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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von biaxial orientierten
thermopla st ischen Folien.
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¼ Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von
biaxial orientierten thermoplastischen Folien und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Bei der Herstellung von Folien durch Blavverformung wird das thermoplastische
Material in Form eines Schlauchs aus einer Ringdüse stranggepresst, der Durchmesser
des Schlauchs im noch erweichten Zustand durch Erh6hung des Innendrucks vergrössert,
der Schlauch in ULngsrichtung gereckt, indem er beispielsweise zwischen. zwei Quetschwalzen
durchgeführt wird,- die sich mit einer solchen Geschwindigkeit drehen, dass der
Schlauch mit einer Geschwindigkeit, die höher ist als die Strangpressgeschwindigkeit,
durch den Walzenspalt gezogen wird, wodurch die Dicke des Films auf einen gewünsohten
Wert verringert wird, und der geplättete Schlauch wird entweder zu einer oder mehreren
Bahnen aufgeschlitzt und auf eine oder mehrere Rollen aufgewickelt oder als geplätteter
Schlauch auf eine Rolle gewickelt.
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Die verschiedensten zusätzlichen Verarbeitungsstufen können zwischen
Strangpressen und Aufwickeln Je nach den Eigenschaften des Jeweils verwendeten Materials
und dem vorgesehenen
Verwendungszweck des Endproduktes eingeschoben
werden.
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Wenn beispielsweise Polypropylen zur Herstellung von transparenten
Folien verwendet wird, muss der Schlauch unmittelbar nach seinem Austritt aus der
Strangpresse schnell gekühlt werden, damit die ista1litstruktur klein bleibt, da
grössere Kristallite das Endprodukt undurchsichtig machen. Hierzu sind ein Abschreckbehälter,
durch den der zu kühlende Schlauch geleitet wird, und eine Heizvorrichtung erforderlich,
durch die der Schlauch gentigend erweicht wird, um durch den Innendruck ausgedehnt
werden zu können. Normalerweise läuft der Schlauch zwischen dem Abschrecken und
dem erneuten Erhitzen durch wenigstens eine Gruppe von Quetschwalzen.
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Der Weg des Schlauchs zwischen der Strangpresse und den letzten Quetschwalzen
kann geradlinig sein. Wenn ein geradliniger Weg eine hohe oder lange Bauhöhe der
Vorrichtung erfordert, kann die laufrichtung des Schlauchs einmal oder mehrmals
verändert werden, indem er beispielsweise über oder zwischen Walzen geführt wird,
Unregelmässigkeitenin der Strangpressdüse und ungleichnxässiges Erhitzen und kühlen
nach dem Austritt des Stranges aus der DUse verursachen unvermeidlich leichte Schwankungen
in der Dicke des Films, die zwar in einer einzelnen Dicke nicht bedeutsam sind,
Jedoch ein dickes oder dunkles Band in einer Filmrolle verursachen. Ferner können
bei der Führung des Schlauchs zwischen Quetschwalzen oder über eine Walze zur Richtungsänderung
Falten an den Rändern gebildet werden, die bei der Bildung vor dem Strecken und
Orientieren schwache Stellen darstellen, die spätere Schwierigkeiten verursachen
können und, wenn sie gebildet werden stets entweder sichtbare oder schwache Anstreifen
im Produkt darstellen oder herausgeschnitten und als Verlust verworfen werden müssen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von biaxial
orientierten thermoplastischen Folien das dadurch gekennzeichnet ist, dass man einen
Schlauch aus
thermoplastischem Material durch eine Ringdüse strangpresst,
den Schlauch durch zwei Quetschwalzenpaare führt, wobei der Schlauch durch das zweite
Quetschwalzenpaar mit höherer Geschwindigkeit als durch das erste Quetschwalzenpaar
läuft, und den Durchmesser des Schlauchs auf seinem Wege durch die Zone zwischen
den beiden Quetschwalzenpaaren erweitert, wobei beide Gruppen von Quetschwalzen
mit der gleichen Geschwindigkeit um die Achse des Schlauchs auf seinem Wege durch
die Zone zwischen den Quetschwalsenpaaren-gedreht werden und die Temperatur des
Schlauchs während des D-urchganges durch das erste Quetschwalzenpaar so eingestellt
wird, dass der Schlauch selbst durch das erste Quetschwalzenpaar nicht veranlasst
wird, sich um seine eigene Achse zu drehens Der Temperaturbereich, in dem der Schlauch
das erste Quetschwalzenpaar durchlaufen muss, kann für Jedes Material durch einen
Vorversuch bestimmt werden0 Die obere Grenze liegt im allgemeinen bei der Temperatur,
bei der der Schlauch an den Walzen, zwischen denen er durchgeführt wird, kleben
bleibt, oder die Temperatur, bei der der Schlauch zusammenklebt, wobei die niedrigere
von diesen beiden Temperaturen gewählt wird.
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Die untere Grenze ist die Temperatur, bei der der Schlauch die Drehbewegung
annimmt, die ein dadurch verliehen wUrde, dass die Quetschwalzen sich um die Schlauchachse
drehen.
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Die Randf alten, die durch die ersten Quetschwalzen eingedrückt werden,
erscheinen als zwei Schraubenlinien, die um die Schlauchoberfläche verlaufen. Die
Geschwindigkeit, mit der die Walzen um die Schlauchachse gedreht werden, und die
Laufgeschwindigkeit des Schlauchs zwischen den beiden Walzenpaaren bestimmen den
Winkel, um den die Achse des ersten Quetschwalzenpaares dem zweiten Walzenpaar gegenüber
vorgestellt sein muss, um sicherzustellen, dass die Linien, die durch die Randfalten
des ersten Walzenpaares verursacht werden, mit den Randfalten zusammenfallen, die
durch das zweite Walzenpaar verursacht werden. Die Falten können dann gegebenenfalls
vom Schlauch abgeschnitten und die beiden erhaltenen Folienbahnen
auf
zwei getrennte Rollen aufgewickelt werden. Durch Drehung des zweiten Quetschwalzenpaares
und somit der Aufwickelvorrichtung relativ zur Strangpressdilse werden etwaige Schwankungen
der Dicke, die durch tregeImässigkeiten verursacht werden, über die gesamte Breite
der aufgewickelten Rolle verteilt. Eine etwaige Schwankung der Dicke, die sich während
der Orientierung, als Folge ungleichmässigen Erhitzens oder Mahlens des thermoplastischen
Schlauchs oder der Schlauch folie vor dem Eintritt in das zweite Quetschwalzenpaar
ergibt, wird durch die Drehung dieses Walzenpaares ebenfalls über die ganze Breite
der Rolle verteilt.
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Das Verfahren gemäss der Erfindung ist auf alle Materialien anwendbar,
die normalerweise bei der Herstellung von biaxial orientierten thermoplastischen
Folien verwendet werden, z.B. auf lineare Polyester, wie Polyäthylenterephthalat
und Copolyester von Isophthalsäure und Trephthalsäure mit einem Glykol, Vinylidenchloridpolymere
und -copolymere, Polyvinylchlorid, Polyamide, z.B. Nylon, Polyformaldehyd und seine
Copolymeren, Polystyrol und Polyolefine, z.B. Polyäthylen und insbesondere Polypropylen.
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Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von
biaxial orientierten, thermoplastischen Folien. Diese Vorrichtung ist durch die
folgenden, nacheinander angeordneten Teile gekennzeichnet: Eine Schlauchspritzdüse,
wahlweise ICUhlvorrichtungen, eine erste Heizvorrichtung, ein erstes Quetschwalzenpaar,
eine zweite Heizvorrichtung, ein zweites Quetschwalzenpaar und wenigstens eine Aufwickelrolle,
wobei das erste Quetschwalzenpaar, das zweite Quetschwalzenpaar und die Aufwickelrolle
als Einheit relativ zur Schlauchspritzform drehbar sind. Die erste Heizvorrichtung
ist vorteilhaft regelbar, um sicherzustellen, dass während des Betriebs die Temperatur
beim Durchgang des Schlauchs durch das erste Quetschwalzenpaar im gewunsohten Bereich
liegt. Vorteilhaft ist die Einheit um eine Achse parallel zur Laufrichtung des Schlauchs
durch die Einheit, vorzugsweise um die Schlauchachse drehbar.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung werden nachstehend
ausführlicher in Verbindung mit der Abbildung beschrieben, die schematisch eine
Vorrichtung zur Herstellung von biaxial orientierter Polypropylenfolie darstellt.
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Eine Strangpresse 1 ist mit einer nach unten gerichteten Schlauchspritzform
2 versehen, unter deren Austritt sich ein Abschreckbad 3 befindet. Zwei Quetschwalzen
4 sind am Boden des Bades direkt unter der Düse 2 angeordnet. Diese Quetschwalzen
dienen dazu, den stranggepressten Schlauch aus der Spritzform abzuziehen und die
Richtung des Schlauchs 10 zu verändern, ohne Faltenbildung an den Rändern zu verursachen.
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Das Abschreckbad ist mit Wasser gefüllt, dessen Temperatur auf der
gewünschten Höhe gehalten wird, indem kaltes Wasser einem Kühlsystem 5 aus einer
K'ühlvorrichtung (nicht dargestellt) durch die Leitungen 6 zugeführt wird. Druckluft
aus einer Leitung 9, die in das Innere des Schlauchs oberhalb der Kalibrierscheiben
führt und aus einer Leitung 8, die unter die Kalibrierscheiben geführt ist, verhindert
die Deformierung des Schlauchs durch den Wasserdruck. Durch Kalibrierscheiben 7
aus PolySthylenterephthalat wird der Durchmesser des aus der Düse 2 ausgepresqten
Schlauchs 10 aus Polypropylen beim richtigen Wert gehalten. Der Wasserstand im Bad
wird durch Zufuhr aus einer Zuführungsleitung 11 und durch Ablauf durch eine Überlaufleitung
12 in geeigneter Höhe gehalten.
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Während des Strangpressens wird der Schlauch über die KaLI-brierscheiben
7 und zwischen die Quetschwalzen 4 geführt.
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Er wird durch das Wasser im Bad abgeschreckt, verlässt das Bad und
wird durch Leitwalzen 13 zum oberen Ende der Streqkvorrichtung geführt. Diese umfasst
nacheinander eine Heizvorrichtung 15, die vor einem ersten Quetschwalzenpaar 14
angeordnet ist, einen Vorwärmer 16, einen Erhitzer 17 in der Blaszone, einen oberen
Luftring 18, Leitwalzen 20 aus Polyäthylenterephthalat, ein@@ unteren Luftring 19,
zusammenlaufende Walzen 21 und ein zweites Quetschwalzenpaar 22.
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Zwei Scheneidvorrichtungen 23 unterhalb der Quetschwalzen und die
Aufwickelrollen 24 und 25, die zusammen-laufenden Walzen 21 und die Quetschwalzen
14 und 22 sind um eine sendkrechte Achse drehbar angeordnet. Die Drehung erfolgt
durch einen (nicht dargestellten) Elektromotor.
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Der abgeschreckte Schlauch 10 läuft durch die erste Heizvorrichtung
15, in der er zur eine geeignete Temperatur gebracht wird, bevor er durch die Quetschwalzen
14 läuft, die sich um eine Achse dreh die mit der Schlauchachse zusammenfällt. Die
Drehbewegung wird nicht dem Schlauch mitgeteilt, der durch den Vorwärmer 16 und
den Erhitzer 17 läuft, durch den seine Temperatur auf den Erweichungspunkt erhöht
wird. Dar Druck, der zwischen den Abquetschwalzen 14 und 22 aufrechterhalten wird,
gnügt, um den Schlauch auszuweiten, dessen Durchmesser auf den gewünschten Wert
vergrössert wird. Der Schlauch läuft zwischen den Leitrollen 20 aus Polyäthylentrephthalat
und durch die Luftrige 18 und 19 durch, die ihn abkühlen.
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Durch eine Reib von Walzen 21 und die Quetschwalzen 22 wird der Schlauch
dann in die geglättete Form überführt. Zwischen den Quetschwalzen 22 und den Quetschwalzen
14 wird eine "Phasendifferenz" aufrechterhalten, um sicherzustellen, dass die neuen
Randfalten, die sie eindrücken, mit den Kantenlinien zusammenfallen, die durch die
Quetschwalzen 14 verursacht werden. Der geplättete Schlauch wird dann durch die
Schneidvorrichtungen 23 in zwei i Bahnen aufgeschnitten, die auf die Rollen 24 und
25 gewickelt werden.
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Beispiel Polypropylen (Propathene LXF 31), Hersteller Imperial Chemical
Industries Limited, wurde als Schlauch durch die Schlauchspritzform 2 ausgepresst.
Der Durchmesser des Schlauchs beim Erreichen der oberen Quetschwalzen 14 betrug
63,5 mm und seine wandstärke 0,46 mm.
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Die Drehzahl der oberen quetschwalzen wurde so eingestellt,
dass
der Schlauch mit einer Geschwindigkeit von 305 cm/Min. hindurchlief. Der Schlauch
wurde nach dem Durchgang durch die Heizvorrichtung 17 auf einen Durchmesser von
38 com aufgeblasen. Die Blasstelle befand sich 122 t 25 mm unter den Quetschwalzen
14. Der Schlauch wurde mit einer Geschwindigkeit von 18,3 m/Min. durch die unteren
Quetschwalzen 22 geführt. Diese Quetschwalzen befanden sich 3 m unter den Quetschwalzen
14. Beide Quetschwalzenpaare wurden um die Achse des zwischen ihnen liegenden Schlauchs
X5t 0,5 Umdrehungen/Min. bewegt, wobei die "Phasendifferenz" zwischen den Walzenpaaren
90° betrug. B@i diesem Winkel und bei dieser Umdrehungsgeschwindigkeit lagen die
Randlinien, die durch die Walzen 14 verursacht wurden, immer innerhalb des 32 mm
breiten Schneidabfalles, der von den Rändern des aus den Quetschwalzen 22 austretenden
Schlauchs anfiel, wenn dieser vor dem Aufwickeln zu zwei Bahnen geschnitten wurde.