DE1504836C - Verfahren zum Herstellen von Folien bahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von 1 bis 3 mm dicken, möglichst schrumpffreien Folienbahnen aus thermoplastischen, gelatinierbarcn Kunststoff, vorzugsweise Polyvinylchlorid enthaltendem Material, das in einer Strangpresse gelatiniert und durch eine Ringschlitzdüse zu einem Rohr geformt wird, das dann gekühlt, längs einer Erzeugenden aufgeschnitten und zu einer Bahn ausgebreitet wird, die dann einer Aufwickelvorrichtung zugeführt wird. Der verwendete Kunststoff enthält vorzugsweise weichgemachtes Polyvinylchlorid, dem zweckmäßig Füllmittel, z. B. Kreide oder Kaolin, zugesetzt worden sind.

Ein Verfahren dieser Art ist bekannt, allerdings nicht für I bis 3 mm dicke, sondern für dünne Folie, bei dem das aus der Strangpresse kommende Rohr erst abgekühlt und dann wieder erwärmt und ausgedehnt und dann wieder erwärmt wird, um entstandene Spannungen auszugleichen. Das vorliegende Verfahren ist für dickere Folienbahnen gedacht, wie sie z. B. für Fußbodenbeläge in Frage kommen, und es berücksichtigt die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffen in den verschiedenen Temperaturbereichen in einer Weise, daß nicht nur keine Spannungen darin zurückbleiben, sondern auch keine Tendenz, sich nachträglieh noch zu verformen.

Bei thermoplastischen Kunststoffen sind drei Haupttemperaturbereiche unterscheidbar, von denen jeder sich dadurch auszeichnet, daß innerhalb desselben eine der mechanischen Eigenschaften des betreffenden Kunststoffes vorherrscht.

Wenn von niedrigeren Temperaturen ausgegangen wird, können die drei Haupttemperaturbereiche in folgender Weise charakterisiert werden:

1. Derjenige Temperaturbereich, in dem thermoplastische Kunststoff sich unter seiner sogenannten Glastemperatur befindet, d. Ii. derjenigen Temperatur, die den thermoplastischen Kunststoff in einen Zustand hoher und verhältnismäßig konstanter Elastizität bringt. Dieser Temperaturbereich wird gewöhnlich »der elastische Bereich« genannt.

2. Derjenige Temperaturbereich, der von der Glastemperatur des thermoplastischen Kunststoffs bis zu seiner Schmelztemperatur reicht und in dem die Elastizität des thermoplastischen Kunststoffs stark abnimmt, wobei gleichzeitig seine Plastizität gesteigert wird. Diesen Temperaturbereich nennt man gewöhnlich »den plastischelastischen Bereich«.

3. Derjenige Temperaturbereich, der oberhalb der Schmelzpunkttemperatur des thermoplastischen Kunststoffs liegt und in dem der thermoplastische Kunststoff keine Elastizität aufweist und nur Plastizität besitzt. Dieser Temperaturbereich wird »der plastische Bereich« genannt.

Mit Rücksicht darauf, daß ein thermoplastischer Kunststoff kein einheitlicher Stoff ist, können selbstverständlich keine scharfen Grenzen für die drei Temperaturbereiche angegeben werden. Soviel kann jedoch gesagt werden, daß, wenn einem thermoplastischen Kunststoff ein Weichmachungsmittel zugesetzt wird, eine Verschiebung der Temperaturgrenzen nach unten eintritt, daß es jedoch immer noch möglich ist, in Zusammenhang mit einem weichgemachten thermoplastischen Kunststoff die betreffenden drei Definitionen zu verwenden.

Gegenstände aus Kunststoff, die bei Temperaturen innerhalb des plastischen Bereichs geformt worden sind, bleiben formbeständig, wenn sie auf Temperaturen innerhalb des elastischen Bereichs gekühlt werden, ohne dabei Spannungen ausgesetzt zu werden. Erfolgt die Abkühlung dagegen im Zusammenhang damit, daß die bei Temperaturen innerhalb des plastischen Bereichs geformten Gegenstände Spannungen ausgesetzt werden, oder erfolgt die Formung bei Temperaturen innerhalb des plastisch-elastischen Bereichs mit darauffolgender Abkühlung, so werden in die Gegenstände verschiedenartige Spannungen eingelagert (»eingefroren«), welche alle in der Richtung wirken, daß die Gegenstände später bestrebt sind, in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren. Diese Erscheinung bringt beim Herstellen von Folienbahnen

aus einem stranggepreßten Rohr aus thermoplastischem Kunststoff durch Aufschlitzen längs einer Erzeugenden schwierige Probleme mit sich. Ein Gebiet, in dem dieses Bestreben eines geformten Kunststoffes, allmählich in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, sich in einer sehr unvorteilhaften Weise bemerkbar macht, ist das Belegen von Oberflächen, z. B. von Fußböden, mit Kunststoffmaterial in Bandform. Es hat sich nämlich gezeigt, daß infolge der Schrumpfung des Materials zwischen den anfänglich dichten Fugen zwischen den Belagelementen nach einiger Zeit verunzierende, staubsammelnde Spalten entstanden sind.

Beim Entfalten des Rohres zu einem Band haben die verschiedenen Teile des Rohres sich verschieden lange Strecken zu bewegen, ehe die Bandform erreicht worden ist. Diejenigen Teile des aufgeschnittenen Rohres, die die längste Strecke zu überwinden haben, übertragen ihre Zugspannungen auf den warmen, plastischen Teil des Stoffes, der dann gestreckt und in einem Spannungszustand abgekühlt wird. Dieser Spannungszustand wird »eingefroren« und führt eine Neigung zu örtlichen Schrumpfungen des Stoffes herbei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Folienbahnen erheblicher Dicke (zwischen 1 und 3 mm) zu schaffen, bei dem ein Schrumpfen, des fertigen Erzeugnisses praktisch ausgeschaltet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Folienbahnen zeichnet sich dadurch aus, daß das aus der Ringschlitzdüse austretende, rohrförmige Material unter Vermeidung solcher Veränderungen der Rohrdurchmesser, welche zur Bildung unerwünschter, fortlaufender Spannungen des Materials führen wurden, über einen gekühlten Dorn geführt wird, daß ferner das rohrförmige Material während der Bewegung auf dem Dorn allmählich soweit abgekühlt wird, daß sein Zustand elastisch wird, daß erst dann, wenn der elastische Zustand erreicht ist, das Rohr längs einer Erzeugenden aufgeschnitten und zu der flachen Bahn allmählich längs einer so langen Strecke zwischen der Aufschneidevorrichtung und der Aufwickelvorrichtung ausgebreitet wird, daß während der Ausbreitung keine durch verschiedene Bewegungsstrecken verschiedener Teile des Rohres verursachte unerwünschte fortdauernde Formveränderungen des Materials entstehen.

Bei der Durchführung des Verfahrens ist es zweckmäßig, daß wenigstens auf dem ersten Teil des Weges des Rohres über den Dorn ein Gas unter Druck zwischen Rohr und Dorn eingeführt wird, damit das warme Rohr daran gehindert wird, mit der Oberfläche des Dorns in Berührung zu gelangen. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß das Gas zwischen Rohr und Dorn mit einem Druck bis 0,5 atü eingeführt wird. Das Rohr kann während eines späteren Teils seines Weges über den Dorn, wenn das Rohrmaterial bereits bis zum elastischen Zustand gekühlt worden ist, in Reibungsberührung mit der Oberfläche des Dorns bewegt werden.

Druckluft zwischen das den Dorn umschließende Rohr und den Dorn einzuführen, damit das warme Rohr nicht mit dem Dorn in Berührung kommt, ist an sich bei dem eingangs genannten Verfahren (britische Patentschrift 868 388) bekannt. Zum Herstellen eines endlosen Folienbandes ein stranggepreßtes Rohr längs einer einzigen Erzeugenden aufzuschlitzen, ist durch die deutsche Patentschrift 883 958 bekannt; auf die beim Ausbreiten der Folie auftretenden Spannungen ist dabei aber nicht Bedacht genommen.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Hinweis auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert.

Fig. 1 stellt schematisch eine Seitenansicht einer Anlage zur Durchführung des neuen Verfahrens gemaß der Erfindung dar, während

F i g. 2 in größerem Maßstab eine Einzelheit der Anlage, von unten und teilweise im Schnitt, zeigt.

F i g. 3 und 4 stellen zwei nachstehend näher erläuterte Diagramme dar.

!5 In der F i g. 1 bezeichnet I eine Strangpresse üblicher Ausführung und 2 eine mit der Presse verbundene Ringschlitzdüse. 3 ist ein im Anschluß an der Ringschlitzdüse angeordneter, zweckmäßig zylindrischer und zweckmäßig sich waagerecht erstreckender Dorn, über den das aus der Düse 2 kommende Rohr 4 unter allmählicher Abkühlung passiert, ehe es von einem am Ende des Dorns 3 angeordneten Messer 5 aufgeschnitten wird. Mit 6 ist eine, mit einem Walzenpaar versehene Vorrichtung bezeichnet, mittels welcher das aufgeschnittene Rohr vom Dorn abgezogen wird, während das Rohr gleichzeitig zu einer flachen Bahn 7 entfaltet wird, die schließlich auf eine Aufnahmewalze 8 aufgerollt wird.

In der F i g. 2, die in größerem Maßstabe die Mündung der Ringschlitzdüse 2 und den anschließend angeordneten Dorn 3 von unten zeigt, besteht der Dorn 3 aus einem zweckmäßig horizontal angeordneten zylindrischen, mit zwei Mänteln versehenen Körper. Der Zwischenraum 3 α zwischen den Mänteln steht über dem inneren Mantel mit einer Zufuhrleitung 3 b und einer Auslaßleitung 3c für ein Kühlmittel, z. B. Wasser, in Verbindung, welches Kühlmittel dadurch den Zwischenraum 3 α in der mit einem Pfeil angedeuteten Richtung kontinuierlich durchströmen kann zwecks Kühlung des Dorns 3, während der Passage des Rohres 4 über denselben. Dadurch kann das Rohr 4, welches den Dorn 3 dabei völlig umschließt, allmählich und gleichförmig längs seinem ganzen Umfang abgekühlt werden. Weiterhin mündet in den äußeren Dornmantel in der Nähe von der Düse 2 eine Leitung 3 d für ein gasförmiges Mittel, z. B. Druckluft, wodurch das aus der Düse 2 heraustretende Rohr 4 während des ersten Teils seiner Passage über den Dorn 3, wenn das Rohr sich noch bei einer hohen Temperatur befindet, von dem durch die Luft bewirkten Überdruck daran gehindert werden kann, mit der Oberfläche des Dorns 3 in Berührung zu gelangen. Wenn diese Druckluftschicht nicht zwischen Rohr 4 und Dorn 3 eingeführt würde, dann würde das Rohr 4, infolge der hohen Reibung zwischen dem warmen Kunststoff und der Metalloberfläche des Dorns 3, leicht die Oberfläche des Dorns streifen und örtliche Dehnungen des Materials wurden entstehen. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, sind dem Dorn 3 entlang drei Zonen I, II, III markiert worden. Innerhalb Zone I, wo das Rohr 4 seine höchste Temperatur während seiner Passage über den Dorn 3 hat, befindet sich das Rohr 4 in plastischem Zustande, wodurch ein Spannungsausgleich sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung des Rohres 4 durch Fließen stattfinden kann. Innerhalb der Zone II sinkt die Temperatur so stark, daß das Rohr 4 immer elastischer wird. Während die

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Temperatur innerhalb der Zonen II und III sinkt, Im Diagramm gemäß der Fig. 4 ist die Spannung

wird das Rohr 4 immer dichter an dem Dorn 3 an- über der dem Umfang des Rohres 6 zu der Breite liegen. Dies hat eine immer gesteigerte Reibung zwi- der Folie dargestellt, wobei vorausgesetzt wird, daß sehen Rohr 4 und Dorn 3 zur Folge und diese gestei- das Rohr aufgeschnitten und entfaltet worden ist. gerte Reibung ist besonders innerhalb Zone III her- 5 Die drei Kurven der Figuren sollen somit zeigen, wie vorragend. Die Geschwindigkeit der Abziehvorrich- die Spannung in der Längsrichtung des Rohres längs tung 6 wird derart geregelt, daß das Material inner- der Breite bzw. dem Umfang an drei verschiedenen halb Zone I nicht mehr gestreckt wird als erforder- Stellen schwankt. Die oberste Kurve zeigt somit, wie lieh ist, damit diejenigen Längenunterschiede der die Spannung längs dem Umfang des Rohres am verschiedenen Teile des Umfanges des Rohres 4, die io Messer schwankt, die mittlere Kurve zeigt die Spanaus Unterschieden im Fluß von den verschiedenen nungsvariation in der Mitte von Zone III, während Teilen der Spalte der Ringschlitzdüse herrühren, aus- die niedrigste Kurve das entsprechende Verhältnis, geglichen werden. Die hohe Reibung zwischen aber an der Grenze zwischen Zone II und Zone III Rohr 4 und Dorn 3 innerhalb Zone III dient als Puf- darstellt. Der Mittelwert der Spannungen jeder Kurve fer für diejenige Spannung, die entsteht, wenn durch 15 in Fig. 4 ist durch einen Punkt auf der Spannungsdie Abziehvorrichtung 6 eine gewisse ziehende Kraft kurve der F i g. 3 repräsentiert,
auf das in Bandform überführte Rohr 4 aufgebracht . .... ,. . .

wird! Dieser Umstand nebst der Tatsache, daß die- Ausfuhrungsbeispiel

jenige Sttrecke, Zone I, längs welcher das Rohr 4 Für die Herstellung eines bahnförmigen, zur BiI-

sich in plastischem Zustand befindet, lang ist, bringt 20 dung eines Fußbodenbelags bestimmten Erzeugnisden besonderen Vorteil mit sich, der in dem neuen ses aus weichgemachtem Polyvinylchlorid mit zuerfindungsgemäßen Verfahren enthalten ist, nämlich gesetztem Füllmittel, z. B. Kreide oder Kaolin, wurdaß in das Rohr 4 keine größeren Spannungen ein- den teils weiße, teils schwarze Musterungsgranulen getragen werden, wenn das Rohr sich in plastischem hergestellt. Die pulverförmige Grundmasse, der die Zustande befindet, sondern es wird stattdessen das 25 Granulen zugesetzt wurden, enthielt dieselben Kom-Spannungsmaximum zu demjenigen Teil des Weges ponenten wie die Musterungsgranulen und waren des Rohres über den Dorn konzentriert, in dem das grau und etwas weicher als die Musterungsgranulen Rohr sich im elastischen Zustande befindet, d. h. gemacht worden. Das dadurch erhaltene Gemisch hauptsächlich innerhalb Zone III. In dieser Weise wurde zu Granulen stranggepreßt und diese wurden werden keine eingefrorenen Spannungen von den 30 einer Strangpresse mit angeschlossener Ringschlitz-Zonen I und II erhalten. düse zugeführt. Unmittelbar außerhalb der Düse,

Der Dorn 3 kann z. B. in der Weise abgeändert durch welche die Masse gepreßt wurde, wurde das werden, daß der Durchmesser desjenigen Teils des dabei gebildete Rohr auf einen zylindrischen, mit Dorns, der der Zone I am nächsten liegt, beträcht- zwei Mänteln versehenen, gekühlten Dorn aufgenomlich kleiner ist als der Durchmesser des danach fol- 35 men. Zwischen das Rohr und denjenigen Teil des genden Teils des Dorns. Dadurch kann keine direkte Dorns, der der Rohrdüse am nächsten lag, wo das Abkühlung des Rohres von dem gekühlten Dorn an Rohr seine höchste Temperatur hatte und sich in jener Stelle erfolgen. Die Länge der Zone kann von plastischem Zustand befand, wurde Luft von geeig-0,1 bis 0,5 m schwanken. Weiterhin kann der- netem Druck, z.B. 0 bis 0,5 atü, zweckmäßig 0,005 jenige Teil des Dorns 3, der innerhalb Zone III gele- 40 bis 0,4 atü, eingeführt. In diesem Bereich wurde das gen sein soll, aus einem nicht-gekühlten; expandier- Rohr nur langsam und gleichförmig auf seinem ganbaren Teil bestehen — oder auch kann er aus einem zen Umfang gekühlt. Als das Rohr kühler wurde, gesonderten, nicht-gekühlten, expandierbaren Dorn schrumpfte es in seinem Umfang ein wenig und bestehen — der die Einstellung der Reibung zwischen schloß sich immer dichter um den Dorn und ging Dorn 3 und Rohr 4 auf den erwünschten Wert er- 45 gleichzeitig allmählich in seinen elastischen Zustand möglicht. über. Hierbei wurde die Reibung zwischen Rohr und

Die Geschwindigkeit des Rohres über den Dorn Dorn gesteigert. Die Abnahmegeschwindigkeit für hängt von der Stärke des Materials und vom Rohr- das Rohr vom Dorn wurde derart eingestellt, daß durchmesser ab. Die Bewegungsgeschwindigkeit kann der plastische Teil des Rohres, der außerdem von der zwischen 0,2 und 0,7 m/Min, variieren. Somit beträgt 50 Druckluft getragen war, spannungsfrei wurde, und die Länge der Aufenthaltszeit des Materials inner- die Spannungen wurden hauptsächlich auf den elahalb Zone I etwa 1 Min. Nach dieser Zeit ist das stischen Teil des Rohres konzentriert. Am Dornende Material völlig abgekühlt. wurde das Rohr in seiner Längsrichtung mit Hilfe

Die innere Kühlung, die oben dargestellt und be- eines dort ortsfest angeordneten Messers kontinuschricbcn worden ist, kann auch durch eine äußere 55 ierlich aufgeschnitten und der aufgeschnittene Form-Kühlung, mit Wasser als Kühlmittel, ergänzt werden. körper wurde dann allmählich zu einem flachen Band

Im Diagramm gemäß der Fi g. 3 ist die Spannung S mit Hilfe einer das Band derart unterstützenden Vorbzw, die Temperatur T als Funktion des Weges des richtung entfaltet, daß der Übergang in den flachen Materials dargestellt. Es ist daraus ersichtlich, wie Zustand so geschmeidig wie möglich wurde,
der Mittelwert der Spannung in der Längsrichtung 60 Das fertige Band, das infolge der früher erwähnten des Rohres (des Bandes) längs dem Bewegungsweg Zusetzung von weißen und schwarzen Granulen zu des Rohres (des Bandes) schwankt. der grauen Grundmasse eine Marmorierung aufwies,

In der Zone I ist die Temperatur noch hoch, die wurde auf eine Aufnahmevorrichtung mit kontinu-Spannung gering. Diese steigt erst in der Zone III ierlich regelbarer Geschwindigkeit aufgewickelt. In merklich an und sinkt erst am Schluß, nämlich wäll- 65 dem angegebenen Beispiel enthielt das fertige Band rend des Aufwickeins in der Ablagevorrichtung. Die 50 bis 7()^u/o Polyvinylchlorid, 20 bis 30% Wcichcr-Temperatur ändert sich nach dem Verlassen der maclicr, 10 bis 20% Füllmittel, Stabilisatoren, /one III nicht mehr stark. Schmiermittel und Pigment.

Hierzu ] Blatt Zeichnungen '

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von 1 bis 3 mm dicken, möglichst schrumpffreien Folienbahnen aus thermoplastischen, gelatinierbaren Kunststoff, vorzugsweise Polyvinylchlorid, enthaltendem Material, das in einer Strangpresse gelatiniert und durch eine Ringschlitzdüse zu einem Rohr geformt wird, das dann gekühlt, längs einer Erzeugenden aufgeschnitten und zu einer Bahn ausgebreitet wird, die dann einer Aufwickelvorrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Ringschlitzdüse austretende, rohrförmige Material unter Vermeidung solcher Veränderungen der Rohrdurchmesser, welche zur Bildung unerwünschter fortdauernder Spannungen des Materials führen wurden, über einen gekühlten Dorn geführt wird, daß ferner das rohrförmige Material während der Bewegung auf dem Dorn allmählich soweit abgekühlt wird, daß sein Zustand elastisch wird, daß erst dann, wenn der elastische Zustand erreicht worden ist, das Rohr längs einer Erzeugenden aufgeschnitten und zu der flachen Bahn allmählich längs einer so langen Strecke zwischen der Aufschneidevorrichtung und der Aufwickelvorrichtung ausgebreitet wird, daß während der Ausbreitung keine durch verschiedene Bewegungsstrecken verschiedener Teile des Rohres verursachte unerwünschte, fortdauernde Formveränderungen des Materials entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens auf dem ersten Teil des Weges des Rohres über den Dorn ein Gas unter Druck zwischen Rohr und Dorn eingeführt" und das warme Rohr daran gehindert wird, mit der Oberfläche des Dorns in Berührung zu gelangen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas zwischen Rohr und Dorn mit einem Druck bis 0,5 atü eingeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr während eines späteren Teils seines Weges über den Dorn, wenn das Rohrmaterial bereits bis zum elastischen Zustand gekühlt worden ist, in Reibungsberührung mit der Oberfläche des Dorns bewegt wird.