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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum biaxialen Verstrecken von Schlauchfolien aus
Kunststoff, mit einer vertikalen Heizkammer, über deren oberer Eintrittsöffnung Zuführwalzen für die zu verstreckende Schlauchfolie und unter deren unterer Austrittsöffnung ein Führungsring für die verstreckte
Schlauchfolie, eine Anzahl von Führungswalzen zum Flachlegen derselben und Abzugwalzen angebracht sind, wobei die Heizkammer in eine Vorwärmkammer und in eine Verstreckkammer aufgegliedert ist und die an die
Vorwärmkammer unmittelbar anschliessende Verstreckkammer einen grösseren Durchmesser als diese aufweist, und mit einer Einrichtung zum Einblasen von Druckgas in die Schlauchfolie.
Bei bekanntgewordenen Vorrichtungen dieser Art ist den Beziehungen zwischen den Durchmessern der noch unverstreckten Schlauchfolie und der Vorwärmkammer keine Bedeutung beigemessen und die
Verstreckkammer ist unbeheizt.
Solche Vorrichtungen arbeiten unbefriedigend, denn sie gewährleisten weden, dass die Schlauchfolie gleichmässig in eine praktisch rotationssymmetrische Gestalt verstreckt wird und faltenfrei zusammenlegbar ist, noch dass die Wandstärke gleichmässig ausfällt.
Ziel der Erfindung ist die Vermeidung dieser Mängel. Dieses Ziel ist mit einer Vorrichtung des eingangs umrissenen Aufbaues erreichbar, bei welcher erfindungsgemäss der Durchmesser der Vorwärmkammer, der am
Eingangsende etwa das l. lfache des Durchmessers der unverstreckten Schlauchfolie beträgt, in
Fertigungsrichtung wenigstens einmal stufenweise zunimmt und am Austrittsende etwa das 7fache des
Schlauchfoliendurchmessers beträgt, wobei die Mantelwände beider Kammern über ihre gesamten Umfänge mittels Infrarotheizern beheizbar sind, und bei welcher innerhalb der Vorwärmkammer wenigstens ein
Führungsring angeordnet und zumindest dessen innenliegende Oberfläche mit einem wärmebeständigen Belag, insbesondere aus Polytetrafluoräthylen versehen ist,
und wobei an der übergangsstelle zwischen der Vorwärmund der Verstreckkammer ein Regulierring angeordnet ist. Das Einhalten der erwähnten Durchmesserrelationen hat sich als für eine optimale Arbeit entscheidend erwiesen. Bei etwa das l, lfache des Schlauchfoliendurchmessers betragenden Eingangsdurchmessern der Vorwärmkammer ist eine Berührung zwischen der Schlauchfolie und der Kammerwand nicht mehr zu befürchten.
Die Strahlungsheizung beider Kammern gewährleistet wegen ihrer weitgehenden Unabhängigkeit von Konvektionen eine zeitlich konstante Temperatur. Eine Erweiterung des Kammerdurchmessers in Fertigungsrichtung ist der Vergleichmässigung des von den Infrarotstrahlern erzeugten Strahlungsfeldes nicht bedingungslos zuträglich, denn bei einer Vergrösserung des Kammerdurchmessers am Austrittsende, welche das etwa 7fache des Schlauchfoliendurchmessers übertrifft, zeigt sich überraschend ein Abfall der von der Heizung ausgehenden Wirkung. Dem Führungsring kommt die Aufgabe zu, ein unkontrollierbares Aufwärtswandern der Zone zu verhindern, in der ein wesentlicher Teil der Verstreckung stattfindet.
Der Regulierring soll die Oberfläche des an ihm anliegenden Schlauches nicht beeinträchtigen. Es bieten sich mehrere Möglichkeiten, um unerwünschte Oberflächenbeschädigungen auszuschliessen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Regulierring als ringförmiges Rohr ausgebildet und dieses an seiner Kehlseite mit in wenigstens einer Ringreihe angeordneten Austrittsöffnungen für ein vorzugsweise vorgewärmtes Druckgas versehen. Zwischen dem Rohr und der Schlauchfolie wird ein Gaspolster geschaffen und damit eine körperliche Berührung verhindert. Durchaus befriedigend arbeiten in manchem Fall aber auch Regulierringe, die als Ringstab oder Ringrohr ausgebildet und mit in Abständen voneinander angeordneten Rollen versehen sind. Diese Konstruktion ist einfach, weil die bei Gaszufuhr erforderlichen Zuleitungen bzw. Regelorgane wegfallen können.
Der Regulierring kann auch einen Träger aufweisen, in dem eine Anzahl von radialen an ihren inneren Enden mit Rollen versehenen Stäben, in Horizontalrichtung verschiebbar gehalten sind. Hier ist zwar eine örtliche Berührung und an den Berührungsstellen eine rollende Reibung vorhanden, die Verschiebbarkeit der Stäbe gestattet jedoch ohne Schwierigkeiten eine Anpassung an den gewünschten örtlichen Schlauchdurchmesser. Soferne sich eine Temperierung der Rolle als wünschenswert erweist, kann diese von der Beheizung der Kammern mittels Infrarotstrahlern hergeleitet werden.
Zu diesem Zweck können die Rollen aus einem Wärmestrahlung absorbierenden Material gefertigt oder mit einem solchen Material überzogen sein. Eine von aussen beeinflussbare Erwärmung des Regulierringes ist durchaus möglich, nämlich mit Regulierringen, die einen ringförmigen Träger aufweisen, an dem eine Anzahl von Infrarotheizkörpern befestigt ist.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. In den Zeichnungen zeigen in schematisierter Darstellung Fig. l eine erfindungsgemässe Vorrichtung im Längsschnitt und die Fig. 2 bis 5 je eine Ausführungsform des Regulierringes.
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die flach gelegte, jeweils zu verstreckende Schlauchfolie aus Kunststoff vorgesetzt ist.
Etwa im Niveau der Austrittsöffnung der Verstreckkammer ist ein Begrenzungsring--8--angebracht. In Fertigungsrichtung, die bei der gezeigten Vorrichtung von oben nach unten verläuft, folgt auf den Begrenzungsring eine Anordnung zum
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Flachlegen des Schlauches, die aus Paaren paralleler und symmetrisch zur Vorrichtungsachse liegender Führungswalzen --9-- besteht. Unter dieser Walzenanordnung ist ein Paar von Abzugswalzen-10- vorgesehen.
Die Mantelwände der Vorwärm- und der Verstreckkammer sind über ihren gesamten Umfang mittels Infrarotstrahlern --7-- beheizbar, die in die Wände eingebettet sein können.
Im Einklang mit der Erfindung ist die Vorwärmkammer in Fertigungsrichtung stufenweise, im vorliegenden
Fall einmal, erweitert und an das Ende des tieferliegenden, weiteren Abteiles schliesst über eine Schulter die gegenüber diesem erweiterte Verstreckkammer an. In den beiden, kreiszylindrischen Abteilen der Vorwärmkammer ist je ein Führungsring --11 bzw. 12-vorgesehen. Die beiden Führungsringe-es könnten auch mehr sein-dienen dazu, die in die Vorwärmkammer eingetretene, an dieser Stelle bereits zu einem Zylinder aufgeblasene Schlauchfolie--l--in einem Abstand von der Kammerwand zu halten und auch zu führen, denn die mittels der zugeführten Strahlungswärme erhitzte Folie verliert mit zunehmender Erwärmung mehr und mehr ihre Steifigkeit.
Jede in der oben und unten offenen Kammer--2--infolge der Heizung auftretende Luftströmung ist unerwünscht und muss deshalb so weit wie möglich unterbunden werden. Aus diesem Grund ist der Ringspalt zwischen der entfalteten Schlauchfolie und der Innenwand des oberen Abteiles der Vorwärmkammer eng gehalten. Zu beachten bleibt aber, dass der Abstand zwischen der Abteilwandung und der Schlauchfolie doch gross genug sein muss, um auch bei seitlich auswandernder Schlauchfolie noch einen Spaltraum zu garantieren.
Die Praxis zeigt, dass dieser Bedingung entsprochen ist, wenn der Durchmesser der Vorwärmkammer am Eingangsende etwa das l, fache des Schlauchdurchmessers beträgt. Der in dem engeren Vorwärmkammerabteil befindliche Führungsring --11-- wirkt insoferne vorteilhaft, als er den oben erwähnten Ringspalt weitgehend ausfüllen und damit eine Luftströmung in den Kammern--4 und 6--verhindern kann. Schon im Bereich des
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Folienoberfläche mechanisch leicht verletzlich wird. Sicherlich trifft dies im Bereich des tiefer liegenden Führungsringes --12-- zu. Deshalb sind beide Ringe mit einem glatten und wärmebeständigen Belag versehen, der sich über ihre ganze Oberfläche oder zumindest über deren inneren Teil erstreckt.
Ein für diese Zwecke vorzüglich geeignetes Belagmaterial ist Polytetrafluoräthylen.
Der Durchmesser der Verstreckkammer-6--, zu der sich das untere Abteil der Vorwärmkammer erweitert, ist aus den oben erwähnten Gründen auf das etwa 7fache des Durchmessers der Schlauchfolie festgelegt.
An den Übergangsstellen zwischen den beiden Kammern ist ein Regulierring --13-- vorgesehen, der, wie gezeigt (Fig. 2) aus einem Rohr--14--besteht, das zu einem Kreisring gebogen und entlang dessen Kehllinie mit in gleichen Abständen angeordneten Löchern--15--versehen ist. Der Ring ist von einem Radialrohr getragen, das an eine nicht dargestellte Druckgasleitung angeschlossen ist. Das Druckgas kann erwärmt sein, um ein Abkühlen der Schlauchfolie, deren Temperatur an der Stelle des Regulierringes schon knapp an der
Verstrecktemperatur liegt, zu verhindern oder auch um ein Ansteigen der Folientemperatur über diese auszuschliessen.
Die Stelle, an der das Verstrecken beginnen kann, ist von dem Kunststoff, aus dem die Schlauchfolie besteht, von der Dicke der unverstreckten Schlauchfolie und von der Transportgeschwindigkeit der Schlauchfolie durch die Vorwärm- und die Verstreckkammer sowie den dort herrschenden Temperaturen abhängig und kann durch die Wahl der beeinflussbaren dieser Parameter festgelegt werden. Verstreckt werden können beispielsweise Polypropylenschläuche mit einem Schmelzindex von 0, 2 bis 10 und einer Dicke von 0, 2 bis 2 mm. Die unverstreckte Schlauchfolie kann mit Geschwindigkeiten von 0, 5 bis 15 m/min zugeführt werden. Wird eine Vorwärmtemperatur von 135 C angesetzt, dann ergeben sich Längsabmessungen der Vorwärmkammer von z. B.
500 mm, so dass ohne weiteres die Notwendigkeit der Anordnung von Führungsringen erhellt.
Das Auspressen von Schlauchfolien aus der Ringdüse einer Strangpresse, deren Dicke über den gesamten Umfang konstant ist, ist eine schwierige Aufgabe. Es muss damit gerechnet werden, dass die Schlauchfolie über einen Teil ihres Umfanges verdickt ist. Solche Verdickungen in Form von Längsbändern des unverstreckten Schlauches beeinträchtigen dessen Brauchbarkeit nicht, können aber ein Auswandern des Anfanges der Verstreckzone nach oben bewirken bzw. deren Rotationssymmetrie stören. Dieses Aufwärtswandern hindert der Regulierring, wobei das hinsichtlich seines Druckes und seiner Temperatur regelbare Druckgas eine zusätzliche Aufheizung der Schlauchfolie bewirkt und diese gleichzeitig von dem Ring abhält.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Verwendung eines Regulierringes zu einer Vergleichmässigung der Dicke der verstreckten Schlauchfolie führt bzw. erlaubt, von hinsichtlich ihrer Dicke weniger strengen Anforderungen genügenden, unverstreckten Schlauchfolien auszugehen.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Regulierring als Ringstab oder Ringrohr--16--gestaltet und mit Rollen--17--versehen. Sollte der Schlauch sich seitlich verlagern und mit Rollen in Berührung kommen, ist eine Beschädigung der Folienoberfläche wegen der geringen, von den leicht drehbaren Rollen ausgeübten Kräfte nicht zu befürchten.
Eine abgeänderte Konstruktion ergibt sich aus Fig. 4. Auch dort kann die Oberfläche der Schlauchfolie nur
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undfür die Strahlung herzustellen, die von der Heizung der Vorwärm- und der Verstreckkammer hervorgerufen wird. Die Rollen können dann eine Temperatur annehmen, welche die Temperatur der Schlauchfolie übertrifft und sich anlegende, dickere Folienzonen stärker erwärmen. Es kann genügen, die Rollen mit einem die Wärmestrahlung absorbierenden Material zu überziehen, das dann zur Herstellung der Rollen nicht geeignet zu sein braucht.
Ein örtliches Aufwärmen der Schlauchfolie ist auch mit Regulierringen gemäss Fig. 5 erreichbar. Dieser Ring besteht aus einem kreisrund gebogenen Träger--20--, an dem eine Anzahl von Infrarotheizkörpern --21-- befestigt ist.
Der Regulierring kann, was übrigens auch für die Ausführung nach Fig. 3 gilt, in Richtung seiner Haltestange verschiebbar sein.
Abschliessend sei die Wirkungsweise einer der Fig. 1 entsprechenden Vorrichtung beschrieben. In diese Vorrichtung, deren 900 mm hohe Vorwärmkammer an ihrem Austrittsende einen Durchmesser von 230 mm aufwies, wurde eine unverstreckte Schlauchfolie eingeführt, die in zusammengelegtem Zustand 80 mm breit war.
Die Folie war 0, 5 mm dick und bestand aus Polypropylen mit dem Schmelzindex 7. Die Zufuhrgeschwindigkeit betrug 1 m/min. Die Verstreckkammer war 800 mm hoch und ihr Durchmesser war 870 mm. In der Vorwärmkammer herrschte eine Gastemperatur von etwa 1350C. Aus dem gemäss Fig. 2 gestalteten Regulierring --13-- wurde Gas mit einer Temperatur von 140 C auf die Schlauchfolie ausgeblasen.
Die eingeführte Schlauchfolie wurde zu einer Schlauchfolie verstreckt, die in zusammengelegtem Zustand 400 mm breit war und die eine durchschnittliche Dicke von 0, 02 mm aufwies. Die Dickenschwankungen der aus der Vorrichtung ausgetretenen, verstreckten Schlauchfolie lagen bei 1, 0, (5%) und ihre Festigkeit betrug in Querrichtung 1550 kp/cm2, in Längsrichtung 1500 kp/cm2. Die Bruchdehnung der transparenten und glänzenden, von Fehlern, wie insbesondere von Falten, Wülsten und Oberflächenkratzern freien, verstreckten Polypropylenfolie lag in Querrichtung bei 87%, in Längsrichtung bei 81%.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum biaxialen Verstrecken von Schlauchfolien aus Kunststoff, mit einer vertikalen Heizkammer, über deren oberer Eintrittsöffnung Zuführwalzen für die zu verstreckende Schlauchfolie und unter deren unterer Austrittsöffnung ein Führungsring für die verstreckte Schlauchfolie, eine Anzahl von Führungswalzen zum Flachlegen derselben und Abzugwalzen angebracht sind, wobei die Heizkammer in eine Vorwärmkammer und in eine Verstreckkammer aufgegliedert ist und die an die Vorwärmkammer unmittelbar anschliessende Verstreckkammer einen grösseren Durchmesser als diese aufweist, und mit einer Einrichtung zum
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beträgt, in Fertigungsrichtung wenigstens einmal stufenweise zunimmt und am Austrittsende etwa das 7fache des Schlauchfoliendurchmessers beträgt,
wobei die Mantelwände beider Kammern über ihre gesamten Umfänge mittels Infrarotheizern (5,7) beheizbar sind und dass innerhalb der Vorwärmkammer (4) wenigstens ein Führungsring (11,12) angeordnet und zumindest dessen innenliegende Oberfläche mit einem wärmebeständigen Belag, insbesondere aus Polytetrafluoräthylen versehen ist, und wobei an der übergangsstelle zwischen der Vorwärm- und der Verstreckkammer (4 bzw. 6) ein Regulierring (13) angeordnet ist.
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