NO139726B - Fremgangsmaate til fremstilling av slangefolie av polyetylentereftalat - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører fremgangsmåte til fremstilling av en biaksialt strukket og lengdeforstrukket slangefolie av polyetylentereftalat, som utmerker seg ved bedre fysikalske karakteristika i relasjon til slike fra teknikkens stand.

Slangefolien av polyetylentereftalat fremstilles

etter kjente fremgangsmåter, slik de eksempelvis er omtalt i de britiske patenter nr. 787.479, 811.066 og 843.113, således at den ved ekstrusjon av polyetylentereftalat dannede, amorfe folieslange ved temperaturer over omdannelsespunktet av annen orden av polyetylentereftalatet underkastes en biaksial strekning. Bestemte fysikalske karakteristika, spesieLt strekkfasthets-verdier av den biaksialt strukkede slangefolie, lar seg dessuten forbedre etter fremstillingen ifølge britisk patent nr. 811.066, når man til den biaksiale strekning slutter en ytterligere lengdeforstrekning ved temperaturer som ligger mellom omdannelsespunktet av annen orden og smeltetemperaturområdet.

Etter disse kjente fremgangsmåter til fremstilling

av slangefolier av polyetylentereftalat foretas biaksialstrekningen vanligvis simultant, idet lengdestrekningen foregår mellom to om den ønskede lengdestrekkfaktor forskjellige hurtig-løpende valsepar og strekningen ved omkretsen foregår samtidig ved oppblåsning av folieslangen ved hjelp av en gass. Ved den til biaksialstrekningen sluttende lengdeforstrekning må etter de kjente fremgangsmåter folieslangen igjen oppblåses for å mot-

virke en breddeinnsnevring og lengdefoldedannelse under lengdestrekningen og for å hindre en sammenklebning av de to slange-vegger ved deres berøring. Mens nå utvidelsen av folieslangen til biaksialstrekningen etter de kjente metoder lar seg bevirke relativt enkelt,er innføring av et gasbolster under den til bi-

aksialstrekningen sluttende lengdeforstrekning meget vanskeligere å gjennomføre. Riktignok kan, ifølge en generelt kjent metode, oppblåsningén av slangen foregå ved innblåsningen av en gass ved hjelp av en injeksjonsnål. Hertil må imidlertid slangen punkteres; hvorfor det ble søkt etter andre metoder som ikke beskadiger slangen. Ifølge en i de nevnte britiske patenter omtalte metode innføres gassen ved hjelp av en hulnål, som ut-gående fra ekstruderhodet føres gjennom valseparene, hertil må imidlertid minst en valse av valseparet rundt sin omkrets ha et til hulnålens tverrsnitt svarende innsnitt. Bortsett fra at valsene er å utstyre med nøyaktig utarbeidede spor, må de i tillegg for å oppnå en tilfredsstillende tetthet utfores med elas-tiske materialer, lar denne fremgangsmåte ved gassinnblåsning seg bare anvende når den samlede slangefremstillingsprosess for-løper i en rett linje.

Ifølge en annen metode innblåses gassen til oppblåsning av slangen ved den til biaksialforstrekningen sluttende lengdeforstrekning ved hjelp av spesielle pressvalsepar. Derved omgås arbeidet i bare en linje, imidlertid er apparaturen, spesielt den spesielle fremstilling av pressevalsene meget kost-bar og er bare vanskelig å oppnå en konstantholding av et bestemt lufttrykk i slangen under lengdeforstrekningen på grunn av de stadig opptredende trykksvingninger.

Ved de ovennevnte fremgangsmåter, spesielt fremgangsmåten ifølge britisk patent nr. 811.066, som ligger nærmest fore-liggende oppfinnelse er det riktignok oppnåbart slangefolier som er forholdsvis tynnvegget, imidlertid er strekkspenningen og riv- • fastheten i lengderetningen samt rivutvidelsen i tverretning ikke avstemt optimalt på hverandre. Fremfor alt er det i teknikken ønskelig med tynnveggede, strukkede slangefolier som har en liten diameter og hvor fremfor alt rivfasthet i lengderetning, strekkspenning og rivutvidelse i tverretning har høyere verdier enn de tidligere slangefolier og som dessuten ikke skrumper eller bare skrumper lite i tverretning ved temperaturbehandling.

Det fremkom således den oppgave å frembringe en folie av ovennevnte type.

Oppfinnelsen vedrører altså en fremgangsmåte til fremstilling av slangefolier av polyetylentereftalat ved biaksial strekning i området av omdannelsespunktet av annen orden av en ekstrudert amorf folies lange og etterfølgende^lengdeforstrekning

•vaÆ y;$ÉÉSp"e r a ture r som ligger mellom'--~6mdannelsespunkt av annen orden og smeltetemperaturområdet, avkjøling og eventuell oppvikling, idet fremgangsmåten er karakterisert ved at biaksialstrekningen foretas med et strekkforhold på 3,3 til 4,2 i lengderetning og 4,0 til 4,7 i tverretning ved en slangetemperatur på

84 til 86°C og en etterlengdeforstrekning foretas mens slangen

er flatlagt med et strekkforhold på 1,05 til 2,5 ved en slangetemperatur på 148 til 152°C.

Derved fremkommer slangefolie som har en strekkspenning fra 40-60 kp/mm 2 og en rivfasthet fra 40-70 kp/mm 2 i lengderetning og en rivutvidelse på 350 til 800% i tverretning. Strekkspenning, rivfasthet og rivutvidelse ble fastslått ifølge DIN-norm 53455. Fortrinnsvis har folien en veggtykkelse fra 15 til 50 ym og en diameter fra 12 til 150 mm. Skrumpningen målt ved 90°C ligger ved ytterligere foretrukken utførelse av folien i tverretning i området på under 5%, spesielt under 2%.

Folien fremstilt ifølge oppfinnelsen er spesielt egnet til fylling av deigaktig eller pastøs gods, som f.eks.

kitt, maling og lignende, da den ved fylleprosessen spesielt på-kjennes på rivfasthet i lengderetning og utvideIsesforholdet i tverretning.

Det var overraskende, at ved de ifølge oppfinnelsen anvendte betingelser, av temperatur og strekkforhold som kunne foretas på den til biaksialstrekningen av en ekstrudert polyetylentereftalat-slange tilknyttet lengdeforstrekning uten oppblåsning av slangen, da linnblåsning av et gasbolster under denne lengdeforstrekning ifølge de kjente fremgangsmåter for unngåelse av foldedannelse ble ansett som uomgjengelig nødvendig.

Egnede polyetylentereftalater er slike som fremstilles ved polykondensasjon av tereftalsyre med alifatiske dioler etter de vanlige fremgangsmåter. Omdannelsespunktet av annen orden (second order transition point) av slike polyetylentereftalater ligger i området fra ca. 70 til 80°C.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjennomføres således at den etter kjente metoder ved ekstrudering dannede, amorfe folieslanger, eksempelvis ved utpresning av polyetylen-teref talatsmelte over en avkjølt, sylindrisk kalibreringsdor og

avtrekning av den amorfe folieslange ved hjelp av et valsepar,

i første rekke underkastes en biaksial strekning, hvor det overholdes et lengdestrekkforhold fra 3,3 til 4,2, fortrinnsvis på 3,3 til 3,7 og et strekkforhold på omkretsen fra 4,0 til 4,7, fortrinnsvis på 4,2 til 4,5, og temperaturen av folieslangen utgjør 84 til 86°C. På den biaksialt strukkede slangefolie foretas videre en lengdeforstrekning uten at det innføres et gasbolster og nemlig med et lengdestrekkforhold fra 1,05 til 2,5, fortrinnsvis på 1,1 til 2,0, idet slangefoliens temperatur utgjør 148 til 152°C, fortrinnsvis 150°C.

Det er vesentlig for oppnåelse av de forbedrede fysikalske data ved folien at de for biaksialstrekningen og etterfølgende lengdeforstrekning angitte strekkforhold og temperaturer ved fremgangsmåten overholdes nøyaktig.

Biaksialstrekningen foretas etter kjente metoder, hensiktsmessig simultant mellom to valsepar. Derved bevirkes lengdestrekkraften ved ett i ekstrusjonsretning anordnet annet valsepar, som for å oppnå det nødvendige lengdestrekkforhold løper med tilsvarende høyere hastighet enn det til ekstruderen nærmereliggende første valsepar. Tverrstrekk-kraften bevirker et gasstrykk, eksempelvis lufttrykk som påføres i slangen ved innblåsning av en gass; innblåsning av gassen i slangeindre

kan eksempelvis foregå fra ekstruderhodet ved hjelp av en gjennom-gående tilførsel av kalibreringsdoren, idet bredden av første valsepar velges mindre enn bredden av den flatlagte folieslange.

De ifølge oppfinnelsen overholdbare lengde- og tverratrekk-forhold kan innstilles ved anvendelse av et tilsvarende indre trykk og et tilsvarende hastighetsforhold mellom første og annet valsepar. Den biaksiale strekning kan også utføres etter hverandre. I dette tilfellet er det imidlertid nødvendig for resultatet av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen at det først foretas lengdestrekning og deretter tverrstrekning.

Den til den biaksiale strekning sluttende lengdeforstrekning gjennomføres likeledes etter kjente metoder, eksempelvis mellom det nevnte annet valsepar og et tredje valsepar, som løper med en til det krevede strekkforhold tilsvarende hurtigere hastighet. En samtidig oppblåsning av slangen under denne lengdeforstrekning

for å unngå foldedannelse resp. en sammenklebning av slangeveggen er ikke nødvendig ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Slangen løper heller uten foldedannelse helt plant gjennom lengdestrekksonen og den gjensidige berøring av slangens indre vegger fører ikke til sammenklebning.

Såvel under biaksialstrekningen som også under den etter-følgende lengdestrekning passerer slangen en varmesone, hvori den oppvarmes til den nødvendige temperatur. Oppvarmningen kan eksempelvis foregå ved hjelp av varmluft som man tilfører i en egnet innretning til folieslangen eller ved infrarøde stråler. En nøyaktig kontroll av folietemperaturene er eksempelvis mulig ved hjelp av et strålingstermometer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan gjennomføres såvel kontinuerlig som også diskontinuerlig. Således kan en etter de ifølge oppfinnelsen anvendte betingelser allerede biaksialt strukket slange også i et ikke umiddelbart til biaksialstrekningen følgende annet ar-beidstrinn underkastes lengdeforstrekning.

Fremgangsmåten kan videre utføres såvel i horisontal retning til ekstruderen som også i en avvinklet retning hertil.

En anordning til gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er vist eksempelvis i snitt på tegnings-figuren uten dermed at oppfinnelsen er begrenset til den nyeste ut-føre lsesf orm.

Den fra ekstruderen 1 gjennom ringdysen 2 ekstruderte polyetylentereftalatsmelte kalibreres på en indre kjøledor 3 til en amorf folieslange (forslange) VS, som flatlegges av trekkvalseparet 4 og avtrekkes med hastigheten V-^. Den amorfe slange passerer

varmestrekningen 5, hvori den oppvarmes til biaksialstrekktemperaturen. Strekkraftens lengdekomponent bevirkes ved hjelp av pressvalseparet

6, som tildeler slangen hastigheten Vgj som tilsvarer det ønskede lengdestrekkforhold; V2 er følgelig tilsvarende større enn V^. Tverr-stKkningen foregår ved hjelp av et gasstrykk, som innfylles over til-førsel 7 i slangens indre. Den biaksialt strukkede av valseparet 6 flatlagte og med hastighet V^ avtrukne slangefolier BS løper i første rekke over de to omstyringsvalser 8 og 9 og deretter over de oppvarmede valser 10 og 11, hvis hastighet V^ er innregulert således at den flatt-liggende folie forblir spent mellom delene 6 og 10.

Ved hjelp av de oppvarmede valser 10 og 11 og spesielt ved hjelp av varmeinnretningen 12 bringer slangefolien til lengde-strekktemperaturen. Lengdeforstrekningen foregår ved hjelp av valsepar 13 og 1H, som er avkjølt og løper med hastighet V^, idet V^ er tilsvarende større enn V-^. De to gummivalser 15 og 16 sørger for at slangen ligger tett an mot valsene, hvorimellom lengdestrekningen foregår. Oppvarmningen av slangen til den nødvendige temperatur bevirker således som ved biaksialstrekningen en IR-stråler; slange-temperaturen kontrolleres ved hjelp av strålingstermometer.

Etter lengdeforstrekning passerer slangen omstyringsvalsen 17 og oppvikles på valser 18.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til fremstilling av slangefolien av polyetylentereftalat medfører fordeler fordi den er enkel og er utførbar med mindre komplisert apparatur enn de kjente fremgangsmåter. Mens ved de kjente fremgangsmåter den for delvis forbedring av de fysikalske karakteristika av en biaksialt strukket slange av polyetylentereftalat nødvendige lengdeforstrekning bare kan foretas under teknisk omstendelig oppblåsning av slangen, er denne oppblåsning ikke nødvendig ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, i tillegg viser slangen de fysikalske karakteristika, som i de interesserende fysikalske data dessuten ligger over de som er oppnåelige ifølge kjente fremgangsmåter. De forbedrede verdier som fremkommer i relasjon til teknikkens stand kan sees i følgende tabeller.

Nedenfor omtales fremstilling av slangefolier av polyetylentereftalat ifølge oppfinnelsen ved hjelp av eksempler og de på disse slanger målte fysikalske karakteristika sammenlignes med verdier av slangefolier av polyetylentereftalat, som oppnås ved den nærmestliggende fremgangsmåte ifølge britisk patent nr. 811.066. Eksempel 1.

Polyetylentereftalat med en omdannelsestemperatur av annen orden på 76°C, en krystallisasjonstemperatur på 132°C og et smeltepunkt på 260°C (referert til en oppvarmningshastighet på 2°C/minutt) og en viskositet på 1800 poise ved 275°C ble fylt i en ekstruder som granulat, som oppsmeltet produkt ved 270°C. Gjennom den etterkoblede ringdyse ble smeiten igjen med vann avkjølt, til dysen fastgjort kalibreringsdor (diameter 14,5 mm) til en amorf slange av kaliber 14,5 mm. Utstøtningshastigheten utgjorde 10 meter pr. minutt. Den på kjøledoren fastgjorte, amorfe slange, avtrukket av et første valsepar med en hastighet på 10 meter pr. minutt og lagt flatt. Den flatlagte og fra et annet valsepar videretransporterte slange ble oppvarmet mellom de to valsepar ved hjelp av IR-stråling til 85°C og strukket biaksialt. Strekningen i lengderetning foregikk i forhold på 3j6, idet annet valsepar videretransporterte slangen med en hastighet på 36 meter pr. minutt, tverrstrekningen i forhold på 4,5, idet slangen ved hjelp av et gassindretrykk på 0,2 bar, som ble innbragt over kalibreringsdoren, ble utvidet til en kaliber på 65 mm. Den således biaksialt strukkede og av annet valsepar flatlagte slange ble etter passering av omstyringsvalsen ført over et tredje, til opprettholdelsen av spenningen litt hurigere enn annet valsepar løpende og et fjerde valsepar, idet mellom tredje og fjerde valsepar foretas lengdestrekningen. Hertil ble slangen mellom tredje og fjerde valsepar oppvarmet til 150°C og lengdestrukket i forhold på 1,28, idet fjerde valsepar trakk slangen av med en hastighet på 46 meter pr. minutt. Etter denne lengdestrekning ble den avkjølte slange oppviklet på en viklerull.

Eksempel 2.

Fremgangsmåten ble gjennomført analogt eksempel 1, imidlertid med et lengdestrekkforhold på 1,83 ved lengdeforstrekningen som slutter seg til biaksialstrekningen, Gassindretrykket ved biaksialstrekningen utgjorde 0,3 bar.

Eksempel 3.

Fremgangsmåten ble gjennomført analogt eksempel 1,

under anvendelsen av en kalibreringsdor av diameter 22 mm, imidlertid med et lengdestrekkforhold på 1,56 ved lengdestrekningen som slutter seg til biaksialstrekningen. Gassindretrykket ved biaksialstrekningen

utgjorde 0,2 bar.

Eksempel 4.

Fremgangsmåten ble gjennomført analogt eksempel 1

under anvendelse av en kalibreringsdor av diameter 9,5 mm, imidlertid et tverrstrekkforhold på 4,25 ved biaksialstrekningen og et lengdestrekkforhold på 1,96 ved lengdeforstrekningen som slutter seg til biaksialstrekningen. Gassindretrykket ved biaksialstrekningen utgjorde 0,55 bar.

Eksempel 5.

Fremgangsmåten ble gjennomført analogt eksempel 1,

under anvendelse av et polyetylentereftalat med en viskositet på

4000 poise ved 275°C og en kalibreringsdor av diameter 42 mm, imidlertid med et tverrstrekkforhold på 4,3 ved biaksialstrekningen og et lengdestrekkforhold på 1,35 ved den derpå følgende lengdeforstrekning. Gassindretrykket ved biaksialstrekningen utgjorde 0,1 bar.

Skrumpningen av de ifølge eksemplene fremstilte folier lå i alle tilfeller under 2% i tverretning, målt ved 90°C, 15 sek-under i vann.

De fysikalske karakteristika av de i eksemplene 1 til 5 fremstilte slanger er gjengitt i tabell 1 og sammenlignet med de verdier som er oppnådd i henhold til teknikkens stand. Som det fremgår av tabellen er strekkspenning og rivfasthet i lengderetning samt utvidelse i tverretning tydelig øket i forhold til de sammen-lignbare folier i henhold til teknikkens stand, mens de øvrige angitte verdier ikke har undergått noen vesentlige endringer.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av slangefolier av polyetylentereftalat ved biaksialstrekning i området av omdannelsespunktet av annen orden av en ekstrudert, amorf folieslange og etterfølgende lengdeforstrekning ved temperaturer,

   som ligger mellom omdannelsespunktet av annen orden og smelte-temperåtursområdet, avkjøling og eventuelt oppvikling, karakterisert ved at biaksialstrekningen foretas med et strekkforhold på 3,3 til 4,2 i lengderetningen og 4,0 til 4,7 i tverretning ved en slangetemperatur på 84 til 86°C og en etterlengdeforstrekning foretas, mens slangen er flatlagt med et strekkforhold på 1,05 til 2,5 ved en slangetemperatur på 148 til 152°C.