DE2631631A1

DE2631631A1 - Verformungsverfahren zur herstellung von schlauchfolien

Info

Publication number: DE2631631A1
Application number: DE19762631631
Authority: DE
Inventors: Katsuyoshi Ushioda
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1975-08-07
Filing date: 1976-07-14
Publication date: 1977-02-10
Also published as: GB1515968A; JPS5219762A; MY7900167A; HK42879A; JPS5546296B2; ZA764207B

Description

KRAUS & WEISERT

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER. DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-ΙΝβ. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-SOOO MÜNCHEN 71 -TELEFON 089/797077-79 7078 · TELEX O5-212156 kpatd

TELEGRAMM KRAUSPATENT

1273 AW/MY

IDEMITSU PETROCHEMICAL CO., LTD. Tokyo / Japan

Verformungsverfahren zur Herstellung von Schlauchfolien

Die Erfindung betrifft ein Verformungsverfahren für Polyolefinharze mit hohem Molekulargewicht unter Herstellung einer Schlauchfolie mit sehr guten mechanischen Festigkeiten. Das Verfahren läuft mit hoher Geschwindigkeit ab. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verformungsverfahren für Polyolefinharze mit hohem Molekulargewicht zu Schlauchfolien mit einem hohen Vergrößerungsverhältnis nach einem luftgekühlten Auf blas- bzw. Aufblähungsverfahren« Das erfindungsgemäße Verfahren wird durchgeführt, indem man unter Verwendung einer zylindrischen Einrichtung zur Stabilisierung der beim Aufblasen gebildeten Harzblase arbeitet. Die Einrichtung ist an der Düse vorgesehen und besitzt einen Außendurchmesser, der fast gleich ist wie der Innendurchmesser der Lippe der Düse, eine Öffnung an ihrem oberen Teil und eine Vielzahl von kleinen Luftdurchgangslöchern an der peripheren Wand ihres Bodenteils.

In der Vergangenheit hat man Polyolefinharze mit hohem Molekulargewicht, vor allem hochdichtes Polyäthylen usw., zu einem extrem dünnen Film mit einem luftgekühlten

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Aufblasverfahren verformt. Zur Erhöhung der Produktion muß das Verfahren mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden; dies ist jedoch sehr schwierig. Selbst wenn die Verformung "bei hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird, ist es sehr schwierig, extrem dünne Filme mit guten mechanischen Festigkeiten herzustellen. Man hat versucht, diese Schwierigkeiten zu beseitigen,und ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die ungleiche Dicke des Films beseitigt wird, indem man eine rotierende Düse verwendet. Ein solches Verfahren besitzt den Nachteil, daß die Vorrichtung sehr kompliziert ist und daß die.Aufnahmegeschwindigkeit der Folie sehr begrenzt ist.

Es wurde weiterhin ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Harzblase durch Kontakt mit einem Formkern im Inneren der Blase stabilisiert ist. Dieses Verfahren ist für hohe Aufnahmegeschwindigkeiten ebenfalls ungeeignet· In der offengelegten japanischen Patentanmeldung 61 252/1974 wird ein Verfahren beschrje ben, bei dem eine Schlauchfolie hergestellt wirdj indem man eingeengte Teile eines röhrenförmigen Extrudats mit einer zylindrischen Einrichtung zur Stabilisierung der Harzblase behandelt, die einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als der der Lippe der Form. Die Herstellung eines solchen eingeengten Teils ist jedoch schwierig,und wird das eingeengte Teil mit Einrichtungen zur Stabilisierung der Harzblase behandelt und abgekühlt, so treten oft Streifen, bedingt durch Reiben, Schaden oder ein Brechen auf oder das Material klebt. Das bekannte Verfahren ist somit nachteilig.

Wird eine Schlauchfolie nach dem Aufblasverfahren, bei dem mit Luft gekühlt wird, hergestellt, so wird ein Film mit den gewünschten mechanischen Festigkeiten durch biaxiales Strecken des Films und Orientierung der entstehenden Kristallite bei geeigneten Bedingungen, wie Schmelztemperatur des Harzes, Form des Kühlringschlitzes, Kühlbedingungen,

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wie der Menge an verwendeter Kühlluft, dem Vergrößerungsverhältnis der Harzblase, der Filmaufnahmegeschwindigkeit, usw., erhalten· Da das Schlauchmaterial aus geschmolzenem Harz, das durch eine Form bzw. Düse extrudiert wird, durch Luft gekühlt wird und in der Nachbarschaft des Bereichs aufgeblasen wird, wo Kristallisation initiiert wird, ist die Form der Harzblase in diesem Bereich sehr instabil und ändert sich leicht. Wird die Aufnahmegeschwindigkeit der Folie zur Herstellung von Folien mit hoher Geschwindigkeit erhöht, so wird die Form der Harzblase noch instabiler. Dies bewirkt eine ungleichmäßige Dicke und Falten, ein Ausweiten der Folie und auch eine Uneinheitlichkeit der aufgewickelten Folienbreite. Bei höheren Aufnahmegeschwindigkeiten der Folie muß, da die Orientierung in der Maschinenrichtung groß ist, die Orientierung in der transversalen Richtung ebenfalls erhöht werden, indem man das Aufblasen bzw. Vergrößerungsverhältnis der Harzblase erhöht, so daß die Festigkeiten des Films ausgeglichen sind. Dies bewirkt jedoch, daß die Änderungen in d?r Harzblase noch größer werden. Als Folge davon variiert die Festigkeit der Folie stark. Wenn die Form der Harzblase stark variiert, wird die Abkühlung ungleichmäßig, und die Kristallisationslinie fluktuiert. Der Ausgleich der Festigkeiten des Films in der Maschinen- und der transversalen Richtung geht verloren und die Herstellung der Folien durch Verformung wird schwierig.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Schlauchfolien' bzw. von Folien aus aufgeschnittenem Schlauchmaterial zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Verfahren nicht besitzt. Wenn in der vorliegenden Anmeldung von "Schlauchfolien" gesprochen wird, so sollen darunter auch die Folien aus dem aufgeschnittenen Schlauchmaterial verstanden werden. Der \ Einfachheit halber wird überwiegend der Ausdruck Schlauchfolie verwendet.

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Die Erfindung betrifft somit ein Verformungsverfahren für Polyolefinharze zu Schlauchfolien nach dem Schmelzextrudieren und Aufblasen mit Luftkühlung,bei dem die Form der Harzblase selbst bei hoher Geschwindigkeit stabilisiert wird, indem man eine besondere, röhrenförmige Einrichtung zur Stabilisierung der Harzblase verwendet, die an ihrem Boden mit der Oberfläche der Extrudierform verbunden ist. Diese Einrichtung ist koaxial mit der Form angeordnet und an ihrem oberen Teil geöffnet. Sie ist mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten, kleinen Löchern an der peripheren Wand des Bodens versehen. . Sie besitzt einen Außendurchmesser, der fast gleich ist wie der Innendurchmesser des Formrands,, aber kleiner als der Innendurchmesser in der Nachbarschaft des^ Bodens. Ein kleiner Zwischenraum bzw. Spielraum ist zwischen dem schlauchartigen Extrudat aus geschmolzenem Harz und der Einrichtung vorhanden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein verbessertes Verfahren zur Verformung von Polyolefinharzen mit hohem Molekulargewicht zu Schlauchfolien durch Schmelzextrudieren zu einer trichterartigen Form nach dem luftgekühlten Blasverfahren, bei dem das Recken in üblicher Weise durchgeführt wird, zuerst in Maschinenrichtung in geschmolzenem Zustand des Harzes, bevor die Harzblase gebildet wird, und anschließend in transversaler Richtung mit einem höheren Vergrößerungs- bzw. Aufblasverhältnis zum Zeitpunkt der Harzblasenbildung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man

(1) eine zylindrische Einrichtung verwendet, die auf dem oberen Teil der Form so angebracht ist, koaxial mit der Form angeordnet ist, so daß die Form der Harzblase in stabilisiertem Zustand gehalten wird, selbst bei hoher Geschwindigkeit, wobei die Einrichtung einen Außendurchmesser besitzt, der fast gleich ist wie der Innendurchmesser der Lippe der Form, aber kleiner ist. als der Innendurchmesser nur in der Nachbarschaft ihres Bodens, und eine

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Öffnung an ihrem oberen Teil enthält lind eine Vielzahl von kleinern Löchern für den Durchgang von Luft und für die Kommunikation mit der Öffnung am oberen Teil, die einheitlich an der peripheren Wand ihres Bodenteils verteilt sind, enthält und

(2) den Zwischenraum zwischen dem schlauch!örmigen Extrudat aus geschmolzenem Harz und der Einrichtung so gering wie möglich hält, damit sich beide nicht während der Herstellung bzw. Behandlung der Schlauchfolie berühren·

Die entstehende Schlauchfolie, die nach dem oben beschriebenen Verfahren gebildet wurde, wird mit zusätzlich angebrachten Förderwalzen gefaltet und mit hoher Geschwindigkeit aufgenommen. So kann im Inneren der Harzblase einen geeigneten Luftdruck aufrechterhalten.werden.

Ein Teil der Luft kommt von der Öffnung am oberen Teil der Einrichtung zur Stabilisierung der Harzblase und erreicht die Vielzahl von kleinen Luftdurchgangs löchern, die einheitlich an der peripheren Oberfläche des 3odenteils der Einrichtung angebracht sind. Er wird jedoch leicht nach oben gestoßen und bildet einen kleinen Zwischenraun zwischen der Stabilisiereinrichtung und dem schlauchförmigen Extrudat aus geschmolzenem Harz, bedingt durch die Saugwirkung, die die Steigbewegung des röhrenförmigen Extrudats aus geschmolzenem Harz, das gerade aus der Form extrudiert wurde, begleitet. Man nimmt an, daß sich diese Fall- und Steigbewegung der Luft kontinuierlich wiederholt· Bei der vorliegenden Erfindung kann dieser Zustand aufrechterhalten werden, indem man die Menge an Kühlluft reguliert. Wird weiterhin der Zwischenraum bzw. Spielraum zwischen dem schlauchförmigen Extrudat aus geschmolzenem Harz und der Stabilisiereinrichtung so gering wie möglich gehalten, daß beide sich nicht berühren, so schwingt bzw. pendelt die Harzblase kaum und ist sehr stabilisiert.

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Zur Stabilisierung der Harzblase, wie oben erwähnt, ist es erforderlich, daß der Außendurchmesser der zylindrischen Einrichtung für die Stabilisierung der Harzblase im Bereich ihres Bodens, der mit der Oberfläche der Form verbunden ist, kleiner ist als der Innendurchmesser der Lippe der Form und daß der Außendurchmesser der zylindrischen Einrichtung an dem anderen zylindrischen Teil, ausgenommen des oben erwähnten Teils, fast gleich ist wie der Innendurchmesser der Lippe der Form. Der Ausdruck "fast gleich" bedeutet "etwas kleiner" oder "etwas größer". Es ist außerdem erforderlich, daß die Einrichtung für die Stabilisierung der Harzblase an ihrem oberen Teil mit einer Öffnung und an der peripheren Wand ihres Bodenteils mit einer Vielzahl von kleinen Luftdurchgangslöchern ausgerüstet ist.

Der Grund, weshalb die Anordnung so erfolgt, daß der Außendurchmesser der zylindrischen Einrichtung für die Stabilisierung der Harzblase in der Nachbarschaft ihres Bodens, der auf der Oberfläche der Form befestigt ist, kleiner ist als der Innendurchmesser der Lippe der Form, ist der, daß verhindert werden soll, daß das schlauchförmige Extrudat aus geschmolzenem Harz gerade, nachdem es von der Lippe der Form extrudiert wurde, an dem Boden der Einrichtung für die Stabilisierung der Harzblase haftet und ein Hindernis für das Aufsteigen des schlauchförmigen Extrudats selbst darstellt. Die Einrichtung für die Stabilisierung der Harzblase sollte so lang sein, daß die Länge etwas größer ist als die des schlauchförmigen Extrudatteils aus geschmolzenem Harz, solange es nicht in transversaler Richtung expandiert ist.

Die Kühlluft wird aufwärts von dem Außenteil der Form geblasen, und die Luft für die Herstellung der Harzblase wird aus dem Innenteil der Form nur zur ersten Stufe des Ver-

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formungsvorgangs bei dem luftgekühlten Blasen eingeleitet·

Das erfindungsgemäße Verfahren wird so durchgeführt, daß das schlauchf örmige Extrudat aus geschmolzenem Harz den gleichen Durchmesser wie die Lippe der Form besitzt, oder es wird so expandiert, daß das schlauchförmige Extrudat einen Durchmesser besitzt, der etwas größer ist als der der Lippe der Form, in Beziehung mit den gegenseitigen Anordnungen des schlauchförmigen Extrudats und der Einrichtung für die Stabilisierung der Harzblase. Wird die Harzblase gebildet, so erfolgt eine schnelle Expansion in einem großen Vergrößerungs- bzw. Aufblasverhältnis. Bevorzugt wird

>'. ein -.Aufblasverhältnis, von dem 2,5 bis . 6,0fachen in transversaler Richtung, gefolgt von der Kristallisation und Aufnahme. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein extrem dünner Film aus Harz mit hohem Molekulargewicht mit hoher Geschwindigkeit hergestellt werden. Die Qualität des entstehenden Films ist sehr gut.

Die Form der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Harzblase ist in den beigefügten Fig. 1 und 2 näher erläutert.

In den Fig. 1 und 2 sind Querschnitte des Hauptteils der Vorrichtung dargestellt, die zur Durchführung einer Ausführungsform des erf indungs gemäß en Verfahrens verwendet wird. Die Bezeichnungen in den Fig. 1 und 2 sind die folgenden: 1 - Form bzw. Düse; 2 - Einrichtung für die Stabilisierung der Harzblase; 3 - Boden der Einrichtung; 4 kleine Luftdurchgangslöcher; 5 - Harzblase; 6 - Kristallisationslinie; 7 - Außenluftkühlring.

Die Formen der Harzblase können leicht eingestellt werden, indem man den Blasdruck der Kühlluft, die Temperatur des geschmolzenen Harzes usw. einstellt.

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Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.

Beispiel 1

Eine Schlauchfolie wird unter Verwendung von hochdichtem Polyäthylen [ldemitsu Polyethylene 640 UF (Warenzeichen), hergestellt von ldemitsu Petrochemical Co., Ltd., Japan, Schmelzflußindex 0,05] als Polyolefinharz mit hohem Molekulargev/icht hergestellt. Dabei wird ein Extruder mit einem Innendurchmesser von 50 mm (hergestellt von Placo Co.,Ltd., Japan) verwendet, der mit einer Form ausgerüstet ist, die einen Innendurchmesser der Lippe von 50 mm besitzt. Die folgenden Verformungsbedingungen werden verwendet:

Temperatur am Formausgang 200⁰C

Aufblas-bzw.Vergrößerungsverhältnis 4

Aufnahmegeschwindigkeit 50 m/min

Geschwindigkeit, mit der die Kühlluft

von dem Außenluftring zugeblasen wird' ca. 3 m/sec Höhe der der einzustellenden Kristallisationslinie 200 mm

Als Form für den Extruder wird eine Schneckenform verwendet. Die Einrichtung für die Stabilisierung der Harzblase, die verwendet wird, besitzt die in Fig. 1 gezeigte Form. Der Außendurchmesser ist gleich wie der Innendurchmesser der Lippe der Form, d.h. 50 mm. Ihr Außendurchmesser im Bereich des Bodens beträgt 20 mm. 30 mm über dem Boden sind vier kleine Luftdurchgangslöcher mit einem Durchmesser von 3 mm einheitlich in der peripher en Wand angebracht. Der. Zwischenraum zwischen dem schlauchförmigen Extrudat aus geschmolzenem Harz und der Einrichtung für die Stabilisierung der Harzblase wird auf etwa 0,5 mm eingestellt, indem man die Menge an Kühlluft einstellt.

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Man erhält eine Schlauchfolie, die 10 Mikron dick ist. Die verschiedenen physikalischen Eigenschaften von ihr werden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt,

Beispiel 2

Die gleiche Verformungsvorrichtung, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurde, wird verwendet. Kühlluft von dem Außenluftkühlring wird in einer Geschwindigkeit von 4 m/sec eingeblasen. Die Höhe der Kristallisationslinie beträgt 100 mm. Die Verformung erfolgt unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1, ausgenommen, daß die Form der Harzblase, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, anstelle der in Beispiel 1 beschriebenen verwendet wurde. Es wird eine 10 Mikron dicke Schlauchfolie geformt. Die verschiedenen physikalischen Eigenschaften der so erhaltenen Folie . werden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

Vergleichsbeispiel

Zum Vergleich mit den oben erwähnten Beispielen wird eine 10 Mikron dicke Schlauchfolie unter Verwendung des gleichen Rohmaterials wie in Beispiel 1 und bei den gleichen Verformungsbedingungen wie von Beispiel 1 hergestellt· (Die Höhe der Kristallisationslinie wird bei 50 mm eingestellt.) Es wird jedoch keine Einrichtung für die Stabilisierung der Harzblase verwendet. Die verschiedenen physikalischen Eigenschaften des so erhaltenen Produktes werden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

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- 10	I	2631631 .
Tabelle	Beispiel 2
Beispiel 1	2 13,8 45,3	Vergleichsbeispiel
) 2 16,5 26,8	4 3,5 71,6

Dickeabweichung (Mikron)

Elmendorf»sehe Reißfestigkeit (kg/cm) Maschinenrichtung

transversale Richtung Schlagfestigkeit

(kg.cm/cm) 6500 4500 1830

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Claims

- 11 - 263163t

Pat en tanspruch

Verfahren zur Verformung von Polyolefinharz mit hohem Molekulargewicht zu Schlauchfolien durch Schmelzextrudieren in trichterartiger Form nach einem luftgekühlten Blasverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) zur stabilen Erhaltung der Form der Harzblase selbst bei hoher Geschwindigkeit eine zylindrische Einrichtung verwendet, die oben auf die Form so angebracht ist, daß sie koaxial mit der Form angeordnet ist, wobei die Einrichtung einen Außendurchmesser besitzt, der fast gleich ist wie der Innendurchmesser der Lippe der Form, aber kleiner ist als der Innendurchmesser in der Nachbarschaft ihres Boden, und oben eine Öffnung besitzt und eine Vielzahl von kleinen Löchern, die einheitlich an der peripheren Wand ihres Bodenteils zum Durchleiten von Luft und zur Kommunikation mit der Öffnung oben verteilt sind, enthält, und

(2) den Zwischenraum zwischen dem schlauchförmigen. Extrudat aus geschmolzenem Harz und der Einrichtung so klein wie möglich hält, so daß sich beide während der Herstellung der schlauchförmigen Folie nicht berühren. : .

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