DE2209212A1

DE2209212A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Her stellung molekularorientierter Folien schlauche

Info

Publication number: DE2209212A1
Application number: DE19722209212
Authority: DE
Inventors: Harold A Media Pa Haley (V St A )
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1971-03-04
Filing date: 1972-02-26
Publication date: 1972-09-21
Also published as: US3775523A; FR2128313A1; CA969310A; IT948668B; BE809093Q; GB1383001A

Description

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FMC Corporation _Β._β „,aotuht α. κ., _1?β2β72 1617 Pennsylvania Blvd· ' ""

Philade Iphia/Pa. /USA «^.x»»»*« uo im ^Ga

Verfahren und Vorrichtung

zur Herstellung
molekularorientierter Folienschlauch©

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung molekularorientierter Folienschläuche aus thermoplastischem polymeren Material, das im geschmolzenen Ztiß-feanl in Form eines rohrförmigen Filmee ausgedtist ?iird und dssaen folgeabschnitte fortlaufend von der Ausdüsstelle esggefillirt werder_tf wobei in den Folgeabschnitten des Folienechlauches ein Gasdruck aufrecht erhalten wird, der größer ist als der der rnngateaden Atmosphäre.

Es ist allgemein bekannt, daß ein Folienschlauch aus thermoplastischem polymeren Material unter kontrollierten femparaturbe« dingungen expantiert werden kann, um die Moleküle zu orientieren und um mit einer derartigen Folie bestimmte physikalische Eigenschaften zu vermitteln. Beispielsweise nach dar Ίίίο-PS 2 862 234

„2-2098 3 S/.1Oi 3

ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, wonach ein ti.trodierter Folienschlauch aus thermoplastisohem polymeren Material abgesohreokt und dann zwisohen distanzierten Paaren von Faltwalzen hindurohgeführt wird und wobei der Folienschlauch auf eine gewünsohte angehobene Temperatur und dann durch ein in ihm unter Druck stehendes Gas expandiert wird.

Das Ausflachen und Falten des Folienschlauches vor der Orientierung, wie es nach der oben beschriebenen Methode vorgenommen wird, wird duroh ein Verfahren, beispielsweise naoh der US-PS 3 108 851 vermiedene Dieses vorbekannte Verfahren ist jedoch ähnlich zu anderen bekannten Verfahren, bei denen ein extrudierter Folienschlauch aus thermpplastischem polymeren Material zuerst abgeschreckt, d_oh· auf eine Temperatur gekühlt wird, die unterhalb der für eine Orientierung erforderlichen Temperatur liegt, und dann wird der Folienschlauch wieder eufgeheizt und expantiert.

Die US-PS 3 141 912, 3 151 358, 3 217 359, 3 218 380» 3 231 643, 3 231 652 und 3 231 653 beschreiben ebenfalls Verfahren und Vorrichtungen, bei denen ein Ausflachen und Falten dee Foliensohlauohes vor der Orientierung ebenfalls vermieden ist· Bei den Verfahren und Vorrichtungen dieser US-PS wird ein extrudierter Folienschlauch aus thermoplastisohem polymeren Material ebenfalls abgeschreckt und anschließend auf eine Orientierungstemperatur wieder erwärmt und gespannt wobei der besondere Akzent auf die Kontrolle

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der Wie der erwärmung des Foliensch.lauch.es und/oder die Anwendung der auf den Schlauch aufzubringenden Spannkraft gerichtet ist«

Das Ausflachen des Foliensehlauch.es vor der Orientierung, wie oben beschrieben, hinterläßt oft Falten im gefertigten Film und begrenzt damit dessen Verwendungsmöglichkeiten«! Andererseits ist die Abschreckung eines Folienschlauches aus thermoplastischem polymeren Material gefolgt von einer Wiedererwärmung zur Molekularorientierung sehr schwierig genau zu steuern, führt zu beträchtlichen Kosten und erfordert umfangreiche Apparaturen und eine lange Arbeitsstrecke«

Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und zufriedenstellenderes Verfahren in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Herstellung molekularorientierter thermoplaste·* scher Folien zu schaffen, durch die eine exakte Kontrolle von Druck und !Temperatur gewährleistet sind, mit denen ein Folienschlauch aus thermoplastischem polymeren Material während seiner Ausbildung und Orientierung beaufschlagt wird, wobei die Folie während ihrer Herstellung nicht nachteilig beeinträchtigt oder in anderer Weise bleibend deformiert wird und eine gewünschte und im wesentlichen gleichförmige Molekularorientierung erreichbar sein soll und zwar mit einem wirtschaftlich, schnell und genau arbeitendem Verfahren und mit einer kompakten und einfachen Vorrichtung«

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Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das nach der Erfindung darin besteht, daß die Folgeabschnitte des Folienschlauches nur innerhalb eines Orientierungs· temperaturbereiches gekühlt und deren äußere Oberfläche einem Druck unterwprfen werden, der nicht größer ist als der im Inneren aufrechterhaltene Gasdruck, wobei mit dem Innengasdruck ein Zusammenschlagen des Folienschlauches während der Kühlung verhindert und eine radiale Expansion und Molekularorientierung der gekühlten Folgeabschnitte bewirkt und wobei ferner die expandierten Folgeabschnitte auf eine Temperatur abgeschreckt werden, die unterhalb des Orientierungstemperaturbereiches liegt.

Die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht aus einer kreisförmigen Düse und einer Zuleitung für ein unter Druck stehendes Gas in dem ausgedüsten Folienschlauch und aus Elementen zur Abschreckung der expandierten Folgeabsohnitte auf eine Temperatur unterhalb eines Orientierungetemperaturbereiches und schließlich aus angetriebenen Elementen für das Eingreifen und Weiterfördern in Längsrichtung und ist nach der Erfindung in der Weise ausgebildet daß direkt benachbart zur Düse Elemente zur Kühlung der Folgeabschnitte innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches angeordnet sind, wobei das Gas ein Zusammenschlagen der Folgeabschnitte verhindert und deren radiale Expansion bewirkt, die innerhalb des Orientierungetemperaturbereiches gekühlt worden sinde

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In Weiterbildung des Verfahrens werden in ähnlicher Weise die Folgeabschnitte, die durch eine radiale Expansion molekular orientiert sind, in Längsrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit weiterbefördert, die vorzugsweise größer ist als die anfängliche Geschwindigkeit, um eine längsorientierung der Moleküle in diesen Teilen gleichzeitig mit einer Radial- oder QuerorieHtierung zu bewirken

Pur die Weiterförderung sind geschwindigkeitsgeregelte Bewegungsflächen vorgesehen und so angeordnet, daß sie die Folgeabsohnitte ohne Faltung erfassen und zwar an einer Vielzahl von Flächen, die im wesentlichen gleichdistanziert auf dem Umfang verteilt sind und die bezüglich ihrer Anzahl ausreichend sind um zu bewirken, daß alle kreisförmigen in einer Linie liegenden Folgeabschnitte positiv mit einer vorbestimmten Anfangsgeschwindigkeit weitertraneportitrt werden· Der Längsvorschub der folge« abschnitte, die der Molekularorientierasig unterliege^ wird vorzugsweise durch Ausflächen oder Zusammensetzen erreicht, wie zwischen einem Paar von angetriebenen Ausflachwalsen« Auf diese Weise wird das Gas innerhalb des Folienschlauehea selbst- eingegrenzt ale eint Säule zwischen der Ausdüsstelle und der Stelle_} an der die aufeinanderfolgenden, orientierten und abgeschreckten Teile des Folienschlauches ausgeflacht werden<»

Das unter Druck stehende Gas, das von außen auf die Teile des Folienschlauches in Richtung seines Längsvorschubes aufgebracht wird, ist kalt und dient auch dazu, diese BereiehQ auf eine

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Temperatur abzukühlen, die innerhalb des notwendigen Orientierungstemperaturbereiches liegt₀

Das Kühlgas wird als ringförmiger Strom in Pörderrtehtung des Folienschlauches beaufschlagt. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, wenn gewünscht, eine graduelle radiale Expansion der Folgeabschnitte des Folienschlauches während der Abkühlung innerhalb der des notwendigen Orientierungstemperaturbereichee und damit eine Verdünnung der Wandungen solcher Teile auf eine vorbestimmte Stärke»

Die Folgeabschnitte des Folienschlauches befinden sich bei einer Temperatur innerhalb des notwendigen Orientierungstemperaturbereiches, wenn sie die geschwindigkeitskontrollierten Bewegungsflächen erreiohen und von diesen ergriffen werden und wenn sie in dieser Zeit von der ringförmigen Strömung des Kühlgaeee getrennt werden· Wenn sie sich unterhalb dieser geschwindigkeitskontrollierten Bewegungsflächen befinden, werden diese Polgeabschnitte des Folienschlauches einer radialen Expansion und einer Molekularorientierung durch den Druck des darin befindlichen Gases unterworfen. Die äußere Druckeinwirkung auf diese radial expandierten Bereiche entspricht vorzugsweise der umgebenden Atmosphäre, doh., der Atmosphäre, die sich in dem Raum befindet, in dem das Verfahren durchgeführt wird oder einer Atmosphäre, die um diese Folgeabschnitte mit einem Druck aufrecht erhalten wird, der geringer ist als der des Gases innerhalb des Folieneohlauches und der entweder kleiner oder größer ist als die Raumatmosphäre.

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Die Kühlelemente bestehen im einzelnen aus einer Kammer, die direkt benachbart zur kreisförmigen Düse angeordnet ist und durch die die Folgeabschnitte des Foliensehlaueh.es mit einer vorgegebenen Anfangsgeschwindigkeit durch geschwindigkeitsgeregelte Bewegungsflächen gefördert werden, die außerhalb am Ende dieser Kammer angeordnet sind gegenüberliegend zur Düsenmündung. Eine Düse liefert einen Ström von Kühlgas in die Kammer ringförmig um die Folgeabschnitte des Folienschlauches und unter einem Druck,der nicht größer 1st als der des Gases innerhalb des Folienschlauches. Dieser ringförmige Strom von Kühlgas fließt in Richtung des Vorschubes der Folgeabschnitte des Folienschlauches und wird an einer Stelle aus der Kammer in die Umgebungcatmosphäre ausgeblasen, die sich benachbart zu den gewchwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen befindet.

Innerhalb der Kammer sind eine Vielzahl von Ringen bestimmter Abmessungen in distanzierten, parallelen Ebenen angeordnet, die sich im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Düse erstrekken. Die Ringe können ähnliche Innendurchmesser haben. Alternativ können die inneren Durchmesser von Folgeringen geringfügig größer sein als die vorhergehenden Ringe, die sich näher an der Düse befinden.

Bei dieser Anordnung von in bestimmter Weise bemessenen Ringen expandieren die Folgeabschnitte des Folienschlauches, die aus der ringförmigen Düse austreten und die Kühlkammer durchwandern, radial bis der Druck des Gases, der innerhalb des Schlauches aufrechterhalten wird,

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in Gleichgewicht ist mit den Kräften, die einer solchen Expansion entgegenwirken und die durch den Druck des Kühlgases, das über die inneren Kanten der Ringe fließt, repräsentiert werden·

In den Ringflächen sind Öffnungen vorgesehen, um Druckdifferenzen zwischen dem Kühlgas, das über die inneren Kanten dieser Ringe strömt, und den Gasteilen, die sich zwischen den Ringen befinden, zu vermeiden· Diese Öffnungen verringern auch die Gegenwart von schwachen oder stagnierenden Strömungsbereichen innerhalb der Kammer, so daß dadurch eine gleichbleibende Kühlung der Folgeabschnitte des Folienschlauches erleichter ist»

Führungsbleche sind zwischen benachbarten Ringen angeordnet, um die Durchmischung unterschiedlicher Kühlgasströme zu unterstützen und um damit Temperaturdifferenziale innerhalb der Ströme zu verkleinern,.

Die geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen, wie sie in der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen, besteht aus Paaren angetriebener Rollen, die in einer oder mehreren im wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet sind, welche im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Ringdüse verlaufen. Die Rollen eines jeden solchen Paares sind zueinander parallel und distanziert angeordnet, um die äußeren Flächen der Folgeabschnitte ohne wesentliche Ausflacheinwirkung zu erfassen»

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Die angetriebenen Rollen ii; άύΐι "benachbarten parallelen Ebenen sind geneigt zueinander gestellt und zwar vorzugsweise mit den Rollen in den anderen parallelen Ebenen. Vorzugsweise sind Leerlaufrollen zwischen den Enden oenaohbarter angetriebener Rollen in entsprechenden parallelen Ebenen angeordnet, weiche Leerlaufrollen die Gefahr einer Verzerrung in der Form der Folgeabschnitte verringern, wenn sia von den angetriebenen Sollen erfaßt und weitergefördert weraen_o Diese Sollen verhindern auoh eine radiale Expansion solcher Flächen der Folgeabschnitte, die zwar nicht von den angetriebenen Sollen erfaßt sind, aber im Umfang mit ihnen fluchten. Die parallelen Ebenen, die geschwindigkeitsgeregelte Rollen enthalten, sind voneinander distanziert und von der Kühlkammer nur um einen solchen Betrag, der eine unbehinderte Drehung dieser Rollen erlaubte

Die Folgeabschnitte des F0lienechlau.uh.2s, die innerhalb des erforderlichen Orientierungstemperaturbereiches gekühlt worden sind, expandieren radial unter der Einwirkung des im Schlauch

enthaltenen unter Druck stehenden Gases, wenn sie aus den geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen herausgefördert werden. Die Expansion solcher Folienabschnitte in diesem Stadium bewirkt eine molekular Orientierung des polymeren Materials in einer Querrichtung. Eine Kreisförmige Düse ist für die Aufbringung eines Kühlgases auf die orientierten !Teile des Foliensehlauoiies vorgesehen, wenn sie aich in ihrem expandierten Zustand befinden, um ale auszuhärten. Die Weiterförderung der Folgeabschnitte des fc'oiienschlauches während ihrer radialen Expansion

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wird vorzugsweise durch weitere Walzen erreicht, die derart anr-,■, geordnet sind, daß die orientierten Polienteile, wenn sie abgeschreckt worden sind, gefaltet und zusammengeführt werden. Diese Walzen dienen außerdem dazu, das Gas, das in den Folienschlauch gegeben wurde,zu begrenzen. Sie werden mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit angetrieben, die vorzugsweise größer ist als sie dem Folienschlauch von den geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen mitgeteilt wird_o Dadurch werden die Folienteile, die durch die radiale Expansion quer orientiert worden sind, gleichzeitig einer Orientierung in Längsrichtung durch den Einfluß der angetriebenen FaIt- bzw. Abzugswalzen unterworfene

Unter dem vorerwähnten Orientierungstemperaturbereich ist der Temperaturbereich zu verstehen, in dem eine molekulare Orientierung der thermoplastischen polymeren Folie erreicht werden kann. Dieser Temperaturbereich erstreckt sich und liegt im allgemeinen geringfügiger über der zweiten Übergangstemperaturphase (the second order phase transition temperature ) des orientierbaren thermoplastischem polymeren Materials, das die Folie bildet und das gedehnt wird und liegt unter einer Temperatur, bei der eine Entspannung der Orientierung, die durch Spannung bewirkt wird, so rapide auftritt, daß der Film keine bemerkenswerte Orientie·» rung behält, wenn die Spannung einmal nachläßt. Das speziefische Orientierungsverhältnis variiert natürlich in Abhängigkeit vom unterschiedlichen polymeren Material und kann durch Versuche ermittelt werden oder ist von vorn herein bekannt» Beispielsweise gibt die US-PS 3 141 912 spezielle Orientierungstemperaturverhältnisse -10-

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für eine Vielzahl unterschiedlicher polymerer Materialien an_o

Die vorerwähnte Abschreckung bezeichnet die Kühlung des Folienschlauches auf eine Temperatur unterhalb des Orientierungstemperaturbereiches, bei dem ein solcher Film ausgebildet wird, während der Ausdruck Falten in dem Sinne gebraucht wird, daß darunter ein Zusammenschlagen bzw. -legen des Folienschlauches selbst zu verstehen ist«.

Die Kühlung der Folgeabschnitte des Folienschlauches innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches und ebenso die Abschreckung solcher Teile kann mit gekühlter Luft oder einem anderen Gas erreicht werden. Die Temperatur, die Strömung, die Kontaktperiode mit dem Folienschlauch, der Druck usw_o der gekühlten Luft innerhalb der Kühlkammer müssen genau gesteuert werden, um ein Zusammenziehen des Folienschlauches während der beginnenden Kühlung zu vermeiden und/oder eine Kühlung des Schlauches auf eine Temperatur unterhalb des Orientierungstemperaturbereiches vor dem Zusammenkommen mit den geschwindigkeits geregelten Bewegungsflächen und dem nachfolgenden Dehnen zu verhindern_o

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung sind für die Verwendung verschiedener, orientierbarer polymerer Materialien geeignet, wie in den vorgenannten Patentschriften angegeben und schließen beispielsweise ein Polyester, wie Polyäthylen-Terephthalate, Polyamide, wie Nylon; Polystyrene u.a. Polyolefine, wip Polyäthylen und Polypropylen;

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Vinylchloridpolymere und Copolymere davon; Celluloseester, Gummihydrochloride und dgl₀

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung werden nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert»

In dieser Darstellung zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung; Fig. 2 einen Schnitt längs Linie TI - IT ind Fig. 1 und Fig_e 3 einen Teilschnitt durch einen Vorrichtungsteil gern« Fig.l.

In Figur 1 ist mit 11 eine Düse mit ringförmiger Düsenöffnung bezeichnet. Die Düse 11 ist an einem Extruder (nicht dargestellt) herkömmlicher Bauart angeschlossen, aus dem ein geschmolzenes thermoplastisches polymeres Material unter Druck aus der Düsenöffnung 13 ausgedüst wirdo Das ausgedüste Materia] tritt als fortlaufender Folienschlauch 15 aus der Düse 13 aus und läuft durch eine Kammer 17 unter der Einwirkung von geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen, die insgesamt mit 19 bezeichnet sindp und wird zwischen zwei Faltwalzen 21 geführt, die kontinuierlich mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit angetrieben werden. Eine Zuleitung 23 erstreckt sich durch die Düse 11, uv> Gas unter Druck in den Folienschlauch 15 einblasen zu können.

Dieser Druck ist größer als der der Umgebungsatmosphäre im Bereich zwischen den geschwindigkeitsgeregelten Flächen 19 und

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den Faltwalzen 21. Eine im wesentlichen konstant gehaltene Menge eines solchen Gases ist innerhalb des Folienschlauches 15 zwischen der Düse 11 und den Faltwalzen 21 enthalten und verhindert ein Zusammenschlagen der Folgeabschnitte des Folienschlauches während ihrer Passage durch die Kammer 17, in der sie abgekühlt werden und zwar nur innerhalb des notwendigen Orientierungstemperaturbereiches ο Dieses Gas bewirkt, daß die Folgeabschnitte des Folienschlauches, die sich innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches befinden, eine radiale Expansion und damit Orientierung erfahren, wenn der Folienschlauch aus den geschwindigkeitsgeregelten Flächen 19 austritt₀

Während sich die radial expandierten und molekular orientierten Folgeabschnitte des Folienschlauches durch eine kreisförmige Düse 25 bewegen, werden sie durch ein Kühlgas abgeschreckte Ein herkömmlicher Faltrahmen, der mit 27 bezeichnet ist, dient für eine allmähliche Zusammenführung der orientierten, abgeschreckten Teile des Folienschlauches zu einem zusammengelegten Zustand, in dem der Folienschlauch durch die Walzen 21 abgefördert wird.

Die Kammer 17 ist direkt benachbart zur Düse 11 angeordnet und besteht aus einer äußeren Wandung 29-, einer kreisförmigen Düse 51 bzw. einem Hing an ihrem Ende in unmittelbarer Nähe zur Düse 11, während sich an ihren anderen Enden eine Wandung 33 mit einer kreisförmigen Öffnung 35 befindet, Ein Kühlgas wird unter Druck aus einer geeigneten Gasquelle (nicht dargestellt) in die Kühlgasdüse 31 durch Öffnungen 37 eingebracht und durch eina Öffnung 39, die von Lippen 41, 43 umgeben ist ausgeblasen. _vz

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Wie dargestellt, ist die Lippe 43 derart ausgebildet, daß der Kühlgasstrom von der Düse 11 nach oben strömt. Demgemäß fließt der kreisförmige Kühlgasstrom aus der Kühlgasdüse 31 in gleicher Richtung wie die Folgeabschnitte des Folienschlauches, wenn diese durch die Kammer 17 gefördert werden und tritt an die obere Öffnung an die Umgebungsatmosphäre aus_e

Während der Passage durch die Kammer 17 werden die Folgeabschnitte des Folienschlauches, die in diesem Bereich keinerlei Kontakt zu irgendwelchen anderen Teilen haben, nur innerhalb des notwendigen Orientierungstemperaturbereiches von dem in gleicher Richtung strömenden Gase gekühlt» Im allgemeinen wird die Länge der Kammer 17 fest vorgegeben sein und demzufolge kann es erforderlich sein, um eine Kühlung in der Kammer der ■ Folgeabschnitte des Folienschlauches innerhalb des notwendigen Orientierungstemperaturbereiches zu bewirken, die Temperatur des Kühlgases und/oder seine Menge in Anpassung an das jeweils verwendete zu extrudierende polymere Material zu variieren und/ oder anzupassen an die wechselnden Betriebsbedingungen, wie das Ausdüsverhältnis, das Folienförderverhältnis, Filmdicke und dgl.

Ein wirtschaftlich und hohes Produktionsvolumen kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung durch Extrusion eines Folienechlauches 15 erreicht werden, der eine anfängliclie Wandstärke hat, deren Dicke größer als die des gewünschten Filmes ist, der anschließend durch Spannung orientiert werden soll und wonach die Wandstärke eines derart extrudierten Filmes**

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durch Spannung verdünnt wird, während sich die Folie noch im geschmolzenen oder fließfähigem Zustand befindet. In Rücksicht auf den Zustand des Folienschlauches 15 in diesem Stadium tritt keine oder keine wesentliche Molekularorientierung ein«. Die Spannung der Folgeabschnitte des Folienschlauoh.es tritt innerhalb der Kammer 17 und unter dem Einfluß von längsgerichteten Kräften auf, die durch die geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen 19 ausgelöst werden, die nachfolgend näher beschrieben werden und auch durch radialen oder quergerichteten Druck, der durch das Gas entsteht, das sich innerhalb des Folienschlauches zwischen der Düse 11 und den Faltwalzen 21 befindet.

Vorzugsweise wird die radiale Ausdehnung der noch geschmolzenen oder fließfähigen Folgeabschnitte des Folienschlauches graduell oder fortschreitend mit ihrem Transport und ihrer Kühlung innerhalb des erforderlichen Orientierungstemperaturbereiches bewirkt, um das Risiko eines Zerreißens des Folienschlauches auf ein Minimum zu halten und um die Ausdehnung und Kühlung besser unter Kontrolle zu halten. Der Druck des Gases innerhalb des Folienschlauches wird im wesentlichen konstant gehalten und ist, wie bereits erwähnt, derart bemessen, daß er eine gewünschte radiale Expansion dieser Bereiche bewirkt, die aus den geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen ausgelaufen sind und die sich auf einer Temperatur befinden, die innerhalb des erforderlichen Orientierungstemperaturbereiches liegt. Da sich alle Teile des Folienschlauches, in denen sich das Gas befindet, unter dem gleichen Innendruck stehen, wird der äußere auf diese Filmabschnitte

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innerhalb der Kammer 17 wirkende Druck reguliert₉ um vor allem eine gewünschte kontrollierte radiale Expansion und Verdünnung der Wandung zu erreichen,,

Dies wird bewirkt durch eine Reihe von in bestimmter Weise bemessenen Ringen 45 - 49» die innerhalb der Kammer 17 in längs distanzierten und im wesentlichen parallelen Ebenen quer zur Achse der Düse 11 angeordnet sind. Die Ringe 45 - 59 und die obere Kammerwand 33 sind mit Innendurchmessern versehen, die etwas größer sind als der Durchmesser, den jeder Folgeabschnitt des Folienschlauches einnehmen soll, wenn er relativ dazu bewegt wird, wobei der Innendurchmesser des Ringes 45 größer gehalten ist als der der Düsenlippe 43» und die Ringe 47 - 55 haben einen Innendurchmesser, der größer ist als der der vorhergehenden Ringe.

Bei dieser beschriebenen Anordnung kühlt das Kühlgas, das aus der Düse 31 austritt und das längs der Folgeabschnitte des Folienschlauches in Richtung gegen die Kammeröffnung 35 striSmt, den Folienschlauch innerhalb des gewünschten Orientierungstemperaturbereiches ab» Das Kühlgas wird unter einem Druck in die Kammer 17 eingeleitet, der größer ist als der der Umgebungsatmosphäre und in einer bevorzugten Betriebsart geringer als der des Gases im Folienschlauch selbst. Die Folgeabschnitte des Folienachlauches werden deshalb radial expandiert, ohne daß sie dabei einer bemerkenswerten Orientierung unterworfen sind, da sie in die Kammer 17 extrudiert und durch diese hindurchgeführt werden, ,^

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ft

wobei solch eine Expansion durch die Ringe kontrolliert wirdo

Da jeder Folgeabschnitt des Folienschlauches relativ am Ring 45 vorbeigeführt wird, expandiert jeder Abschnitt radial bis die einer solchen Expansion entgegenstehenden Kräfte, nämlich der Druck des Kühlgases, das über die Kante des Ringes 45 fließt, gleich ist dem Druck des Gases innerhalb des Folienschlauches selbst. In ähnlicher Weise wird, da jeder Folgeabschnitt des Folienschlauches relativ zu den Hingen 47 - 55 vorbeigeführt wird, seine radiale bzw₀ seitliche Expansion beendet, wenn die Kräfte, die einer solchen Expansion entgegenwirken, gleich werden den Kräften des Gases, das innerhalb des Folienschlauches enthalten ist ο Die Innendurchmesser der Ringe 57 und 59 und der der Kammeröffnung 35 entsprechen dem Durchmesser des Ringes 55» und demgemäß tritt keine weitere radiale Expansion der Folgeabschnitte des Folienschlauches auf, wenn sie aus dem Bereich des Ringes 55 herauslaufen.

Der Druck des Kühlgaaes, dessen Ütrömung mit Pfeilen 61 angegeben ist, das über die Kanten der Ringe fließt, muß während der Betriebsper.iode konstant bleiben, um zu gewährleisten, daß die Folgeabschnitte des Folienschlauches gleichbleibende Eigenschaften erhaltene In gleicher 'iJ<:iae muß, da die Temperatur des Kühlga.^r;ui3, das in die Kammer 17 geleitet wird, konstant gehalten ist, auch sein Volumen konstant bleiben, um eine Kühlung der Folgeabijchnitte den Fo I.ienachlauchea innerhalb des erforderlichen Orienti«runguLemporaturbereiches während seiner Passage durch die Kammer 17 zu gewährleisten,, -17-

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Um die Folgeabschnitte des Folienschlauches nicht starken Druckvariationen während der Passage zu unterwerfen und um Differenzen im Druck zu vermeiden, der auf die Folgeabschnitte des Folienschlauches während einer langlaufenden Herstellungsperiode wirkt, sind die Ringe der Kammer und auch die obere Kanmierwandung 33 mit einer Reihe von kreisförmig angeordneten Löchern 63 für den Durchtritt des Kühlgases versehene Falls gewünscht, können distanzierte Belüftungen längs des oberen Teiles der Wandung 29 vorgesehen sein, um die Entfernung verbrauchten Kühlgases aus der Kammer 17 zu unterstützen»

Die Löcher 63 der Hinge erlauben eine kontinuierliche Passage deü Kühlgases durch diese Ringe, so daß der Druck des Kühlgases, das quer über die Innenkante der Ringe fließt, im wesentlichen währenddes Betriebes gleich bleibt. Diese Löcher 63 verhindern auch sogenannte Totwasserzwickel oder strömungsträge Bereiche im Kühlgas» Vorzugsweise sind die Löcher 63 in den Ringen in versetzter Anordnung vorgesehen, um eine Vermischung der Kühlgasströme zu verstärken, wenn sie aus den Löchern 63, eines Ringes austreten und gegen die Löcher des nächsten Ringes strömen»

Leitringe 65 sind zwischen den Ringen angeordnet, wobei sie sich mit ihrer inneren Kante über die Löcher des nächstfolgenden Ringes erstrecken. Diese Leitringe 65 verstärken die Mischung des Kühlgases, das durch die Löcher der Ringe strömt, mit den Gasteilen, die über die inneren Kanten der Ringe fließen, um damit Temperaturvariationen innerhalb des Kühlgases auf ein Minimum zu reduzieren. -18-

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Die gesehwindigkeitsgeregelten Bewegun/rs flächen, die mit 19 "bezeichnet sind, sind dafür bestimmt, ohne FaItenbildimg die Folgeabschnitte des Polienschlauohes zu erfassen und diese mit einer bestimmten vorgefebenen Geschwindigkeit weiterzufordern«, Diese Bewpgimcsflachen bestehen aus Paaren gleicher, distanzierter Rollen 67, 69, die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und aun Paaren von entsprechend distanzierten Pollen 73, 73 die in einer anderen gemeinsamen Ebene angeordnet sindo Diese p-emeinsaraen Ebenen, die mit 75, 77 in Fi it. 1 bezeichnet sind, verlaufen "narallel zueinander und im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Düse H₀ Die Ebenen 75 ist etwas von der Kammer 17 distanziert, und beide Ebenen 75, 77 sind voneinander nur in solchem Umfang distanziert, daß eine unbehinderte Drehung der Walzen in den Ebenen möglich ist. Paare von distanzierten Rollen können in zusätzlichen Ebenen angeordnet werden, die parallel zu den Ebenen 75, 77 verlaufen, wenn dies gewünscht und notwendig ist₀

Wie aus Fig. 2 erkennbar, verläuft die Achse der Rolle 67 rechtwinklig zur Achse der Rolle 69, während die Achsen der Rollen 71 unter rechtem Winkel zu den Achsen der Rollen 73 stehen_o Die Rollen 71, 73 in der Ebene 77 sind jedoch derart angeordnet, daß sie die benachbarten Enden der Rollen 67» 69 in der Ebene 75 quer überspannen«.

Dip Rollen jelcs Rollennaa?es rind voneinander dis- .„ _..u"t ; η --·· -^i: (t. .am die 'ύαΖαν !b^rfläeh-i fits FoT J enschlfiuchei zu erfassen ■und niTid vorzugsweise mit einer Oberfläche aus Gummi oder dgl. Materia] versehen, um einen guten Kontakt mit der Folienoberfläche -19-

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zu gewährleisten, ohne diese zu beeinträchtigen. Jede der Rollen Jedes Rollenpaares weist eine Welle 79 auf, die drehbar in geeigneten Lagern (nicht dargestellt) gelagert ist· Jede der Wellen 79 ist mit Kegelrädern 81 versehen. Wie aus Pig. 2 erkennbar, kämmen die Kegelräder auf der Welle 79 der Rolle 87 mit entsprechenden Kegelrädern auf der Welle 79 der Rollen 69. In der gleichen Weise kämmen die auf der Welle 79 befestigten Kegelräder 81 der Rollen 71 mit entsprechenden Rädern auf der Welle 73. Eine Antriebskraft, in Richtung des Pfeiles 83 wird auf die Welle 79 gegeben, und eine entsprechende Kraft im Sinne dee Pfeiles 85 wird auf die Welle 79 einer der Rollen 71 gebracht, so daß sich alle Rollen mit einer gleichen vorgegebenen Geschwindigkeit drehenο

Leerlaufrollen sind in entsprechenden Ebenen 75, 77 durch Arm· 89 gehalten, die vorzugsweise elastisch und die in Haltern 91 befestigt sind, die wiederum der Kammer 17 oder einem anderen stationären Vorriohtungsteil zugeordnet sind· Die Leerlaufrollen 87 der Ebene 75 erstrecken sich zwischen den Enden benachbarter Rollen 67, 69, während sich die Leerlaufrollen 87 in der Ebene 77 zwischen den Enden benachbarter Rollen 71, 73 erstrecken. Zusammen minimalisieren die Leerlaufrollen die Gefahr einer Verdrehung oder Verzerrung der Folgeabschnitte des Folienschlauchea, wenn dieser ergriffen und von den Rollen 67, 69, 71 und 73 weitergefördert wird und sie verhindern auch eine radiale Expansion dieser Flächen der Folgeabsohnitte, die nicht ergriffen, aber im Umfang fluchtend mit den Rollen 67. 69_f 71 und 75 rerlau-

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Wünschenswert sind die Enden der Leerlaufrollen 87 nur um einen solchen Betrag von den Enden der benachbarten Rollen 67, 69, 71 und 73 distanziert, der eine unbehinderte Drehung all dieser
Rollen gerade noch gestattet. Die Oberflächen mindestens der
Leerlaufrollen 87 sind aus „Teflon" oder einem anderen ähnlichen Material gebildet, um ein Ankleben des Folienschlauches zu verhinderno

Die Faltwalzen 21 werden in Abzugsrichtung durch einen geeigneten Antrieb mit einer konstanten Geschwindigkeit kontinuierlich angetrieben. Vorzugsweise werden die Rollen 21 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit angetrieben, die größer ist als die, die
den Folgeabschnitten des Foiienschlauch.es durch die gesohwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen 19 vermittelt wird. Die dichte Anlage der Folgeabschnitte des Folienschlauches an die geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsfläohen 19 beschränkt die Längsdeh,-nung, die durch die Walzen 21 aufgebracht wird, nur auf solche
Teile des Schlauches, die sich zwischen den Bewegungsflächen 19 und den Walzen 21 befinden«. Auf diese Weise werden die Folgeabschnitte des Folienschlauches, die sich innerhalb des notwendigen Orientierungstemperaturbereiches befinden,gleichzeitig mit
ihrer Expansion und Orientierung in radialer- oder Querrichtung in ihrer Längsrichtung gedreht und orientiert.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird folgendes Beispiel beschrieben»

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Unter Benutzung einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 wurde ein PoIyvenylchlorid, das trocken verschnitten wurde mit etwa 16 Gewichtsprozent eines eboxierten Sojabohnenöles und mit einem Weichmacher wie Dioctyl Adipat, in den Trichter eines Extruders gegeben, der auf eine Temperatur von 175⁰C aufgeheizt war, um das Aufgabegut geschmolzen zu halten. Dieses geschmolzene Material wurde duroh den Extruder mit einer im Durchmesser 6 cm großen Schnecke bei einem Längen-Durchmeeserverhältnis von 24 : gefördert und nach oben durch die Düse 11 ausgedüst, die einen im Durchmesser 15 cm großen Ringspalt mit einer Ringbreite von 0, 5 mm hatte.

Die Folgeabsohnitte des Foliensohlauches 15, der aue der Düsenöffnung 13 austrat, wurde in die Kammer 17 geführt, in die Luft mit einer Temperatur von etwa 5° C durch die Düse 31 mit etwa 2515 obm pro Minute eingeblasen wurde₀ Die Kammer 17 zusammen mit der Düse 31 war 50 cm hoch und enthielt eine Serie von Ringen, von denen jeder 12 voneinander gleich distanzierte öffnungen 63 von 2,5 cm Durchmesser aufwies wobei die öffnungen in den benachbarten Ringen voneinander ungefähr 7»5 cm Abstand hatten. Die Ringe waren 1, 25 cm diok, wobei der Ring, der sich der Kühlgaadüse 31 am nächsten befanfi, einen Innendurchmesser von 26,2 cm hatte. Die näohsten beiden Ringe hatten einen Innendurchmesser von 28 und 31 om und die restliohen Ringe hatten einen Innendurchmesser von 35,5 om. Leitringe 65 waren zwischen den Ringen mit einem Abstand von 19 mm angeordnet und jedes Leitbleoh hatte eine Dicke von 6,4 mm und einen Innendurchmesser derart, -22-

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daß sich jedes Leitblech geringfügig über die Löcher 63 des jeweils nachfolgenden Ringes erstreckte.

Innerhalb der Kammer 17 wurden die Folgeabschnitte des Folienschlauches 15 graduell auf einen Durchmesser von 25 cm expandiert und zwar durch unter Druck gehaltene Luft im Folienschlauch, wobei die Wandstärke der Folgeabschnitte auf eine Stärke von ca. 0,084 Mm während einer solchen radialen Expansion reduziert wurde ₀

Die Folgeabschnitte des FVC-Sehlauohes, der innerhalb der Kammer auf einen Orientierungstemperaturbereich von etwa 8O⁰C bis 149°C gekühlt wurde, wurde von den geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen mit einer Geschwindigkeit von 18, 3 mm pro Minute weitergefördert, während die Abzugswalzen mit einer Geschwindigkeit von 37 m pro Minute angetrieben wurden. Die Längsdehnung oder das Orientierungsverhältnis der Filmabschnitt te betrug 2,01. Gleichzeitig mit der Längsdehnung wurden die Filmabschnitte radial durch das darin enthaltene Gas auf einen Durchmesser von 56 cm expandiert bzw. auf ein Spannungsverhältnis von 2,2. Die orientierten Folgeabschnitte des Folienschlauches wurden dann durch Luft mit einer Temperatur von 5,0⁰C gekühlt, die aus der Ringdüse 25 austrat und dann gesammelt₉ Der sich ergebende Folienschlauch hatte eine Wandstärke von 0,02 mm und ein Muster dieses Filmes, der einer Luft mit einer Temperatur von 104⁰O für 5 Sekunden ausgesetzt wurde, zeigte die folgenden Schrumpfeigenschaften:

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	„Grams"Dehnung	% Schrumpfung
	pro 15 cm Breite
In Durchlaufrichtung	350	29,5
in Querrichtung	390	32,0
insgesamt		52,0

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Claims

er

Patentansprüche:

.\ Verfahren zur Herstellung molekularorientierter Folienschläuche aus thermoplastischem polymeren Material, das im geschmolzenen Zustand kontinuierlich in Form eines rohrförmigen Filmes ausgedüst wird und dessen Folgeabschnitte fortlaufend von der Ausdüsstelle weggeführt werden, wobei in den Folgeabsohnitten des Foliensch^auches ein Gasdruck aufrecht erhalten wird, der größer ist als der der umgebenden Atmosphäre, daduroh gekennzeichnet, daß die Folgeabsohnitte des Folienschlauches (15) nur innerhalb eines Orientierungstemperaturbereiches gekühlt und an deren äußere Oberfläche einem Druck unterworfen werden, der nicht größer ist als der im Inneren aufrechterhaltene Gasdruck, wobei mit dem Innengasdruck ein Zusammenschlagen des Folien8ohlauoh.es während der Kühlung verhindert und eine radiale Expansion und Molekularorientierung der gekühlten Folgeabaohnitte bewirkt wird und wobei ferner die expandierten Folgeabsohnitte auf eine Temperatur abgeschreckt werden, die unterhalb des Orientierungstemperaturbereiches liegte

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlten Folgeabsohnitte mit gesohwindigkeitsgeregelten Bewegungsfläohen weitergefördert werden, auf denen die Folgeabschnitt« mindestens teilweise umgeben und ohne Aueflachung erfaßt werden, um ihnen eine positive Anfangsgeschwindigkeit zu vermitteln, wonaohudie Folgeabachnitte bei gleichzeitiger radialer Expansion mit einer Geschwindigkeit welttrgefördert werden,

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mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die vermittelte Anfangsgeschwindigkeit, um die Folgeabschnitte in Längsrichtung zu spannen und molekular zu orientieren«

β Verfahren nach Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgeabschnitte nach ihrer Kühlung und Expansion ausgeflacht werden, wobei eine freie Gassäule von der Ausdüs- und der Ausflachstelle begrenzt wird β

4ο Verfahren nach Anspruch'2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Folgeabschnitte mit einem unter Druck stehenden Gas gekühlt werden, das die Folgeabschnitte in deren Förderriohtung strömend umgibt und abgetrennt wird, wenn sie die geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsflachen erreiohen.

ο Verfahren naoh jedem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgeabschnitte von den geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen in einer Mehrzahl von auf dem Umfang gleiohmäßig verteilten Flächen erfaßt werden·

6. Verfahren zur Herstellung molekularorientierter Folienschläuche aus thermoplastischem polymeren Material, bestehend aus einer kreisförmigen Düse und einer Zuleitung für ein unter Druok stehendes Gas in den ausgedüsten Poliensohlauoh und aus Elementen zur Absohreokung der expandierten

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Folgeabschnitte auf eine Temperatur unterhalb eines Orientierungstemperaturbereiches und schließlich aus angetriebenen Elementen für das Eingreifen und Weiterfördern in Längsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß direkt benachbart zur Düse (11) Elemente (17) zur Kühlung der Folgeabschnitte innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches angeordnet sind, wobei das Gas ein Zusammenschlagen der FoI-geabschnitte verhindert und deren radiale Expansion bewirkt, die innerhalb des Orientierungstemperaturbereiches gekühlt worden sind·

ο Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter den Elementen (17,31) zur Kühlung geschwindigkeitsgeregelte Bewegungsflächen (19) für das abflachungsfreie Erfassen der gekühlten Folgeabschnitte angeordnet sind, wobei die Folgeabschnitte mit einer Anfangsgeschwindigkeit von der Düse (11) und relativ den Kühlelementen weggefördert werden_o

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geschwindigkeitsgeregelten Bewegungsflächen (19) aus Paaren von mit gleicher Geschwindigkeit angetriebenen Rollen (69, 71, 73, 87) gebildet sind, die in mindestens einer im wesentlichen rechtwinklig zur Düsenachse verlaufenden Ebene angeordnet und zueinander distanziert sind, um die Oberfläche der Folgeabschnitte abflachungsfrei zu erfassen.

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Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen ( 69, 71 73, 87) in einer Mehrzahl von parallelen Ebenen (75» 77) angeordnet sind, wobei die Achsen (79) der Rollenpaare in einer Ebene (75) unter einem Winkel zu den Achsen der Rollenpaare in der anderen Ebene (77) gestellt sindo

1Oe Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Rollenpaare in jeder Ebene (75, 77) angeordnet sind und daß die Achsen der Rollenpaare in einer Ebene rechtwinklig zueinander gestellt sind, wobei die Rollen in der einen Ebene derart angeordnet sind, daß sie die Enden der Rollen in der anderen Ebene überbrücken»

He Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,dadurch gekennzeichnet, daß in den Ebenen zwischen den Enden der Rollen (71, 73; 67, 69) Leerlaufrollen (87) angeordnet sind,

12, Vorrichtung nach Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderelemente für den Folienschlauch (15) aus einem Paar Faltwalzen (21) mit einem Antrieb bestehen, der sie mit einer Umfangsgeschwindigkeit antreibt, die größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit der angetriebenen Bewegungsflächen (19)·

13. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 12, dadurch

gekennzeichnet,

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daß die Elemente zur Kühlung aus einer Kammer (17) mit gegenüberliegenden Öffnungen gebildet sind und daß die Kammer (17) konzentrisch der Düse (11) unter Zwischenschaltung einer Kühlgasdüse (31) zugeordnet ist und daß in der Kammer (17) in parallelen Ebenen konzentrisch kontinuierlich im Innendurchmesser abgestufte Ringe (45 - 59) angeordnet sind, wobei die Innendurchmesser größer als die der Ringdüse (13) gehalten sind β

14o Vorrichtung nach Anspruch 13»dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser jedes Folgerin ges in der Durchiaufriehtung des Folienschlauches mindestens gleich ist dem des unmittelbar vorhergehenden Ringes·

β Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (45 - 59) mit Löchern (63) versehen sind, wobei die Löcher in den Ringen zueinander versetzt angeordnet sind₀

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Paar von Ringen ein Leitring (65) mit einem Innendurchmesser angeordnet ist, der kleiner ist als der der benachbarten Ringe, wobei die Innenkante des Leitringes mindestens die Löcher des Polgeringea, in der Projektion gesehen, überdeckt«

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