Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Folien
Bei der Herstellung von Folien durch Giessen einer Lösung aus einer Schlitzdüse in ein Fällbad und in den darauffolgenden Behandlungsbädern ist es bekannt, der sich bildenden Folie durch Organe, wie lose und angetriebene Rollen, starre, gerade und gekrümmte Stäbe in einer vorbestimmten Bahn zu führen. Dieses Führen bezweckt, die junge Folie so lange mit dem Fällbad in Kontakt zu halten, bis sie völlig gebildet und ausgewaschen ist.
Bei der Herstellung solcher Folien strebt man eine möglichst grosse Arbeitsgeschwindigkeit an. Dadurch erhöht sich aber die Reibung zwischen der Folie und besonders den nicht angetriebenen Führungsorganen.
Dies hat den wesentlichen Nachteil zur Folge, dass durch die grössere Reibung eine stärkere Beanspruchung der Folie in der Längsrichtung entsteht, was wiederum einen grossen Unterschied in den physikalischen Eigenschaften der Folie zwischen Querrichtung und Längsrichtung verursacht. Ein weiterer Nachteil der Führungsorgane liegt darin, dass beim Ausfällen der Folie im Fällbad Reaktionsstoffe entstehen, die sich zum Teil in fester Form auf den Führungsorganen absetzen. Bei der Herstellung von Folien aus Viskose sind diese ausgeschiedenen Reaktionsprodukte zum grössten Teil Schwefel, ferner Schwefelverbindungen von Schwermetallen, die aus dem Fällbad stammen, Cellulosereste usw. Solche Ausscheidungen setzen sich an den Führungsorganen fest und bewirken, dass die Oberfläche dieser Organe rauh wird. Dadurch entsteht infolge von Kratzern ein streifiges Aussehen der Folienbahn.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, beide Nachteile - sowohl die zu grosse Reibung bei nicht angetriebenen Führungsorganen als auch die Streifenbildung, verursacht durch Ablagerungen von Reaktionsund Ausscheidungsprodukten auf diesen Führungsorganen - zu vermeiden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass man mindestens im Bereich von in den Bädern angeordneten Führungsorganen der Folie auf der den Führungsorganen zugewendeten Seite unverbrauchte Behandlungsflüssigkeit unter Überdruck zuführt, zum Zwecke der Reibungsverminderung zwischen Folie und Führungsorganen und zur Verhinderung der Ablagerung von Ausscheidungen an den Führungsorganen durch mechanischen und Lösungseffekt der Behandlungsflüssigkeit.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens weist in den Behandlungsbehältern angeordnete Führungsorgane für die Folie auf und ist gekennzeichnet durch Zufuhrorgane für unverbrauchte Behandlungsflüssigkeit, deren Austrittsöffnungen in den Bereich zwischen Folie und Führungsorgan münden.
Die Erfindung wird anschliessend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht dreier sich folgender Koagulationswannen mit nachgeschalteter Trocknungs- und Aufrollvorrichtung,
Fig. 2 die Vorrichtungen nach Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3 eine Walze einer Koagulationswanne in grö sserem Massstab, teilweise im Schnitt,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Walze gemäss Fig. 3 nach Linie IV-IV,
Fig. 5-8 Walzen von Koagulationswannen mit verschiedenartiger Musterung von Öffnungen,
Fig. 9 einen vergrösserten Querschnitt durch ein Führungsrohr mit einer Folie, mit einer Loch- oder Schlitzreihe,
Fig. 10 einen vergrösserten Querschnitt durch ein Fühmngsrohr und ein spezielles Zuführrohr für die Fällflüssigkeit, mit einer Folie.
In Fig. 1 ist ein Giesser 1 dargestellt, aus dem eine Kunstmassefolie 2 in ein Fällbad 5 ausfliesst und danach um eine perforierte Unterwalze 3 auf eine Oberwalze 4 und wieder um eine Unterwalze 3 geführt wird usw., bis die Folie 2 durch die Fäll-und Nachbehandlungsbäder 5, 5a, 5b gelaufen ist, um in einer Trockenvorrichtung 9 auf Trocknungswalzen 20 getrocknet und danach auf einem Rollbock 10 aufgewickelt zu werden.
Wenn z. B. die Folie 2 aus Viskose gegossen wird, wird diese unter Druck durch den Giesser 1 in das Fällbad 5 gepresst, in welchem die Viskose unter der Wirkung der Schwefelsäure koaguliert und die Folie 2 mittels der rollenden Oberwalzen 4 durch die Maschine in die Trockenvorrichtung 9 und auf den Rollbock 10 geführt wird. Infolge der Reaktion im Fällbad 5 muss die Schwefelsäurelösung zirkulieren, um die benutzte Schwefelsäure gleichmässig zu ersetzen und um die durch die Reaktion entstandenen Verunreinigungen, wie z. B. den Schwefel, abzuführen.
Zu diesem Zwecke führt man filtrierte und konzentrierte Säure mit Hilfe eines Rohres 7 in Bodennähe der Wanne ein und lässt die schmutzige Säure durch Überlauftröge 8 und Röhren 11 wegfliessen, wie dies im ersten Behälter der Fig. 1 dargestellt ist. Die Überlauftröge befinden sich auf beiden Seiten der Wanne, so dass die Säure sich auch quer zur Folienrichtung bewegt.
Um die Zirkulation der Säure zu verbessern und die Verunreinigungen und die Kratzer in der Folie zu verhindern und um die Herstellung breiterer Folien zu ermöglichen, werden auch die festen Unterwalzen 3 der Maschine zur Säurezufuhr benützt. Diese Säure fliesst von den Leitungen 6 durch Ventile 13 und Leitungen 14 in die Unterwalzen 3 und durch die Öffnungen 12 in den Unterwalzen 3 aus. In den Fig. 3 und 4 ist eine derartige Unterwalze 3 dargestellt. Sie besteht aus säurebeständigem Material; ihre Enden sind geschlossen. Der Mantel der Walze 3 ist mit Öffnungen 12 versehen.
Die Öffnungen 12 sind als Bohrungen in drei, längs Mantellinien sich erstreckenden Reihen in gleichmässigen Zwischenräumen von Bohrung zu Bohrung angeordnet und die Reihen gleichmässig auf dem Umfang des Walzenmantels verteilt, wie dies auch aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht.
Es ist indessen auch möglich, den Zwischenraum der Bohrungen 12 ungleichmässig zu wählen (Fig. 5) oder die Lochreihen ungleichmässig auf dem Walzenmantel zu verteilen (Fig. 6). Ferner können als Variante der Fig. 6 die Lochreihen zueinander versetzt werden (Fig. 7) oder anstelle von Bohrungen Schlitze 1 2a treten (Fig. 8).
Es können zwei oder mehrere Reihen von Öffnungen gewählt werden. Ebenso können die Öffnungsflächen bei einem Rohr verschiedene Grössen aufweisen (Fig. 6).
Die Lochreihe auf der Oberseite der Walze hat den Zweck, die Fläche der Walze von Verunreinigungen rein zu halten, während die anderen Loclsreihen bezwecken, Säure gegen die Folie zu leiten, um eine reine Säureschicht zwischen der Walze und der Folie zu erzeugen. Durch Regulieren eines Ventils 13 kann die gewünschte Säuremenge durch ein Zuflussrohr 14 in das Verteilrohr 3 hinein und durch Öffnungen 12 ausfliessen.
Die Öffnungen können z. B. folgendermassen angeordnet sein:
In der Mitte des Rohres auf der Strecke von 600 mm werden in jeder Reihe 16 Löcher mit einem Durchmesser von 6 mm gebohrt; auf den Strecken von je 300 mm (auf beiden Seiten der Strecke von 600 mm) werden in jeder Reihe acht Löcher von 5 mm Durchmesser gebohrt und in beiden Enden des Rohres auf der Strecke von je 200 mm werden sechs Löcher von 4 mm Durchmesser gebohrt.
Die Fäll- bzw. Behandlungsflüssigkeit kann aber auch durch ein speziell dafür angeordnetes Rohr 21 zugeführt werden, dessen Öffnungen 22 gegen den durch die Folie 2 und die Führungswalze 3 festgelegten keilförmigen Raum 23 gerichtet sind. Die Führungswalze 3 weist in diesem Falle keine Öffnungen auf. Das Zufuhrrohr 21 kann auch einen nichtkreisförmigen düsenförmigen Querschnitt besitzen, wie dies gestrichelt in Fig. 10 dargestellt ist.
Die als Unterwalzen 3 ausgebildeten Führungsorgane werden beim neuen Verfahren auf ihrer ganzen Länge durch eine reichliche Menge von Fällbad resp. Behandlungsbad, das mit Vorteil frisch filtriert und verstärkt zugeführt wird, kräftig bespült. Dies hat folgende Vorteile:
Durch die Zufuhr von reinem Bad an die Führungsorgane werden diese fortlaufend rein gehalten und allfällige feste Verunreinigungen werden weggespült und fortgetragen, bevor sie sich an den Führungsorganen oder an der Folie festsetzen können.
Ferner erhält die Folie auf ihrer ganzen Breite immer reines und verstärktes Bad, so dass die junge und noch nicht fertige Folie viel inniger als bisher von den Flüssigkeiten, die zur fertigen Fällung und zur weiteren Behandlung der Folie erforderlich sind, bespült wird. Endlich bildet die mit einem gewissen Druck in der Nähe der Führungsorgane oder bei den Führungsorganen selber der Folie zugeführte Flüssigkeit ein Kissen, das die Tendenz hat, die Folie von den Führungsorganen abzuheben, ohne dass die gute Führung der Folie darunter leidet. Dieses Kissen bewirkt übrigens eine starke Reibungsverminderung.
Das neue Verfahren kann wie beschrieben auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden.
Da, wo man feststehende Walzen (Stäbe bzw. Rohre) zur Führung der Folienbahn verwendet, leitet man die Behandlungs- bzw. Fällflüssigkeit in das Innere der hohlen Stäbe oder Rohre ein und lässt es in geeigneter Weise durch eine grössere Anzahl Löcher oder Schlitze auf der ganzen Breite des Führungsrohres unter Druck austreten, wobei die Austrittslöcher so angeordnet sind, dass sich ein gleichmässiges Flüssigkeitskissen zwischen Folie und Führungsrohr bildet.
Wo dies nicht möglich ist, kann man auch in der Nähe des Führungsstabes oder des Führungsrohres parallel zu diesem ein Rohr, das auf der ganzen Folienlänge gelocht ist oder das einen oder mehrere Schlitze besitzt, anbringen und die Flüssigkeit durch dieses separate Organ der Folie zuführen.
Die Wirkung dieses Verfahrens ist ganz verblüffend. So konnten z. B. bei Viskosefolien in einer Maschine, die, ohne dieses Verfahren arbeitend, eine ziemlich stark streifige Folie erzeugte, durch Anwendung der Erfindung die Streifen sofort zum Verschwinden gebracht werden, wobei die Endfolienbreite wuchs und die Unterschiede zwischen transversaler Festigkeit und Dehnung und längsgerichteter Festigkeit und Dehnung wesentlich geringer wurden.
Das Verfahren erlaubte ferner eine bedeutende Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit der Folien. Diese günstige Wirkung ist folgenden Punkten zuzuschreiben:
1. Die Reibung zwischen den Führungsorganen und der Folienbahn wurde stark vermindert.
2. Die Führungsorgane selber wurden freigehalten von irgendwelchen Verunreinigungen, die zu Kratzern führen konnten.