DE68924467T2

DE68924467T2 - Rohrförmige Artikel.

Info

Publication number: DE68924467T2
Application number: DE68924467T
Authority: DE
Inventors: Gordon Craggs; Alan Selwood; Ajay Kumar Taraiya; Ian Macmillan Ward
Original assignee: British Technology Group Ltd
Current assignee: BTG International Ltd
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: EP0371769B1; CA2004103A1; ATE128667T1; GB8827967D0; DE68924467D1; GB2225551A; US5910346A; US5665297A; GB8926972D0; GB2225551B; EP0371769A3; JPH02258323A; AU636586B2; US5650114A; JP3002483B2; AU4561489A; CA2004103C; EP0371769A2

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung rohrförmiger Artikel aus einem ausrichtbaren thermoplastischen Polymer durch Verformung in der festen Phase sowie die Produkte aus diesen Verfahren.
Frühere Versuche eine biaxiale Ausrichtung bei rohrförmigen Artikeln, die aus ausrichtbaren thermoplastischen Polymermaterialien durch Ziehen über eine Expansionsformvorrichtung geformt wurden, einzuführen, umfaßten nur einen begrenzten Expansionsgrad in Ringrichtung, d.h. in der Richtung senkrecht zur Rohrachse. Das britische Patent 1 456 222 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, die dazu verwendet werden, ein Rohr aus einem thermoplastischen Polymer über eine Expansionsformvorrichtung zu ziehen, um die inneren Abmessungen des Rohrs zu kalibrieren. Die beschriebenen Verfahren erfordern die Verwendung eines flüssigen Schmiermittels an der inneren Oberfläche des Werkstücks, bevor es über die Formvorrichtung gezogen wird. In unserein britischen Patent 2 156 733 haben wir Verfahren beschrieben, bei denen der rohrförmige Artikel gleichzeitig durch ein Formwerkzeug und über eine Expansionsformvorrichtung gezogen wird.
Wir haben nun entdeckt, daß gleichmäßig biaxial ausgerichtete Produkte durch Verfahren hergestellt werden können, die ein Ziehen des rohrförmigen Artikels über eine Expansionsformvorrichtung, ohne ein flüssiges Schmiermittel verwenden zu müssen, umfassen. Derartige Verfahren sind dahingehend vorteilhaft, daß die Produkte einen höheren Ausrichtungsgrad in Ringrichtung und eine entsprechend gleichmäßig größere Festigkeit in dieser Richtung aufweisen können, als dies zuvor erreichbar war. Darüberhinaus bieten sie weiterhin, da sie nur ein Ziehen des rohrförmigen Artikels über eine Formvorrichtung umfassen, die Vorteile eines vereinfachten Betriebes sowie ein verbessertes Aussehen des Produkts.
Das österreichische Patent AT (früher OE) 318 905 offenbart eine Vorrichtung zum Expandieren einer thermoplastischen, rohrförmigen Folie über einem Dorn, dessen Gewicht der Spannung innerhalb der über ihn gezogenen, formbaren Folie entspricht. Es wird keine externe Kraft senkrecht zur Rohrachse ausgeübt und es ist kein Schmiermittel offenbart.
DE-A-2 030 348 offenbart ein Verfahren zum Dehnen einer rohrförmigen, therinoplastischen Harzfolie, bei dem die Folie über einen innerhalb der rohrförmigen Folie abgestützten Dorn mittels mindestens zwei außerhalb der Folie angeordneten Rollen vertikal nach unten gezogen wird, und wobei ein Stützdruck durch die Wände der Folie auf die zusammenarbeitenden Rollen, die mit dem Dorn verbunden und vertikal über ihm angeordnet sind, ausgeübt wird.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren wie in Anspruch 1 definiert bereitgestellt.
Mit dem Begriff "hohles Werkstück", wie hier verwendet, ist ein Rohr gemeint, wobei Röhren und andere Querschnitte von hohlen Artikeln inbegriffen sind. Der Begriff umfaßt sowohl Barren als auch andere Artikelformen von größerer Länge. Kontinuierliche Stränge, die im Verlauf des Verfahrens geformt werden können, können ebenfalls verwendet werden. Beispiele umfassen längliche Werkstücke mit einem offenen Ende und einem im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt, wünschenswerterweise mit einer Symmetrieachse, z.B. hohle Werkstücke mit einem kreisförmigen, elliptischen, quadratischen, rechteckigen oder dreieckigen Querschnitt.
Die ausrichtbaren, thermoplastischen Polymere können ein teilkristallines Polymer, wie etwa Polyethylen, Polypropylen oder Polyvinylidenfluorid, ein amorphes kristallisierendes Polymer, wie etwa Polymethylmetharcrylat, oder ein kristallisierbares Polymer, wie etwa Polyvinylchlorid, Polyester oder Polycarbonate, sein. Beispiele für bevorzugte Klassen solcher Polymere umfassen unsubstituierte oder mono- oder poly-, halo-, z.B. chlor- oder fluorsubstituierte Vinylpolymere, unsubstituierte oder hydroxy-substituierte Polyester, Polyamide, Polyetherketone und Polyacetale. Insbesondere können lineare Homo- oder Copolymere aus Ethylen oder Propylen mit mindestens einem Comonomer, ein Vinylchloridpolymer, ein Vinylfluoridpolymer oder ein Vinylidenfluorpolymer, PHB, PEEK, oder ein Homo- oder Copolyoxymethylen verwendet werden.
Das hohle Werkstück ist vorzugsweise vor der Verformung im wesentlichen unausgerichtet. Der Begriff "im wesentlichen unausgerichtet" bedeutet, wie hier verwendet, daß das hohle Werkstück keine Ausrichtung, außer dem geringen Betrag, der während der Formung des Werkstücks verursacht werden kann (umfassend eine im halbgeschmolzenen Zustand verursachte Ausrichtung), beispielsweise während der Barrenformung oder Schmelzextrusion oder während irgendeinem anschließenden Formvorgang des Werkstücks, z.B. eine spanabhebende Bearbeitung vor dem Ziehen über die Formvorrichtung, erfahren hat. Werkstücke, die bis zu einem beträchtlichen Grad ausgerichtet wurden, können jedoch auf vorteilhafte Weise in den erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Beispielsweise können Werkstücke, die durch Extrusion durch ein Formwerkzeug oder durch Verformung in der Feststoffphase mittels eines Formwerkzeugs hergestellt wurden, verwendet werden.
Wo es nicht möglich ist, das Polymer so zu verwenden, wie es als hohles Werkstück erhalten wurde, kann das Werkstück batchweise oder fortlaufend geformt werden. In jedem Fall sollte darauf geachtet werden, daß das Werkstück mit einer angemessenen Geschwindigkeit abkühlt, so daß das erhaltene hohle Werkstück keine Beschädigungen aufweist. Die Techniken zuin Formen solcher Werkstücke sind im Stand der Technik gut bekannt. Es wurde herausgefunden, daß z.B. im Falle eines hohlen Werkstücks, das aus Polyethylen in einem Batchverarbeitungsverfahren zu einem Barren geformt wurde, die folgenden allgemeinen Verfahren geeignet wären. Das Polymer kann in einem Schneckenextruder geschmolzen, bei einer Temperatur von ungefähr 30ºC über seinem Schinelzpunkt in eine Barrenform extrudiert oder gespritzt und unter erhöhtem Druck 5 Stunden lang abgekühlt werden, es kann jedoch auch in einem Extruder geschmolzen, in eine kalte Barrenform extrudiert oder gespritzt, 4 Stunden lang unter Umgebungsdruck bei einer Temperatur unterhalb seines Schmelzpunkts, jedoch über seiner Kristallisationstemperatur, in einen Ofen gegeben und anschließend in dem Ofen, nachdem die Heizung abgestellt wurde, abgekühlt werden. Das Polymer kann ebenso in eine luft- oder wassergekühlte Barrenform gespritzt werden. Progressive Immersion in die Kühlflüssigkeit wird bevorzugt, wodurch sichergestellt wird, daß die Verfestigung des Polymers vom Boden der Form her stattfindet, wodurch die Bildung von inneren Leerräumen aufgrund der Schrumpfung verhindert wird. Ein hohles Werkstück kann batchweise unter Verwendung eines Dorns mit einem geeigneten Querschnitt, gewöhnlich koaxial, in der Form geformt werden. Alternativ können Artikel mit einem kreisförmigen oder einem anderen hohlen Querschnitt fortlaufend, unter Anwendung eines der verschiedenen, den Fachleuten bekannten Verfahren hergestellt werden.
Für jedes bestimmte Polymer kann ein Festphasenverfahren durch Anpassen der Verfahrensparameter erreicht werden. Die tatsächlichen Werte hängen von der Beschaffenheit des Polymers und den Abmessungen des Polymers vor und nach der Verformung ab. Im besonderen haben wir entdeckt, daß das Mindestringziehverhältnis für jedes bestimmte Polymer ausreichend hoch sein sollte, um sicherzustellen, daß ein gleichmäßiges Produkt hergestellt wird. Vorzugsweise wird das Achsenziehverhältnis ebenfalls auf einem Niveau, das dies sicherstellt, gehalten. Wenn ein nichtgleichmäßiges Produkt unter bestimmten Bedingungen hergestellt wird, können diese Verhältnisse erhöht werden und werden bevorzugt auch erhöht. Die tatsächlichen, zur Herstellung eines gleichmäßigen Produkts aus einem bestimmten Polymer erforderlichen Werte können auf einfache Weise durch Routineexperimente ermittelt werden.
Das Ringziehverhältnis wird als das Verhältnis der endgültigen Ringabmessung zur anfänglichen Ringabmessung definiert und das Achsenziehverhältnis ist das Verhältnis des anfänglichen Massenquerschnittsbereichs des hohlen Werkstücks zum endgültigen Massenquerschnittsbereich des Produkts. Das Ringziehverhältnis wird üblicherweise als das Verhältnis der maximalen Abmessung des Produkts zur maximalen Abmessung des Werkstücks ausgedrückt. Da die Wände eines rohrförmigen Werkstücks eine endgültige Dicke aufweisen, kann das Ringziehverhältnis entweder als das innere Ringziehverhältnis (d.h. das Verhältnis des Innendurchmessers des Produkts zum Innendurchmesser des Werkstücks) oder als das äußere Ringziehverhältnis (d.h. das Verhältnis des Außendurchmessers des Produkts zum Außendurchmesser Werkstücks) ausgedrückt werden. Das innnere Ringziehverhältnis wird immer das größere sein.
Bei Polyolefinen und insbesondere bei linearen homo- und copolymeren Polyethylenen liegt das bevorzugte innere Ringziehverhältnis mindestens bei 1,2 und bevorzugter mindestens bei 1,5 und am bevorzugtesten mindestens bei 2,0. Das bevorzugte Achsenziehverhältnis liegt mindestens bei 2 und ist vorzugsweise größer als 3. Das äußere Ringziehverhältnis kann kleiner als 1 sein, liegt jedoch bevorzugt mindestens bei 1 und bevorzugter mindestens bei 1,5 oder 2,0. Das Verhältnis des Achsenziehverhältnisses zum inneren Ringziehverhältnis liegt bevorzugt mindestens bei 1 und ist kleiner als 4, am bevorzugtesten ist es kleiner als 2. Bei Polypropylen kann es bevorzugt sein, große Achsenziehverhältnisse, sogar bis zu 7 oder 8, zu verwenden, wobei das Verhältnis des Achsenziehverhältnisses zum Ringziehverhältnis entsprechend vergrößert wird.
Bei diesen Polymeren wird das hohle Werkstück vor der Verformung erwünschterweise auf eine Verarbeitungstemperatur innerhalb von 60ºC vom Schmelzpunkt des Polymers erwärmt. Spezifischer liegt die Temperatur bei Polyethylenpolymeren mit einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 50.000 bis 150.000 vorzugsweise zwischen 70ºC und 100ºC und bei Polymeren mit einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von über 300.000 zwischen 700 und 120ºc. Bei linearen Homo- und Copolymeren aus Polypropylen mit einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 150.000 bis 800.000 wird das hohle Werkstück erwünschterweise auf eine Temperatur zwischen 20ºC und 170ºc, bevorzugt zwischen 90ºC und 130ºc, erwärmt. Die Verarbeitungstemperatur ist nur eine nominale Temperatur, da das Verfahren nicht isothermisch ist, sondern sich in einem Bereich bewegen sollte, in dem das Polymer verformbar ist.
Die erfindungsgemäßen Verfahren finden spezifische Anwendung bei der Herstellung von rohrförmigen Polyolefinartikeln, wobei die Wanddicke der Rohrprodukte zwischen 0,1 und 5,0 mm liegt.
Mit "Massenquerschnittsbereich" ist der Bereich des polymeren Artikels gemeint, der im wesentlichen senkrecht zur Maschinenrichtung ist. Daher ist bei einem rohrförmigen Werkstück mit einem Außendurchmesser D&sub2; und einem Innendurchmesser D&sub1; der Massenquerschnittsbereich
Eine bevorzugte Klasse von Polyestern stellen jene dar, die sich aus der Reaktion von zumindest einem Polyalkohol, geeigneterweise einem linearen Polyalkohol, vorzugsweise einem Diol, wie etwa einem linearen c&sub2;- bis C&sub6;-Diol, mit zumindest einer mehrbasischen Säure, geeigneterweise einer Polykarbonsäure, ableiten lassen. Der Alkohol ist vorzugsweise ein derartiger alicyclischer oder aliphatischer Alkohol, beispielsweise Cyclohexandimethanol oder ein lineares C&sub2;- bis C&sub6;-Alkylendiol, wie etwa Ethylenglykol, 1,3-Propylenglykol oder 1,4-Butylenglykol, im besonderen Ethylengylcol. Die Säure ist vorzugsweise eine derartige aromatische, alicyclische oder aliphatische Säure, beispielsweise eine mono- oder polycarbocyclische aromatische Säure, wie etwa eine aromatische Dikarbonsäure, z.B. o-, m-, oder Terephthalsäure, 2,6- oder 1,5-Naphthalindikarbonsäure oder 1,2-Dihydroxybenzoesäure, insbesondere Terephthalsäure. Beispiele für geeignete Polyester umfassen Polyethylen-2,6-naphthalat, Polyethylen-1,5-naphthalat, Polytetramethylen-1,2-dihydroxybenzoat, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und Copolyester, insbesondere aus Ethylenterephthalat.
Bei Polyestern liegt das erzielte innere Ringziehverhältnis vorzugsweise mindestens bei 2 und bevorzugt mindestens bei 3. Gleichzeitig liegt das bevorzugte Achsenziehverhältnis mindestens bei 2 und vorzugsweise mindestens bei 3. Die Verarbeitungstemperatur liegt bevorzugt zwischen 55 und 110ºC oder sogar zwischen 55 und 120ºC.
Die erfindungsgemäßen Verfahren finden spezifische Anwendung bei der Herstellung von rohrförmigen Artikeln umfassend Polyester, wobei die Wanddicke des Rohrprodukts zwischen 0,2 und 0,6 mm liegt. Derartige Rohre werden bevorzugt aus rohrförmigen Barren unter Anwendung eines Verformungsverhältnisses von 2 bis 4 hergestellt.
Bei Homo- und Copolyoxymethylen ist eine Ziehtemperatur von 80ºC bis 170ºC, vorzugsweise 150º bis 170ºC, geeignet, und bei Vinylidenfluoridpolymeren ist eine Ziehtemperatur von 80º bis 165ºC geeignet.
Bei Vinylchloridpolymeren, insbesondere Polyvinylchlorid selbst, liegen die bevorzugten Achsen- und Ringziehverhältnisse mindestens bei 1,2, vorzugsweise mindestens bei 1,5 oder 2,0. Werte, die nicht größer als 3 sind, können ebenfalls bevorzugt sein. Das Verhältnis des Achsenziehverhältnisses zum inneren Ringziehverhältnis kann geringer als eine Einheit sein und liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 1,0.
Die Verarbeitungstemperatur kann ferner durch Verwendung einer erwärmten Formvorrichtung und/oder einer temperaturgesteuerten Kammer, die sich stromabwärts erstreckt, gesteuert werden. Bestimmte Polymere können ebenfalls erwärmt werden, indem sie einem dielektrischen Feld ausgesetzt werden, wie in der EPC 0 084 274 und US 3 364 294 offenbart ist.
Es ist möglich, Ziehgeschwindigkeiten von größer als 200 cm min&supmin;¹ bei dem erf indungsgemäßen Ziehverfahren zu verwenden. Geschwindigkeiten von 50 cm min&supmin;¹ oder mehr werden bevorzugt. Geringere Ziehgeschwindigkeiten können, sofern gewünscht, verwendet werden.
Das Verfahren kann durch direktes Ziehen des Werkstücks über die Oberfläche der Formvorrichtung durchgeführt werden. Es kann jedoch bevorzugt sein, die Oberfläche der Formvorrichtung mit einem nicht-flüssigen Schmiermittel zu schmieren, da dies die Qualität der Innenfläche des Werkstücks verbessern und außerdem dazu dienen kann, die für das Ziehen des Werkstücks erforderliche Kraft zu verringern. Zweckmäßigerweise wird die Oberfläche durch Verwendung von Luft (die bevorzugt auf eine geeignete Temperatur erwärmt wird) geschmiert. Diese Vorteile können ebenfalls durch Variieren der Beschaffenheit der Formvorrichtung, z.B. durch Verwendung einer Formvorrichtung, deren Oberfläche durch eine Mehrzahl kleiner Rollen oder kugelförmiger Elemente gebildet wird, erreicht werden.
Die verbesserten Oberflächeneigenschaften sind für Verfahren, die aus durchsichtigen Polymeren geformte Werkstücke verwenden, von besonderer Bedeutung. Die Verfahren der Erfindung finden bei der Herstellung von durchsichtigen Produkten besondere Anwendung, da die Außenfläche des Werkstücks nicht mit der Innenfläche eines Formwerkzeugs, wie das bei dem Verfahren aus unserem UK-Patent 2 156 733 der Fall ist, in Kontakt kommen müssen. Verfahren zur Herstellung durchsichtiger Werkstücke, bei denen die Außenfläche des hohlen Werkstücks keine andere feste Oberfläche berührt, stellen einen bevorzugten Aspekt der Erfindung dar. Die Verwendung einer geschmierten Oberfläche auf der Formvorrichtung stellt einen bevorzugten Aspekt dieser Ausführungsform dar.
Unter gewissen Umständen kann es bevorzugt sein, ein Formwerkzeug mit einem Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Werkstücks entspricht, zu verwenden, um als Führungsteil zur Abstützung des Werkstücks, bevor es über die Formvorrichtung gezogen wird, zu wirken. Der Kontakt mit der Oberfläche einer solchen Führung kann die Oberflächeneigenschaften eines durchsichtigen Werkstück beeinträchtigen und ist daher weniger bevorzugt. Wenn jedoch undurchsichtige Werkstücke oder durchsichtige Werkstücke für nicht-dekorative Anwendungen verwendet werden sollen, kann die Verwendung einer solchen Führung durchaus zweckmäßig sein.
Bei der Ausführung der Erfindung wird eine auf dem hohlen Werkstück ausgeformte Nase vorgeschoben, so daß sie über die Formvorrichtung herausragt, und an einer an ihrer Ausgangsseite angebrachten Spannvorrichtung befestigt. Eine geeignete Anordnung umfaßt eine Abdrehvorrichtung, die ein Paar gezahnte Klemmbacken, zwischen denen die Nase festgehalten wird, umfaßt, sowie ein hochfestes Kabel, wobei ein Ende des Kabels an den Backen und das andere Ende an einer Winde oder Belastungsstation, an die ein Drehmoment oder Masse angelegt werden kann, wodurch eine Zugspannung auf die Nase ausgeübt wird, befestigt ist. Die Abdrehvorrichtung kann ebenfalls, anstelle eines Kabels, irgendeine in der Metall-Ziehtechnik verwendete Spannungsübertragungsvorrichtung, umfassend eine Kette, eine Zahnstangen- und Ritzelvorrichtung, einen Schraubmechanismus und einen hydraulisch betriebenen Ziehmechanismus, umfassen. Die Abdrehvorrichtung kann darüberhinaus ein Paar endlose, gegenläufige Reibungsbänder, die im allgemeinen als "Caterpillar" ("CATERPILLAR" ist ein eingetragenes Warenzeichen) bekannt sind, umfassen.
Die Zugspannung sollte ausreichend hoch sein, um das hohle Werkstück über die Formvorrichtung zu ziehen, jedoch nicht so hoch, daß der Artikel unter der Zugspannung reißt, das bedeutet, daß die Zugspannung so bemessen sein sollte, daß die tatsächliche Belastung an jedem Punkt des Produkts die zum Bruch führende Belastung an diesem Punkt nicht übersteigt. Ein geeigneter Maximalwert an Zugspannung kann auf einfache Weise durch Routineversuche ermittelt werden.
Nachdem eine greifbare Länge des hohlen Werkstücks über die Formvorrichtung gezogen wurde, kann jeder ungeeignet ausgerichtete Teil seiner Nase entfernt und die ausgerichtete greifbare Länge wiederaufgegriffen werden, wodurch die Anwendung einer höheren Anfangslast ermöglicht wird.
Ein Batchverarbeitungsverfahren kann in ein semi-kontinuierliches Verfahren umgewandelt werden, indem sowohl das stromaufwärtsgerichtete Ende des sich verformenden hohlen Werkstücks, als auch das stromabwärtsgerichtete Ende des Artikels mit gleichem Durchmesser mit einer heißen, rostfreien Stahlplatte in Kontakt gebracht, die Platte wieder entfernt und die beiden Polymeroberflächen zusammengeschweißt werden. Eine derartige Schweißung sollte vorzugsweise einen Winkel von 45º oder weniger zur Artikelachse haben.
Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben, wobei:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung im Querschnitt in Maschinenrichtung darstellt.
In der Zeichnung besteht die Vorrichtung aus einer Formvorrichtung 1 und aus einem stromaufwärts von ihr angeOrdneten Ofen 2. Die Formvorrichtung 1 wird durch die Stange 3 abgestützt. Die Abdrehbacken 4 sind stromabwärts von der Formvorrichtung 1 angeordnet und mit der Winde (nicht gezeigt) verbunden. Die Formvorrichtung weist einen mit der Leitung 7 verbundenen ringförmigen Schlitz 6 auf.
Bei der Anwendung wird das ursprüngliche hohle Werkstück 5, das an einem Ende bearbeitet wurde, um eine Nase bereitzustellen, über die Formvorrichtung 1 und die Stange 3 geschoben. Die Nase wird zwischen den Backen 4 festgehalten und es wird zunächst langsam eine Last angelegt, so daß die plastische Belastung erhöht wird, ohne ein Zerreißen zu verursachen. Nach dieser Anfangsphase wird eine gleichmäßige Ziehgeschwindigkeit mit einer gleichmäßigen Ziehlast angewandt.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht:

Beispiel 1

Das Werkstück umfaßt eine Rohr aus isotropischem Polypropylen (ICI-Klasse GSE 108) mit einem Innendurchmesser von 18,5 mm und einem Außendurchmesser von 26,5 mm.
Als vorbereitende Maßnahme wurde an einem Ende des Rohrs durch Erwärmen dieses Endes auf eine Temperatur von 140ºc und Einführen eines heißen Metallsteckers in Form eines spitz zulaufenden Zylinders in die Bohrung des Rohrs ein glockenförmiges Ende geformt. Das Ende des Rohrs und der Stecker wurden solange in heißes Öl getaucht bis sich das Ende ausreichend verformt hatte.
Das Rohr wurde dann in der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung montiert. Das Rohr wurde über eine Formvorrichtung mit einem maximalen Durchmesser von 70 mm und eine Heizpatrone, durch die zusätzliche Wärme angewandt werden konnte, gezogen. Das Rohr wurde mit einer Geschwindigkeit von 13 cm/min&supmin;¹ bei einer Ziehtemperatur von 135ºC und unter Verwendung einer Ziehkraft von 1,55 kN gezogen.
Das gezogene Rohr war im wesentlichen über seine gesamte Länge gleichmäßig und hatte einen Außendurchmesser von 62 mm und eine Wanddicke von 0,225 mm. Das Ringziehverhältnis der Außenfläche betrug 2,34. Das Achsenziehverhältnis lag bei 6,5.
Der 10-sekündige Dehnbetrag wurde, bei einer 0,1 %igen Belastung der von dem gezogenen Rohr abgeschnittenen Proben, für die Achsen- und Ringrichtung unter Verwendung des üblichen Eigengewichtdehnverfahrens, das von Gupta und Ward (V. B. Gupta und I. M. Ward - J. Macromol, Sci. B1 373, 1967) beschrieben wurde, ermittelt. Der 10-sekündige Dehnbetrag lag in Achsenrichtung bei 3,7 GPa und in Ringrichtung bei 1,7 GPa.

Beispiel 2

Ein rohrförmiger Barren mit einem Außendurchmesser von 25 mm und einem Innendurchmesser von 17 mm aus einem klaren amorphen Copolyester (Eastmann 9921) wurde zunächst verformt, um eine glockenförmige Nase bereitzustellen. Das Rohr wurde in einen Ofen mit einer Temperatur von 110ºc auf solche Weise eingebracht, daß ein Bereich von einer Länge von ungefähr 15 cm erwärmt wurde. Nach 5 Minuten wurde das Rohr entfernt und rasch mit komprimierter Luft mit Raumtemperatur bis zu einem Druck von 620 KN/m² aufgeblasen, woraufhin sich in dem erwärmten Teil eine Blase bildete. Nach Druckentnahme und Abkühlen wurde ein Ende der Blase entfernt, so daß an dem Rohr ein glockenförmiges Ende erzeugt wurde.
Das Rohr wurde dann in der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung montiert. Auf eine Temperatur von 95ºC erwärmte Luft wurde durch den Schlitz 6 durch die Leitung 7 geblasen, um das Rohr über der Oberfläche der Formvorrichtung treiben zu lassen. Der verwendete Luftdruck lag bei 275 KN/m² und der Luftstrom betrug 40 Kubikfuß (1,13268 m³ ) pro Stunde.
In dem Ofen wurde während des gesamten Ziehverfahrens eine Temperatur von 90ºC aufrechterhalten. Das Rohr wurde mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/min unter Verwendung einer Ziehkraft von 1,5 KN gezogen.
Das gezogene Rohr war durchsichtig und hatte einen Außendurchmesser von 76 mm. Die Wanddicke betrug 0,31 mm. Das Achsenziehverhältnis lag bei 3,5. Das Ringziehverhältnis der Außenfläche lag bei 3,0.
Das Elastizitätsmodul (Young-Modulus) der Proben des gezogenen Rohrs mit einer Breite von 9,8 mm und einer Meßlänge von 10,6 cm wurde in einer Instron-Zugtestmaschine mit einer Belastungsrate von 3,3 x 10&supmin;&sup4; s&supmin;¹ ermittelt.
Die Belastungskurve war bis zu mindestens 0,5 % Belastung linear. Die Anfangsmodule für die Achsen- und die Ringrichtung sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Richtung Anfangsmodul (GPa) Ausdehnung bis Bruch (%) Achse Ring

Beispiel 3

Eine Reihe von Barren wurde unter Verwendung der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung geformt und gezogen. Die herrschenden Bedingungen und die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Zum leichteren Vergleich sind die Einzelheiten der Beispiele 1 und 2 in diese Tabelle aufgenommen. Tabelle 2 Beispiele für Ziehverfahren ohne Formwerkzeug Barrengröße Dorngröße (mm) Zieh-temp. (ºC) Zieh-geschw. (cm/min) Zieh-kraft (KN) Achsenziehverhältnis Innenfläche Ringziehverhältnis Außenfläche Ringziehverhältnis Artikel Polypropylen GSE 108

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines biaxial ausgerichteten rohrförmigen Artikels, das eine Verformung eines Rohrs im festen Zustand, umfassend das Ziehen eines Rohrs, umfassend ein ausrichtbares thermoplastisches Polymer, über eine innen angeordnete Expansionsformvorrichtung ohne Verwendung eines flüssigen Schmiermittels im Inneren des Rohrs, umfaßt, wobei die Verformung des Rohrs ein Achsenziehverhältnis von mindestens 2 und ein inneres Ringziehverhältnis von mindestens 1,2 aufweist und in Abwesenheit jedweder äußeren, in eine Richtung senkrecht zur Achse des Rohres wirkenden Kraft durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer ein teilkristallines Polymer ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer ein Polyolefin ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer ein Polyethylen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer ein Polypropylen ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ringziehverhältnis mindestens 1 beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ringziehverhältnis mindestens 1,5 beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Achsenziehverhältnis mindestens 3 beträgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Achsenziehverhältnis geringer als 8 ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer ein kristallisierbares Polymer ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer ein Polyester ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ringziehverhältnis mindestens 2 beträgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ringziehverhältnis mindestens 3 beträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer Poly(vinylchlorid) ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ringziehverhältnis mindestens 1,5 beträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ringziehverhältnis mindestens 2,0 beträgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Achsenziehverhältnisses zum inneren Ringziehverhältnis in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 liegt.