DE102009046593A1

DE102009046593A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Längsrecken einer Folienbahn

Info

Publication number: DE102009046593A1
Application number: DE102009046593A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Linkies
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-12
Also published as: WO2011057929A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung (1) zum Längsrecken einer Folienbahn (2), die wenigstens eine Heizeinrichtung (4), in welcher die Folienbahn (2) aufheizbar ist, wenigstens eine Abkühleinrichtung (15), in welcher die Folienbahn (2) wieder abkühlbar, und wenigstens ein Reckwerk (8), in welchem die Folienbahn (2) in ihrer Längsrichtung reckbar ist, umfasst. Das Reckwerk (8) umfasst eine erste Transportwalze (11), welche im Reckbetrieb eine erste Umfangsgeschwindigkeit aufweist und eine entlang des Transportpfades der Folienbahn (2) gesehen der ersten Transportwalze folgende zweite Transportwalze (12) mit einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit, wobei die zweite Umfangsgeschwindigkeit größer ist als die erste Umfangsgeschwindigkeit. Eine weitere Umlenkwalze (14) ist in den Transportpfad der Folienbahn (2) zwischen der ersten (11) und der zweiten Transportwalze (12) einbringbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Längsrecken einer Folienbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Mit dem Recken von thermoplastischen Folien können deren Eigenschaften gezielt verändert werden. Solche Eigenschaften sind beispielsweise die Transparenz oder die Festigkeit. Ein solches Recken, das in Quer- und/oder Längsrichtung der Folienbahn erfolgen kann, kann direkt nach dem Extrusionsprozess inline erfolgen. Die extrudierte Folie kann aber auch zunächst aufgewickelt und der Vorrichtung zum Längsrecken nach einer erneuten Abwicklung zugeführt werden („Offline-Verarbeitung”).
Die Druckschrift WO 2006/063641 A1 zeigt in ihrer 1 eine solche, in dem Fall mehrstufige, Vorrichtung zum Längsrecken einer Folienbahn. Charakteristisch für eine solche Vorrichtung sind:

– wenigstens eine Heizeinrichtung, in welcher die Folienbahn aufheizbar ist,
– wenigstens eine Abkühleinrichtung, in welcher die Folienbahn wieder abkühlbar ist, und
– wenigstens ein Reckwerk, in welcher die Folienbahn in ihrer Längsrichtung reckbar ist, wobei das Reckwerk eine erste Transportwalze, welche im Reckbetrieb eine erste Umfangsgeschwindigkeit aufweist und eine, entlang des Transportpfades der Folienbahn gesehen, der ersten Transportwalze folgende zweite Transportwalze mit einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit umfasst, wobei die zweite Umfangsgeschwindigkeit größer ist als die erste Transportgeschwindigkeit.

In der Regel umfassen solche Vorrichtungen auch noch Annealing- oder Temperwalzen, die zwischen dem Reckwerk und den Kühlwalzen positioniert sind. Diese Walzen besitzen oft bereits eine niedrigere Temperatur als die Heizwalzen, sind jedoch derart temperiert, dass sie ein zu schnelles Abkühlen der Folie vermeiden. Der Unterschied zwischen Kühlwalzen und Annealingwalzen wird oft gemacht, weil die Annealingwalzen von heißem Öl und die Kühlwalzen von Wasser durchströmt werden.
Es ist eine Tatsache, dass der Großteil des eigentlichen Reckprozesses zwischen den eigentlichen Reckwalzen vorgenommen wird.
Aufgrund der größeren Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Transportwalze im Vergleich zur Umfangsgeschwindigkeit der ersten Transportwalze erfolgt das Längsrecken, das heißt eine Dehnung der Folienbahn in ihrer Transportrichtung. Gleichzeitig nimmt die Dicke der Folienbahn ab. In der Heizeinrichtung wird die Folienbahn jedoch zunächst aufgeheizt. Nachdem sie gereckt wurde, durchläuft die Folienbahn die Abkühleinrichtung, mit welcher die Folienbahn wieder auf eine Temperatur deutlich unterhalb der Plastifizierungstemperatur abkühlbar ist. Mit einer solchen Vorrichtung zum Längsrecken sind Folienbahnen vorzugsweise aus thermoplastischen Materialien wie Polystyrol, Polypropylen oder Polyethylen verarbeitbar.
Der eigentliche Reckprozess findet zwischen den beiden Transportwalzen statt, wobei dieser Prozess unmittelbar nach dem Lösen der Folie von der ersten Transportwalze einsetzt.
Bei Dickenmessungen von Folienbahnen wurde jedoch festgestellt, dass die Dicken über die Querrichtung stark variieren. Das bedeutet, dass, über die Querrichtung gesehen, die Folienbahn unterschiedlich stark gereckt wurde. Folien mit unterschiedlichen Dicken über die Querrichtung sind jedoch oft nicht gewünscht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit welchen Folienbahnen mit einer geringeren Dickenvarianz herstellbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist vorgesehen, dass eine weitere Umlenkwalze in den Transportpfad der Folienbahn zwischen der ersten und der zweiten Transportwalze einbringbar ist.
Über diese Umlenkwalze läuft die Folienbahn mit einem gewissen Umschlingungswinkel, der kleiner als 90 Grad, vorzugsweise kleiner als 45 Grad und insbesondere kleiner als 30 Grad ist.
Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, dass in Vorrichtungen des Standes der Technik im Bereich zwischen der ersten und der zweiten Transportwalze, der auch als Reckspalt bezeichnet wird, die Folienbahn schmaler wird (so genanntes Neck-in). Damit zusammenhängend erhöht sich die Dicke der Folienbahn insbesondere an ihren Rändern. Läuft nun die Folienbahn jedoch über eine weitere Umlenkwalze, so ist die Folie auf dieser Walze fixiert und kann nicht schmaler werden. Das Einbringen einer weiteren Umlenkwalze hat gezeigt, dass sich die Varianz in der Foliendicke einschränken lässt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die weitere Umlenkwalze zumindest bereichsweise mit einem elastomeren Material wie beispielsweise Gummi oder Silikonkautschuk beschichtet sein. Damit wird die Fixierung der Folienbahn verbessert.
Vorteilhaft ist es auch, wenn ein Antrieb vorgesehen ist, mit welchem die weitere Umlenkwalze antreibbar ist. Die Drehgeschwindigkeit der Umlenkwalze kann dabei steuer- oder regelbar sein.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die weitere Umlenkwalze relativ zu der ersten und/oder zu der zweiten Transportwalze verlagerbar ist. Beispielsweise kann die Umlenkwalze in dem Maschinenrahmen linear verschiebbar angeordnet sein. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Umlenkwalze in einem Hebelarm drehbar gelagert ist, wobei der Hebelarm im Maschinengestell gelagert und relativ zu diesem verschwenkbar sein kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Drehrichtung der zweiten Transportwalze umkehrbar ist. In diesem Fall kann ein anderer Transportpfad der Folienbahn gegenüber dem Transportpfad, bei dem keine Umlenkwalze in diesen eingebracht ist, vorgesehen werden. Damit wird ein zu langer, freier Transport der Folienbahn vermieden, bei dem der Neck-in-Effekt verstärkt werden könnte.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der gegenständlichen Beschreibung und den Ansprüchen hervor.
Die einzelnen Figuren zeigen:
1 eine Vorrichtung zum Längsrecken einer Folienbahn nach dem Stand der Technik
2 Vergrößerte Ansicht eines Teils der 1
3 Ansicht gemäß 2, nachdem die Umlenkwalze in den Transportpfad der Folienbahn eingebracht wurde.
4 Ansicht gemäß 3, jedoch mit Darstellung eines Verlagerungsmechanismus
1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Längsrecken einer Folienbahn 2, die entlang eines Transportpfades in der Transportrichtung 3 geführt wird. Die Folienbahn 2 wird von einer Extrusionseinrichtung oder einer Abwickelvorrichtung zugeführt. Zunächst passiert die Folienbahn eine Leitwalze 5, bevor sie in der Heizeinrichtung 4 nacheinander über vier Heizwalzen 6, die temperierbar sind, läuft.
Nachdem die Folienbahn 2 auf diese Weise auf oder oberhalb der Plastifizierungstemperatur aufgeheizt wurde, wird sie in das Reckwerk 8 eingeführt. Das Reckwerk 8 umfasst Transportwalzen 9, 10, 11, 12, wobei die Walzenpaare 9 und 10 und die Walzenpaare 11 und 12 jeweils einen so genannten Reckspalt ausbilden. Die Walzen 10 und 12 haben dabei jeweils eine größere Umfangsgeschwindigkeit als die ihnen zugeordneten Walzen 9 und 11. Die Walzen 10 und 11 können allerdings dieselbe Umfangsgeschwindigkeit aufweisen. Jeder der vier genannten Transportwalzen kann eine Andrückwalze 13 zugeordnet sein, welche jeweils dafür Sorge trägt, dass die Folienbahn 2 fest auf den Transportwalzen aufliegt und nicht durchrutscht.
In der Abkühleinrichtung 15 wird die Folienbahn 2 über die Abkühlwalzen 16 geführt. In der Abkühleinrichtung 15 können auch weitere Walzen, die so genannten Annealingwalzen vorgesehen sein, die bereits eingangs beschrieben wurden, hier aber nicht dargestellt sind.
Nachdem die Folienbahn 2 zwei weitere Leitwalzen 18 und 19 passiert hat, kann sie einer Wickelvorrichtung oder einer beliebigen Weiterverarbeitungseinrichtung zugeführt werden.
In der 1 ist zusätzlich eine Umlenkwalze 14 dargestellt, welche in den Bahnweg zwischen den Transportwalzen 11 und 12 einbringbar ist. Gegebenenfalls können die Transportwalzen 11 und/oder 12 verschiebbar gelagert sein, um Platz für die Umlenkwalze 14 zu schaffen. Die Umlenkwalze 14 kann dazu einen ausreichend kleinen Durchmesser umfassen.
Die 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der 1. Zu erkennen ist, dass die Umlenkwalze 14 nicht aktiv ist. Die Drehrichtungen der Walzen 11 und 12 sind durch die Pfeile 21 und 22 gekennzeichnet.
Die 3 zeigt nun die Umlenkwalze 14, nachdem sie in den Transportpfad der Folienbahn 2 eingebracht wurde. Gleichzeitig wurde die Drehrichtung der Transportwalze umgedreht und wird durch den Pfeil 22' gekennzeichnet. Der Umschlingungswinkel α, mit dem die Folienbahn 2 die Umlenkwalze 14 umschlingt, hat eine Größe von beispielsweise 40 Grad. Die Walze 13 kann in diesem Fall als Umlenkwalze verwendet werden.
Die 4 zeigt dieselbe Situation wie die 3. Jedoch ist nun ein Ausführungsbeispiel für einen Verlagerungsmechanismus gezeigt, mit dem die Walze 14 relativ zu der Transportwalze 11 und/oder der Transportwalze 12 verlagerbar, in dem vorliegenden Fall verschwenkbar, ist. Dazu ist die Umlenkwalze 14 drehbar über ein Drehgelenk in einem Schwenkarm 23 gelagert. Der Schwenkarm 23 ist drehbar in einer gestellfesten Stütze 24 gelagert. An dem der Umlenkwalze 14 abgewandten Ende des Schwenkarms 23 ist die Kolbenstange 25 einer Kolbenzylindereinheit 26 drehbar gelagert. Der Kolben 27 der Kolbenzylindereinheit stützt sich drehbar auf einer weiteren gestellfesten Stütze 28 ab.

Mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Folienbahn 2 über gewünschte Transportpfade durch den durch die Walzen 11 und 12 gebildeten Reckspalt geführt werden. In der Regel wird man in Abhängigkeit der Materialien, aus denen die Folie besteht, den Transportpfad wählen. So können für viele Materialkombinationen qualitativ hochwertige Folien hergestellt werden.

Bezugszeichenliste
1	Vorrichtung zum Längsrecken einer Folienbahn 2
2	Folienbahn
3	Transportrichtung
4	Heizeinrichtung
5	Leitwalze
6	Heizwalze
7
8	Reckwerk
9	Transportwalze
10	Transportwalze
11	Transportwalze
12	Transportwalze
13	Andrückwalze
14	Umlenkwalze
15	Abkühleinrichtung
16	Abkühlwalze
17
18	Leitwalze
19	Leitwalze
20	Ablösekante
21	Drehrichtung der Walze 11
22, 22'	Drehrichtung der Walze 12
23	Schwenkarm
24	Gestellfeste Stütze
25	Kolbenstange
26	Kolbenzylindereinheit
27	Kolben
28	Gestellfeste Stütze
α	Umschlingungswinkel der Folie um die Umlenkwalze 14

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/063641 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zum Längsrecken einer Folienbahn (2), umfassend: – wenigstens eine Heizeinrichtung (4), in welcher die Folienbahn (2) aufheizbar ist, – wenigstens eine Abkühleinrichtung (15), in welcher die Folienbahn (2) wieder abkühlbar, und – wenigstens ein Reckwerk (8), in welchem die Folienbahn (2) in ihrer Längsrichtung reckbar ist, wobei das Reckwerk (8) eine erste Transportwalze (11), welche im Reckbetrieb eine erste Umfangsgeschwindigkeit aufweist und eine entlang des Transportpfades der Folienbahn (2) gesehen der ersten Transportwalze folgende zweite Transportwalze (12) mit einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit umfasst, wobei die zweite Umfangsgeschwindigkeit größer ist als die erste Umfangsgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Umlenkwalze (14) in den Transportpfad der Folienbahn (2) zwischen der ersten (11) und der zweiten Transportwalze (12) einbringbar ist.
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Umlenkwalze mit einem elastomeren Material beschichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb vorgesehen ist, durch welchen die weitere Umlenkwalze antreibbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Umlenkwalze relativ zu der ersten und/oder zu der zweiten Tranportwalze verlagerbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung der zweiten Transportwalze umkehrbar ist.
Verfahren zum Längsrecken einer Folienbahn, bei dem: – die Folienbahn (2) in wenigstens einer Heizeinrichtung (4) aufgeheizt wird, – die Folienbahn (2) in wenigstens einer Abkühleinrichtung (15) wieder abgekühlt wird, und – die Folienbahn (2) in einem Reckwerk (8) in ihrer Längsrichtung gereckt wird, wobei das Reckwerk (8) eine erste Transportwalze, welche im Reckbetrieb eine erste Umfangsgeschwindigkeit aufweist, und eine entlang des Transportpfades der Folienbahn (2) gesehen der ersten Transportwalze folgende zweite Transportwalze mit einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit umfasst, wobei die zweite Umfangsgeschwindigkeit größer ist als die erste Transportgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienbahn (2) auf dem Transportpfad der zwischen der ersten und der zweiten Transportwalze über eine weitere Umlenkwalze geführt wird.