DE2812112A1 - Verfahren zur herstellung einer schlauchfolie - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer schlauchfolieInfo
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Description
Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne
_ 4 _ Dip[.-Ing. P. Grupe
Bavariaring 4, Postfach 20 24 *} ß 1 *? 1 1 *? δ00° München ^
^O IZIlZ Te|.: (089) 539653
Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München
20. März 1978 B 8782/lCI case Pf.29422
Imperial Chemical Industries Limited London / Großbritannien
Verfahren zur Herstellung einer Schlauchfolie
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung schlauchförmiger
Körper und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines abgekühlten schlauchförmigen Körpers, der nachfolgend
zu einer Schlauchfolie weiterverarbeitet werden kann.
Orientierte bzw. gereckte Schlauchfolie wird hergestellt, indem ein verhältnismäßig dickwandiger, thermoplastischer
Schlauch aus einer Ringdüse extrudiert wird und danach der Schlauch bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes
und oberhalb der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Materials in Quer- und/oder Längsrichtung gereckt wird,
so daß sich eine dünne Folie ergibt, wobei das Recken in Querrichtung mit Hilfe von Gasüberdruck im Inneren erreicht
wird und das Recken in Längsrichtung durch Abziehen des Schlauches mit geeigneter Geschwindigkeit in Extrusionsrichtung
erreicht wird. Wenn eine orientierte Folie aus einem kristallinen oder kristallisierbaren Polymer hergestellt wird,
muß das polymere Extrudat schnell abgekühlt bzw. abgeschreckt werden, bevor es wiedererwärmt und gereckt wird, um die zur
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Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804
Herstellung einer Folie ausreichender Qualität erforderliche kristalline polymere Struktur zu erzeugen.
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Das Kühlen des extrudierten Schlauches erfolgt herkömmlich von innen, beispielsweise mittels eines Kühl- und Dimensionierdornes,
der innerhalb des Schlauches nahe dem Blaskopf angeordnet ist, aus dem der Schlauch extrudiert wird. Gegebenenfalls
kann zusätzlich von außen gekühlt werden, indem der Schlauch durch ein ringförmiges Abkühlbad geführt wird,
das den Schlauch im Bereich des Kühldornes umgibt. Durch gleichzeitiges Kühlen der Außenseite und der Innenseite des
extrudierten Schlauches kann die Leistung bei der Folienherstellung erhöht werden.
Beim Abkühlen schlauchförmiger Körper, insbesondere beim Abkühlen
polymerer schlauchförmiger Extrudate, die zur Herstellung orientierter Schlauchfolien bestimmt sind,ist es schwierig,
die zueinander in Widerspruch stehenden Forderungen zu erfüllen, daß nämlich einerseits eine hohe Strömungsgeschwindigkeit
der Kühlflüssigkeit erforderlich ist, um die gewünschte Temperaturverminderung des schlauchförmigen Körpers zu erreichen,
und daß andererseits ein schonender Übergang des warmen schlauchförmigen Körpers in das Kühlflüssxgkeitsbad
und Durchlauf durch das Kühlflüssigkeitsbad notwendig sind, um Schwingungen des Körpers und die Erzeugung von Weilen auf
der Oberfläche der Kühlflüssigkeit zu verhindern. Derartige Schwingungen und Oberflächenwellen können die Oberfläche des
Körpers beschädigen, was dazu führen würde, daß die hergestellte Folie auf ihrer Oberfläche Flecken und andere Fehler
aufweist..
Es sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, um die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden.
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Zu diesen Vorschlägen gehört die Verwendung eines Abkühlbades, in dem der schlauchförmige Körper zunächst in Berührung
mit einer laminaren Gleichstrom-Kühlflussigkeitsströmung und
danach mit einer turbulenten Gegenstrom-Kühlflussigkeitsströmung kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer polymeren Schlauchfolie zu
schaffen, bei dem die oben beschriebenen Schwierigkeiten vermieden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein
Schlauch aus folienbildendem polymeren Material extrudiert wird, daß der extrudierte Schlauch über einen inneren Kühldorn
und um diesen herum geführt wird, daß der Schlauch, während er sich auf dem Kühldorn befindet, in Axialrichtung
durch ein Kühlflüssigkeitsbad in der Weise gezogen wird, daß die Außenseite des Schlauches nacheinander in Berührung kommt
mit
a) einem beruhigten Kühlflüssigkextsbereich, in dem laminare
Strömung herrscht und der die Oberfläche A hat,
b) einem Kühlflüssigkextsbereich, in dem eine Übergangsströmung herrscht und der eine verringerte Querschnittsfläche
B hat, und
c) einem Kühlflüssigkeitsbereich, in dem eine im wesentlichen
spiralige, turbulente Strömung um die Außenseite des Schlauches herrscht und der eine Querschnittsfläche
C hat,
wobei die Kühlflüssigkeit in jedem der Bereiche im wesentlichen im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung des
wobei die Kühlflüssigkeit in jedem der Bereiche im wesentlichen im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung des
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Schlauches strömt und wobei für die Flächen A^ B
<C gilt,
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und daß der abgekühlte Schlauch danach auf herkömmliche Weise zu einer Schlauchfolie weiterverarbeitet wird.
Mit dem Begriff "Übergangsströmung" ist gemeint, daß die Kühlflüssigkeitsströmung
im Kühlflüssxgkeitsbereich mit der verringerten Querschnittsfläche B allmählich von der spiraligen,
aus dem Kühlflüssxgkeitsbereich mit der Querschnittsfläche C
eintretenden Strömung in eine laminare Strömung übergeht, bevor die Kühlflüssigkeit in den beruhigten Kühlflüssigkeitsbereich
einströmt.
Sofern in der folgenden Beschreibung eine axiale Bewegung oder eine Axialrichtung erwähnt wird, ist damit eine Bewegung
entlang oder im wesentlichen parallel zur Längsachse des schlauchförmigen Körpers bzw. Schlauches bzw. die Richtung
dieser Längsachse gemeint, sofern nicht ausdrücklich eine andere Definition erfolgt.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können eine
Reihe verschiedener Abkühlbäder benutzt werden. Zweckmäßigerweise wird jedoch ein zusammenlegbares Abkühlbad mit
einer in Axialrichtung zusammendrückbaren Umhüllung verwendet, wie es in der deutschen Patentanmeldung P ............
derselben Anmelderin vom gleichen Tag beschrieben wird. Durch die folgende Bezugnahme auf ein solches Abkühlbad soll die
Erfindung jedoch weder ausdrücklich noch unausgesprochen auf die Durchführung mittels eines solchen Abkühlbades beschränkt
werden. Dieses zusammenlegbare Abkühlbad umfaßt außer der in Axialrichtung zusammendrückbaren Umhüllung eine flüssigkeitsdicht
abschließende Dichtungsbaugruppe, eine Zuführeinrich-
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tung und eine Ablaßeinrichtung für Kühlflüssigkeit sowie eine
Halterung für die Umhüllung.
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Die in Axialrichtung zusammendrückbare Umhüllung hat zweckmäßigerweise
die Form eines hohlen, in der Regel zylindrischen Schlauches oder Rohres mit einem einlaßseitigen Ende,
durch das ein extrudierter schlauchförmiger Körper eintreten kann, und einem auslaßseitigen Ende, das mit einer ringförmigen
Dichtungsbaugruppe versehen ist, durch das der Körper austreten kann, wobei zwischen der Umhüllung und dem schlauchförmigen
Körper eine ausreichend große Kühlflüssigkeitsmenge aufgenommen werden kann, um den schlauchförmigen Körper auf
eine gewünschte Temperatur abzukühlen bzw. abzuschrecken.
Die Umhüllung kann jede beliebige Form haben, sofern diese es erlaubt, die Umhüllung in Axialrichtung über ihre gesamte
Länge oder einen Teil davon zusammenzudrücken bzw. zusammenzuschieben,
^weckmäßigerweise umfaßt die Umhüllung eine rohrförmige,
teleskopische Anordnung aus mehreren miteinander in Eingriff stehenden, axial relativ zueinander verschiebbaren
RohrSegmenten. Das Ausmaß, um das eine solche Anordnung
axial zusammengedrückt werden kann, ist jedoch zwangsläufig begrenzt durch die Länge der einzelnen Segmente der teleskopischen
Anordnung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt das Abkühlbad eine Umhüllung in Form eines zusammendrückbaren
bzw. zusammenlegbaren Balges, der aus einer ge-
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eignet gefaltenen Membran so geformt ist, daß er auf minimale
axiale Abmessung zusammengedrückt werden kann. Vorzugsweise
umfaßt die Umhüllung einen im wesentlichen schlauchförmigen Balg mit einer Membranwand, die in Umfangsrichtung
verlaufende, symmetrisch angeordnete Falten aufweist bzw. gewellt ist.
Die Umhüllung kann aus beliebigem Material hergestellt sein, das ausreichende Festigkeit, Biegsamkeit und Flüssigkeitsundurchlässigkeit
aufweist, damit die Umhüllung wiederholt axial zusammengedrückt und ausgezogen werden kann, ohne daß
ihre Flüssigkeitsdichtheit nachläßt. Eine leichte, teleskopische Umhüllung besteht daher vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigen
Material wie beispielsweise dünnem rostfreiem Stahl oder einer Aluminiumlegierung, während der Balg vorzugsweise
eine Membran aus gummiertem Gewebe umfaßt. Die Umhüllung kann vorzugsweise mit einer Verstärkung versehen sein,
beispielsweis.e einem Verstärkungsring aus Draht, der die Umhüllungsmembran in einem Bereich oder mehreren Bereichen des
Balgs mit geringerem Durchmesser umgibt.
Damit der extrudierte schlauchförmige Körper gleichmäßig gekühlt wird,
soll die Strömung des Kühlmittels in der Umhüllung im wesentlichen gleichmäßig um und über alle Oberflächenbereiche des
Körpers erfolgen. Vorzugsweise ist eine Einstelleinrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, die Umhüllung relativ zur
Achse des sich bewegenden schlauchförmigen Körpers seitwärts zu verstellen bzw. zu zentrieren und in eine solche Lage zu
bringen, daß eine befriedigende Kühlung erreicht wird, und die es ferner ermöglicht, die Umhüllung in dieser Stellung
zu halten.
Das beschriebene Abkühlbad weist außer dem Vorteil, daß
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es zur Erleichterung des Ausbaus und des Einbaus auf minimale axiale Abmessung zusammendrückbar isty den weiteren Vorteil
auf, daß die Tiefe bzw. Höhe des Bades
während der Herstellung einer
Schlauchfolie verändert werden kann. Einfaches axiales Ausfahren bzw. Verlängern der Umhüllung führt zu größerer
Tiefe der im Abkühlbad aufnehmbaren Kühlflüssigkeit, wenn der schlauchförmige Körper schneller bzw. stärker gekühlt
werden soll. Dadurch wird eine sehr schnelle Änderung der Kühlleistung .auf eine Weise erzeugt, die mit den verhältnismäßig
wenig anpassungsfähigen und nicht ausfahrbaren herkömmlichen
Kühlbädern nicht möglich ist.
Eine ausreichende Abstützung für das Kühlmittel im Abkühlbad kann unter gewissen Umständen mit einer Dichtungsbaugruppe
am stromab gelegenen Ende der Umhüllung erreicht werden, die lediglich ein elastisches ringförmiges Dichtungselement aufweist,
das in Anlage an der Außenseite des schlauchförmigen
Körpers kommen kann. Vorzugsweise werden jedoch mindestens zwei ringförmige Dichtungselemente mit axialem Abstand voneinander
verwendet, um die Menge des auf der Außenseite des aus der Dichtungsbaugruppe austretenden schlauchförmigen
Körpers zurückbleibenden Kühlmittels zu verringern. Damit das stromauf gelegene Dichtungselement, d.h. dasjenige Dichtungselement,
das zuerst in Berührung mit dem schlauchförmigen Körper tritt, vollständig an der Oberfläche des schlauchförmigen
Körpers anliegt und dort eine flüssigkeitsdichte Dichtung bildet, wird vorzugsweise auf der Unterseite des
stromauf gelegenen Dichtungselementes ein überatmosphärischer Druck bzw. überdruck aufrechtgehalten. Wenn zwei mit
axialem Abstand voneinander angeordnete Dichtungselemente benutzt werden, wird dieser überdruck vorzugsweise dadurch
erzeugt, daß in den Zwischenraum zwischen den beiden Dich-
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tungselementen ein unter Druck stehendes Gas, beispielsweise
Luft, eingeleitet wird.
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Orientierte Folie, die aus einem abgeschreckten schlauchförmigen Körper erzeugt wurde, auf dessen Oberfläche noch Feuchtigkeitsreste
oder Kühlflüssigkeit zurückgeblieben sind, weist
starke Oberflächenfehler auf. Vorzugsweise befindet sich daher stromab des ringförmigen Dichtungselementes bzw. der ringförmigen
Dichtungselemente ein Flüssigkeitsentferner, beispielsweise
in Form eines ringförmigen Schwammes, der in Berührung mit der Außenseite des schlauchförmigen Körpers steht und
verbliebene Flüssigkeitsspuren beseitigt. Wenn an den Schwamm Unterdruck angelegt wird, kann dieser seine Aufgabe noch besser
erfülllen.
Jedes ringförmige Dichtungselement kann aus einer einzigen ringförmigen Scheibe aus elastischem Material wie beispielsweise
Maturkautschuk bestehen. Um die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Dichtungsbaugruppe zu erhöhen, besteht vorzugsweise
das stromauf gelegene Dichtungselement aus zwei aneinander liegenden, ringförmigen Scheiben, wobei die obere Scheibe
aus einem verschleißfesten elastischem Material, beispielsweise Silikonkautschuk, besteht und die mit der Unterseite
der oberen Scheibe in Berührung stehende Scheibe aus einem Material wie beispielsweise Naturkautschuk besteht. Die Dichtungsscheiben
können auch aus anderem Material bestehen, beispielsweise aus synthetischen Polymeren wie Polytetrafluorethylen.
Um ausreichende Dichtwirkung zu erreichen, ist der Innendurchmesser
jedes Dichtungselementes vorzugsweise um einen Bruchteil geringer als der Außendurchmesser des schlauchförmigen
Körpers. Zweckmäßigerweise ist die Dichtungsbaugruppe so an-
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geordnet, daß das Dichtungselement bzw. die Dichtungselemente gegen einen Bereich des schlauchförmigen Körpers andrücken,
der mit einer inneren Abstützung versehen ist, die verhindert, daß der schlauchförmige Körper einfällt. Vorzugsweise sind
die Dichtungselemente des Bades so angeordnet, daß sie mit einem innerhalb des schlauchförmigen Körpers angeordneten
inneren Kühldorn oder einer ähnlichen inneren Dichtungsbaugruppe zusammenwirken, die sich innerhalb des schlauchförmigen
Körpers am stromab gelegenen Ende eines geschmierten Kühldornes befindet.
Um die Handhabung zu vereinfachen, sind die Dichtungselemente und gegebenenfalls der Flüssigkeitsentferner vorzugsweise Bestandteil
eines Dichtungseinsatzes, der lösbar am unteren Ende der zusammendrückbaren Umhüllung angebracht ist. Der Dichtungseinsatz kann beispielsweise in einem einfachen mit einem
Flansch versehenen Behälter angeordnet sein, der mit Hilfe von Schrauben, Klammern oder dergleichen am stromab gelegenen
Ende der axial zusammendrückbaren Umhüllung befestigt ist. Der Dichtungseinsatz ist vorzugsweise gegenüber dem Behälter
abgedichtet, beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer O-Ringdichtungen am Umfang des Dichtungseinsatzes.
Der beschriebene Dichtungseinsatz wird vorzugsweise aus einem synthetischen polymeren Material hergestellt; ein Oxymethylenpolymer
oder -copolymer ist besonders zu diesem Zweck geeignet. Andere geeignete Materialien sind Metalle,
beispielsweise Aluminium oder rostfreier Stahl, sowie hitzehärtbare Kunststoffmaterialien, beispielsweise ein Kunststoff
laminat mit Einlagen, wie es unter der Bezeichnung "Tufnol" erhältlich ist.
Der Einlaß der Zuführeinrichtung für die Kühlflüssigkeit,
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beispielsweise Wasser, kann sich an jeder geeigneten Stelle
des Abkühlbades am oder nahe dem stromab gelegenen Ende der Umhüllung befinden, so daß die Kühlflüssigkeit durch das Bad
im wesentlichen, im Gegenstrom bezüglich der axialen Bewegungsrichtung
des schlauchförmigen Körpers strömt.
Die Zuführeinrichtung bzw. deren Einlaß ist tangential bezüglich
des schlauchförmigen Körpers angeordnet, so daß eine wirbelnde, spiralige Gegenstromströmung des Kühlmittels um
die Außenseite des schlauchförmigen Körpers herum erzeugt wird. Der durch das spiralig strömende Kühlmittel verbesserte
Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittel und dem schlauchförmigen Körper erhöht die Kühlleistung und verringert auf
diese Weise das Kühlmittelvolumen, das notwendig ist, um eine bestimmte Abkühlung zu erreichen, im Vergleich zu dem
Fall, daß lediglich mit einer laminaren oder schwach turbulenten (Re-Zahl ungefähr 2000 bis 3000) Gegenstrom-Kühlmittelströmung
gearbeitet wird. Durch eine wirbelnde, zyklonartige Kühlmittelströmung ist es insbesondere in Verbindung
mit einem Bad, das einen verhältnismäßig großen radialen Abstand zwischen dem schlauchförmigen Körper und der diesen
umgebenden Umhüllung hat (beispielsweise einen Abstand von 0,2 bis 3,0 mal dem Durchmesser des schlauchförmigen Körpers)
, möglich, trotz des verhältnismäßig geringen Volumens eine hohe Kühlmittelgeschwindigkeit beizubehalten. Auf diese
Weise kann, obwohl der axiale Kühlmitteldurchsatz in der turbulenten Zone verhältnismäßig gering sein mag - beispielsweise
im Bereich von 909 bis 4546 liter/h -, der Kühlmitteldurchsatz in Strömungsrichtung, d.h. in Richtung der spiraligen
Strömungsbahn, an der Oberfläche des schlauchförmigen Körpers wegen der spiraligen Umströmung des Körper wesentlich
größer sein - beispielsweise in der Größenordnung von 454 600 liter/h. Die Beibehaltung einer hohen Strömungsgeschwindig-
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keit der spiraligen Strömung wird ferner durch den großen Abstand zwischen dem Körper und der Umhüllung unterstützt,
da dadurch der Reibungswiderstand am Kühlmittel gering ist.
Um qualitativ hochwertige Schlauchfolien ohne Oberflächenfehler zu erzeugen, ist es zweckmäßig, wenn der schlauchförmige
Körper zunächst auf einen verhältnismäßig ruhigen, nicht turbulenten Flüssigkeitsbereich trifft, bevor er dem spiraligen
Kühlmittelgegenstrom ausgesetzt ist. Daher befindet sich am stromauf gelegenen Ende der Umhüllung eine Drosseleinrichtung,
die die spiralige Strömung der Kühlflüssigkeit behindert und dadurch einen beruhigten Flüssigkeitsbereich schafft. Die
Drosseleinrichtung umfaßt vorzugsweise eine ringförmige Stauscheibe, die so bemessen ist, daß ein verhältnismäßig enger
Ringspalt bzw. Drosselspalt zwischen der Stauscheibe und dem schlauchförmigen Körper freibleibt. Die Querschnittsfläche
des Ringspaltes bzw. Drosselspaltes, d.h. die Querschnittsfläche B, ist kleiner als die Oberfläche und Querschnittsfläche A des beruhigten Kühlflüssigkeitsbereichs stromauf
der Drosseleinrichtung und auch kleiner als die Querschnittsfläche C des spiralig strömenden Kühlflüssigkeitsberexchs
stromab der Drosseleinrichtung. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche
C auch größer als die Fläche A, damit im Kühlflüssigkeitsbereich mit der Querschnittsfläche C ein
ausreichend großes Kühlmittelvolumen aufgenommen werden kann, das ausreichenden Wärmeübergang bewirkt. Eine einfache Stauscheibe
der vorstehend erwähnten Art beseitigt die spiralige Strömungskomponente des Kühlflüssigkeitsgegenstromes, so .daß
sich oberhalb der Stauscheibe ein beruhigter Flüssigkeitsbereich ausbilden kann, bevor die Flüssigkeit über eine geeignete
Stauwand oder eine andere geeignete Vorrichtung abströmt. Gegebenenfalls können zusätzliche Mittel vorgesehen
sein, die im wesentlichen dazu dienen, die spiralige Kompo-
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nente des Kühlmittelgegenstromes zu beseitigen, beispielsweise zumindest eine radial verlaufende Flosse, die an der
ringförmigen Stauplatte befestigt ist. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß im beruhigten Kühlflüssigkeitsbereich
eine im wesentlichen vollständig laminare Strömung herrscht.
Aus dem beruhigten Kühlflüssigkeitsbereich wird die Kühlflüssigkeit
abgeleitet. Um die nichtturbulente Strömung im beruhigten Flüssigkeitsbereich aufrechtzuerhalten, wird jedoch
bereits der größere Anteil der Kühlmittelströmung, beispielsweise an Anteil von 51 bis 99 %, vorzugsweise von 75
bis 95 %, aus dem stromauf gelegenen Ende der zusammendrückbaren Umhüllung unterhalb der Stauscheibe abgeleitet, so daß
der bis hinter die Stauscheibe bzw. Stauplatte übertragene Kühlmittelimpuls minimal ist. Indem auf diese Weise die Menge
der unterhalb der Stauplatte abgeleiteten Kühlflüssigkeit gesteuert
wird, kann die senkrechte Geschwindigkeitskomponente der durch den Drosselspalt strömenden Flüssigkeit auf einen
ausreichend hohen Wert gesteuert werden, der sicherstellt, daß der extrudierte Schlauch trotz der Enge des Drosselspaltes
nicht in Berührung mit dem inneren Rand der Stauplatte kommt und nicht an diesem Rand entlangschleift. Ferner kann
vorgesehen sein, Kühlflüssigkeit direkt in den beruhigten Flüssigkeitsbereich einzuspeisen, um die Kühleigenschaften
des Abkühlbades zu variieren.
Außer der Beziehung zwischen den Querschnittsflächen des beruhigten
Kühlflüssigkeitsbereichs, des Kühlflüssigkeitsbereichs·
mit Drosselung und des Kühlflüssigkeitsbereichs mit spiraliger Strömung, die vorstehend zu A^B^C angegeben
wurde, soll vorzugsweise der beruhigte Kühlflüssigkeitsbereich in Axialrichtung eine solche Länge haben, daß sichergestellt
ist, daß die Außenseite des Schlauches vor Eintritt
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des Schlauches in den Kühlflüssxgkeitsberexch mit spiraliger Strömung in Gegenwart einer nichtturbulenten Strömung bis in
einen stabilen, ausreichend festen Zustand abgekühlt wird.
Ferner sollte auch der Kühlflüssxgkeitsberexch mit turbulenter
Strömung so lang sein, daß die Außenseite des Schlauches bis in einen Zustand abgekühlt wird,in dem sie durch Berührung
mit der Dichtungsbaugruppe und den folgenden Abziehmitteln nicht mehr beschädigt werden kann. Vorzugsweise gilt
daher für die axiale Abmessung a des beruhigten Kühlflüssxgkextsbereichs,
die axiale Abmessung b des Kühlflüssxgkextsbereichs mit Drosselung und die axiale Abmessung c des Kühlflüssigkeitsbereichs
mit spiraliger Strömung die Beziehung c?-a»b.
Die Ausbildung der Halterung zum lösbaren Abstützen der zusammendrückbaren
Umhüllung in axial ausgestreckter bzw. ausgefahrener Stellung hängt u.a. von der Art der Umhüllung ab.
Eine zweckmäßige Halterung, die besonders für eine Umhüllung in Form eines schlauchförmigen Balges geeignet ist, umfaßt
mehrere axiale Führungs- und Halteelemente, die symmetrisch mit Abstand voneinander um die Umhüllung herum angeordnet
sind, sowie auf jedem Halteelement eine axial verschiebbare Hülse, die am stromauf gelegenen Ende der Umhüllung befestigt
ist und am Halteelement in gewünschter axialer Stellung festgelegt werden kann.
Wie bereits erwähnt wurde, wird ein Abkühlbad der beschriebenen Art in Verbindung mit einem Kühlsystem mit innerem
Kühldorn angewendet. Ein typisches Kühlsystem mit geschmiertem Kühldorn, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur
Herstellung von Polyolefinfolien geeignet ist, ist in der
GB-PS 1 284 321 beschrieben. Diese Vorveröffentlichung beschreibt
das Abkühlen eines extrudierten Schlauches, indem
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ein extrudierter Schlauch über einen inneren Kühldorn geführt
wird, indem ständig in den Raum zwischen dem Kühl-k;:-
und dem Schlauch ein Film aus wärmeübertragender Flüssigkeit. eingeleitet wird, indem am vom Extruder abgewandten Ende des
Kühldornes eine Flüssigkeitssäule aufrechtgehalten wird, die auf den Flüssigkeitsfilm einen Druck ausüben kann, und indem
die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitssäule abgezogen wird, wobei der Druck der Flüssigkeit zwischen dem Kühldorn und dem
Schlauch an jeder Stelle größer als der Druck auf der Außenseite des Schlauches an dieser Stelle ist. Der Film bzw. die
Ummantelung aus wärmeübertragender Flüssigkeit wird zweckmäßigerweise dadurch erzeugt, daß aus einem Ringkanal am
stromauf gelegenen Ende des Kühldornes, d.h. nahe der Düse des Extruders, Flüssigkeit überläuft.
Damit sichergestellt ist, daß der extrudierte Schlauch korrekte
Abmessungen hat, damit wiederum aus diesem eine gleichmässig dicke Folie hergestellt werden kann, kommt die Innenseite
des Schlauches mit dem Kühldorn über den Film aus wärmeübertragender Flüssigkeit vorzugsweise an einer Stelle stromauf
der Stelle in Berührung, an der die Außenseite des Schlauches zuerst auf den beruhigten Kühlflüssigkeitsbereich des Abkühlbades
trifft.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann angewendet werden bei der Herstellung von Schlauchfolien aus thermoplastischen polymeren
Materialien und insbesondere bei der Herstellung von selbsttragenden Folien aus kristallinen oder kristallisierbaren
Polymeren= Verarbeitbar sind beispielsweise Polymere und Copolymere von 1-Olefin mit zwei bis sechs Kohlenstoffatomen
je Molekül, wie beispielsweise Polyethylen hoher Dichte (HD-Polyethylen), Polypropylen oder Ethylen-Propylen-Copolymere,
von Polybuten-1, von Poly-4-methyl-penten-1, von
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Polyestern, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat und Polyethylen-1, 2-di-phenoxyethan-4,4'-dicarboxylat, von
Polysulphonen und den verschiedenen Nylonarten. Ein geeignetes folienbildendes Material ist ein stereoreguläres, überwiegend
kristallines Propylenpolymer hohen Molekulargewichts, entweder in Form eines Homopolymers oder copolymerisiert mit
geringeren Mengen (beispielsweise bis zu 15 gew% des Copolymers) anderer ungesättigter Monomere, wie beispielsweise
Ethylen. Beschichtete Folien und gleichzeitig extrudierte mehrlagige Folien, können ebenfalls verarbeitet werden.
Vorstehend ist mit "selbsttragender Folie" eine Folie gemeint, die unabhängig, d.h. auch ohne ein tragendes Substrat, bestehen
kann.
Eine orientierte Schlauchfolie wird zweckmäßigerwexse hergestellt,
indem das gewünschte polymere Material aus einer einfachen Ringdüse zu einem schlauchförmigem Körper im schmelzfluss
igen Zustand extrudiert wird, danach der extrudierte Schlauch gemäß der Erfindung gekühlt wird, dann der Schlauch
wiedererwärmt und gemäß dem sogenannten Blasverfahren aufgeblasen wird, um das Material in Querrichtung zu recken, während
gleichzeitig der Schlauch in Längsrichtung gereckt bzw. gedehnt wird, um die Folie in Längsrichtung zu orientieren.
Danach erfolgt vorzugsweise eine Thermofixierung. Dadurch wird die Abmessungsbeständxgkext der Folie verbessert, indem
die Folie auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur
des Polymers, aus dem die Folie hergestellt wird, jedoch unterhalb von dessen Schmelzpunkt erwärmt wird, während
sie gleichzeitig am Schrumpfen gehindert wird. Zur Herstellung mehrlagiger Folien wird auf ähnliche Weise vorgegangen,
wobei allerdings ein Blaswerkzeug mit mehreren koaxialen
Ringdüsen verwendet wird. Eine mehrlagige Folie umfaßt
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beispielsweise ein Substrat aus Polypropylen, das zumindest auf einer Seite eine Lage bzw. Schicht aus einem Copolymer
aus Propylen (80 bis 95 gew%) und einem anderen OC -Olefin mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Buten-1, aufweist.
Erfindungsgemäß hergestellte Folien können gegebenenfalls
beliebige der üblichen Zusätze enthalten, die üblicherweise bei der Herstellung, thermoplastischer Folie benutzt werden,
und können ferner den herkömmlichen Nachbehandlungen unterworfen werden. Zu diesen üblichen Nachbehandlungen gehört
beispielsweise, daß die Folie einer Koronaentladung ausgesetzt wird, um die Klebbarkeit und Bedruckbarkeit der Folienoberfläche
zu verbessern. Ferner können die Folien je nach dem bezweckten Anwendungsgebiet unterschiedliche Dicke haben.
Folien mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 150 mikron sind allgemein anwendbar; für Verpackungszwecke bestimmte Folien
haben zweckmäßigerweise eine Dicke im Bereich von 10 bis 50 mikron.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es
zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Abkühlbades zum Kühlen eines schlauchform!-
gen Extrudats mit einem in Axialrichtung zusammendrückbaren
Balg im ausgezogenen Zustand;
Figur 2 eine Figur 1 ähnliche Darstellung, wobei jedoch das Abkühlbad axial zusammengedrückt
bzw. zusammengeschoben ist; 35
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Figur 3 eine Schnittdarstellung gemäß III-III in
Figur 1;
Figur 4 Figur 5
eine schematische Schnittdarstellung einer Dichtungsbaugruppe; und
eine schematische Schnittdarstellung eines in Axialrichtung zusammendrückbaren, teleskopischen
Abkühlbades im ausgezogenen Zustand.
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Zunächst wird auf Figur 1 eingegangen. Ein Schlauch 1 aus thermoplastischem polymeren Material wird aus einem Blaskopf
2 mit ringförmiger Düse extrudiert und von zwei nicht dargestellten, sich gegensinnig drehenden Abziehwalzen vom
Blaskopf im wesentlichen senkrecht nach unten abgezogen und über einen etwas kegelig ausgebildeten, inneren Kühldorn 3
gezogen. Hinter den Abziehwalzen wird der gekühlte Schlauch zur weiteren Behandlung weitertransportiert. In einen Ringkanal
4 am oberen bzw. stromauf gelegenen Ende des Kühldorns
wird wässriges Kühlmittel gegeben, das aus dem Ringkanal austritt und in Form eines den Kühldorn allseitig umgebenden
Films im Raum 5 zwischen dem Kühldorn 3 und dem Schlauch 1 nach unten strömt. Das sich oberhalb eines ringförmigen
elastischen Dichtungselementes 7 sammelnde Kühlmittel wird mit Hilfe einer herkömmlichen, nicht dargestellten
Abzieheinrichtung durch das Innere des Kühldorns gesteuert entfernt.
Zur wirksamen Abdichtung zwischen dem Schlauch 1 und dem Kühldorn 3 trägt ein zweites elastisches ringförmiges Dichtungselement
7 bei. Eventuell verbliebene Reste von Kühlmittel werden von der Innenseite des Schlauches mittels eines
ringförmigen Schwamms 8 entfernt, der in Berührung mit der Innenseite des Schlauches steht. Das vom Schwamm aufgenommene
Kühlmittel wird aus diesem abgesaugt, wozu ein nicht dargestelltes Saugrohr dient, das durch das Innere des Kühldorns
verläuft.
Durch die Mitte des Kühldorns verläuft eine innere Leitung 9, durch die ein unter Druck stehendes Gas, beispielsweise
Luft, eingeleitet wird, um den gekühlten und wiedererwärmten Schlauch auf herkömmliche Weise zur Herstellung einer orien-
- tierten Schlauchfolie aufzublasen.
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Der Schlauch 1 wird nicht nur innen vom Kühldorn gekühlt, sondern er wird auch auf seiner Außenseite gekühlt- Zu diesem
Zweck verläuft er durch ein den Schlauch umgebendes Bad 10, das auch als Abkühlbad oder Wasserbad bezeichnet wird.
Das Bad umfaßt eine in Axialrichtung zusammendrückbare Umhüllung in Form eines symmetrisch gefalteten Balgs 11 aus
einem elastischen und wasserfesten Material, beispielsweise gummiertem Gewebe. Das stromauf gelegene bzw. obere Ende des
Bades ist offen und weist eine Eintrittsöffnung 12 auf, durch die der Schlauch eingeführt werden kann. Am stromab gelegenen
bzw. unteren Ende des Bades befindet sich eine Dichtungsbaugruppe, die eine flüssigkeitsdichte Austrittsöffnung aufweist,
durch die der abgekühlte Schlauch zur
Umwandlung in eine Schlauchfolie austreten kann. Jedes Ende des Balgs ist mit Hilfe
von ringförmig angeordneten Schrauben oder Nieten 16 bzw.
17 an einer ringförmigen Flanschplatte 14 bzw. 15 befestigt,
wobei die obere Flanschplatte 14 in der axial gestreckten Stellung gemäß Figur 1 von vier Hülsen 18 abgestützt und gehalten
wird, die jeweils axial verschiebbar auf einer von vier symmetrisch angeordneten Leitschienen 19 sitzen und an
diesen lösbar mit Hilfe von Madenschrauben 20 befestigt sind.
Damit sich der Balg nicht aufgrund des Drucks der Flüssigkeit bzw. des Wassers im Bad zu stark nach außen verformt,
wenn das Bad axial auseinandergezogen ist, befindet sich in zumindest einem der engeren Bereiche bzw. einer der Falten
des Balgs ein Verstärkungsring 21 aus Draht.
Nahe dem unteren Ende des Bades ist eine Speiseleitung 22 für Kühlflüssigkeit angeordnet, wobei deren Einlaß tangential
bezüglich der Umhüllung verläuft (siehe Figur 3), so daß dafür gesorgt ist, daß die Kühlflüssigkeit im Gegenstrom
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zur axialen Bewegungsrichtung des Schlauches 1 spiralig nach oben strömt. Am oberen Ende der Umhüllung befindet sich eine
Abflußleitung 23, die mittels eines nicht dargestellten
Ventils geschlossen werden kann und über die ein Anteil der Kühlflüssigkeit aus dem Bad bei Bedarf gesteuert abgelassen
werden kann.
Oberhalb der Abflußleitung 23 ist eine ringförmige Stauscheibe 24 angeordnet, die einen verengten Drosselspalt 25 bildet, durch den Kühlflüssigkeit relativ zum Schlauch 1 stromauf bzw. nach oben in Figur 1 strömen kann. Die Stauscheibe 24 beseitigt praktisch die gesamte Spiralkomponente der Flüssigkeitsströmung, so daß ein verhältnismäßig beruhigter Flüssigkeitsbereich in einer Kammer 26 vorliegt, die vom Schlauch 1, der Stauscheibe 24 und einer aufrechten Ringwand 27 begrenzt wird. Kühlflüssigkeit aus dem beruhigten Flüssigkeitsbad strömt über den Rand der Ringwand 27 in eine Ablaßkammer 28, die von einer weiteren Ringwand 29 begrenzt ist, und wird gesteuert über eine zweite Abflußleitung 30 abgelassen.
Oberhalb der Abflußleitung 23 ist eine ringförmige Stauscheibe 24 angeordnet, die einen verengten Drosselspalt 25 bildet, durch den Kühlflüssigkeit relativ zum Schlauch 1 stromauf bzw. nach oben in Figur 1 strömen kann. Die Stauscheibe 24 beseitigt praktisch die gesamte Spiralkomponente der Flüssigkeitsströmung, so daß ein verhältnismäßig beruhigter Flüssigkeitsbereich in einer Kammer 26 vorliegt, die vom Schlauch 1, der Stauscheibe 24 und einer aufrechten Ringwand 27 begrenzt wird. Kühlflüssigkeit aus dem beruhigten Flüssigkeitsbad strömt über den Rand der Ringwand 27 in eine Ablaßkammer 28, die von einer weiteren Ringwand 29 begrenzt ist, und wird gesteuert über eine zweite Abflußleitung 30 abgelassen.
Zumindest eine radial angeordnete Flossenplatte 31, die von der Stauscheibe 24 senkrecht nach oben steht, trägt zur Aufrechterhaltung
des beruhigten nichtturbulenten Flüssigkeitsbereichs in der Kammer 26 bei.
Wenn die Tiefe der in Kontakt mit dem schlauchförmigen Extrudat
stehenden Kühlflüssigkeit geändert werden soll, so ist dazu lediglich eine einfache Axialeinstellung der verschiebbaren
Hülsen 18 auf den Laufschienen 19 erforderlich. Wenn das Bad aus dem Bereich um den Kühldorn herum entfernt
werden soll, so wird dies auf einfache Weise dadurch erreicht, daß der Balg in die in Figur 2 dargestellte Stellung zusammengedrückt
wird, nachdem die Kühlflüssigkeit aus dem Bad abgelassen worden ist. Das Bad ist zusammen mit den'es tra-
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genden Laufschienen 19 an einer nicht dargestellten schwenkbaren
Halterung angebracht, die es ermöglicht, das Bad relativ zur Achse des Kühldorns zu verlagern.
Die Dichtungsbaugruppe am unteren Ende der zusammendrückbaren Umhüllung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Figur
4 beschrieben. Die Dichtungsbaugruppe umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 50, das mit einer ringförmigen Flanschplatte
52 verbunden ist, die an der Flanschplatte 15 des Balgs mit Hilfe von ringförmig angeordneten Schrauben 53 befestigt
ist (siehe Figur 1). Zwischen dem Gehäuse 50 und der Flanschplatte 52 ist eine elastische O-Ringdichtung 5,1 angeordnet.
Am stromab gelegenen bzw. unteren Ende des Gehäuses 50 sichert ein abgewinkelter Flansch 54 einen Dichtungseinsatz
13, der von oben in das Gehäuse 50 eingesetzt werden kann
und bis über eine Schulter 55 nach unten gedrückt wird, so daß er dichtend auf der Innenseite des Gehäuses sitzt, wobei
zwischen dem .Dichtungseinsatz 13 und dem Gehäuse 50 elastische O-Ringdichtungen 56 und 57 angeordnet sind.
Der Dichtungseinsatz umfaßt mehrere ringförmige, miteinander in Eingriff stehende Teile 58, 59, 60 und 61, die mit Hilfe
von in Axialrichtung durchgesteckten, nicht dargestellten Schrauben, Gewindestiften oder dergleichen fest miteinander
verbunden sind und ein zusammengesetztes Element bilden, das ringförmige Ausnehmungen mit einander zugewandten verzahnten
Flächen, beispielsweise der Fläche 62, aufweist, zwischen denen ringförmige Dichtungselemente 63 und 64 sowie ein ringförmiger
Schwamm 65 eingespannt sind. Jedes Dichtungselement umfaßt eine ringförmige Scheibe 66 bzw. 67 aus Silikonkautschuk,
die in Anlage an der Außenseite des Schlauches treten kann (siehe Figur 1) und auf ihrer Unterseite von einer
Scheibe 68 bzw. 69 aus Naturkautschuk abgestützt wird. Durch
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eine zu einem Ringkanal 71 führende Einlaßleitung 70 kann unter Druck stehendes Gas in einen Raum 72 zwischen den Dichtungselementen
63 und 64 eingeleitet werden, wodurch eine Zone mit überatmosphärischem Druck erzeugt wird, die dafür
sorgt, daß das stromauf gelegene bzw. obere Dichtungselement 63 dicht anliegend an der Oberfläche des Schlauches gehalten
wird (siehe Figur 1).
Eine Ablaßleitung 73, die über einen Ringkanal 74 in Verbindung mit dem Schwamm 65 steht, ermöglicht es, Unterdruck an
den Schwamm anzulegen, damit von der Außenseite des Schlauches 1 abgenommene und vom Schwamm 65 angesammelte Feuchtigkeit
entfernt werden kann.
Im folgenden wird auf die Ausführungsform gemäß Figur 5 Bezug
genommen. Ein nur vereinfacht und schematisch dargestellter Kühldorn 80 ist innerhalb eines insgesamt mit dem Bezugszeichen
81 versehenen teleskopischen Bades angeordnet. Figur zeigt das Bad in seiner Betriebsstellung, in der es in Längsrichtung
ausgezogen ist. Das Bad, auch Abkühlbad genannt, umfaßt eine Dichtungsbaugruppe 82 der Art, wie sie vorstehend
beschrieben wurde, oberhalb derer sich zwei miteinander in Eingriff stehende, relativ zueinander in Axialrichtung verschiebbare
Rohrsegmente 83 und 84 befinden, die aus leichtem, korrosionsbeständigem Material, beispielsweise einer Aluminiumlegierung,
gefertigt sind.
Das Rohrsegment 84 ist auf einer ringförmigen Flanschplatte 85 angebracht, die an einem entsprechenden Flansch 86 an der
Dichtungsbaugruppe mit Hilfe von ringförmig angeordneten Schrauben 87 oder Nieten befestigt ist.
Das Rohrsegment 83 ist verschiebbar innerhalb des Rohrseg-
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mentes 84 mittels eines Paßringes 88 geführt, der zweckmäßigerweise
aus Polytetrafluorethylen besteht und am stromab gelegenen bzw. unteren Ende des Rohrsegmentes 83 mit Hilfe von
nicht dargestellten Schrauben oder dergleichen befestigt ist. Der Paßring 88 gleitet auf der Innenseite des Rohrsegmentes
84.
Flüssigkeitsdichte Berührung zwischen den zwei Rohrsegmenten wird durch zumindest einen und vorzugsweise drei elastische
Dichtungsringe 89 erreicht, die zweckmäßigerweise aus Silikonkautschuk bestehen und sich auf einer Ringschulter 90 an der
Innenseite des RohrSegmentes 84 abstützen, indem mit Hilfe
von mehreren vorzugsweise drei, in gleichmäßigen Abständen angeordneten Spannschrauben 93, von denen lediglich eine
dargestellt ist, ein Ringflansch 91 gegen einen am Rohrsegment 84 befestigten Ringflansch 92 gezogen wird, werden die
Dichtungsringe in Axialrichtung zusammengedrückt und dabei radial nach innen ausgedehnt, so daß der Spalt zwischen den
zwei Rohrsegmenten abgedichtet wird. Durch Lösen der Spannschrauben 93 wird die Druckkraft auf die Dichtungsringe verringert,
so daß das Rohrsegment 83 im Rohrsegment 84 in eine gewünschte Stellung geschoben werden kann. Das Rohrsegment
83 wird von in regelmäßigen Abständen angeordneten Führungsschienen 94, von denen lediglich eine dargestellt ist,
geführt, die am stromauf gelegenen bzw. oberen Ende des Rohrsegmentes 83 mit Hilfe von Buchsen bzw. Hülsen 95 befestigt
sind und frei verschiebbar durch Öffnungen in den Ringflansehen 91 und 92 verlaufen.
Zur Inbetriebnahme des Systems wird ein Schlauch aus polymerem
Material nach unten um den Kühldorn 80 herum extrudiert und durch das Bad geführt, während dieses noch in Axialrichtung
zusammengeschoben ist, d.h. während das Rohrseg-
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ment 83 vollständig in das Rohrsegment 84 eingeschoben ist. Wenn dann der Schlauch dichtend an Dichtungselementen 96 und
97 sowie einem Schwamm 98 des Dichtungseinsatzes anliegt, wird eine ringförmige Stauscheibe 99, die aus zwei Halbringen
besteht, um den Schlauch herum so eingesetzt, daß sie auf einer Ringschulter 100 nahe dem oberen Ende des Rohrsegmentes
83 sitzt. Dann wird Kühlwasser durch eine tangential angesetzte Speiseleitung 101 eingeleitet und das Bad in
Axialrichtung in die in Figur 5 dargestellte Betriebsstellung ausgezogen. Das Kühlwasser strömt turbulent spiralig
um den Schlauch herum nach oben, wobei der größte Teil des Kühlwassers durch eine Abflußleitung 102 gesteuert abgeführt
wird. Das restliche Kühlwasser strömt an der Stauscheibe 99 vorbei nach oben und bildet in einer Kammer 103 einen beruhigten
Flüssigkeitsbereich, aus dem das Kühlwasser in eine Ablaßkammer 104 überströmt, von wo das Wasser durch Abflußleitungen
105 abgeleitet wird.
Eine Änderung der Tiefe bzw. Höhe des in Brührung mit dem schlauchförmigen Extrudat stehenden Kühlwassers kann leicht
dadurch durchgeführt werden, daß die Rohrsegmente 83 und 84 in Axialrichtung.relativ zueinander verschoben werden.
Gegebenenfalls können eine oder mehrere, nicht dargestellte,
radial verlaufende Flossen oder Rippen innerhalb des Bades angeordnet sein, die die Turbulenz der Strömung des Kühlwassers
steuern.
Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform sind zwei
relativ zueinander verschiebbare Rohrsegmente bzw. Umhüllungselemente vorgesehen. Es versteht sich, daß gegebenenfalls
eine größere Anzahl Rohrsegmente vorgesehen sein kann, wodurch die axiale Abmessung bzw. Länge des vollständig zu-
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sammengeschobenen Bades entsprechend der axialen Abemssung
der einzelnen Rohrsegmente verringert werden kann. 5
Erfindungsgemäß erfolgt das Abkühlen eines schlauchförmigen
Extrudats, das zu einer Schlauchfolie verarbeitet werden soll, in der Weise, daß das Extrudat durch ein Kühlflüssigkeitsbad
in der Weise geführt wird, daß die Außenseite des Extrudats nacheinander in Berührung kommt mit einem Kühlflüssigkeitsgegenstrom
in einem beruhigten Kühlflüssigkeitsbereich, einem Kühlflüssigkeitsbereich, in dem eine Strömungsdrosselung erfolgt,
und einem Kühlflüssigkeitsbereich mit spiraliger Kühlflüssigkeitsströmung.
Auf diese Weise wird eine wirksame Abkühlung des Extrudats erreicht.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Beispielen weiter erläutert.
. Beisoiel 1
Es wurde mit einem Kühlbad mit Balg und einem Kühldorn gemäß den Figuren 1 bis 4 gearbeitet. Ein Pronylenhomopolymer
wurde bei einer Temperatur von ungefähr 230° C mit einem Durchsatz von 190,5 kg/h durch einen Blaskopf 2 mit ringförmiger
Düse extrudiert, die einen Durchmesser von 165 mm und
einen Düsenspalt von 1,52 mm hatte. Das obere Ende des Kühldorns 2 befand sich 25,4 mm unterhalb des Blaskopfes, und der
Kühldorn, der eine matte Oberfläche hatte, war über seine Länge von 1219 mm in der Weise kegelig ausgebildet, daß er
an seinem oberen Ende einen Durchmesser von 158,7 mm und an seinem unteren Ende einen Durchmesser von 155,6 mm hatte.
' Kühlwasser mit einer Temperatur von ungefähr 12° C wurde mit
einem Durchsatz von 163,6 l/h in den Ringkanal 4 eingeleitet,
aus dem es überlief und im Raum 5 zwischen dem Kühldorn und dem schlauchförmigen Extrudat einen ringförmigen Film
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bildete. Das Wasser aus diesem Film sammelte sich oberhalb des Dichtungselementes 6 an und wurde mit Hilfe geeigneter,
nicht dargestellter Mittel durch das Innere des Kühldorns entfernt. Auch im Inneren des Kühldorns wurde Kühlwasser
umgewälzt.
Das Bad war in Axialrichtung ausgezogen bzw. gestreckt, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Kühlwasser bei einer Temperatur
von ungefähr 17° C wurde durch die tangential angesetzte
Speiseleitung 22 mit einem Durchsatz von 1364 l/h zugeführt und erzeugte eine turbulente Strömung, die um den
Schlauch herum spiralig nach oben zur Stauscheibe 24 strömte. Das Kühlwasser wurde über die Abflußleitung 23 mit einem
Durchsatz von ungefähr 1273 l/h abgezogen. Das übrige Kühlwasser strömte durch den Drosselspalt 25 nach oben und bildete
einen beruhigten Flüssigkeitsbereich in der Kammer 26, aus der es durch die Abflußleitung 30 abgeleitet wurde«
Der unten aus dem Kühlbad austretende abgeschreckte bzw. abgekühlte
Schlauch hatte eine Oberflächentemperatur von ungefähr 20° C und befand sich in einem Zustand, in dem er durch
Wiedererwärmen, Blasen und Recken in Längsrichtung zu einer biaxial geredeten bzw. orientierten Schlauchfolie weiterverarbeitet
werden konnte.
Beispiel 2
Das Kühldornsystem war das gleiche wie bei Beispiel 1. Dagegen war das Abkühlbad mit Balg ersetzt durch ein ausziehbahres Abkühlbad der in Figur 5 dargestellten Art. Es wurde ein Propylenhomopolymer bei einer Temperatur von ungefähr 240° C zu einem Schlauch über den Kühldorn mit einem Durchsatz von 330 kg/h extrudiert.
Das Kühldornsystem war das gleiche wie bei Beispiel 1. Dagegen war das Abkühlbad mit Balg ersetzt durch ein ausziehbahres Abkühlbad der in Figur 5 dargestellten Art. Es wurde ein Propylenhomopolymer bei einer Temperatur von ungefähr 240° C zu einem Schlauch über den Kühldorn mit einem Durchsatz von 330 kg/h extrudiert.
- 30 -
809839/0900
- 30 - B 8782
Der Kühldorn wurde durch in seinem Inneren umgewälztes Kühlwasser von innen gekühlt. Ferner wurde Kühlwasser bei einer
Temperatur von ungefähr 12° C mit einem Durchsatz von 182 l/h
zugeführt, das zwischen dem Kühldorn und dem extrudierten Schlauch einen Film bildete. Das Abkühlbad war ausgezogen,
wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Kühlwasser mit einer Temperatur von ungefähr 17° C wurde durch die tangential
angesetzte Speiseleitung 101 mit einem Durchsatz von 13641/h zugeführt und erzeugte eine turbulente Strömung, die
spiralig um den Schlauch herum in Richtung zur Stauscheibe 99 nach oben strömte. Mit einem Durchsatz von ungefähr
1273 l/h wurde Kühlwasser durch die Abflußleitung 102 abgeführt.
Das übrige Kühlwasser strömte nach oben und bildete in der Kammer 103 einen beruhigten Flüssigkeitsbereich. Aus
der Kammer 103 strömte dieses Kühlwasser in die Kammer 104 und wurde durch die Abflußleitung 105 abgeleitet.
Der unten aus dem Abkühlbad austretende, abgeschreckte bzw. abgekühlte Schlauch hatte eine Oberflächentemperatur von ungefähr
70° C und befand sich in einem Zustand, in dem er durch Wiedererwärmen, Blasen und Recken in Längsrichtung, wie
dies in der GB-PS 1 284 321 beschrieben ist, zu einer biaxial gereckten bzw. orientierten Schlauchfolie weiterbearbeitet
werden konnte.
Beispiel 3 ist ein Vergleichsbeispiel, bei dem nicht mit erfindungsgemäßen
Mitteln gearbeitet wird.
Es wurde mit einem Kühldornsystem der in Beispiel 1 beschriebenen Art gearbeitet. Das Abkühlbad mit Balg war durch ein
nicht zusammendrückbares Bad ersetzt, wie es in der GB-PS
- 31 -
809839/0900
- 31 - B 8782
1 284 321 beschrieben ist. Ein Propylenhomopolymer wurde bei einer Temperatur von ungefähr 240° C und mit einem Durchsatz
von 330 kg/h zu einem schlauchförmigen Körper über den Kühldorn
extrudiert.
Die Temperaturen und Durchsätze des dem Kühldorn und dem Bad zugeführten Kühlwassers stimmten mit den für Beispiel 2 angegebenen
Werten überein, wobei lediglich der Unterschied bestand, daß das gesamte dem Bad zugeführte Kühlwasser (1364 l/h)
am oberen Ende des Bades in eine Abflußkammer überströmte.
Die Oberflächentemperatur des am unteren Ende des Abkühlbades
austretenden extrudierten Schlauches betrug 75° C, d.h. die Kühlung war weniger v/irksam als unter den vergleichbaren Bedingungen
des Beispiels 2, bei dem mit dem zusammenlegbaren Abkühlbad mit spiraliger Strömung gearbeitet wurde.
809839/0900
Claims (11)
- TjEDTKE - BüHLING - KlNNE - Gru?EDipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-lng.R Kinne Dipl.-lng. P. GrupeBavariaring 4, Postfach 2024 8000 München 2Tel: {0 89) 53 96 53 Telex: 5-24 845 lipat cable: Germaniapatent München20. März Ί978 B 8782/lCI case Pf.29422Patentansprüche.; Verfahren zur Herstellung einer polymeren Schlauchfolie, jv dadurch gekennzeichnet,, daß ein Schlauch aus folienbildendem polymeren Material extrudiert wird, daß der extrudierte Schlauch über einen inneren Kühldorn und um diesen herum geführt wird, daß der Schlauch, während er sich auf dem Kühldorn befindet, in Axialrichtung durch ein Kühlflüssigkeitsbad in der Weise gezogen wird, daß die Außenseite des Schlauches nacheinander in Berührung kommt mita) einem beruhigten Flüssigkeitsbereich, in dem lami-. nare Strömung herrscht und der die Oberfläche A hat,b) einem Kühlflüssigkeitsbereich, in dem eine Übergangsströmung herrscht und der eine verringerte Querschnittsfläche B hat, undc) einem Kühlflüssigkeitsbereich, in dem eine im wesentlichen spiralige, turbulente Strömung um die Außenseite des Schlauches herrscht und der eine Querschnittsfläche C hat,wobei die Kühlflüssigkeit in jedem der Bereiche inORJGJNAL INSPECTED " 80983^/0900Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804- 2 - B 8782wesentlichen im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung des Schlauches strömt und wobei für die Flächen A^-B «iC gilt,und daß der abgekühlte Schlauch danach auf herkömmliche Weise zu einer Schlauchfolie weiterverarbeitet wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgekühlte Schlauch auf Orientierungstemperatur wiedererwärmt wird, daß der Schlauch aufgeblasen wird, um ihn radial aufzuweiten, und daß der Schlauch gleichzeitig in Axialrichtung gestreckt wird, so daß sich eine biaxial orientierte Folie ergibt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die orientierte Folie thermofixiert wird.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e kennzeichnet, daß die Re-Zahl der Kühlflüssigkeitsströmung im Bereich mit der Querschnittsfläche C über 3000 liegt.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Teil der im Kühlflüssxgkextsbereich mit der Querschnittsfläche C strömenden Kühlflüssigkeit aus diesem Kühlflüssxgkextsbereich stromab des Kühlflüssigkeitsbereichsmit der verringerten Querschnittsfläche B in Bewegungsrichtung des extrudierten Schlauches abgeleitet wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Kühlflüssigkeit direkt in den beruhigten Kühlflüssxgkextsbereich eingelei-809839/0900- 3 - B 8782tet wird.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß für die axiale Länge a des beruhigten Kühlflüssigkeitsbereichs, die axiale Länge b des Kühlflüssigkeitsbereichs mit der verringerten Querschnittsfläche B und die axiale Länge c im Kühlflüssigkeitsbereich mit turbulenter Strömung gilt c^a?-b.
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kühldorn und dem Schlauch ein Film aus wärmeübertragender Flüssigkeit aufrechtgehalten wird.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das polymere Material ein stereoreguläres, überwiegend kristallines Homopolymer oder Copolymer yon Propylen ist.
- 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Schlauch ein mehrlagiger Schlauch mit mehreren gleichzeitig extrudierten Schichten ist.
- 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß der Schlauch ein Polypropylensubstrat mit einer Oberflächenschicht umfaßt, die ein Copolymer mit 80 bis 95 gew% Propylen und mit 5 bis 20 gew% eines oo-oiefins mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen je Molekül umfaßt.-A-809839/0900
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