AT412199B

AT412199B - Vorrichtung und verfahren zur monoaxialen verstreckung einer kunststofffolie unter zug

Info

Publication number: AT412199B
Application number: AT0087801A
Authority: AT
Inventors: Juergen Dipl Ing D Miethlinger
Original assignee: Sml Maschinengesellschaft Mbh
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2004-11-25
Also published as: US20020185774A1; ITMI20021232A1; DE10223774A1; ATA8782001A

Description


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   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur monoaxialen Verstreckung einer Kunststofffolie unter Zug mit einer Walzenanordnung, bei der mindestens zwei einen Streckspalt definierende Streck- walzen vorgesehen sind, sowie ein Verfahren zur monoaxialen Verstreckung einer Kunststofffolie unter Zug, bei dem die Kunststofffolie durch mindestens einen von zwei Streckwalzen definierten Streckspalt geführt wird. 



   Folien werden typisch monoaxial in Maschinenrichtung verstreckt, um die mechanischen und optischen Eigenschaften der Folie zu verbessern. Insbesondere zielen derartige Verstreckungen darauf ab, eine Folie mit erhöhter Festigkeit in Verstreckungsrichtung und mit besonders glänzen- der Oberfläche herzustellen. Hierbei handelt es sich um sog. Warmverstreckungen, bei denen die Folie während des Verstreckvorganges über ihre Klebetemperatur erhitzt wird. Hierbei werden zumeist PP- und PE-Folien, im Wesentlichen in reiner Form, verstreckt. 



   In der AT 393 648 B ist beispielsweise eine Folienstreckanlage mit einer Walzenanordnung ge- zeigt, die im Wesentlichen aus zwei den Streckspalt definierenden Stahlwalzen und zwei zugeord- neten gummiüberzogenen Walzen besteht. Um auf einfache Weise unterschiedlich grosse Streck- spalte realisieren zu können, ist es möglich, die Positionen der Stahlwalzen und jene der gummi- überzogenen Walzen gegeneinander zu vertauschen. Jede gummiüberzogene Walze ist somit einer Stahlwalze zugeordnet, um zuverlässig die zu verstreckende Folie an die Stahl-Streckwalze anzupressen und Lufteinschlüsse zwischen der Stahl-Streckwalze und der zu verstreckenden Folie zu verhindern.

   Hierbei ist es zwingend erforderlich, die zwei Streckwalzen, die je nach Anordnung einen langen oder kurzen Streckspalt definieren, aus Stahl vorzusehen, um eine möglichst glatte Oberfläche der verstreckten Folie zu gewährleisten. Darüber hinaus ist der im festen Zustand der Kunststofffolie geringe Reibwert zwischen den Stahlwalzen und der Kunststofffolie nicht von Be- deutung, da die zu verstreckende Folie während der Verstreckung auf ihre Klebetemperatur (ca. 120 C) erhitzt wird, so dass die für die Verstreckung nötige Haftreibung auch bei Hochglanz- polierten Oberflächen von Stahl-Streckwalzen zuverlässig gegeben ist. Andererseits sind bei- spielsweise aus der WO 00/29199 A1, der US 4 806 300 A sowie der DE 2 360 556 B grundsätz- lich unterschiedliche Vorrichtungen bzw.

   Verfahren bekannt, bei welchen die Folien nicht einer monoaxialen Verstreckung unterzogen werden, sondern unter Druck mehrdirektional gedehnt werden. 



   Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren der eingangs angeführten Art zu schaffen, womit auf einfache und effiziente Weise eine poröse, atmungsaktive Kunststofffolie hergestellt werden kann. 



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer atmungsaktiven Kunststofffolie die Streckwalzen zum Kaltverstrecken der Kunststofffolie mit Reibwert-erhöhenden Oberflächen versehen sind. Mit Hilfe der Streckwal- zen, die Oberflächen mit einem gegenüber herkömmlich eingesetzten Stahl-Streckwalzen erhöhten Reibwert aufweisen, können Kunststofffolien aufgrund der höheren Reibung auf einfache Weise monoaxial kaltverstreckt werden (d. h. unter der Klebetemperatur der Kunststofffolie), so dass sie nach dem Verstrecken porös und somit atmungsaktiv sind. Demgemäss wird mit Hilfe der Verstre- ckung nicht wie bisher eine Verbesserung der Folie hinsichtlich ihrer Festigkeit und der glänzenden Oberfläche erlangt, sondern die Folie mit einer neuen Eigenschaft, nämlich der Atmungsaktivität, versehen.

   Im Unterschied zum bisher üblichen Warmverstrecken oberhalb der Klebetemperatur, bei dem aufgrund des klebrigen Zustandes der Folie auch bei glatten Stahl-Streckwalzen eine ausreichende Reibung zwischen Streckwalzen und Folie gewährleistet war, wird nun zur Herstel- lung einer atmungsaktiven Folie, die unterhalb der Klebetemperatur verstreckt wird, die erforderli- che Haftreibung zwischen Folie und Streckwalzen mittels der Reibwert-erhöhend ausgerüsteten Oberflächen der Streckwalzen bewirkt. 



   Um zuverlässig eine ausreichende Reibung an der Oberfläche der Streckwalzen zum Kaltver- strecken zu gewährleisten, ist es günstig, wenn die Oberflächen der Streckwalzen einen Reibwert von 0,2 bis 2 aufweisen. Ebenso ist hierbei von Vorteil, wenn das Oberflächen-Material der Streck- walzen eine Shore-Härte A von 15 bis 95 bzw. eine Shore-Härte D von 15 bis 80 aufweist. 



   Für eine konstruktiv einfache und effiziente Ausgestaltung der Reibwert-erhöhenden Oberflä- chen der Streckwalzen ist es günstig, wenn die Streckwalzen mit einer gegenüber dem Streckwal- zenmaterial Reibwert-erhöhenden Mantelschicht versehen sind. Die Mantelschicht kann dabei auf einen Stahlzylinder aufgeklebt, aufgeschrumpft oder formschlüssig mittels in Vertiefungen eingrei- 

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 fenden Vorsprüngen fixiert werden. 



   Insbesondere ist es hinsichtlich einer zuverlässig ausreichenden Reibung der Kunststofffolie an den Oberflächen der Streckwalzen günstig, wenn als Streckwalzen Stahlwalzen mit einer gummier- ten Mantelschicht, vorzugsweise aus einem natürlichen oder synthetischen Elastomer, vorgesehen sind. Somit können die Streckwalzen einerseits auf einfache Weise auf eine Temperatur, die unterhalb der Klebetemperatur der zu verstreckenden Kunststofffolie liegt, von innen erhitzt wer- den, und andererseits ist mit Hilfe der gummierten Mantelschicht zuverlässig eine hohe Reibung zwischen der Kunststofffolie und den Oberflächen der Streckwalzen gewährleistet, so dass auf einfache Weise eine atmungsaktive, poröse Kunststofffolie hergestellt werden kann. 



   Wenn in Förderrichtung der Kunststofffolie gesehen vor den Streckwalzen Vorheizwalzen und hinter den Streckwalzen Stabilisierwalzen angeordnet sind, wobei den Vorheiz-, Streck- und Stabi- lisierwalzen jeweils Anpresswalzen zugeordnet sind, wird die Kunststofffolie vor dem Verstrecken kontinuierlich auf ihre Verstrecktemperatur erwärmt und nach dem Verstreckvorgang die Struktur der Kunststofffolie stabilisiert. Mit Hilfe von Anpresswalzen ist vorteilhafterweise eine volle Auflage der Kunststofffolie auf den Vorheiz-, Streck- und Stabilisierwalzen gewährleistet, wodurch Material- fehler-verursachende Lufteinschlüsse zwischen Kunststofffolie und den Vorheiz-, Streck- oder Stabilisierwalzen vermieden werden können. 



   Im Gegensatz zu Folien, die warm verstreckt werden, bei denen zumeist ein relativ grosser Streckspalt zur Festigkeitserhöhung vorteilhaft ist, ist es bei der Kaltverstreckung mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Realisierung der atmungsaktiven Struktur der verstreckten Kunststofffolie günstig, wenn der Streckspalt kurz ist und der Walzenoberflächenabstand der Streckwalzen zueinander höchstens 10 mm beträgt. Andererseits ist es für die Verstreckung je- doch von Vorteil, wenn der Streckspalt mindestens 1 mm beträgt. 



   Für eine schonende Verstreckung der Kunststofffolie und die Erzielung einer besonders fein- porösen, atmungsaktiven Struktur der Kunststofffolie nach der Verstreckung ist es von Vorteil, wenn die Walzenanordnung zwei Streckwalzen-Paare mit jeweils einem Streckspalt aufweist. 



  Hierbei ist es günstig, wenn zwischen den beiden Streckwalzen-Paaren zumindest eine Stabili- sierwalze vorgesehen ist, um zwischen den beiden Streckvorgängen die Struktur der Kunststofffo- lie zu stabilisieren. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie unter ihrer Klebetemperatur mit Hilfe von mit Reibwert-erhöhenden Ober- flächen versehenen Streckwalzen kaltverstreckt wird. Im Gegensatz zur bisher bekannten Warm- verstreckung von Kunststofffolien, bei denen die Reibung zwischen Folie und Stahl-Streckwalzen, die eine hochglanzpolierte Oberfläche aufweisen müssen, da die Rauigkeit der Streckwalzen auf den mittels Warmverstreckung hergestellten Hochglanz-Folien andernfalls sichtbar wäre, ist bei dem erfindungsgemässen Verfahren vorgesehen unter der Klebetemperatur der Kunststofffolie zu verstrecken, wobei eine erhöhte Oberflächen-Reibung der Streckwalzen eingesetzt wird, die bei atmungsaktiven Kunststofffolien nicht störend ist, da atmungsaktive Folien ohnedies eine ver- gleichbar raue Oberfläche aufweisen.

   



   Wenn die Kunststofffolie während der Verstreckung eine Temperatur unter 70 C, vorzugsweise unter 60 C aufweist, wird bei der Verstreckung der Kunststofffolie zuverlässig unterhalb der Klebe- temperatur gearbeitet, so dass die Folie nach der Verstreckung eine poröse Struktur aufweist. 



   Tests haben ergeben, dass die Kunststofffolien eine ausgeprägte atmungsaktive Struktur nach der Kaltverstreckung aufweisen, wenn die Kunststofffolie mit einem Streckverhältnis von 1:2 bis 1:7 verstreckt wird. 



   Zur Herstellung von atmungsaktiven Kunststofffolien ist es vorteilhaft, wenn eine PE-, PP-Kunststofffolie oder dergl. bzw. eine PE/PP-Kunststoffverbundfolie oder dergl. verstreckt wird. 



  Um zuverlässig die poröse Struktur der Kunststofffolie nach der Kaltverstreckung zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn eine Kunststofffolie mit unverstreckbaren Füllstoffen, vorzugsweise CaC03, verstreckt wird. 



   Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels, auf das sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. Im    Einzelnen zeigen in der Zeichnung : 1 schematisch eine Ansicht der erfindungsgemässen   Vorrichtung zur Kaltverstreckung von Kunststofffolien; Fig. 2 schematisch einen Querschnitt einer erfindungsgemässen Streckwalze; Fig. 3 schematisch eine Ansicht einer ersten Streckstufe der 

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 erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss Fig.

Claims

1. In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Kaltverstrecken von atmungsaktiven Kunststofffolien ge- zeigt, wobei eine zweistufige Verstreckung durchgeführt wird. Nachfolgend wird lediglich der Auf- bau der ersten Streckstufe 1' beschrieben, die im Detail in Fig. 3 gezeigt ist ; die zweite Streck- stufe 1" im Wesentlichen denselben Aufbau aufweist, kann eine detaillierte Beschreibung dieser entfallen. Eine Kunststofffolie 2 (s. Fig. 3) wird zwischen zwei Streckwalzen 3, die einen Streckspalt 4 de- finieren, kalt verstreckt, d. h. die Kunststofffolie 2 wird während des gesamten Streckvorganges nicht über ihre Klebetemperatur erhitzt. Um zuverlässig eine Haftreibung zwischen den Streckwal- zen 3 und der zwischen den beiden Streckwalzen 3 hindurchgeführten Kunststofffolie 2 zu gewähr- leisten, weisen die Streckwalzen 3 eine Reibungs-erhöhende Mantelfläche 3" auf, welche vor- zugsweise aus einem synthetischen oder natürlichen Elastomer besteht. Als Streckwalzen-Kern 3' ist eine Stahlwalze vorgesehen, welche zum Erlangen der Verstrecktemperatur von ca. 60 bis 70 von innen beheizt ist. Den Streckwalzen 3 ist jeweils eine Anpresswalze 5 zugeordnet, um eine sichere volle Auflage ohne Lufteinschlüsse zwischen der Kunststofffolie 2 und den Streckwalzen 3 zu gewährleisten. Vor bzw. nach den Streckwalzen 3 sind sog. Vorstreckwalzen 6 zur Führung der Kunststofffolie 2 vorgesehen, die hinsichtlich eines hohen Reibwertes ebenfalls eine gummierte Oberfläche auf- weisen. Zu Beginn des Streckvorganges wird die Kunststofffolie 2 mit Hilfe von Vorheizwalzen 7, denen zumindest teilweise Anpresswalzen 5 zugeordnet sind, langsam auf die für die Verstreckung erfor- derliche Temperatur gebracht, welche jedoch unter der Klebetemperatur der Kunststofffolie 2 liegt. Nach dem Verstrecken im Streckspalt 4 wird die Kunststofffolie 2 über die sog. Vorstreckwalze 6 zu zwei Stabilisierwalzen 8 zur Stabilisierung der Polymerstruktur der Kunststofffolie 2 geführt. Nach dem ersten Streckvorgang in der in Fig. 3 näher dargestellten Streckstufe 1' folgt ein wei- teres Verstrecken in der zweiten Streckstufe 1 ", wobei (wie aus Fig. 1 ersichtlich) nach den Stabili- sierwalzen 8 in der zweiten Streckstufe 1" noch zwei Kühlwalzen 9 mit jeweils zugeordneten An- presswalzen 5 vorgesehen sind. Zur Herstellung von atmungsaktiven Kunststofffolien sind insbesondere Polymerfolien, bei- spielsweise PE-, PP-Kunststofffolien oder PE/PP-Kunststoffverbundfolien, geeignet, die einen unverstreckbaren Füllstoff, beispielsweise CaC03, aufweisen. Mit Hilfe des eingebetteten Füllstoffes, der die Kaltverstreckung der Kunststofffolie in dem Streckspalt zwischen den beiden eine gummierte Oberfläche aufweisenden Streckwalzen 3 nicht mitvollzieht, ergibt sich zuverlässig eine poröse atmungsaktive Struktur der Kunststofffolie 2. Anstelle der gummierten Mantelschicht 3" der Streckwalzen 3 können diese selbstverständlich auch zur Reibungserhöhung eine aufgeraute Oberfläche oder dergl. aufweisen. PATENTANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung (1) zur monoaxialen Verstreckung einer Kunststofffolie (2) unter Zug mit einer Walzenanordnung, bei der mindestens zwei einen Streckspalt (4) definierende Streckwal- zen (3) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer atmungs- aktiven Kunststofffolie (2) mittels Zugstreckung die Streckwalzen (3) zum Kaltverstrecken der Kunststofffolie (2) mit Reibwert-erhöhenden Oberflächen versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Streckwalzen (3) einen Reibwert von 0,2 bis 2 aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächen- Material der Streckwalzen (3) eine Shore-Härte A von 15 bis 95 bzw. eine Shore-Härte D von 15 bis 80 aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckwalzen (3) mit einer gegenüber dem Streckwalzen-Kern (3') Reibwert-erhöhenden Mantelschicht (3") versehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Streckwalzen (3) Stahl- walzen mit einer gummierten Mantelschicht (3"), vorzugsweise aus einem natürlichen oder <Desc/Clms Page number 4> synthetischen Elastomer, vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Förder- richtung der Kunststofffolie (2) gesehen vor den Streckwalzen (3) Vorheizwalzen (7) und hinter den Streckwalzen (3) Stabilisierwalzen (8) angeordnet sind, wobei den Vorheiz-, Streck- und Stabilisierwalzen (7, 3, 8) jeweils Anpresswalzen (5) zugeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Streckspalt (4) höchstens 10 mm beträgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Streckspalt (4) mindestens 1 mm beträgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wal- zenanordnung zwei Streckwalzen-Paare (3,3) mit jeweils einem Streckspalt (4) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Streckwalzen-Paaren (3,3) zumindest eine Stabilisierwalze (8) vorgesehen ist.

11. Verfahren zur monoaxialen Verstreckung einer Kunststofffolie (2) unter Zug, bei dem die Kunststofffolie (2) durch mindestens einen von zwei Streckwalzen (3) definierten Streck- spalt (4) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer atmungsakti- ven Kunststofffolie (2) die Kunststofffolie (2) unter ihrer Klebetemperatur mit Hilfe von mit Reibwert-erhöhenden Oberflächen versehenen Streckwalzen (3) kaltverstreckt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (2) wäh- rend der Verstreckung eine Temperatur unter 70 C, vorzugsweise unter 60 C aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (2) mit einem Streckverhältnis von 1:2 bis 1:7 verstreckt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine PE-, PP-Kunststofffolie (2) oder dergl. bzw. eine PE/PP-Kunststoffverbundfolie oder dergl. verstreckt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststofffolie (2) mit unverstreckbaren Füllstoffen, vorzugsweise CaC03, verstreckt wird.

HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN