CN110352125A - 薄膜拉伸设备 - Google Patents

Abstract

根据本发明的薄膜拉伸设备具有至少各一个横向拉伸区域和薄膜收缩区域。其具有构造成夹钳的、承载夹持元件和使待处理的薄膜(2)运动穿过设备的无端驱动链(1)。构造成夹钳链(1)的驱动链可借助于在薄膜收缩区域的结束部的区域中或在其之后布置的第一驱动部(4)来驱动，其中，驱动链(1)的夹钳在其彼此的间距上可变化。在其中驱动链(1)的夹钳彼此的间距可减小的薄膜收缩区域之前，设置有用作辅助驱动部(5)的第二驱动部，其通过承受在薄膜收缩区域之前的驱动链(1)的力来使第一驱动部(4)卸载。

Description

薄膜拉伸设备

技术领域

本发明涉及一种带有至少各一个横向拉伸区域和薄膜收缩区域的薄膜拉伸设备(Folienreckanlage)。

背景技术

注塑薄膜可在相应的薄膜拉伸设备上利用连续地或同时地进行的二轴的伸展来制造。

同时加工的薄膜拉伸设备执行在一个且同一个机器中的纵向拉伸和横向拉伸的过程。连续地加工的薄膜拉伸设备分开两个步骤。首先将浇铸的薄膜在纵向拉伸机器中牵拉到所述长度(Länge)中。在此，因数根据材料而不同(例如在PET的情况中约为1:3.5，且在PP的情况中约为1:5.5)。该纵向拉伸过程通常以不同速度的轧辊来实现。之后将薄膜引导到另一机器中并且在那里被横向牵拉。这通常通过薄膜被固定在其中的左边和右边的链来实现，其中，两个链在横向拉伸区域中相互远离。在此，因数根据材料而不同(例如在PET的情况中约为1:4，且在PP的情况中约为1:9)。

本发明涉及薄膜，其连续制造。薄膜的连续制造除了许多优点之外还具有限制：在进行的横向拉伸之后热处理薄膜。人还称该过程为“固定”。在此，两个链又几乎一起行进。如此实现有针对性的横向收缩。与带有350%-900%尺寸变化的拉伸过程相反，收缩根据材料明显在20%以下(例如在PET的情况中为大约4%，且在PP的情况中为大约8%)。因为在此薄膜通常在纵向方向上张紧到链中并且其具有固定的长度，因此在正常的机器中纵向收缩能够不被机械地调整。在结果中，如此制造的薄膜具有不同的物理值，如例如在纵向和横向方向上的屈服极限。为了反作用，将链设立有可变化的节距。本发明准确地涉及带有可变化的链节距的该特定的横向拉伸机器，其如此允许可机械调整的纵向收缩。人们称之为收缩机器，因为与拉伸相反，这里发生薄膜的缩短。这在横向拉伸之后或期间发生。在各种情况中然而仅仅在所进行的横向拉伸之后。

利用这样的机器可例如制造光学薄膜，其在炉子中在150℃的情况下制造之后具有在纵向和横向方向上的准确相等的收缩值。那么，这种机器的目的在于，在进行的连续的拉伸之后可彼此有针对性地协调薄膜在生产之后的纵向和横向收缩。

同时加工的薄膜拉伸设备可构造成称为MESIM系统的机械系统，或还构造成称为LISIM系统的电气系统。两种系统理论上还可在进行横向拉伸之后实现上述收缩。本发明涉及机械系统，如MESIM设备。然而，已知的MESIM设备恰在拉伸之后经历非常窄的应用限制。这由大的力所引起，其在已知的系统的情况中在进行横向拉伸之后存在于链中。已知的MESIM系统在小的节距的区域中由于夹钳(Kluppe)的自锁而倾向于不均匀的运转。如果对于待拉伸的薄膜的变化的特征应执行拉伸比例的变化，则这在MESIM系统的情况中通常仅通过薄膜拉伸设备处的相对广泛的改造工作来实现。接下来更详细说明这些已知的MESIM系统中的一些以及他们的限制。

LISIM系统在说明书中不进一步说明，因为其具有完全不同的驱动理念。在这些系统的情况中不存在相互联接的链。相应地也不需要链节距通过偏转和调整系统的改变。由此在调整系统中也不形成高的偏转力。

还被称为“双夹钳-折尺-铰接元件”的第一原理具有夹钳架，其在主引导轨道、夹钳轨处沿着引导并且其通过以折尺或弯折尺的类型的铰接杆相互连接。该连接如此来实施，即在两个夹钳架之间分别存在铰接点，在其处铰接有附加的引导元件。所谓的双夹钳的附加的引导元件的排在控制轨道的附加的引导轨道中与主控制轨道以限定的间距来引导，其中，该间距可变化。该针对机械传动机构的第一原理例如由文件DE 374 15 82 C2已知。

为“类似受电弓(Pantograf)的剪式系统”的第二原理具有夹钳架，其在主引导轨道、夹钳轨处沿着引导并且通过铰接杆的双重系统相互连接。这里在两个夹钳之间还分别设置有铰接点，在其处铰接杆交叉、更确切地说如在剪式铰接部的情况中那样。在每个夹钳架处存在附加的引导元件，其中，附加的引导元件的排在控制轨道的附加的引导轨道中与主控制轨道以间距引导。该间距可变化。该第二原理例如由文件DE 302 35 05 A1已知。在该第二原理的情况中，沿着铰接杆链，然而至少在拉伸区的区域中平行于每个夹钳引导轨布置有带有永磁体的运输带。铰接杆链的节在面向运输带的区域中具有由响应于磁场的反应材料构成的涂层(Belag)。现在，运动进程如此实现，即运输带的运动速度大于待拉伸的薄膜的移出速度，由此实现纵向拉伸。

为了改善与此相关的缺点，在机器系统的情况中因此在设备的进入部和排出部处设立或多或少耗费的辅助驱动系统。这样的系统具有两个驱动部，更确切地说在夹钳链(Kluppenkette)的前端部处的驱动部和在链的反向运转的端部处的另一驱动部。这两个驱动部通常相互同步，从而可确保基本上无延迟的运转。这样的系统由文件US 7 322 078 B2已知。所述两个驱动部仅仅涉及横向拉伸区域，例如在薄膜收缩区域的情况中出现的特别问题在文件US 7 322 078 B2中未谈及。两个驱动部有意地布置在链反转点，显而易见地以便于确保驱动的齿轮到夹钳链中的良好齿接合。

另外在文件JP 2004 12 26 40 A1中说明了一种薄膜拉伸设备，其适用于高拉伸度、突然的拉伸并且还适用于在横向方向上的高拉伸度。突然的拉伸应以缩短的拉伸区段来确保。

由文件DE 284 1510 B1已知一种用于制造二轴伸展的薄膜轨的装置，在其中作为张紧器件设置在待伸展的薄膜的两侧处的夹钳关于其相互位置方面可变化。夹钳在相对于拉伸的薄膜布置的无端的(endlos)引导轨的两侧上引导并且通过连接器件彼此连接。装置具有拉伸区，在其中引导轨彼此发散，以及固定区，在其中引导轨还汇集。夹钳的间距根据期望的纵向伸展比例或还根据可能的纵向收缩比例可经由连接器件如此控制，使得其间距、也就是说夹钳与夹钳的间距要么上升或要么下降。间距的变化借助于滚筒来实现，其具有每个张紧器件并且在其上可卷开或卷起连接器件。已知的装置仅仅允许非常小的纵向收缩比例。对于每个具有张紧器件或夹钳的引导轨而言设置相应的驱动部。

由文件DE 3 207 384 A1已知用于薄膜拉伸的装置，在其中构造成夹钳的夹持件可相对于在其上固定有夹钳的驱动链来调整。夹钳链是无端环绕的且可借助于驱动部驱动的夹钳链，其中，待拉伸的薄膜在两侧处借助于夹钳来保持并且在各个夹钳之间的间距可根据纵向伸展比例或根据可能的纵向收缩比例经由独立的且可从外部通过控制件影响的装置来控制。设有啮合部的、可驱动的、无端的并且自身不可伸展的牵拉机构用作用于张紧器件的支架，可在纵向方向上移位的张紧器件经由齿轮与其处于接合。

此外由文件DE 11 2008 000240 B4已知类似受电弓的剪式系统，在其中布置在夹钳链上的夹钳彼此之间的间距可变地根据相对于参考轨道的空间间距可被确定。驱动轮缘(Antriebskranz)用于驱动部的驱动力到夹钳链上的传递。

已知的用于二轴拉伸薄膜的装置是普遍的，即为了驱动在一侧上分别布置的无端夹钳链分别设置有单独的驱动部或者仅在无端夹钳链的相应的反转区域处设置有驱动部。利用这样的布置仅可实现小的收缩度，更确切地说自身在根据文件US 73 22 078 B2的情况中的布置方案，因为这样的驱动组件虽然对于横向拉伸区域减小了到夹钳链上的负载。然而，夹钳链可在另外在现有技术的该前述文件中未说明的收缩区域的情况中不以以下方式补偿到夹钳链或到各个夹钳上的负载，即可使夹钳链的磨损最小化。在横向拉伸之后的在链中的力应被足够地减小，以便于将用于缩短链所需的力保持微小。在此应注意的是，恰在横向拉伸中产生非常高百分比的链力。这里在横向拉伸的区域中必须完成工作，并且在横向拉伸区域之前的所有驱动部不可施加该力。

发明内容

本发明的任务因此在于，提供一种带有至少一个横向拉伸区域和薄膜收缩区域的薄膜拉伸设备，在其中可实现例如直至25%的高收缩度，而不提高作用到链上的力(其保持且引导夹钳)，更确切地说相较于由已知的系统现有的力。尤其应避免链在调整系统中的高的偏转力。

根据本发明通过带有根据权利要求1的特征的薄膜拉伸设备来解决该任务。在从属权利要求中限定了适宜的改进方案。

根据本发明，薄膜拉伸设备具有至少一个横向拉伸区域和薄膜收缩区域。薄膜拉伸设备在待拉伸的薄膜的每侧上具有无端驱动链，其承载构造成夹钳的夹持元件并且使待处理的薄膜运动穿过设备。相应的驱动链可借助于相应的第一驱动部来驱动，其布置在薄膜收缩区域的结束部(Ende，有时称为端部)的区域中或在该薄膜收缩区域之后。每个驱动链的夹钳在其彼此的间距上可变化，其承载构造成夹钳的夹持元件并且使待处理的薄膜运动穿过设备。

在薄膜收缩区域中，夹钳必须能够减少其彼此的间距。在夹钳布置在其上的无端驱动链上因此设置有如下装置，借助于其可将夹钳的间距调整或匹配于薄膜的收缩度。在薄膜收缩区域之前设置有至少一个用于驱动链的第二驱动部。还可被称为或充当辅助驱动部的该第二驱动部通过如下方式使薄膜收缩区域之前的驱动链卸载，即通过使得驱动链的力由第二驱动部承受。在已知的设备的情况中，在横向拉伸之后存在于链中的力直接进入(eingehen)到用于缩短链所需的偏转力中。由此，例如拉伸比例(大的拉伸角度意味着大的链力)、特定的拉伸力(每种材料这里具有特定的值)、薄膜厚度(待拉伸的薄膜越厚，链力越大)直接进入到待实现的收缩值中。如此，在用于缩短链的偏转力变得如此大，使得该系统的机械使用寿命过短之前，可例如在带有大约6m膜宽和125μm端部厚度的PET膜的情况中实现仅大约2-3%的收缩。在3%以上的值的情况中，在该薄膜的情况中，甚至使得偏转系统机器上失效。通过现在根据本发明在薄膜收缩区域之前布置第二驱动部并且在那里接合到驱动链中，使得作用到驱动链上的力在开始收缩之前也就是说从链中取出。这意味着，链被设定为基本上无力。通过该无力设定可行的是，在相对于薄膜经过方向的侧向方向上实现相邻的链节的基本上大的偏转，而不会不合比例地提高在链节处的负载。于是，根据本发明可通过第二驱动部、也就是说辅助驱动部或附加驱动部实现在纵向收缩区域中的受控的力，其中该第二驱动部可被关停或脱开联结。由此在膜宽度、拉伸角度、膜厚度、材料特征值等方面取消这些机械收缩机器的限制。

当针对如下情况接通或联入第二驱动部时，即在薄膜收缩区域中应执行所谓的MD收缩，则驱动部承受用于驱动驱动链所需的拉力的优选大约80%。

优选地，第一驱动部转是速调节的，且第二驱动部是转矩调节的。由此应实现的是，在第一驱动部上的荷载保持基本上恒定。于是遵循最小牵拉，由此驱动链维持相对于其伸展的趋势。这意味着，第一驱动部保持在基本上恒定的最小牵拉上。

另外优选地，第二驱动部借助于链轮啮合部接合到驱动链中。与优选地以相应的缠绕角度布置在驱动链的端部处的第一驱动部相反，第二驱动部布置在无端链的两个偏转部之间布置的薄膜收缩区域之前的区域中并且以其链轮啮合部优选地接合到基本上伸展运转的驱动链中。

优选地，链轮啮合部构造成钝齿啮合部。

根据本发明的还一改进方案，第二驱动部借助于各个线性马达接合到驱动链中，其中，由此驱动链被驱动。

优选地，用于环绕的夹钳链的第二驱动部如此构造，使得其借助于力传递元件接合到驱动链中。

对于越来越大的、越来越宽的薄膜拉伸设备的趋势例如导致的是，每个设备必须设置有大量的夹钳，例如大约2000个夹钳。设备变得越大，则在横向拉伸之后的链力变得越大并且在其它相同的参数的情况中的所需用于收缩系统的偏转力越大，也就是说，用于使用已知机械收缩系统的限制越狭窄。当由于在该极其大且重的驱动链的情况中尤其直至25%的高的收缩度应实现相互铰接连接的相邻链节的大的偏转时，则这将引起的是，在偏转轴承处的力变得过大，由此可导致相应构件的断裂。在此，首要出现如下问题，即在接合驱动部的情况中在夹钳链的基本上伸展的区域中存在关于从第二驱动部到驱动链中的力导入的问题，因为在根据本发明设置的在薄膜收缩区域之前的部位处由于伸展的夹钳链在链中存在相应的驱动部的齿的恶化的接合条件。出于该原因根据改进方案提出，将钝齿链轮设置成链轮啮合部。

附图说明

现在依照附图根据实施例说明本发明的另外的优点、设计方案和细节。

在图中：

图1a显示了在不带有辅助驱动部的情况下薄膜拉伸设备的夹钳链连同抓握住的带有横向拉伸区域和收缩区域的薄膜的原理上俯视图；

图1b显示了用于示出夹钳链的偏转连同绘入的相应的力的来自图1a的细节X；

图2a显示了在带有根据本发明的附加的辅助驱动部的情况下薄膜拉伸设备的夹钳链连同抓握住的带有横向拉伸区域和收缩区域的薄膜的原理上的俯视图；

图2b显示了用于示出夹钳链的偏转连同绘入的相应的力的来自图2a的细节X；

图3显示了带有接合到夹钳链中的链轮的辅助驱动部的透视图；

图4以俯视图显示了根据图3与夹钳链处于接合的链轮(在不带有示出的辅助驱动部的情况下)；

图5显示了根据本发明的第二实施例的辅助驱动部连同以摩擦面或磁体形式的力传递元件，其经由附加的辅助驱动链作用在夹钳链处；以及

图6显示了带有线性马达的辅助驱动部的第三实施例，其作用在夹钳链处。

具体实施方式

在图1a中以原理上的图示以俯视图示出了薄膜拉伸设备的夹钳链1连同被夹钳链1抓握住的且通过示出的区段运输和处理的在横向拉伸区域和收缩区域中的薄膜区段。出于简单性仅示出薄膜拉伸设备的薄膜2的左侧，其中，薄膜拉伸设备的中间3或薄膜2的中间通过点划中心线示出。在夹钳链1中在其转向点(在其处其释放薄膜2)处设有以马达M形式的驱动部4。在已知的设备的情况中，该驱动部4是这样的驱动部，即其必须使所有夹钳链1关于其反向运行且还关于其前向运行在横向区域中如在收缩区域中运动。

在考虑该力比例的情况下相应地得出根据图1b的在图的上部分中的细节图X，使得偏转力F_A等于零并且因此使夹钳链1伸展。链示例性地通过两个夹钳9或针对薄膜2的夹持部位绘制。两个夹钳9在其之间在中间分别以半夹钳节距I间隔开地具有铰接部。夹钳节距于是为2l。当没有出现纵向收缩S_L时，上图示出了比例。在横向拉伸区域的端部处附加地绘出了链力F_K2，其在这里作用到链中。根据图1b的细节图X的下部分显示出，在两个相邻的夹钳9之间的夹钳链1绕偏转力F_A作用在其处的中间铰接部从链的伸展位置以偏转力F_A偏转。

根据图2a附加地在收缩区域的开始的区域中设置有辅助驱动部5，其借助于辅助马达HM驱动并且在如下区域中接合到夹钳链1中，即在其中不仅执行薄膜2的纵向收缩而且执行薄膜2的横向收缩。纵向收缩8的特征在于S_L并且作为细节X在图2b中以相应绘出的作用的力放大地示出。薄膜2此外经历以S_q表示的横向收缩7。纵向收缩S_L和横向收缩S_q在收缩区域中同时执行。在图2a中左边针对夹钳链1绘入了链张紧力F_Sp。此外，链力F_K0作为开始薄膜接合的链力，F_K1作为开始横向拉伸的链力，F_K2作为结束横向拉伸时的链力以及F_K3作为在辅助驱动部5之后的链力以及F_K4作为结束薄膜接合时的链力或开始链的反向运转时的链力绘入。在F_K1和F_K2之间拉伸力F_Re作用在横向拉伸区域中，在其中同样绘入拉伸角α。附加地绘入薄膜拉力F_Z，其同样必须由夹钳链1施加。力F_K0由半拉力加上链张紧力得出。链力F_k1在其方面由F_K0加上摩擦力F_R得出。在小的摩擦力的前提下得出，F_K1大约等于F_K0。在横向拉伸区域中在F_K1和F_K2之间在考虑拉伸角α的情况下针对在结束横向拉伸时的链力F_K2得出力F_K1加上F_Re除以sinα加上同样又可忽略的摩擦力F_R的和。在忽略的摩擦力的情况中还针对在结束薄膜接合时或在开始链的反向运转时的链力F_K4得出，F_K4大约与F_K3等大。

纵向收缩S_L的大小为2L(1-l x cosβ)。这意味着，偏转角β越大，纵向收缩S_L则越大。偏转力又通过2F_K3 x tanβ得出。这意味着，β越大，则F_K3越大并且F’也越大。根据图2b的图示的下部分以纵向收缩S_L示出，这通过如下方式来实现，即通过借助于偏转力F_A’的偏转缩短链的伸展长度。这样的根据本发明的薄膜拉伸设备的优点在于，可使用简单的链轮驱动部。然而，本质上的优点主要在于，可在每种机器构型中实现近乎每个收缩值；因为根据本发明能够以接入的或联入的辅助驱动部5实现F_K3＜＜F_K2，从而F_A’＜＜F_A。

根据本发明设置的附加的辅助驱动部必须与夹钳链1同步化。此外必须考虑的是，借助于这样的附加的辅助驱动部经由链轮(还参见图3,4)实现同时的纵向收缩和横向收缩。根据本发明的辅助驱动部5具有如下优点，即其通过如下方式使薄膜收缩区域之前的驱动链卸载，即通过导向给驱动链的力由辅助驱动部、第二驱动部承受。

在图3中示出了带有链轮6的根据本发明的辅助驱动部5，其与夹钳9接合地作为夹钳链1的示出的部分显示。在图4中以俯视图显示了链轮6到夹钳链1的夹钳9中的接合条件。出于图示的简单性，辅助驱动部5被移除。虽然辅助驱动部(其以链轮以其齿部接合在夹钳链1的基本上伸展的部分中)的缺点在于，不存在链轮的缠绕，如其在驱动部4的链轮的情况中是这种情况。然而，本质上的优点在于，能够以辅助驱动部5如此确保薄膜收缩区域之前的夹钳链的卸载，使得夹钳链1的力由第二驱动部承受，从而可借助于针对几乎任意的收缩度的偏转力F_A’来调整和实现偏转。

在图5中示出了用于辅助驱动部5的第二实施例，在其中，辅助驱动部的力到夹钳链1中的导入(其中仅仅夹钳的背面部分10以原理图示出)经由附加的辅助驱动链11来确保或实现，其具有作为力传递元件13的摩擦片或磁体，以便于将由辅助驱动部5发展的力经由伸展的夹钳链1的尽可能长的区域导入到其中。相对于链轮存在如下优点，即可根据辅助驱动部5的待导入到夹钳链1中的力来选出辅助驱动链11的相应的长度，以便于因此可实现均匀的力导入。

依据根据图5的实施例，在图6中示出了另一实施例，在其中同样借助于线性马达12实现到本来的夹钳链1中的辅助驱动部。线性马达12在此在大量相继按顺序的链节处直接作用到夹钳链1的伸展的区域中，使得可由线性马达12实现到本来的夹钳链中的均匀分布的力作用和由此均匀的力导入。利用线性马达12可相较于根据图5的另外的实施例避免可能出现的滑移。毕竟，根据图6的实施例具有如下优点，即线性马达12如辅助驱动链的节形状配合地接合到夹钳链1的链节中，使得一开始便可避免在线性马达12与本来的夹钳链1之间的滑移并且尽管如此仍可确保用于使夹钳链1或驱动链和由此驱动部4(参见图1a,2a)的卸载的可靠的力导入。

附图标记清单

1驱动链/夹钳链

2薄膜

3纵向方向上的中间薄膜拉伸设备/中间薄膜

4第一驱动部

5第二驱动部/辅助驱动部

6链轮/辅助驱动部

7横向收缩S_q

8纵向收缩S_L

9夹钳

10背面部分/夹钳

11辅助驱动链

12线性马达

13力传递元件(摩擦片或磁体)

α拉伸角

β偏转角

l半夹钳节距

F_A 在不带有辅助驱动部的情况下的偏转力

F_A’在带有辅助驱动部F_K0的情况下的偏转力，开始薄膜接合的链力

F_K1开始横向拉伸的链力

F_K2结束横向拉伸的链力

F_K3在现有的辅助驱动部之后的链力

F_K4结束薄膜接合/开始反向运转夹钳链的链力

F_Re拉伸力

F_R摩擦力

F_Z薄膜拉力

F_Sp链张紧力。

Claims (8)

1.一种带有至少各一个横向拉伸区域和薄膜收缩区域的薄膜拉伸设备，其具有构造成夹钳(9)的、承载夹持元件和使待处理的薄膜(2)运动穿过所述设备的无端驱动链(1)，所述驱动链(1)可借助于在所述薄膜收缩区域的结束部的区域中或在其之后布置的第一驱动部(4)来驱动，并且利用其所述夹钳(9)在其彼此的间距上可变化，其特征在于，在其中所述夹钳(9)彼此的间距可减少的薄膜收缩区域之前布置有至少一个第二驱动部(5)，其通过承受在所述薄膜收缩区域之前的所述驱动链(1)的力来使所述第一驱动部(4)卸载。

2.根据权利要求1所述的薄膜拉伸设备，其特征在于，所述第一驱动部(4)是转速调节的并且所述第二驱动部(5)是转矩调节的并且将所述第一驱动部(4)保持在基本上恒定的最小牵拉上。

3.根据权利要求1或2所述的薄膜拉伸设备，其特征在于，所述第二驱动部(5)以链轮啮合部接合到所述驱动链(1)中。

4.根据权利要求3所述的薄膜拉伸设备，其特征在于，所述链轮啮合部构造成钝齿啮合部。

5.根据权利要求1所述的薄膜拉伸设备，其特征在于，所述第二驱动部借助于各个线性马达(12)接合到所述驱动链(1)中，将其驱动。

6.根据权利要求1所述的薄膜拉伸设备，其特征在于，所述第二驱动部(5)接合到构造成环绕的夹钳链的带有力传递元件(13)驱动链(1)中。

7.根据权利6所述的薄膜拉伸设备，其特征在于，所述第二驱动部(5)在所述横向拉伸区域的起始部之后或基本上在其中间或在其结束部之后以及在所述薄膜收缩区域之前接合到所述驱动链(1)中，将其驱动。

8.根据权利要求1所述的薄膜拉伸设备，其特征在于，所述第二驱动部(5)可选择性地接通或关停。