DE1479317B2

DE1479317B2 - Verfahren zum formhaltigen Aufwickeln thermoplastischer Folien

Info

Publication number: DE1479317B2
Application number: DE19611479317
Authority: DE
Inventors: Donald William Winchester Clark; Perry Alwin Brooks Lexington Fayette; Ky. Seager (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1960-08-12
Filing date: 1961-07-01
Publication date: 1970-05-27
Also published as: CH394590A; ES269576A1; GB913913A; NO121180B; DE1479317A1; US3061886A; DK117252B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum formhaltigen Aufwickeln thermoplastischer Folien hoher Elastizität mit einer auf der Oberfläche aufgebrachten Funktionsschicht, insbesondere zum Herstellen von Kohlebandspulen.

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 Überzug aufweist und entsprechend dessen Zusammensetzung und Eigenschaften Verwendung findet als Farbband für Druckwerke, als Klebeband, als Magnetband, zu Schutzzwecken oder zu Schmuckzwecken.

Besondere Bedeutung haben derartige Bänder, die mit einer Carbonschidit versehen sind und in Schreibwerken, insbesondere Schreibmaschinen, Verwendung finden, da sie dank ihren Eigenschaften eine große Zähl 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 bei starker Inanspruchnahme mit plastischer Verformung des Bandes ohne Einfluß auf die Güte des Abdruckes ist; weiterhin gewährleisten solche Bänder ein gestochen klares, auch bei starker Vergrößerung saubere Kanten aufweisendes Schriftbild und vermeiden das gefürchtete Verschmutzen der Drucktypen. Die äußerst geringe Dicke des Bandes ermöglicht es, auf einer Spule gegebener Größe mehr Länge aufzuwickeln, so daß die Zeitabstände zwischen dem Farbbandwechsel vergrößert sind.

Außerdem tritt bei solchen Bändern kein Verschmutzen der Hände bei der Handhabung und kein Verwischen des Abdruckes auf; auch besteht die Möglichkeit, auf einfache Weise jede beliebige gewünschte Druckfarbe aufzubringen.

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 Flansche sie führen, nachträglich verrutscht oder ihre Form verliert. Solche nachträglichen Verformungen entstehen häufig infolge Veränderung der Umgebungstemperatur, und zwar insbesondere durch die Kräfte, die die Funktionsschicht auf das Band ausübt, da beide Temperaturausdehnungskoeffizienten sich voneinander unterscheiden. Dadurch oder durch mechanische Einwirkungen kann eine axiale Verschiebung der Bandlagen, ein Auf werfen der Rolle in eine Schüsselform und eine Zerstörung der einheitlichen Wicklung des Bandes auftreten. Auch löst sich häufig das Band vom Spulenkern. Man hat diese Erscheinungen durch zahlreiche Maßnahmen zu verhindern gesucht, indem man Spezialnaben vorsah, die federnde Elemente enthielten, gekerbte Naben oder solche verhältnismäßig großen Durchmessers. Die dadurch erreichbare Ausgleichswirkung ist jedoch größtenteils auf den auf der Nabe aufliegenden innersten Teil des Bandes begrenzt, so daß die erwähnten Schwierigkeiten im äußeren Teil der Bandrolle nicht beseitigt waren.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, diese Schwierigkeiten durch eine entsprechende Behandlung des Materials selbst zu beseitigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Folie vor dem Aufwickeln in mechanisch unbeanspruchtem Zustand 20 bis 170 Stunden einer konstanten Temperatur zwischen 30 und 6O⁰C ausgesetzt wird, wobei zwischen der gewählten Temperatur und der Vorbehandlungsdauer eine Wechselbeziehung besteht, danach gelagert und dann unter einer unterhalb der Elastizitätsgrenze des Folienwerkstoffes liegenden Zugspannung und einer

ίο Temperatur von etwa 30 bis 40° C verbrauchsfertig aufgewickelt wird.

Das Verfahren nach der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung erläutert und an Hand von einigen Beispielen veranschaulicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren setzt sich 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 dieser zweite Verfahrensschritt unmittelbar im Anschluß an den ersten stattfindet, sondern er kann zu einer beliebigen späteren Zeit ausgeführt werden.

Art und Stärke der Folie sowie Art .und Stärke der Funktionsschicht werden entsprechend der beabsichtigten Verwendung des fertigen Bandes gewählt. Soll das Band ζ. B. als Farbband in Schreibmaschinen benutzt werden, so kann die Folie aus einem dehnbaren thermoplastischen Material, wie z. B. Zelluloseazetat, Zelluloseazetatbutyrat, Polyäthylen, Nylon, Polyterephthalat od. dgl. bestehen. Die Funktionsschicht, die beispielsweise durch Kaschieren aufgebracht worden sein kann, enthält beispielsweise als Grundsubstanz ein schwer schmelzbares polykristallines Wachs, ein harzartiges Material od. dgl. Der Werkstoff der Folie, die sowohl als Träger für den daran haftenden Überzug als auch zur Verstärkung des Bandes selbst dient, hat vorzugsweise die folgenden Kennwerte: Elastizitätsmodul 3,0 · 10⁴ kg/cm², Längsdehnungsfaktor von mindestens 10 °/o, linearer thermischer Dehnungskoeffizient maximal 7 · 10~⁵/° C sowie eine Dicke von maximal 0,05 mm. Die gewählte untere Grenze der Stärke des Films ist im wesentlichen abhängig von der voraussichtlichen Beanspruchung des Bandes. Je geringer die zulässige Mindeststärke gewählt werden kann, um so größer ist selbstverständlich die auf eine Spule vorgegebenen Außendurchmessers aufwickelbare Bandlänge.

Die aufkaschierte Funktionsschicht hat vorzugsweise eine Dicke von nicht unter 0,0012 mm und nicht über 0,05 mm. Die praktische Anwendung des Bandes erfolgt beispielsweise in einer Bandbreite von 8 nun und einer Länge von 270 m für eine Spule. Beim Durchlaufen der Maschine, in der das Band verwendet wird, wickelt man im allgemeinen den verwendeten Anteil wiederum in Rollenform auf.

Die Vorbehandlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, die zur Entspannung des Materials dient, erstreckt sich über einen Zeitraum von mindestens 20 Stunden bei einer Temperatur von mindestens 3O⁰C und höchstens 6O⁰C; dabei ist

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die erforderliche Vorbehandlungsdauer um so kürzer, messer von 38 mm und ist für einen Außendurchje höher die gewählte Temperatur ist, unter der die messer der Rolle von 100 mm vorgesehen.
Folie gehalten wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß . ^₁₁
der Zeitraum von 20 Stunden nicht unterschritten Beispiel la
werden darf, wenn die notwendige Wirkung zuver- 5 Das gleiche im Beispiel 1 beschriebene Bandlässig erzielt werden soll. Bei Temperaturen unter- material wird bei einer Temperatur von 30° C halb 60° C ist demnach eine längere Behandlungs- 48 Stunden lang vorbehandelt und sodann unter zeit erforderlich, jedoch wird, wie Versuche ergeben einer Spannung von 40 g/cm Bandbreite bei einer haben, keine zusätzliche Wirkung erzielt, wenn bei Verarbeitungstemperatur von 30° C aufgewickelt, einer Vorbehandlungstemperatur von 30° C die Zeit io Das Ergebnis dieses Versuches entspricht etwa dem über mehr als 170 Stunden ausgedehnt wird. des im Beispiel 1 beschriebenen.

Diese Vorbehandlung gemäß der Erfindung kann . .
in einem beliebigen Raum oder auch in einem Ofen Beispiel 2
bekannter Bauart ausgeführt werden, in dem eine Das Band besteht aus 0,02 mm dickem PoIyvon mechanischen Beanspruchungen freie Lagerung 15 äthylen mit einem spezifischen Gewicht von 0,95 und eine Konstanthaltung der gewählten Temperatur und ist mit einer aus Pflanzenwachsgrundmaterial sichergestellt ist. Nach Ende dieser Vorbehandlung bestehenden Funktionsschicht versehen, in die ein kann das so entspannte Band nunmehr entweder Farbstoff für Druckzwecke, beispielsweise in einer sofort dem nachstehend beschriebenen weiteren Schreibmaschine, dispergiert ist; die aufgetragene Verfahrensschritt oder zwecks späterer Verarbeitung 20 Schicht hat eine Stärke von 0,005 mm. Die Vorbeliebig lange gelagert werden. behandlung dauert 36 Stunden und wird bei einer

Im zweiten Verfahrensabschnitt wird das Material Temperatur von 40° C ausgeführt. Das Aufwickeln auf einen Rotationskörper aufgewickelt, wobei, wenn des entspannten Bandes erfolgt unter einer Spannung nicht schon vor der Vorbehandlung das Trennen in von 120 g/cm Bandbreite und einer Verarbeitungseinzelne Bänder ausgeführt wurde, gleichzeitig das 25 temperatur von 40° C. Die Formbeständigkeit der Aufschneiden in die Bandform durchgeführt werden so hergestellten Rolle entspricht dem Ergebnis der kann. Das Aufwickeln kann in jedem beliebigen in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Wickelgerät erfolgen, bei dem das Band während des Verfahrensweisen.
Wickelvorgangs unter einer vorgeschriebenen, kon- . .
trollierten Spannung und einer bestimmten konstan- 30 Beispiel2a
ten Temperatur gehalten werden kann. Wird die Der gleiche Werkstoff wie im Beispiel 2 wird bei entspannte Folie erst während des Wickelvorgangs einer Temperatur von 40° C 56 Stunden lang vorzu einzelnen Bändern aufgeschnitten, ist es möglich, behandelt und anschließend unter einer Spannung gleichzeitig eine größere Anzahl von Bandrollen von 60 g/cm Bandbreite und bei einer Verarbeitungsherzustellen. Um die erzielbare Formbeständigkeit 35 temperatur von 35° C aufgewickelt. Maßhaltigkeit nach dem Wickelvorgang zu gewährleisten, ist es und Formbeständigkeit entsprechen wiederum der notwendig, daß das Band während des Aufwickeins in den vorhergehenden Beispielen genannten Rollen, nicht nur unter einer bestimmten Spannung gehalten

wird, sondern auch einer erhöhten Temperatur aus- Beispiel 3

gesetzt ist. Die Vorrichtung zum Beheizen des 40 Das Bandmaterial besteht aus Polyäthylen von

Bandes braucht lediglich so bemessen zu sein, daß 0,023 mm Stärke mit einem spezifischen Gewicht

sie während des etwa 3 Minuten andauernden Auf- von 0,96; die Basis für die Funktionsschicht bildet

wickelvorgangs eines Bandes von etwa 270 m Länge wiederum ein Pflanzenwachsgrundmaterial, in das

dieses auf der vorgeschriebenen Temperatur hält. ein Farbstoff zum Abdruck in einer Schreibmaschine

Werden die in den folgenden Beispielen für die 45 dispergiert ist; die Stärke dieser Funktionsschicht

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt 0,05 mm. Die Vorbehandlung dauert 48 Stun-

angegebenen Werte eingehalten, so ist eine form- den und erfolgt bei einer Temperatur von 40° C. Im

haltige Stabilität der Bandrolle, die gemäß dem Ver- zweiten Verfahrensschritt wird das Band unter einer

fahren hergestellt wurde, bei Dehnung, Kontraktion Spannung von 160 g/cm Bandbreite und bei einer

und ähnlichen Erscheinungen, die später auftreten, 50 Temperatur von 40° C aufgewickelt. Das qualitative

gewährleistet, auch wenn das Band Temperaturen Ergebnis ist wiederum nahezu identisch mit den in

im Bereich zwischen 10 und 60° C ausgesetzt wird. den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Aus-

_, . . , _Λ führungen des Verfahrens.

Beispiel 1 ⁶

Ein Band besteht aus einer Folie von Zellulose- 55 Beispiel 3a
azetatbutyrat in einer Stärke von 0,022 mm; die Das gleiche Material wie im Beispiel 3 wird Funktionsschicht besteht aus einem Petrolwachs- 60 Stunden lang bei einer Temperatur von 40° C grundmaterial in einer Stärke von 0,004 mm, in dem vorbehandelt und anschließend unter einer Zug-Farbstoff zum Drucken, beispielsweise in einer beanspruchung von 80 g/cm Bandbreite und bei Schreibmaschine, dispergiert ist. Die Vorbehandlung 60 einer Temperatur von 40° C zu Rollen aufgewickelt, dieses Bandes erfolgt bei einer Temperatur von Durch die Beispiele wurde auch gezeigt, daß nach 40° C 24 Stunden lang. Das entspannte Material dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Anwenwird anschließend auf kleine Rollen aufgeteilt und dung unterschiedlicher Temperaturwerte, Vorbehandunter einer Spannung von 60 g/cm Bandbreite, ent- lungszeiten und Spannungswerte, die gemäß der sprechend einer Zugbeanspruchung von 48 g bei 65 Erfindung in einer gegenseitigen Wechselwirkung 8 mm Bandbreite, und bei einer Verarbeitungs- stehen, gleiche Ergebnisse hinsichtlich der Formtemperatur von 30° C aufgewickelt. Die Nabe, auf beständigkeit der aufgewickelten Rolle erzielbar die das Band aufgewickelt wird, hat einen Durch- sind; die gewickelten Rollen zeigen eine absolut

zuverlässige Formbeständigkeit gegen Beanspruchungen mechanischer Art und gegen Temperaturschwankungen, die in dem Bereich zwischen + 10 und + 60° C liegen. 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 vollständig ausgenutzt ist, sondern nur zu einem Teil, so daß auch nach dem Aufwickeln des Bandes dieses noch eine nennenswerte Elastizität hinsichtlich seiner Zugbeanspruchung aufweist.

Claims

Patentansprüche:

■ - 1. Verfahren zum formhaltigen Aufwickeln thermoplastischer Folien hoher Elastizität mit einer auf der Oberfläche aufgebrachten Funktionsschicht, insbesondere zum Herstellen von Kohlebandspulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie vor dem Aufwickeln in mechanisch unbeanspruchtem Zustand 20 bis 170 Stunden einer konstanten Temperatur zwischen 30 und 60° C ausgesetzt wird, wobei zwischen der gewählten Temperatur und der Vorbehandlungsdauer eine Wechselbeziehung besteht, danach gelagert und dann unter einer unterhalb der Elastizitätsgrenze des Folienwerkstoffes liegenden Zugspannung und einer Temperatur von etwa 30 bis 40° C verbrauchsfertig aufgewickelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die gegenseitige Abhängigkeit von Vorbehandlungsdauer und -temperatur, derart, daß die Vorbehandlung bei 60° C konstanter Temperatur über mindestens 20 Stunden und bei der Mindesttemperatur von 30° C bis zu 170 Stunden erstreckt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwickeln des vorbehandelten Werkstoffes bei 30° C unter einer Zugbeanspruchung zwischen 20 und 40 kg/cm² erfolgt und bei 40° C unter einer Zugspannung zwischen 40 und 70 kg/cm².
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie nach der Vorbehandlung während des Aufwickeins kontinuierlich in Streifen geschnitten wird, so daß eine Bandrolle entsteht.