DE1629812B1

DE1629812B1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von biaxial ver streckten schlauchfolienbahnen aus polyaethylen

Info

Publication number: DE1629812B1
Application number: DE19661629812
Authority: DE
Inventors: Heinz Erich Pahlke
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1965-03-12
Filing date: 1966-03-11
Publication date: 1971-03-18
Also published as: BE677790A; DK122864B; US3456044A; GB1096127A; JPS5112669B1; SE303193B; ES324095A1; JPS4837351B1; NL139074B; NL6603207A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- Schlauchfolienbahn beim Durchlaufen der Heizzone

stellen von biaxial verstreckten Schlauchfolienbahnen und beim Verstrecken möglich ist.

aus Polyäthylen mit einer Dichte unter 0,94 g/cm³, Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Luft-

bei dem die mittels Preßluft aufgeblasene Schlauch- strom in Förderrichtung der Schlauchfolienbahn folienbahn unter gleichzeitigem Kühlen mit einem 5 mit einer Geschwindigkeit zwischen 3000 und

Luftstrom in einer Heizzone auf die Verstreckungs- 30 000 m/Min, ausgeblasen wird und daß dabei zu-

temperatur erwärmt, anschließend biaxial verstreckt sätzliche Kühlluft an mehreren senkrecht überein-

und durch ein Walzenpaar flachgelegt und abgezogen anderliegenden Stellen der Heizzone durch Ansaugen

wird. durch den Luftstrom dem Schlauch zugeführt wird.

Polyäthylen niedriger Dichte hat wohlbekannte ίο Hierdurch wird eine genaue Temperaturführung

Vorteile, so z. B. die Zähigkeit bei tiefer Temperatur, der Schauchfolienbahn vor und nach ihrem biaxialen

Festigkeit und verhältnismäßig niedrigen Preis. Die Orientieren ermöglicht, so daß sich nunmehr auch

wünschenswerte Verwendung solche Filme zum Ver- Schlauchfolienbahnen mit einer Wandstärke von

packen, besonders für Anwendungen bei tiefer Tem- mehr als 25 μ zufriedenstellend verstrecken lassen,

peratur und für Anwendungen, wo ein Schrumpf- 15 Vorzugsweise wird die zusätzliche Kühlluft mit

effekt mit einem hohen Prozentsatz von Schrumpfung Raumtemperatur und an verschiedenen Stellen unter-

und damit gekoppelter hoher Schrumpfkraft zugleich halb oder oberhalb der Zuführungsstelle des Luft-

mit den anderen bekannten Vorteilen erforderlich stromes in die Heizzone eingeführt. Den kühlenden

sind, empfehlen das Polyäthylen mit niedriger Dichte Luftstrom führt man zweckmäßigerweise etwa in der

für die Herstellung von biaxial orientierten Filmen. 20 Mitte der Heizzone ein.

Röhrenförmiges biaxial orientiertes Polyäthylen Der kühlende Luftstrom kann als Druckluft in

niedriger Dichte ist jedoch bisher noch nicht in zu- einer Menge von etwa 570 bis 2800 l/Min, eingeführt

friedenstellender Weise hergestellt worden. Schläuche werden.

aus Polyäthylen niedriger Dichte sind durch ein be- Der kühlende Luftstrom sollte in der Regel mit kanntes Verfahren biaxial orientiert worden, bei dem 25 Raumtemperatur eingeblasen werden, vorzugsweise man den Schlauch durch einen einen einzelnen mit einer Temperatur zwischen 5,5 und 33° C unterSchacht bildenden Erhitzer führte und durch Druck- halb der Temperatur des Schlauches. Diese kann kraft radial expandierte. Die Expansionsverhältnisse beim Verstrecken zwischen 8,3 und 27,8° C unterwaren jedochnierbei unkontrollierbar, da die Verstrek- halb des kristallinen Schmelzpunktes des PoIykungstemperatur nicht oder nur unzureichend ge- 30 äthylens gehalten werden.

regelt wurde, weshalb nur dünne Filme mit Dicken Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur unterhalb 25,4 μ, so beispielsweise mit 12,7 μ, her- Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung gestellt werden konnten. Zum Verpacken gewisser mit einem ersten und einem zweiten Quetschwalzen-Nahrungsmittel, so z. B. von Truthähnen, ist es er- paar, wobei die Walzen des zweiten Quetschwalzenforderlich, daß der orientierte Film eine Dicke um 35 paares mit einer größeren Umfangsgeschwindigkeit etwa 38,1 μ oder darüber besitzt, damit er genügend als die Walzen des ersten Quetschwalzenpaares anfest ist, genügend dauerhaft und gegen Durchstechen treibbar sind, mit Mitteln zum Zuführen von Druckstabil. Auch ist eine hohe Schrumpfung mit damit luft in das Innere der Schlauchfolienbahn, mit mehverbundener hoher Schrumpfkraft bei 90° C erfor- reren zylindrischen, die Schlauchfolienbahn umderlich, um eine Verpackung zu erhalten, welche 40 gebenden Strahlungsheizkörpern, die in Abständen ihren Inhalt während der Lagerung, besonders bei voneinander übereinander angeordnet sind, und mit tiefen Temperaturen, in angemessener Weise schützt. Mitteln zum Zuführen des kühlenden Luftstromes

In der britischen Patentschrift 965 003 sind ein zwischen die Außenfläche der Schlauchfolienbahn Verfahren und eine Vorrichtung zum biaxialen Ver- und die Innenfläche der zylindrischen Strahlungsstrecken von Schlauchfolienbahnen aus thermo- 45 heizkörper. Die Vorrichtung ist dadurch gekennplastischen Kunststoffen beschrieben. Nach diesem zeichnet, daß die Mittel zum Zuführen des kühlen-Verfahren wird ein Schlauch aus Polyäthylen da- den Luftstromes aus einer die Schlauchfplienbahn durch biaxial orientiert, daß man ihn im aufgeblase- umgebenden ringförmigen Düse mit einem angenen Zustand durch eine Heizzone führt und biaxial schlossenen Gebläse bestehen, wobei der Düsenspalt reckt. Hierbei bringt man den Schlauch in der Er- 50 der zwischen zwei Heizelementen angeordneten Düse hitzungszone mit einem Strom von Kühlmitteln bei schräg in Förderrichtung der Schlauchfolienbahn auf einer Temperatur unterhalb derjenigen des Schlauches die Schlauchfolienbahn gerichtet ist.
in Berührung. Zweckmäßigerweise sind in dem Raum zwischen

Mit diesem Verfahren ist es zwar möglich, die der Außen- und Innenwand jedes zylindrischen Heiz-

Schlauchfolienbahn gleichmäßig um ihren Umfang 55 elementes mehrere elektrische Widerstände ange-

auf die zum Verstrecken erforderliche Temperatur ordnet, und die Innenwand weist ein Gitter auf.

zu erwärmen, jedoch kann eine genaue Steuerung An Hand der Druckzeichnung wird ein Ausfüh-

der Temperatur der Schlauchfolienbahn beim Durch- rungsbeispiel gezeigt.

laufen der Heizzone und beim Verstrecken hierdurch Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer

nicht erzielt werden. Dieses bekannte Verfahren 60 Vorrichtung mit einem Extruder zum Herstellen

eignet sich deshalb ebenfalls nur zur Herstellung von biaxial verstreckter Schlauchfolienbahnen,

Schlauchfolienbahnen mit einer Wandstärke unter- Fig. 2 eine vergrößerte, teilweise geschnittene

halb von 25 μ. Teilansicht des Extruders nach Fig. 1 zum Herstel-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei len biaxial verstreckter Schlauchfolienbahnen,

dem eingangs dargelegten Verfahren das Erwärmen 65 Fig. 3 eine schematische Darstellung einer ande-

der Schlauchfolienbahn auf die zum Verstrecken ren Vorrichtung und

günstigste Temperatur derart zu gestalten, daß eine Fig. 4 eine vergrößerte, teilweise geschnittene

möglichst genaue Steuerung der Temperatur der Teilansicht eines Luftverteilungsringes.

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Der Schlauch kann in bekannter Weise durch werden. Sie bedient sich eines zylindrischen Strah-Extrudieren hergestellt werden. Beispielsweise wird, lungsheizkörpersystems 30, welches aus einer Viel-•wie in Fig. 1 und 2 gezeigt wird, das Polyäthylen zahl zylindrischer Heizelemente42, 44, 46 und 48 in einen Extruder eingeführt, in dem es auf eine besteht, welche im Abstand voneinander angeordnet geeignete Temperatur, d. h. 50 bis 70° C oberhalb 5 sind und einen mittigen Durchlaß für den Schlauch des Schmelzpunktes, erhitzt wird. Der Extruder kann 20 besitzen. Jedes dieser Heizelemente 42, 44, 46 mit einer ummantelten Kammer 10 versehen sein, und 48 umfaßt eine Reihe elektrischer Widerstände durch welche ein Heizmedium zirkuliert. Eine 65, welche in gleichem Abstand um den Umfang Schnecke 8 drückt das geschmolzene Polymer durch jedes Elementes 42, 44, 46 und 48 herum und somit eine Düse 12; letztere ist mit einem zentralen Mund- io um den in diesem befindlichen mittigen Durchlaß stück 14 versehen, welche mit einer Luftversorgungs- herum angeordnet sind und mittels nicht abgebildeter anlage 16 verbunden ist. Der entstehende Schlauch Regeltransformatoren geregelt werden. Die innere 20 wird aufgeblasen durch Einführung von Luft in Wandfläche jedes Heizelementes 42, 44, 46 und 48 sein Inneres, wobei die Luft in genügender Menge ist vorzugsweise mit einem Gitter 63 versehen, hinter eingebracht wird, um den gewünschten Durchmesser 15 dem die Widerstände 65 angeordnet sind. Der Durchzu erhalten. Der aufgeblasene Schlauch 20 wird durch messer des mittigen Durchlasses ist genügend groß, das Innere eines Kühlringes 22 mittels eines Paares um den Schlauch 20, wenn er in seinem radial ausrotierender Quetschwalzen 24 nach aufwärts gezo- gedehnten Zustand ist, ein Hindurchtreten mit einem gen; die Quetschwalzen 24 dienen dabei auch zum genügenden Abstand zu erlauben. Zusammendrücken des Schlauches 20 und bewirken, 20 Ein Kühlmittelstrom hoher Geschwindigkeit, beidaß die Luft in demjenigen Teil des Schlauches 20, spielsweise Luft, wird angrenzend an den sich nach welcher sich zwischen den Quetschwalzen 24 und oben bewegenden Schlauch 20 eingeführt, wobei das der Düse 12 befindet, zurückgehalten wird. Der Kühlmittel auf den Schlauch 20 in der Erhitzungs-Kühlring 22 wird mit Kühlluft gespeist. Diese tritt zone und auch in Nachbarschaft der Ziehzone aufdurch Löcher, die sich in dem Kühler 22 befinden, 25 trifft. Wie in F i g. 3 gezeigt, kann dieser Luftstrom auf die Außenflächen des Schlauches 20. Der Luft- zwischen den Heizelementen 44 und 46 mittels einer strom kühlt den expandierenden Schlauch 20 auf die ringförmigen Düse 50 eingeführt werden, wobei gewünschte Temperatur ab. Der Schlauch 20 kann letztere mit einem Kompressor oder einem Gebläse anschließend aufgewickelt und dann erst orientiert 51 in Verbindung steht. Dadurch wird der Schlauch werden; er kann aber auch, wie in F i g. 1 gezeigt, 30 20 von einem sich nach aufwärts bewegenden Luftim Anschluß an seine Herstellung orientiert werden. strom umgeben. Die Heizelemente 42, 44, 46 und 48 Zum Orientieren im kontinuierlichen Verfahren sind so angeordnet, daß die anfangs auf Raumläuft der plattgedrückte Schlauch 20 dann über Füh- temperatur befindliche Luft stets auf einer Temperungsrollen 26 zu angetriebenen Quetschwalzen 28; ratur unterhalb derjenigen des Schlauches 20 gehaler wird hierauf unter Bildung einer zweiten Blase 35 ten wird, wodurch die Temperatur des Schlauches 20 mit Luft aufgeblasen. Die Blase wird durch zylin- gesteuert wird und seine Überhitzung in der Ziehdrisch angeordnete Strahlungsheizkörper hindurch zone verhindert wird.

senkrecht nach oben gezogen, wobei der Schlauch 20 Die ringförmige Düse 50, wie sie in F i g. 4 gezeigt

auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der er ge- wird, hat eine Blasöffnung in Form einer Schrägnut streckt werden kann und sich hierbei orientiert. Diese 4° 55. Der Winkel, den die Ebene der Schrägnut 55 Temperatur liegt unterhalb derjenigen, bei der der mit der Achse des Schlauches 20 und des Heizschlauch 20 beim Strecken nur im Querschnitt ab- systems bildet, ist so lange nicht kritisch, wie die nimmt, ohne daß dabei eine merkbare Orientierung Luft nach oben strömt.

auftritt. Der Schlauch 20 wird während seiner Auf- Durch die Bewegung des Schlauches 20 wird Um-

wärtsbewegung durch das Heizsystem durch Luft 45 gebungsluft unterhalb des Heizelementes 48 (Pfeile gekühlt, welche durch die aus einer ringförmigen 60) angesaugt; in gleicher Weise tritt Umgebungsluft Düse austretende Luft angesaugt wird. zwischen den Heizelementen 46 und 48 (Pfeile 62),

Der Schlauch 20 läuft durch eine aus Walzen 32 zwischen den Heizelementen 44 und 46 (Pfeile 64) gebildete Flachlegevorrichtung und wird durch an- und zwischen den Heizelementen 42 und 44 (Pfeile getriebene Quetschwalzen 34 flachgedrückt. Die Um- 5° 66) ein.

f angsgeschwindigkeit der Quetschwalzen 34 ist größer Die von dem Gebläse oder Kompressor 51 ge-

als jene der Quetschwalzen 28, um einerseits einen lieferte Luftmenge braucht im Vergleich zu den beim biaxialen Verstrecken gebildeten Durchhang zu obenerwähnten Strömen von Raumluft nicht groß beseitigen oder andererseits eine zusätzliche Reckung zu sein. Der von der Düse 50 bewirkte Luftstrom in Förderrichtung zu bewirken. Somit wird die er- 55 (Pfeile 68) erzeugt in Verbindung mit den anderen wünschte Orientierung des Schlauches 20 während Luftströmen die erwünschte Kühlung, seines Durchganges durch die Vorrichtung im Raum Der Schlauch 20 wird somit durch die nach oben

zwischen den Quetschwalzen 28 und 34 (Förderrich- strömende Luft während seines Aufstiegs durch das tung), wie auch quer dazu (Transversalrichtung) Strahlungsheizkörpersystem 30 gekühlt, erzeugt. Nachdem der Schlauch 20 durch die 60 Vorzugsweise kühlt man den expandierenden Quetschwalzen 34 gelaufen ist, wird er über Leit- Schlauch 20 nach Beendigung der Expansion schnell rollen 36 geführt und schließlich auf einer Trommel ab, um ein Tempern zu vermeiden und einen Film aufgewickelt, wobei der hierbei ausgeübte Zug ge- zu erzielen, welcher maximale Schrumpfung besitzt, regelt wird. Zur Erzeugung von Folien kann der Wie in Fig. 3 gezeigt, kann ein Luftverteilungs-

Schlauch 20, nachdem er durch die Quetschwalzen 65 ring 53 vorgesehen werden, um den Schlauch 20 34 gegangen ist, aufgeschlitzt werden. schnell abzukühlen und um den Luftstrom und, wenn

Die Temperaturregelung kann beispielsweise, wie gewünscht, die Luftblase zu stabilisieren. Ein Abim einzelnen in Fig. 3 gezeigt wird, vorgenommen saugsystem 54, mit welchem erhitzte Luft abgezogen

werden kann, kann ferner die Geschwindigkeit der im Strahlungsheizkörpersystem 30 nach aufwärts ■strömenden Luft vergrößern.

Für den Fall, daß die Schrumpfung des Schlauches 20 bei einer bestimmten Temperatur zu hoch ist, kann der Schlauch 20 nach üblichen Verfahren getempert werden.

Wenn ein Tempern gewünscht wird, kann der Schlauch 20 wieder aufgeblasen werden, wobei er eine Blase 70 bildet und unter Zugspannung kommt. Der Schlauch 20 wird durch ein Heizelement 72 auf die Vergütungstemperatur erwärmt, während er in gereckter Form gehalten wird. Der Grad der transversalen Spannung kann durch Verändern des Aufblasens der Blase 70 geregelt werden, während die Zugspannung in Förderrichtung durch Regelung der relativen Geschwindigkeiten zweier Walzenpaare 74 und 76 geregelt wird.

Die zwischen den oberen Heizelementen 42 und 44 eintretende Luft kühlt stärker als die zwischen und unter den unteren Heizelementen 44, 46 und 48 angesaugte Luft.

Die Temperatur der Kühlluft nimmt durch das zusätzliche Einströmen von Raumluft zwischen den im Abstand angeordneten Heizelementen 42, 44, 46 und 48 ab. Zur Herabsetzung der Temperatur der Kühlluft können andere Verfahren angewandt werden. Man kann beispielsweise gekühlte Luft zuführen.

Es ist wünschenswert, die Temperatur um den Umfang des Schlauches 20 herum einheitlich zu halten. Vorzugsweise werden die elektrischen Widerstände 65 in einheitlichem Abstand um den Umfang der Heizelemente 42, 44, 46 und 48 angeordnet. Gewissen Abweichungen beim Betrieb, wie Schwankungen in der Filmdicke, ungleiches Erhitzen der Schlauchoberfläche oder ungleiche Luftströme, kann man dadurch begegnen, daß man die Düse 50 allein oder in Verbindung mit dem Strahlungsheizkörpersystem 30 oder auch den Schlauch 20 in Rotationsschwingungen in bezug auf die senkrechte Achse versetzt.

Die genaue Einführungsstelle für die Kühlluft kann etwas variieren und kann leicht durch einfache Versuche festgelegt werden; diese Stelle richtet sich nach der Größe des Schlauches, nach der zu bewerkstelligenden Herabsetzung der Filmdicke, der Zusammensetzung des zu behandelnden Materials und nach den Abmessungen der Heizzone, um einige Faktoren zu nennen. Es kann jedoch als allgemeiner Leitgedanke festgehalten werden, daß der Luftstrom nicht so nahe an der Ziehzone eingeführt werden soll, daß er die physikalische Stabilität des Schlauches zerstört, d. h., daß er diesen zum Vibrieren bringt. Darüber hinaus darf der Luftstrom, wenn er mit Vorteil eingesetzt werden soll, offensichtlich nicht zu weit von der Ziehzone entfernt angeordnet werden, daß seine Geschwindigkeit im Zeitpunkt des Auftreffens stärker herabgesetzt ist, als dies durch das Ansaugen erreicht werden würde. Es wurde gefunden, daß es günstig ist, wenn der Ort für die Einführung des Hochgeschwindigkeitsluftstromes etwa in der Mitte der Heizzone liegt. Verständlicherweise kann auch eine Vielzahl von Luftverteilungsringen, wenn notwendig, Verwendung finden, um die Temperatur der Kühlluft zu regem.

Obgleich die Verwendung mehrerer zylindrischer Strahlungsheizkörper beschrieben wurde, kann das Heizsystem aus nur einem einzigen Heizkörper bestehen, der individuell regelbare Heizzonen besitzt und Düsen entlang seiner Längsachse, durch welche Luft strömen kann. Die Länge des Heizsystems und die Anzahl der Heizkörper hängt von den besonderen Betriebsbedingungen ab und ist nicht sehr kritisch.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum HersteHen von biaxial verstreckten Schlauchfolienbahnen aus Polyäthylen mit einer Dichte unter 0,94 g/cm³, bei dem die mittels Preßluft aufgeblasene Schlauchfolienbahn unter gleichzeitigem Kühlen mit einem Luftstrom in einer Heizzone auf die Verstreckungstemperatur erwärmt, anschließend biaxial verstreckt und durch ein Walzenpaar flachgelegt und abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom in Förderrichtung der Schlauchfolienbahn mit einer Geschwindigkeit zwischen 3000 und 30 000 m/Min, ausgeblasen wird und daß dabei zusätzliche Kühlluft an mehreren, senkrecht übereinanderliegenden Stel- ( len der Heizzone durch Ansaugen durch den Luftstrom dem Schlauch zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kühlluft mit Raumtemperatur und an verschiedenen Stellen unterhalb oder oberhalb der Zuführungsstelle des Luftstromes in die Heizzone eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kühlende Luftstrom etwa in der Mitte der Heizzone eingeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den kühlenden Luftstrom als Druckluft in einer Menge von 570 bis etwa 2800 l/Min, einführt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den kühlenden Luftstrom mit Raumtemperatur einbläst.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den kühlenden Luftstrom mit einer Temperatur zwischen 5,5 und 33⁰C unterhalb der Temperatur des Schlauches einbläst.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des Schlauches beim Verstrecken zwischen 8,3 und 27,8° C unterhalb des kristallinen Schmelzpunktes des Polyäthylens hält.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem ersten und einem zweiten Quetschwalzenpaar, wobei die Walzen des zweiten Quetschwalzenpaares mit einer größeren Umfangsgeschwindigkeit als die Walzen des ersten Quetschwalzenpaares antreibbar sind, mit Mitteln zum Zuführen der Druckluft in das Innere der Schlauchfolienbahn, mit mehreren zylindrischen, die Schlauchfohenbahn umgebenden Strahlungsheizkörpern, die in Abständen voneinander übereinander angeordnet sind, und mit Mitteln zum Zuführen des kühlenden Luftstromes zwischen die Außenfläche der Schlauchfolienbahn und die Innenflächen der zylindrischen Strahlungsheizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen des kühlenden Luftstromes aus einer die Schlauchfolienbahn (20) umgebenden

ringförmigen Düse (50) mit einem angeschlossenen Gebläse (51) bestehen, wobei der Düsenspalt (55) der zwischen zwei Heizelementen (46 und 44) angeordneten Düse (50) schräg in Förderrichtung der Schlauchfolienbahn (20) auf die Schlauchfolienbahn (20) gerichtet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen Außenwand und Innenwand jedes zylindrischen Heizelementes (42, 44, 46, 48) mehrere elektrische Widerstände (65) angeordnet sind und daß die Innenwand ein Gitter (63) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

109 512/348