DE1096592B - Verfahren zum fortschreitenden kalten Querstrecken eines kontinuierlich in seiner Laengsrichtung fortbewegten Filmes aus organischem thermoplastischem Material - Google Patents

Verfahren zum fortschreitenden kalten Querstrecken eines kontinuierlich in seiner Laengsrichtung fortbewegten Filmes aus organischem thermoplastischem Material

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DE1096592B
DE1096592B DEI9567A DEI0009567A DE1096592B DE 1096592 B DE1096592 B DE 1096592B DE I9567 A DEI9567 A DE I9567A DE I0009567 A DEI0009567 A DE I0009567A DE 1096592 B DE1096592 B DE 1096592B
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Jack Witherington Cornforth
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Description

  • Verfahren zum fortschreitenden kalten Querstrecken eines kontinuierlich in seiner Längsrichtung fortbewegten Filmes aus organischem thermoplastischem Material Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum fortschreitenden kalten Querstrecken eines kontinuierlich in seiner Längsrichtung fortbewegten Filmes aus organischem thermoplastischem Material. Wenn in der vorliegenden Beschreibung von kaltem Querstrecken die Rede ist, so wird darunter ein Strecken des Filmes bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Materials verstanden. Ein solches Kaltstrecken wird jedoch häufig unterstützt, indem der Film auf eine Temperatur erwärmt wird, die oberhalb Zimmertemperatur liegt. Der Zweck dieses Kaltstreckens ist der, eine molekulare Orientierung in dem Film herbeizuführen und damit die Eigenschaften desselben zu verbessern.
  • Die Orientierung der Filme erfolgt bekannterweise sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung, da der Film dann verbesserte Eigenschaften in sämtlichen Richtungen über seiner Oberfläche annimmt.
  • - Filme aus organischem thermoplastischem Material können in einem kontinuierlichen Verfahren in der Längsrichtung gestreckt werden, indem sie in an sich bekannter Weise von einem Satz Druckwalzen zu einem zweiten Satz Druckwalzen geführt werden, welche mit einer höheren Geschwindigkeit umlaufen, oder durch beliebige andere bekannte Verfahren. Das Querstrecken kann ebenfalls durch ein bekanntes kontinuierliches Verfahren erfolgen, indem die Kanten des Filmes erfaßt und allmählich voneinander getrennt werden, wenn der Film sich auf einer bestimmten Bahn bewegt. Es ist auch schon bekannt, das Strecken des Filmes bei diesem Verfahren dadurch zu unterstützen, daß die ganze Breite des zu streckenden Filmes erwärmt wird, beispielsweise durch Strahlungserhitzer, oder indem das ganze Streckverfahren in einem Luftofen durchgeführt wird. Die Einrichtung zum Ergreifen des Filmes kann verschiedenartig ausgebildet sein. Beispielsweise können in an sich bekannter Weise Spannklemmen oder Haken dazu dieneu, die Kanten des Filmes zu erfassen, wobei diese sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit voneinander weg bewegen, um hierdurch den gewünschten Betrag der Querstreckung herbeizuführen. Bei einem anderen bekannten Verfahren wird jede Kante des Filmes zwischen einer genuteten umlaufenden Rolle oder Scheibe und einem endlosen Band erfaßt, wobei dieses Band mit der Nut über einen Teil des Umfanges der Scheibe zusammenwirkt, und wobei jede Scheibe unter einem solchen Winkel zu dem Film angeordnet ist, daß der Abstand zwischen den beiden Kanten des Filmes größer wird, wenn die Scheibe umläuft. Eine solche bekannte Anordnung wird in der folgenden Beschreibung als Scheiben-Bandsystem bezeichnet. Wenn der Film während des Streckens in einer solchen gekrümmten Bahn bewegt wird, kann er noch in an sich gleichfalls bekannter Weise über eine gekrümmte Oberfläche bewegt werden, beispielsweise über die Oberfläche einer Trommel, um ein Durchsacken des Filmmittelteiles zu verhindern. Es ist auch schon bekannt, die ganze gekrümmte Oberfläche zu erwärmen, um das Strecken des Filmes zu unterstützen. Es sind auch schon eine Anzahl anderer Vorrichtungen zum Querstrecken des Filmes bekannt.
  • Wenn der Film in der Längsrichtung gestreckt worden ist, kann er dann später noch in der Querrichtung gestreckt werden und umgekehrt, wie an sich bekannt.
  • Der Grad der in dem Film erzeugten Orientierung und demgemäß der Grad der Verbesserung der mechanischen Festigkeit hängt sowohl von der Geschwindigkeit als auch von dem Maß der Streckung ab. Je größer die Geschwindigkeit ist, mit der dem Film ein bestimmtes Streckverhältnis gegeben wird, um so größer ist die sich ergebende molekulare Orientierung und demgemäß die Vergrößerung der mechanischen Festigkeit. Beim bekannten Längsstrecken wird die ganze Streckung gewöhnlich auf einer Linie quer über die Breite des Filmes lokalisiert und dies erfolgt mit der maximal erreichbaren Geschwindigkeit. Beim Querstrecken durch bekannte Verfahren ist andererseits die Streckung über die ganze Breite des Filmes verteilt worden, der während der ganzen Streckzeit unter Spannung gehalten wird, und die maximale Verbesserung der Eigenschaften, welche theoretisch für ein bestimmtes Streckverhältnis erreicht werden kann, ist nicht erzielt worden.
  • Zweck der Erfindung ist nunmehr, ein verbessertes Verfahren zum fortschreitenden kalten Querstrecken eines kontinuierlich in seiner Längsrichtung fortbewegten Filmes aus organischem thermoplastischem Material vorzuschlagen und insbesondere ein Verfahren, durch das es möglich ist, quergestreckte Filme mit einer hohen mechanischen Festigkeit für ein bestimmtes Querstreckverhältnis herzustellen.
  • Das Verfahren zum fortschreitenden kalten Querstrecken eines kontinuierlich in seiner Längsrichtung fortbewegten Filmes aus organischem thermoplastischem Material, in dem die Streckkräfte an den Kanten des Filmes angreifen, während dieser im Streckbereich auf eine Temperatur erhitzt wird, durch die das Strecken unterstützt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig fortlaufend über die Länge und Breite des Filmes im Querstreckbereich immer nur ein Punkt bzw. eine kleine Fläche des Filmes kurzzeitig einer das Strecken unterstützenden Temperatur ausgesetzt und vorzugsweise anschließend gekühlt wird.
  • Dabei kann die Erhitzung im Querstreckbereich gleichmäßig sowohl in der Forts chritts richtung als auch in der Querstreckrichtung des Filmes in einzelnen Linien verlaufen. Zweckmäßig erfolgt die Erhitzung auf einer Linie, die sich von einer Kante des Filmes an oder in der Nähe des Punktes, wo die Querstreckung beginnt, bis zu der anderen Kante des Filmes, an oder in der Nähe des Punktes, wo die Querstreckung beendet ist, erstreckt und vorzugsweise anschließend längs einer parallel verlaufenden Linie gekühlt wird.
  • Weiterhin kann dabei die Erhitzung im wesentlichen auch auf zwei Linien stattfinden, die symmetrisch zur Mittellinie des Filmes angeordnet sind, wobei sich jede der Linien von jeder Kante des Filmes an oder in der Nähe der Punkte, wo die Querstreckung beginnt, bis zu dem oder in die Nähe des Punktes der Mittellinie des Filmes, wo die Querstreckung aufhört, erstreckt und vorzugsweise anschließend längs parallel verlaufender Linien gekühlt wird. Es kann die Erhitzung auch auf zwei Linien erfolgen, die symmetrisch zur Mittellinie des Filmes angeordnet sind und wobei die beiden Linien sich von dem oder in der Nähe des Punktes der Mittellinie des Filmes, wo die Querstreckung des Filmes beginnt, bis zu den gegenüberliegenden Kanten des Filmes an oder in der Nähe der Punkte, wo die Querstreckung aufhört, erstrecken und vorzugsweise anschließend längs parallel verlaufender Linien gekühlt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Film zur Unterstüzung der Streckung in dem Punkt oder auf der kleinen Fläche auf eine Temperatur zwischen 70 und 1200 C, vorzugsweise von etwa 800 C erhitzt.
  • Bei diesem Verfahren konzentriert sich jede Zunahme der gesamten Breite des Filmes auf eine beschränkte Fläche des Filmes. Mit anderen Worten ist für ein bestimmtes endgültiges Streckverhältnis die gesamte Zunahme der Breite des Filmes, welche nur über einen kleinen Teil der Länge des Streckbereiches erfolgt, nur auf einen kleinen Teil der Breite des Filmes beschränkt. Gleichzeitig erfolgt die Gesamtzunahme eines kleinen Teils der Breite des Filmes nur auf einem kleinen Teil der Länge des-Streckbereiches.
  • Demgemäß ist die Streckgeschwindigkeit und der Betrag der Molekularorientierung, welche in jedem Teil des Filmes erfolgt, größer als sie erreicht werden kann, wenn die ganze Breite des Filmes über die ganze Länge des Streckbereiches auf die Streclrtemperatur erhitzt werden würde. Infolgedessen ist die Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Filmes größer als nach den bisher bekannten Verfahren, in welchen die Gesamtbreite des Filmes über den gesamten Streckbereich auf die Strecktemperatur erhitzt wurde. Der größe Betrag der Orientierung wird erreicht, wenn die Fläche des Filmes, welche zu irgendeiner Zeit auf die Strecktemperatur erhitzt wird, auf ein Minimum beschränkt wird, d. h., daß die besten Ergebnisse beim Verfahren gemäß der Erfindung erzielt werden, wenn die Erhitzung des Filmes soweit wie möglich lokalisiert wird. Gleichzeitig ergibt sich hieraus, daß zur Herstellung eines Filmes von hoher Qualität das Verfahren der Erhitzung derart durchgeführt werden muß, daß eine gleichmäßige Querstreckung in dem ganzen Film erreicht wird, ausgenommen an den Rändern, welche später abgeschnitten werden.
  • Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren und die zur Durchführung desselben angewandte Erhitzung ist schematisch auf den Zeichnungen dargestellt.
  • Fig. 1 bis 3 zeigen die einfachste Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Film in einer Ebene quergestreckt wird, indem in an sich bekannter Weise Greifmittel sich auf jeder Seite des Filmes voneinander weg bewegen; die Fig. 4 und 5 zeigen das Verfahren der Erhitzung eines Filmes, der durch das bekannte Scheiben-Bandsystem quergestreckt wird.
  • In den Fig. 1 bis 3 ist die Art der Querstreckung dargestellt, welche in einer bekannten Querstreck- oder Spannvorrichtung durchgeführt wird, und bei der AB die Linie darstellt, in der das Strecken beginnt und A'B' die Linie, in der das Strecken beendet ist. Die gestrichelten Linien A'B bzw. AC' und BC' bzw. A'C und B'C bezeichnen die Linien, auf denen Punkte des Filmes gleichmäßig auf eine Temperatur erhitzt werden, durch die das Querstrecken unterstützt wird.
  • Unter gleichmäßigen Bedingungen der Zufuhr und des Abnehmens der Erhitzung erfolgt das Strecken von Punkten des Filmes nur auf den dargestellten gestrichelten Linien, so daß nach Beendigung der Strekkung des Filmes dieser quer über seine Breite gleichmäßig gestreckt worden ist. Die Punkte XYZ bezeichnen die Bewegung eines Punktes des Filmmaterials bei den verschiedenen Behandlungen. Die Fig. 1 bis 3 zeigen also, daß unter diesen Bedingungen Punkte auf dem Film, welche von einer Kante nicht durch eine Linie von Erhitzern getrennt worden sind, sich parallel zu dieser Kante bewegen, und daß, wenn der Film symmetrisch auf jeder Seite gestreckt und durch eine Linie oder symmetrisch durch zwei Linien AC' und BC' bzw. A'C und B'C von Erhitzern erhitzt worden ist, Punkte auf diesem Film zwischen diesen Linien der Erhitzer sich rechtwinklig zu den Linien AB und A'B' oder parallel zu der Längsachse des Filmes bewegen.
  • Die Fig.4 und 5, in denen die Bezugszeichen die gleiche Bedeutung haben wie in den Fig. 1 bis 3, zeigen, wie die obigen Betrachtungen dazu verwendet werden können, um eine erste Annäherung der Kurve für eine Erhitzungseinheit oder -einheiten, bei denen der Film in nichtlinearer Weise - gestreckt wird, zu erhalten. So bewegen sich bei in einer einzigen Linie angeordneten Erhitzern, die sich von 4' zu B quer über den Film erstrecken, wie aus Fig. 4 hervorgeht, Punkte des Filmes, von den bezeichneten Stellungen X, X', X" usw. bis zu den Stellungen Z, Z' Z" usw. (entsprechende Stellungen in jeder dieser Reihen sind im Verhältnis zu der ursprünglichen und endgültigen Breite des Filmes angeordnet) und laufen zunächst auf Kurven, welche der Form der Kurve A-A' entsprechen und nach Überschreiten der Stellen Y, Y', Y", an der sie unter den Einfluß des Erhitzers gelangt sind, laufen diese Punkte auf Kurven, die dem entsprechenden Teil der Kurve B-B' entsprechen. Demgemäß liegt die erforderliche Linie, auf der die Erhitzung stattfindet, auf den Punkten Y, Y', Y" der Unterschneidung der beiden Arten von Kurven durch die entsprechenden Punkte quer über die Breite des Filmes. In ähnlicher Weise verlaufen bei Anwendung von zwei Erhitzern, wie in Fig. 5 dargestellt ist, die Punkte X, X', X" usw. nach Z, Z', Z" usw. je nachdem, ob sie sich rechts oder links von der Mittellinie des Filmes befinden zunächst entlang Kurven der gleichen Form, wie der entsprechende Teil der Kurven A-A' auf der linken bzw. B-B' auf der rechten Seite, und nachdem diese Kurven die Stellen Y, Y', Y" gekreuzt haben, wo sich die Erhitzer befinden, verlaufen diese Kurven auf geraden Linien parallel zu der Mittelachse des Filmes. Demgemäß sind die erforderlichen Erhitzungslinien bestimmt durch die Punkte Y, Y', Y" der Unterschneidung der Kurven von X, X' X" usw. mit den parallelen Linien von den entsprechenden Stellungen Z, Z', Z" usw.
  • Es ist einleuchtend, daß bei Anwendung des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens jeder Teil des Filmes, der gestreckt wird, nicht auf die die Streckung unterstützende Temperatur gleichzeitig erhitzt, gestreckt und wieder gekühlt werden kann. Demgemäß kann dies, wenn die Linien der Erhitzung genau den angegebenen Kurven folgen, zu verschiedenen Streckbedingungen zwischen denTeilen des Filmes führen, wo der Erhitzer sich in der Nähe des Beginns der Streckbehandlung befindet, wo er sich in der Nähe des Endes der Streckbehandlung befindet und wo er sich in einer Zwischenstellung befindet. Das Ausmaß dieser Differenz hängt von dem Verfahren und dem Grad der angewandten Erhitzung, dem Filmmaterial, der Geschwindigkeit, mit der der Film durch die Einrichtung geführt wird, und der Streckbehandlung ab.
  • Was bezüglich der Durchführung der Erhitzung ausgeführt worden ist, trifft nur für die Verhältnisse zu, bei denen ein Film erhalten wird, der gleichmäßig quer über seine Breite gestreckt worden ist. Wenn ein hoher Grad der Gleichmäßigkeit erwünscht ist, so sind entsprechende Durchführungsmaßnahmen hinsichtlich der Erhitzung erforderlich, die durch Versuche festgestellt werden müssen. Diese Korrektur hinsichtlich der beschriebenen Linien der Erhitzung ist besonders notwendig, wenn das Filmmaterial ein solches ist, bei dem ein allmählicher Anstieg der Streckmöglichkeit mit steigender Temperatur stattfindet und wenn auf die Erhitzung keine Kühlung folgt. Darüber hinaus liegt der Punkt, an dem die Streckung beginnt, häufig etwas jenseits des Punktes, an dem die Erhitzung stattfindet, und es kann daher häufig notwendig sein, die Erhitzer etwas in der Richtung des Filmvorschubes zurückzuversetzen.
  • Die organischen thermoplastischen Stoffe, welche gemäß der Erfindung kalt quergestreckt werden können, sind solche, welche in Filmform aus einem im wesentlichen amorphen Zustand hergestellt werden können und die in einen im wesentlichen kristallinen Zustand übergeführt werden können, beispielsweise Polystyrol, Polyvinylidenchlorid, Polyacrylnitril, aus film- und faserbildenden Polyamiden und film- und faserbildenden aromatischen Superpolyestern, wie Polyäthylenterephthalat.
  • Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren ist besonders brauchbar zum Querstrecken von organischen thermoplastischen Stoffen, welche sich bei erhöhter Temperatur besonders leicht verstrecken lassen. Das Verfahren ist besonders brauchbar zum Querstrecken von Polyäthylenterephthalat, bei dem die beste Erwärmungstemperatur für ein leichtes Verstrecken zwischen 70 und 1200 C, insbesondere bei 800 C, liegt. Bei solchen Stoffen ist es häufig wünschenswert, den Film in an sich bekannter Weise etwas unter die Temperatur vorzuerhitzen, bei der das Strekken erleichtert wird, und zwar unmittelbar bevor das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren angewandt wird. Auf diese Weise läßt sich die endgültige Erhitzung und Streckung besonders rasch und wirksam durchführen, insbesondere in dem Fall, wenn eine Kühlung im Anschluß an die Erhitzung angewandt wird.
  • Gewünschtenfalls kann der durch das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren quer zu strekkende Film in an sich bekannter Weise schon in der Längsrichtung gestreckt worden sein oder nachher in der Längsrichtung gestreckt werden.
  • Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren ist nicht auf Filme beschränkt, die in Form eines flachen Blattes vorliegen, es kann auch auf flach liegende schlauchförmige Filme angewandt werden.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRUCHE 1. Verfahren zum fortschreitenden kalten Querstrecken eines kontinuierlich in seiner Längsrichtung fortbewegten Filmes aus organischem thermoplastischem Material, in dem die Streckkräfte an den Kanten des Filmes angreifen, während dieser im Streckbereich auf eine Temperatur erhitzt wird, durch die das Strecken unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig fortlaufend über die Länge und Breite des Filmes im Querstreckbereich immer nur ein Punkt bzw. eine kleine Fläche des Filmes kurzzeitig einer das Strecken unterstützenden Temperatur ausgesetzt und vorzugsweise anschließend gekühlt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung im Querstreckbereich gleichmäßig sowohl in der Fortschritts richtung als auch in der Querstreckrichtung des Filmes in einzelnen Linien verläuft.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung auf einer Linie (BA') erfolgt, die sich von einer Kante des Filmes an oder in der Nähe des Punktes (B), wo die Querstreckung beginnt, bis zu der anderen Kante des Filmes, an oder in der Nähe des Punktes (i4'), wo die Querstreckung beendet ist, erstreckt und vorzugsweise anschließend längs einer parallel verlaufenden Linie gekühlt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung im wesentlichen auf zwei Linien (AC'; BC') stattfindet, die symmetrisch zur Mittellinie des Filmes angeordnet sind, wobei sich jede der Linien von jeder Kante des Filmes an oder in der Nähe der Punkte (A, B), wo die Querstreckung beginnt, bis zu dem oder in die Nähe des Punktes (C') der Mittellinie des Filmes, wo die Querstreckung aufhört, erstreckt und vorzugsweise anschließend längs parallel verlaufender Linien gekühlt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Erhitzung auf zwei Linien erfolgt, die symmetrisch zur Mittellinie des Filmes angeordnet sind und wobei die beiden Linien sich von dem oder in der Nähe des Punktes (C) der Mittellinie des Filmes, wo die Querstreckung des Filmes beginnt, bis zu den gegenüberliegenden Kanten des Filmes an oder in der Nähe der Punkte (A'B'), wo die Querstreckung aufhört, er- strecken und vorzugsweise anschließend längs parallel verlaufender Linien gekühlt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Film zur Unterstützung der Streckung in dem Punkt oder auf der kleinen Fläche auf eine Temperatur zwischen 70 und 1200 C, vorzugsweise von etwa 800 C, erhitzt wird.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 831313, 851 692.
DEI9567A 1953-12-31 1954-12-24 Verfahren zum fortschreitenden kalten Querstrecken eines kontinuierlich in seiner Laengsrichtung fortbewegten Filmes aus organischem thermoplastischem Material Pending DE1096592B (de)

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GB36347/53A GB753603A (en) 1953-12-31 1953-12-31 Improvements in and relating to the manufacture of films
GB1117811X 1953-12-31

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