DE1704461C3

DE1704461C3 - Vorrichtung zum biaxialen Verstrecken eines Schlauches aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE1704461C3
Application number: DE1704461A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. Ebert; Ernst Dr. Pirot
Original assignee: Bemberg Folien 5600 Wuppertal GmbH
Current assignee: Bemberg Folien 5600 Wuppertal GmbH
Priority date: 1967-02-10
Filing date: 1967-02-10
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE1704461A1; DE1704461B2; ES344252A1; SU383255A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum biaxialen Verstrecken eines Schlauches aus thermoplastischem Kunststoff, die ■- aufeinanderfolgend - einen Extruder mit einen zentralen Lufteintritt zum Aufblasen des Schlauches aufweisender Ringdüse, eine Druckluftkammer zum leichten Aufweiten des Schlauches, ein Kalibrierrohr mit Kühleinrichtung und Vorkehrung zum Mindern der Wandhaftung des Schlauches, eine dem Zug beim Verstrecken des Schlauches entgegenwirkende, vakuumgesteuerte rohrförmige Reibungsbremse, eine den Schlauch umgebende Vorheizeinrichtung, eine Heizeinrichtung, in deren Bereich das Verstrecken des Schlauches erfolgt, ein den unter Biasdruck stehenden Schlauch abdichtendes QuetSChwalZenpaar und schließlich eine Aufwickelvorrichtung aufweist,

Es ist eine Vorrichtung zum Verstrecken von Blasfolien in Längs- und Querrichtung bei erhöhter Temperatur bekannt, bei dem nach Austritt der Schmelze aus der Ringdüse eine wesentliche Aufblähung des Schlauches durch die Blasluft dadurch verhindert wird, daß in einer Druckkammer, in die er zunächst

ϊ eintritt, ein kontrollierter Gegendruck aufrechterhalten wird und die Querverstreckung erst in einer Heizkammer, in der Atmosphärendruck herrscht, erfolgt, nachdem der Schlauch ein hochpoliertes Rohr durchlaufen hat, an dessen Wand er anliegt, drmit der

ίο Druck in der Druckkammer erhalten bleibt. Hierbei treten besonders bei Kunststoffen mit großer Klebrigkeit manchmal Schwierigkeiten auf. Diese bestehen darin, daß die Folien am Beginn einer Proauktionsperiode und diejenigen an ihrem Ende verschiedene

γ· technologische Daten haben können. Es kommt auch vor, daß gewisse Folienmaterialien, z. B. Weich-PVC-Sorten mit höherem Weichmachergehalt durch Ankleben an der polierten Rohrwand, Störungen verursachen. Außerdem neigt der biaxial verstreckte

-'ο Schlauch nach Passage der Heizkammer manchmal zu Pulsationen, wodurch die Filmqualität und der Arbeiisiauf negativ beeinflußt wird.

Aus der AT 244578 ist eine Vorrichtung bekannt, die aus einem Extruder mit Luftzuführung zum Auf-

J^ri blasen des Schlauches, einer Druckkammer zum Aufweiten des Schlauches, einem Kalibrierrohr, einer dem Zug beim Verstrecken entgeger.wirkenden, vakuumgesteuerien Reibungsbremse, einer Heizeinrichtung, in deren Bereich das Verstrecken erfolgt,

κι weiter aus einem den unter Blasdruck stehenden Schlauch abdichtenden Quetschwalzenpaar und schließlich aus einer Aufwickelvorrichtung besteht.

Diese bekannte Vorrichtung ist als unbefriedigend

anzusehen, insbesondere deshalb, weil sie ohne einen

·>'< den Schlauch von innen abstützenden Körper im Bereich der Bremse und ohne einen ähnlichen Körper an anderer Stelle nicht auskommt, was die Abstimmung der Streckbedingungen aufeinander erschwert und unsicher macht, insbesondere weil deren Rei-

4(i bungsbremse den Schlauch ohne *. jsreichenJe Abstufungsmöglichkeit in Richtung eines sanfteren Greifens zur Schonung des Schlauches umraßt. Das wiederum hat zur Folge, daß die Abstimmung der Streckvorrichtung auf bestimmte Kunststoffe nur schwer möglich

4. ist, vor allem ohne ein flüssiges Gleitmittel undurchführbar ist. du. s aber - wegen der Bildung von Dampfblasen - die Schlauchoberfläche mechanisch schädigt.

Von daher stellt sich die der Erfindung zugrunde

-.(i liegende Aufgabe, die aus der AT 244 578 bekannte Vorrichtung sei zu verbessern, daß sie auch an Kunststoffe mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften, inshesondere was Verstreckbarkeit und Klebrigkeit bei der jeweils für den Streckvorgang notwendigen Tem-

Vi peratur angeht, leicht und optimal anpaßbar ist. so daß stets ein fehlerfreies, bis an die Grenze der Zulässigkcit vcrstrecktes Produkt erreichbar wird

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch

ho gelöst, daß

a) das Kalihricrrohr mit Kuhleinrichtung. die Reibungsbremse und die Vorheizeinrichtung in einander anschließenden Zonen eines gemeinsamen Rohres angeordnet sind, wobei

cn al.) zum Mindern der Wandhaftung des Schlau

ches in der Kalibrier- und Kühlzone eine Aufrauhung der inneren Oberfläche der Rohrwand mit einer Rauhtiefe von minde-

stuns 30 Mikron oder verkreuzte spiralige Nuten sowie eine Ringnut am Ende der Zone dienen,

al) die Bremszone mit einer Texlilauskleidung versehen ist, getragen von einer aus perfo- "> riertem Metall, aus porösem Sintermetall oder aus porösem Kunststoff bestehenden Wand, durch die hindurch das Vakuum wirkt,
a3) die Vorheizzone eine Aufrauhung der In- "' nenwand aufweist; und

b) sieh an den Verstreckungsbereich unmittelbar ein weiteres Kahbrierrohr mit Heiz- und Kühleinrichtung anschließt.

Die Vorrichtung wird nachstehend anhand der r> Zeichnung näher erläutert.

Wenn, wie in der bekannten Vorrichtung ein Schlauch 1 in einer Druckkammer 2 durch die Gegenwirkung der Druckluft einen Durchmesser erhält, der gleich demjenigen eines Druckkammer 2 und -< > Heizkammer 7 verbindenden Rohres 3 ist, besteht die Gefahr, daß plötzlich eine größere Luft mengt /wischen Schlauch 1 und Rohrwand hindurchiritt. In einem solchen Fall treten Verluste ein, da der Produktionsvorgang neu eingeleitet werden muß. Diese r> Schwierigkeit wird vermieden, wenn man den Schlauch 1 in der Druckkammer 2 durch Einstellung des Gegendrucks in der Druckkammer 2 so aufbläht, daß sein größter Durchmesser größer ist als derjenige des Rohres 3. Der größte Durchmesser des Schlau- i» ches 1 ist vorteilhaft 5 bis 10" größer als der Durchmesser des Rohres 3. Durch die Aufblähung wird erreicht, daß der Schlauch 1 sich eng an den Hingang zur ersten Zone des Rohres 3 der Kalibrier- und Kühlzone 4 anlegt, so daß ungewünschte größere r. Luftmengen nicht aus der Druckkammer 2 entweichen können. Eis ist besonder^ vorteilhaft, wenn die Kalibrier-und Kühlzone 4 des Rohres 3 in die Druckkammer 2 hineinragt, wie es in der Zeichnung angedeutet ist. Es ist wichtig, den gewünschten größten w Durchmesser des Schlauches 1 bei 1.1 so konstant zu halten, daß er um nicht mehr als ±2*? schwankt.

In der Kalibrier- und Kühlzone 4 wird der Schlauch 1 gekühlt, da dies für die Verbesserung des Verfahrens erforderlich ist. Trotz der Kühlung besteht -r, jedoch weiterhin die Gefahr starker Wandhaftung, wenn mat. ein poliertes oder glatlos Rohr anwendet, denn auch ein erstarrter Schlauch kann an einer glatten Fläche haften. Da sich eine Wandhaftung n;e vollkommen vermeiden läßt, mußte ein Weg gefunden i» werden, sie auf jeden Tall so weit wie nur möglich herabzusetzen. Es wurde gefunden, daß ein störungsfreies ArI eiten möglich ist. wenn man die Wand der ersten Zone auf eine Rauhtiefc von mindestens 30 Mikron aufrauht, wobei diese vorteilhaft 40 Mi- v, krön oder noch tiefer ist. Die Verbesserung, die durch die erfindungsgemäße Mindestrauhtiefe erreicht wird, ist dadurch zu erklären, daß etwas Luft aus der Druckkammer zwischen Rohrwand und Schlauch dringen kann und dadurch den Schlauch ein wenig abdrückt, no Eine besonders gute Ausführungsform dieser ersten Zone, welche die Möglichkeit gibt, eine kontrollierte Menge Luft aus der Drückkammer zwischen Schlauch und Wand hindurchtreten zu lassen, besteht darin, daß man die gerauhte Wand zusätzlich mit verkreuzten spiraligen Nuten versieht, so daß rhombische Restflächen entstehen.

Die zweite Zone, r\h Bremszone 5, in der eine Bremsung des Schlauches 1 erfolgen soll, um eine exakte Längsverstreckimg zu erreichen, muß rauh sein: sie wird nicht gekühlt oder erhitzt. Die erforderliche Rauheit kann durch Auskleiden der Wand mit einem Textilprodukl erreicht werden, wobei sich ein Plüsch besonders bewährt hat. Der Plüsch kann aus beliebigem Fasermaterial hergestellt sein. Für den Flor des Plüsches sind Fasern mit einer guten Standfestigkeit vorzuziehen, wie z. B. Polyesterfasern. Als Grundgewebe kann auch Baumwolle verwendet werden. Die Wand dieser Zone ist perforiert und mit einem Mantel derart versehen, daß der Zwischenraum zwischen Wand und Mantel unter Vakuum gesetzt werden kann. Die L öcher der perforierten Wand sind klein aber zahlreich. Man kann die angestrebte Luftdurchlässigkeit auch dadurch erreichen, daß man ein Rohr aus Sintermetall oder permporö:>en Kunststoffen anwendet. Es ist möglich, auch die luftdurchlässige Wand zusätzlich mit einem der obengenannten Textilprodukte m bespannen, um eine bessere Vakuumverteilung zu erreichen. Die Bremskr , dieser Zone läßt sich durch die Höhe des angelegt-π Vakuums, das zwischen wenigen Millimetern bis /u mehreien Zentimetern Wassersäule betragen kann, nach Wunsch einstellen. Sie richtet sich nach der Art des Kunststoffs, der Srhlauchdicke und der Abzugsgeschwindigkeit. Die zusätzliche Bremsung durch Vakuum erhöht die Längsschrumpfwerte um IO bis 20^rv.

In der dritten Zone, der Vorheizzone 6. i.iit gerauhter Wand wird der Schlauch 1 ver seinem Eintritt in die Heizkammer 7 vorgewärmt, und zwar ;iuf eine solche Temperatur, daß hei dem Austritt aus dieser Zone eine günstige Schlauchform bei der biaxialen Verstreckung erreicht wird. Die günstigste Form, die anzustreben ist, entspricht einer kurzen gedrungenen Birne. Wenn die Temperatur m niedrig ist. tritt der Schlauch 1 mit einem zu kleinen Durchmesser in die Heizkammer 7 ein. und dann neigt der Schlauch 1 zur Pulsation. Eine zu hohe Temperatur ist ebenfalls schädlich, weil in diesem I all die Längsverstreckungswerte absinken. Die richtigt. Temperatur dieser Zone ui ύ die Temperaturen der Heizkammer 7 müssen für die jeweilig gegebenen Bedingungen (Kunststoff. Schlauchdicke und Abzugsgeschwindigkeit) durch einfaches Ausprobieren gefunden werden. Die Temperatur in der Heizzone 7 liegt im biaAialen Slreckbereich des angewendeten Kunststoffes, zu dessen Ermittlung die sogenannte »Koflerbank« dienen kann, die in dem Buch von I und A Kofier »Thermomikromethoden« (1954 κ Seite 33. beschrieben ist. Mit ihrer Hilfe wurden ζ H. folgende Bereiche gefunden: Fur Polyvinylchlorid nut dem K-Wert 70 und einem Weichmachergehalt von 20"_f von 80 bis 130 C, für ein Kopolymerisat aus 'HV, Vinylchlorid und 10'i Vinylacetat mit dem K-Wcrt f>0 von 85 bis 130 C. für ein Niederdrnekpolyäthylen von I 10 bis 14.) ( und fui Polypropylen von IK) bis 150 C.

Man laßt den orientierten Schlauch 1 beim Verlassen der Heizkamtner 7 in ein Kalibrierrohr 8 einlaufen, an dessen V'and er anliegt. Dieses Rohr 8 wird auf eine Temperatur eingestellt, die von den gegebenen Bedingungen abhängt. Sie kann ebenfalls durch einfaches Ausprobieren ermittelt werde'i, Bei dünnen (z. B. 15 Mikron) und weichen Schrumpffolien wird das Rohr 8 gekühlt, während es bei dickeren und vor allem härteren Folien, wie z. B. solchen aus Kopolymerisaten des Vinylchlorids auf 30 bis 50° C erhitzt werden muß, um eine faltcnfreie Aufwicklung zu er-

s ι

reichen. Nach Verlassen des Kalibrierrnhrs 8 wirü der Schlauch 1 in bekannter Weise flach gelegt und aufgewickelt.

Im folgenden werden Einzelheiten der.Vorriehtimg erläutert.

Unter der Ringdü.se befindet sich die Druckluftkammer 2 mit einer Zuführung 2.2 und einer Abführung 2.3 für die Druckluft, die die Aufblähung des Schlauches 1 begrenzen soll. Der gewünschte Durchmesser des Schlauches 1 bei 1.1 wird dadurch in an sich bekannter Weise konstant gehalten, daß der Druck über Fühler und Relais 2.1 gesteuert wird.

Der Rand der sich an die Druckluftkammer 2 anschließenden Kalibrier- und Kühlzone 4 ragt zweckmäßig, wie in der Figur gezeichnet ist. in die Druckluftkammer 2 hinein. Der Abstand der Zone 4 bzw. des in die Druckluftkammer 2 hineinragenden Zohenrandes soll vorteilhaft nicht größer sein als der arößie Durchmesser des Schlauches 1 in der Druckluftkammer 2. Für die Kühlung des Schlauches 1 besitzt diese Zone einen Mantel 4.1 mit dem Eintritt 4.2 und dem Austritt 4.3 für das Kühlmedium. Die Zone 4 ist aufgerauht, z. B. durch Sandstrahlen, mit einer Rauhtiefe von mindestens 30 Mikmn, vorteilhaft 35 bis 55 Mikron, und anschließend mit Sandpapier behandelt, um etwa vorhandene scharfe Grate zu entfernen, damit die Schlauchoberfläche nicht verletzt werden kann. Eine andere Ausführungsform dieser Zone 4 besteht darin, daß ihre Wand verkreuzte spiralige Nuten 4.4 besitzt, wodurch rhombische Restflächen von z. B. 3 bis <S mm Seitenlangen entstehen. Die Nuten sind z. B. 0,X mm breit und 0,6 mm tief. Die aus der Druckluftkammer durch diese Nuten zwischen Schlauch 1 und Zonenwand fließende geringe Luftmenge wird dadurch reguliert, daß eine am Ende der Zone befindlich!. Ringnut 4.5 mehrere Austritte, von denen einer durch 4.6 angedeutet ist. und ein einstellbares Ventil 4.7 ho· Vt. Zur Kühlung des Schlauches 1 in dieser Zone tritt das Kühlmedium bei 4.2 in den Mantel 4.1 ein und bei 4.3 wieder aus.

Die Bremszone 5 ist mit einer Textilauskleidung

versehen: sie besitzt einen Mantel 5.1 mit Vakuuman-—ut..η c ι

Die Vorheizzone 6. deren Wand gerauht ist, wobei eine Rauhtiefe von unter 30 Mikron genügt, besitzt einen Mantel 6.1 mit Eintritt 6.2 und Austritt 6.3 für das Heizmedium.

In der Heiz/One 7, in der sich der Verstreckungsbereich des Schlauches 1 befindet, wird mit bekannten Mitteln wie z. B. Infrarotstrahlen 7.1 so geheizt, daß im oberen Teil eine höhere Temperatur eingestellt werden kann als im unteren Teil. Anschließend befin^r> det sich ein Kalibrierföhr 8, das entweder geheizt oder gekühlt werden kann und daher einen Mantel 8.1 mit Eintritt 8.2 und Austritt 8.3 für das zur Temperierung dienende Medium.

Der biaxial versteckte Schlauch 1 wird schließlich

in in bekannter Weise flachgelegt, wobei sich ein durch endlose Bänder 9.1 angetriebenes kollcnsystem 9 bewährt hat. Die Flachlegung wird abgeschlossen durch ein angetriebenes Quetsehwalzenpaar 9.2, das den Luftdruck im Schlauch 1 erhält und auch den für die

ι' Längsverstreckung nötigen Zug ausübt. Anschließend wird der Schlauch mit der Vorrichtung 10 aufgewikkelt.

Die einzelnen Zonen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie die Heizkammer sind vorteilhaft durch Flansche miteinander verbunden, so daß sie gegen andere Zonenteile ausgewechselt werden können, wenn für einen anderen Kunststoff oder eine andere Foliendicke andere Abmessungen der Zonen nach Durchmesser und Länge erforderlich sind.

r> Mit Bezug auf die Abmessungen der Vorrichtungselemcntc können folgende beispielhafte Angaben gemacht werden, wobei nochmals betont wird, daß für jede Kuriststoffart, den endgültigen Durchmesser des Schlauchs. seine Wanddickc sowie für die

in in der Zeiteinheit extrudieren Menge die notwendigen Werte durch einfache Versuche ermittelt werden, denn die Werte z. 3. für Polypropylen und Polyvinylchlorid unterscheiden sich erheblich. Wenn eine Ringdüse mit einem Düsenspaltdurchmesscr von z. B.

r. 150 mm verwendet wird, sind die Durchmesser der Zonen für z. B. Polyvinylchlorid etwa 300 mm und für Polypropylen (Düsenspaltdurchmesser 100 mm) etwa 100 mm. Für besondere Zwecke können auch kleinere und größere Durchmesser infrage kommen.

4Ii Die Langen der Zonen betragen: bei der Kalibrier- und Kuihlzonc 4 von 300 bis 700 mm. bei der Bremszone 5 von 100 bis 300 mm und bei der Vorheizzone 6 „ inn u;.- .inn

mmar 7

spielsweise einen Durchmesser von 800 mm und eine 4·ϊ Länge von ca. 400 mm. Das Kalibrierrohr 8 hat den Durchmesser, den der herzustellende Schlauch endgültig erhalten soll, beispielsweise 610 mm. Seine Länge ist z. B. 500 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum biaxialen Verstrecken eines Schlauches aus thermoplastischem Kunststoff, die - aufeinanderfolgend - einen Extruder mit einen zentralen Lufteintritt zum Aufblasen des Schlauches aufweisender Ringdüse, eine Druckluftkammer zum leichten Aufweiten des Schlauches, ein Kalibrierrohr mit Kühleinrichtung und Vorkehrung zum Mindern der Wandhaftung des Schlauches, eine dem Zug beim Verstrecken des Schlauches entgegenwirkende, vakuumgesteuerte rohrförmige Reibungsbremse, eine den Schlauch umgebende Vorheizeinrichtung, eine Heizeinrichtung, in deren Bereich das Verstrecken des Schlauches erfolgt, ein den unter Blasdruck stehenden Schlauch abdichtendes Quetschwalzenpaar und schließlich eine Aufwickelvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
a) das iCalibrierrohr mit Kühleinrichtung, die Reibungsbremse und die Vorheizeinrichtung in einander anschließenden Zonen eines gemeinsamen Rohres (3) angeordnet sind, wobei

al) zum Mindern der Wandhaftung des Schlauches in der Kalibrier- und Kühlzone (4) eine Aufrauhung der inneren Oberfläche der Rohrwand mit einer Rauhtiefe von mindestens 30 Mikron oder verkreuzte spiralige Nuten (4.4) s wie eine Ringnut (4.5) am Ende der Zone dienen,

a2) die Bremszone (S) mit einer Textilausklcidung versehen ist. getragen von einer aus perforiertem fvietall, aus porösem Sintermetall oder aus porösem Kunststoff bestehenden Wand, durch die hindurch das Vakuum wirkt,
a3) die Vorheizzone (6) eine Aufrauhung

der Innenwand aufweist; und
b) sich an den Verstreckungsbereich unmittelbar ein weiteres Kalibrierrohr (8) mit He'?- und Kühleinrichtung anschließt.