DE2316088A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines rohrfoermigen filmes - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines rohrfoermigen filmesInfo
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Description
DR. E. WIEGAND DPL -ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHaRDT
TELEFON= 555476
8000 MÖNCHEN 2,
W 4-1 532/73 30. März 1973
Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Tokyo (Japan)
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen
Filmes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit deren Hilfe es möglich ist, einem rohrförmigen (schlauchartigen)
Film, der unter Verwendung einer ringförmigen Düse aus einem thermoplastischen Harz hergestellt wurde, eine
schräge Orientierung zu verleihen.
Die bekannte Vorrichtung zur Herstellung von rohrförmigen (schlauchartigen) Filmen umfaßt an ihrem unteren Abschnitt
eine ringförmige Düse zum Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Plaraes, in ihrem oberen Abschnitt ein
Paar Haltewalzen zum Abziehen des resultierenden rohrförmigen Filmes sowie einen Dorn dazwischen zum Expandieren des rohr-
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förmigen Filmes bis auf die gewünschte SrOSe0 Wenn der PiIm
aus der ringförmigen Düse extrudiert wir&g, liegt er im geschmolzenen
oder fast geschmolzenen Zustand vor und weist
eine sehr gute Verstreekbarkeit auf o Deshalb wird er dann,
wenn beispielsweise Druckluft in das Innere des Filmes eingeführt wird, leicht bis au der gewünschtem Größe expandiert.
Der Film, der am Anfang im geschmolzenen Zustand vorliegt,
kült sich beim Expandieren und beim ¥örwäa?tsbewegen allmählich
ab, wodurch er sich verfestigt vmä. seine rohrförmige
(schlauchartige) Form beibehält» Dabei ubirman eine Zugwirkung
auf den rohrförmigen Film aus und zieht ihn kontinuierlich ab. Einige dieser rohrförmigen Filme werden während einer
solchen Verarbeitung monoaxial orientiert*. Die monoaxial orientierten
rohrförmigen Filme weisen, ia Biehtttug der Streckungsrichtung eine hohe Zugfestigkeit auf § ihre Zugfestigkeit in
Richtung senkrecht dazu ist jedoch gering;· " Es ist allgemein
bekannt, daß dies auf die Orientierungsriclitung der Moleküle
zurückzuführen ist.
In dem Versuch, diesen Nachteil zu. beseitigen* wurde nun erwogen,
den Filmen eine Orientierung in schräger Richtung zu
erteilen und die schräg orientierten Filme zu laminierens wie
es beispielsweise in der britischen Patentschrift 1 07I 085
angegeben ist* Wenn man den monoaxial orientierten rohrförmigen
Film helixartig mit einer bestimmten Breite zuschneidet, so erhält man einen bandähnlichen Film* Dieser bandähnliche Film
liegt offensichtlich in einem schräg orientierten Zustand vor. Diese Methode hat jedoch den Hachteil9 daS der dabei erhaltene
Film bandähnlich und bezüglich seiner Verwendbarkeit beschränkt
ist,und es ist erforderlich^ den rohrförmigen Film während
seiner Herstellung in schräger Richtung zuzuschneiden«
In dem Bestreben, diesen Facht eil zu beseitigen^ hat man nun
zuerst daran gedacht, die ringförmige Düse im fixierten Sustand
zu halten und den Dorn und eine Filmabsugseinrichtung synchron
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und konzentrisch zu rotieren, so daß der rohrförmige Film
ohne eine Torsion zwischen der ringförmigen Düse und dem Dorn
gestreckt werden könnte, um ihm eine schräge Orientierung zu verleihen. Es hat sieh jedoch gezeigt, daß dieses Konzept
bei seiner Verwirklichung zu keinen brauchbaren Ergebnissen führt. Der zwischen der ringförmigen Düse und dem rotierenden
Dorn angeordnete rohrförmige Film ist nämlich in der Nähe
des Doms etwas verfestigt und unmittelbar nach der Extrusion
aus der ringförmigen Düse geschmolzen oder nahezu geschmolzen,
um die freie Deformation durch eine äußere Kraft zu ermöglichen. Wenn nun der rohrf örmige Film einer wie oben erwähnten Verformungsspanmmg
ausgesetzt wird, deformiert sich der geschmolzene Teil zuerst, der andere !Teil deformiert sich aber nur
geringfügig. Wenn der Film im geschmolzenen Zustand vorliegt, führt das Anlegen einer Spannung in schräger Sichtung nicht
zu einer molekularen Orientierung. Demgemäß ist es nach der vorstehend beschriebenen Methode unmöglich, dem Film eine
molekulare Orientierung in schräger Sichtung zu erteilen.
Dies ist jedoch im Gegensatz dazu bei Anwendung der nachfolgend
beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen möglich. Erfindungsgemäß
liegen sowohl die ringförmige Düse als auch der Dorn im fixierten Zustand vor und zwischen ihnen wird in einer ersten
Stufe ein rohrförmiger (schlauchartiger) Film gebildet. Der
dabei erhaltene Film wird abgekühlt und verfestigt. In einer zweiten Stufe ist oberhalb des fixierten Doms in einem bestimmten
Abstand von diesem ein rotierbarer Dorn* vorgesehen und durch. Rotieren dieses Dorns wird der rohrförmige Film
zwischen den Dornen tordiert. Zu diesem Zeitpunkt muß der rohrförmige Film wieder erhitzt werden, um ihn verstreckbar zu
machen. Auf diese Weise kann dem Film eine schräge molekulare Orientierung erteilt werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß,-ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen Filmes mit einer hohen Festigkeit anzugeben, mit deren Hilfe es mög-
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lieh ist, dem rohrförmigen Film während seiner Herstellung
eine bestimmte schräge Orientierung zu verleiher
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Dabei bedeuten;
Pig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im teilweise weggebrochenen Zustand und
Pig. 2 einen seitlichen Aufriß eines Haupt—Filmerzeugungsteils
der Vorrichtung im Längsschnitte
Gemäß der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen umfaßt ein erster Teil der erfindungsgemäß verwendeten Filmerzeugungsvorrichtung
einen Extruder 1 zum Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes, eine ringförmige Düse 2 zur Aufnahme des
extrudierten geschmolzenen Harzes, einen ringförmigen Schlitz 2a,
der auf der ringförmigen Düse 2 vorgesehen ist und einen Extrusionsausgang für das geschmolzene Harz bildets und einen fixierten Dorn 3» der innerhalb des aus dem ringförmigen Schlitz
2a extrudierten rohrförmigen (schlauchartigen) Filmes angeordnet ist und den Film im expandierten Zustand stützt (trägt). Ein
zweiter Teil der Vorrichtung umfaßt, wie in der Fig. 2 dargestellt
ist, eine Scheibe 4, die verhindert, daß sich der erzeugte Film entlang des Weges des hergestellten Filmes biegt,
einen oberhalb dieses Weges angeordneten fixierten Dorn 3' und einen rotierbaren Dorn 5· Ein dritter Teil der Vorrichtung
umfaßt eine Führungsplatte 20 zum Abflachen des rohrförmigen
Filmes F, der den zweiten Teil passiert hat9 sowie Haltewalzen
8 zum Herausziehen des abgeflachten rohrförmigen Filmes F„
Die vorstehende Beschreibung gibt einen allgemeinen Überblick über die vorliegende Erfindung, die nachfolgend näher erläutert
wird. Bevor die Erfindung nachfolgend näher erläutert wird, wird jedoch die Reihenfolge der Herstellung des rohr-
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förmigen Filmes beschrieben, weil dies das Verständnis für die nachfolgend beschriebenen Einzelheiten erleichtert. Der
hier erläuterte rohrförmige Film F wird beispielsweise so wie in Fig. 1 dargestellt hergestellt.
In einer ersten Stufe liegt der aus der ringförmigen Düse 2
austretende Film im geschmolzenen Zustand vor und nimmt leicht eine solche Form an, daß er den fixierten Dorn 3 umgibt· Von
der ringförmigen Düse bis zu dem fixierten Dorn 3„bewegt sich
der rohrf örmige Film in gerader Linie nach vorwärts und wird nicht tordiert. Vorzugsweise sollte der rohrförmige Film
vielmehr in innigem Kontakt mit dem fixierten Dorn 3 stehen. Eine weitere Bedingung in der ersten Stufe ist die, daß der
rohrförmige Film so schnell wie möglich abgekühlt und verfestigt
wird. Anschließend wird dem rohrförmigen Film F zwischen der ersten und der zweiten Stufe eine geeignete Torsion erteilt.
Die Torsion wird insbesondere in der Weise erzeugt, daß man den Dorn 5 rotiert, während man den Dorn 3 im fixierten Zustand
beläßt. Eine weitere Bedingung ist die, daß der Film nach dem Passieren des fixierten Dorns 3 auf eine Temperatur erhitzt
wird, bei der er verstreckbar ist, da der Film in der Nähe des fixierten Dorns 3 im verfestigten (erstarrten) Zustand
vorliegt. Durch Verformen des erhitzten rohrförmigen Filmes in einer spezifischen Richtung während seines Verstreckens ist ■
es möglich, den Film in schräger Richtung (oblique direction) zu orientieren. Da es erwünscht ist, daß der rohrförmige Film
F nach dem Passieren der zweiten Stufe im verformten Zustand vorliegt, werden die Führungsplatte 20 und die Haltewalzen 8
synchron und konzentrisch mit dem rotierbaren Dorn 5 rotiert. Nachdem der Film die obigen Stufen durchlaufen hat, erhält
man einen rohrförmigen Film F, der in schräger Richtung orientiert
ist. Außerdem nehmen an dem oben beschriebenen Verfahren noch zusätzliche Hilfseinrichtungen teil, die nachfolgend
näher beschrieben werden.
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Wie in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, ist in der
Nähe .der ringförmigen Düse 2 entlang ihres äußeren Umfanges
ein Luftbehälter 9 mit einem ringförmigen Schlitz 9a vorgesehen. Die aus dem Schlitz 9a ausströmende Luft bläst gegen
die periphere Oberfläche des konischen Filmes 9 der aus dem
Schlitz 2a der ringförmigen Düse 2 extrudiert worden ist9
und kühlt ihn ab. Ein langgestrecktes (längliches) Bohr 41 öffnet sich in den Hohlraum zwischen der ringförmigen Düse
und dem fixierten Dorn 35 der von dem rohrförmigen Film umgeben
ist. In dem fixierten Dorn 3 ist ein Schlitz Ja vorgesehen,
der mit einer Vakuumquelle in'Verbindung steht» Demgemäß
steht der rohrförmige Film F in innigem Kontakt mit der
Peripherie des fixierten Dorns 3S so daß die Torsion des
zwischen dem fixierten Dorn 3 "und dem rotierbaren Dorn 5
angeordneten rohrförmigen (schlauchartigen) Filmes sich nicht
auf den Film vor dem fixierten Dorn 3 ausbreitet.„ Dieser
innige Kontakt führt zu einer Verzögerung der Geschwindigkeit
der Vorwärtsbewegung des rohrförmigen Filmes F5 erleichtert
jedoch die Verstreckung des Filmes in der nachfolgenden Stufe.
In der Nähe des unteren Endes des fixierten Dox\ns 3 befindet
sich der rohrförmige Film F auf einer Temperatur unterhalb
seines Schmelzpunktes und wird allmählich, fest. Das kritischste Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß dem
rohrförmigen Film F zwischen dem fixier-ten Dorn 3 und dem ro-·
tierbaren Dorn 5 eine molekulare Orientierung erteilt wird.
Außen an dem rohrförmigen Film F ist eine geeignete Heizeinrichtung
10 vorgesehen, mit deren Hilfe es möglich ist, den
rohrförmigen Film F, der den fixierten Dorn 5 verlassen hat,
auf die VerStreckungstemperatur zu erhitzen« Y/enn dem:.rohrförmigen
Film F eine Torsion erteilt wir&4 weist der Film
vorzugsweise eine genau zylindrische Form aufo 2u diesem
Zweck ist eine eine Biegung verhindernde Scheibe 4 und ein fixierter Dorn 31 vorgesehen« Zwischen dem fixierten Dorn 31
und dem rotierbaren Dorn 5 befindet sich ein Schlitz 5a»
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der mit der Vakuumquelle in Verbindung steht. Dementsprechend kann der rohrförmige Film F einen innigen Eontakt mit dem
rotierbaren Dorn 5 herstellen. Der rohrförmige Film F wird in innigem Eontakt mit dem Dorn 3 und dem Dorn 5 gehalten
■und er behält durch Kontakt mit der Scheibe 4- und dem fixierten
Dorn 3* seine zylindrische Form bei. In diesem Zustand
werden der rotierbare Dorn 5 'voaä. die Haltewalzen 8
kontinuierlich synchron und konzentrisch rotiert, wodurch der rohrförmige Film F unter einem bestimmten Winkel in einer
schrägen Richtung gestreckt wird, während er in der TJmfangsrichtung
zwischen dem fixierten Dorn 3 und dem rotierbaren
Dom 5 verformt und schräg orientiert werden kann.
Bei diesem Vorgang wird'der Abstand zwischen dem fixierten
Dorn 3 tmcL dem rotierbaren Dorn 5 verhältnismäßig groß gemacht.
Dies ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung. Der rohrförmige Film, der die erste Stufe verlassen hat, wird,
wie oben angegeben, abgekühlt und verfestigt. Für einen bestimmten Zeitraum wird er mittels einer geeigneten Heizquelle
auf die Verstreckungstemperatur wieder—erhitzt· TTm der Heizquelle eine große Oberfläche und eine ausreichende Erhitzungszeit zur Verfügung zu stellen, wird der Abstand zwischen dem
fixierten und dem rotierbaren Dorn vergrößert. Als Folge des größeren Abstandes wird ein größerer Bereich des rohrförmigen
Filmes verformt und es besteht die Gefahr, daß eine Biegung auftritt. Um dies zu verhindern, sind die eine Biegung verhindernde
Scheibe 4 und der fixierte Dorn 3* vorgesehen. Es
besteht ein zunehmender Bedarf für solche Vorrichtungen mit einer höheren Geschwindigkeit des rohrförmigen Filmes. Derzeit
wird der fixierte Dorn 3' vorzugsweise gekühlt.
Entlang der Mittellinie des Doms 5 erstreckt sich eine rotierbare
Welle 21, die an dem Dorn 5 befestigt ist »und darunter ist ein Zahnrad oder Kettenzahnrad 22 angeordnet. Eine Kette
18 greift in das Kettenzahnrad 22 ein. Durch Antreiben der
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Kette 18 kann eier rotierbare Dorn 3 rotiert werden. Jfcuf
dem Dorn 5 ist eine B&schich^imgse^Lnrietefcxmg 6 zäun Aufbringen
eines Klebstoffes für die Verwendung bei ^der herstellung·
eines Laminatf ümes angeordnet. Die Klebstof fbeschichtungseinrichtung
ist so gestaltet, daß sie durch einen Schlitz 6a einen Klebstoff aufbringt. Es kann auch eine Seschichtungseinrichtung
vom Sprühtyp verwendet werden. Der auf diese Weise erhaltene Läminatfilm ist das brauchbarste Produkt, das er- ·
findungsgemäß hergestellt werden kann. Da ;dies:er Laminatfilm
als- Folge der Abflachung des schräg orientierten (helixartig
orientierten) rohrförmigen Filmes eine Zweischichtenstruktur aufweist, überschneiden sich die schrägen Orientierungen des
oberen und des unteren Filmes in* übereinandergelegten Zustand
und deshalb weist der Film ähnliche mechanische Eigenschaften wie ein biaxial orientierter Film.auf.
Dementsprechend weist dann, wenn der obere und der untere Film
so übereinanderliegen, daß ihre schrägen OrientiBrungen sich
unter rechten Winkeln Miteinander schneiden (kreuzeii), der resultierende
Läminatfilm ausgewogene mechanische Festigkeits- .
eigenschaften, insbesondere Zug- und Reißfestigkeiten in der
Längs- und Querrichtung,auf und erweist sich als·sehr gut
brauchbar als zäher Yerpackungsfilm. Die Beschichtungseinrichtung
6 kann weggelassen werden, wenn ein Laminatfilm nicht erwünscht ist.
Zum Einblasen von Luft in den rohrförmigen Film ist zwischen
dem rotierbaren Dorn 5 un\d den Haltewalzen 8 ein langgestrecktes
Rohr 7 und zwischen dem fixierten Dorn 3 und. der die Biegung
verhindernden Platte 4 ein langgestrecktes Rolhr 4-3 vorgesehen,.
Die aus den^^ Lufteinführimgsrohren 7j 44 un<3· 43 ausströmende
Luft strömt mit verschiedenen Geschwindigkeitien:. Die Luft wird
weder erhitzt noch gekühlt. Bei den Leitungen Λ6 und H7
der Fig. 1 handelt tes sich xw eine Einlaß- «und seine
Leitung, durch welche Wasser zum /Kühlen des fixierten 3)orns
fließt,und bei den Leitungen 12 und 14 handelt es sich um
Rohrleitungen, die an die Vakuumquelle angeschlossen sind. Die Leitungen 13 und 14 stellen Lufteinlaßrohrleitungen dar
Wie oben angegeben, ziehen die Haltewalzen 8 den Film F im
abgeflachten Zustand heraus und rotieren synchron und konzentrisch mit dem rotierbaren Dorn 5· Wie in der Fig. 1 dargestellt,
sind die Haltewalzen 8 auf einer rotierbaren Trägerplatte 29 angeordnet, die auf einer Vielzahl von Ständern 23
(vier Ständer in den Zeichnungen) aufliegt. Die oben beschriebenen Dorne sind· im Zentrum des von den Ständern umgebenen
Zwischenraumes angeordnet. Die Haltewalzen 8 werden mittels eines auf der rotierenden Trägerplatte 29 angeordneten Motors
M, in Rotation versetzt. Die ringähnliche Führungsschiene 28 liegt auf den oberen Enden der Ständer auf und die rotierbare
Trägerplatte 29 ist auf der Führungsschiene 28 rotierbar gelagert. Die rotierbare Trägerplatte 29 wird mittels des Motors
M2 in Rotation versetzt und die Drehkraft des Motors M2 wird
durch die Zahnradeinrichtungen 30, 31 und 32 auf die Antriebskette 33 übertragen. Die Kette 33 greift in ein Kettenzahnrad
34 ein, das in einem Trichter 35 vorgesehen ist, der von der
rotierbaren Trägerplatte 29 absteht. Dementsprechend wird beim Einschalten des Motors Mp die rotierbare Trägerplatte 29 synchron
und konzentrisch mjjt dem rotierbaren Dorn 5 in Rotation,
versetzt.
Es ist auch eine Einrichtung zur Einstellung der vertikalen Bewegung der rotierbaren Trägerplatte 29, nämlich der vertikalen
Position der Haltewalzen 8, vorgesehen. In jeden der Stander 23 ist eine Schraubstange 24 eingeschraubt und in
jedem der Ständer 23 ist ein Kegelrad 25 vorgesehen. Ein
Kegelrad 26, das auf einer Antriebsseite des Motors M^ vorgesehen
ist, greift in das Kegelrad 25 ein. Das Kegelrad 25
in jedem der Ständer wird durch eine Verbindungsstange 27 mit
einem Kegelrad an beiden Enden synchron gedreht. Durch die
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Rotation des Motors M,, machen alle Schraubstangen 24 eine
synchrone vertikale Bewegung. Auf diese Weise kann die vertikale Position der rotierbaren Trägerplatte 29 kontrolliert
werden.
Patentansprüche;
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Claims (1)
- Patentansprüche1v Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen bzw. schlauchartigen Filmes, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt eine erste Stufe, in der eine Kombination aus einer ringförmigen Düse, die an einen Extruder zum Extrudieren eines thermoplastischen Harzes angeschlossen ist, und einem fixierten Dorn, der auf der gleichen axialen Linie wie die Düse in einem bestimmten Abstand von der ringförmigen Düse angeordnet ist, verwendet wird, eine zweite Stufe, in der eine Kombination aus dem fixierten Dorn und einem rotierbaren Dorn, der auf der gleichen axialen Linie wie der fixierte Dorn in einem bestimmten' Abstand von dem fixierten Dorn angeordnet ist, verwendet wird, und eine dritte Stufe, in der eine Kombination aus dem rotierbaren Dorn und einem Paar Haltewalzen zum Herausziehen . des rohrförmigen Filmes in abgeflachtem Zustand, die in einem bestimmten Abstand von dem rotierbaren Dorn angeordnet sind, verwendet wird, wobei die erste Stufe darin besteht, daß der Film aus einer ringförmigen Düse extrudiert, in gerader Linie vorwärtsbewegt, expandiert und auf den Umfang des fixierten Doms aufgebracht wird, wobei der rohrförmige Film während dieser Zeit durch Aufblasen von Luft gekühlt und verfestigt wird, wobei die zweite Stufe darin besteht, daß der zwischen beiden Dornen angeordnete rohrförmige Film auf die Verstrek- · kungstemperatur erhitzt, der rotierbare Dorn in diesem Zustand rotiert wird, um dadurch den rohrförmigen Film in einer schrägen Richtung zu verstrecken und ihm eine schräge Orientierung zu verleihen, und wobei die dritte Stufe darin besteht, die Haltewalzen synchron und konzentrisch mit dem rotierbaren Dorn in der zweiten Stufe zu drehen, um so irgendeinen nachteiligen Einfluß zu verhindern, der in der zweiten Stufe auf die schräge Orientierung ausgeübt werden kann.2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem fixierten und dem rotierbaren Dorn eine eine Bie-309840/10172316Q8agung verhindernde Scheibe und/oder ein anderer fixierter Dorn angeordnet werden, um zu verhindern, daß sich der rohrförmige Film biegt, wenn er zwischen diesen Dornen hindurchgeführt wird.3. Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen Filmes, gekennzeichnet durch einen Extruder und eine ringförmige Düse zum Extrudieren eines rohrförmigen Filmes aus einem thermoplastischen Harz, eine in der Hähe der Düse angeordnete Einrichtung zum Kühlen des Filmes, einen oberhalb der Düse koaxial damit befestigten fixierten Dorn, der auf seiner peripher en Oberfläche einen Schlitz zum Ansaugen des Filmes aufweist, um ihn auf dem fixierten Dorn festzuhalten, einen oberhalb, des fixierten Dorns koaxial damit befestigten rotierbaren Dorn, der auf seiner peripheren Oberfläche einen Schlitz·':zum Ansaugen des Filmes auf v/eist, um ihn auf dem rotierbaren Dorn festzuhalten, wobei der rotierbare Dorn in der Lage ist, den Film zwischen sich und dem fixierten Dorn zu tordieren, um den Film dadurch schräg zu orientieren, eine zwischen dem fixierten Dorn und dem rotierbaren Dorn außen angeordnete Einrichtung zum Erhitzen des rohrförmigen Filmes auf seine Orientierungstemperatur und ein Paar Haltewalzen zum Herausziehen des orientierten Filmes, die oberhalb des rotierbaren Dorns angeordnet sind und in der Lage sind, mit dem rotierbaren Dorn synchron und konzentrisch zu rotieren·4. Vorrichtung nach Anspruch J, gekennzeichnet durch eine eine Biegung verhindernde Scheibe und/oder einen weiteren fixierten Dorn, der zwischen dem fixierten Dorn und dem rotierbaren Dorn angeordnet ist.3Ö9Ö40/TQ17Leerseite
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