Verfahren zum Recken eines rohrförmigen Kunststoff-Filmes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Recken eines rohrförmigen Kunststoff-Filmes in Längs- und Querrichtung durch Einblasen eines Druckgases.
Verschiedene Verfahren wurden bisher zum Recken eines rohrförmigen Kunststoff-Filmes vorgeschlagen. Sie erzeugen einen zweiachsigen gereckten Film, indem ein aus einer Strangpresse kommender, rohrförmiger Film auf genügend hohe Temperatur erhitzt wird, um die Richtung der Filmkristalle zu ändern und gleichzeitig den Film durch in das Filmrohr eingeblasenes Druckgas zu recken, solange der Film durch zwei mit Vertikalabstand angeordnete Klemmrollenpaare hindurchgefördert wird, deren Drehzahl einstellbar ist.
Die üblichen Verfahren haben jedoch keine genügende Vorwärme-Behandlung vorgesehen. Unterliegt der Film einer Reckbehandlung, dann verhindert zuweilen eine ungenügende Vorerwärmung einen allmählichen Einhalsvorgang an der Stelle, wo das Filmrecken beginnt. In diesem Fall bewirkt ein erzwungenes Recken oft Veränderungen in Filmdicke oder erzeugt Durchhänge, Rippen und Falten im gereckten Film.
Die vorliegende Erfindung bezweckt vor allem die Schaffung eines Reckverfahrens, welches die beim üblichen Filmreckverfahren auftretenden Mängel ausschliesst und welches bewirkt, dass der Einhalsvorgang an der Stelle, wo das Recken des Filmes beginnt, gleichmässig einsetzt, wodurch ein zweiachsig gereckter Film erzielt wird, welcher frei von Veränderung in seiner Dicke ist, oder keine solche Deformationen, wie Durchhänge und Falten aufweist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Film aufgeblasen und durch eine oberhalb einer Reckzone angeordnete, eine Vielzahl von Zonen mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisende Vorheizzone geführt wird, in der er der Strahlungswärme von indirekt wirkenden Heizelementen ausgesetzt wird und Wärme aus der angrenzenden Reckzone erhält, in der er nachfolgend unter weiterer Erwärmung und durch weiteres Aufblasen zweiachsig gereckt wird.
In der beiliegenden Zeichnung sind eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und mehrere Varianten dargestellt, anhand welcher das genannte Verfahren näher erläutert werden soll. Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum zweiachsigen Recken des Filmes gemäss dem Verfahren der Erfindung,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Einstellringes zum Benutzen in der Vorrichtung zum zweiachsigen Recken des Filmes nach dem erfindungsgemässen Verfahren,
Fig. 3-5 Draufsichten auf andere Ausführungsbeispiele des oben erwähnten Einstellringes.
Erfindungsgemäss hat sich ergeben, dass der Einhalsvorgang bei der Lage zu Beginn des Reckens am Film dann gleichmässig verläuft, wenn der Film einer Vorwärmebehandlung unterworfen wird, bevor das Recken des Filmes einsetzt.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird ein rohrförmiger Film 1, welcher durch oben angeordnete Klemmrollen 3 vorwärts gefördert wird, durch Druckgas aufgeblasen, das durch passendes Verfahren in den Filmschlauch hineingelangt, und wird dann im aufgeblasenen Zustand zu einer zylindrischen Heizkammer 2 geleitet. Die Heizkammer 2 besteht aus einer, den oberen Teil derselben bildenden, zweistufigen Vorheizzone 4 und einer, den unteren Teil derselben bildenden Reckzone 6. Indirekt wirkende Heizelemente 5 und 7, welche aus elektrischen Heizkörpern oder Infrarotstrahlern bestehen können, sind in den betreffenden Zonen in deren Umfangswandungen eingebaut. Die Vorheizzone und die Reckzone werden durch Anzapfschalter oder durch Spannungsregelung des Netzanschlusses auf vorbestimmten Temperaturen gehalten.
Während des Durchgangs durch die Vorheizzone 4 wird der aufgeblasene Film 1, der von den Klemmrollen 3 herkommt, durch die von dem Heizelement 5 ausgehende Strahlungswärme sowie durch den von der angrenzenden Reckzone aufsteigenden Heizgasstrom genügend erwärmt.
Hierauf wird der Film zur Reckzone 6 der Heizkammer gefördert. In dieser anschliessenden Reckzone 6 wird der Film einer zusätzlichen Erwärmung ausgesetzt. Da der Film in der Vorheizzone bereits erwärmt wurde, so ist die Temperatur erhöhung in dieser Stufe mässig, und folglich findet auch der Einhalsvorgang, welcher durch den Innendruck eingeleitet und in Verbindung mit der Strahlungswärme auf den Film ausgeübt wird, innerhalb der Reckzone gleichmässig statt, wodurch der Film aufgeblasen und gereckt wird. Der auf diese Weise gereckte Film gelangt dann durch einen grösseregelnden Ring 8, wird hierauf durch die Führungsrollen 9 zusammengedrückt, durch die Klemmrollen 10 vorwärts gefördert, gekühlt und schliesslich auf eine (nicht dargestellte Aufnahmerolle aufgewickelt.
Im Gegensatz zu den üblichen Verfahren, bei denen der Film direkt zur Reckzone gefördert wird, gelangt gemäss vorliegender Erfindung der Film zunächst durch die Vorheizzone, und nachfolgend wird der Film in der Reckzone einer allmählichen Erwärmung ausgesetzt, so dass die Filmtemperatur sich allmählich erhöht. Um eine allmähliche Temperatursteigerung zu erzielen, ist es im allgemeinen erwünscht, den Innendurchmesser der Vorheizzone auf einen Wert festzusetzen, der 1,1 bis 7mal demjenigen des Filmes entspricht, und den Innendurchmesser der Reckzone auf einen Wert festzusetzen, der 1,1 bis 7mal dem Durchmesser des aufgeblasenen Filmes entspricht, wobei die oben erwähnten Bereiche bis zu einem gewissen Betrag veränderlich sind, welcher von der Art der benutzten Heizelemente, von der Länge der Vorheizzone und von anderen Faktoren abhängt.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung stellt einen Fall dar, bei welchem die Vorheizzone aus zwei Unterzonen mit unterschiedlichen Durchmessern besteht. Vorzugsweise ähnelt die Form der Heizkammer derjenigen des durchlaufenden Films, wobei eine solche mehrstufige Konstruktion zum Verringern des toten Raumes erforderlich ist.
Die Lage, in welcher das Recken des Filmes beginnt, wird bestimmt durch die Art des verwendeten Harzes, durch die Dicke des Filmes vor dem Recken, durch die Geschwindigkeit, mit welcher der Film durch die oberen Klemmrollenpaare vorwärtsbewegt wird, die Länge und Temperatur sowohl der Vorheizzone als auch der Reckzone, und durch den Wärmeleitungskoeffizient des Filmes. Mit anderen Worten, die Lage, bei welcher das Recken des Filmes beginnt, lässt sich frei wählen, indem man die oben erwähnten Bedingungen passend kombiniert.
In dem Falle, dass beispielsweise ein Polypropylenfilm benutzt wird mit einem Schmelzindex von 0,2-10 und einer Filmdicke von 200 ,u-2 mm vor dem Recken, hat es sich ergeben, dass die Stelle, bei der ein Recken des Filmes einsetzt, an einem Punkt ungefähr 750 mm abwärts vom oberen Ende der Heizkammer vorhanden ist, wobei die Fördergeschwindigkeit des Filmes im Bereich von 0,5-15 mein., die Länge der Vorheizzone auf 500 mm und die Temperatur der Vorheizzone auf ungefähr 135 C festgesetzt war.
Da wie oben erwähnt, eine beträchtlich lange Vorheizzone erforderlich ist, so kann der Film bei seinem Durchgang durch diese Zone möglicherweise leicht seitwärts ausbiegen.
Um ein solches seitliches Abbiegen des Filmes zu verhindern, werden biegungsverhindernde Ringe 11 und 12 in vorgeschriebenen Intervallen innerhalb der Vorheizzone angeordnet, und der aufgeblasene Film wird durch diese Ringe hindurchgeleitet. Die Oberflächen dieser Ringe, die sich in direkter Berührung mit dem bewegenden Film befinden, werden mit einem Teflon -Film überzogen oder mit einer wärmefesten Fasersubstanz bedeckt, um die Filmoberfläche vor Kratzern zu schützen.
Wie bereits erwähnt, wird die Stelle, bei welcher das Filmrecken beginnt, durch verschiedene Faktoren bestimmt.
Diese somit bestimmte Stelle kann sich jedoch infolge von gewissen Unregelmässigkeiten nach oben verschieben.
Ferner kommt es zuweilen vor, dass die Strangpresse den Schlauch über einen gewissen Teil der Strangpressöffnung etwas dicker ausbildet. Daraus ergibt sich, dass ein Schlauch mit ungleichmässiger Wanddicke entsteht, was dann auch im Film nach seinem Recken in Erscheinung tritt. Um ein solches Aufwärtsschieben der Stelle auszuschliessen und um gleichzeitig ein Erzeugnis von gleicher Dicke sicherzustellen, ist ein Regulierring 13 unmittelbar vor jener Stelle angeordnet In dem Falle, dass die Stelle, an welcher das Recken beginnt, anfangen sollte, sich nach aufwärts zu verschieben, dient der Regulierring dazu, dieses Aufwärtsschieben durch den dadurch ausgeübten mechanischen Druck zu begrenzen.
Sollte es sich anderseits herausstellen, dass der stranggepresste Film längs an besonderen Teilen seines Umfanges dicker ist, so ist der Regulierring so konstruiert, dass dieser Teil des Films zusätzlich erhitzt werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen dieses Regulierringes 13 sind in den Fig. 2-5 dargestellt.
Der in Fig. 2 dargestellte Regulierring 13 besteht aus einem Ring, der als Rohr 14 ausgebildet ist. An der Innenseite dieses Rohres befinden sich mehrere Öffnungen 15.
Durch diese Öffnungen wird Druckgas mit einstellbarem Druck hindurchgeblasen, um auf die Oberfläche des Filmes anfrutreffen und folglich den Film daran zu hindern, sich seitwärts zu verbiegen. Das auf diese Weise ausgeblasene Gas kann ferner so einreguliert werden, dass es den Film am erforderlichen Teil zusätzlich erwärmt und es dadurch ermöglicht, den Film auf gleichmässige Dicke zu recken.
Fig. 3 zeigt einen Regulierring mit einer Mehrzahl von Rollen 17, welche auf einer ringförmigen Welle 16 drehbar angeordnet sind. Die Welle 16 ist so angebracht, dass sie sich in horizontaler Richtung bewegen kann.
Fig. 4 stellt eine Reguliereinrichtung mit einer Mehrzahl Tragstäben 18 dar, welche radial derart angeordnet sind, dass der Mittelpunkt des Filmes auch den Mittelpunkt dieser Stäbe bildet. Jeder Tragstab trägt an seinem vorderen Ende eine Rolle 19 und kann sich vorwärts und rückwärts bewegen.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Rollen bestehen aus einem Material mit grossem Vermögen Strahlungswärme zu absorbieren, oder weisen einen Farbüberzug auf, welcher Strahlungswärme sehr gut absorbieren kann; somit werden diese Rollen beständig auf einer Temperatur gehalten, welche höher ist als diejenige des Films, der gereckt wird. Indem man eine oder mehrere dieser Rollen an den Stellen erhöhter Dicke am Film in sachte Berührung mit dem durchlaufenden Film bringt, erhält der Film erhöhte Temperatur und lässt sich an den Stellen, wo er in Berührung mit den Rollen kommt leichter recken, so dass es möglich wird, den Film auf eine gleichmässige Dicke zu recken.
Fig. 5 zeigt einen Regulierring mit einer Anzahl Infrarotstrahlern 21, welche auf einem Tragring 20 in passenden Abständen voneinander angeordnet sind. Der Tragring 20 ist so angebracht, dass sich der im Innern dieses Ringes hindurchbewegende Film in vorbestimmter Weise an den Teilen verstärkter Dicke erhitzt wird, wodurch ein ungleichmässiges Erhitzen des Filmes verhindert wird. Selbst wenn sich bei einer gewissen Unregelmässigkeit die Stelle zu Beginn des Filmreckens nach oben verschieben sollte, und folglich ein Aufblasen des Filmes an einer höheren Stelle einsetzen sollte, dann wird in mechanischer Weise der Regulierring ein Aufblasen des Filmes auf einen grösseren Durchmesser als denjenigen seines Innendurchmessers verhindern. Der Regulierring dient somit dazu, die Verschiebung der Stelle für den Beginn des Filmreckens nach oben zu verhindern.
Vier Typen von Regulierringen wurden dargestellt. Der jeweils zu benutzende Regulierring wird so gewählt, dass er der Konstruktion der Heizkammer und anderen diesbezüglichen Bedingungen entspricht. Indem der Regulierring unmittelbar vor der Stelle, bei welcher das Recken des Filmes beginnt, angeordnet wird, kann diese Stelle daran gehindert werden, sich nach oben zu verschieben, wodurch jegliche Veränderung der Dicke des gereckten Filmes ebenfalls verhindert werden kann.
Nachfolgend wird nun die Erfindung mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, was jedoch nicht so ausgelegt werden sollte, dass dadurch die Erfindung in irgendeiner Weise begrenzt wäre.
Ausführungsbeispiel
Eine filmreckende Vorrichtung, wie die in Fig. 1 dargestellte, war so konstruiert, dass die Streckzone 870 mm im Innendurchmesser und 800 mm in der Höhe mass, die untere Vorheizzone einen Innendurchmesser von 230 mm und eine Höhe von 900 mm aufwies, und die Vorheizzone war dabei mit einem Gas von ungefähr 1350 C angefüllt. Ein Propylenfilm mit einer Dicke von 500 lt, einer zusammengefalteten Breite von 80 mm und einem Schmelzindex 7 wurde in diese Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 1,0 m/Min eingeführt.
Das Recken des Filmes begann an einem Punkt 750 mm abwärts vom oberen Ende der unteren Vorheizzone. Als Regulierring fand ein Ring aus einem Rohr, wie der in Fig. 2 dargestellte Ring, Verwendung, wobei von 1400 C auf den Film geblasen wurde.
Die oben erwähnte Vorrichtung wandelte den ursprünglichen Film in einen gereckten Film um mit einer zusammengefalteten Breite von 400 mm und einer durchschnittlichen Dicke von 20 ,u, wobei die Veränderung in der Dicke auf + 1,0 lot begrenzt war. Es hat sich herausgestellt, dass die Zugfestigkeit des gereckten Filmes 1550 kg/cm2 in seitlicher Richtung und 1500 kg/cm2 in Längsrichtung betrug, und die Dehnung des Films war 87% in seitlicher Richtung und 81% in Längsrichtung. Der Film zeigte den dem Propylen eigenen Glanz und war frei von Durchhängen, Rippen und Falten.