DE3217039A1

DE3217039A1 - Verfahren zum herstellen einer zweiachsig orientierten folie und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3217039A1
Application number: DE19823217039
Authority: DE
Inventors: Kazuhisa Kaneda; Naotaka Kimitsu Chiba Murakami; Masao Takashige
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1981-05-07
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1982-11-18
Also published as: GB2102332A; IT8267569A0; GB2102332B; FR2505247A1; US4443399A; FR2505247B1; KR850001874B1; KR830009921A; JPS649927B2; DE3217039C2; IT1156466B; JPS57182407A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer zweiachsig orientierten Folie oder eines solchen Filmes und eine Vorrichtung zur Durchführung, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer zweiachsig orientierten Folie oder eines solchen Filmes, "bei dem ein thermoplastisches Harz bzw. ein thermoplastischer Kunststoff mit einer hohen Steifigkeit, wie z.B. Polystyrol, aus welchem eine Kunststoffolie oder ein Kunststoffilm gebildet werden soll, gleichzeitig einer zweiachsigen Orientierung in einer horizontalen Richtung unterworfen wird, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen, und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Kunststofffolie, welche vorzugsweise eine Dicke von 0,1 mm oder mehr aufweist und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses

Verfahrens. 25

Bisher sind ein Streckverfahren und ein Schlauchverfahren als-Verfahren zur gleichzeitigen, zweiachsigen Orientierung von thermoplastischen Kunstharzen bekannt. Bei dem Streckverfahren wird das Kunstharz durch Verwendung einer Streck-

einrichtung in Forderrichtung und in einer Querrichtung des Kunststoffes gespannt. Jedoch weist das Streckverfahren Hachteile dahingehend auf, daß die erforderliche Einrichtung eine raumbeanspruchende Konstruktion aufweist und daß die : durch das Strecken bewirkten Zuschneideverluste groß sind, so daß infolgedessen das Schlauchverfahren im allgemeinen erwünscht ist.

£ r

Für das Schlauchverfahren ist in den letzten Jahren ein zweistufiges, Druckluft-Orientierungsverfahren entwickelt und für Polypropylen, Polyäthylen und ähnliches verwandt worden. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wird bei diesem Verfahren geschmolzenes Kunstharz in eine Schlauchform von einer Spritzform 1 her senkrecht nach unten (oder nach oben) extrudiert, wobei Druckluft in das Innere des KunststoffSchlauches durch ein erstes Druckluft-Zuführrohr 2 eingebracht wird, während, wenn der Kunststoffschlauch einmal abgekühlt und in bezug auf die Form oder die Größe durch einen Kühlbehälter 3 eingestellt ist, der an dem Außenumfang des KunststoffSchlauches vorgesehen ist, der Kunststoffschlauch durch erste Quetschwalzen abgedrückt wird, woraufhin Druckluft mit einem für die Orientierung erforderlichen Druck durch eine zweite Druckluft-Zuführleitung 5 zugeführt wird, um den Kunststoffschlauch zu orientieren, wobei der Kunststoffschlauch durch zweite Quetschrollen 6 erneut zusammengedrückt und einer Wärmebehandlung mittels eines Warmluftringes 7 ausgesetzt wird. Die Orientierung des Kunststoffes, welcher orientiert worden ist, Vird stabilisiert, der Kunststoffschlauch wird durch ein Blasenführungsteil 8 flach gemacht, während er durch eine Heizeinrichtung erwärmt wird, um das Auftreten von Falten, Haarrissen oder ähnlichem zu vermeiden. Der Kunststoff wird durch dritte Quetschwalzen 10 gefaltet, woraufhin, an gegenüberliegenden Enden ausgebildete Falten bzw. Falze abgeschnitten und der Kunststoff auf eine Aufnahmerolle 11

aufgewickelt wird. 30

Nichtsdestotrotz weist das Verfahren der beschriebenen Art solche Nachteile auf, daß Polystyrol-Kunstharz mit einer sehr großen Steifigkeit oder irgendein anderes thermoplastisches Harz, welches zu einer Folie mit einer großen Dicke geformt werden soll, nicht orientiert werden kann, da Risse in dem Kunstharzschlauch auftreten, und

} wegen falten, Vertiefungen, Verzerrungen und ähnlichem, welche während des Paltens und Plachmachens entstehen, ist kein wirtschaftlicher Einsatz möglich.

Wenn Polystyrol-Harz oder ein anderes thermoplastisches Harz einer gleichzeitigen zweiachsigen Orientierung bei einem einstufigen Druckluftverfahren ausgesetzt wird, wird geschmolzenes Kunstharz, welches in eine Schlauchform exbrudiert worden ist, einmal abgekühlt und anschließend wieder erwärmt. Jedoch weisen Polystyrole und ähnliches eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit auf und es ist deshalb ein ziemlich langer Wiedererwärmungsabschnitt erforderlich, um die Innenfläche und die Außenfläche des Harzschlauches auf einer gleichförmigen Temperatur zu halten bzw. zu bringen, so daß sich der Nachteil ergibt, daß die Vorrichtung notwendigerweise eine größere Höhe.aufweisen muß, die Einrichtung in Hinblick auf ihre Lage begrenzt ist, der Betrieb der Vorrichtung schwierig wird und die Sicherheit der Betriebspersonen nicht in der erwünschten Weise sichergestellt ist. Ferner, selbst wenn das herkömmliche Streckverfahren für Polystyrol-Harz oder ähnliches verwandt wird, ist der Zuschneideverlust in der gleichen Weise wie vorhergehend erwähnt groß und vom Standpunkt des Herstellungswirkungs-

25 grades nicht erwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, mit dem stabil und sicher gleichzeitig zweiachsig orientierte Folie oder EiIm hergestellt werden kann, und eine Vorrichtung hierfür zu schaffen.

In Hinblick auf das Verfahren wird nach der Erfindung die Zielsetzung dadurch erreicht, daß ein in einer hori- -_rzontalen Richtung arbeitendes, einstufiges Druckluft-Verfahren mit gleichzeitig zweiachsiger Orientierung

^ verwandt \tfird, bei dem thermoplastisches Harz bzw. Kuröbstoffmaterial, welches zum Schmelzen erwärmt worden ist, in der horizontalen Richtung extrudiert wird und anschließend, nachdem es einmal abgekühlt und zugerichtet ist der Kunststoffmaterial- bzw. Harzschlauch gleichförmig erwärmt wird, wobei die der in vertikaler Richtung unteren Seite zugeführte Wärme und die der in vertikaler Richtung oberen Seite des Kunststoffmaterials bzw. Harzschlauches zugeführte Wärme unabhängig voneinander so gesteuert werden,im Voraus eine ungleichförmige Erwärmung des Kunststoff material-bzw. HarzSchlauches in der Umfangsrichtung durch die durch thermische Konvexion hervorgerufene, steigende Wärme zu vermeiden, wenn das Kunststoffmaterial, bzw. das Harz vor der Orientierung erwärmt wird, worauf-

^ hin der Kunststoffmaterial-bzw. Harzschlauch orientiert wird und anschließend unter Wärmebehandlung gefaltet wird.

TJm die vorgenannte Zielsetzung in Hinblick auf die Vorrichtung zu erreichen, ist diese derart ausgebildet, daß ^υ ein äußerer Zurichtungsmechanismus nahe an einem Extruder befestigt ist, an dem eine Spritzform befestigt ist, wobei eine Öffnung der Spritzform in der horizontalen Richtung ausgerichtet ist und der Kunststoffmaterial- bzw. Harzschlauch in einem Erwärmungsbehälter mit einer konstanten Geschwindigkeit in der horizontalen Richtung durch einen geschwindigkeitsregulierten Übertragungsmechanismus einführbar ist und die in senkrechter Richtung untere Seite und die in senkrechter Richtung obere Seite dieses Erwärmungsbehälters unabhängig voneinander steuer-

30

bar ist, und daß ein Wärmbeb ehandlungsmechanismus in einoin Blasen- Führ ungs ab schnitt zusätzlich vorgesehen ist, um oin Kunststoffmaterial-bzw. Harzschlauch nach der Orientierung zu ebnen.

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20

' Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm, welches eine Vorrichtung zum Herstellen von orientierter Folie oder Film gemäß dem herkömmlichen, senkrechten Schlauchverfahren darstellt,

'0 Fig. 2 ein schematisches Diagramm, welches eine Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung zum Herstellen von orientierter Folie oder Film darstellt,

'^ Fig. 3 Darstellungen im größeren Maßstab von wesentbis 5 liehen Teilen der Ausführungsform,

Fig. 6 eine grafische Darstellung des Temperaturverlaufs in dem Erwärmungsbehälter, und

Fig. 7 eine Darstellung in größerem Maßstab anderer wesentlicher Teile bzw. Abschnitte bei der Ausführungsform.

25

Die Beschreibung erfolgt nun unter Bezugnahme auf ^ die

Zeichnungen.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung. An einer Seite eines Extruders 21 ist eine Spritzform 23 vorgesehen, deren ringförmige Spritzöffnung 22 in horizontaler Richtung ausgerichtet ist. Ein Fluidzuführkanal 25 ist in dem mittleren Bereich der Spritzöffnung 22 der Spritzform 23 ausgebildet, und der Extruder 21 umfaßt eine nicht dargestellte Zuführeinrichtung für ein Druckfluid, um Druckfluid durch

den Fluidzuführkanal 25 in einen Harzschlauch 24 einzubringen, welcher in Schlauchform mittels der Spritzform 25 extrudiert wird. Vorzugsweise ist das unter Druck von der Zuführeinrichtung für Druckfluid in den Harzschlauch 24 eingebrachte Fluid ein Gas, welches mit dem geschmolzenen Harz inaktiv ist, und im allgemeinen wird Stickstoff, Luft oder ähnliches verwandt. Ferner ist vorzugsweise die Ausbringtemperatur des HarzSchlauches 24, der durch die Spritzöffnung 22 der Spritzform 23 ex-TO trudiert wird, eine so niedrig wie mögliche Extrudier-Temperatur innerhalb eines Temperaturbereiches oberhalb einer Übergangstemperatur erster Ordnung oder eine Temperatur beim Fluidisierungsbeginn für das Harz 24.

in einer unmittelbar an die Spritzform 23 anschließenden Lage ist eine äußere Kalibriervorrichtung 26 vorgesehen. Die äußere Kalibriervorrichtung 26 ist dicht an der Spritzform 23 befestigt, damit sich der Harzschlauch 24, in dem das Druckfluid eingeschlossen ist, nicht nach außen

^O durch einen Spalt zwischen der Spritzform 23 und der äußeren Kalibriervorrichtung 26 ausdehnt, wodurch Schwierig keiten bei den nachfolgenden Formungsvorgängen hervorgerufen wurden.

^ZD Gemäß der in Fig. 3 gezeigten Darstellung im größeren Maßstab umfaßt die äußere Kalxbriervorrichtung 26 eine Kühleinrichtung 28, welche ein strömendes Kühlmittel, wie z.B. Wasser verwendet, und eine einen Unterdruck verwendende Anziehungseinrichtung 29, wodurch der Außendurch-

messer des HarzSchlauches 24 von außen durch ein Einstellteil 3^ eingestellt wird, während der Kunststoffschlauch 24 durch das Kühlmittel gekühlt wird, welches mit dessen äußerem Umfang in Berührung steht. Die Kühleinrichtung 28 ist vorzugsweise derart, daß sie schnell abkühlen kann, und insbesondere kann, wenn Polypropylen- Harz schnell

abgekühlt wird, dessen Durchsichtigkeit dadurch erhöht werden. Ein Kühlbehälter 32 schließt unmittelbar an die äußere Kalibriervorrichtung 26 an und der Kunstharzschlauch 24 läuft durch das Kühlmittel 53 hindurch, welches in dem Kühlbehälter 32 enthalten ist, wodurch der Kunstharzschiauch 24 auf eine Temperatur abgekühlt wird, xfelche unterhalb einer Ubergangstemperatur zweiter Ordnung oder einem Erweichungspunkt des Harzes 24 liegt. Ferner ist der Kühlbehälter 52 mit einer Temperaturregelungseinrichtung versehen, die nicht dargestellt ist, damit die Kühltemperatur gemäß der Art und der Dicke des Harzes eingestellt werden kann. Als Kühlmittel 33 kann irgendein beliebiges verwandt werden, solange es gegenüber dem Kunstharzschlauch 24 inaktiv ist, wie z.B. eine Mischung aus

15 Wasser und Xthylenglykol.

Der Kunstharzschlauch 24, welcher durch den Kühlbehälter 32 hindurchgelaufen ist, wird einem Fördergeschwindigkeit-Reguliermechanismus 35 zugeführt, welcher endlose Gummiriemen mit bewegbaren Oberflächen 34 umfaßt, die in Eeibungsberührung mit der Außenfläche des Kunsthax'zschlauches 24 kommen, der von diesem Fördergeschwindigkeit sreguliermechanismus 35 derart geführt und getragen wird, daß er mit einer konstanten Geschwindigkeit in der horizontalen Richtung des Kunststoffschlauches 24 gefördert wird, wobei die Größe der Dehnung in Pörderrichtung eingestellt werden kann.

Auf der gleichen Höhe wie der Pördergeschwindigkeits-

Reguliermechanismus 35 und an einer Seite von diesem in der Herstellrichtung des Kunstharzschlauches 24 ist ein Erwärmungsbehälter 41 vorgesehen, wobei der Kunstharzschlauch 24 von diesem Erwärmungsbehälter 41 umgeben und in seiner TJmfangsrichtung gleichförmig erwärmt wird.

Genauer gesagt, wie es in den Pig. 4 und 5 gezeigt ist,

Ί weist der Erwärmungsbehälter 41 eine Vielzahl von Heiz-, elementen 42 auf, von denen ein jedes einen Infrarotheizer oder ähnliches mit einer vorbestimmten Länge in der horizontalen Richtung d.h. in der Bewegungsrichtung des Kunstharz s chi au ehe s 24 derart aufweist, daß der Kunstharzschlauch 24 auf einem angenommenen Umfang umgeben ist, dessen Mitte auf der Mittelachse des Kunstharzschlauches 24 liegt. Diese Heizelemente 42 sind so angeordnet, daß sie unabhängig voneinander gesteuert werden

^O können. Wenn "beispielsweise in vertikaler Richtung die obere Seite des Erwärmungsbehälters 41 eine höhere Temperatur aufgrund thermischer Konvektion als die in vertikaler Richtung untere Seite erreicht, so stellt dies ein nicht dargestellter Temperaturfühler oder ähnliches

'5 fest, wodurch das Heizen der in vertikaler Richtung oberen Seite unterbrochen wird, so daß der Kunstharzschlauch 24 gleichförmig über seinen Umfang erwärmt werden kann. Ferner kann eine solche Anordnung vorgesehen sein, daß

■ die Zwischenräume zwischen den Heizelementen 42 von der

in vertikaler Richtung oberen Seite zur unteren Seite abnehmen, d.h. die Dichte der Heizelemente 42 nimmt von der oberen Seite zur unteren Seite des Erwärmungsbehälters 41 zu.

Die Heizelemente 42 an der in vertikaler Richtung oberen . Seite und jene an der in vertikaler Richtung unteren Seite werden so gesteuert, daß ein Temperaturunterschied zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche des Kunstharzschiauehes 24 in einem Bereich von - 1,5°C

(siehe Fig. 6) aufrecht erhalten werden kann. Wenn in dem Kunstharzschlauch 24 ein ungleichförmiger Abschnitt auftritt, wird die Erwärmung.gemäß diesem ungleichförmigen Abschnitt gesteuert. Wenn ein Heißwasserbad in dem Erwärmungsbehälter 41 verwandt wird, um den Kunstharzschlauch 24 gleichförmig zu erwärmen, iä; es schwierig,

f/3.

^ heißes Wasser zu entfernen, welches an dem Kunstharzschlauch 24 anhaftet, und zusätzlich dehnt sich von dem ungleichförmigen Abschnitt des Kunstharzschlauches 24 der dünnere Bereich schnell während der Orientierung aus, so daß es nicht möglich ist, Folie oder Film gleichförmiger Dicke zu erhalten. Deshalb ist ein Heißwasserbad nicht erwünscht.

Wenn ein Kunstharz mit hoher Steifigkeit und niederem Wärmeleitvermögen· wie z.B. Polystyrol als Kunstharzschlauch 24 verwandt wird oder eine Kunstharzfolie mit großer Dicke hergestellt werden soll, wird vorzugsweise ein Yorerwärmungsbehäte' 44 vor dem bereits erwähnten Erwärmungsbahäfta? 41 vorgesehen, um eine thermische Ungleich-'5 förmigkeit im inneren des Kunstharzes wegen der schnellen Erwärmung in dem Erwärmungsbehälter 4Ί zu vermeiden. Dieser Vorerwärmungsbehälter 44 sollte derart konstruiert sein, daß der Kunstharzschlauch 24 gleichförmig über seinen Umfang in der gleichen Weise wie bei dem Erwärmungsbehälter

41 erwärmt wird.

Ein Einstellteil 45 für den Außendurchmesser des Kunstharzschlauches ist an einer Position vorgesehen, an der der Kunstharzschiauch 24, welcher durch den Erwärmungs-

behälter 41 erwärmt worden ist, eine Orientierungstemperatur erreicht hat, und bewirkt eine Querschnittsverringerung in Förderrichtung des KunststoffSchlauches 24, wodurch ein Orientierungspunkt festgelegt wird, so daß die Orientierung glatt und sicher durchgeführt werden kann. Das Einstellteil 45 für den Außendurchmesser des Kunstharzschlauches ist mit einem Berührungsbereich, der nicht dargestellt ist, ausgebildet, der mit der äußeren TJmfangsfläche des Kunstharz Schlauches 24 in Berührung kommt, wodurch der Kunstharzschlauch 24 mittels dieses Berührungsbereiches in einer regelmäßigen Form

Rohalton worden kann, no daß der Orientierungspunkt festgelegt werden kann. Wenn der Kunstharz schlauch 24 aus einem Kunstharz "besteht, dessen Außenfläche leicht "beschädigt werden kann, wie z.B. Polystyrol-Kunstharz sind die Berührungsbereiche vorzugsweise als "walzen- . ähnliche Elemente oder ähnliches ausgebildet, welche sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit gleich der Förderge- . schwindigkeit des Kunstharzschlauches 24 drehen.

Der Kunstharzschlauch 24, dessen Orientierungspunkt durch das Einstellteil 45 für den Außendurchmesser des Kunstharzschlauches eingestellt worden ist, wird unmittelbar orientiert, nachdem er durch das Einstellteil 45 für den Außendurchmesser des Kunstharzschlauches hindurchgelaufen ist. Wenn jedoch ein Kunstharz hoher Steifigkeit, wie z.B. Polystyrol verviandt \d.rä oder eine Folie mit einer großen Dicke hergestellt werden soll, wird bevorzugt, daß, um eine gleichmäßigere Orientierung durchzuführen, ein Luftring 46 vorgesehen ist und Heißluft auf den äußeren Umfang

^ des Kunstharzschiauehes 24 während der Orientierung aufgrund der Wirkung des Luftringes 46 geblasen wird. Dieser Luftring 46 kann durch irgendwelche anderen Mittel ersetzt werden, um den Künstharzschlauch 24 während der Orientierung zu Erwärmen oder abzukühlen, wie z.B. Wärmestrahlung mittels

^/o eines Infrarotstrahlers oder das Anblasen mit abgekühlter Luft.

Nachdem der Kunstharzschlauch 24 orientiert worden ist, wird er zu einem Blasenführungsabschnitt 58 geführt, der an einer Position mit gleicher Höhe wie das Einstellten 45 für den äußeren Durchmesser des Kunsthar'zschlauches und mit einem vorbestimmten Abstand von diesem in Förderrichtung des Kunstharzschlauches 24 vorgesehen. Dieser Blasenführungsabschnitt 51 umfaßt eine Vielzahl von Walzen-

elementen 52, die fortschreitend näher aneinander ange-

ordnet sind, so daß der Kunststoffschlauen 24 gefaltet wird, wenn er sich in Förderrichtung "bewegt. Um nach dem Orientierungsvorgang den Kunstharzschlauch 24 glatt zu falten, wird "bevorzugt, daß die Oberfläche der Walzenelemente 52 chrombeschichtet oder mit Polytetrafluoräthylen beschichtet sind.

Wenn ein Kunstharz mit hoher Steifigkeit, wie z.B. Polystyrol verwandt wird oder eine Folie mit großer Biete her-

gestellt werden soll, wird bevorzugt, daß, um Palten, Senken, Kräuselungen und ähnliches von dem Kunstharz schlauch 24 zu entfernen, der Blas enführungs ab schnitt 51 einen ersten Führungsunterabschnitt 51A, in dem eine Vielzahl von Walzenelementen 52 fortschreitend näher angeordnet ist, und einen zweiten Führungsunterabschnitt 51D aufweist, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Hier umfaßt der zweite. Führungsunterabschnitt 51B.eine Gruppe von Walzenelementen 52, die parallel zueinander und an gegenüberliegenden Seiten des Kunstharzschlauches 24 angeordnet sind, der so gefaltet wird, daß der Kunstharzschlauch 24 zusammengedrückt wird, wodurch selbst dann, wenn Senken oder Kräuselungen an dem Kunstharzschlauch 24 in dem ersten .FührungsUnterabschnitt 51A hervorgerufen worden sind, solche Senken oder Kräuselungen durch die Walzenelemente 52 entfernt werden, die in dem zweiten Führungsunterab- " schnitt 51B angeordnet sind.

Der Führungsabschnitt 51 ist zusätzlich mit einer Wärmebehandlungseinriehtung 53 zum Tempern ausgerichtet, um die Orientierung des Kunstharz Schlauches 24 nach dem Orientierungsvorgang mittels Wärme zu fixieren. Vorzugsweise ist diese Wärmebehandlungseinrichtung 53 derart ausgebildet, daß die Wärmebehandlungseinrichtung Heiz-2^ elemente 54- umfaßt, d.h. eine Vielzahl von Infrarotstrahler, die hinter den Walzenelementen 52 des Pührungs-

abschnittes 51 angeordnet sind, und daß die Wärmebehandlungseinrichtung eine fortschreitend zunehmende Erwärmungskapazität in Richtung auf die folgenden Andruckrollen 61 aufweist, wie es beispielsweise in Fig. dargestellt ist. Der einer Wärmebehandlung auszusetzende Künstharzschlauch 24 wird durch die Wärmebehandlung seinrichtung 53 erwärmt und gegenüber Falten, Senken oder Kräuselungen geschützt, welche sonst während des Faltvorganges auftreten würden. Diese Vorteile sind· insbesondere dann beachtlich, wenn ein Kunstharz hoher Steifig keit wie z.B. Polystyrol verwandt wird oder Folie mit · einer großen Dicke hergestellt werden soll. Ferner wird bevorzugt, daß die Wärmebehandlungseinrichtung 53 wenigstens zwei Temperaturfühler in Bewegungsrichtung des Kunst harz s chi au ehe s 24 bzw. in der zur Bewegungsrichtung des Kunstharzschiauches 24 senkrechten Richtung aufweist, und daß diese Temperaturfühler bezüglich der entsprechenden Wärmekapazität gesteuert werden, wodurch der Kunstharzschlauch 24 gemäß der Art und der Größe des Kunstharz-Schlauches in richtiger Weise wärmebehandelt und gefaltet werden kann.

■ An einer Seite des Führungsabschnittes 51 in Bewegungsrichtung des Kunstharzschiauehes 24 sind Andruckwalzen 5i vorgesehen, die eine Vielzahl von Walzen 60 zum Zusammenquetschen des Kunstharzschlauches 24 derart aufweisen, um richtig einen hohlen Bereich des Kunstharzschlauches 24 auszugleichen. Durch die Wirkung dieser Andruckrollen 61 wird der so gefaltete Kunstharzschlauch

on

ov 24 frei von Senken oder Kräuselungen und das in dem Kunstharzschlauch enthaltene Druckfluid wird an einem Ausströmen bzw. Auslecken gehindert.

Diese Andruckwalzen 61 sind mit Temperaturregulierungs-

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einrichtungen 62 versehen, die derart reguliert werden, daß die Temperatur in Bewegungsrichtung des Kunstharz-

Schlauches 24 fortschreitend abnimmt. Diese Temperaturregulierungseinrichtungen 62 können in den·Andruckwalzen 61 vorgesehen sein oder die Andruckwalzen 61 befinden sich nahe den Temperaturregulierungseinrichtungen 62. 5

Nachdem der Kunstharz schlauch 24 durch die Andruckrollen 61 hindurchgegangen ist, werden die gegenüberliegenden Falten des Kunstharzschlauches 24, der durch die Andruckrollen 61 gefaltet worden ist, nacheinander durch eine Schneideeinrichtung 63 in zwei Kunstharzfolien 64 oder einen Kunstharzfilm geschnitten. Diese Kunstharzfolien 64 werden entsprechend von einem Aufnahmemechanismus 65 mit einer Aufnahmegeschwindigkeit aufgewickelt, welche größer als die Eördergeschwindigkeit des KunstharzSchlauches 24 ist, die durch die vorgenannte !Fördergeschwindigkeit-Regulierungseinrichtung 35 reguliert wird. lOrnor kann in dem EaIl einer .Schrumpffolie zur Beschichtung eines Stahlrohres oder ähnlichem der Schneidemechanismus weggelassen

werden. Mit 66 sind in !"ig. 2 Spannwalzen bezeichnet. 20

Gemäß dem Herstellungsverfahren und der Vorrichtung für dieses Verfahren nach der Erfindung ist der Erwärmungsbehälter 41 geeignet, den mit konstanter Geschwindigkeit in der horizontalen Richtung bewegten Kunstharzschlauch 24 auf seinem Umfang gleichförmig zu erwärmen, so daß eine sichere bzw. stabile Orientierung erzielt werden kann, ohne daß ein ungleichförmiger Abschnitt oder ähnliches bei dem Kunstharzschlauch 24 auftritt.

In dem 3?all, daß ein Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit wie z.B. Polystyrol als Kunstharz schlauch 24 verwandt wird oder daß eine Kunstharzfolie mit einer großen Dicke aus irgendeinem anderen Kunstharz hergestellt werden soll, wird es bevorzugt, den Kunstharzschlauch mit einer relativ niederen Temperatur in dem Erwärmungsbe-

halter 41 zn orwünnoru In diosern Pall icst oin langer Erwärmungsabschnitt erforderlich und notwendigerweise muß der Erwärmungsbehälter 41 lang sein. Jedoch ist "bei dem vorhergehend beschriebenen Herstellungsverfahren und der Vorrichtung zu dessen Durchführung nach der Erfindung die Vorrichtung nur in horizontaler Richtung ausgedehnt,und somit können solche Nachteile beim Stand der Technik vermieden werden, daß die Vorrichtung in nach oben senkrechter Richtung verlängert wird, was zu verschiedenen Schwierigkeiten für den Ort der Einrichtung, die Steuerung, die Sicherheit und anderem führt.

Ferner, da der Kunatharzschlauch 24 in horizontaler Richtung - gefördert wird, ergeben sich Vorteile dahingehend, daß die Erwärmung des KunstharzSchlauches 24 in dessen Bewegungsrichtung ohne weiteres gesteuert werden kann, und daß zusätzlich, selbst wenn das Kühlmittel 33 in dem Kühlbehälter 32 an der Oberfläche des Kunstharzschlauches 24 anhaftet und aus dem Kühlbehälter 32 austritt, das Kühlmittel 33

ohne weiteres von der Oberfläche des Kunstharzschlaüches 24 abtropfen kann.

Da das Einstellteil 45 für den Außendurchmesser des Kunstharzschlauches ungefähr an einer Position vorgesehen ist, an dem der Kunst harz schlauch 24 die Querschnittsv.erringerung bewirkt, ergibt sich der Vorteil, daß der Orientierungspunkt zuverlässig festgelegt wird und eine stabile Orientierung erzielt werden kann.

Wenn der Blasenführungsabschnitt 51 zusätzlich mit wenigstens zwei oder mehreren Wärmebehandlungseinrichtungen 53 versehen ist, mit der die temperatur in Pörderrichtung des Kunstharzschlauches 24 (d.h. der Blase) bzw. über dessen Umfangsrichtung gesteuert werden kann, wie es vorhergehend be-

schrieben worden ist, dann wird das Ebnen und die Wärmebehandlung des Kunstharzschlauches 24, welcher orientiert

worden ist, gleichzeitig durchgeführt, weil zusätzlich die Wärmebehandlungseinrichtung 53 vorgesehen ist, wobei ein derartiger Vorteil erhalten wird, daß selbst bei der Verwendung von Polystyrol-Kunstharz und anderen Kunstharzen zur Herstellung einer Folie großer Dicke das Auftreten von Falten, Senken, Kräuselungen und ähnlichem verhindert wird.

Kunstharze, die bei dem Herstellungsverfahren und der Vor- ^O richtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendet werden können, umfassen Polystyrol, eine Mischung von Polystyrol mit irgendeinem anderen Kunstharz, die Gruppe der Polyolefine, eine Mischung zwischen Kunstharzen der Gruppe der Polyolefine, Polyalkylenterephthalat, PoIy- ^ vinylchlorid, kristalline und nichtkristalline, thermoplastische Kunstharze des Polyamid oder ähnliches, und das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere zur Herstellung von Folien mit einer Dicke von ungefähr 0,1 mm oder mehr unter Verwendung

der vorgenannten Kunstharze geeignet.

Im folgenden wird eine ins einzelne gehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand des folgenden Beispiels

gegeben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf das folgende nc

Beispiel beschränkt.
Beispiel

Ataktisches Polystyrol (hergestellt von Idemitsu Petrochemical Co.,Ltd.) mit einer Dichte von Q = 1.05 g/cm⁵, einem Schmelzindex MI von 4-,0g/10 Min., einem Vicat-Er-" weichungspunkt von 105°C (gemäß der japanischen Industrienorm K7206) und einer hohen Steifigkeit wurde in einen Extruder 21 mit einem Bohrungsdurchmesser von 65 ram eingebracht, und ein Kunstharzschlauch 24 mit einem Außendurch-

durchmesser von 62 mm und einer V/andstärke von 6 mm wird mit einer Geschwindigkeit von 31 cm/Min, und bei einer Temperatur von 185 G extrudiert, welche niedriger als die normale Extrusionstemperatur von 200 "bis 210⁰G und um 80⁰C höher als der Vicaterweichungspunkt ist,, wobei Druckluft ( 0,1kg/cm ) in den Kunstharzschlauch 24 eingeblasen wird. Der derart extrudierte Kunstharzschlauch 24 wurde zu der äußeren Kalibriereinrichtung 26 geführt, welche unmittelbar hinter dem Formteil 23 angeordnet war. Kühlwasser von 15⁰C strömte durch die Kühleinrichtung 28 der äußeren Kalibriereinrichtung 26 und die Anziehungseinrichtung 29 führte eine Kalibrierung des Kunstharzschlauches 24 mit einem Unterdruck von 3^> cm/Hg aus. Anschließend wurde die Temperatur des Kunstharzschlauches 24 auf 45°C durch den Kühlbehälter 32 abgekühlt, durch den Kühlwasser mit einer Temperatur von 15°C strömte.

Die ander Oberfläche des Kunstharz Schlauches 24 anhaftende Flüssigkeit wurde entfernt, der Kunstharzschlauch 24 wurde mittels des Fördergeschwindigkeit-Reguliermechanismus 35 in den Erwärmungsbehälter 41 eingebracht, welcher eine Temperatur in dem Tank von 200⁰G aufwies, und der Kunstharzschlauch 24 wurde erwärmt, so daß die Temperatur des ■ Kunstharzschlauches 24 an der äußeren Umfangsflache am Austrittsende des Behälters 110°C erreichen kann.

Zwölf Heizelemente 42, von denen ein jedes als ein länglicher, stabförmiger Infrarotheizer ausgebildet war, waren über den Umfang des KunstharzSchlauches 24 in gleichförmi-

gen Abständen in dem Erwärmungsbehälter 41 angeordnet . Diese Infrarotheizer wurden in Hinblick auf die Temperatur unabhängig voneinander gesteuert und so erwärmt, daß der Temperaturunterschied zwischen der oberen und der unteren Oberfläche des KunstharzSchlauches 24 innerhalb des Bereiches von - 1,5⁰C gehalten warden konnte. Der Grund da-

Ί für, daß die Infrarotheizer mit länglicher Form ausgebildet waren, bestellt darin, daß der Kunstharz schlauch langsam bei einer niederen Temperatur in seiner Förderrichtung erwärmt wurde, so daß die innere und die äußere Seite des KunstharzSchlauches 24 gleichförmig erwärmt werden konnte. Der Kunstharzschlauch 24 wurde auf eine um 20⁰C höhere Temperatur als die Übergangstemperatur zweiter Ordnung durch den Erwärmungsbehälter 41 erwärmt, dann wurde der Querschnittsverringerungsbereich des Kunst-

¹^ harzschlauch.es 24 von dem Einstellteil 45 für den äußeren Durchmesser des Kunstharz Schlauches abgestützt, welcher vier Walzen an der oberen, unteren, rechten und linken Seite des KunstharzSchlauches 24 aufweist, die die Berührungsbereiche mit dem Kunstharzschlauch 24 bilden,

'^ so daß der Orientierungspunkt festgelegt ist, und anschließend wurde der Kunstharzschlauch 24 durch Druckluft auf das Sechsfache in der Förderrichtung bzw. in der Richtung der Vorrichtung (MD) und das Fünffache in der

Querrichtung (TD) ausgedehnt. 20

Anschließend wurde der Kunstharz schlauch 24 zu dem Führungsabschnitt 51, welcher den ersten und den zweiten Führungsunterabschnitt 51A bzw. 52A umfaßt, geführt und einer Wärmebehandlung ausgesetzt und zu einer flachen

Form gefaltet, wobei Falten, Senken und ähnliches von ihm entfernt worden sind, und der Kunstharz schlauch 24 wurde zu einer einwandfreien, flachen Form gefaltet, während Kräuselungen durch Andruckwalzen 61 von ihm entfernt wurden, welche vier auf ungefähr 95⁰C, 95°C, 85°C bzw. 75°C

erwärmte Walzen 60 umfassen, und die Temperatur wurde fortschreitend in Förderrichtung des Kunstharzschlauches 24 verringert.

Anschließend wurden Falten und Senken weiter entfernt, 35

indem durch Verwendung der Spannwalzen 66 eine Zugspannung auf das Kunstharz ausgeübt wurde, und die Falten wurden

durch die Schneideeinrichtung 63 aufgeschnitten, wodurch zwei Kunstharzfolien 64- mit je einer Dicke von 0,2mm erhalten wurden.

Die derart erhaltene Kunstharzfolie 64· und eine mittels aufeinanderfolgender, zweiachsiger Orientierung gemäß dem herkömmlichen Streckverfahren erhaltene Kunstharzfolie wurden bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Bisher war noch niemals Folie oder Film aus Polystyrol mittels gleichzeitiger, zweiachsiger Orientierung nach dem Streckverfahren hergestellt worden.

Aus der Tabelle 1 ergibt sich, daß nach der Erfindung •5 durch Aufblasen zweiachsig orientierte Folie mit ausgezeichneten, physikalischen Eigenschaften sicher und mit einem hohen Wirkungsgrad durch das Verfahren hergestellt werden kann, bei dem einstufig mit Druckluft durch horizontales Blasen gleichzeitig eine zweiachsige Orien^zu tierung hervorgerufen wird, ohne das herkömmliche Streckverfahren zu verwenden, bei dem die Vorrichtung großräumig ist, eine komplizierte Konstruktion und einen niederen Arbeitswirkungsgrad aufweist. Ferner können im Rahmen der Erfindung Folien mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften durch Verwendung einer Vorrichtung mit vereinfachter Konstruktion erhalten werden, und zusätzlich kann' der Kalibrierungsverlust an Material, welcher bei dem herkömmlichen Streckverfahren auftritt, ausgeschlossen werden, so daß infolgedessen ausgezeichnete

Folien mit niederen Kosten dem' Verbraucher zur Verfugung gestellt werden können, wodurch zur Entwicklung der Industrie in beträchtlichem Maße beigetragen werden kann.

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Tabelle 1

^—»^^^ Probe . UntersuchungsgrÖße*"^--^^^ der physikalischen ^^~^~-^^^ Eigenschaft ^"~-—-~^_	Elastizitätsmodul (Kg/cm²) Zugfestigkeit "beim Reißen (kg/cm ) Dehnung beim Reißen (%)	Trübung 5 (%) Spiegelglanz 6 (%)	Beispiel (Wert)	Bezugsbeispiel *1 CWert) .
Zugspannungseigen schaften *2 MD/TD MD: in Förder- richtung TD: in Quer richtung zur Pörder- richtung	Schlagfestigkeit 3 der Folie (kg-cm/cm) Zugspannungschlagfestigkeit *4 MD/TD CKg-cm/cm²)	WärmeSchrumpfung *7 MD/TD (%)	* 39600/39100 810/825 3/3	35100/34200 722/734 4/4
Optische Eigenschaften	5A-0 58/62	430 41/40
1 1?6	1 152
71/62	71/59

O CO CO

• * ν »

Erläuterungen;

*1 Bezugsbeispiel: Saint Clear (phonetisch)

(mit einer Dicke von 0,21mm), einem Handelsnamen eines zweiachsig orientierten PoIystyrol-Harzes, welches von Mitsubishi Monsanto Kasei Kabushiki Kaisha, gemäß maß dem zweistufigen Streckverfahren zur zweiachsigen Orientierung hergestellt worden ist.
IO

*2 Zugspannungseigenschaften: In Übereinstimmung mit JIS (japanische Industrienorm) K6871,

*3 Schlagfestigkeit der Folie: Die Untersuchungen wurden unter Verwendung eines Folienhärteprüfgerätes, welches von Kabushiki Kaisha Toyo Seiki Seisakusho hergestellt

worden ist, mit einer Last von 30 kg und 20

einem Kerbspitzendurchmesser von 25^4- mm

durchgeführt.

*i\. Zugspannungschlagfestigkeit: In Übereinstimmung mit ASTM D1822.

*5 . Trübung: In Übereinstimmung mit ASTM (American Society for Testing Materials) DIOO3»

*6 Spiegelglanz: In Übereinstimmung mit ASTM

D523.

*7 Größe der Wärme schrumpfung: In Übereinstimmung mit JIS K6872.

Leerseite

Claims

IDEMITSIT PEIROCHMIC-Ai₁ CO. ,LTD.
1 -1, Marunouchi 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Verfahren zum Herstellen einer zweiachsig orientierten Folie und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

P a t e η t a ns ρ r ü c h e

e\ Verfahren zum Herstellen von zweiachsig orientierter lie oder Film, dadurch gekennzeichnet , daß ein erwärmtes und geschmolzenes, thermoplastisches Kunstharz zu einer Schlauchform in einem solchen Zustand extrudiert wird, daß ein sich unter Druck befindendes, von einem Extruder durch ein Normteil in horizontaler Richtung ausgebrachtes Fluid enthalten ist, daß anschließend der sich ergebende Kunstharzschlauch einer j Kalibrierung unterworfen wird, während der Kunstharzschlauch auf eine tiefere Temperatur als eine Übergangstemperatur zweiter Ordnung oder einen Erweichungs-

' punkt abgekühlt wird, so· daß der Kunstharzschlauch durch den Innendruck des Druckfluids unverformbar ist, daß anschließend der Kunstharz schlauch in der horizontalen !Richtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch einen Fördergeschwindigkeits-Regulierungsmechanismus transportiert wird, daß der Kunstharz schlauch durch einen Erwärmungsb ehält er geführt wird, wobei verhindert wird, daß der Kunstharzschlauch ungleichförmig in seiner Umfangsrichtung aufgrund .eines Wärmeleitungsvorganges erwärmt wird, wo-'"' durch der Kunstharzschlauch gleichförmig über seinen Umfgng auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher als dessen Übergangstemperatur zweiter Ordnung oder dessen Erweichungspunkt und niederer als dessen Übergangstemperatur erster Ordnung oder dessen Fluidisierungspunkt ist, daß ein Sinst.ellt-e.il für den Außendurchmesser des Kunstharz Schlauches ungefähr an einer Stelle vorgesehen ist, an der der Kunstharzschlauch eine Orientierungstemperatur aufgrund der Wärmeleitung des KunstharzSchlauches selbst erreicht, nachdem der Kunstharz s chi auch durch den Erwärmungsb ehält er hin-

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durchgegangen ist, damit ein Anfangspunkt für die Orientie-

. rung festgelegt wird und das rohrförmige Element zur Förderung in der horizontalen Richtung führend abgestützt wird, daß anschließend der Kunstharzschlauch durch den Innendruck des Druckfluids zu einer Blasenform ausgedehnt

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und in der horizontalen Richtung mit einer größeren Geschwindigkeit als der Fördergeschwindigkeit transportiert wird, so·, daß der Kunstharzschlauch gleichzeitig zweiachsig orientiert werden kann, und daß dann der orientierte Kunstharzschlauch gefaltet wird, während er wärmebehandelt Wird.
2. Vorrichtung zur Herstellung von zweiachsig orientierter Folie oder Film gekennzeichnet durch einen Extruder (21) zum Extrudieren von geschmolzenem Kunstharz in Schlauchform in horizontaler Richtung mittels

eines Formteils (23), dessen formteilöffnung (22) in der horizontalen Richtung verläuft und welches eine Druckfluid-Zuf uhr einrichtung (25) zum Zuführen von Druckfluid in den so extrudierten Kunstharzschlauch (24) aufweist, durch eine äußere Kalibriereinrichtung (26), welche dicht befestigt an der Endseite des Formteils (23) des Extruders ist und eine Kühleinrichtung (28) und eine Anziehungseinrichtung (29) aufweist, durch einen Kühlmechanismus (32) zum Abkühlen des Kunstharz-Schlauches auf eine Temperatur unterhalb einer Übergangstemperatur zweiter Ordnung oder einen Erweichungspunkt, durch einen Fördergeschwindigkeit-Regulierungsmechanismus (35), der mit bewegbaren Oberflächen ausgebildet ist, welche in Reibungsberührung mit der äußeren Umfangsfläche T5 des Kunstharzschlauches (24) kommen, der auf eine Temperatur unterhalb der Übergangstemperatur zweiter Ordnung oder seines Erweichungspunktes abgekühlt ist, um das Fördern des Kunstharz schlauche s (24) in der horizontalen Richtung durch Verxvendung der bewegbaren Oberflächen (34) zu steuern und die Förde^geschwindigkeit des Kunstharz Schlauches (24) einzustellen, durch einen Erwärmungsbehälter (41), der derart angeordnet ist, daß er den Kunstharzschlauch (24) umgibt, welcher von dem Fördergeschwindigkeit-Reguliermechanismus (35) ner gefördert ist, wobei der Erwärmungsbehälter (41) einen positiven Erwärmungstemperaturgradienten von der in senkrechter Richtung oberen Sexte zu der in senkrechter Richtung unteren Seite des rohrförmigen Schlauches (24) aufweist, so daß die Erwärmungstemperatur in Umfangsrichtung des Kunstharzschlauches gleichen

^ou förmig sein kann, um den Kunstharz schlauch auf eine Temperatur oberhalb der Übergangstempaatur zweiter Ordnung oder seines Erweichungspunktes und unterhalb einer Übergangstemperatur erster Ordnung oder seines Fluidisierungspunktes zu erwärmen, durch ein Einstellteil (45) für den ^r

Außendurchmesser des Kunstharzschlauches (24), welches

an einer Stelle angeordnet ist, unmittelbar bevor der innere Bereich und der äußere Bereich, des Kunstharzschlauches, welcher durch den Erwärmungsbehälter (41) erwärmt worden ist, eine gleichförmige Temperatur aufweisen durch einen Blasenführungsabschnitt (53) zum fortschreitenden Ebnen des Kunstharzschlauches (24), welcher gleichzeitig zweiachsig in der Erzeugungsrichtung des Kunstharzschlauches orientiert worden ist, durch eine Wärmebehandlungseinrichtung (53)» die zusätzlich an dem Blasenführungsabschnitt (53) vorgesehen und so angeordnet ist, daß ihr Heizvermögen fortschreitend in Herstellungsrichtung des Kunstharzschlauches (24) zunimmt, durch Andruckwalzen (60), welche eine Vielzahl von Walzen zum Zusammenquetschen des Kunstharzschlauches umfassen, und

!5 einen Aufnahmemechanismus (65), welcher mit oder ohne eine Schneideeinrichtung (63) zum fortlaufenden Schneiden der falten des.Kunstharzschlauches (24), welcher durch die Andruckrollen (60) gefaltet worden ist, ausgerüstet ist, wobei der Aufnahmemechanismus (63) das Kunstharz, welches geschnitten oder nicht geschnitten worden ist, mit einer Geschwindigkeit, welche höher als die IFördergeschwindigkeit des Kunstharz Schlauches ist aufgewickelt und wobei die äußere Kalibriereinrichtung (26), der Kühlmechanismus (32), die Fördergeschwindigkeit-Regulioreinrich.tungi^/(ä5) , der

Erwärmungsbehälter (41), das Einstellteil (45) für den Außendurchmesser des Kunstharz Schlauches und der Blasenführungsabschnitte (51) in der horizontalen Eichtung angeordnet sind.

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