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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen
Verstrecken von thermoplastischen Folien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Verstrecken von thermoplastischen Folien, bei dem die in ihrer Längsrichtung bewegte Folienbahn von Greifvorrichtungen tortlaufend an ihren Rändem gefasst, unter Erwärmen in die Breite gestreckt und danach wieder freigegeben wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Viele Kunststoff-Folien werden durch Verstrecken in der Längs- und Querrichtung in ihren mechanischen Eigenschaften wesentlich verbessert. Dies gilt z. B. für Folien aus Polyamid, Polyurethanen. Polyäthylen und insbesondere für Folien aus hochpolymeren Polymethylenterephthalaten, z. B. Polytere- phthalsäureglycolester.
Für die Breitverstreckung von Textilbahnen kennt man Vorrichtungen, welche die Ränder der Bahnen fortlaufend fassen, bis zur Erreichung der gewünschten Verstreckung in die Breite nach aussen führen und danach wieder freigabe. Beim kontinuierlichen Verstrecken einer Bahn aus Kunststoff-Folie kommt es aber ausser auf den Verstreckvorgang an sich auch noch darauf an, günstige Verstreckungsbedingungen, z. B. im Hinblick auf die genaue Einhaltung der anzuwendenden Temperaturen, vorzusehen.
In der deutschenpatentschrift Nr. 673607 ist für dieVerstreckung vonPolystyrolfolien angegeben, dass man diese in plastischem Zustande bei erhöhter Temperatur in die Länge und Breite dehnt und in geformtem Zustande erkalten lässt. Beispielsweise soll ein noch plastisches oder durch Erwärmen plastisch gemachtes Rohr mit Gasen, wie Luft, Stickstoff, oder mit Dämpfen, wie Wasserdampf, vorsichtig aufgeblasen und nach dem Erkalten aufgeschnitten werden. Man kann das Verfahren auch auf bereits hergestellte Folien, Platten und Bänder aus Polystyrol anwenden. Es wird weiter angegeben, dass das Dehnen sowohl in Luft als auch in einer inerten Gas- oder Dampfatmosphäre oder in einer Flüssigkeit erfolgen kann.
Aus der-Schweizer Patentschrift Nr. 268008, die sich auf die Längs- und Qùerverstreckung von Kunststoff-Folien bezieht, geht hervor, dass, die Folie beim Verstrecken durch darunter angebrachte Gasbtenner einseitig erwärmt wird. Auch die Verwendung von Kluppenketten u. dgl. zum Breitverstrecken von Folien ist bekannt.
Nach diesen bekannten Verfahren ist es jedoch nicht möglich, eine ganz gleichmässige Temperatureinstellung der Folie herbeizuführen und aufrecht zu erhalten. Infolgedessen gelang es bisher bei der in einer Ebene erfolgenden Breitverstreckung von Folien nicht, Ungleichmässigkeiten des Verstreckungsgrades über die gesamte Folienbreite mit Sicherheit auszuschalten.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile. Gemäss der Erfindung ist das Verfahren zum kontinuierlichen Verstrecken von thermoplastischen Folien, bei dem die in ihrer Längsrichtung bewegte Folienbahn von Greifvorrichtungen fortlaufend an ihren Rändern gefasst, unter Erwärmen in die Breite gestreckt und danach wieder freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erwärmung heisse Flüssigkeiten oder Dämpfe einseitig, vorzugsweise unterseitig, auf die Folie einwirken. Insbesondere kommt hiefür die Einwirkung von Wasserdampf, heissem Wasser oder wasserhaltigen organischen Flüssigkeiten, wie heissem verdünnten Alkohol, in Betracht.
Der Verlauf der Verstreckung gestaltet sich im allgemeinen noch günstiger, wenn man die einseitige Einwirkung der heissen Flüssigkeiten oder Dämpfe auch schon vor dem Beginn der Breitverstreckung vornimmt.
Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässenVerfahrens sind die Temperaturen der
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Flüssigkeiten'oderFortbewegungsrichtung.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kennzeichnet sich durch eine nach oben offene, durch die zu behandelnde Folie abgedeckte Wanne zur Aufnahme der Flüssigkeiten oder Dämpfe und durch in ihr gelagerte, nach oben mit Bohrungen versehene Rohre zum Besprühen der Folie, wobei in an sich bekannter Weise entlang der Längsränder der Wanne Greifvorrichtungen für die Folienbahn vorgesehen sind.
Diese Vorrichtung ist als beispielsweise Ausführungsform zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens in der Zeichnung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 die Draufsicht auf eine Stieckvorrichtung mit dar- über gezogener Folienbahn, Fig. 2 einen in Fig. 1 von der Folienbahn verdeckten Teil der Vorrichtung für sich allein und Fig. 3 in grösserem Massstab einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie III-III der Fig. 1.
Das Streckverfahren wird vorteilhaft so ausgeführt, dass map die zu streckende Folienbahn 1 dicht über eine oben offene, sich verbreiternde Wanne 2 mit waagrechtem Rand 3, die bis nahe an diesen mit der erwärmten Behandlungsflüssigkeit 4 gefüllt ist, führt, so dass die Kluppen 5, in welche die Folienränder eingerpannt sind, seitlich am Rand der Wanne 2 und dabei an ihrer Verbreiterung entlang geführt werden. Dabei wird die Folie gedehnt. Gegen die Unterseite der Folie sprudelt währenddessen die erwärmte
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handlung der Folienunterseite mit Dämpfen vorzunehmen.
Die von der Folie abfallende Flüssigkeit, die gegebenenfalls aus dem Kondensat der zur Behandlung verwendeten Dämpfe besteht, gelangt in die Wanne zurück, aus der sie durch Überläufe abfliesst, um dann eine Temperiervorrichtung zwecks Einstellung auf die gewünschte Temperatur zu durchlaufen und mittels einer Pumpe in die Rohre 6 und durch die Öffnungen 7 wieder gegen die Folie gedrückt zu werden. Die Temperierung kann auch durch Umrühren oder Umpumpen der BehandJungsfli1ssigkeit innerhalb der Wanne erreicht werden, jedoch weniger wirksam als durch die Temperierung ausserhalb der Wanne. Die Folienbahn deckt die Wanne 2 nach oben hin möglichst dicht ab und verhindert das Entweichen von Dampfschwaden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es vielfach vorteilhaft, Sorge dafür zu tragen, dass die Temperaturen der auf die Folie einwirkenden heissen Flüssigkeiten oder Dämpfe in in der Fortbewegungsrichtung der Folie aufeinanderfolgenden und sich über die ganze Breite derselben erstreckenden Zonen voneinander verschieden sind. Man kann damit unterschiedliche Erweichungsgrade bei der Folie einstellen, die von dieser schnell und gleichmässig über die gesamte behandelte Fläche (Zone) hinweg angenommen werden. Man kann beispielsweise die Wanne 2 in mehrere solche Zonen unterteilen, von denen jede Zone für sich auf eine bestimmte Temperatur eingestellt wird. Vorzugsweise wird dabei ein Temperaturgefälle zwischen den einzelnen Zonen in der Fortbewegungsrichtung der Folie aufrechterhalten.
Beispiel l : Das Verstrecken einer Folie aus Polyäthylenterephthalat in der Querrichtung erfolgt erfindungsgemäss in folgender Weise. * Man geht von einer 250 Jl dicken und 380 mm breiten Folie von Po- lyäthylenterephthalat aus, die man durch Auspressen der Schmelze aus einer Schlitzdüse erhalten hat.
Durch Abkühlen des austretenden geschmolzenen Films trägt man dafiir Sorge, dass die Folie weitestgehend amorph bleibt. Sie wird in einen Kluppenrahmen eingeführt, dessen freie Einspannbreite am Eingang 340 mm und dessen Vorschubgeschwindigkeit 2 m/min betrag. Die Kluppen werden zunächst über eine Strecke von 800 mm parallel geführt, die Folie daher in diesem Teil noch nicht verstreckt. In diesem Teil wird die Folie einseitig von unten mit Wasser von 880 C besprudelt. Im Anschluss daran werden die Kluppen über eine Weglänge von 2500 mm in einem Winkel von etwa 120 auseinandergeführt. In diesem Teil, in welchem die Querverstreckung erfolgt, wird die Folie aus Polyäthylenterephthalat mit Wasser von 78u C einseitig von unten besprudelt.
Obwohl diese Temperatur verhältnismässig niedrig ist, verstreckt sich die Folie sehr gleichmässig über ihre gesamte Breite. Im unmittelbaren Anschluss daran werden die Kluppen über eine Strecke von 800 mm wieder parallel geführt. Ihre freie Einspannbreite beträgt jetzt 1150 mm. Die Folie aus Polyäthylenterephthalat ist also in der Querrichtung auf das 3,4-fache ihrer ursprünglichen Breite verstreckt worden und wird jetzt auf eine Wegstrecke von 800 mm ohne Verstreckung geführt. Die Folie wird in diesem letzten Teil nicht mehr bespmdelt und kühlt etwas ab, bis sie von den Kluppen freigegeben und aus dem Kluppenrahmen herausgeführt wird.
Nach dieser Querverstreckung zeigt diese Folie eine Dicke von etwa 72 u. Sie kann gewünschtenfalls anschliessend in der Längsrichtung ver-
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streckt werden.
Beispiel 2 : Durch Vergiessen einer weichmascherhaltigen Lösung eines Mischsuperpolyamides, das durch Polykondensation von vier Teilen Caprolactam und 6 Teilen adipinsauremDiaminohexanerhalten wird, stellt man eine 60 li dicke und 370 mm breite Folie her. Die Einstellung der Lösung mit Weichmacher wird so vorgenommen, dass die Giessfolie auf 100 Teile des Mischsuperpolyamides 25 Teile Weichmacher enthält. Zur Querverstreckung dieser Folie dient der in Beispiel 1 verwandte Kluppenrahmen, bei welchem die Kluppen über ein Einführungsfeld von 800 mm parallel geführt, dann über eine Länge von 2500 mm auseinandergeführt und schliesslich über eine Länge von 800 mm wieder parallel bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 4 m/min geführt werden.
In dem Einführungsteil ist die freie Einspannbreite zwischen denKluppen 340 mm. Nach der Verstreckung beträgt die freie Einspannbreite wiederum 1150 mm. In dem schmalen, parallel laufenden Einführungsteil wird die Folie einseitig mit Wasser von 40u C angesprudelt. Im auseinanderlaufenden Verstreckungsteil dient Wasser von 650 C zur einseitigen Besprudelung.
Die Folie reckt sich gleichmässig über ihre Breite aus. Nach dem Verlassen des Kluppentahmens geht die Verstreckung wieder etwas zurück. Die Folie besitzt nach der Verstreckung eine Dicke von 26 ja.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum kontinuierlichen Verstrecken von thermoplastischen Folien, bei dem die in ihrer Längsrichtung bewegte Folienbahn von Greifvorrichtungen fortlaufend an ihrenRändem gefasst, unterer- wärmen in die Breite gestreckt und danach wieder freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Er- wärmung heisse FlüssigKeiten oder Dämpfe einseitig, vorzugsweise unterseitig, auf die Folie einwirken.