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.
Method and device for the production of foils
In the production of films by pouring a solution from a slot nozzle into a precipitation bath and in the subsequent treatment baths, it is known to guide the film being formed through organs such as loose and driven rollers, rigid, straight and curved rods in a predetermined path. The purpose of this guidance is to keep the young film in contact with the precipitation bath until it is completely formed and washed out.
When producing such films, the aim is to achieve the highest possible working speed. This increases the friction between the film and, in particular, the non-driven guide elements.
This has the major disadvantage that the greater friction results in greater stress on the film in the longitudinal direction, which in turn causes a large difference in the physical properties of the film between the transverse direction and the longitudinal direction. Another disadvantage of the guide elements is that when the film precipitates in the precipitation bath, reaction substances arise, some of which settle in solid form on the guide elements. In the production of viscose films, these excreted reaction products are mostly sulfur, also sulfur compounds of heavy metals that come from the precipitation bath, cellulose residues, etc. Such precipitates adhere to the guiding organs and cause the surface of these organs to become rough. This results in a streaky appearance of the film web due to scratches.
The aim of the present invention is to avoid both disadvantages - both the excessive friction with non-driven guide elements and the formation of streaks caused by the deposits of reaction and precipitation products on these guide elements.
The method according to the invention is characterized in that, at least in the area of the guide elements of the film arranged in the baths, on the side facing the guide elements, unused treatment liquid is supplied under excess pressure, for the purpose of reducing the friction between the film and guide elements and to prevent the deposition of excretions on the guide organs due to the mechanical and dissolving effect of the treatment liquid.
The device for carrying out the method according to the invention has guide elements for the film arranged in the treatment containers and is characterized by supply elements for unused treatment liquid, the outlet openings of which open into the area between the film and guide element.
The invention is then explained using the drawing, for example.
Show it:
1 shows a schematic view of three following coagulation tubs with a downstream drying and rolling device,
FIG. 2 shows the devices according to FIG. 1 in plan view,
3 shows a roller of a coagulation tub on a larger scale, partly in section,
4 shows a section through the roller according to FIG. 3 along line IV-IV,
Fig. 5-8 Rolls of coagulation tubs with various patterns of openings,
9 shows an enlarged cross section through a guide tube with a film, with a row of holes or slots,
10 shows an enlarged cross section through a guide pipe and a special feed pipe for the precipitating liquid, with a film.
In Fig. 1, a caster 1 is shown, from which a plastic film 2 flows into a precipitation bath 5 and is then passed around a perforated lower roll 3 on an upper roll 4 and again around a lower roll 3, etc., until the film 2 passes through the precipitation and aftertreatment baths 5, 5a, 5b have run in order to be dried on drying rollers 20 in a drying device 9 and then wound up on a roller stand 10.
If z. B. the film 2 is cast from viscose, it is pressed under pressure by the caster 1 into the precipitation bath 5, in which the viscose coagulates under the action of the sulfuric acid and the film 2 by means of the rolling top rollers 4 through the machine into the drying device 9 and is guided onto the trestle 10. As a result of the reaction in the precipitation bath 5, the sulfuric acid solution must circulate in order to replace the sulfuric acid used evenly and to remove the impurities caused by the reaction, such as. B. the sulfur to remove.
For this purpose, filtered and concentrated acid is introduced with the aid of a pipe 7 near the bottom of the tank and the dirty acid is allowed to flow away through overflow troughs 8 and pipes 11, as shown in the first container in FIG. The overflow troughs are located on both sides of the tub so that the acid also moves across the direction of the film.
In order to improve the circulation of the acid and to prevent contamination and scratches in the film and to enable the production of wider films, the fixed lower rollers 3 of the machine are also used to supply acid. This acid flows from the lines 6 through valves 13 and lines 14 into the lower rollers 3 and through the openings 12 in the lower rollers 3. Such a lower roller 3 is shown in FIGS. 3 and 4. It is made of acid-resistant material; their ends are closed. The jacket of the roller 3 is provided with openings 12.
The openings 12 are arranged as bores in three rows extending along surface lines in uniform spaces from bore to bore and the rows are evenly distributed over the circumference of the roller jacket, as can also be seen from FIGS. 3 and 4.
However, it is also possible to choose the space between the bores 12 to be uneven (FIG. 5) or to distribute the rows of holes unevenly on the roll shell (FIG. 6). Furthermore, as a variant of FIG. 6, the rows of holes can be offset from one another (FIG. 7) or slots 1 2a can be used instead of bores (FIG. 8).
Two or more rows of openings can be selected. Likewise, the opening areas in a tube can have different sizes (Fig. 6).
The row of holes on the top of the roller has the purpose of keeping the surface of the roller clean from impurities, while the other rows of holes are intended to guide acid against the film in order to create a pure acid layer between the roller and the film. By regulating a valve 13, the desired amount of acid can flow through a supply pipe 14 into the distribution pipe 3 and out through openings 12.
The openings can, for. B. be arranged as follows:
In the middle of the pipe on the section of 600 mm, 16 holes with a diameter of 6 mm are drilled in each row; on the 300 mm stretch (on both sides of the 600 mm stretch), eight holes 5 mm in diameter are drilled in each row and six holes 4 mm in diameter are drilled in both ends of the pipe on the 200 mm stretch.
The precipitation or treatment liquid can, however, also be supplied through a specially arranged tube 21, the openings 22 of which are directed towards the wedge-shaped space 23 defined by the film 2 and the guide roller 3. The guide roller 3 has no openings in this case. The feed pipe 21 can also have a non-circular nozzle-shaped cross section, as is shown in dashed lines in FIG.
Trained as lower rollers 3 guide organs are in the new method over their entire length by an ample amount of precipitation bath, respectively. Treatment bath, which is advantageously filtered fresh and fed in more, rinsed vigorously. This has the following advantages:
By supplying a clean bath to the guide elements, they are kept clean continuously and any solid impurities are washed away and carried away before they can adhere to the guide elements or the film.
Furthermore, the entire width of the film always has a clean and strengthened bath, so that the young and not yet finished film is washed much more intimately than before by the liquids required for the finished precipitation and further treatment of the film. Finally, the liquid supplied to the film with a certain pressure in the vicinity of the guiding organs or in the guiding organs themselves forms a cushion which has the tendency to lift the film from the guiding organs without impairing the good guidance of the film. Incidentally, this cushion has the effect of greatly reducing friction.
The new method can be carried out in various ways as described.
Where stationary rollers (rods or tubes) are used to guide the film web, the treatment or precipitating liquid is introduced into the interior of the hollow rods or tubes and it is passed through a large number of holes or slots in a suitable manner emerge under pressure over the entire width of the guide tube, the outlet holes being arranged in such a way that a uniform cushion of liquid is formed between the film and the guide tube.
Where this is not possible, a tube can be attached in the vicinity of the guide rod or the guide tube parallel to this, which is perforated along the entire length of the film or which has one or more slits and the liquid can be fed through this separate organ of the film.
The effect of this procedure is quite amazing. So could z. B. with viscose films in a machine which, without this process, produced a rather highly streaky film, by applying the invention the streaks are made to disappear immediately, the end film width increasing and the differences between transverse strength and elongation and longitudinal strength and Elongation were much lower.
The process also made it possible to significantly increase the take-off speed of the films. This beneficial effect can be attributed to the following points:
1. The friction between the guide members and the film web has been greatly reduced.
2. The guiding organs themselves were kept free of any contamination that could lead to scratches.