Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung mehrachsig gestreckter Folienschläuche und Vorrichtling zur Durchführung des Verfahrens
Thermoplastische, kristallisierfähige, lineare Polyester behalten bekanntlich beim raschen Abkühlen ihrer Schmelze unter die Einfriertemperatur den amorphen Zustand bei und können durch nachfolgende Temperaturerhöhung oder durch mechanische Orientierung in den teilkristallinen Zustand übergeführt werden. Die Temperatur muss auf einen Wert gebracht werden, der unterhalb des Schmelzpunktes des Folienmaterials, jedoch oberhalb der Einfriertemperatur liegt. Die genannten Polyester zeigen unmittelbar am Schmelzpunkt einen starken Viskositätsabfall und ergeben dünnflüssige, unter ihrem Eigengewicht fliessfähige Schmelzen.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung mehrachsig gestreckter Folienschläuche aus diesen Polyestern weisen zwei aufeinanderfolgende Verfahrensschritte auf. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein unorientierter, amorpher Folienschlauch hergestellt. Im darauf folgenden, zweiten Verfahrensschritt wird dieser Folienschlauch durch Streckung orientiert. Diese Verfahrensschritte verlaufen in zwei nacheinander angeordneten Zonen, wobei in der ersten Zone, das heisst bei der Herstellung des nichtorientierten Schlauches im Schlauchinnenraum ein niedriger, bei der zweiten Zone, das heisst bei der Herstellung des orientierten Schlauches, ein höherer Überdruck angewandt wird. Die erste Zone wird durch den Düsenspalt und ein erstes Quetschwalzenpaar, die zweite Zone durch das erste und ein zweites Quetschwalzenpaar begrenzt.
Die Quetschwalzenpaare sollen nicht nur den Transport des Folienschlauches, sondern durch ihre unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten auch die Dehnung beziehungsweise Streckung des Schlauches in Längsrichtung und gleichzeitig die Abdichtung zwischen den beiden Druckräumen bewirken. Die Austrittsgeschwindigkeit der Polyesterschmelze ist dabei kleiner als die Geschwindigkeit des unorientierten Schlauches, dessen Geschwindigkeit wiederum kleiner als die des orientierten Schlauches ist.
Im ersten Verfahrensschritt wird der aus dem Ringspalt in die erste Zone extrudierte Folienschlauch durch ein unter Druck in seinem Innenraum eingeschlossenes Gasvolumen aufgeweitet. Dieser Überdruck muss entsprechend der niedrigen Viskosität der Schmelze unmittelbar nach dem Austritt des Materials aus dem Ringspalt klein sein. Die gewünschte Folienstärke wird durch das Querverzugsverhältnis des Schlauches, worunter das Verhältnis des Durchmessers des Schlauches zum Durchmesser der Düse verstanden wird, und durch das Längsverzugsverhältnis, worunter das Verhältnis zwischen der durch das erste Quetschwalzenpaar bewirkten Abzugsgeschwindigkeit des Folienschlauches und der Austrittsgeschwindigkeit der Schmelze aus dem Ringspalt verstanden wird, festgelegt.
Damit die amorphen Eigenschaften des aus der Schmelze erstarrenden Polyesters erhalten bleiben, wird der extrudierte Folienschlauch nach seinem Austritt aus dem Ringspalt rasch abgekühlt, indem er entweder einseitig von aussen oder aber beidseitig gekühlt wird.
Im Anschluss daran wird der ungestreckte Schlauch der zweiten Zone zugeführt, in der die Streckung vorgenommen wird. Hierfür wird der amorphe Folienschlauch nach seinem Transport aus der ersten Zone in die zweite Zone, der durch das erste Quetschwalzenpaar bewirkt wird, auf die günstigste Strecktemperatur erhitzt, während bzw. nach der Streckung abgekühlt, damit die durch die Streckung erzielte Orientierung des Schlauches im teilkristallinen Stadium eingefroren wird, flachgelegt und durch das zweite Quetschwalzenpaar, das ihm die höhere Geschwindigkeit erteilt, abgezogen. Der Quotient der Geschwindigkeit des zweiten zu der Geschwindigkeit des ersten Quetschwalzenpaares ergibt das Längsstreckverhältnis. Die erforderliche Kraft für die Streckung wird durch ! den Antrieb der Quetschwalzen- paare aufgebracht.
Die Querstreckung wird durch das im Schlauchinneren eingeschlossene Gasvolumen, welches infolge der für die Streckung erforderlichen Kraft unter einem vergleichsweise hohen Druck steht, erzielt.
Aus dem Quotienten des Durchmessers von quergestrecktem und ungestrecktem Schlauch ergibt sich bekanntlich das Querstreckverhältnis des gestreckten Schlauches. Das Produkt aus Längs- und Querstreckverhältnis ist das Flächenstreckverhältnis.
Bei der Durchführung der bekannten Verfahren Yässt die exakte Formung des den Ringspalt verlassenden noch plastischen Schlauches wegen seiner durch die geringe Viskosität der Schmelze bedingten geringen mechanischen Widerstandskraft und seiner noch ungenügend ausgebildeten elastischen Eigenschaften in dem ersten Druckraum nur geringe Drücke zu, während man in dem zweiten Druckraum zur Streckung des verfestigten amorphen Schlauches vergleichsweise hohe Drücke einstellen muss. Hierbei ist es schwierig, das für die Strekkung erforderliche Gas in den zweiten Druckraum einzuführen und die beiden Gasräume gegeneinander abzudichten. Es tritt vielmehr meist ein unerwünschter Gasaustausch zwischen dem unter höherem Druck stehenden zweiten Raum und dem unter niederem Druck stehenden ersten Raum auf, der zu einem Druckabfall in der Streckzone führt.
Dieser Druckabfall macht sich in Form eines vom zweiten Raum in den ersten Raum gerichteten, sogenannten Leckstromes bemerkbar, der zu ständig wechselnden Drücken in der Streckzone und somit zu unterschiedlichen Streckverhältnissen Anlass gibt. Weiterhin bedarf der Druck im Streckraum einer ständigen, regelnden Überwachung. Eine einwandfreie Abdichtung zwischen beiden Druckräumen gelingt auch nicht durch die für andere Folienmaterialien bekannte Verwendung von Schleppstopfen.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung wird nun mit geringem technischem Aufwand eine einfachere Verfahrensführung bei grösserer Betriebssicherheit gewährleistet. Ausserdem erhält manFolienschläuche von besonders gleichmässigen geometrischen Abmessungen.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird zur Bildung des ungestreckten Schlauches kein Innendruck angewendet, so dass der erste Druckraum in Fortfall kommt. Das Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung mehrachsig gestreckter Folienschläuche aus thermoplastischen, linearen Polyestern mit niedriger Schmelzviskosität ist dadurch gekennzeichnet, dass die Polyesterschmelze mit der Geschwindigkeit v0 aus einem ringförmigen Spalt unter Dehnung in Längsrichtung auf einen Kern, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Spaltes ist, extrudiert und durch Abkühlen in einen überwiegend unorientierten, gasdicht an dem Kern anliegenden Schlauch übergeführt wird, dass dieser Schlauch dann mit einer Geschwindigkeit vt > v0 einer Streckzone zugeführt wird,
in die man ein unter Überdruck stehendes Streckgas durch den Kern hindurch eingeführt hat, dass der Schlauch in der Streckzone auf die Strecktemperatur erwärmt, durch eine weitere Geschwindigkeitserhöhung auf die Geschwindigkeit v2 > vt und mit Hilfe des im Schlauchinnenraum unter Druck eingeschlossenen Gasvolumens gestreckt, während und/oder nach dem Strecken gekühlt und anschliessend gegebenenfalls flachgelegt und aufgewickelt wird. Die Spannung, unter deren Einwirkung der Folienschlauch auf den Kern gezogen wird, wird zweckmässigerweise von der mittels einer ersten Transportvorrichtung ausgeübten Zugkraft erzeugt. Dadurch kann ein inniger Kontakt und ein gasdichtes Anliegen des erstarrenden Schlauches auf dem Kern bewirkt werden.
Das Verfahren kann in der Weise durchgeführt werden, dass die extrudierte Polyesterschmelze mit einer definierten Geschwindigkeit v0 aus einer vorzugsweise senkrecht nach unten gerichteten Ringschlitzdüse gepresst wird und auf einen gekühlten, meist zylindrischen Kern, der die Abmessungen des unorientierten Schlauches kalibriert - im folgenden auch Kalibrierdorn genannt -, auftrifft. Der Kalibrierdorn ist zweckmässigerweise zentrisch in der Ringschlitzdüse angeordnet und gegenüber dieser thermisch isoliert. Er hat somit einen kleineren Durchmesser als die Ringschlitzdüse. Die Schmelze läuft vorzugsweise selbsttätig auf den Kalibrierdorn auf, erstarrt dann durch Wärmeabfuhr in Kontakt mit dem von innen gekühlten Kalibrierdorn und wird zweckmässigerweise durch Anlegen von axial wirkenden Kräften über den Kalibrierdorn gezogen.
Die dafür erforderliche Spannung bewirkt im elastischen Bereich des verfestigten Schlauches Radialkräfte, die einen gasdichten Kontakt zwischen unverstrecktem Schlauch und Kalibrierdorn bewirken. Der Durchmesser des Kalibrierdorns ist vorzugsweise um etwa 5 mm und in den meisten Fällen nicht mehr als 30 mm kleiner als der Durchmesser der Düse.
Der Kontakt zwischen Schmelze und Kalibrierdorn ermöglicht eine ausreichend rasche Wärmeabfuhr, so dass ein unorientierter Schlauch im amorphen Zustand erhalten werden kann. Die Auftrefflinie der relativ dünnflüssigen Schmelze auf den Kalibrierdorn kann durch lokale Einflüsse gestört werden, wodurch blasenförmige Lufteinschlüsse entstehen. Dies wird zweckmässig dadurch verhindert, dass der Folienschlauch bei seinem Auftreffen auf den Kern in Höhe der Auftrefflinie durch einen konzentrisch auf den Schlauch gerichteten Luftstrahl, dessen Richtung mit dem zwischen Düse und Auftrefflinie befindlichen Folienstück ein Winkel bildet, der von der Horizontalen etwa 1 bis 20 nach oben abweicht, angepresst wird. Zur Erzeugung dieses Luftstrahles kann eine in Höhe der Auftrefflinie angeordnete ringförmige Schlitzdüse verwendet werden.
Durch den Kalibrierdorn wird zweckmässigerweise ein Kühlmittel, in der Regel Wasser, geleitet.
Es kann zweckmässig sein, insbesondere bei relativ hohen Fabrikationsgeschwindigkeiten, durch eine zusätzliche Aussenkühlung mit Hilfe einer direkt wirksamen Kühlflüssigkeit, meist Wasser, die Kühlung zu verbessern, wobei das Kühlmedium an der Aussenseite des an dem Kalibrierdorn gleitenden Folienschlauches ent langgeführt wird.
Der abgekühlte Folienschlauch wird durch eine Transportvorrichtung mit einer Geschwindigkeit vt weiterbefördert, die grösser ist als die Austrittsgeschwindigkeit v0 der Schmelze aus der Düse. Die durch das Abziehen mittels der Transportvorrichtung hervorgerufenen Veränderungen der Dicke und des Durchmessers lassen sich am besten durch das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche des Ringspaltes an der Düsenmündung und der Querschnittsfläche des amorphen Folienschlauches ausdrücken. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren liegt dieses als Düsenverzug bezeichnete Verhältnis vorzugsweise zwischen etwa 1,5:1 und etwa 20:1.
Die Transportvorrichtung ist so beschaffen, dass sie den Zutritt des Gases in den Druckraum der Streckzone, der am unteren Ende des Kalibrierdornes beginnt, ermöglicht. Dieses Gas, das unter erhöhtem Druck steht, wird erfindungsgemäss durch eine durchgehende Zuleitung im Kalibrierdorn ins Schlauchinnere eingeführt.
Falls sich nun die Transportvorrichtung unterhalb des Kalibrierdornes befindet, greift sie so an dem zwischen Dorn und Aufheizzone befindlichen Abschnitt des Folienschlauches an, dass dieser nicht geknickt wird und dass mindestens ein Durchlass für das Streckgas ver bleibt. Hierdurch wird insbesondere auch eine Beschädigung des Schlauches und die Ausbildung von Kanten und Knickstellen mit Sicherheit vermieden.
Man verwendet in diesem Falle daher beispielsweise ein Zugrollenpaar, bei dem die Breite der Rollen kleiner ist als die Breite des flachgelegten Folienschlauches.
Unter der Einwirkung der Zugkraft des Rollenpaares wird der mit einem Gas, vorzugsweise Luft, gefüllte Folienschlauch nur in der Mitte flachgelegt, während an den überstehenden Rändern sich mit Luft gefüllte Wülste bilden, die einen Gas ausgleich im gesamten Druckraum der Streckzone gewährleisten. Anstelle eines Rollenpaares kann man auch ein Abzugsraupenpaar verwenden, das eine hohe Haftreibung auf dem Folienmaterial hat. Das Abzugsraupenpaar hat hierbei ebenfalls eine geringere Breite als der flachgelegte Folienschlauch.
Eine weitere, bevorzugte Möglichkeit besteht schliesslich darin, dass man das Abzugsraupenpaar oder eine ähnliche mechanische Vorrichtung bereits an dem noch auf dem Kalibrierdorn gleitenden Stück des Folienschlauches angreifen lässt. Hierbei ist es zweckmässig, durch Anpassung der Form der Abzugsmittel an die Schlauchform die Abzugskräfte an einem möglichst grossen Teil des Umfangs des Folienschlauches angreifen zu lassen.
Der amorphe Schlauch durchläuft dann eine Heizzone, in der er auf die Strecktemperatur, die bekanntlich oberhalb der Einfriertemperatur, aber unterhalb der Schmelztemperatur des betreffenden Folienmaterials liegt, erhitzt wird. Das Erhitzen erfolgt zweckmässig mit Hilfe eines heissen Gases, am einfachsten mit Hilfe von Heissluft, die man in einer geeigneten Vorrichtung längs des Folienschlauches zweckmässig entgegen ihrer Bewegungsrichtung im Kreislauf führt. Das Erwärmen des Schlauches kann aber auch in anderer Weise, beispielsweise durch Infrarotbestrahlung durchgeführt werden.
Die Strecktemperatur wird im unteren Teil der Heizzone erreicht. Hier beginnt die mehrachsige Streckung. Am unteren Ende der Heizzone ist die Streckung praktisch beendet. Die Längsstreckkraft kann durch ein Transportelement, im allgemeinen ein Abzugswalzenpaar, bewirkt werden, durch das dem gestreckten und flachgelegten Folienschlauch eine Geschwindigkeit v2 erteilt wird, die grösser als die Geschwindigkeit v1 des unorientierten Schlauches ist. Die Streckung erfolgt mit Hilfe des in dem Druckraum der Streckzone eingeschlossenen Gasvolumens. Der zur Streckung erforderliche Gasdruck ist abhängig vom Zugdehnverhalten, von der Temperatur des Schlauches während der Streckung, von den angewandten Streckverhältnissen, von der Streckgeschwindigkeit sowie dem Durchmesser des gestreckten Schlauches.
Für Polyäthylenterephthalat liegt er zweckmässig im Bereich zwischen 0 02 und 0,8 kp/cm2. Die Streckung erfolgt unter Vergrösserung des Schlauchdurchmessers an der Stelle, an der der amorphe Schlauch die Strecktemperatur erreicht hat.
Bei Anwendung eines bestimmten Innendruckes und eines bestimmten Geschwindigkeitsverhältnisses v2/v1 wird ein definierter Schlauchdurchmesser, ein bestimmtes Querstreckverhältnis und ein bestimmtes Längsstreckverhältnis erreicht. Die Querstreckverhältnisse liegen bevorzugt zwischen etwa 4,0 und etwa 4,8, die Längsstreckverhältnisse bevorzugt zwischen etwa 3,3 und etwa 3,8. Durch Abkühlen des gestreckten Schlauches, z. B. durch die Luft des Arbeitsraumes, die aber auch durch eine sich unmittelbar an die Heizzone anschliessende Kühlzone beschleunigt werden kann, lässt sich die erzielte Orientierung einfrieren. Der Folienschlauch wird schliesslich, beispielsweise durch Rollenpaare, deren gegenseitige Abstände in Bewegungsrichtung des Schlauches kleiner werden, und durch das oben genannte Quetschwalzenpaar flachgelegt.
Der Folienschlauch kann nach Verlassen der Quetschwalzen aufgewickelt werden. Der Aufwicklung kann aber auch eine ein- oder beidseitige Besäumung vorausgehen, wobei man Flachfolien erhält.
Während des ganzen Verfahrens ist die Bewegungsrichtung des thermoplastischenMaterials bevorzugt senkrecht oder praktisch senkrecht von oben nach unten gerichtet. Es ist allerdings möglich, wenn auch im allgemeinen nicht bevorzugt, eine von dieser Richtung erheblich abweichende Arbeitsrichtung zu wählen. Auch kann man das Material aus seiner zunächst vorgegebenen Arbeitsrichtung an einer beliebigen Stelle ablenken und weiterverarbeiten.
Geeignete lineare Polyester, die erfindungsgemäss in mehrachsig gestreckte Schlauchfolien übergeführt werden können, sind solche, die durch Polykondensation von reaktiven Derivaten von Dicarbonsäuren mit Diolen entstanden sind. Bevorzugt für das Verfahren sind Polykondensate von aromatischen Dicarbonsäuren, besonders Benzoldicarbonsäuren, mit aliphatischen Diolen, besonders solchen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, wie zum Beispiel Polyäthylenterephthalat.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Extruder mit einer Ringschlitzdüse, an die sich in der Bewegungsrichtung des Folienschlauches ein innen gekühlter Kalibrierdorn, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Düsenmündung ist, anschliesst; ein durch den Düsendorn und den Kalibrierdorn geführtes Rohr für die Zuführung von unter Druck stehendem Gas in das Schlauchinnere; ein erstes Transportelement, das den Folienschlauch von der Geschwindigkeit v0 auf die Geschwindigkeit vt beschleunigt; eine Heizkammer, in der der Folienschlauch auf die Strecktemperatur erhitzt wird;
Flachlegeelemente für den Folienschlauch und ein zweites Transportelement, das den Folienschlauch von der Geschwindigkeit vt auf die Geschwindigkeit v2 beschleunigt und aus der Vorrichtung fördert, aufweist.
Es ist zweckmässig, dass das Gaszuführungsrohr zusammen mit den Zur und Ableitungen für die Kühlflüssigkeit durch ein Verlängerungsstück des Kalibrierdorns geführt wird, wobei dieses Verlängerungsstück in einer Bohrung des Düsendorns durch dessen ganze Länge geführt und durch geeignete Vorrichtungselemente zentriert und gehaltert ist.
Der Kalibrierdorn ist zweckmässig aus gut wärmeleitfähigem, meist metallischem Werkstoff gefertigt.
Seine Länge richtet sich nach der Durchsatzmenge und dem Wärmeleitvermögen des zu verarbeitenden, thermoplastischen Materials sowie nach der gewünschten Wandstärke des herzustellenden Schlauches und liegt in vielen Fällen zwischen 150 und 400 mm. Der Kalibrierdorn hat bevorzugt die Form eines Zylinders. Jedoch kann seine Form auch von der Zylinderform abweichen.
Auch ist es nicht erforderlich, dass der Dorndurchmesser über die gesamte Dornlänge konstant ist. Vielmehr kann der Dorndurchmesser in der Bewegungsrichtung des Schlauches auch zu- oder abnehmen. Wesentlich ist aber, dass der Kalibrierdorndurchmesser in der Ebene der Auftrefflinie der Schmelze kleiner ist als der Durchmesser des Düsendorns.
Das erste Transportelement kann in dem Zwischenraum zwischen Kalibrierdorn und Heizkammer, aber auch unmittelbar am Kalibrierdorn an den Aussenwänden des Folienschlauches angreifen. Im ersten Falle stellt das Transportelement zweckmässig ein Abzugsrollenpaar oder auch ein Abzugsraupenpaar dar, wobei die Breite der Rollen beziehungsweise Raupen kleiner ist als die Breite des flachgelegten Folienschlauches, und die mechanisch so gegeneinander bewegt werden, dass sie den Schlauch nach unten ziehen. Die Zugrollen können Hohlzylinder darstellen, die auf Walzen mit im Vergleich zu den Hohlzylindern grösserer Breite und kleinerem Umfang montiert sind. Die Ketten der Raupen können mit Stollen aus Gummi oder einem anderen elastischen Material mit hoher Haftreibung belegt sein. Im zweiten Falle ist vorzugsweise ein Abzugraupenpaar zu beiden Seiten des Kalibrierdornes angeordnet.
Hierbei wird jede Deformation des Schlauches vermieden, so dass die gesamte lichte Querschnittsfläche des Folienschlauches unterhalb des Kalibrierdorns für die Zuführung des Gases in den Druckraum der Streckzone zur Verfügung steht.
Bei Verwendung einer mit Infrarotbestrahlung arbeitenden Heizkammer besteht diese bevorzugt aus einem um die Achse des Folienschlauches rotierenden Hohlzylinder, in dessen Innenwandung radialsymmetrisch Infrarotstrahler zweckmässig gleicher Strahlungsintensität angeordnet sind.
Einige beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die gesamte Vorrichtung;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Oberteil der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine unterhalb des Kalibrierdorns angeordnete Transportvorrichtung ;
Fig. 3a einen Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 3;
Fig. 4 eine Seitenansicht einer als Raupenpaar ausgebildeten Transportvorrichtung;
Fig. 4a einen Schnitt entlang der Linie C-D in Fig. 4;
Fig. 5 das in Fig. 4 dargestellte Raupenpaar direkt in Höhe des Kalibrierdornes angeordnet; Fig. 5a einen Schnitt entlang der Linie EF in Fig. 5:
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Heizkammer mit Infrarotstrahlung;
Fig. 6a einen Schnitt entlang der Linie G-H in Fig. 6;
und
Fig. 9 in Form von Diagrammen das Verhalten eines Folienschlauches bei dem erfindungsgemässen Verfahren unter verschiedenen Bedingungen.
Fig. 1 zeigt einen Längs schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der gesamten Vorrichtung. Der extrudierte Polyester tritt mit der Geschwindigkeit v0 aus der senkrecht nach unten gerichteten Ringschlitzdüse 1 aus. Unmittelbar unterhalb der Düsenmündung la ist der kühlbare Kalibrierdorn 2 angebracht, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der innere Durchmesser der Düsenmündung la. Die Kühlung des Kalibrierdorns 2 erfolgt durch eine Kühlflüssigkeit, die von aussen durch nicht dargestellte Zuführungen dem Kalibrierdorn 2 zugeleitet wird. Die Polyesterschmelze trifft auf den Kalibrierdorn 2 in der Berührungslinie L auf, deren Abstand von der Düsenmündung ausser von der Viskosität der Schmelze auch von dem Durchmesserunterschied von Ringschlitzdüse und Kalibrierdorn und von der durch das nachfolgende Transportelement 4 aufgebrachten Zugspannung bestimmt wird.
Die Berührungslinie wird vorteilhaft durch den Druck eines Luftstrahles, der aus der um den Kalibrierdorn 2 konzentrisch angeordneten Schlitzdüse 3 austritt, fixiert. Der abgekühlte unorientierte Schlauch S wird durch das Zugrollenpaar 4 mit der Geschwindigkeit v > v0 abgezogen.
Der amorphe Schlauch durchläuft dann die Heizkammer 5, in der er auf die Strecktemperatur erwärmt wird.
Hierzu tritt bei 5a Heissluft in die Heizkammer 5 ein, durchströmt diese von unten nach oben und verlässt sie bei 5b. Die Streckung erfolgt im unteren Teil der Heizkammer längs der Strecke 1. Die erforderliche Längskomponente der Streckkraft wird durch das Quetschwalzenpaar 6 bewirkt, das dem gestreckten und durch paarweise angeordnete Rollen 7 flachgelegten Folienschlauch die Geschwindigkeit v2 > va erteilt. Die gegenseitigen Abstände der einander paarweise zugeordneten Rollen nehmen in Bewegungsrichtung des Folienschlauches ab. Der für die Querstreckung erforderliche Überdruck wird von dem durch die Zuleitung 8 des Düsendorns lb und des Kalibrierdorns 2 in den Druckraum R eingebrachten Gas bewirkt.
Fig. 2 zeigt die in zwei Ebenen geschnittene Seitenansicht des Oberteils der Vorrichtung in gegenüber der Darstellung nach Fig. 1 grösserem Massstab mit zusätzlicher Flüssigkeitskühlung von aussen. Hierbei bedeutet 9 die Zuführung und 10 die Ableitung für die den Kalibrierdorn 2 durchströmende Kühlflüssigkeit; 8 das Zuführungsrohr für die Streckluft.
Die Vorrichtung zur Wasserkühlung von aussen, die beispielsweise aus der Britischen Patentschrift 822 704 bekannt ist, besteht im wesentlichen aus zwei konzentrisch angeordneten Rohren, dem Innenrohr 11 und dem Aussenrohr 12, an deren unteren Enden sich Dichtelemente 13 und eine Absaugkammer 14 befinden. Das Kühlwasser tritt in den durch die beiden konzentrisch angeordneten Rohre gebildeten Doppelmantel bei 9a ein, wird im Innenrohr 11 längs des Folienschlauches und im Gegenstrom zu diesem geführt, dann in das Aussenrohr 12 gelenkt und tritt an der unteren Seite der Vorrichtung oberhalb des oberen Dichtungsstückes bei 1 0a aus dem Kühler aus. Reste von Haftwasser werden in der Absaugkammer 14 entfernt.
Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf eine unterhalb des Kalibrierdorns 2 angeordnete Transportvorrichtung, Fig. 3a den zugehörigen Schnitt A-B. Die mit Gummi belegten Zugrollen 15 sind auf den Walzen 16 angeordnet und quetschen den amorphen Schlauch S nur in der Mitte ab.
Fig. 4 zeigt die Seitenansicht einer anderen, unterhalb des Kalibrierdorns 2 anzuordnenden Transportvorrichtung, die als Abzugsraupenpaar 17 augebildet ist, und deren Raupen mit Gummi oder einem anderen elastischen Material belegt sind, Fig. 4a den zugehörigen Schnitt C-D. Das Abzugsraupenpaar wird in Pfeilrichtung durch die Kettenräder 1 7a gegeneinander bewegt.
Fig. 4a zeigt besonders deutlich, wie der Schlauch S nur in der Mitte abgequetscht wird, an den Rändern dagegen mit Luft gefüllte Wülste bildet.
In Fig. 5 sind die in Fig. 4 dargestellten Abzugsraupen 16 direkt in Höhe des Kalibrierdorns 2 angeordnet.
Fig. 5a zeigt den dazugehörigen Schnitt E-F.
Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine Heizkammer 5, die im Gegensatz zu der mit Heissluft arbeitenden Heizkammer nach Fig. 1 mit Infrarotstrahlung arbeitet.
Fig. 6a zeigt den zugehörigen Schnitt G-H. Die IR-Strahler 18 sind auf der Innenseite des rotierenden Zylinders 19 angebracht. Die zur Aufheizung erforderliche elektrische Energie wird den Strahlern über die Schleifringe 20 zugeführt. Der Zylinder 19 wird durch den Motor 21 über die Keilriemenscheibe 22, den Keilriemen 23 und die keilförmige Ringnut 24 angetrieben.
Die Fig. 7-9 zeigen in Form von Diagrammen das Verhalten des Folienschlauches aus Polyäthylenterephthalat bei dem erfindungsgemässen Verfahren unter verschiedenen Bedingungen.
So ist in Fig. 7 die in Metern pro Minute angegebene Geschwindigkeit vX des Folienschlauches in Abhängigkeit von der durch die Kühlung abgeführten Wärmemenge. ausgedrückt durch die Temperaturzunahme A T bei konstantem Kühlmitteldurchsatz und bei einer konstanten Berührungslänge des Schlauches am Kalibrierdorn von 300 mm aufgetragen. Eine für die Herstellung des unorientierten Schlauches ausreichende Abkühlung der Schmelze wird in vielen Fällen dann erhalten, wenn der Temperaturunterschied A T zwischen der zugeführten und der abgeführten Kühlflüssigkeit nicht mehr als 8 C beträgt.
In Fig. 8 ist die Abhängigkeit des in Fig. 7 dargestellten Temperaturgradienten von der in Litern pro Stunde angegebenen Menge Q an Kühlflüssigkeit für verschiedene Schlauchgeschwindigkeiten vt bei konstanter Schlauchdicke und konstanter Berührungslänge des Schlauches am Kalibrierdorn aufgetragen. Man erkennt, dass bei einer Schlauchgeschwindigkeit von 3 m/min eine Wasserdurchsatzmenge von 160 lih, bei einer Schlauchgeschwindigkeit von 5 m/min eine Wasserdurchsatzmenge von 220 l/h und bei einer Schlauchgeschwindigkeit von 6 m/min eine Wasserdurchsatzmenge von 260 l/h erforderlich ist.
Fig. 9 zeigt schliesslich die Abhängigkeit des für die Querstreckung erforderlichen Schlauchinnendruckes p von dem in Millimetern gemessenen Durchmesser d des gestreckten Folienschlauches bei konstanter Strecktemperatur und bei gleichem Längs- und Querstreckverhältnis. Man sieht, dass sich der für die Schlauchstreckung erforderliche Innendruck in charakteristischer Weise mit dem Durchmesser des orientierten Schlauches, d. h. nach einer Hyperbelfunktion ändert.
Beispiel
Polyäthylenterephthalat mit einer Einfriertemperatur von 760 C, einer Kristallisationstemperatur von 132" C und einem Schmelzpunkt von 2600 C (bezogen auf eine Aufheizgeschwindigkeit von 20 C/min) wurde in Form von getrockneten Granulatkörnern einem Extruder aufgegeben, der das Produkt aufschmolz und unter Druck einer Ringschlitzdüse zuführte. Die Schmelze trat mit einer Viskosität von 1700 Poise und einer Temperatur von 2700 C aus dem Ringspalt der Düse, die einen Innendurchmesser von 50 mm und eine Spaltweite von 0,7 mm aufwies, senkrecht nach unten aus und glitt auf einen wassergekühlten, zylindrischen Innenkalibrierdorn von 30 mm Aussendurchmesser auf.
Zur Vermeidung von lokalen Störungen zwischen der aufgleitenden Schmelze und dem Kühldorn war in Höhe der Auftrefflinie L eine ringförmige Luftdüse angeordnet, deren Luftstrom mit dem zwischen Düse und Auftrefflinie befindlichen Folienstück einen eingeschlossenen Winkel von 110 bildete und die schlauchförmige Schmelze mit einem Druck von 0, 01 kplem2 gegen den gekühlten Kalibrierdorn drückte. Dies führte unmittelbar nach Passieren der Berührungslinie zwischen Schmelzfilm und Dorn zum Erstarren und gleichzeitigen Anlegen des Thermoplasten an den Kalibrierdorn.
Der so verfestigte unorientierte Schlauch wurde mit einer Geschwindigkeit v1 = 5 m/min durch pneumatisch betätigte Zugrollen nach unten abgezogen und hatte bei einem Extruderausstoss von 12,7 kg/h und einem Düsenverzug von 4,7:1 eine Wandstärke von 250 4. Nach Passieren der Zugrollen führte man den ausgekühlten Schlauch in eine Heizstrecke, wobei dieser mit im Gegenstrom geführter, auf 900 C geheizter Luft auf die Strecktemperatur von 83 C gebracht wurde. Die Geschwindigkeitsdifferenz v2-vt bewirkte eine Längsstreckung des Schlauches im Verhältnis von 3,15:1. Die Querstreckung erfolgte mit Hilfe der in den Streckraum R eingeführten Luft des Druckes p = 0,18 kp/cm4. </RT druckes bedarf.
Die so hergestellten Schläuche eignen sich daher zum Beispiel in hervorragendem Masse zur Herstellung von Schrumpfpackungen, da sie auf Grund der obengenannten Eigenschaften auch einen sehr gleichmässigen Schrumpf aufweisen.