Verfahren und Vorrichtung zur Streckung von folien- oder bandförmigem Material
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Streckung von folien- oder bandförmigem Material, insbesondere zur Querstreckung von folien- oder bandförmigem Kunststoffmaterial, wobei die Streckung während der Klemmung der Folie oder des Bandes zwischen zwei Bändern aus elastischem Material erfolgt.
Bei der Herstellung von Folien ist es üblich, dünnere Folien aus dickeren durch einen Streckungsvorgang zu erzeugen, und ein oft angewendetes Verfahren besteht darin, die Folie schlauchförmig zu erzeugen und diese durch Einblasen von Druckluft zu strecken. Dieses Verfahren ergibt sowohl eine Längswie auch eine Querstreckung. Um nur eine Querstreckung zu erzeugen, wurde die Verwendung von Spannklammern vorgeschlagen, die, paarweise an die Seitenränder der Folie angesetzt, auseinandergezogen werden. Auf diese Art werden jedoch zumindest die Ränder ungieichmässig gestreckt und dadurch unregelmässig und müssen anschliessend abgeschnitten werden. Abgesehen davon ist diese Methode vom mechanischen Standpunkt aus ziemlich umständlich, da die Spannklammern, sofern ein kontinuierlicher Vorgang erwünscht ist, mit der Folie vorwärtsbewegt werden müssen.
Gemäss einem bekannten Verfahren zur Querstreckung von Folien wird die Folie zwischen zwei Gummibänder mit Randkränzen geklemmt, welche Gummibänder in der Streckzone durch zwei divergierende Reihen von mit den Randkränzen zusammenwirkenden Führungsrollen quergedehnt werden, wobei die Einwirkung der Gummibänder auf die Folie dort endet, wo die Querdrehung am grössten ist.
Auch bei diesem Verfahren entstehen Probleme mit der entsprechenden Vorrichtung; einerseits, weil die besondere Form der Gummibänder diese kostspielig macht und besondere Vorkehrungen zur Führung erfordert, und auch weil die Standzeit solcher Gummibänder beschränkt ist, und andererseits, weil ein solches Verfahren ein Zusammenpressen der Gummibänder durch besondere Mittel, beispielsweise durch eine Druckflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, erfordert.
Diese Probleme werden besonders ernst, wo die Querstreckung nicht senkrecht zur Längsrichtung der Gummibänder erfolgt, weil es dann notwendig wird, auf die eine oder andere Weise die schiefen Zugspannungen zu kompensieren.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die besonders geeignet sind, kontinuierlich eine Querstrekkung derart auszuführen, dass die Zugspannungen gleichmässig über die Fläche der Folie während deren Vorwärtsbewegung verteilt sind, und in jedem Punkt der Folie in der gleichen Richtung wirksam sind. Daraus ergibt sich eine gleichförmige Streckung über die gesamte Folienfläche. Doch kann das Verfahren auch andere Verwendung finden.
Das vorliegende Verfahren beseitigt die erwähnten Nachteile der bekannten Verfahren.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird das Einklemmen der Kunststoffolie zwischen zwei Bändern aus elastischem Material ebenfalls angewendet, und die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder mit dazwischengeklemmter Folie durch den Spalt zwischen zwei aneinandergepressten Walzen hindurchgeführt werden, wobei die Bänder mit Folie unter einem Winkel a kleiner als 90" bezüglich der Längsachsen der Walzen in den Walzenspalt eingeführt werden und unter einem Winkel grösser als a bezüglich der Längsachsen der Walzen aus dem Wal zenspalt abgezogen werden, wobei über die ganze Breite der Bänder ein Zug ausgeübt wird, welcher Zug eine resultierende Zugkomponente in Längsrichtung der Walzen erzeugt, und dass diese Zugkomponente aufgehoben wird,
indem die gerade in Berührung mit den Bändern stehenden Teile der Walzenoberfläche während der Dauer der Berührung axial in entgegengesetzter Richtung der Zugkomponente verschoben werden. Wenn beispielsweise die beiden Gummibänder mit dazwischengeklemmter, zu strekkender Folie zwischen das Walzenpaar unter einem Winkel von 450 zu den Längsachsen derselben eingeführt werden und mittels eines weiteren Walzenpaares in rechtem Winkel zum ersten Walzenpaar abgezogen werden, werden die Gummibänder in der Streckzone eine Verbreiterung auf ungefähr 1,4fache Ursprungsbreite erfahren und einen entsprechenden Zug auf das eingeklemmte Material ausüben.
Es wäre jedoch nicht möglich, die Gummibänder während der Drehung der Walzen auf eine solche Weise zu führen, es sei denn, angemessene Massnahmen würden getroffen, um dem Abwandern der Gummibänder in Richtung der aus den Zugspannungen sich ergebenden, parallel zu den Walzenachsen verlaufenden Zugkomponente entgegenzuwirken. Demzufolge führen erfindungsgemäss die Teile der Walzenoberfläche, die mit den Gummibändern in Berührung stehen, während diese ihre Durchlaufrichtung ändern, eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung zur erwähnten Zugkomponente aus.
Durch Veränderung der Winkel, unter denen die Bänder in den Walzenspalt eintreten und austreten, ist es möglich, die Streckrichtung zu verändern, welche jedoch stets einen von 900 verschiedenen Winkel bezüglich der Längsausdehnung des Materials bilden wird, in vorstehend erwähnten Fall ungefähr 45".
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch für geflochtenes, folienförmiges Material angewendet werden, doch wurde es besonders im Hinblick auf die Streckung einer Folie aus orientierbarem, synthetischem, hochpolymerisch organischem Stoff, wie Polyäthylen oder Polypropylen entwickelt, oder aber zum Spalten einer zuvor längsgestreckten Folie aus solchem Material zu einem Netzwerk von Fasern.
Das nachstehend beschriebene Verfahren wird d einge- hender mit Bezug auf diese Anwendung erläutert.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann für ein asymmetrisches Spalten einer spaltbaren Folie zu Fasern verwendet werden, wenn als Material für die Querstreckung eine Folie verwendet wird, die zuvor durch Längs streckung weitgehend orientiert wurde.
Durch ein derartiges asymmetrisches Spalten wird ein Fasermaterial einer besonderen Art erzeugt, wobei dieses aus ziemlich festen längsverlaufenden Stammfasern besteht, die mit sehr feinen untereinander parallel in einer flachen S-Form verlaufenden Zweigfasern untereinander verbunden sind. Dieses Material eignet sich besonders zur Herstellung von Garn, wobei die Stammfasern dem Garn Zugfestigkeit und die Zweigfasern grosse Durchlässigkeit verleihen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist Walzen auf, die zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden. Diese Walzen besitzen mindestens zwei schalenförmige Walzenmantelabschnitte, welche entlang einem drehbaren aber axial nicht verschiebbaren Kern längsverschiebbar und auf diesem montiert sind.
Eine derartige Bauweise der Walzen ermöglicht eine einfache Arbeitsweise dadurch, dass die die Gummibänder berührenden Walzenmantelabschnitte in der erwünschten Richtung so lange verschoben werden können, um die Spannung in den Gummibändern zu kompensieren, als sie mit diesen in Berührung stehen, wobei diese Abschnitte in ihre Ursprungslage zurückkehren, wenn sie nicht mehr in Berührung mit den Bändern stehen. Demzufolge können solche Walzen wie gewöhnliche Walzen montiert und betrieben werden.
Die erwähnten Walzenmantelabschnitte können beispielsweise die Form von Zylindersegmenten aufweisen, die auf einem Kern mit einem vieleckigen Querschnitt längsverschiebbar sind, und mit dem Kern durch Führungsstifte, die in längsverlaufenden Führungsbahnen desselben eingreifen, verbunden sein. Auf den Führungsstiften können Kugeln oder Rollen angeordnet sein, um eine leichtgängigere Verschiebung der Walzenmantelabschnitte entlang dem Kern zu ermöglichen.
Eine einfache und angemessene Führung der Bewegung der sich längs der Walzenoberfläche erstrekkenden Walzenmantelabschnitte wird zweckmässig dadurch erreicht, dass die erwähnten Abschnitte an beiden Enden der Walze mittels diese umfassenden, feststehenden Hohlzylindern an den Walzenkern gehalten werden, wobei an der Innenfläche mindestens eines der Hohlzylinder eine Führungskurve angeordnet ist, in welche an jedem der Walzenabschnitte befestigte Führungsstifte eingreifen. Diese Führungskurve erzeugt bei der Drehung des Walzenkernes eine Längsbewegung der längsverschiebbaren Walzenabschnitte.
Eine Geschwindigkeitsänderung dieser Längsbewegung kann erreicht werden entweder durch die Auswechslung des oder der Hohlzylinder, durch solche mit einer anders angeordneten Führungskurve oder dann dadurch, dass die Walzen derart angeordnet werden, dass sie mit einer veränderbaren Drehzahl angetrieben werden können. Im allgemeinen wird die zuletzt erwähnte Möglichkeit bevorzugt, da sie die weitgehenderen Anderungsmöglichkeiten bietet. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand dasselbe darstellenden Zeichnungen näher erläutert. E zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht der für das vorliegende Verfahren verwendeten Streckvorrichtung,
Fig. 2 einen Querschnitt, durch eine einen Bestandteil der Streckvorrichtung bildenden Walze,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil der in Fig. 2 dargestellten Walze.
In der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird eine längsorientierte Folie 5 aus einem hochpolymerischen Kunststoff zwischen zwei parallellaufenden, endlosen Gummibändern 6 eingeführt, welche von Walzen 7, die vorzugsweise die Gummibänder nicht aneinanderpressen, gestützt werden. Die Bänder 6 und die dazwischenliegende Folie 5 werden einem Walzenpaar 8 von besonderer Bauweise zugeführt und zwischen diesem Walzenpaar, das nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, aneinandergepresst, wobei die Einführung der Bänder mit Folie unter einem Winkel von 45" zur Längsachse der Walzen 8 erfolgt. Mittels eines weiteren Walzenpaares 9 werden die Bänder mit Folie im rechten Winkel zur Längsachse der Walzen 8 aus diesen abgezogen, wodurch die Bänder 6 und die dazwischenliegende Folie einer Querstreckung unterworfen sind.
Nach dem Durchgang zwischen dem Walzenpaar 9 werden die Gummibänder 6 auseinanderbewegt, um die dazwischenliegende Folie 5' freizugeben. Anschliessend werden die Gummibänder an ihren Ausgangspunkt zurückgeführt, wobei sie sich zugleich wieder auf die Ursprungsbreite zusammenziehen.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine der Walzen 8 dargestellt. Diese Walze besitzt einen Kern 10 mit quadratischem Querschnitt und in Längsrichtung angeordneten Führungsbahnen 11 zur Führung von vier Walzenmantelabschnitten 12, die einzeln, unabhängig voneinander gegenseitig längsbewegbar sind und mit einem Gummiüberzug 13 versehen sind, wobei die vier Abschnitte zusammen die Aussenfläche der Walze 8 bilden. Die Abschnitte 12 besitzen Führungsstifte oder -keile 14, die in die Führungsbahnen 11 eingreifen, wobei nicht dargestellte Rollen oder Kugeln dazu benützt werden können, die Reibung zwischen den Abschnitten 12 und dem Kern 10 sowie zwischen den Führungsstiften 14 und den Führungsbahnen 11 bei der Längsbewegung der Abschnitte entlang dem Kern zu vermindern.
Der Kern 10 muss nicht notwendigerweise einen quadratischen Querschnitt aufweisen; dieser kann auch eine andere einem regelmässigen Vieleck entsprechende Form aufweisen. Ebenfalls braucht die Zahl der Abschnitte 12 nicht vier zu sein; es können auch nur zwei verwendet werden.
In der dargestellten Ausführungsform der Walze 8 sind die Enden derselben durch Hohlzylinder 15 umfasst, die die Abschnitte 12 auf dem Kern 10 festhalten. Diese Hohlzylinder 15 sind vorzugsweise fest, doch können sie auch mit einer von der Drehzahl der Walze verschiedenen Drehzahl drehbar angeordnet sein.
Wie in Fig. 3 dargestellt, weist die Innenwand der Hohlzylinder 15 eine nutenförmige Führungskurve 16 auf, die die Längsbewegung der Abschnitte 12 entlang dem Kern 10 steuern, wobei an den Abschnitten 12 Führungsrollen oder -stifte 17 befestigt sind, die in die Führungskurve 16 eingreifen.
Die Arbeitsweise ist wie folgt: Durch die Einführung der Gummibänder 6 mit dazwischenliegender Folie 5 in den Spalt eines aus zwei Walzen 8 bestehenden Walzenpaares unter einem Winkel von 450 zur Längsachse der Walzen und durch rechtwinkliges Abziehen der Gummibänder 6 mit Folie 5 aus denselben mittels Walzen 9, erfolgt eine Querstreckung der Gummibänder 6 und damit der dazwischenliegenden Folie 5. Da diese längsorientiert ist und die Streckkräfte gleichmässig über die ganze Fläche wegen der Einklemmung zwischen den Gummibändern verteilt sind, wird die Folie entweder quergestreckt oder längsgespalten, je nach Ausmass der Längsorientierung. Im letzteren Fall wird die Längsspaltung asymmetrisch verlaufen, da die Querstrekkung nicht rechtwinklig zur Richtung der Längsorientierung erfolgt.
Die asymmetrische Spaltung ergibt ein Erzeugnis, das aus ziemlich festen längsgerichteten Fasern, sogenannten Stammfasern, und aus feinen in einer flachen 8-Form parallelverlaufenden sogenannten Zweigfasern, die die Stammfasern untereinander verbinden, besteht.
Durch den beim Durchgang durch Walzenpaar 8 erfolgenden Richtungswechsel neigen die Gummibänder 6 dazu, nach jenen Walzenenden abzuwandern, zu dem hin der Richtungswechsel erfolgt. Dieser Tendenz muss zur erfolgreichen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens entgegengewirkt werden, und dies ist der Grund, weshalb die Walzen 8 wie beschrieben aufgebaut sind. Durch die relative Drehung des Kernes 10 zum Hohlzylinder 15 werden die Abschnitte 12 zu einer Längsverschiebung entlang dem Kern durch den Eingriff der Führungsstifte 17 in die Führungskurve 1.6 gezwungen.
Diese Kurve muss derart geformt sein, dass die Abschnitte 12 der Walzen 8 in jenem Zeitpunkt da sie den Spalt bilden, durch den die Gummibänder geführt werden, während der Druckausübung auf die Gummibänder in jener Richtung längsverschoben werden, die entgegengesetzt zur Abwanderungsrichtung der Gummibänder beim Durchgang durch die Walzen ist. Die Steigung der Führungskurve 16 ist mit Bezug auf die relative Drehgeschwindigkeit zwischen Hohlzylinder 15 und Kern 10 so bemessen, dass die Abwanderungstendenz der Gummibänder gerade aufgehoben wird. Sobald ein Abschnitt 12 nicht mehr in Berührung mit einem Gummiband 6 steht, wird er durch den restlichen Teil der Führungskurve wieder in seine Ausgangslage geführt und unmittelbar vor der erneuten Berührung mit dem Gummiband wieder längsverschoben.
Es kann von. Vorteil sein, die Gummibänder in der Zone zwischen den Walzen 7 und dem Walzenpaar 8 einer leichten Längsstreckung zu unterwerfen, indem das Walzenpaar 8 mit einer etwas höheren Umfangsgeschwindigkeit als diejenige der Walzen 7 angetrieben werden, während die Walzen 9 mit derselben Umfangsgeschwindigkeit wie das Walzenpaar 8 angetrieben werden. In diesem Fall werden sich die Gummibänder beim Durchgang durch das Walzenpaar 8 zusammenziehen und dadurch eine leichte Querfältelung der Folie 5 bewirken, die durch die Längsspaltung der letzteren aufgehoben wird, aber die Zugspannung in den bei der Längsspaltung entstehenden Fasern und somit die Bruchgefahr dersel ben vermindert.
Die vorliegende Erfindung kann auf jedes orientierbare Kunststoffmaterial angewendet werden. Vorzugsweise werden im erfindungsgemässen Verfahren hochkristalline organische thermoplastische Kunststoffe verwendet, wie beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Äthylen oder Propylen-Kopolymere mit höheren Olefinen, Polyäthylenterephthalat, Nylon u. dgl. Folien aus solchen Materialien sind durch Streckung bei Temperaturen unter ihrem kristallinen Schmelzpunkt längsorientierbar.
Es sind Varianten des erfindungsgemässen Verfahrens möglich.
PATENTAN & PRÜCHE
I. Verfahren zur Streckung von folien- oder bandförmigem Material, insbesondere zur Querstrekkung von folien- oder bandförmigem Kunststoffmaterial, wobei die Streckung während der Klemmung der Folie oder des Bandes zwischen zwei Bändern aus elastischem Material erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder mit dazwischengeklemmter Folie durch den Spalt zwischen zwei aneinandergepressten Walzen hindurchgeführt werden, wobei die Bänder mit Folie unter einem Winkel a kleiner als 90" bezüglich der Längs achsen der Walzen in den Walzenspalt eingeführt werden und unter einem Winkel grösser als a bezüglich der Längs achsen der Walzen aus dem Walzenspalt abgezogen werden und wobei über die ganze Breite der Bänder ein Zug ausgeübt wird, welcher Zug eine resultierende Zugkomponente in Längsrichtung der Walzen erzeugt,
und dadurch, dass diese Zugkomponente aufgehoben wird, indem die gerade in Berührung mit den Bändern stehenden Teile der Walzenoberfläche während der Dauer der Berührung axial in entgegengesetzter Richtung zur Zugkomponente verschoben werden.