DE1213107B

DE1213107B - Vorrichtung zur Herstellung von thermo-plastischen Kunststoffilmen und anschliessender Aufbringung auf Traegerbahnen

Info

Publication number: DE1213107B
Application number: DEE18509A
Authority: DE
Inventors: Erich Wilhelm Eichler
Original assignee: Zimmer Plastic GmbH
Current assignee: Zimmer Plastic GmbH
Priority date: 1959-11-16
Filing date: 1959-11-16
Publication date: 1966-03-24
Also published as: AT246983B

Description

Vorrichtung zur Herstellung von thermoplastischen Kunststoffilmen und anschließender Aufbringung auf Trägerbahnen Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffilmen und zur anschließenden Aufbringung dieser Filme auf Trägerbahnen aus Papier, Textilien, Filz, Faservliesen od. dgl. sind in der kunststoffverarbeitenden Industrie in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen der Erzeugung von Mehrschichtgebilden, die je nach der Natur der Trägerbahn und des Kunststoffs für tSberzugs- und Verpackungszwecke, Verkleidungen, Polsterüberzüge, Wandbespannungen, Schutzumschläge usw. Verwendung finden.
Bei einer bekannten Vorrichtung wird der Kunststoff in einem Extruder aufgeschmolzen und beispielsweise mittels einer Breitschlitzdüse zu Kunststoffbändern ausgeformt, die dann im voliplastischen Zustand mit der Trägerbahn unter Druck vereinigt werden. Es ist auch bereits bekannt, den Kunststoff mittels einer Breitschlitzdüse direkt in den Spalt zwischen zwei beheizte Walzen zu extrudieren, welche den Kunststoff zu einem Film ausstreichen oder auswalzen, der im Anschluß daran auf die Trägerbahn aufgebracht wird.
Weiterhin ist es bekannt, Kunststoffilme für Beschichtungszwecke auf herkömmlichen Kalanderanordnungen mit einer Mehrzahl übereinander angeordneter Walzen herzustellen, wobei der Kunststoff durch Passieren mehrerer Walzenspalte stufenweise auf die gewünschte Schichtdicke ausgewalzt wird, bevor die Vereinigung mit einer Trägerbahn im letzten Walzenspalt erfolgt.
Die bekannten Vorrichtungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So erfordern sie beträchtliche Investitionen und beim Anlaufen eine Vorlaufstrecke, die unwirtschaftlich groß ist. Ursächlich hierfür sind die für die Aufbereitung des Kunststoffs vor der eigentlichen Filmbildung und Beschichtung benötigten Vorrichtungen, wie Schneckenspritzmaschinen zum Aufschmelzen des Kunststoffs beim Extruderverfahren und Mischwerke zum Mischen und zur Wärmevorbehandlung der Kunststoffe beim Kalanderverfahren. Das letztere Verfahren ist noch durch die Vielzahl der benötigten Kalanderwalzen besonders aufwendig. Bei den bekannten Vorrichtungen mit Zugabe des Kunststoffs in den Walzenspalt kommt es zur Bildung eines im Walzenspalt rotierenden Schmelzesumpfes, wodurch ein unerwünscht hoher Druckaufbau im Walzenspalt erfolgt, der um so größer ist, je dünner der Film sein soll. Dieser hohe Spaltdruck verursacht eine hohe Walzenlagerbelastung und kann zu einer Walzendurchbiegung führen, welche die Herstellung eines Films mit über die Arbeitsbreite durchgehend gleichmäßiger Dicke erschwert. Darüber hinaus bewirkt der rotierende Sumpf, insbesondere bei thermisch unbeständigen Kunststoffen, Qualitätsbeeinträchtigungen, da der Kunststoff für eine längere, bezogen auf die einzelnen Kunststoffteilchen unkontrollierbare Zeit der Wärmezufuhr durch die Walzen ausgesetzt ist. Das führt aber auch dazu, daß im Walzenspalt Kunststoffteilchen unterschiedlichen thermischen Zustandes zur Filmbildung herangezogen werden, was die Filmhomogenität verschlechtert. Schließlich ist bei den bekannten Vorrichtungen bei Verarbeitung sauerstoffempfindlicher Kunststoffe Gelegenheit zu oxydativen Angriffen gegeben, weil die Sumpfrotation die heiße Schmelze aus dem Walzenspalt herausbewegt und ungeschützt der umgebenden Luft aussetzt. Dazu tritt, daß die Schmelze bei Extruderbeschickung ohnehin einen längeren Luftweg zurücklegt, bevor sie in den Walzenspalt gelangt.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile der bekannten Vorrichtungen und die Erzeugung homogener, thermisch und oxydaxiv ungeschädigter und gewünschtenfalls sehr dünner Filme sowie deren Vereinigung auf kurzem Wege mit Trägerhalmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale gekennzeichnet: Daß sie aus zwei nebeneinander angeordneten gegenläufig umlaufenden beheizten Walzen besteht, daß die Walzen mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, daß die mit größerer Umfangsgeschwindigkeit umlaufende Walze eine höhere Temperatur als die andere Walze aufweist, daß die Aufgabe des Kunststoffs in den Walzenspalt in kömiger Konsistenz erfolgt und daß die Trägerbahn den auf der mit größerer Umfangs geschwindigkeit umlaufenden Walze haftenden Film vermittels- einer Andruckwalze abnimmt.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können grundsätzlich alle thermisch plastifizierbaren Kunststoffe verarbeitet werden, insbesondere seien genannt Polyvinylchlorid, hart oder weich, Hoch- oder Niederdruckpolyäthylen, Polystyrol, Polyamide, Polycarbonate, Celluloseacetat. Es ist überraschend, daß es möglich ist, den Kunststoff erfindungsgemäß ohne weiteres in Form handelsüblicher Pulver oder Granulate zuzuführen und durch nur einmaligen Walzendurchgang einen Film von sehr geringer Dicke zu erhalten, wobei zugleich erreicht wird, daß keine Sumpfrotation mit ihren schädlichen Folgen eintritt.
Die mit größerer Umfangsgeschwindigkeit umlaufende, also die filmtragende Walze kann auf z. B.
1 bis 200 C höherer Temperatur gehalten werden als die mit geringerer Umfangsgeschwindigkeit umlaufende Walze. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die beiden zusammenwirkenden Walzen auf gleiche Temperaturen beheizt werden.
Das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der zusammenwirkenden Walzen kann in ziemlich weiten Grenzen schwanken. Notwendig ist nur, daß die filmtragende Walze eine größere Umfangsgeschwindigkeit als die andere Walze aufweist. Versuche haben ergeben, daß die filmtragende Walze mit einer wenigstens zehnmal größeren Umfangsgeschwindigkeit umlaufen kann. Gute Erfolge ließen sich auch bei sehr großen Unterschieden in der Umfangsgeschwindigkeit erzielen. Man kann das Verhältnis auf 1: 50 und darüber hinaus einstellen.
Der dem Walzenspalt zugeführte thermoplastische Kunststoff ballt sich unter der Einwirkung der Walzentemperatur zu einer nicht mehr. rieselfähigen, aber auch noch nicht fließfähigen Masse zusammen, welche sich keilförmig an die mit geringerer Umfangsgeschwindigkeit laufende Walze hängt. Dieser Keil läuft kontinuierlich dem Spalt zu, wobei er durch Friktion einen Verstreckfilm an die schneller laufende Walze abgibt. Es bildet sich dabei im Gegensatz zu den Verhältnissen bei bekannten Vorrichtungen kein rotierender Sumpf im bzw. oberhalb des Walzenspaltes. Es tritt also keine Gegenstromturbulenz auf, welche bei den bekannten Vorrichtungen, die mit gleicher oder mindestens annähernd gleicher Umfangsgeschwindigkeit der Walzen arbeiten, zum Austritt verschieden erwärmter Kunststoffteilchen führen kann. - -Die gewünschte Filmdicke wird in an sich bekannter Weise durch Einstellung des Walzenabstandes erzielt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Walzenbelastung auch bei der Herstellung sehr dünner Filme wesentlich geringer, als es bisher bei bekannten Kalander und Walzwerken üblich war. Zugleich gestattet die Erfindung, die Temperatur des zu verformenden Kunststoffes niedriger zu halten als bisher. Es ist nicht notwendig, im Fließbereich zu arbeiten, es genügt ein Arbeiten im plastischen Bereich. Bei Polyvinylchlorid z. B. erstreckt sich der plastische Bereich je nach Polymerisationsgrad und Weichmachergehalt von etwa 60170 bis 1400 -C. Bei Polyäthylen ist der plastische Bereich enger und liegt z. B. zwischen 80 und 1200 C.
In Ausübung der Erfindung hat sich herausgestellt, daß die Haftung des Filmes an der filmtragenden Walze um so größer ist, je höher die Temperatur ist, bei der gearbeitet wird und auch um so größer ist, je dünner der hergestellte Film ist. Überraschenderweise hindert auch eine ziemlich hohe Erhitzung des Kunststoffmaterials dessen Abnahme von der filmtragenden Walze und Verbindung mit der Trägerbahn nicht, und zwar auch dann nicht, wenn die Dicke des Filmes gering ist.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich dicke oder dünne Kunststoffbeschichtungen vornehmen. Hervorzuheben ist, daß man auf so geringe Schichtdicken wie 10 und darunter kommen kann.
Bei Polystyrol, Celluloseacetat, Polyäthylen und weichgemachtem Polyvinylchlorid lassen sich - je nach Arbeitstemperatur - Schichtdicken zwischen 516 bis 25/30 cm erzielen. Solch geringe Schichtdicken können auf anderem Wege nicht erreicht werden.
Weitere Vorteile der Erfindung sind auch darin zu sehen, daß der thermische Einfluß der beiden, mit einer Umfangsgeschwindigkeits differenz angetriebenen Walzen die Bildung eines sich selbst konstant haltenden hochplastischen Fütterungskeiles gestattet, welcher laufend thermisch gleichmäßige Kunststoffteile der mit größerer Umfangsgeschwindigkeit umlaufenden Walze zur Abnahme anbietet. Es wird also kontinuierlich ein homogener Filz sehr gleichmäßiger Temperatur und Dicke erzeugt, welcher Voraussetzung für eine hochwertige Beschichtung ist.
Es ist schließlich noch hervorzuheben, daß infolge des Fehlens einer Umwälzung des thermoplastischen Kunststoffes im Walzenspalt die größte Materialerwärmung im Spalt selbst und somit praktisch unter Abschluß von Sauerstoff stattfindet, welcher bei empfindlichen Kunststoffen eine Oxydation bewirken kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll an Hand der Zeichnung erläutert werden. la und lb sind beheizte Stahiwalzen, denen aus dem Behälter 8 thermoplastischer Kunststoff zugeführt wird. Die Walzelb wird mit größerer Umfangs geschwindigkeit angetrieben als die Walze.
Beide Walzen sind so hoch beheizt, daß den Walzenspalt plastifizierter Kunststoff durchtritt. Die mit größerer Umfangsgeschwindigkeit umlaufende Walze 1 b trägt den gebildeten Film. Die von der Trägerbahnrolle 4 über die Leitrolle 9 und die gegebenenfalls als Vorheizwalze ausgestattete Walze 5 kommende Trägerbahn wird im Spalt zwischen der gummibezogenen Walze 2 und der filmtragenden Walze lb beschichtet. Die Trägerbahn nimmt dabei von der Walze lb den Film ab. Die beschichtete Trägerbahn kann dann gegebenenfalls noch an der Prägewalze 3 vorbeigeführt werden. Die beschichtete Trägerbahn kann weiterhin die nicht in jedem Fall notwendige Kühlwalze 6 umlaufen. Auf der Walze 7 wird dann das beschichtete Gebilde aufgerollt.

Claims

Patentanspruch: Vorrichtung zur Herstellung von thermoplastischen Kunststoffilmen und anschließender Aufbringung auf Trägerbahnen, gekennzeichn e t durch. die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale: Daß sie aus zwei nebeneinander angeordneten gegenläufig umlaufenden beheizten Walzen (1 a, lb) besteht, daß die Walzen mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, daß die mit größerer Umfangsgeschwindigkeit umlaufende Walze eine höhere Temperatur als die andere Walze aufweist, daß die Aufgabe des Kunststoffes in den Walzenspalt in körniger Konsistenz erfolgt und daß die Trägerbahn den auf der mit größerer Umfangsgeschwindigkeit umlaufenden Walze haftenden Film vermittels einer Andruckwalze (2) abnimmt.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2631 954; Allgemeine Papier-Rundschau, 1956, S. 23, und 1953, S. 1014 und 1016; Buch: K a i n e r, »Polyvinylchlorid und Vinylchloridmischpolymerisate«, 1951, S. 342 und 343.