DE1504461A1

DE1504461A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung mehrachsig gestreckter Schlauchfolien aus linearen Polyestern

Info

Publication number: DE1504461A1
Application number: DE1964K0052170
Authority: DE
Inventors: Ludwig Klenk; Seifried Dr Walter
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1964-02-21
Filing date: 1964-02-21
Publication date: 1969-04-24
Also published as: GB1089863A; DE1504461B2; CH432815A; FR1428166A; US3725519A; LU48027A1; NL6501696A; BE659930A

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung mehrachsig gestreckter Schlauchfolien aus linearen Polyestern

Thermoplastische, kristallisierfähjge, lineare Polyester behalten bekanntlich beim raschen Abkühlen ihrer Schmelze unter die Einfriertemperatur den amorphen Zustand bei und können durch nachfolgende Temperaturerhöhung oder durch mechanische Orientierung in den teilkristallinen Zustand übergeführt werden. Die Temperatur muß auf einen Wert gebracht werden, der unterhalb des Schmelzpunktes des Folienmaterials, jedoch oberhalb der Einfriertemperatur liegt. Die genannten Polyester zeigen unmittelbar am Schmelzpunkt einen starken Viskositätsabfall und ergeben dünn-flüssige, unter ihrem Eigengewicht fließfähige

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Schmelzen.

Die bekannten Verfahren zur Herstellung mehrachsig gestreckter Folienschläuche aus diesen Polyestern weisen zwei aufeinander folgende Verfahrensschritte auf. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein unorientierter, amorpher Folienschlauch hergestellt. Im darauffolgenden, zweiten Verfahrensschritt wird dieser Folienschlauch durch Streckung orientiert. Diese Verfahrensschritte verlaufen in zwei nacheinander angeordneten Zonen, wobei in der ersten Zone, das heißt bei der Herstellung * des nichtorientierten Schlauches im Schiauchinnenraumf fein niedriger, bei der zweiten Zone, das heißt bei der Herstellung des orientierten Schlauches, ein höherer Überdruck ψ angewandt wird. Die erste Zone wird durch den Düsenspalt und ein erstes Quetschwalzenpaar, die zweite Zone durch das erste und ein zweites Quetschwalzenpaar begrenzt,-Die-Quetschwalzenpaare sollen nicht nur den !Transport des ■■■■■-Folienschlauches, sondern durch ihre unterschiedlichen · Umfangsgeschwindigkeiten auch die Dehnung beziehungsweise Streckung des Schlauches in Längsrichtung und gleichzeitig die Abdichtung zwischen den beiden Druckraumen bewirken. Die Austrittsgeschwindigkeit der Polyesterschmelze ist dabei kleiner als die Geschwindigkeit des umorientierten

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Schlauches, dessen Geschwindigkeit wiederum kleiner als die des orientierten Schlauches ist.

Im ersten Verfahrensschritt wird der aus dem Ringspalt in die erste Zone extrudierte Folienschlauch durch ein unter Druck in seinem Innenraum eingeschlossenes Gasvolumen aufgeweitet. Dieser Überdruck muß entsprechend der niedrigen Viskosität der Schmelze unmittelbar nach dem Austritt des Materials aus dem Ringspalt klein sein. Die gewünschte Folienstärke wird durch das Querverzugsverhältnis des Schlauches, worunter das Verhältnis des Durchmessers des Schlauches zum Durchmesser der Düse verstanden wird, und durch das LängsVerzugsverhältnis, worunter das Verhältnis zwischen der durch das erste Quetschwalzenpaar bewirkten Abzugsgeschwindigkeit des Folienschlauches und der Austrittsgeschwindigkeit der Schmelze aus dem Ringspalt verstanden wird, festgelegt. Damit die amorphen Eigenschaften des aus der Schmelze erstarrenden Polyesters erhalten bleiben, wird der extrudierte Folienschlauch nach seinem Austritt aus dem Ringspalt rasch abgekühlt, indem er entweder einseitig von außen oder aber beidseitig gekühlt wird.

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Im Anschluß daran wird der ungestreckte Schlauch der zweiten Zone zugeführt, in der die Streckung vorgenommen wird. Hierfür wird der amorphe Folienschlauch nach seinem Transport aus der ersten Zone in die zweite Zone, der durch das erste Quetschwalzenpaar bewirkt wird,

™ auf die günstigste Strecktemperatur erhitzt, während ■beziehungsweise nach der Streckung abgekühlt, damit die durch die Streckung erzielte Orientierung des Schlauches im teilkristallinen Stadium eingefroren wird, flachgelegt und durch das zweite Quetschwalzenpaar, das ihm die höhere Geschwindigkeit erteilt, abgezogen. Der Quotient der Geschwindigkeit des zweiten zu der Geschwindigkeit des ersten Quetschwalzenpaares ergibt das Längsstreckverhältnis» Die erforderliche Kraft für die Streckung wird durch den

t Antrieb der Quetschwalzenpaare aufgebracht. Die Querstreckung wird durch das im Schlauchinneren eingeschlossene Gasvolumen, welches infolge der für die Streckung erforderlichen Kraft unter einem vergleichsweise hohen Druck steht, erzielt. Aus dem Quotienten des Durchmessers von quergestreck· tem und ungestreckuem Schlauch ergibt sich bekanntlich das Querstreckverhältnis des gestreckten Schlauches. Das Produkt aus Längs- und Querstreckverhältnis ist das Flächenstreckverhältnis.

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Bei der Durchführung der "bekannten Verfahren läßt die exakte Formung des den Ringspalt verlassenden noch plastischen Schlauches wegen seiner durch die geringe Viskosität der Schmelze bedingten geringen mechanischen Widerstandskraft und seiner noch ungenügend ausgebildeten elastischen Eigenschaften in dem ersten Druckraum nur geringe Drucke ^

zu, während man in dem zweiten Druckraum zur Streckung des verfestigten amorphen Schlauches vergleichsweise hohe Drucke einstellen muß. Hierbei ist es schwierig, das für die Streckung erforderliche Gas in den zweiten Druckraum einzuführen und die beiden Gasräume gegeneinander abzudichten. Es tritt vielmehr meist ein unerwünschter Gasaustausch zwischen dem unter höherem Druck stehenden, zweiten Raum und dem unter niederem Druck stehenden ersten Raum auf, der zu einem Druckabfall in der Streckzone führt, ä Dieeer Druckabfall macht sich in Form eines vom zweiten Raum in den ersten Raum gerichteten, sogenannten Leckstromes bemerkbar, der zu ständig wechselnden Drucken in der Streckzone und somit zu unterschiedlichen Streckverhältnissen Anlaß gibt. Weiterhin bedarf der Druck im Streckraum einer ständigen, regelnden Überwachung. Eine einwandfreie Abdichtung zwischen beiden Druckräumen gelingt

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auch nicht durch die für andere Folienmaterialien bekannte Verwendung von Schleppstopfen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs- ~ gemäße Vorrichtung wird nun mit geringem technischem Aufwand eine einfachere Verfahrensführung bei größerer Betriebssicherheit gewährleistet. Außerdem erhält man Folienschläuche von besonders gleichmäßigen geometrischen Abmessungen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Bildung des ungestreckten Schlauches kein Innendruck angewendet, so daß der erste Druckraum in Fortfall kommt. Das Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung mehrachsig gestreckter W Folienschläuche aus thermoplastischen, linearen Polyestern mit niedriger Schmelzviskosität ist dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterschmelze mit der Geschwindigkeit v~ aus einem ringförmigen Spalt unter Dehnung in Längsrichtung auf einen Kern, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Spaltes ist, extrudiert und durch Abkühlen in einen überwiegend unorientierten, gasdicht an dem Kern anliegenden Schlauch übergeführt wird, daß dieser Schlauch

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dann mit einer Geschwindigkeit v^ > v_Q einer Streckzone zugeführt wird, in die man ein unter Überdruck stehendes Streckgas durch den Kern hindurch eingeführt hat, daß der Schlauch in der Streckzone auf die Strecktemperatur erwärmt, durch eine weitere Geschwindigkeitserhöhung auf die Geschwindigkeit V₂ ?- ν^ und mit Hilfe des im ~

Schlauchinnenraum unter Druck eingeschlossenen Gasvolumens gestreckt, während und/oder nach dem Strecken gekühlt und anschließend gegebenenfalls flachgelegt und aufgewickelt wird. Die Spannung, unter deren Einwirkung der Folienschlauch auf den Kern gezogen wird, wird von der mittels einer ersten Transportvorrichtung ausgeübten Zugkraft erzeugt. Dadurch wird ein inniger Kontakt und ein gasdichtes Anliegen des erstarrenden Schlauches auf dem Kern bewirkt. ä

Das Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß die extrudierte Polyesterschmelze mit einer definierten Geschwindigkeit V₀ aus einer vorzugsweise senkrecht nach unten gerichteten Ringschlitzdüse gepreßt wird und auf einen gekühlten, meist zylindrischen Kern, der die Abmessungen des unorientierten Schlauches kalibriert - im folgenden auch Kalibrierdorn genannt -, auftrifft. Der Kalibrier-

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dorn ist zentrisch in der Ringschlitzdüse angeordnet und gegenüber dieser thermisch isoliert. Er hat einen kleineren-Durchmesser als die Ringschlitzdüse. Die Schmelze läuft selbsttätig auf den Kalibrierdorn auf, erstarrt durch Wärmeabfuhr in Kontakt mit dem von innen gekühlten Kalibrierdorn £ und wird durch Anlegen von axial wirkenden Kräften über

den Kalibrierdorn gezogen. Die dafür erforderliche Spannung bewirkt im elastischen Bereich des verfestigten Schlauches Radialkräfte, die einen gasdichten Kontakt zwischen unverstrecktem Schlauch und Kalibrierdorn bewirken. Der Durchmesser des Kalibrierdorns ist vorzugsweise um etwa 5 mm Und in den meisten Fällen nicht mehr als 30 mm kleiner als der Durchmesser der Düse.

Der Kontakt zwischen Schmelze und Kalibrierdorn ermöglicht " eine ausreichend rasche Wärmeabfuhr, so daß ein unorientierter Schlauch im amorphen Zustand erhalten werden kann. Die Auftrefflinie der relativ dünnflüssigen Schmelze auf den Kalibrierdorn kann durch lokale Einflüsse gestört werden, wodurch blasenförmige Lufteinschlüsse entstehen. Dies wird zweckmäßig dadurch verhindert, daß der Folienschlauch bei seinem Auftreffen auf den Kern in Höhe der Auftrefflinie durch einen konzentrisch auf den Schlauch gerichteten

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Luftstrahl, dessen Richtung mit dem zwischen Düse und Auftreff linie befindlichen Folienstück einen Winkel bildet, der von der Horizontalen etwa 1 bis etwa 20° nach oben abweicht, angepreßt wird· Zur Erzeugung dieses Luftstrahles kann eine in Höhe der Auftrefflinie angeordnete ringförmige Schlitzdüse verwendet werden. Durch den Kalibrier- % dorn wird ein Kühlmittel, in der Regel Wasser, geleitet«

Es kann zweckmäßig sein, insbesondere bei relativ hohen Fabrikationsgeschwindigkeiten, durch eine zusätzliche Außenkühlung mit Hilfe einer direkt wirksamen Kühlflüssigkeit, meist Wasser, die Kühlung zu verbessern, wobei das Kühlmedium an der Außenseite des an dem Kalibrierdorn gleitenden FoliBnsohlauches entlang geführt wird.

Der abgekühlte Folienschlauch wird durch eine !Transportvorrichtung mit einer Geschwindigkeit ν- weiterbefördert, die größer ist als die Austrittsgeschwindigkeit v_Q der Schmelze aus der Düse. Die durch das Abziehen mittels der Transportvorrichtung hervorgerufenen Veränderungen der Dicke und des Durchmessers lassen sich am besten durch das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche des Ringspaltes an der Düsenmündung und der Querschnittsfläche

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des amorphen lfoli enschlauch.es ausdrücken. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt dieses als Düsenverzug bezeichnete Verhältnis vorzugsweise zwischen etwa 1,5 ι 1 und etwa 20 ! 1.

Die Transportvorrichtung ist so /beschaffen, daß sie den Zutritt des Gases in den Druckraum der Streckzone, der am unteren Snde des Kalibrierdornes beginnt, ermöglicht. Dieses Gas, das unter¹ erhöhtem Druck steht, wird erfindungsgemäß durch eine durchgehende Zuleitung im Kalibrierdorn ins Söhlauohinnere eingeführt, Falls sich nun die Transportvorrichtung unterhalb des Kalibrierdornes befindet, greift sie so an dem zwischen Dorn und Aufheizζone befindlichen Abschnitt des FoIiensohlauohes an,¹ daß dieser nicht geknickt wird und daß mindestens ein Durchlaß für das Streckgas verbleibt. Hierdurch wird insbesondere auch eine Beschädigung des Schlauches und die Ausbildung von Kanten und Knickstellen mit Sicherheit vermieden.

Man verwendet in diesem Falle daher beispielsweise ein Zugrollenpaar, bei dem die Breite der Rollen kleiner ist als die Breite des flachgelegten Folienschlauches. Unter der Einwirkung der" Zugkraft des Rollenpaares wird der mit einem Gas, vorzugsseise Luft, gefüllte Folienschlauch

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nur in der Mitte flachgelegt, während an den überstehenden Rändern sich mit Luft gefüllte Wülste bilden, die einen Gasausgleich im gesamten Druckraum der Streckzone gewährleisten. Anstelle eines Rollenpaares kann man auch ein Äbzugsraupenpaar verwenden, das eine hohe Haftreibung auf dem Folienmaterial hat. Das Abzugsraupenpaar hat hierbei ^ ebenfalls eine geringere Breite als der flachgelegte Folienschlauch. Eine weitere, bevorzugte Möglichkeit besteht schließlich darin, daß man das Abzugsraupenpaar oder eine ähnliche mechanische Vorrichtung bereits an dem noch auf dem Kalibrierdorn gleitenden Stück des Folienschlauches angreifen läßt. Hierbei ist es zweckmäßig, durch Anpassung der Form der Abzugsmittel an die Schlauchform die Abzugskräfte an einem möglichst großen Teil des Umfangs des Folienschlauches angreifen zu lassen. ä

Der amorphe Schlauch durchläuft dann eine Heizzone, in der er auf die Strecktemperatur, die oberhalb der Einfriertemperatur, aber unterhalb der Schmelztemperatur des betreffenden Folienmaterials liegt, erhitzt wird. Das Erhitzen erfolgt mit Hilfe eines heißen Gases, am einfachsten mit Hilfe von Heißluft, die man in einer geeigneten Vorrichtung längs des FoIienschlauches zweckmäßig entgegen

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ihrer Bewegungsrichtung im Kreislauf führt. Das Erwärmen des Schlauches kann aber auch in anderer Weise, beispielsweise durch Infrarotbestrahlung durchgeführt werden. Die Strecktemperatur wird im unteren Teil der Heizzone erreicht. Hier beginnt die mehrachsige Streckung. Am unteren

Ende der Heizzone ist die Streckung praktisch beendet. Die Längsstreckkraft wird durch ein Transportelement, im allgemeinen ein Abzugswalzenpaar, bewirkt, durch das dem gestreckten und flachgelegten Folienschlauch eine Geschwindigkeit Vp erteilt wird, die größer als die Geschwindigkeit ν- des unorientierten Schlauches ist. Die Streckung erfolgt mit Hilfe des in dem Druckraum der Streckzone eingeschlossenen Gasvolumens. Der zur Streckung erforderliche Gasdruck ist abhängig vom Zugdehnverhalten, von der Temperatur des ^ Schlauches während der Streckung, von den angewandten Streckverhältnissen, von der Streckgeschwindigkeit sowie dem Durchmesser des gestreckten Schlauches. Mr PoIyäthylenterephthalat liegt er zweckmäßig im Bereich zwischen 0,02 und.0,8 kp/cm . Die Streckung erfolgt unter Vergrößerung des Schlauchdurchmessers an der Stelle, an der der amorphe Schlauch die Strecktemperatur erreicht hat. Bei Anwendung eines bestimmten Innendrucks und eines bestimmten Geschwindigkeitsverhältnisses Vp/v- wird ein definierter

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Schlauchdurchmesser, ein bestimmtes Querstreckverhältnis und ein bestimmtes Längsstreckverhältnis erreicht. Die Querstreckverhältnisse liegen bevorzugt zwischen etwa 4,0 und etwa 4,8, die Längsstreekverhältnisse bevorzugt zwischen etwa 3,3 und etwa 3,8. Durch Abkühlen des gestreckten Schlauches, zB. durch die Luft des Arbeitsraumes, ' die aber auch durch eine sich unmittelbar an die Heizzone anschließende Kühlzone beschleunigt werden kann, läßt sich die erzielte Orientierung einfrieren. Der Folienschlauch · wird schließlich, beispielsweise durch Hollenpaare, deren gegenseitige Abstände in Bewegungsrichtung des Schläuche^ «· kleiner werden, und durch das oben genannte Quetsch- > . ^ru j, walzenpaar flachgelegt. Der Folienschlauch kann naoh >Ver-- * * lassen der Quetschwalzen aufgewickelt werden. Der Auf- \ \

wicklung kann aber auch eine ein- oder beideeitige Be·?"¹ ' „* , I säumung vorausgehen, wobei man Flachfolien erhält. ι·

Während des ganzen Verfahrens ist die Bewegungsrichtung" des thermoplastischen Materials bevorzugt senkrecht oder praktisch senkrecht von oben nach.unten gerichtet. Es ist allerdings möglich, wenn auch im allgemeinen nicht bevorzugt, eine Von dieser Richtung erheblich abweichende Arbeit sr ichtung zu wählen. Auch kann man das Material aus

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seiner zunächst vorgegebenen Arbeitarichtung an einer beliebigen Stelle ablenken und weiterverarbeiten.

Geeignete lineare Polyester, die erfindungsgemäß in mehrachsig gestreckte Schlauchfolien übergeführt werden können, sind solche, die durch Polykondensation von reaktiven Derivaten von Dicarbonsäuren mit Diolen entstanden sind. Bevorzugt für das Verfahren sind Polykondensate von aromatischen Dicarbonsäuren, besonders Benzoldiearbonsäuren, mit aliphatischen Diolen, besonders solchen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, wi· zum Beispiel Polyäthylenterephthalat.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Extruder mit einer Ringschlitzdüse 1, an die sich in der Bewegungsrichtung des Polienschlauches ein innen gekühlter KaIibrierdorit.2, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Düsenmündung ist, anschließt, einem durch den Düsendorn ib und den Kalibrierdorn 2 geführten Rohr 8 für die Zuführung von unter Druck stehendem Gas in das Schlauchinnere, einem ersten Transportelement, das den Folienschlauch von der Geschwindigkeit V₀ auf die Geschwindigkeit V₁ beschleunigt, einer Heizkammer 5,

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in der der Folienschlauch auf die Strecktemperatur erhitzt wird, Flachlegeelementen 7 für den Folienschlauch und einem zweiten Transportelement 6, das den Folienschlauch von der Geschwindigkeit V^ auf die Geschwindigkeit Vg beschleunigt und aus der Vorrichtung fördert. . Λ

Es ist zweckmäßig, daß das Gaszuführungsrohr zusammen mit den Zu- und Ableitungen für die Kühlflüssigkeit durch ein Verlängerungsstück des Kalibrierdorns geführt wird, wobei dieses Verlängerungsstück in einer Bohrung des Düsendorns durch dessen ganze Länge geführt und durch geeignete Vorrichtungselemente zentriert und gehaltert iste

Der Kalibrierdorn ist aus gut wärmeleitfähigem, meist metallischem Werkstoff gefertigt. Seine Länge richtet sich nach der Durchsatzmenge und dem Wärmeleitvermögen des zu verarbeitenden, thermoplastischen Materials sowie nach der gewünschten Wandstärke des herzustellenden Schlauches und liegt in vielen Fällen zwischen 150 und 400 mm. Der Kalibrierdorn hat bevorzugt die Form eines Zylinders. Jedoch kann seine Form auch von der Zylinderform abweichen. Auch ist es nicht erforderlich, daß der Dorndurchmesser über die gesamte Dornlänge konstant ist. Vielmehr kann der Dorn-

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durchmesser in der Bewegungsrichtung des Schlauches auch zu- oder abnehmen. Wesentlich ist aber, daß der Kalibrierdorndurchmesser in der libene der Auftrefflinie der Schmelze kleiner ist als der Durchmesser des Düsendorns.

P Das erste Transportelement kann in dem Zwischenraum zwischen Kalibrierdorn und Heizkammer, aber auch unmittelbar am Kalibrierdorn an den Außenwänden des Folienschlauches angreifen. Im ersten Falle stellt das Transportelement zweckmäßig ein Abzugsrollenpaar oder auch ein Abzugsraupenpa.ar dar, wobei die Breite der Rollen beziehungsweise Raupen kleiner ist als die Breite des flachgelegten Folienschlauch^, und die mechanisch so gegeneinander bewegt werden, daß sie den Schlauch nach unten ziehen. Die Zug-

b- rollen können Hohlzylinder darstellen, die auf Walzen mit im Vergleich zu den Hohlzylindern größerer Breite und kleinerem Umfang montiert sind. Die Ketten der Raupen sind mit Stollen aus Gummi oder einem anderen elastischen Material mit hoher Haftreibung belegt. Im zweiten Falle ist ein Abzugsraupenpaar zu beiden Seiten des Kalibrierdornes angeordnet. Hierbei wird jede Deformation des Schlauches vermieden, so daß die gesamte lichte Querschnittsfläche ' des Folienschlauches unterhalb des Kalibrierdorns für die

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Zuführung des Gases in den Druckraum der Streckzone zur Verfügung steht.

Bei Verwendung einer mit Infrarotbestrahlung arbeitenden Heizkammer besteht diese bevorzugt aus einem um dit Achse (f des lOlienschlauches rotierenden Hohlzylinder, in dessen Innenwandung radialsymmetrisch Infrarotstrahler zweckmäßig gleicher Strahlungsintensität angeordnet sind.

Vorteilhafte Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens werden anhand der sohematischen figuren 1-6 erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Aueführungsform der gesamten Vorrichtung. Der extrudierte Polyester tritt mit der Geschwindigkeit v_Q aus der senkrecht nach unten gerichteten Ringschlitzdüse 1 aus. Unmittelbar unterhalb der Düsenmündung 1a ist der kühlbare Kalibrier·- dorn 2 angebracht, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der innere Durchmesser der Düsenmündung 1a. Die Kühlung des Kalibrierdorns 2 erfolgt durch eine Kühlflüssigkeit, die von außen durch nicht dargestellte Zuführungen dem Kalibrierdorn 2 zugeleitet wird. Die Polyesterschmelze trifft auf den Kalibrierdorn 2 in der Berührungslinie L

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auf j deren Abstand von der Düsenmündung außer von der Viskosität der Schmelze ation von dem DurchmeBeerunterschied von Ringschlitzdüse und Kalibrierdorn und von der durch das nachfolgende Transportelement 4 aufgebrachten Zugspannung bestimmt wird. Die Berührungslinie wird vorteilhaft durch den Druok eines Luftstrahles, der aus der um den Kalibrierdorn 2 konzentrisoh angeordneten Schlitzdüse 5 austritt, fixiert. Der abgekühlte unorientierte Schlauch B wird durch das Zugrollenpaar 4 mit der Geschwindigkeit ^V1 ^ ^VO ^a^3^eB0S^en· Der amorphe Schlauch durchläuft dann die Heizkammer 5» in der er auf die Strecktemperatür erwärmt wird. Hierzu tritt bei 5a Heißluft in die Heiakammer 5 ein, durchströat dieee von unten nach oben und· verläßt ei· bei 5b, Die Streckung erfolgt im unteren Teil der Htizkammer längs der Strecke 1. Die erforderliche längskomponent· der Streckkraft wird durch das Quetachwalzenpaar 6 bewirkt, das dem gestreckten und durch paarweise angeordnete Rollen flachgelegten Folienschlauch die Geschwindigkeit Vp> verteilt. Die gegenseitigen Abstände der einander paarweise zugeordneten Rollen nehmen in Bewegungsrichtung des Polienschlauches ab. Der für die Querstreckung erforderliche Überdruck wird von dem durch die Zuleitung 8 des Düsendorns 1b und des Kalibrierdorns 2 in den Druckraum R eingebrachten Gas bewirkt. ' .

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Fig.2 zeigt die in zwei Ebenen geschnittene Seitenansicht des Oberteils der Vorrichtung in gegenüber der Darstellung naoh Fig. 1 vergrößertem Maßstab mit zusätzlicher Flüssigkeitskühlung von außen. Hierbei bedeutet 9 die Zuführung und TO die Ableitung für die den Kalibrierdorn 2 durchströmende Kühlflüssigkeit, 8 das Zuführungsrohr für die d Streckluft. .

Die Vorrichtung zur Wasserkühlung von außen, die beispielsweise aus der Britischen Patentschrift 822 704 bekannt ist, besteht im wesentlichen aus zwei konzentrisch angeordneten Rohren, dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 12, an deren unteren Enden sich Dichtelemente 1.3 und eine Absaugkammer befinden« Das Kühlwasser tritt in den durch die beiden konzentrisch angeordneten Rohre gebildeten Doppelmantel bei 9a ein, wird im Innenrohr 11 längs des Folienschlauches und im G-egenstrom zu diesem geführt, dann in das Außenrohr 12 gelenkt und tritt an der unteren Seite der Vorrichtung oberhalb des oberen Diehtungsstückes bei 10a aus dem Kühler aus. Reste von Haftwasser werden in der Absaugkammer 14 entfernte

Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf eine unterhalb des KaIi-

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brierdorns 2 angeordnete Transportvorrichtung, Fig. 3a den zugehörigen Schnitt A-B. Die mit Gummi belegten Zugrollen 15 sind auf den Walzen 16 angeordnet und quetschen den amorphen Schlauch S nur in der Mitte ab.

Fig. 4 zeigt die Seitenansicht einer anderen, unterhalb des Kalibrierdorns 2 anzuordnenden Transportvorrichtung, die als Abzugsraupenpaar 17 ausgebildet ist und deren Raupen mit Gummi oder einem anderen elastischen Material belegt sind, Fig. 4a den zugehörigen Schnitt G - D. Das Abzugsraupenpaar wird in Pfeilrichtung durch die Kettenräder 17a gegeneinander bewegt. Fig. 4a zeigt besonders deutlich, wie der Schlauch. S nur in der Mitte abgequetscht wird, an den Rändern dagegen mit Luft gefüllte Wülste bildet.

In Fig. 5 sind die in Fig. 4 dargestellten Abzugsraupen 16 direkt in Höhe des Kalibrierdorne 2 angeordnet. Fig. 5a zeigt den dazugehörigen Schnitt E-F.

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine Heizkammer 5, die im Gegensatz zu der mit Heißluft arbeitenden Heizkammer nach Fig. 1 mit Infrarotstrahlung arbeitet» Fig. 6a zeigt den zugehörigen Schnitt G-H. Die IR-Strahler

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18 sind auf der Innenseite des rotierenden Zylinders 19 angebracht. Die zur Aufheizung erforderliche elektrische Energie wird den Strahlern über die Schleifringe 20 zugeführt* Der Zylinder 19 wird durch den Motor 21 über die Keilriemenscheibe 22, den Keilriemen 23 und die keil- ^j

förmige Ringnut 24 angetrieben«

Die Fig. 7-9 zeigen in form von Diagrammen das Verhalten des FoIi ensohlauoh.es aus Polyethylenterephthalat bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unteX verschiedenen. Bedingungen.

So ist in Pig. 7 die in Metern pro Minute angegebene Geschwindigkeit V₁ des FoIienschlauohes in Abhängigkeit von der durch die Kühlung abgeführten Wärmemenge ausgedrückt durch die Temperaturzunähme Δ T bei konstantem Kühlmitteldurchsatz und bei einer konstanten Berührungslänge des Schlauches am Kalibrierdorn von 300 mm aufgetragen. Eine für die Herstellung des unorientierten Schlauches ausreichende Abkühlung der Schmelze wird in vielen Fällen dann erhalten, wenn der Temperaturunterschied & T zwischen der zugeführten und der abgeführten Kühlflüssigkeit nicht mehr als 8 0 beträgt„

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In Fig. 8 ist die Abhängigkeit des in Jig, 7 dargestellten Temperaturgradienten von der in Litern pro Stunde angegebenen Menge Q an Kühlflüssigkeit für verschiedene Schlauchgeschwindigkeiten V₁ "bei konstanter Schlauchdicke ψ und konstanter Berührungβlänge des Schlauches am Kalibritrdorn aufgetragen. Man erkennt, daß bei einer Schlauchgeschwindigkeit von 3 m/min eine Wasserdurohsatzmenge von 160 l/h, bei einer Sohlauchgeeohwindigkeit von 5 m/min eine Wasserdurohsatzmenge von 220 l/h und bei einer Sohlauoh« geschwindigkeit von 6 m/min eine Wasserdurchsatamenge von 260 l/h trfprderiioh iet.

fig. 9 aeigt schließlich die AJb^ängigkeit des fUr die : QuerstDeckung erforderlichen Schlauchinnendruckes ρ von dem in Millimetern gemessenen Durchmesser d des gestreckten Foliensehlauches bei konstanter Strecktemperatur und bei gleichem längs- und Querstreckverhältnis. Man . sieht, daß sich der für die Schlauchetreckung erforderliche Innendruck in charakteristischer Weise mit dem Durchmesser des orientierten Schlauches, d.h. nach einer Hyperbelfunktion, ändert.

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Beispiel

Polyäthylenterepiithalat mit einer Einfriertemperatur von 76⁰C, einer Kristallisationstemperatur von 132⁰C und einem Schmelzpunkt von 260⁰C (bezogen auf eine Aufheizgeschwindigkeit von 2°C/min) wurde in-Form von getrockneten G-ranu- ^j latkörnern einem Extruder aufgegeben, der das Produkt aufschmolz und unter Druck einer Ringschlitzdüse zuführte. Die Schmelze trat mit einer Viskosität von 1700 Poise und einer Temperatur von 270 C aus dem Ringspalt der Düse, die einen Innendurchmesser von 50 mm und eine Spaltweite von Q, 7 mm aufwies, senkrecht nach unten aus und glitt auf einen wassergekühlten, zylindrischen Innenkalibrierdorn von 30 mm Außendurchmesser auf. Zur Vermeidung von lokalen Störungen zwischen der aufgleitenden Schmelze und dem Kühldorn war in Höhe der Auftrefflinie 1 eine ringförmige Luftdüse angeordnet, deren Luftstrom mit dem zwischen Düse und Auftrefflinie befindlichen Polienstück einen eingeschlossenen Winkel von 110° bildete und die schlauchförmige Schmelze mit einem Druck von 0,01 kp/cm gegen den gekühlten Kalibrierdorn drückte. Dies führte unmittelbar nach Passieren der Berührungslinie zwischen Schmelzfilm und Dorn zum Erstarren und gleichzeitigen Anlegen des Thermoplasten an den Kalibrierdorn. Der so verfestigte unorientierte Schlauch wurde

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mit einer Geschwindigkeit v^ « 5 m/min durch pneumatisch be.tä« tigte Zugrollen nach unten abgezogen und hatte bei einem Extruderausstoß von 12,7 kg/h und einem Düsenverzug von 4,7 ι 1 eine Wandstärke von 250/U. Nach Passieren der Zugrollen führte man den ausgekühlten Schlauch in eine Heizstrecke, wobei dieser mit im Gegenstrom geführter, auf 9O⁰C geheizter Luft auf die Strecktemperatur von 83 0 gebracht wurde. Die-Geschwindigkeitsdifferenz Vp - v- bewirkte eine Längsstreckung des Schlauches im Verhältnis

3,15 : 1
von IcxkxJcxX^. Die Querstreckung erfolgte mit Hilfe der in den Streckraum R eingeführten Luft des Druckes ρ = 0,18 kp/cm . Bei der Querstreckung wurde der Folienschlauch auf einen Maximaldurchmesser von 130 mm aufgeweitet, während seine Wandstärke hierbei auf 18/u zurück-

4,33 : 1 / ging. Das Querstreckverhältnis betrug ύχχχΑχϋαδ· Anschließend wurde der gestreckte Schlauch durch eine dem Heißluftkanal nachgeschaltete Kaltluftdüse auf eine Temperatur unterhalb 70⁰O abgekühlt, durch ein Rollenleiterpaar auf eine Breite von 204 mm flachgelegt und'aufgewickelt.

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Es war nach, dem bisherigen Stand der Technik nicht zu erwarten, daß bei der Verarbeitung niedrigviskoser Schmelzen und bei Verwendung eines Innenkalibriersystems die durch Längsverzug ausgelösten Radialkräfte ausreichen, um den unter relativ hohem Druck stehenden Raum R (vgl. Pig. 1) gas-

dicht abzuschließen. Dieser überraschende Effekt erlaubt ^ eine erheblich vereinfachte Verfahrensführung und die Verwendung einer vereinfachten Vorrichtung. Der zur Erzeugung eines unorientierten Schlauches bisher erforderliche, druckst eu'erungsabhängige Verfahrenes ehr it t wird erfindungsgemäß durch ein druckfrei arbeitendes Innenkalibrierverfahren ersetzt. Damit entfällt die schwierige Regelung des Innendrucks bei der Formung des amorphen Schlauches und auch die zur gegenseitigen Abdichtung von zwei Zonen unterschiedlichen Innendrucks erforderliche Verwendung spe- ä zieller Quetschwalzen. Weiterhin wird die bisher unvermeidliche Brechung der Kanten·des amorphen Schlauches durch die Quetschwalzen vermieden, da erfindungsgemäß Rollen oder Abzugsraupen verwendet werden können, deren Breite kleiner als .die Schlauchbreite ist. Ein besonderer Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht schließlich darin, daß das für die Streckung erforderliche ffasvolumen dem Raum R in einfacher Weise durch das Innenkalibriersystem und durch den

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seitlich der Abzugsröllen beziehungsweise -raupen freibleibenden Schlauchquerschnitt zugeführt werden kann. Im Streckraum R ist,infolge des gasdichten Anlegens des unorientierten Schlauches auf den Kalibrierdorn eine Regulierung

& des einmal eingestellten Gasdruckes praktisch nicht erforderlich, da das für die Streckung erforderliche Gasvolumen leckstromfrei zwischen dem Kalibrierdorn und dem Abzugswalzenpaar eingeschlossen ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht schließlich darin, daß Durchmesser und Wandstärke des gestreckten Schlauches von sehr hoher Gleichmäßigkeit sind, ohne daß es zur Herstellung dieses Schlauches einer komplizierten und aufwendigen Regeleinrichtung für die Steuerung des Streckdruckes bedarf. Die so hergestellten Schläuche eignen sich daher zum

" Beispiel in hervorragendem Maße zur Herstellung von Schrumpfpackungen, da sie aufgrund der obengenannten Eigenschaften auch einen sehr gleichmäßigen Schrumpf aufweisen,,

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Claims

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Pat entanaprtiche

1· Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung mehrachsig gestreckter Folienschläuche aus thermoplastischen, linearen Polyestern mit niedriger Schmelzviskosität, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterschmelze mit der Geschwindigkeit v« aus einem ringförmigen Spalt unter Dehnung in längsrichtung.auf einen Kern, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Spaltes ist,' extrudiert und durch Abkühlen in einen überwiegend unorientierten,_: gasdicht an dem Kern anliegenden'¹ Schlauch übergeführt wird, daß dieser Schlauch dann mit einer Geschwindigkeit v- > v_Q einer Streckzone zugeführt wird, in die man ein unter Überdruck stehendes Streckgas durch den Kern hindurch eingeführt hat, daß der Schlauch in der Streckzone auf die Strecktemperatur erwärmt, durch eine weitere Geschwindigkeitserhöhung auf die Geschwindigkeit V₂ ^ v^ und mit Hilfe des im Schlauchinnenraum unter Druck eingeschlossenen Gasvolumens gestreckt, während und/oder nach dem Strecken gekühlt und anschließend gegebenenfalls flachgelegt und aufgewickelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unorientierte Schlauch bei einem Düsenverzugsverhältnis von 1,5 : 1 "bis 20 t 1 über den Kern gezogen wird.

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3ο "Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet., daß das Mittel, das die Beschleunigung des Folienschlauches ■von der Geschwindigkeit v_Q auf die Geschwindigkeit v^ "bewirkt, in der Weise an dem sich zwischen Kern und Streckzone "befindlichen Stück des "Folienschlauches angreift, daß dieser nicht geknickt wird und daß ein Durchlaß für das Streckgas verbleibt«

4ο Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, das die Beschleunigung des Pollenschlauches von der Geschwindigkeit v« auf die Geschwindigkeit v- bewirkt, an dem auf dem Kern anliegenden -Folienschlauch angreift·

5· Verfahren nach Anspruch 1 "bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienschlauch bei seinem Auftreffen auf den Kern in Höhe der Auftrefflinie durch einen konzentrisch auf den Schlauch gerichteten luftstrahl, dessen Richtung mit dem zwischen Düse und Auftrefflinie befindliehen Folienstück einen Winkel bildet, der von der Horizontalen etwa 1 bis etwa 20° nach oben abweicht, angepreßt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Folienschlauch beim Passieren des Kernes von außen durch unmittelbaren Kontakt mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß derFolienschlauch mit Heißluft auf die Strecktemperatur erhitzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienschlauch durch Infrarotbestrahlung auf die Strecktemperatur erhitzt wird.

9« Terfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienschlauch bei allen Verfahrensschritten vertikal oder praktisch vertikal von oben nach unten geführt wird. ™

tO. Vorrichtung zur Durchfährung des Verfahrens nach Anspruch 1, "bestehend aus einem Extruder mit einer Ringschlitzdüse (1), an die sich in der Bewegungsrichtung des Folienschlauehes ein innen gekühlter Kalibrierdorn..(2), dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Düsenmündung ist, anschließt, einem durch den Düsendorn 1b und den Kalibrierdorn (.2) geführten Rohr (8) für die Zuführung

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von imter Druck stehendem Gas in das Schlauchinnere, einem erstea !transport element, das den Folienschlauch von der Geschwindigkeit V₀ auf die Geschwindigkeit v.. beschleunigt, einer Heizkammer 5, in der der Folienschlauch auf die ta, Strecktemperatur erhitzt wird, Flachlegeelementen (?) für den FoIienschlauch und einem zweiten Transport element (6), das den Folienschlauch von der Geschwindigkeit v., auf die Geschwindigkeit Vp beschleunigt und aus der Vorrichtung fördert. ■"■.· ■

11* ¥örrieh.tung nach Anspruch 10 ,dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrier dorn (2-)" zylindrisch gestaltet ist.-

12» Yorrichtung nach Anspruch 10. und 11, dadurch gekenn— zeiehae,t_r daß als erstes Transportelement ein Zugrollenpaar (4) in dem Zwischenraum, zwischen Eallbrierdorn (2) und Hei2kaHUtter,-*(5i) angeordnet ist, wobei die Breite der Zugrollen (4) kleiner als ^ldie Breite" des flachgelegten Folien-Schlauches. 1st.

13. Torrichtung nach Anspruch 12., dadurch gekennzeichnet, daß anstelle; des Zugrollenpaares: (4) ein Abzugsraupenpaar

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(17), dessen Kettenglieder mit einem elastischen Material "belegt sind, angeordnet ist.

14. Vorrichtung naoli Anspruch. 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Transportelement ein Abzugsraupenpaar (17) zu "beiden Seiten des Kalibrierdorns (2) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10 Ibis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer (5) aus einem um die Achse des 3?oliensehlauches rotierenden Hohlzylinder besteht, in dessen Innenwandung radialsymmetrisch Infrarotstrahler (18) angeordnet sind.

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