindert wird.

Zur Vermeidung einer Beschädigung der Schlauchfolie durch Berührung mit der inneren Wand der Kammer wird es bevorzugt, daß die Bedingung Pc> T/R erfüllt ist, worin Pc der Druck im Gaspolster zwischen der Schlauch'olk; und der Kammer, ausgedrückt in kpm-² ist, während T die Längsspannung in der Schlauchfolie, ausgedrückt in kpm-' bedeutet und R der Krümmungsradius der konvexen inneren Wand ausgedrückt in m, ist.

Wenn beispielsweise die Lage einer Polypropylenschlauchfolie stabilisiert werden soll, die durch Aufblähen auf einen Durchmesser im Bereich von 1117 — 1219 mm orientiert worden ist, wobei der Innendruck innerhalb der Schlauchfolie in der Größenordnung von 126 kpm-² und die Längsspannung in der Schlauchfolie in der Größenordnung von 53,6 kp pro m Umfang ist, sollte ein Gasdruck von ungefähr 176kpm~² im Gaspolster autrecht erhalten werden, wenn die innere Wand der Kammer einen Krümmungsradius von 305—406 mm hat. Dieser Druck läßt sich mit einer Kammer aufrechterhalten, die einen Durchlässigkeitskoeffizienten von 0 gleich 0,976 · 10~⁶ besitzt, indem man dem Leitungssystem der Kammer Gas bei einem Druck von ungefähr 506 kpm-² zuführt. Der Durchlässigkeitskoeffizient wird mit Darcys Gleichung bestimmt:

0 =

VIn

981 Apt

worin V = Volumen eines inkompressiblen strömenden Mediums (in cm³), das in der Zeit von t Sekunden

strömt,
ρ = Druckabfall über der inneren Wand der Kammer

(Gitter, Maschenmaterial, Sieb od. dgl.) in p/cm²,
A = wirksame Fläche der Wand in cm²,
η = absolute Viskosität des strömenden Mediums in

Centipoise,
/ = Dicke der Wand in cm.

Der Innendurchmesser der Kammer ist angemessenerweise in seinem engsten Bereich gleich dem Durchmesser der expandierten Schlauchfolie, oder er liegt innerhalb von etwa ±51 mm des Durchmessers der expandierten Schiauchfolie; um jedoch eine Wanderung der Schlauchfolie herabzusetzen, ist es zu bevorzugen, daß der kleinste Innendurchmesser der

inneren Wand der Kammer von 0—10¹Vo, vorzugsweise 0—2,5% kleiner als der Durchmesser der nicht gehaltenen Schlauchfolie ist, so daß die letztere zeitweise eingeengt oder eingeschnürt wird, wenn sie durch die Kammer hindurchläuft. Beispielsweise kann sine Schlauchfolie von einem Durchmesser von 1143 mm vorteilhaft innerhalb einer Kammer stabilisiert werden, die einen kleinsten Innendurchmesser von etwa 1117 —1143 mm besitzt.. Die untere Grenze des Kammerdurchmessers ist bis zu einem gewissen Grad durch die Elastizität der Schlauchfolie bestimmt, die Falten bildet, wenn die elastische Grenze überschritten wird.

Um eine adäquate Stabilisierung zu erreichen, beträgt die Länge der Kammer in der Bewegungsrichtung der Schlauchfolie vorzugsweise wenigstens das 0,2fache des kleinsten inneren Durchmessers der inneren Wand der Kammer.

Die Erfindung läßt sich bei der Herstellung von Schlauchfolien aus jeglichem thermoplastischem Polymermaterial anwenden, und zwar insbesondere bei der Herstellung von Folien bzw. Schlauchfolien aus kristallinen oder kristallisierbaren Polymeren. Beispielsweise können Polymere und Copolymere von 1-Olefinen, wie etwa Polyäthylen hoher Dichte, Polypropylen oder Äthylen-Propylen-Copolymere, von Poly-4-methyl-penten-1, von Polyestern, wie etwa Polyalkylenterephthalat und Polyäthylen-1,2-diphenoxyäthan-4,4'-dicarboxylat, von Polysulphonen und von verschiedenen Nylons bearbeitet werden. Außerdem können beschichtete Schlauchfolien bearbeitet werden, insbesondere schmelz- oder extrudierungsbeschichtere oder lösungsbeschichtete Schlauchfolien, und die Erfindung ist von besonderem Wert bei der Behandlung von Schlauchfolie, deren Oberfläche gegenüber Kratzen, Schürfen, Einreißen, Einritzen, Einschneiden, Schrammenbildung od. dgl. empfindlich ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schaubildlich eine erfindungsgemäße ringförmige Kammer,

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Kammer längs der Linie H-II der Fig. 1, wobei die Kammer in ihrer Lage zu einer aufgeblähten Schlauchfolie dargestellt ist;

F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße ringförmige Kammer;

F i g. 4 zeigt schematisch die Gesamtanordnung für die Herstellung einer Schlauchfolie unter Verwendung einer erfindungsgemäßen ringförmigen Kammer und eines vorgeschalteten Kühlrings.

Die ringförmige Kammer 10 besitzt zwei Ringe, von denen jeder einen Innendurchmesser von 1194 mm aufweist, sowie rechtwinklige Fluß- bzw. Weichstahlabschnitte (76x51 χ 6 mm), die mittels acht in gleichem Abstand voneinander befindlichen (nicht dargestellten) Bändern bzw. Verbindungsklammern, welche je aus Fluß- bzw. Weichstahl von T-förmigem Querschnitt bestehen (51 χ 51 χ 6 mm) axial in einem Abstand von ungefähr 305 mm gehalten werden.

Zwischen den Ringen ist zur Bildung einer einwärts oder konvex gekrümmten bogenförmigen inneren Wand 3, die einen Krümmungsradius von 305 mm und einen minimalen inneren Durchmesser von 1127 mm besitzt, eine Anzahl von Platten aus starrem Gewebe aus rostfreiem Stahl in Holländer-Webart vorgesehen, die eine Porengröße von 20 Mikron besitzen und an ihren Enden durch Schweißnähte 4 miteinander verbunden sind, welche bezüglich der Vertikalachse der Kammer 10 geneigt sind, und die außerdem glatt poliert sind, damit eine lokale Beschädigung oder Zerstörung "j einer thermoplastischen Schlauchfolie 5 verhindert wird, der sich innerhalb der Kammer 10 befindet. Um den Außenumfang der Ringe sind mittels Schrauben 6 und Gummidichtungen 7 acht Metallabdeckungsplatten

8 befestigt, von denen jede aus Fluß- bzw. Weichstahl κι besteht (508 χ 279 χ 3 mm), wobei alternierende Platten mit einer Einlaßöffnung 9 zum Zuführen von Druckgas oder -luft in die Kammer 10 versehen sind.

Um beim Betrieb die Lage einer gedehnten

Schlauchfolie zu stabilisieren, wie in F i g. 2 schematisch dargestellt ist, wird Luft durch jede der Einlaßöffnungen

9 in ein Leitungssystem innerhalb der Kammer 10 mit einem Druck von ungefähr 506 kp~² eingeleitet, wobei die Hülse in der Nähe der Schulter der aufgeblähten Schlauchfolie 5, in der ein Luftdruck von ungefähr 126 kpm~² aufrecht erhalten wird, angeordnet ist. Luft, die aus dem Leitungssystem durch die Maschen der inneren Wand 3 austritt, erzeugt ein Luftpolster zwischen dieser und der Schlauchfolie 5, wobei der Luftdruck in diesem Polster ausreicht (ungefähr 176 kpm-²), um die Schlauchfolie so zu halten, daß er die innere Wand 3 der Kammer 10 nicht berührt. Die Schlauchfolie 5 wird infolgedessen eingebuchtet, wenn sie durch die Kammer 10 hindurchläuft, wobei das Ausmaß dieser Einbuchtung zum Zwecke der deutlicheren Darstellung in Fig.2 und 4 vergrößert worden ist; dadurch wird die Schlauchfolie 5 wirksam gegen eine seitliche bzw. querverlaufende Bewegung stabilisiert.

Der Luftdruckunterschied zwischen dem Inneren der Schlauchfolie 5 und dem Luftpolster zwischen der Folie

v, 5 und der inneren Wand 3 der Kammer 10 wird durch die Zugkräfte in der Außenwand der Folie 5 ausgeglichen.

Fig.4 zeigt eine Gesamtanordnung zur Herstellung einer orientierten Schlauchfolie 11 mit Hilfe eines »geschmierten« Doms, wie er insbesondere für die Herstellung von Polyolefinfolien geeignet ist, und über den die aus einer Düse 12 extrudierte Schlauchfolie 11 aus thermoplastischem Material gezogen wird. Die Schlauchfolie 11 wird von der Düse 12 mittels zweier gegeneinander drehender Klemmrollen 13 abgezogen, die ihrerseits einen Abstand voneinander aufweisen, welcher geringer als die flachgelegte Schlauchfolie 11 ist. Die Rollen 13 ziehen die Schlauchfolie 11 mit einer größeren Geschwindigkeit ab, als die Geschwindigkeit

to ist, mit welcher sie extrudiert wird, wobei die Schlauchfolie 11 nach abwärts über einen Kühldorn 14 gezogen wird, der innerhalb der Schlauchfolie 11 angeordnet ist. Zwischen der Schlauchfolie 11 und dem Dorn 14 wird Wasser zugeführt, indem man einen schmalen Wasservorrat im Raum 15 am oberen Ende des Dorns 14 aufrecht erhält. Das Wasser wird infolgedessen nach abwärts zwischen den Dorn 14 und die Schlauchfolie 11 in den Raum 16 mitgenommen, welcher zwischen dem Boden des Dorns 14 und einer elastischen Dichtung 17 ausgebildet ist. Das Wasser wird aus der Schlauchfolie 11 durch eine (nicht gezeigte) Leitung entfernt, welche durch das Zentrum des Dorns 14 verläuft.

Unterhalb der Dichtung 17 ist ein kreisförmiger

b5 Schwamm 18 angeordnet, welcher die Innenseite der Schlauchfolie 11 berührt, so daß auf diese Weise jede Feuchtigkeit entfernt wird, die durch die Dichtung 17 hindurchgehi. Diese Feuchtigkeit wird vom Schwamm

18 durch Absaugen über ein (nicht dargestelltes) Saugrohr entfernt.

In der Praxis wird zweckmäßigerweise zwischen der Dichtung 17 und dem Schwamm 18 noch eine Zwischendichtung zusammen mit einer Einrichtung zur Druckbeaufschlagung der Schlauchfolie 11 in diesem Bereich angeordnet, so daß man kontrollieren kann, in welchem Ausmaß Wasser vom Raum 16 zwischen dem Dorn 14 und der Schlauchfolie 11 hindurchgeht.

Neben der Kühlung der Schlauchfolie 11 von innen erfolgt auch eine Kühlung von außen, und zwar durchläuft die Schlauchfolie 11 ein Wasserbad 19, welches die Schlauchfolie 11 umgibt. Durch eine Leitung 20 wird das Wasser kontinuierlich in das Wasserbad eingeleitet, das Wasser fließt durch eine Leitung 21 ab. Hinter dem Wasserbad läuft die Schlauchfolie durch eine Kammer 22, in der über eine Leitung 23 Unterdruck an die Außenseite der Schlauchfolie 11 angelegt wird, um jedes Wasser von der Außenseite der Schlauchfolie 11 zu entfernen.

Die gekühlte Schlauchfolie 11 geht dann durch das Paar Klemmrollen 13, welches die Geschwindigkeit steuert, mit dem die Schlauchfolie 11 abgezogen wird. Anschließend passiert die Schlauchfolie 11 Reihen von Infrarotheizern 24 und 25, welche die Temperatur der Schlauchfolie 11 auf den Wert erhöhen, der zum Strecken erforderlich ist. Die Schlauchfolie 11 wird dann in der Richtung quer zu seiner Abzugsrichtung gestreckt, und zwar mittels Druckluft, die durch eine Leitung 26 in die Schlauchfolie 11 eingeblasen wird, jo Gleichzeitig wird die Schlauchfolie 11 in Längsrichtung durch ein Paar Klemmrollen 27 gestreckt, die einen luftdichten Abschluß über den Querschnitt der Schlauchfolie 11 bilden und sie mit einer gegenüber den Klemmrollen 13 größeren Geschwindigkeit wegziehen, ΐί

In der Aufweitzone wird die Schlauchfolie 11 durch Luft gekühlt, welche in der Richtung der in Fig. 4 dargestellten Pfeile von einem Kühlring 28 abgegeben wird, der seinerseits in dem Bereich angeordnet ist, in welchem die Schlauchfolie 11 ihren maximalen Durchmesser annimmt. Die seitliche Position der aufgeblasenen Schlauchfolie 11 wird durch eine ringförmige Kammer 29 die der Kammer 10 gemäß Fig. 2 entspricht, kontrolliert.

Die Erfindung wird nachstehend näher an Hand eines Beispiels erläutert, in dem eine beschichtete, biaxial orientierte Polypropylenschlaiichfolie unter Verwendung einer Anordnung nach F i g. 4 erzeugt wurde.

Beispiel ^r'°

Von einer ringförmigen Dreikanaldüse, die einen zentralen Kanal von 165 mm Durchmesser und einen Düsenspalt von 1,52 mm besaß, wurden ein Polypropylenhomopolymeres mit einer Geschwindigkeit von ·» 230 kg/Stunde und ein beliebiges Äthylen/F'olypropylen-Copolymeres coextrudiert, so daß auf diese Weise eine Polypropylenschlauchfolie gebildet wurde, deren innere und äußere Oberfläche mit einer Schicht aus einem ungerichteten Copolymeren beschichtet waren.

Das obere Ende des Dorns war 25,4 mm von der Düse entfernt, der Dorn hatte einen Durchmesser von 158,7 mm am oberen Ende, besaß eine matte Oberfläche, war 1,22 m lang und halte an seinem unteren Ende einen Durchmesser von 155,6 mm. In den Spalt zwischen der Düse und dem Dorn wurde Wasser eingeleitet, so daß ein Wasserfilm nach abwärts zwischen der Schlauchfolie und dem Dorn mitgetragen wurde. Der Dorn selbst wurde im Inneren durch kaltes Wassergekühlt.

Die Schlauchfolie wurde mittels Klemmrollen abwärts gezogen, die die Schlauchfolie nur in ihrer Mitte zusammengedrückten und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,117ms-' gedreht wurden. Gleichzeitig wurde die Außenseite der Schlauchfolie durch das Kühlbad gekühlt, dem Kühlwasser durch ein Rohr 20 mit einer Rate von 3185 m³h-' zugeführt wurde. Das obere Ende des Wasserbades befand sich 279 mm über dem unteren Ende des Dorns.

Nach Durchgang durch die Rollen wurde die Schlauchfolie durch Infrarotheizer auf eine Temperatur von ungefähr 160⁰C erhitzt und in einer zu ihrer Abzugsrichtung querverlaufenden Richtung gestreckt und zwar mittels Luft bei einem Druck von 126 kpm~² die durch ein Rohr eingeleitet wurde; die Schlauchfolie wurde auf einen Durchmesser von 1149 mm gedehm und außerdem in der Abzugsrichtung mittels der Klemmrollen gestreckt, welche die Folie mit einei Geschwindigkeit von 0,99 ms-' abzogen.

Die gestreckte Schlauchfolie wurde durch einer Kühlring gezogen und mittels einer Kammer stabilisiert die 305 mm unterhalb des Auslasses des Ring; angeordnet war und einen kleinsten Innendurchmesser von 1127 mm besaß, wobei die bogenförmige Oberflä ehe einen Krümmungsradius von 305 mm aufwies. In die Kammer wurde Luft bei einer Temperatur von 20⁰C mi einem Druck von 506 kpm-² eingespeist.

Die sich ergebende beschichtete, biaxial orientierte Polypropylenfolie war im wesentlichen frei vor Oberflächenfehlern, wie Kratzern, Rissen, Ritzen Schrammen, Abschürfungen od. dgl., und besaß einer Gardner-Haze-Wert von 1,9%, der gemäß der ASTV D 1003-61 (1970) gemessen wurde. Wenn man mit dei gleichen Ausrüstung jedoch unter Verwendung einei mit weichen Polyäthylenterephthalatfasern ausgeklei deten ringförmigen Dichtung anstelle der Kammer eine identische Folie herstellte, wurde durch visuelle Überprüfung festgestellt, daß diese Rolle eine sehi schlechte verkratzte Oberfläche besaß und daß sie einer Gardner-Haze-Wert von 2,7% besaß, welcher mit den gleichen Testverfahren wie der obige Wert gemesser wurde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Lagestabilisierung einer aufgeblasenen Schlauchfolie im Zuge ihres kontinuierli- ί chen Herstellungsverfahrens, mit einer an einer Leitung für ein Druckgas angeschlossenen, die Schlauchfolie umgebenden ringförmigen Kammer, deren zur Schlauchfolie gerichtete innere Wand zum radialen Abströmen des Druckgases gegen die Außenwand der Schlauchfolie gasdurchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wand (3) der Kammer (10, 29) bezüglich der Schlauchfolie (5,11) konvex gekrümmt ist, wobei der kleinste Innendurchmesser der inneren Wand (3) \ kleiner als der größte Außer.durchmesser der Schlauchfolie (5, U) ist..

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius R der inneren Wand (3) derart ist, daß die Bedingung Pc>T/R erfüllt wird, worin Pc der Druck im Gaspolster zwischen der Schlauchfolie (5, 11) und der Kammer (10, 29) ist, während Γ die Längsspannung in der Schlauchfolie bedeutet.