Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer gleichzeitig zweiachsig orientierten thermoplastischen Folie
Bekanntlich wird eine gleichzeitig zweiachsig orientierte Folie hergestellt, indem eine schlauchförmige Folie aus thermoplastischem Kunstharz nach unten geführt und dabei zwischen zwei Paaren von übereinander angeordneten, einen Spalt bildenden Walzen gehalten wird, auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei der die Folie zwischen den beiden Walzenpaaren orientierbar wird, und gleichzeitig zweiachsig sowohl in Längs- als auch in Querrichtung gereckt wird, wobei Druckgas in die rohrförmige Folie eingeblasen und die Umfangsgeschwindigkeit der beiden Walzenpaare gesteuert wird.
Es besteht jedoch eine enge Beziehung zwischen der kristallinen Eigenschaft und der gleichzeitig zweiachsigen Streckfähigkeit einer schlauchförmigen Folie aus thermoplastischem Kunstharz, die nach Extrusion aus einem Extruder abgekühlt und verfestigt worden ist; dabei besteht die Tendenz, dass der Schlauch umso leichter gleichzeitig zweiachsig streckfähig wird, je geringer die Kristallisation der rohrförmigen Folie ist. Es ist deshalb erforderlich, dass die aus dem Extruder extrudierte geschmolzene rohrförmige Folie einer raschen Abkühlung unterworfen wird, um zu erreichen, dass die Folie weniger stark kristallisiert.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine kontinuierliche und stabile Herstellung einer gleichzeitig zweiachsig orientierten gleichförmigen Folie durch Verwendung einer Vorrichtung, bei der in einer vorteilhaften Ausführung eine innere Führung an einer unterhalb eines Extruders angebrachten ringförmigen Strangpressform hängt; diese innere Führung umfasst in ihrem oberen Teil eine Einrichtung zur Kontrolle des Durchmessers der rohrförmigen Folie und in ihrem unteren Teil einen Zylinder, der dazu dient, den Abkühlvorgang mit Hilfe von an seiner Oberfläche vorgesehenen Nuten zu beschleunigen; ferner ist die innere Führung von einem Bad umgeben, das eine äussere Kühlflüssigkeit enthält.
Auf diese Weise wird erreicht, dass sowohl eine innere als auch eine äussere Kühlflüssigkeit mit den Aussen- und Innenseiten der schlauchförmigen Folie direkt in Berührung kommt und gleichzeitig der Rohrdurchmesser kontrolliert wird, so dass die schlauchförmige Folie äusserst rasch abkühlt, dabei nur wenig kristallisiert und dann einem gleichzeitig zweiachsigen Streckvorgang zugeführt wird.
Für diesen anschliessenden Streckvorgang gilt folgendes: Läuft die rohrförmige thermoplastische Folie abwärts und wird sie dabei zwischen zwei Paaren von übereinander angeordneten, jeweils einen Spalt bildenden Walzen gehalten, auf eine Temperatur aufgeheizt, bis der Film zwischen den Walzen orientierbar wird, und wird die Folie gleichzeitig sowohl in Längs- als auch in Querrichtung gereckt, indem ein in der schlauchförmigen Folie eingeschlossenes Druckgas angewandt und die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzenpaare kontrolliert wird, um so eine zweiachsig orientierte Folie herzustellen, so werden hinsichtlich der Stabilität und der Gleichförmigkeit der Rechnung unzureichende Ergebnisse erzielt, wenn im wesentlichen nur eine Luft-Aufwärtsströmung angewandt wird, wie dies bei den herkömmlichen Verfahren der Fall ist.
Dies kommt daher, dass insbesondere an der Halspartie der Reckblase, d. h. um die Partie, an der die Querreckung beginnt, die Strömungsgeschwindigkeit der an der Folie entlang strömenden Luft abnimmt, sowie dass aufgrund der Ungleichförmigkeit des Wärmeaustauschs in Umfangsrichtung des Schlauches die Temperaturverteilung in dieser Richtung der Folie insbesondere um die Anfangsstelle der Querreckung herum leicht weiter wird.
Es ist deshalb von Vorteil, wenn zur Erzielung einer stabilen Reckung sowie zur Erzeugung einer gleichförmigen thermoplastischen schlauchförmigen Folie, die Folientemperatur im Reckbereich sowie in den davor und dahinter liegenden Bereichen, insbesondere an der Anfangsstelle der Querreckung, derart geregelt wird, dass sie in Umfangsrichtung der schlauchförmigen Folie im wesentlichen gleichmässig ist.
Bei einer schlauchförmigen Folie, die durch Strahlungswärme von an ihrer Aussenseite angeordneten ringförmigen Heizelementen auf die orientierfähige Temperatur aufgeheizt, gereckt und dann durch irgendein geeignetes Verfahren abgekühlt wird, ist es am wichtigsten, dass der Wärmeaustausch zwischen der Folie und der umgebenden Luft in geeigneter Weise kontrolliert wird, um Zustände aufrecht zu erhalten, unter denen, wie oben erwähnt, die Folientemperatur in Umfangsrichtung des Schlauches gleichmässig ist.
Mit anderen Worten heisst dies, dass unabhängig davon, wie gleichmässig die Strahlungswärme von den Ringheizelementen in Umfangsrichtung der schlauchförmigen Folie ist, die Folientemperatur in dieser Richtung unmöglich in einem im wesentlichen gleichmässigen Zustand gehalten werden kann, wenn nicht der Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft in Umfangsrichtung gleichförmig gemacht wird. Um die Folientemperatur in der besagten Richtung gleich aufrecht zu erhalten, ist es daher zweckmässig, die Luft in der Umgebung des Reckbereichs sowie der davor und dahinter liegenden Bereiche vollständig gleichmässig und konstant längs der Folie in Umfangsrichtung des Schlauches zu bewegen.
Die Erfinder haben die Wichtigkeit der erwähnten Bewegung der umgebenden Luft erkannt, verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Luftumwälzung studiert und gefunden, dass es wirksam ist, eine bestimmte zwangläufige Luftströmung zu erzeugen, um die Folientemperatur in Umfangsrichtung des Rohrs im wesentlichen gleichmässig zu erhalten.
Ferner haben sie festgestellt, dass es zur Erzielung einer stabilisierten und gleichförmigen Reckung einen merklichen Effekt hat, die Luftströmung im Reckbereich sowie in den davor und dahinter liegenden Bereichen gleichförmig und konstant zu machen, indem in einem Vorgang zwangläufiger Luftbewegung ein zwangläufiger Luftstrom gegen die Anfangsstelle der Querreckung über den Umfang der gereckten Folie (d.h. gegen die Bewegungsrichtung der Folie) und ein weiterer zwangläufiger Luftstrom gegen die Anfangsstelle der Querreckung längs dem Umfang der ungereckten schlauchförmigen Folie (d.h. in Bewegungsrichtung der Folie) geleitet wird.
Mit einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist es daher möglich, eine zweiachsig orientierte gleichförmige thermoplastische Folie stabil und kontinuierlich herzustellen, indem eine schlauchförmige Folie kontinuierlich zugeführt wird, auf Temperaturen, die zur Orientierung geeignet sind, aufgeheizt wird, wobei ein oder mehrere Infrarot-Heizelemente beim Orientieren in zweiachsigen Richtungen durch Aufblasen und Recken verwendet werden, und indem Luft über den äusseren Umfang der Folie zwangläufig aus entgegengesetzten Richtungen geblasen wird, und zwar von dem den Aussenumfang sowohl der ungereckten als auch der gereckten Teile der Folie umgebenden Luftring aus auf die Anfangsstelle der Reckung zu. Es ist ferner allgemein bekannt, eine zweiachsig gereckte Folie nach dem Recken unter Hitze erstarren zu lassen, um ihre zweidimensionale Stabilität zu verbessern.
Wird jedoch eine gleichzeitig zweiachsig gereckte schlauchförmige Folie im gefalteten Zustand einer herkömmlichen Wärmeaushärtvorrichtung des Spannrahmentyps zugeführt, so bleiben gegenüberliegende Teile der gefalteten Folie aneinander kleben; dies rührt von einer von der Schrumpfbeanspruchung beaufschlagten Spannung sowie daher, dass Bestandteile der Folie, wie weniger polymerisierte Teile und Zusätze auf die Folienoberfläche austreten. Dieses Austreten beruht auf der Tatsache, dass die Folie, die praktisch im Zweischichten-Zustand vorliegt, in dem Spannrahmen bei Temperaturen oberhalb der normalen Recktemperatur, jedoch unterhalb ihrem Schmelzpunkt aushärtet.
Daher ist es schwierig, diese aneinanderklebenden Schichten nach der Wärmeaushärtung voneinander zu trennen.
Beim Wärmeaushärten nach einem herkömmlichen Verfahren ist es daher erforderlich, dass beispielsweise eine gleichzeitig zweiachsig gereckte schlauchförmige Folie einem Spannrahmen zugeführt und dabei durch Aufschneiden der Schlauchfolie in Längsrichtung zu einer Bahn geöffnet wird.
Auf diese Weise wird die Folie doppelt so breit, als wenn sie im gefalteten Zustand zugeführt oder als wenn eine gleichzeitig zweiachsig gereckte schlauchförmige Folie an beiden Kanten aufgeschnitten und somit vollständig in zwei Folienbahnen getrennt wird, die jeweils einem getrennten Spannrahmen zugeführt werden. Die vorliegende Erfindung überwindet die oben erwähnten Nachteile und ist in der Lage, Kapital- und Arbeitskosten zu verringern und gleichzeitig das Problem des Zusammenklebens beim Wärmeaushärten auszuschalten.
Gemäss einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung, wird eine gleichseitig zweiachsig gereckte rohrförmige Folie längs mindestens einer Kante aufgeschlitzt und einem Spannrahmen zugeführt, so dass zwischen den einander gegenüberliegenden Folienschichten ein Zwischenraum aufrechterhalten wird, diese beiden Schichten durch die gleichen Klemmvorrichtungen zusammengehalten werden und gleichzeitig aushärten.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine erfindungsgemässe Arbeitsweise,
Fig. 2 eine erfindungsgemässe Folienherstellungs-Vorrichtung,
Fig. 3 den Reckvorgang,
Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung der Wärmeaushärt Vorrichtung und
Fig. 5, 6 und 7 den Zustand der Folie an den Querschnitten B-B', A-A' bzw. C-C' nach Fig. 4.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine schlauch- bzw. rohr förmige Folie aus thermoplastischem Kunstharz, die geschmolzen und aus einem Extruder extrudiert, danach abge kühlt und verfestigt worden ist, einer gleichzeitig zweiachsigen
Reckung unterworfen und danach wärmeausgehärtet.
Um aus der geschmolzenen rohrförmigen Folie aus dem Extruder durch rasche Abkühlung eine weniger kristallisierte rohrförmige Folie zu erzeugen, wird die geschmolzene Folie 4, die durch ein Schlitzmundstück 3 aus einer Harzzuführung 2 in einer kreisförmigen Spritzgussform 1 gemäss Fig. 1 und 2 nach unten extrudiert worden ist, hinsichtlich ihres Rohrdurchmessers kontrolliert, um diesen durch Verwendung eines Luftzuführungsrohres 14 dem Aussendurchmesser einer inneren Führung 5 etwa gleich zu machen; dabei wird die Folie unter die Oberfläche einer Kühlflüssigkeit in einem äusseren Kühlbad 15 bewegt. Die Kühlflüssigkeit wird über ein Zuleitungsrohr 16 eingeführt und fliesst über einen über- lauf 17. Die innere Führung 5, die an der kreisförmigen Spritzgussform 1 hängt, ist so angeordnet, dass sie durch den Mittelpunkt des äusseren Kühlbades 15 führt.
Der Zwischenraum zwischen der inneren Führung und der runden Öffnung in der Bodenplatte des äusseren Kühlbades ist mit elastischem Material 18 verschlossen, das verhindert, dass die äussere Kühlflüssigkeit durch diesen Zwischenraum hindurch leckt.
Die unter die Oberfläche des äusseren Kühlbades geführte rohrförmige Folie gleitet an den Aussenflächen eines Kontrollteils 19 zur Kalibrierung des Rohrdurchmessers, wird dabei von aussen durch die äussere Kühlflüssigkeit und gleichzeitig von innen durch eine innere Kühlflüssigkeit gekühlt, die von einem Schlitz 9 an der Oberseite des Kontrollteils 19 über ein Rohr 8 zugeführt wird. Die innere Kühlflüssigkeit erreicht dann einen Zylinder 20 mit einer Schraubenliniennut 10, der den unteren Teil der inneren Führung 5 bildet. An dieser Stelle kommt die Folie mit ihrer Innenfläche mit der kalten inneren Kühlflüssigkeit in Berührung, die mit beträchtlicher Geschwindigkeit schraubenlinienförmig an der Innenfläche der rohrförmigen Folie entlangfliesst, wodurch diese auch innen rasch abkühlt.
Die Nuten 10 des Zylinders 20, die in einer Gruppe oder in mehr als zwei Gruppen angeordnet sind, stehen an ihren Anfängen (am oberen Ende) mit einem Zuführungsrohr 11 für die innere Kühlflüssigkeit in Verbindung. Das Rohr 11 verläuft im Mittelbereich der kreisförmigen Spritzgussform.
Die innere Kühlflüssigkeit, die von der Oberseite zur Unterseite des Teils 20 durch die Nut 10 fliesst, strömt an deren Ende 12 in den Raum unterhalb der inneren Führung, wonach die Kühlflüssigkeit, die sich innerhalb der rohrförmigen Folie gesammelt hat, über ein Rohr 13 aus der Form abgeführt wird.
Die somit vollständig abgekühlte rohrförmige Folie wird dann in den Bereich unterhalb der inneren Führung 5 geführt, durch eine Gruppe von Falzwalzen 6 allmählich zusammengefaltet, von der restlichen inneren Kühlflüssigkeit befreit, von zwei einen Spalt miteinander bildenden Walzen 7 aufgenommen und dann einem Teil zur gleichzeitig zweiachsigen rohrförmigen Reckung zugeführt.
Es ist somit möglich geworden, eine gleichförmige gleichzeitig zweiachsig orientierte Folie kontinuierlich und stabil herzustellen, da eine weniger kristallisierte Folie bei höheren Geschwindigkeiten als durch herkömmliche Verfahren hergestellt werden kann; dies beruht auf der extrem raschen Abkühlung durch Verwendung einer Kühlflüssigkeit sowohl an der Innen- als auch an der Aussenfläche, wobei eine spezielle innere Führung mit einem äusseren Kühlbad kombiniert und gleichzeitig der Rohrdurchmesser der geschmolzenen rohrförmigen Folie nach dem Extrudieren aus dem Schlitzmundstück einer kreisförmigen Strangpressform kontrolliert wird.
Die rohrförmige Folie wird dann dem Anlageteil zum rohrförmigen gleichzeitig zweiachsigen Recken zugeführt; dieser Teil enthält eine Vorrichtung zur Aufnahme der rohrförmigen Folie, die mittels zweier Paare von übereinander angeordneten, einen Spalt miteinander bildenden Walzen zugeführt worden ist, sowie zum anschliessenden kontinuierlichen Recken dieser Folie; eine Heizeinrichtung zum Aufheizen der rohrförmigen Folie auf Temperaturen, die zum Orientieren geeignet sind; eine Einrichtung, die zwangläufig Luft auf den Anfangspunkt der Querreckung, und zwar in entgegengesetzter Richtung von dem ungereckten und von dem gereckten Teil der rohrförmigen Folie aus bläst;
sowie eine Einrichtung, die dazu dient, Schwankungen im Foliendurchmesser nach beendigter Reckung zu ermitteln und diese einem Antriebsmechanismus zu übertragen, der seinerseits eine Drucksteuerungs- und Flachliege-Vorrichtung in Betrieb setzt, um somit den Gasdruck in der rohrförmigen Folie zu steuern.
Wie in Fig. 1 und 3 gezeigt, wird die thermoplastische rohrförmige Folie 22 nach Aufnahme mittels der Walzen 7 senkrecht nach unten zwischen zwei mit niedriger Geschwindigkeit laufenden, einen Spalt miteinander bildenden Walzen 21 hindurchgeführt. Wie in diesen Figuren gezeigt, wird die Folie auf eine orientierfähige Temperatur durch Strahlungswärme von den Ring-Heizelementen 23 und 24 beim Hindurchlaufen durch diese Elemente aufgeheizt, während gleichzeitig Druckgas durch ein geeignetes Verfahren in diese Folie 22 zu ihrer Reckung eingeleitet wird. Die Folie wird dann mittels der Drucksteuerungs-Vorrichtung 25 in einen flachen Zustand gebracht und zwischen mit hoher Geschwindigkeit laufenden, einen Spalt miteinander bildenden Walzen 26 abgeführt.
Die Ringheizelemente 23 und 24 sind Infrarot-Heizungen, die jeweils aus einem oder mehreren Chromnickel-Drähten bestehen, welche mit Quarzröhren überzogen sind. Der Luftring 27, der Luft gegen die Bewegungsrichtung der Folie bläst, ist an der sogenannten Endreckstelle angeordnet, die von derjenigen Stelle, an der die rohrförmige Folie ihren Maximaldurchmesser erreicht, bis zu der Führungsvorrichtung reicht, an der die Folie zusammengefaltet wird. Da es unerwünscht ist, irgendwelche Hindernisse in der Nähe des Schlitzes anzuordnen, der die auf die Anfangsstelle der Reckung zu geblasene Luftströmung unterbricht, befindet sich der Luftring 27 gemäss Fig. 1 zwischen dem Ringheizelement 24 und der Drucksteuerungs-Vorrichtung 25.
Der Luftring 28, der Luft in der Bewegungsrichtung der Folie bläst, ist zwischen den mit niedriger Geschwindigkeit laufenden Walzen 21 und der Anfangsstelle der Reckung in Querrichtung der rohrförmigen Folie angeordnet.
Die Öffnungen der beiden Luftringe zur Zuführung der Luft haben die Form von ringförmigen Schlitzen und weisen eine Vorrichtung auf, durch die sich das durch die Ringe geleitete Luftvolumen mit Hilfe verstellbarer Öffnungsgrössen steuern lässt; der Luftdruck und die für jeden der beiden Luftringe gewählte Öffnungsgrösse bestimmen die entsprechende Geschwindigkeit und das Volumen für die aus den Öffnungen austretende Luft und bilden eine Luftströmung, die in Umfangsrichtung des Rohres vollständig gleichförmig und konstant ist und auf die gesamte Folienoberfläche in dem Reckreich sowie den davor und dahinter liegenden Bereichen auftrifft;
auf diese Weise lässt sich ein Zustand schaffen, in dem die Folientemperatur in Umfangsrichtung der rohrförmigen Folie im Reckbereich sowie in den davor und dahinter liegenden Bereichen, insbesondere um den Anfangspunkt der Querreckung, im wesentlichen gleich ist; auf diese Weise ist eine kontinuierliche und stabile Herstellung einer gleichmässig gereckten Folie möglich geworden; diese Ergebnisse, die sich bei Verwendung nur einer der Luftringe 27 oder 28 kaum erreichen lassen, werden erstmals durch kombinierte Verwendung beider Luftringe 27 und 28 erzielt.
Die Temperatur der Luftströmung, die keinen bestimmten Beschränkungen unterliegt, soll möglichst weder so hoch sein, dass die Folie schmilzt, noch so niedrig, dass der Film abkühlt und nicht mehr reckbar wird.
Falls anstelle der kombinierten Verwendung der beiden Luftringe 27 und 28 nur der Luftring 27 verwendet wird, beträgt der Unterschied in der Temperaturverteilung in Umfangsrichtung der Folie, insbesondere an der Anfangsstelle der Querreckung der rohrförmigen Folie, bis zu mehr als einigen 100 C, selbst wenn als optimal angenommene Arbeitsbedingungen gewählt werden. Dies hat eine Dicken-Ungleich- heit der gereckten Folie von über 40 % zur Folge, so dass es schwierig wird, eine gleichförmig gereckte Folie stabil und kontinuierlich herzustellen.
Mit 29 ist ein Lichtprojektor bezeichnet, der aus einer Lampe als Lichtquelle und einer Licht-Sammellinse besteht, während 30 eine Photozelle (Lichtempfänger) bezeichnet.
Die beiden Elemente 29 und 30 sind an der Endstelle der Reckung zwischen dem Ringheizelement 24 und der Anordnung 25 vorgesehen. Die Photozelle 30 ist über ein Zählerrelais und eine Steuerschaltung mit einem Antriebsgerät verbunden; die Kombination aus dem Lichtprojektor 29, der Photozelle 30, dem Zählerrelais und der Steuerschaltung dient dazu, Schwankungen in dem aufgeblasenen Durchmesser der gereckten Folie festzustellen und zu übertragen, sowie in Abhängigkeit davon, die Drucksteuerungs-Einrichtung in Betrieb zu setzen.
Die Elemente 29 und 30 sind einander zugewandt an Stellen tangential zu einem horizontalen Abschnitt der rohrförmigen Folie 31 angeordnet. Ein von dem Projektor 29 ausgehender Lichtstrahl weist innerhalb eines Bereiches gegen über der Folie 31 eine feste Breite auf. Die Photozelle 30 erfasst jegliche Schwankungen in der Lichtintensität, die aus Streuungen, sphärischen oder sonstigen Reflexionen an der Oberfläche der gereckten rohrförmigen Folie 31 resultieren, und überträgt sie über das Zählerrelais und die Steuerschaltung auf die Antriebseinrichtung, die die Einrichtung 25 in Betrieb setzt.
Die Einrichtung 25 besteht aus mehreren losen Folien, die parallel aufgereiht und so angeordnet sind, dass sie Platten bilden. Diese beiden plattenartigen Rollengruppen sind V-förmig angeordnet und nach rechts und links um ihre unte ren Enden als Drehpunkt schwenkbar, begrenzen oder entspannen die rohrförmige Folie bei Veränderung des vertikalen Winkels der V-Form, steuern damit automatisch den Druck in dem Rohr und halten die aufgeblasene Folie konstant auf einem eingestellten Durchmesser.
Bei grossem Rollwiderstand kann ausserdem jede Rolle so angetrieben werden, dass sie sich mit der Bewegungsrichtung und entsprechend der Geschwindigkeit der Folie dreht, wobei auch raupenförmige angetriebene endlose Riemen verwendet werden können.
Die auf diese Weise stabil und kontinuierlich hergestellte gleichförmige gereckte Folie wird dann wärmeausgehärtet, um ihre Dimensionsstabilität zu verbessern.
Sodann wird die zweiachsig gereckte rohrförmige Folie, die durch die mit grosser Geschwindigkeit laufenden, einen Spalt bildenden Walzen während des Reckvorgangs zu Doppelfolien gefaltet wird, an mindestens einer Kante aufgeschlitzt und einem Spannrahmen derart zugeführt, dass zwischen den oberen und den unteren Folien ein Abstand zur Zuführung der Aushärtwärme an beide Folien besteht.
Als Mittel, den Abstand zwischen den oberen und unteren Folien zu halten, können schnurförmige, riemenartige oder sonstige fortlaufende oder unterbrochene Mittel verwendet werden. Das heisst, jedes Mittel lässt sich verwenden, solange es gewährleistet, dass die Folien dem Spannrahmen mit einem Abstand zugeführt wird, der zwischen den oberen und unteren Folien eine Luftschicht hält.
Wie in Fig. 1 und 4 gezeigt, wird der gefaltete Film 32 nach Verlassen der mit hoher Drehzahl laufenden Walzen 26 mittels eines Kantenwerkzeugs 33 an beiden Kanten aufgeschlitzt, wobei die Kantenabschnitte 34 durch geeignete Vorrichtungen von der Maschine entfernt werden. Sodann wird die Folie 35, die an beiden Kanten beschnitten und zu zwei übereinanderliegenden Bahnen geformt worden ist, dem Einlass des Spannrahmens zugeführt. Auf dem Weg von dem Kantenwerkzeug 33 zu diesem Einlass wird die Folie dem im folgenden beschriebenen Prozess unterzogen.
Nachdem die Folie 35 an den Kanten beschnitten und zu zwei übereinanderliegenden Folien geformt worden ist, wird sie, wie in Fig. 5 gezeigt, von einer Fangfolie zwischen einem Paar von Druckrollen 36 gepresst. Nachdem der Abstand zwischen den beiden Folienbahnen mit Hilfe von Rollen 37 und 38 erweitert und ein schnurförmiges Material 39 dazwischengelegt worden ist, werden die Folienbahnen wieder an beiden Enden zwischen Druckrollen 40 gepresst und als zwei übereinanderliegende Bahnen mit einem Abstand dazwischen dem Sapnnrahmen zugeführt.
Das endlose schnurförmige Material 39, das in der Nähe beider Folienränder eingefügt wird, läuft um den äusseren Umfang einer ringförmigen Bahn von ringförmigen Ketten 42, durch die Folgen von Spannklammern 41 aneinander gehängt werden; das schnurförmige Material 39 läuft dabei in der gleichen Richtung und mit ungefähr der gleichen Geschwindigkeit wie die ringförmigen Ketten 42, und sind durch Führungsrollen 43 geführt.
Innerhalb des Spannrahmens wird die Folie durch die Klammern an beiden Enden festgehalten, wobei der Abstand zwischen den beiden Folienbahnen mittels der Schnurmaterialien, wie in Fig. 6 gezeigt, aufrecht erhalten wird.
Die auf diese Weise in den Spannrahmen eingeführten übereinanderliegenden Folienbahnen werden sowohl von oben als auch von unten durch geeignete Wärmequellen, etwa Heissluft oder Infrarot-Heizelemente auf geeignete Temperaturen aufgeheizt, die über der Recktemperatur, jedoch unter dem Schmelzpunkt liegen. Nach dem Abkühlen durch Luft in der Nähe des Spannrahmen-Ausgangs werden die Bahnen von den Klammern abgelöst und wie eine einzige Bahn den Druckwalzen 44 zugeführt, wo sie mittels Walzen 45 und 46 in obere und untere Bahnen getrennt und dann auf ein Paar von oberen und unteren Rollen aufgewickelt werden.
Währenddessen werden die schnurförmigen Materialien 39 zwischen den Rollen 45 und 46 aus der Folie herausgenommen.
Die schnurförmigen Materialien, die normalerweise zweifach, jeweils nahe einem Rand der Folie, verwendet werden, sind weder hinsichtlich der Anzahl noch der Einfügungsstellen beschränkt; vielmehr genügt es, dass die Folie dem Spannrahmen zugeführt wird, nachdem sie einer Schmelz Schneid-Versiegelung an den Rändern unterzogen wurde, was durch geeignete Mittel, wie eine umlaufende beheizte Scheibe, unmittelbar nach Einfügung der schnurförmigen Substanzen erfolgt. Die Dicke des einzufügenden schnurförmigen Materials wird als ausreichend betrachtet, wenn sie mehr als etwa 2 mm beträgt.
Es ist zu vermerken, dass es im Bereich der Erfindung liegt, anstelle der Einfügung von schnurförmigen Materialien den Abstand beim Einführen der Folie in den Spannrahmen durch Bildung einer Luftschicht zwischen den oberen und unteren Folienbahnen aufrecht zu erhalten. Dazu wird zwangläufig eine Luftströmung in den Bereich zwischen den Rollen 36 und 40 gemäss Fig. 1, d.h. in den Bereich zwischen den vollständig getrennten Folienbahnen, in Bewegungsrichtung der Folie eingeleitet. Ferner liegt es im Bereich der Erfindung, dass bei hoher Transportgeschwindigkeit der Folie das von dieser mitgeführte Luftvolumen allein ohne eine zwangläufige Luftströmung wirksam genug ist.
Es wird somit ermöglicht, eine wärmegehärtete, gleichförmige, gleichzeitig zweiachsig orientierte Folie kontinuierlich und mit stabiler Leistungsfähigkeit zu erzeugen.
Beispiel 1
Eine geschmolzene, rohrförmige Polypropylenfolie 4, die gemäss Fig. 1 und 2 von dem Extruder extrudiert wird und nach Passieren der Kunstharz-Durchführung 2 der an dem Extruder befestigten ringförmigen Spritzgussform 1 durch den Schlitz 3 nach unten austritt, wurde mittels Luft-Zuführungsrohren 14 in seinem Rohrdurchmesser so gesteuert, dass dieser etwa dem Aussendurchmesser einer inneren Führung gleich war. Die Folie wurde dann nach unten unter die Kühlflüssigkeits-Oberfläche eines äusseren Kühlbades geführt.
Während die Folie von aussen durch die äussere Kühlflüssig- keit und gleichzeitig auch von innen durch die innere Kühlflüssigkeit gekühlt wurde, die durch das Rohr 3 zugeführt und durch Schlitze 9 an der Oberseite des oben an der inneren Führung 5 angeordneten Rohrdurchmesser-Kontrollteils 19 eingeblasen wurde, glitt sie über die Aussenfläche des Kon- trollteils 19 abwärts. Dann wurde sie über den Zylinder 20 mit Schraubennuten 10 am unteren Teil der inneren Führung geführt und rasch von innen abgekühlt, indem die Innenseite der Folie mit der inneren Kühlflüssigkeit in Berührung kam, die schraubenlinienförmig längs der Innenseite der rohrförmige gen Folie mit erheblicher Geschwindigkeit strömte.
Die rohrförmige Polypropylenfolie, die somit durch innere Abkühlung mittels der inneren Kühlflüssigkeit und gleichzeitig äussere Abkühlung mittels der äusseren Kühlflüssigkeit abgekühlt und rasch durch und durch verfestigt worden war, wurde dann unter den inneren Kühlrahmen 5 weitergeleitet, zwischen einer Gruppe von Faltrollen allmählich zusammengefaltet und zwischen den einen Spalt bildenden Walzen aufgewickelt.
Die so hergestellte gleichmässige rohrförmige Polypropylenfolie mit 216 mm Innendurchmesser, 625 8 Dicke und geringer Kristallinität wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 1 m pro Minute einem Gerät zugeführt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Nach Einleitung von Druckluft wurde die rohrförmige Folie von einem aus 4 Infrarot-Heizelementen von 8 Kilowatt bestehenden Heizsystem 23 sowie einem aus 4 Infrarot-Heizelementen von 15 Kilowatt bestehenden Heizsystem 24 aufgeheizt. Dann wurde die Folie einer Reckung um das Sfache in Längsrichtung und um das Sfache in Querrichtung unterzogen, während Luft von Zimmertemperatur mit einer Geschwindigkeit von 20 bzw. 260 1 pro Sekunde aus einem Luftring 28 mit einem ringförmigen Schlitz von 270 mm Durchmesser bzw. einem Luftring 27 mit einem ringförmigen Schlitz von 1400 mm Durchmesser darauf geblasen wurde.
Gleichzeitig wurde aus einer direkt unterhalb des Luftrings 27 angeordneten Lichtquelle mit 8 Watt bei 6 Volt ein paralleler Lichtstrahl mit fester Breite und bestimmter Phase durch eine konvexe Linse mit einer Brennlänge von 20 mm erzeugt und so gerichtet, dass er mindestens teilweise tangential die aufgeblasene Folie traf. Die Zu- oder Abnahme der Lichtmenge wurde von einer Kadmiumsulfid-Photozelle erfasst, wobei der bewegbare Zeiger eines Zählerrelais ausschlug.
Die oberen und unteren Grenzen der vorbestimmten Folienabmessung wurden an festen Anzeigen in dem Zählerrelais eingestellt; die elektrischen Signale, die der bewegbare Zeiger beim Überschreiten der eingestellten Anzeigen erzeugte, wurden über einen Magnetschalter auf einen Motor übertragen und in Abhängigkeit davon der Motor in der einen oder anderen Richtung angetrieben oder abgebremst; dieser Antrieb wurde dann auf eine Druckverminderungs-Einrichtung übertragen, die dazu diente, den Durchmesser der gereckten Folie durch Öffnen und Schliessen während der Wärmeaushärtung zu steuern; die Schwankung der im ausgebreiteten Zustand vorhandenen Breite der auf diese Weise hergestellten gereckten Folie lag in einem Bereich von 0,2%, während die Dickenabweichung 20 % betrug;
auf diese Weise wurde es möglich, eine gleichzeitig zweiachsig gereckte Polypropylenfolie derartiger Gleichförmigkeit kontinuierlich herzustellen.
Beispeil 2
Eine Polypropylenfolie von 20 # Dicke, die zwischen den mit hoher Geschwindigkeit laufenden, einen Saplt bildenden Walzen 26 hindurchgeführt, einer gleichzeitig zweiachsigen Rohrreckung unterworfen und gefaltet worden war, wurde an beiden Kanten durch ein Kantenwerkzeug abgeschnitten und zu zwei übereinanderliegenden Folienbahnen geformt; an einer mittleren Stelle zwischen den Kantenwerkzeugen und dem Einlass des Spannrahmens wurden zwei Baumwollschnüre von 5 mm Durchmesser jeweils im Abstand von 4 cm von den beiden Folienkanten zwischen die Bahnen kontinuierlich in Bewegungsrichtung der Folie eingelegt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, um somit einen Abstand zwischen den beiden Folienbahnen herzustellen;
nach Aufwenden eines leichten Drucks ausschliesslich auf die beiden Kanten wurden die beiden übereinanderliegenden Folien, die so mit einem Raum zur Aufnahme von Luft versehen worden waren, dann einem konventionellen Spannrahmen zugeführt, wo heisse Luft von etwa 160 C sowohl von der Unter- als auch von der Oberseite der beiden übereinandergelegten Folienbahnen zugeführt wurde; nachdem die Folien etwa 6 Sekunden lang derart behandelt worden waren, wurden sie luftgekühlt, von den Spannklammern freigegeben und jeweils wiederum mit einem Kantenwerkzeug etwa 2 cm innerhalb der Stellen, an denen die schnurförmigen Materialien eingelegt worden waren, aufgeschlitzt und dann in zwei getrennte Bahnen geöffnet, die auf ein Paar von oberen und unteren Rollen aufgewickelt wurden.
Es zeigt sich, dass die beiden übereinanderliegenden Folienbahnen nach dem Wärmeaushärten nicht aneinander kleben blieben. Um die Wirkung der Wärmeaushärtung, d. h.
die Dimensionsstabilität, der Folie zu prüfen, wurde ein kleines Stück der Folie in ein Glycerinbad von 100" C geworfen, wobei sich herausstellte, dass die Wärmeschrumpfung weniger als 1% betrug. Dies zeigte, dass sich diese Folie bezüglich ihrer Wärmeschrumpfung überhaupt nicht von einer Folie unterschied, die unter den gleichen Bedingungen in dem gleichen Spannrahmen nach herkömmlicher Art und Weise als einzelne Bahn wärmebehandelt wurde.
Wie oben erwähnt, stellte es sich in ähnlicher Weise als wirksam heraus, wenn in geeigneter Weise in Bewegungsrichtung der Folie Luft mit einem Durchsatz von 0,1 Kubikmeter pro Minute in den Raum zwischen den beiden Folienbahnen zwangläufig eingeführt wurde, die an der in Fig. 5 gezeigten Stelle, d.h. an der Stelle zwischen dem Kantenwerkzeug und dem Einlass des Spannrahmens, vollständig getrennt worden waren.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung klar hervorgeht, umfasst die Erfindung die Schritte des Abkühlens einer rohrförmigen Folie, des zweiachsigen Reckens und der Wärmehärtung. Ein oder zwei der obigen drei Schritte können jedoch auch nach herkömmlichen Verfahren oder mit herkömmlichen Vorrichtungen ausgeführt werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung einer gleichzeitig zweiachsig orientierten thermoplastischen Folie, dadurch gekennzeichnet, dass eine schlauchförmige Folie extrudiert und danach abgekühlt wird; dass die abgekühlte schlauchförmige Folie unter Erwärmung längs und quer gereckt wird; und dass die gereckte Folie aufgeschlitzt und wärmeausgehärtet wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, mit den Schritten des Abkühlens einer geschmolzenen rohrförmigen Folie, des zweiachsigen Reckens und des Wärmeaushärtens dieser Folie, wobei der Abkühlschritt dadurch gekennzeichnet ist, dass eine geschmolzene schlauchförmige Folie (4) aus thermoplastischem Kunstharz, die von einem Extruder na#ch unten extrudiert wird, hinsichtlich ihres Rohrdurchmessers einerseits durch eine innere Führungseinrichtung (5), bestehend aus einem Rohrdurchmesser-Kontrollteil (19), der oben an seinem oberen Teil mit Auslässen (9) für eine innere Kühlflüssigkeit versehen ist, während sein unterer Teil einen Zylinder (20) bildet, der an seiner Oberfläche schraubenlinienförmige Nuten (10) zur Leitung der inneren Kühlflüssigkeit aufweist,
und anderseits durch ein die innere Füh rungseinrichtung aussen umgebendes äusseres Kühlbad (15) kontrolliert wird, das an seiner Bodenplatte von der inneren Führungseinrichtung durchsetzt wird, wobei der Zwischenraum zwischen dem Loch in der Bodenplatte für die schlauchförmige Folie und der inneren Führungseinrichtung mit einem elastischen Material (18) verschlossen ist, so dass die rohrförmige Folie auf diese Weise durch direkten Kontakt ihrer Innen- und Aussenflächen mit inneren und äusseren Kühlflüssigkeiten äusserst rasch abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, wobei der Schritt des Reckens dadurch gekennzeichnet ist, dass die rohrförmige Folie (22) zwischen zwei Paaren von übereinander angeordneten, einen Spalt miteinander bildenden Walzen (21) hindurchgeführt wird und um gleichzeitig zweiachsig in Längsund in Querrichtung sowohl mittels des Drucks eines in dem Rohr eingeschlossenen Gases als auch durch Steuerung der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen gereckt zu werden, durch ringförmige Heizelemente (23, 24) auf eine zur Orientierung geeignete Temperatur aufgeheizt und einer gleichzeitig zweiachsigen rohrförmigen Reckung durch zwangläufiges Zuführen von Luft in einander entgegengesetzten Richtungen durch zwei Luftringe (27, 28), die an den äusseren Umfängen des
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
Method and device for the production of a thermoplastic film which is simultaneously biaxially oriented
As is known, a film that is simultaneously biaxially oriented is produced by guiding a tubular film made of thermoplastic synthetic resin downwards and holding it between two pairs of superposed rollers that form a gap, heating it to a temperature at which the film can be oriented between the two roller pairs is, and is stretched at the same time biaxially both in the longitudinal and in the transverse direction, wherein compressed gas is blown into the tubular film and the peripheral speed of the two pairs of rollers is controlled.
However, there is a close relationship between the crystalline property and the simultaneous biaxial stretchability of a tubular film made of thermoplastic synthetic resin, which has been cooled and solidified after extrusion from an extruder; there is a tendency that the tube becomes more easily biaxially stretchable at the same time, the lower the crystallization of the tubular film. It is therefore necessary that the molten tubular film extruded from the extruder be subjected to rapid cooling in order to make the film less crystallized.
The present invention enables a continuous and stable production of a simultaneously biaxially oriented, uniform film by using a device in which, in an advantageous embodiment, an inner guide hangs from an annular extrusion mold attached below an extruder; this inner guide comprises in its upper part a device for controlling the diameter of the tubular sheet and in its lower part a cylinder which serves to accelerate the cooling process by means of grooves provided on its surface; furthermore, the inner guide is surrounded by a bath which contains an outer cooling liquid.
In this way it is achieved that both an inner and an outer cooling liquid come into direct contact with the outer and inner sides of the tubular film and at the same time the tube diameter is controlled so that the tubular film cools extremely quickly, only crystallizes slightly and then is fed to a simultaneous two-axis stretching process.
The following applies to this subsequent stretching process: If the tubular thermoplastic film runs downwards and is held between two pairs of superposed rollers, each forming a gap, it is heated to a temperature until the film can be oriented between the rollers, and the film simultaneously becomes stretched both in the longitudinal and in the transverse direction by using a compressed gas enclosed in the tubular film and controlling the peripheral speeds of the two pairs of rollers in order to produce a biaxially oriented film, the results are inadequate with regard to the stability and the uniformity of the calculation, when essentially only an upward air flow is used, as is the case with conventional methods.
This is due to the fact that in particular on the neck part of the stretching bladder, i.e. H. around the part where the transverse stretching begins, the flow speed of the air flowing along the film decreases, and because of the non-uniformity of the heat exchange in the circumferential direction of the tube, the temperature distribution in this direction of the film, in particular around the starting point of the transverse stretching, is slightly wider.
It is therefore advantageous if, in order to achieve stable stretching and to produce a uniform thermoplastic tubular film, the film temperature in the stretching area and in the areas in front of and behind it, in particular at the start of the transverse stretching, is regulated in such a way that it is in the circumferential direction of the tubular film is substantially uniform.
In the case of a tubular film that is heated to the orientable temperature by radiant heat from ring-shaped heating elements arranged on its outside, stretched and then cooled by any suitable method, it is most important that the heat exchange between the film and the surrounding air is controlled in a suitable manner is to maintain conditions under which, as mentioned above, the film temperature in the circumferential direction of the tube is uniform.
In other words, this means that regardless of how uniform the radiant heat from the ring heating elements is in the circumferential direction of the tubular film, the film temperature in this direction cannot possibly be kept in an essentially uniform state unless the heat exchange with the surrounding air in the circumferential direction is made uniform. In order to maintain the film temperature in the said direction, it is therefore expedient to move the air in the vicinity of the stretching area and the areas in front of and behind it completely uniformly and constantly along the film in the circumferential direction of the tube.
The inventors have recognized the importance of the mentioned movement of the surrounding air, studied various methods and devices for air circulation and found that it is effective to generate a certain positive air flow in order to maintain the film temperature in the circumferential direction of the pipe substantially uniform.
Furthermore, they have found that, in order to achieve a stabilized and uniform stretching, it has a noticeable effect to make the air flow in the stretching area as well as in the areas in front and behind it uniform and constant by a forced air flow against the starting point of the Transverse stretching over the circumference of the stretched film (ie against the direction of movement of the film) and a further forced air stream against the starting point of the transverse stretching along the circumference of the unstretched tubular film (ie in the direction of movement of the film).
With a preferred embodiment of the invention, it is therefore possible to produce a biaxially oriented, uniform thermoplastic film in a stable and continuous manner by continuously feeding a tubular film to temperatures suitable for orientation, with one or more infrared heating elements at the Orientation in biaxial directions can be used by inflation and stretching, and by forcibly blowing air over the outer circumference of the film from opposite directions, namely from the air ring surrounding the outer circumference of both the unstretched and the stretched parts of the film to the starting point of the Stretching to. It is also generally known to allow a biaxially stretched film to solidify under heat after stretching in order to improve its two-dimensional stability.
However, if a tubular film stretched in two axes at the same time is fed in the folded state to a conventional heat setting device of the tenter frame type, opposing parts of the folded film remain stuck to one another; This is due to a tension imposed by the shrinkage stress and also from the fact that components of the film, such as less polymerized parts and additives, emerge on the film surface. This leakage is due to the fact that the film, which is practically in the two-layer state, cures in the tenter at temperatures above the normal stretching temperature, but below its melting point.
Therefore, it is difficult to separate these adhered layers from each other after heat setting.
In the case of heat curing according to a conventional method, it is therefore necessary that, for example, a tubular film stretched in two axes at the same time is fed to a tenter frame and opened into a web by cutting the tubular film in the longitudinal direction.
In this way, the film is twice as wide as when it is fed in the folded state or as if a tubular film stretched in two axes at the same time is cut open at both edges and thus completely separated into two film webs, each of which is fed to a separate tenter frame. The present invention overcomes the above-mentioned disadvantages and is able to reduce capital and labor costs while eliminating the problem of sticking together during thermosetting.
According to a preferred embodiment of the invention, an equilateral biaxially stretched tubular film is slit along at least one edge and fed to a tenter frame so that a gap is maintained between the opposing film layers, these two layers are held together by the same clamping devices and harden at the same time.
In the following an embodiment of the invention is described with reference to the drawings; show in it:
1 shows a schematic representation of an example of a mode of operation according to the invention,
2 shows a film production device according to the invention,
3 shows the stretching process,
4 is a cross-sectional view of the thermosetting device and FIG
FIGS. 5, 6 and 7 show the state of the film at the cross sections B-B ', A-A' and C-C 'according to FIG.
As shown in Fig. 1, a hose or pipe-shaped film made of thermoplastic synthetic resin, which has been melted and extruded from an extruder, then cooled and solidified, a simultaneously biaxial
Subjected to stretching and thereafter thermoset.
In order to produce a less crystallized tubular film from the molten tubular film from the extruder by rapid cooling, the molten film 4, which has been extruded through a slotted mouthpiece 3 from a resin feed 2 in a circular injection mold 1 according to FIGS. 1 and 2, is extruded downwards is controlled with regard to its pipe diameter in order to make it approximately equal to the outer diameter of an inner guide 5 by using an air supply pipe 14; the film is moved below the surface of a cooling liquid in an external cooling bath 15. The cooling liquid is introduced via a supply pipe 16 and flows via an overflow 17. The inner guide 5, which hangs on the circular injection mold 1, is arranged such that it leads through the center of the outer cooling bath 15.
The space between the inner guide and the round opening in the bottom plate of the outer cooling bath is closed with elastic material 18, which prevents the outer cooling liquid from leaking through this space.
The tubular film guided under the surface of the outer cooling bath slides on the outer surfaces of a control part 19 to calibrate the pipe diameter; it is cooled from the outside by the external cooling liquid and at the same time from the inside by an inner cooling liquid which is fed from a slot 9 on the top of the control part 19 is fed through a pipe 8. The internal cooling liquid then reaches a cylinder 20 with a helical groove 10 which forms the lower part of the internal guide 5. At this point, the inner surface of the film comes into contact with the cold inner cooling liquid, which flows helically along the inner surface of the tubular film at a considerable speed, as a result of which it also cools rapidly on the inside.
The grooves 10 of the cylinder 20, which are arranged in one group or in more than two groups, are connected at their beginnings (at the upper end) with a supply pipe 11 for the internal cooling liquid. The tube 11 runs in the central area of the circular injection mold.
The inner cooling liquid, which flows from the top to the bottom of the part 20 through the groove 10, flows at its end 12 into the space below the inner guide, whereupon the cooling liquid that has collected within the tubular film out via a pipe 13 the form is removed.
The thus completely cooled tubular film is then guided into the area below the inner guide 5, gradually folded together by a group of folding rollers 6, freed from the remaining inner cooling liquid, taken up by two rollers 7 forming a gap and then part of the simultaneously biaxial fed tubular stretching.
It has thus become possible to continuously and stably produce a uniform, simultaneously biaxially oriented film, since a less crystallized film can be produced at higher speeds than by conventional methods; This is based on the extremely rapid cooling through the use of a cooling liquid on both the inner and outer surface, whereby a special inner guide combines with an outer cooling bath and at the same time controls the tube diameter of the molten tubular film after it has been extruded from the slotted mouthpiece of a circular extrusion die becomes.
The tubular film is then fed to the system part for tubular stretching that is simultaneously biaxial; this part contains a device for receiving the tubular film, which has been fed by means of two pairs of superposed rollers that form a gap with one another, and for the subsequent continuous stretching of this film; heating means for heating the tubular film to temperatures suitable for orientation; a device which forcibly blows air to the starting point of the transverse stretching in the opposite direction from the unstretched and stretched part of the tubular film;
and a device which serves to determine fluctuations in the film diameter after stretching is completed and to transmit these to a drive mechanism which in turn activates a pressure control and lay-flat device in order to control the gas pressure in the tubular film.
As shown in FIGS. 1 and 3, after being taken up by means of the rollers 7, the thermoplastic tubular film 22 is passed vertically downward between two rollers 21 running at low speed and forming a gap with one another. As shown in these figures, the film is heated to an orientable temperature by radiant heat from the ring heating elements 23 and 24 as it passes through these elements, while at the same time pressurized gas is introduced into this film 22 by a suitable method to stretch it. The film is then brought into a flat state by means of the pressure control device 25 and is discharged between rollers 26 which run at high speed and form a gap with one another.
The ring heating elements 23 and 24 are infrared heaters, each consisting of one or more chrome-nickel wires which are covered with quartz tubes. The air ring 27, which blows air against the direction of movement of the film, is arranged at the so-called end stretching point, which extends from the point at which the tubular film reaches its maximum diameter to the guide device at which the film is folded. Since it is undesirable to place any obstacles in the vicinity of the slot which interrupts the air flow blown towards the starting point of the stretching, the air ring 27 is located between the ring heating element 24 and the pressure control device 25 as shown in FIG.
The air ring 28, which blows air in the direction of movement of the film, is disposed between the low-speed rollers 21 and the starting point of stretching in the transverse direction of the tubular film.
The openings of the two air rings for supplying the air are in the form of annular slits and have a device by means of which the volume of air guided through the rings can be controlled with the aid of adjustable opening sizes; the air pressure and the opening size selected for each of the two air rings determine the corresponding speed and volume for the air emerging from the openings and form an air flow that is completely uniform and constant in the circumferential direction of the pipe and on the entire film surface in the area and the hits in front of and behind areas;
In this way, a state can be created in which the film temperature in the circumferential direction of the tubular film in the stretching area and in the areas in front of and behind it, in particular around the starting point of the transverse stretching, is essentially the same; In this way, a continuous and stable production of a uniformly stretched film has become possible; these results, which can hardly be achieved when using only one of the air rings 27 or 28, are achieved for the first time by using both air rings 27 and 28 in combination.
The temperature of the air flow, which is not subject to any particular restrictions, should, if possible, neither be so high that the film melts, nor so low that the film cools down and can no longer be stretched.
If only the air ring 27 is used instead of the combined use of the two air rings 27 and 28, the difference in the temperature distribution in the circumferential direction of the film, in particular at the starting point of the transverse stretching of the tubular film, is up to more than a few 100 ° C, even if optimally assumed working conditions are selected. As a result, the unevenness of the drawn film in thickness exceeds 40%, so that it becomes difficult to stably and continuously manufacture a uniformly drawn film.
29 with a light projector is referred to, which consists of a lamp as a light source and a light-collecting lens, while 30 denotes a photocell (light receiver).
The two elements 29 and 30 are provided at the end point of the stretching between the ring heating element 24 and the arrangement 25. The photocell 30 is connected to a drive device via a counter relay and a control circuit; the combination of the light projector 29, the photocell 30, the counter relay and the control circuit is used to determine and transmit fluctuations in the inflated diameter of the stretched film, and, depending on this, to put the pressure control device into operation.
The elements 29 and 30 are arranged facing one another at points tangential to a horizontal section of the tubular film 31. A light beam emanating from the projector 29 has a fixed width within an area opposite the film 31. The photocell 30 detects any fluctuations in the light intensity resulting from scattering, spherical or other reflections on the surface of the stretched tubular film 31, and transmits them via the counter relay and the control circuit to the drive device, which puts the device 25 into operation.
The device 25 consists of several loose foils which are lined up in parallel and arranged so that they form plates. These two plate-like roller groups are arranged in a V-shape and can be pivoted to the right and left around their unte Ren ends as a fulcrum, limit or relax the tubular film when the vertical angle of the V-shape changes, thus automatically controlling the pressure in the tube and keeping it inflated film constant on a set diameter.
In the case of high rolling resistance, each roller can also be driven so that it rotates with the direction of movement and according to the speed of the film, it also being possible to use caterpillar-shaped driven endless belts.
The uniform stretched film thus produced stably and continuously is then thermoset to improve its dimensional stability.
Then the biaxially stretched tubular film, which is folded into double films by the rollers that run at high speed and form a gap during the stretching process, is slit open on at least one edge and fed to a tenter frame in such a way that there is a distance between the upper and lower films The curing heat is supplied to both foils.
As a means of maintaining the distance between the upper and lower sheets, string-like, belt-like or other continuous or interrupted means can be used. This means that any means can be used as long as it ensures that the foils are fed to the tenter frame with a distance that keeps an air layer between the upper and lower foils.
As shown in FIGS. 1 and 4, after leaving the high-speed rollers 26, the folded film 32 is slit open at both edges by means of an edge tool 33, the edge portions 34 being removed from the machine by suitable devices. The film 35, which has been trimmed on both edges and formed into two superimposed webs, is then fed to the inlet of the tenter frame. On the way from the edge tool 33 to this inlet, the film is subjected to the process described below.
After the foil 35 has been trimmed at the edges and formed into two superimposed foils, it is, as shown in FIG. 5, pressed by a catch foil between a pair of pressure rollers 36. After the distance between the two film webs has been widened with the help of rollers 37 and 38 and a string-shaped material 39 has been placed in between, the film webs are pressed again at both ends between pressure rollers 40 and fed to the frame as two superposed webs with a gap between them.
The endless cord-shaped material 39, which is inserted in the vicinity of both edges of the film, runs around the outer circumference of an annular path of annular chains 42 by means of which series of tensioning clips 41 are hung together; the cord-shaped material 39 runs in the same direction and at approximately the same speed as the ring-shaped chains 42, and are guided by guide rollers 43.
Within the clamping frame, the film is held in place by the clamps at both ends, the distance between the two film webs being maintained by means of the cord materials, as shown in FIG.
The superimposed film webs introduced into the tenter frame in this way are heated from above as well as from below by suitable heat sources, such as hot air or infrared heating elements, to suitable temperatures which are above the stretching temperature but below the melting point. After air cooling near the tenter exit, the webs are peeled from the clamps and fed like a single web to the pressure rollers 44, where they are separated into upper and lower webs by rollers 45 and 46 and then onto a pair of upper and lower webs lower rolls are wound up.
In the meantime, the string-shaped materials 39 are removed from the film between the rollers 45 and 46.
The string-like materials, which are normally used in duplicate, each near one edge of the film, are not limited either in terms of number or insertion points; Rather, it is sufficient that the film is fed to the clamping frame after it has been subjected to a melt-cut seal at the edges, which is done by suitable means, such as a circumferential heated pane, immediately after the string-like substances have been inserted. The thickness of the string-like material to be inserted is considered sufficient if it is more than about 2 mm.
It should be noted that it is within the scope of the invention, instead of inserting string-like materials, to maintain the spacing when inserting the film into the tenter frame by forming an air layer between the upper and lower film webs. For this purpose, an air flow is inevitably established in the area between the rollers 36 and 40 according to FIG. introduced into the area between the completely separated film webs in the direction of movement of the film. Furthermore, it is within the scope of the invention that at a high transport speed of the film, the volume of air carried along by the film alone is effective enough without a forced air flow.
It is thus made possible to produce a thermoset, uniform, simultaneously biaxially oriented film continuously and with stable performance.
example 1
A molten, tubular polypropylene film 4, which is extruded from the extruder according to FIGS. 1 and 2 and, after passing through the synthetic resin feedthrough 2 of the annular injection mold 1 attached to the extruder, exits downward through the slit 3, was made by means of air supply pipes 14 in its pipe diameter was controlled so that it was roughly equal to the outer diameter of an inner guide. The foil was then passed downwards under the cooling liquid surface of an external cooling bath.
While the film was cooled from the outside by the external coolant and at the same time from the inside by the inner coolant, which was fed through the tube 3 and blown through the slots 9 on the top of the tube diameter control part 19 arranged on the inner guide 5 , it slid down over the outer surface of the control part 19. Then it was passed over the cylinder 20 with screw grooves 10 on the lower part of the inner guide and rapidly cooled from the inside by the inside of the film coming into contact with the internal cooling liquid, which flowed helically along the inside of the tubular gene film at considerable speed.
The tubular polypropylene film, which had thus been cooled by internal cooling by means of the internal cooling liquid and at the same time external cooling by means of the external cooling liquid and quickly solidified through and through, was then passed under the inner cooling frame 5, gradually folded up between a group of folding rollers and between the wound a gap forming rollers.
The uniform, tubular polypropylene film produced in this way, with an internal diameter of 216 mm, a thickness of 625 8 and a low crystallinity, was then fed to an apparatus as shown in FIG. 1 at a speed of 1 m per minute. After the introduction of compressed air, the tubular film was heated by a heating system 23 consisting of 4 infrared heating elements of 8 kilowatts and a heating system 24 consisting of 4 infrared heating elements of 15 kilowatts. Then, the film was stretched 5 times in the longitudinal direction and 5 times in the transverse direction while air of room temperature at a rate of 20 and 260 liters per second from an air ring 28 having an annular slit of 270 mm in diameter and an air ring, respectively 27 was blown with an annular slot 1400 mm in diameter on it.
At the same time, from a light source with 8 watts at 6 volts arranged directly below the air ring 27, a parallel light beam with a fixed width and a specific phase was generated by a convex lens with a focal length of 20 mm and directed so that it hit the inflated film at least partially tangentially . The increase or decrease in the amount of light was recorded by a cadmium sulfide photocell, whereby the movable pointer of a counter relay deflected.
The upper and lower limits of the predetermined film dimension were set on fixed displays in the counter relay; The electrical signals that the movable pointer generated when the set displays were exceeded were transmitted to a motor via a magnetic switch and, depending on this, the motor was driven or braked in one direction or the other; this drive was then transmitted to a pressure reducing device which served to control the diameter of the stretched film by opening and closing during the heat setting; the variation in the spread width of the thus prepared stretched film was in a range of 0.2%, while the thickness variation was 20%;
in this way it has become possible to continuously produce a polypropylene film of such uniformity which has been simultaneously biaxially stretched.
Example 2
A polypropylene film of 20 # thickness, which had been passed between the high-speed, sap-forming rollers 26, subjected to simultaneous biaxial tube stretching and folded, was cut off at both edges by an edge tool and formed into two superimposed film webs; At a central point between the edge tools and the inlet of the tenter frame, two cotton cords with a diameter of 5 mm, each at a distance of 4 cm from the two film edges, were placed between the webs continuously in the direction of movement of the film, as shown in FIG establish a distance between the two sheets of film;
After applying a slight pressure exclusively on the two edges, the two superimposed foils, which had been provided with a space to absorb air, were then fed to a conventional stenter frame, where hot air of about 160 C from both the bottom and the was fed to the top of the two superimposed film webs; After the films had been treated in this way for about 6 seconds, they were air-cooled, released from the clamps and each again slit with an edge tool about 2 cm within the places where the cord-like materials had been inserted and then opened into two separate strips wound on a pair of upper and lower rollers.
It can be seen that the two superimposed film webs did not stick to one another after heat curing. In order to have the effect of thermosetting, i.e. H.
To test the dimensional stability of the film, a small piece of the film was thrown into a glycerine bath at 100 "C, and it was found that the heat shrinkage was less than 1%. This showed that this film was not at all different in terms of its heat shrinkage Film which was conventionally heat-treated as a single sheet in the same tenter frame under the same conditions.
As mentioned above, it was found to be effective in a similar manner if, in a suitable manner, in the direction of movement of the film, air at a throughput of 0.1 cubic meters per minute was forcibly introduced into the space between the two film webs, which at the point shown in Fig. 5 position shown, ie at the point between the edge tool and the inlet of the tenter frame, had been completely separated.
As is clear from the above description, the invention comprises the steps of cooling a tubular film, biaxially stretching and thermosetting. However, one or two of the above three steps can also be carried out by conventional methods or with conventional devices without departing from the scope of the invention.
PATENT CLAIM 1
Process for the production of a thermoplastic film which is simultaneously biaxially oriented, characterized in that a tubular film is extruded and then cooled; that the cooled tubular film is stretched longitudinally and transversely while being heated; and that the stretched film is slit and heat-set.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, with the steps of cooling a molten tubular film, biaxially stretching and heat curing this film, wherein the cooling step is characterized in that a molten tubular film (4) made of thermoplastic synthetic resin, which from an extruder na #ch is extruded below, with regard to its pipe diameter on the one hand by an inner guide device (5), consisting of a pipe diameter control part (19), which is provided at the top of its upper part with outlets (9) for an inner cooling liquid, while its lower part forms a cylinder (20) which has helical grooves (10) on its surface for conducting the internal cooling liquid,
and on the other hand is controlled by an outer cooling bath (15) surrounding the inner guide device on the outside, which is penetrated by the inner guide device on its base plate, the space between the hole in the base plate for the tubular film and the inner guide device being covered with an elastic material (18) is closed, so that the tubular film is cooled extremely quickly in this way through direct contact of its inner and outer surfaces with inner and outer cooling liquids.
2. The method according to claim I, wherein the step of stretching is characterized in that the tubular film (22) is passed between two pairs of superposed, gap-forming rollers (21) and at the same time biaxially in the longitudinal and transverse directions by means of the pressure of a gas enclosed in the tube as well as by controlling the circumferential speed of the rollers, heated to a suitable temperature for orientation by annular heating elements (23, 24) and a simultaneous biaxial tubular stretching by forcibly supplying air in opposite directions by two air rings (27, 28), which are attached to the outer circumference of the
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