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Verfahren zur Verarbeitung thermoplastischer Folien Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung thermoplastischer Folien hoher Elastizität
mit einer auf der Oberflåche aufgebrachten Funktionsschicht, wobei die Folie einer
Wärmebehandlung unterworfen wird.
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Thermoplastische Folien der genannten Art finden in den verschiedensten
Bereichen Anwendung. Eine bevorzugte Form ihrer Anwendung ist ein Band relativ geringer
Breite, das einen hier als Funktionsschicht bezeichneten tSberzug aufweist und entsprechend
dessen Zusammensetzung und Eigenschaften Verwendung findet als Farbband für Druckwerke,
als Klebeband, als Magnetband, zu Schutzzwecken oder zur Schmuckzwecken, Besondere
Bedeutung haben de-rartige Bander, die mit einer Carbonschicht versehen sind und
in Schreibwerken, insbesondere Schreibmaschinen, Verwendung finden, da sie dank
ihren Eigenschaften eine große Zahl von Nachteilen beseitigen, die den vorher verwendeten
Textilfarbbändern bzw. Carbonfarbbändern mit Papier als Trägermaterial zu eigen
sind. Die Vorzüge insbesondere gegenüber den zuletzt genannten liegen in der großen
Dehnungsfähigkeit, die bei einer erhöhten Zugbeanspruchung ein
Reißen
des Bandes verhindert und auch bel starker Inanspruchnahme mit plastischer Verformung
des Bandes ohne EinfluQ auf die Güte des Abdruckes ist; weiterhin gewährleisten
solche Bänder ein @@@ stochen klares, auch bei starker Vergrößerung saubere Kanten@@@-weisendes
Schriftbild/vermeiden das gefurchtete Verschmutzen der Druoktypen. Die äußerst geringe
Dicke des Bandes ermöglicht es, auf einer Spule gegebener Gröde mehr Länge aufzuwickeln,
so daß die Zeitabstände zwischen dem Farbbandwechael vergrößert sind.
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Außerdem tritt bei solchen Bindern kein. Verschmutzen der HUnde bei
der Handhabung und kein Verwischen des Abdruckes auf ; auch besteht die Möglichkeit,
auf einfache Weise jede beliebige gewünschte Druckfarbe aufzubringen.
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Zweck der Erfindung ist, Folien bzw. Bänder der oben aufgeführten
Art auf einen als Nabe dienenden Rotationskörper, z. B. eine Spule, aufwickeln zu
können, ohne daß die gewickelte Rolle, wenn keine Flanschen aie fuhren, nachträglich
verrutscht oder ihre Form verliert. Solche nachtrggliQhen Verformungen entstehen
häufig infolge Veränderung der Umgebungstemperatur, und zwar insbesondere durch
die Kräfte, die die Funktionsschicht auf das Dand ausübt, da belde Temperaturausdehnungskoeffizienten
aioh tonetnander unterscheiden. Dadurch oder durch mechanische Einwirkungen kann
eine axiale Verschiebung der Bandlasen, ein Aufwerten der Rolle. in eine Schüsselform
und eine Zerstörung der einhoitlichen Wicklung des Bandes aurtreten. Auch lost.
sikh hRuSlg das Band vom Spulenkern. Man hat diese Brscheinungen durch zahlreiche
Maßnahmen zu verhindern gesuoht, indem man Spealalnaben vorsah, die federnde ßlemente
enthielten, gokerbte Naben oder solche verhältnismäßig großen Durchmessers. Die
dadurch erreichbure Ausgleichswirkung ist jedoch größtenteils auf don auf der Nabe
aufliegenden lnnersten Tell des Bandes begrenzt, ao daß die erwähnten Schwierigkeiten
im @ußeren Teil der @@@-rolle nicht beseitigt waren.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestcht nun @@@@@@ diese
Schwierigkeiten durch eine entsprechende B@handlung @@ Materialsselbstzubesoitigen
;dascrflndunssscMVerf..' bestcht darin, daß die Folie vor dem eigent@ichen Au@@@@
eine Vorbehandlung erfahrt, indem sie in mn-chaniscli tem Zustand fUr eino lXngere
Zeit einer konstanter Temperatur zwischen 30° und 60° C ausgesetzt wird, wobei zwischen.
der gewShlten Temperatur und der Vorbchandlungsdauer eine Wechselbeziehung besteht,
und da die Folle nach der Vorbehandlung gelagert und unter einer unterhalb der Elestizitätgronze
de@ Folienworkstoffes liegenden Zugspannung und einer Temperatur von etwa 30 bis
4° C varbrauchsfertig aufgewickelt wird.
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Ea ist zwar durch die Deutsche Patentschrift 973 03l ein Verfahren
bekannt, bei dem die fertige Folie vor oder nach dem Schneiden zu Bindern einer
kurzzeitigen Wärmebehandlun@ @e@ebcnenfalls unter glcichzeitiger knderung der Länge
um Bruch@@@@@ dor ursprunglichen Länge, oder einer leichten Reckung @@ @@@@@-teil
der ursprünglichen Lange ohne Einwirkung von @@@@ unverwor@en wird. Dieses b@kannte
Verfahren hat aber sp@@@@@@ die B@seitigung der Hoh@krümmung von band@ü@migen Magne@@@@@@@@
@rägern und eine Noigung zum EInrollen zum besseren Anli@@@ des Landes an den Magnetköpfen
zum Ziel; somit soll mit dem bekannten Verfahren eine ganz andere Aufgabe gelöst
worden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird hingegen erreicht, daß nach
dom Aufwickelvorgang die fertige Rolle ohne die Not-Kcndijcitrac-ialerFianschsohcibünabsolutfornbosa-und
allen Hußeren Einflüssen gegenüber, wie Temperaturschw@@@@@@@on, mechanischen Beanspruchungon
und ähnliches unempfindll@@ @@@ Weitere vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsze@@@en
Verfahrens aind in den Unteransprüchen enthalten und, e@@@@
das
Verfahren nach der Erfindung, in der folgenden Besckreibung srluuert und anhand
von einigen Beispielen veranschaulicht.
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Bevorzugt anwendbar ist das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung
von Kohlebandspulen für Schreib- und @hnlichen, @@@ einem Druckwerk ausgestattete
Maschinen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren setzt sich aus zwei voneinander getrennten
Verfahrensschritten zusammen : Der thermischen Vorbehandlung und dem eigentlichen
Aufwickelvorgang. Die thermische Vorbehandlung dient der Entspannung des Materials
und kann vorgenommen werden entweder an der Folie selbst oder aber an den bereits
vorher durch Aufschneiden der Folie entstandenen einzelnen Streifen, die nach ihrer
Vorbehandlung unter bestimmten Bedingungen auf eine Walze oder eine Spule aufgewickelt
werden. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß dieserzweite Verfahrensschritt unmittelbar
im Anschluß an den ersten stattfindet, sondern er kann zu einer beliebigen späteren
Zeit ausgeführt werden.
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Art und Stärke der Folie sowie Art und Stärke der Funktionsschicht
werden entsprechend der beabsichtigten Verwendung des fertigen Bandes gewählt. Soll
das Band z. B. als Farbband in Schreibmaschine. : benutzt werden, so kann die Folie
aus einem dehnbaren thermoplastischen Material, wie z. B. Zelluloseazetat, Zelluloseazetatbutyrat,
Polyäthylen, Nylon, Mylar oder dergleichen bestehen. Die Funktionsschicht, die beispielsweise
durch Kaschieren aufgebracht worden sein kann, enthält beispielsweise als Grundsubstanz
ein schwer schmelzbares polykristallines Wachs, ein harzartiges Material oder dergleichen.
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Der Werkstoff der Folie, die sowohl als Tramer für den daran haftenden
Überzug als aucii zur Verstärkung des Bandes selbst dient, hat \zorzug<-weise
die folgenden Kennwerte : Elastizitätsmodul 3,0 x 104kg/cm², Längsdehnungsfaktor
von mindestens 10 %, linearer thermischer Dehnung-Koeffizient maximal 7 x 10'/Csowie
eine Dicke von maximal 0, 05 mm.
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Die ie gewählte untere Grenze der Stärke des Films ist im wesentlichen
abhängig von der voraussichtlichen Beanspruchung des Bandes. Je geringer die zulSssige
Mindoststärke gewählt werden kann, um so größer ist selbstverständlich die auf eine
Spule vorgegebenen Außendurchmessars aufwickclbaroBandlängo.
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Die auflcaschierte Funktionsschicht hat vorzugsweise eine Dicke von
nicht unter 0,0012 mm und nicht liber 0,05 mm. Die pral : tische Anwendung des Bandes
erfolgt beispielsweise in einer Bandbreite von 8 mm und einer LAnge von 270 m fAr
eine Spule. Beim Durchlaufen der Nlaschino, in der das Band verwendet wird, wickelt
man im allgemeinen den verwendeten Anteil wiederum in Rollenform auf Die Vorbehandlung
gemäß dem erfindungsgomäßen Verfahren, die zur 13ntspannung des Materials dient,
erstreckt sich über einen Zeitraum von mindestens 20 Stunden bei einer Temperatur
von mindestens 30° C und höchstens 60 C ; dabei ist die erforderliche Vorbehandlungsdauer
um so kürzer, je haher. die gewahlte Temperatur ist, unter der die Folie gehalten
wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Zcitraum von 20 Stunden nicht unterschritten
werden darf, wenn die notwendige Wirkung zuverlässig erzielt werden soll.
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Bei Temperaturen unterhalb G0° C ist demnach eine längere Behandlungszeit
erforderlich, jedoch wird, wie Versuche ergeben haben, keine zusätzliche Wirkung
erzielt, wenn bei-einer Vorbehandlungstemperatur von 30° C die Zeit über mehr als
170 Stunden ausgedehnt wird.
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Diese Vorbehandlung gemäß der Erfindung kann in einem beliebigen
Raum oder auch in einem Ofen bekannter Bauart ausgefilhrt werden, in dem eine von
mechanischen Beanspruchungen freie Lagerung und eine Konstanthaltung der gewählten
Temperatur sichergestellt ist.
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Nach Ende dieser Vorbehandlung kann das so entspannte Band nunmehr
entweder sofort dem nachstehend beschriebenen weiteren Verfahr ansschritt oder zwecks
späterer Verarbeitung beliebig lange gelagert wodc. i.
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Im zweiten Verfahrensabschnitt wird das Material auf zinc-n Rotationskörper
aufgewickelt, wobei, wenn nicht schon vorder Vorbehandlung das Trennen in einzelne
Länder ausOefUhrt wurde, gleichzeitig das Aufschneiden in die Bandform durchgeführt
w@r@en kann. Das Sufwickeln kann in jedem beliebigen Wickelgerät erfolgen, bei dem
das Band während des Wickelvorgangs unter einer vorgesch@@ benen, kontrollierten
Spannung und einer bestimmten konstanten Te. nratur gehalten werden kann. Wird die
entspannte Folie erst während des Wickelvorgangs zu einzelnen B5ndern aufgeschnitten,
ist es möglich, gleichzeitig eine größere Anzahl von Bandrollen herzustellen.
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Uln die erfindungsgemäß erzielbare Formbeständigkeit nach dem Wickelvorgang
zu gewährleisten, ist es notwendig, daß das Band während des Aufwickelns nicht nur
unter einer bestimmten Spannung gehalten wird, sondern auch einer erhöhten Temperatur
ausgesetzt ist. Die Vorrichtung zum Beheizen des Bandes braucht ledialich so bemessen
zu sain, daß sie während des ca. 3 Minuten andauernden Aufwickelvorgangs eines Bandes
von ca. 270 m Länge dieses auf der vorgeschriebenen Temperatur hait. Werden die
in den folgenden Beispielen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
angegebenen Werte einschalten, so ist eine formhaltige Stabilität der Bandrolle,
die gemäß dem Verfahren hergestellt wurde, bei Dehnung, Kontraktion und ähnlichen
Erscheinungen, die später auftreten, gewährleistet, auch wenn das Band 0, Temperatured
im Bereich zwischen 10° und 60 C ausgesetzt wird.
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Beispiel 1 Ein Band besteht aus einer Folie von Zelluloseazetatbutyrat
in einer Stärke von 0, 022 mm ; die Funktionsschicht besteht aus einem Detro.-wachs
Grundmaterial in einer stsirke von 0,004 mm, in dem Farbstoff zum Drucken, beispielsweise
in einer Schreibmaschine, disperuiert ist.
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Die Vorbehandlung dieses Bandes erfolgt bei einer Tcmperntur von 40
C 24 Stunden lang. Das entspannte Material wird anschließend auf kleine Rollen aufgeteilt
und unter einer Spannung von 60 g/cm Bandbreite, entsprechend einer Zugbeanspruchung
von 43 g bei 3 min Bandbreite, und bei einer Verarbeitungstemperatur von 30 C aufgewickelt.
Die Nabe, auf die das Band aufgewickelt wird, hat einen Durchmesser von 38 mm und
ist für einen Außendurchmcsser der Rolle von 100 mm vorgesehen.
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Iieispiel la Das gleiche in Beispiel 1 beschriebene Bandmaterial
wird bei einer Temperatur von 30 C 48 Stunden lang vorbehandelt und sodann unter
einer Spannung von 40 g/cm Bandbreite bei einer Verarbeitungstemperatur von 30aufgewickelt.DasErgebnis
dieses Versuches entspricht etwa dem des in Beispiel 1 beschriebenen.
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Beispiel 2' Das Band besteht aus 0,02 mm dickem Polyäthylen einem
spezifischem Gewicht von 0, 95 und ist mit einer aus Pilanzenwachsgrundmaterial
bestehenden Funktionsschicht versehen, in die ein Farbstoff für Druckzwecke, beispielsweise
in einer Schreibmaschine, dispergicrt ist ; die aufgetragene Schicht hat eine Stärke
vo@ 0, 005 mm. Die Vorbehandlung dauert 30 Stunden um ! wird bei einer Temperatur
von 40° C ausgeführt. Das Aufwickeln des entspannten Bandes erfolgt unter einer
Spannung von 120 g/cm Landbreite und einer Verarbeitungstemperatur von 40° C. Die
IX der so hergestellten H. olle entspricht dem Ergebnis der in den vorhergehenden
Beispielen beschriebenen Verfahrensweisen.
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Beispiel 2a Der gleiche Werketoff wie in Beispiel 2 wird bei einer
Temperatur von 40° C 56 Stunden lang vorbehandelt und anschlicßcnci unter @@@@ Spannung
von 60 g/cm Bandbreite und bei einer Verarbeitungstenperatur von 35° C aufgewickelt.
Maßhaltigkeit und FormbcßtAndlgkeit entsprechen wiederum der in den vorhergehenden
Belspielen tenannten Rollen.
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Beispiel 3 Das Bandmaterial besteht aus PolySthylen von 0,023 n3m
StArlce mit einem spezifischen Gewicht von 0,96 ; die Basis für die Funktionsschicht
bildet wiederum ein Pflanzenwachsgrundmaterial, in das, ein Farbstoff zum Abdruck
in einer Schreibmaschine dispergiert ist ; die StSrke dieser Funktionsschicht betrdgt
0,05 mm. Die Vorbehandlung dauert 48 Stunden und erfolgt bei einer Temperatur von
40 C. Im zweiten Verfahrensschrftt wird das Band unter einer Spannung von 160 g/cm
Bandbreite und bei einer Temperatur von 40 C aufgewickelt. Das qualitative Ergebnis
ist wiederum nahezu identisch mit den in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen
Eusführungen des Verfahrens.
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Beispiel 3a Das gleiche Material wie in Beispiel 3 wird 60 Stunden
lang bei einer Temperatur von 40 C vorbehandelt und anschließend unter einer Zugbeanspruchung
von 80 g/cm Bandbreite und bei einer Temperatur von 40° C zu Rollen aufgewickelt.
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Durch die Beispiele wurde auch gezeigt, daß nach dem erfindun, « sgemäßen
Verfahren unter Anwendung unterschiedlicher Temperaturwerte, V'orbehandlungszeiten
und Spannungswerte, die gemäß der
Erfindung in einer gegenseitigen
Wechselwirkunx stehen, gleiche Ergebnisse hinsichtlich der FormbestEndigkeit der
aufgewickelten liolle erzielbar sind ; die auf und des erfindungsgermäßen Verfahrens
gewickelten rollen zeigen eine absolut zuverlassige Formbeständigkeit gegen Beanspruchungen
mechanischer Art und gegen Temperaturschwankungen, die in dem Bereich zwischen +10°
und +60 : liegen.
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Die angegebenen Werte für die Zugbeanspruchung des Bandes beim Aufwickeln
auf die Nabe sind so gewählt, daß die Dehnungsfähigkeit des Bandes im elastischen
Bereich nicht vollståndig ausgeoiitzt ist, sondern nur zu einem Teil, so daß auch
nach dem Aufwickeln des B-indes dieses noch eine nennenswerte Elastizität hinsichtlich
seiner Zugbeanspruchung aufweist.