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Verfahren zum Kaltrecken von orientierbaren Kunststoffolienbahnen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltrecken in Längsrichtung von orientierbaren
Folienbahnen aus Kunststoffen, durch das unter Vermeidung der Bruchgefahr ein gleichmäßiges
Recken über die ganze Breite der Folie oder des Films erreicht werden kann, so daß
der Reckprozeß in einem einzigen kontinuierlichen Vorgang bis zur maximalen Streckgrenze
durchgeführt werden kann.
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Es ist bekannt, daß in vielen Kunststoffen beim Strecken eine Orientierung
der Moleküle in der Streckrichtung eintritt und daß dadurch physikalische Eigenschaften
des Materials, z. B. die Zugfestigkeit, geändert werden können.
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Ganz besonders gilt dies für Stoffe mit hochpolymerisierten Kettenmolekülen,
für welche krystallinische Polyalkene und Polyamide typische Beispiele sind.
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Beim Recken in Längsrichtung schnürt sich die Folienbahn in der Breite
stark ein, und es ist so gut wie unmöglich, die Bahn über die ganze Breite gleichmäßig
zu strecken und zugleich die maximale Streckgrenze zu erreichen, ohne daß Brüche
dabei auftreten.
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Man hat vorgeschlagen, diesen Schwierigkeiten dadurch zu begegnen,
daß die Walzenpaare, zwischen denen die Streckzone liegt, möglichst weit, bis zu
dem 70fachen der Folienbreite, auseinandergerückt werden und daß die Streckzone
weit hinter der Mitte dieses Zwischenraumes lokalisiert wird. Man hat festgestellt,
daß das Folienmaterial dann zwischen den Förderwalzen und der Streckzone von selbst
weiche Längsfalten bildet, wobei die durch die Einschnürung bedingten Unterschiede
in der Richtung der Zugkräfte teilweise ausgeglichen werden. Ein völliger Ausgleich
kann jedoch nicht erreicht werden, und die Apparatur wird außerordentlich platzraubend.
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Diese Nachteile werden bei einem Verfahren der eingangs geschilderten
Art erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die Bahnen vor dem Recken über ihre ganze
Breite in Längsrichtung in einem solchen Ausmaß plissiert werden, daß die Folienbreite
dadurch entsprechend der Einschnürung vermindert wird, die durch das darauffolgende
Recken verursacht wird.
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Auf diese Weise verteilen die Zugkräfte sich gleichmäßig auf jede
einzelne Falte, d. h., das Plissieren entspricht in Wirklichkeit einer Aufteilung
der Folie in zahlreiche schmale Bänder, wodurch die Möglichkeit des Auftretens von
schrägen Zugkräften entsprechend herabgesetzt wird.
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Bekanntlich ist es in gewissen Fällen ein Vorteil, das Recken bei
so niedriger Temperatur wie möglich
durchzuführen. Zum Beispiel gilt dies bei der
Herstellung von gestreckten und kreuziaminierten Mehrschichtfolien, wenn eine besonders
hohe Weiterreißfestigkeit angestrebt wird. Bisher gab es nur sehr begrenzte Möglichkeiten
für das Strecken von breiten Folien bei besonders niedrigen Temperaturen, denn je
niedriger die Temperatur, desto schmaler wird die Streckzone und desto schwieriger
ein gleichmäßiges Strecken ohne Bruchgefahr nach bekannten Me thoden. Bei Anwendung
des vorliegenden Verfahrens hat es sich herausgestellt, daß Niederdruck-Polyäthylen
und Polypropylen in den höchsten kristallinischen Qualitäten, die auf dem Markt
erhältlich sind, bei etwa 0° C im Verhältnis 1:4 gereckt werden konnten.
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In einer vorgezogenen Anwendungsart des vorliegenden Verfahrens können
die Zugkräfte nach der Erfindung noch weitgehender ausgeglichen werden, indem zunächst
ein grobes Plissee ausgeführt wird, welches dann in ein feines Plissée geändert
wird, indem die Falten des groben Plissées einzeln nachanander ausgeglättet werden.
Dies geschieht durch eine örtliche Druckanwendung, die über die Breite der Folie
verschoben wird und an den jeweiligen Einwir kungsstellen das Folienmaterial so
weit aus der Folienebene herausdrückt, daß die Falten geglättet werden, woraufhin
dassMaterial von selbst eine Feinplissierung annimmt, sobald die Druckanwendung
auf die nächste Falte verschoben wird.
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Ein gleichmäßiges Strecken bis zu den Rändern der Folie kann nach
der<Erflndung dadurch erreicht werden, daß die Bahn vor dem Einführen in den
Plissierapparat eine bombierte Rolle passiert. Zwischen dieser Rolle und dem Plissierapparat
wird ja
der Abstand zwischen den Rändern der Folie durch die Plissierung
schmaler, und der Bombierungsgrad der Rolle kann nun dem Abstand zwischen den besagten
Teilen der Apparatur so angepaßt werden, daß der Abstand von einer zur Längsrichtung
der Folie senkrecht stehenden Ebene durch den Plissierapparat zu den Punkten der
Kurve, an welchen die Folie die bombierte Rolle verläßt, überall der gleiche ist,
so daß die Zugbeanspruchung an den Folienrändern nicht höher ist als in der Folienmitte.
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Nach der Erfindung kann das Material in der Streckzone auch einer
kräftigen Abkühlung ausgesetzt werden. Dies ist besonders bei solchen Stoffen von
Bedeutung, die während des Streckens bei niedrigen Temperaturen eine bedeutende
Streckwärme entwickeln.
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Die Erfindung umfaßt weiterhin einen Streckapparat zur Ausführung
des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung. Die charakteristischen Teile dieses
Apparates sollen im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung beschrieben werden,
in welcher unwesentliche Einzelheiten ausgelassen sind und welche den Weg der Folie
durch die Apparatur in schematischer Form darstellt.
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Die ungestreckte Folie kommt von einer Förderrolle 1 durch ein Walzenpaar
2, dessen eine oder beide Walzen angetrieben sein können, so daß eine gleichmäßige
Förderung der Folie gewährleistet ist.
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Von dem Walzenpaar 2 gelangt die Folie über eine bombierte Rolle 3
in einen Plissierapparat 4. Letzterer besteht aus zwei Scheibensätzen 5, die auf
den Achsen 6 und 7 über bzw. unter der Folie in der Weise montiert sind, daß die
Scheiben des einen Satzes zwischen die Scheiben des anderen greifen, wobei der Abstand
der Achsen 6 und 7 kleiner als der Scheibendurchmesser ist. Die Ebene der Scheiben
ist parallel zur Förderrichtung der Folie, und der eine Scheibensatz soll möglichst
mit einer die Foliengeschwindigkeit um weniges übersteigenden Umfangsgeschwindigkeit
angetrieben werden. Auf diese Weise geben die Scheiben der Folie eine grobe Längsplissierung.
Die Folie passiert daraufhin die Kante eines Kreuzbalkens 8, wodurch die Falten
flachgelegt werden, und diese Wirkung wird durch einen weiteren Kreuzbalken 9 verstärkt,
der auf die entgegengesetzte Fläche der plissierten Folie einwirkt.
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Die Folie ist jetzt grob plissiert und soll nunmehr feinplissiert
werden. Über ein weiteres Walzenpaar 10 gelangt die Folie in den Mechanismus 11,
wo das Feinplissieren vor sich geht. Bei der in der Zeichnung dargestellten Anwendungsform
bestehen die wesentlichen Teile dieses Mechanismus aus einer größeren Scheibe 12
mit gerundeten Kanten, welche quer über die Folie verschoben werden kann, gefolgt
von einer kleineren, fast kugelförmigen Scheibe 13.
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Eine Reihe derartiger Aggregate können an einer endlosen Kette angebracht
und mittels dieser über die Folie bewegt werden, so daß die Folie bereits mit dem
nächsten Aggregat in Berührung steht, noch ehe das vorhergehende die Folie verläßt.
Es ist jedoch auch möglich, ein einziges Aggregat über die Folie hin- und herzubewegen,
wobei die Scheibe 13 entweder bei jedem Richtungswechsel der Scheibe 12 wieder hinter
der letzteren 12 angebracht wird, oder man arbeitet mit je einer Scheibe 13 auf
jeder Seite der Scheibe 12. In diesem Falle müssen die Scheiben 13 vertikal so verstellbar
sein, daß immer nur die
hinter der Scheibe 12 befindliche Scheibe 13 mit der Folie
in Berührung ist.
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Die Scheibe 12 drückt mit einer solchen Kraft auf die Falte, mit
der sie jeweils in Berührung steht, daß das Material geglättet wird und die Falte
verschwindet. Wenn die Scheibe 12 auf die nächste Falte verschoben wird, nimmt das
von der Scheibe verlassene Material von neuem ein Plisseegefüge an, aber jetzt bildet
es eine Menge feiner Falten, welche dann von der folgenden Scheibe 13 umgelegt und
heruntergedrückt werden.
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Die feinplissierte Folie gelangt nun in den Teil der Apparatur, wo
das Recken durchgeführt wird. Dies geschieht über ein Walzenpaar 14, von dessen
Walzen mindestens eine mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird, die etwa
der Eingangsgeschwindigkeit der Folie gleichkommt. Die Walzen drücken so stark aufeinander,
daß die Folie nicht rutschen kann. Das Recken erfolgt durch ein Walzenpaar 15, dessen
Umfangsgeschwindigkeit die des Walzenpaares 14 um ein so Vielfaches übersteigt,
wie es dem erwünschten Reckverhältnis entspricht. Zum Lokalisieren der eigentlichen
Reckzone dient die mit Filz bekleidete Rolle 16, welche so eingerichtet ist, daß
die Filzschicht ständig feucht gehalten werden kann; z. B. kann die Rolle hohl sein
und unter dem Filz einen perforierten Mantel haben, während Flüssigkeit durch die
Rollenachse zugeführt werden kann.
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Die Befeuchtung dient dem Ausgleich der beim allmählichen Verschwinden
der Plisseefalten durch die Einschnürung entstehenden Reibung. Die durch das Strecken
verursachten Verschiebungen des Materials sollten soweit wie möglich mit gleicher
Leichtigkeit in der ganzen Breite der Streckzone stattfinden, damit die Gefahr stellenweiser
Brüche vermieden werden kann.
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Die Befeuchtung dient auch dazu, eine kräftige und gleichmäßige Kühlung
der Reckzone zu erreichen. Dies ist von Bedeutung, wenn beispielsweise hochkristallinisches
Polyäthylen oder Polypropylen gereckt werden soll, weil diese hochkristallinischen
Stoffe eine große Reckwärme entwickeln, die abgeleitet werden muß, damit die Orientierung
nicht ungleichmäßig wird. Die entwickelte Wärme läßt sich jedoch durch die Rolle
16 gut ableiten, die auf unter Zimmertemperatur gekühlt werden kann.
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Der Antrieb des Walzenpaares 15 kann so eingerichtet werden, daß
sich deren Umfangsgeschwindigkeit regulieren läßt. Auf diese Weise ist es möglich,
das Recken so zu regulieren, daß die feinen Plissees in der Folie gerade genügend
Material enthalten, um durch das Recken völlig ausgeglättet zu werden, so daß die
gereckte Folie die Apparatur in vollkommen glattem Zustand verläßt.