DE10323941A1

DE10323941A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von endlosen, optisch abbildungsfähien Folien, insbesondere Bahnen und Platten aus Kunststoffen und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10323941A1
Application number: DE2003123941
Authority: DE
Inventors: Michael Schröder
Original assignee: Heinrich Friedrich Schroder KG; HEINRICH FRIEDRICH SCHROEDER K
Current assignee: Heinrich Friedrich Schroder KG; HEINRICH FRIEDRICH SCHROEDER K
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: DE10323941B4

Abstract

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von endlosen, optisch abbildungsfähigen Folien, insbesondere Bahnen und Platten aus Kunststoffen mittels Zubereitung eines Schmelzenbandes (9) in einem Extruder mit Breitschlitzdüse oder aus einem, auf Schmelztemperatur gebrachten, flächigen Kunststoffhalbzeug, das zur optischen Strukturierung einer der Oberflächen einem Kalander zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzenband (9) zwischen zwei, je mindestens ein Walzenpaar teilweise umschlingenden, endlosen, vorzugsweise aus Metall bestehenden Bändern (1) und (4) gebracht wird, wovon eines der Bänder mit einer optisch wirksamen Struktur versehen ist, die auf einer Oberfläche des Schmelzenbandes abgeformt wird und zwischen zwei Kühlplatten (11) und (12) aushärtet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Patentansprüchen 6 bis 8.
Zweck der Erfindung ist eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Qualität bei bekannten Produkte, die mit der Anwendung bekannter Verfahren zur Herstellung optisch abbildungsfähiger, flächiger Produkte, insbesondere linearer Stufenlinsen aller Art aus Kunststoffen, beispielsweise aus PMMA mit Gravurtiefen bis maximal 1 mm. hergestellt werden.

In der Deutschen Patentschrift 199 43 604 C2 ist ein Verfahren beschrieben welches ebenfalls die kontnuierliche Herstellung von endlosen, optisch abbildungsfähigen Folien, Bahnen und Platten aus Kunststoffen zum Inhalt hat wie auch die der Entgegenhaltungen in bezeichneter Patentschrift. Das angezogene patentierte Verfahren setzt die Verwendung einer Gravurwalze voraus, die während einer Umdrehung in einem definierten Durchgangsbereich auf die Temperatur der Kunststoffschmelze zu bringen und in einem weiteren, definierten Bereich auf die Erstarrungstemperatur derselben abzusenken ist. Die Lösung des entsprechenden thermodynamischen Problems wurde in einer Walzenkonstruktion gefunden, bei der sich der Temperaturwechsel in einem dünnen Metallzylinder ereignet, der durch eine minimal wärmeleitfähige Isolierschicht von dem Walzenkern nahezu thermisch getrennt ist. Bei der kontinuierlichen Herstellung optisch abbildungsfähiger Folien und Bahnen nach diesem Verfahren bis zu 1 mm Wandstärke zeigt die Praxis, daß die errechneten Parameter und Werte zutreffen und das Verfahren wirtschaftlich genutzt werden kann. Bei Bahnen und Platten mit Wandstärken über 1 mm sind thermische und rheologische Probleme zu bewältigen, die sich nur auf Kosten der Produktionswirtschaftlichkeit und Qualität der Produkte lösen lassen. Beispielsweise muß nach dem bekannten Verfahren das wandstärkere Produkt vor der völligen Aushärtung im weichplastischen Zustand von der Gravurwalze abgenommen werden, um es in der Planlage aushärten zu lassen. Dabei kommt es bei dem Übergang des erstarrenden Schmelzenbandes aus der Rundung der Walze in die Planlage zur Stauchung der glatten Produktoberfläche und zur Streckung der strukturierten Fläche. Je größer der Gravurwalzendurchmesser ist, je geringer ist die Differenz zwischen Stauchung und Streckung der sich gegenüber liegenden Oberflächen. Trotzdem ist bei der Abnahme des notwendigerweise noch weichplastischen Materials aus der formenden Gravur problematisch, da beim übergang der Kunststoffschmelze aus dem weichplastischen in den hartelastischen Zustand eine unkontrollierte Volumenkontraktion (Schwindung) zu eliminieren ist, die durch eine qualitätsmindernde Rundung spitzwinkeliger Strukturen in Erscheinung tritt.

Gemäß der festgestellten Mängel bekannter Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von endlosen, optisch abbildungsfähigen Folien, insbesondere Bahnen und Platten aus Kunststoffen lag der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Durchführung des Verfahrens in der Weise zu kontrollieren, daß der übergang der Kunststoffschmelze aus dem weichplastischen in den hartelastischen Zustand nach Verlassen des Walzenspaltes aus der Walzenrundung in Planlage im geschlossenen Formungsraum erfolgt. Die Lösung der Aufgabe kennzeichnet sich dadurch, daß ein aus der Breitschlitzdüse eines Extruders austretendes Schmelzenband einem Kalander zugeführt wird und darin zwischen zwei, je mindestens ein Walzenpaar teilweise umschlingenden, endlosen, vorzugsweise aus Metall bestehenden Bändern gebracht wird, wovon eines der Bänder mit einer optisch abbildungsfähigen Struktur versehen ist, die auf einer Oberfläche des Schmelzenbandes abgeformt wird und zwischen den anliegenden Bändern, von der Walze abwandernd in Planlage, zur Aushärtung zwischen zwei Kühlplatten transportiert wird, um nach Verlassen derselben an der jeweiligen Umlenkung der Bänder als Fertigprodukt ausgefahren wird.

Auf der Zeichnung sind Verfahrensbedingungen und ein Ausführungsbeipiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens der kontinuierlichen Herstellung von endlosen, optisch abbildungsfähigen Folien, insbesondere Bahnen und Platten aus Kunststoff mit maximalen Gravurtiefen bis zu 1 mm dargestellt
Es bedeuten:
1. Schemazeichnung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens der kontinuierlichen Herstellung von endlosen, optisch abbildungsfähigen Folien, insbesondere Bahnen und Platten aus Kunststoff mit maximalen Gravurtiefen bis zu 1 mm
2 Stark vergrößerter Ausbruch aus dem Schnitt A-A eines Ausführungsbeispiels der Kühlungseinrichtung der Vorrichtung gemäß 1
3 Stark vergrößerter Ausbruch aus dem Schnitt A-A eines zweiten Ausführungsbeispiels der Kühleinrichtung der Vorrichtung gemäß 1 Aus der Breitschlitzdüse (8) fließt das Schmelzenband (9) zwischen das, die Formwalze (1) halb umschlingende Gravurband (1) und zwischen das, die Einlaufwalze (7) umschlingende Spannband (4) und mit beiden Bändern durch eine Kühlstation (11) und (12) in der die völlige Aushärtung des Schmelzenbandes erfolgt. Nach der Umlenkung beider Bänder über die Streckenwalze (6), bzw. die Spannwalze (10) verlässt das ebene, plan liegende, optisch abbildungsfähige Produkt die erfindungsgemäße Vorrichtung. Das Spannband (4) ist auf der, dem Schmelzenband anliegenden Fläche spiegelnd poliert indessen für die rückseitige Fläche ein Feinschliff zur Erfüllung der Gleitfunktion auf der Gleitfläche der Kühlplatte (11) genügt. Das Gravurband besteht aus einem, mit einem gravurfähigen Material (3), beispielsweise Kupfer beschichteten Tragband (2) aus Stahl, dessen Rückseite Feinschliffqualität, wie das Spannband, aufweisen soll. Die Achsen der Walzen (6) und (10) sind zum Spannen der jeweiligen Bänder versetzbar. Bei dem Durchlauf des Schmelzenbandes zwischen dem Gravurband und dem Spannband wird die Temperatur der Formwalze (5) und der Einlaufwalze (7) konstant auf der Temperatur der Schmelze beim Austritt aus der Breitschlitzdüse gehalten, so daß das Schmelzenband weichplastisch zwischen die Kühlplatten (11) und (12) der Kühlstation gebracht werden kann. Die Wandstärke des Schmelzenbandes im Walzenspalt soll erfindungsgemäß ein Zehntel stärker sein, als der Abstand der Kühlplatten voneinander, so daß das Schmelzenband während der Aushärtungsphase einem kontrollierten Nachdruck ausgesetzt ist. Damit der Durchgang der, das Schmelzenband transportierenden Bänder unter dem Druck der Kühlplatten möglich ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Reibflächen (16) mit einer wirksamen Gleitschicht, beispielsweise Teflon zu versehen. (2) Ein weiterer, erfindungsgemäßer Vorschlag kennzeichnet sich dadurch, das Kühlwasser durch die Kühlplatten auf die Bänder zu drücken (3), so daß zwischen den gleitenden Bänderflächen und den Kühlplattenflächen ein Aquaplaningeffekt eintritt. Etwaige Bedenken, daß das Gravurband durch den periodischen Dauerwechsel zwischen Stauchung und Streckung der Gravurfläche eine unzulässige Veränderung der Spiegelqualität der Gravur zur Folge haben könnte sind zu verwerfen, denn das Gravurband ist unter den gleichen Bedingungen graviert, denen es bei seiner Funktionsausübung unterliegt. Die Stauchung bei der Überführung des Bandes von der Wölbung in die Grade kann rechnerisch und praktisch vernachlässigt werden. Die langen Gradelaufstrecken eliminieren eine Stauchung des Gravurbandes.

1: Gravurband
2: Tragband
3: Gravurmaterial
4: Spannband
5: Formwalze
6: Streckenwalze
7: Einlaufwalze
8: Breitschlitzdüse
9: Schmelzenband
10: Spannwalze
11: Kühlplatte
12: Gegen-Kühlplatte
13: Produkt
14: Kühlwasser-Bohrungen
15: Druck-und Kühlwasserbohrungen
16: Teflonbelag

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von endlosen, optisch abbildungsfähigen Folien, insbesondere Bahnen und Platten aus Kunststoffen mittels Zubereitung einer Kunststoffschmelze in einem Extruder und Entnahme derselben als Schmelzenband aus der Breitsehlitzdüse des Extruders und Weiterführung derselben in einen Kalander dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzenband (9) zwischen zwei synchron laufenden , endlosen Bändern (1) und (4), vornehmlich aus Metall, nach gemeinsamem Teilumlauf der Formwalze (5) in eine, mit zwei ebenen Kühlplatten (11) und (12) ausgestatteten Kühlstation transportiert wird, in der das durchfahrende Schmelzenband unter Druck der Kühlplatten aus dem weichplastischen in den hartelastischen Zustand gebracht wird, wobei die Gravur (3) eines der Bänder auf der Oberfläche des erstarrenden Schmelzenbandes abgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzenband (9) zwischen dem Gravurband (1) durch das Spannband (4) auf einen Teilumfang der Formwalze (5) gepresst wird, deren Temperatur konstant der Schmelzentemperatur entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1. und 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzenband (9) aus einem vorgefertigten Kunststoffhalbzeug besteht, welches einen Heizraum bzw Heizkanal durchlaufend in einen Weichplastischen Zustand gebracht wurde.
Verfahren nach Anspruch 1. bis 3,. dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzenband zur doppelseitigen Strukturierung, zwischen zwei Gravurbänder aufgenommen wird, indem. das Spannband ebenfalls mit einer Gravur versehen ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1. bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die. zwischen den Kühlplatten durchgeführten Bänder auf einer Druckwasserschicht gleiten.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1. bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß. mindestens zwei Walzenpaare so angeordnet sind, daß das Spannband (4) mit dem Gravurband. (1) einen Sektor der Formwalze (5) umschlingt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. bis 4. und dem Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Planflächen, der beiden Kühlplatte (11) und (13) auf denen die Rückseiten der Bänder (1) und (4) gleiten, mit einer Gleitschicht beispielsweise aus Teflon versehen sind. (2)
Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1. bis 4. und den Ansprüchen 5. und 6. dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kühlplatten Bohrungen (15) zum Anschluß an eine Druckwasserleitung vorgesehen sind.