DE1258069B

DE1258069B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Folienbahnen mit gleichmaessiger Dicke aus filmbildenden Kunststoffen

Info

Publication number: DE1258069B
Application number: DEA45896A
Authority: DE
Inventors: Anthony John Schreiber; Harry Warren Sherman
Original assignee: Avisun Corp
Current assignee: Avisun Corp
Priority date: 1963-05-27
Filing date: 1964-04-28
Publication date: 1968-01-04
Also published as: FI43642B; NL6404393A; GB995718A; US3245117A; FI43642C; CH416069A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Folienbahnen mit gleichmäßiger Dicke aus filmbildenden Kunststoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Folienbahnen mit gleichmäßiger Dicke aus filmbildenden Kunststoffen, bei dem ein flacher, Dickenunterschiede aufweisender Kunststoffstrang in ein Flüssigkeitsbad extrudiert wird, Teilbereiche des Stranges mit einer größeren Geschwindigkeit als der übrige Teil des Stranges bewegt und dadurch gereckt werden und der in dem Bad gehärtete Strang als Folienbahn weiterbewegt wird.
Zweck der Erfindung ist es, die verschiedenfachen Nachteile auszuschalten, die sich aus der Ungleichmäßigkeit der Foliendicke bei der Herstellung ergeben.
Flache, endlose Folienbahnen, die nach bekannten, üblichen Extrusionsverfahren hergestellt werden, haben in Breitenrichtung keine gleichmäßige Dicke, sondern diese ist an den Seitenkanten gewöhnlich stärker als im mittleren Bahnbereich.
Diese ungleichmäßige Dicke ist an sich unerwünscht und führt auch zu weiteren Nachteilen: Bei einem meist üblichen Aufspulen der endlosen Bahn auf Walzen verursacht die ungleichmäßige Dicke eine Kräuselung der Bahn und Faltenbildungen an den Kanten, wodurch, wenn die Kanten sich umlegen, die ganze Bahn vielfach für ihre weitere Verwendung völlig unbrauchbar wird. Ein deshalb gewählter Ausweg, vor Weiterverarbeitung die dickeren Kantenbereiche zu beschneiden, ist wegen des nicht geringen Materialverlustes unwirtschaftlich.
Werden ferner Folienbahnen aus organischen Polymeren nach der Herstellung durch übliche Extrusionsverfahren einer Querreckung oder biaxialen Reckung unterworfen, so nehmen die dünneren Mittelbereiche der Bahn bei der erforderlichen Wärmebehandlung schneller die Temperatur auf und geben unter der angelegten - Reckungskraft rascher nach, woraus eine Verzerrung der gereckten Folie entsteht und die Orientierung der Kettenmoleküle ungleichmäßig ausfällt.
Schließlich treten Schwierigkeiten durch ungleichmäßige Dicke und dadurch auf, daß beim Abschrecken oder bei der Koagulation, wie sich gezeigt hat, durch das Entstehen von Turbulenzen längs und/oder innerhalb der Bäder eine Dickenänderung der Folienbahn in der Längsrichtung die Folge sein kann. Auch diese Ungleichförmigkeit der Foliendicke macht das Material für viele Anwendungen ungeeignet, und im Fall thermoplastischer Folien läßt sich dann ein Recken nicht oder nur unter Schwierigkeiten durchführen.
Zur kontinuierlichen Herstellung von gestreckten Folien aus thermoplastischen organischen Polymeren ist es bereits bekannt, Dickenunterschiede der Folienbahn dadurch auszugleichen, daß man die dickeren Bereiche der Folienbahn reckt.
Nach einem anderen bekannten Verfahren zur stetigen Herstellung von Kunststoffolien wird der durch Extrudieren gewonnene Strang in einem Flüssigkeitsbad zu einer Folienbahn gehärtet und durch das Bad sowie außerhalb des Bades weiterbewegt. Die einzelnen Bereiche des frisch extrudierten Stranges werden dabei gezwungen, einen größeren Teil zurückzulegen als der übrige Teil des Stranges. Indem man dazu die Folienbahn über gekrümmte, mit der Krümmung senkrecht zu ihrer Bewegungsbahn verlaufende Stäbe leitet, werden die betreffenden Bereiche der Folienbahn gezwungen, sich mit einer größeren Geschwindigkeit als der übrige Teil der in Längsrichtung zu dehnenden Bahn zu bewegen.
Während es sich im Fall des oben zuerst erwähnten bekannten Verfahrens darum handelt, durch die Reckvorgänge hervorgerufene bzw. noch verstärkte, zum Teil bereits durch ungleichmäß;ge Masseverteilung verursachte Dickenunterschiede durch eine unterschiedlich eingestellte Kühlung beim Breitrecken vor dem Querrecken entsprechend mehr oder weniger dehnungsfähig zu machen und damit eine gute Dickenkonstanz zu erhalten, zielt das zweitgenannte, bekannte Verfahren nicht auf einen Ausgleich der Dickenabmessungen einer Folienbalm ab, sondern dient dazu, die ungleichmäßige Beschaffenheit, z. B. die sich in großen Festigkeitsunterschieden in der Längs- und Querrichtung äußernden Ungleichmäßigkeiten auszugleichen, wie sie als Folge des auf die Folienbahn ausgeübten Maschinenzuges auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im extrudierten Kunststoffstrang vorhandenen, in Querrichtung verlaufenden Dickenunterschiede weitgehend auszugleichen.
Das Verfahren nach der Erfindung ist demzufolge dadurch gekennzeichnet, daß die dickeren Bereiche des Stranges mit einer größeren Geschwindgikeit als der übrige Teil des Stranges bewegt und dadurch gereckt werden.
Durch diese erfindungsgemäße Bewegung der dickeren Bereiche des Stranges mit einer größeren Geschwindigkeit als der übrige Strangteil wird eine Reckung erreicht und eine Dickenvergleichmäßigung der hergestellten Folienbahn, wozu der Stand der Technik keine Hinweise enthielt, den Dickenausgleich im Härtungsbad an dem frisch extrudierten, noch teilweise plastischen Strang vorzunehmen. Dickenänderungen in Richtung der Breite des extrudierten Stranges aus einem filmbildenden Material vor der endgültigen Aushärtung zu einer Folie werden damit auf ein Minimum verringert, und durch eine geeignete Spannung und Straffung des extrudierten Strangabschnitts, der im Flüssigkeitsbad gehärtet wird, werden auch Einflüsse etwaiger Turbulenzen im Bad auf diesen Strang, insbesondere Ausbiegungen, weitgehend verhindert.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung als schwenkbar in seiner Stellung feststellbarer Spannrahmen ausgebildet ist, durch dessen beide einen Abstand voneinander aufweisende Rollen der Strang S-förmig führbar ist, und daß die Rollen aus Hülsen gleichen oder verschiedenen Durchmessers zusammengesetzt sind. Die Rollen sind zweckmäßig antreibbar.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung. Es zeigt F i g. 1 die schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform im Schnitt, Fig. 2 die Teilansicht einer Einzelheit der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung in vergrößertem Maßstab, F ig. 3 die Seitenansicht einer Führungsstange, wie sie in der Vorrichtung nach den F i g. 1 und 2 verwendet wird, teilweise im Schnitt und F i g. 4 den Teilschnitt durch ein Führungselement einer zweiten Ausführungsform.
Nach F i g. 1 wird aus einer üblichen Extruderdüse 11 ein endloser und flacher Strang 13 eines filmbildenden Materials, z. B. geschmolzenes Polyäthylen oder Polypropylen, von der oberhalb eines Behälters 17 angeordneten Extruderdüse in das Abschreck- oder Gerinnungsbad 15, z. B. kaltes Wasser, im Behälter 17 extrudiert. Im Behälter 17 befindet sich eine Umlenicrolle 21 für die abgeschreckte Folie oder Bahn 19, welche zunächst über eine weitere Rolle 23 aus dem Bad herausgeführt und zu einer nicht dargestellten Aufspulvorrichtung transportiert wird; dabei kann die Rolle 23 die Vorschubbewegung der Folie 19 unterstützen. Das Flüssigkeitsbad 15 wird vorzugsweise durch nicht dargestellte Mittel kontinuierlich umgewälzt, wobei der stetige Überlauf durch das Abflußrohr 25 erfolgt.
Innerhalb des Flüssigkeitsbades ist ein in F i g. 2 näher dargestellter Spannrahmen 27 drehbar mittels eines Trägers 29 an der Innenseite der Behältenvand 17 befestigt, und zwar in geringem Abstand unter dem Flüssigkeitsspiegel. Der Spannrahmen27 weist wenigstens eine, vorzugsweise jedoch zwei Führungsrollen 31 auf, welche auf Zapfen 33 gelagert sind. Mit Hilfe einer Feststellschraube 35 kann der ganze Spannrahmen in seiner Stellung relativ zur Behälterwand fixiert werden.
Die beiden Rollen 31 gestatten Änderungen der Strangdicke in Richtung seiner Breite zu erreichen.
Die Rollen bestehen, wie Fig.3 zeigt, aus je einer langen Hülse 37, einer Anzahl kurzer, als Abstandsringe dienender Hülsen 39 und je zwei konischen Endhülsen 41 sowie aus je einer alle erwähnten Hülsen tragenden Welle 43. Diese Hülsen sind untereinander durch einen Keil45 gegen Rotation und außerdem durch Schrauben 47, welche wenigstens die äußeren konischen Hülsen 41 mit der Welle 43 verbinden, gegen eine Längsverschiebung auf derWelle gesichert. Die konischen Endhülsen 41 bewirken, daß die dickeren Kantenbereiche der Folie 19, welche straff auf diesen Hülsen abrollen, eine höhere Geschwindigkeit als der übrige Folienteil erhalten, wodurch auf die dehnbaren und plastischen Kantenbereiche des nachfolgenden Stranges 13 eine Längsspannung ausgeübt wird, so daß diese Strangbereiche eine Dehnung erfahren. Diese Dehnung hat eine Verringerung der Dicke der Kantenbereiche des Stranges 13 zur Folge, wodurch die Dickenunterschiede zwischen den Kantenbereichen und dem nicht oder nur geringfügig gedehnten Mittelbereich des Stranges ausgeglichen oder zumindest wesentlich herabgesetzt werden, noch bevor die endgültige Abschreckung oder Aushärtung des Strangs und die Bildung der Folie stattgefunden hat.
Die Geschwindigkeit, mit welcher ein Breitenbereich der Folie 13 weiterbewegt wird, ist direkt proportional zum Durchmesser derjenigen Hülse bzw. desjenigen Hülsenbereichs, mit der bzw. mit dem dieser Folienbereich in Berührung steht. Indem man also die konischen Endhülsen 41 auf den Führungsstangen in Querrichtung zur Folie durch Einfügung von Abstandsringen 39 mehr oder weniger großer Länge verschiebt, werden die Seitenkanten der Folie auf Silsenbereichen mehr oder weniger großen Durchmesser abgerollt und damit auf die bestimmte Vorschubgeschwindigkeit eingestellt, welche zum Ausgleich der Strang- bzw. Foliendicke durch entsprechend starke Dehnung erforderlich ist.
Die Rollen 31 haben vorzugsweise die Gestalt von Walzen, die relativ zu den Zapfen 33 drehbar sind; Antriebsrollen 49, die von nicht dargestellten Antriebseinrichtungen angetrieben werden, gestatten, die Antriebsgeschwindigkeit der Rollen 31 genau der Extrusionsgeschwindigkeit des Stranges 13 anzupassen oder durch größere Geschwindigkeit den extrudierten Strang wie beim Durchlauf durch Abzugswalzen gleichzeitig etwas in Längsrichtung zu dehnen, wodurch eine Molekülorientierung des extrudierten Materials erreichbar ist.
Nach Fig.3 haben die Rollen 31 eine doppelt konkave Form, da die konischen Endhülsen 41 an den Enden der Stangen angeordnet sind, um die dickeren Kantenbereiche des extrudierten Stranges in Längsrichtung entsprechend zu dehnen.
Die Arbeitsweise mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende: Der Spannrahmen 27 ist horizontal eingestellt, so daß der Anfang des extrudierten Stranges 13 des filmbildenden Materials zwischen beiden Zellen 31 und Führungsstangen senkrecht hindurch in das Flüssigkeitsbad gleiten kann, in dem er eine Abschreckung oder Härtung unter Bildung einer endlosen Folie oder Bahn erfährt. Dann wird der Spannrahmen 27 so weit gedreht, daß der zwischen den Rollen befindliche und schon weitgehend zu einer Folie gehärtete Strang straff und unter satter Auflage auf den Rollen zunächst mit seiner einen Seite über die erste und anschließend mit seiner anderen Seite über die zweite Führungsstange, d. h. also etwa S-förmig gespannt wird und ständig in straffem Zustand gehalten wird, wenn der Anfang der ausgehärteten Folie über weitere Führungsstangen oder Rollen teils noch im Flüssigkeitsbad und teils außerhalb desselben zu einer Aufspulvorrichtung geleitet wird. Gleichzeitig erfährt durch diese Spannung auch der frisch extrudierte, in der Härtung begriffene Strang zwischen Extruderdüse und erstel Führungsstange eine ständige Straffung, die verhindert, daß etwaige Turbulenzen im Flüssigkeitsbad oder auf der Flüssigkeitsoberfläche eine Durchbiegung oder Ablenkung des bewegten Strangs von seiner stationären Vorschubbahn bewirken können, welche die Gleichförmigkeit der Dicke der entstehenden Folie beeinträchtigen könnte. In der justierten Stellung wird der Spannrahmen fixiert.
Wenn der Strang des filmbildenden Materials einen mittleren Bereich aufweist, der dicker als die Kantenbereiche ist, dann verwendet man ein Führungshülsenprofil51, wie es in Fig.4 dargestellt ist; diese Führungsstange besteht dann aus einer doppelt koni- schen Hülse, die sich in Richtung der Enden verjüngt und eventuell mit zylindrischen Hülsen 39 nach F i g. 3 kombiniert werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Folienbahnen mit gleichmäßiger Dicke aus filmbildenden Kunststoffen, bei dem ein flacher, Dickenunterschiede aufweisender Kunststoffstrang in ein Flüssigkeitsbad extrudiert wird, Teilbereiche des Stranges mit einer größeren Geschwindigkeit als der übrige Teil des Stranges bewegt und dadurch gereckt werden und der in dem Bad gehärtete Strang als Folienbahn weiterbewegt wird, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die dickeren Bereiche des Stranges mit einer größeren Geschwindigkeit als der übrige Teil des Stranges bewegt und dadurch gereckt werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Behälter für die Badflüssigkeit mit einer unterhalb des Flüssigkeitsspieles angeordneten Spannvorrichtung, durch die Teilbereiche des Stranges mit einer größeren Geschwindigkeit als der übrige Teil bewegbar sind, und mit einer Einrichtung für den Transport des Stranges durch und aus dem Badbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung als schwenkbar in seiner Stellung feststellbarer Spannrahmen (27) ausgebildet ist, durch dessen beide einen Abstand voneinander aufweisende Rollen (31) der Strang (13) S-förmig führbar ist, und daß die Rollen (31) aus Hülsen (37, 39, 41) gleichen oder verschiedenen Durchmessers zusammengesetzt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (31) antreibbar sind. ~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 753 075; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 052.