DE1504443C - Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von Kunststofffolienbahnen - Google Patents

Description

Längsrichtung angewandten Temperatur liegt, durch das Eingangs-Zugwalzensystyejn geführt, an den Rändern von schmalen, nicht miteinander verbundenen Kluppen, welche parallel oder annähernd parallel zur Längsrichtung der Folienbahn in Laufschienen laufen und von der Folienbahn mitgezogen werden, gefaßt, nach dem Verstrecken auf eine Temperatur unterhalb der Strecktemperatur abgekühlt und unmittelbar vor dem Passieren des Ausgangs-Zugwalzensystems von den Kluppen freigegeben wird. Schmale Kluppen, wie sie z. B. in der deutschen Patentschrift 1258 591 beschrieben sind, können mit Hilfe von Kugellagern u. dgl. so leicht beweglich auf den Schienen geführt werden, daß sie der Vorwärtsbewegung der Folienbahn, die sich während der Längsverstreckung beschleunigt, ohne andersweitig befördert zu werden, folgen oder selbst unter ungünstigen Verhältnissen, z.B. bei der Längsverstrekkung extrem dünner Folien, wenigstens soweitgehend folgen, daß eine Anpassung ihrer Vorwärtsbewegung an die der Folienbahn mit einfachen Mitteln möglich ist.

Da bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Erwärmung der Folienbahn auf Verstreckungstemperatur in beliebigem Maß auf die Wegstrecke nach dem Eingangs-Zugwalzensystem verlagert werden kann, läßt sich die Temperatur,, bei welcher die Folienbahn über dieses Walzensystem geführt wird, so weit absenken, daß jede Beeinträchtigung der Folienoberfläche, z. B. durch Quetschwalzenandruck, ausgeschlossen ist. An sich könnte diese Temperatur beliebig weit abgesenkt werden. Mit Rücksicht darauf, daß die Folienbahn nach dem Passieren des Eingangs-Zugwalzensystems wieder auf die zur Längsstreckung nötige Temperatur zu erwärmen ist, wird man sie jedoch nur um das notwendige Maß senken und auch das Zugwalzensystem auf die in diesem Sinne optimale Temperatur temperieren. Diese Temperatur, mit welcher die Folienbahn durch das Eingangs-Zugwalzensystem laufen soll, liegt mindestens 10°, vorzugsweise mindestens 30° C unter der beim Längsstrecken angewendeten Temperatur. Dabei ist noch folgendes zu berücksichtigen: Bei der vorausgehenden Querverstreckung der Folienbahn muß diese im Ausgangsteil des Querstreckrahmens so weit abgekühlt werden, daß sie beim Entlassen aus den Kluppen des Querstreckrahmens nicht mehr stärker zusammenschrumpft. In allen bisher untersuchten Fällen liegt diese Temperatur niedriger als diejenige, bei welcher die Folienbahn ohne Beeinträchtigung ihrer Oberfläche durch das Eingangs-Zugwalzensystem des Längsstreckwerkes geführt werden kann. Das Wiederaufwärmen der Folienbahn auf Längsstrecktemperatur kann innerhalb bestimmter Grenzen vor und hinter dem Eingangs-Zugwalzensystem erfolgen. In dem einen Grenzfall wird die Folienbahn mit der Temperatur, auf welche sie im Ausgangsteil des Querstreckrahmens abgekühlt worden ist, über das Eingangs-Zugwalzensystem geführt und hinter diesem auf Längsstrecktemperatur erwärmt. In dem anderen Grenzfall wird die aus dem Breitstreckrahmen austretende Folienbahn bereits vor dem Eingangs-Zugwalzensystem und in diesem selbst, z. B. durch Herumführen um entsprechend temperierte Walzen, bis auf diejenige Temperatur erwärmt, bei welcher gerade noch keine Beeinträchtigung der Folienoberfläche durch die Quetschwalzeneinwirkung möglich ist und bei welcher auch noch kein störender Rückschrumpf in der Querrichtung der Folienbahn abläuft, und nach dem Passieren des Eingangs-Zugwalzensystems nur noch um den verbliebenen, nicht mehr so großen Differenzbetrag bis zur Längsstrecktemperatur aufgeheizt. In diesem Fall kann das Längsstreckwerk einschließlich seiner Kluppenführung kürzer gehalten werden. Es empfiehlt sich, diesen Vorteil anzustreben, d. h. also für die in Frage kommende Folienart zunächst die obere

ίο Grenztemperätur zu ermitteln, bei welcher die Bahn mit Sicherheit unter Vermeidung der beiden obengenannten Nachteile durch das verwendete Eingangs-Zugwalzensystem geführt werden kann, die Vorwärmung bis zu dieser Temperatur durchzuführen und den Aufheizweg der Folienbahn innerhalb des Längsstreckwerkes entsprechend zu beschränken.

Wenn die Folienbahn beim Aufheizen hinter dem Eingangs-Zugwalzensystem die Verstreckungstemperatur erreicht hat, verstreckt sie sich unter dem Zug

ao des nachgeschalteten Ausgangs-Zugwalzensystems und wird nach Ablauf der Längsverstreckung abgekühlt, vorteilhafterweise mindestens auf die Temperatur, mit welcher sie das Eingangs-Zugwalzensystem durchlaufen hat, und dem Ausgangs-Zugwalzensystem

as zugeführt. Auf der Strecke zwischen den beiden Zugwalzensystemen werden ihre Ränder, vorteilhafterweise bis möglichst nahe an die Zugwalzensysteme heran, von schmalen Kluppen gehalten, welche in Leitschienen laufen.

Das Erwärmen der Folienbahn auf die Längsstrecktemperatur erfolgt beispielsweise durch Anblasen mit Luft, welche um einen geringen Betrag über die gewünschte Verstreckungstemperatur erwärmt ist. Es ist zweckmäßig, das Erwärmen der Folienbahn so zu regulieren, daß die Längsverstrekkung der Folienbahn immer etwa an der gleichen Stelle zwischen den beiden Zugwalzensystemen einsetzt. Das Einsetzen der Längsverstreckung ist an der Vorwärtsbewegung der Kluppen leicht zu erkennen.

Mitunter ist es vorteilhaft, außer der Erwärmung mit heißer Luft eine Erwärmung der Folienbahn an der Stelle, an der die Längsstreckung beginnen soll, durch Heizstrahler vorzunehmen.

Im übrigen ist im Grunde jede Methode zur Aufheizung der Folienbahn brauchbar, durch welche . diese, ohne mit Festkörpern in Kontakt zu kommen, gleichmäßig und mit einstellbarer' Geschwindigkeit auf dieVerstreckungstemperaturerwärmt werden kann.

Wenn die Folienbahn nach dem Passieren des Ausgangs-Zugwalzensystems auf Rollen aufgewickelt werden soll, ist es zweckmäßig, ihre Abkühlung, die nach der Längsstreckung zwischen den bis dahin noch nicht durchlaufenen Teilen der Leitschienen und im Ausgangs-Zugwalzensystem vorgenommen wird, möglichst intensiv durchzuführen. Wenn dagegen die Folie nach Passieren des Ausgangs-Zugwalzensystems einer weiteren Wärmebehandlung unterworfen werden soll, genügt es, die Folienbahn auf die Temperatur abzukühlen, die sie bei der Durchführung durch das Eingangs-Zugwalzensystem hatte. Die Abkühlung kann auch hier beispielsweise durch Anblasen mit Luft von entsprechend herabgesetzter Temperatur besorgt werden.

Im Bereich des Längsstreckweges und eine ausreichende Strecke davor und danach sind beiderseits der Folienbahn die parallel oder angenähert parallel zueinander verlaufenden Leitschienen angebracht, in denen in an sich bekannter Weise die Kluppen in der

Laufrichtung der Folienbahn laufen. Durch weitere an sich bekannte Leitschienen werden die Kluppen vom Ende der jeweiligen Leitschiene, die sie von dem Eingangs-Zugwalzensystem zu dem Ausgangs-Zugwalzensystem hinführt, zu deren Anfang zurückgeführt. Es sind, wie es an sich ebenfalls von anderen Verfahren bekannt ist, ferner Transportvorrichtungen vorgesehen, welche die Kluppen von den Enden der hinführenden Leitschienen zu deren Anfängen durch die rückführenden Leitschienen bewegen, und weiterhin Steuerungsorgane vorgesehen, welche dafür sorgen, daß die Kluppen die Folienbahnränder zwischen dem Eingangs-Zugwalzensystem und dem Anfang der Streckstrecke ergreifen und ergriffen halten, bis sie von der Folienbahn über die Streckstrecke und die anschließende Kühlzone hinausgebracht worden sind, und welche dafür sorgen, daß die Kluppen danach die Folienbahnränder freigeben.

Die in den Leitschienen geführten Kluppen stehen untereinander in keiner Verbindung, welche ihre ao Laufgeschwindigkeit und die Änderung ihres gegenseitigen Abstandes für ein bestimmtes Längsstreckverhältnis mechanisch festlegen würde. Es ist ein Vorteil, daß die leicht beweglichen Kluppen unverbunden sind und daß ihre Laufgeschwindigkeit und die Änderung ihres gegenseitigen Abstandes, vor allem auf dem Streckweg, nur durch ihre Verbindung mit den Rändern der Folienbahn bestimmt wird. Die Masseträgheit der Kluppen und die bei ihrer Mitnahme durch die Folienbahn unvermeidlich auftretenden Reibungskräfte sind in der Mehrzahl der Fälle ohne Einfluß auf die Gleichmäßigkeit der Verstreckung der Folienbahn. Jedoch kann, falls es gewünscht wird, die Vorwärtsbewegung der Kluppen, z. B. auf der Streckstrecke, durch von außen einwirkende Vorschubvorrichtungen unterstützt werden, welche nur so viel Kräfte übertragen, daß keine Voreilung der Kluppen gegenüber der Folienbahn eintritt. Angaben über solche Vorschubeinrichtungen findet man in der deutschen Patentschrift 1258 591.

Um die Reibungskräfte, welche die Beweglichkeit der Kluppen in den Leitschienen vermindern, herabzusetzen, laufen sie zweckmäßigerweise in Kugellagern oder anderen reibungsarmen Lagerungen. Die Verwendung einer großen Zahl von schmalen KIuppen, wie es in der genannten deutschen Patentschrift 1 258 591 für das simultane Längs- und Querstrecken von Kunststoffolien beschrieben ist, bietet auch bei dem vorliegenden Verfahren viele Vorteile.

Die beiderseits der Folienbahn befindlichen, von dem Eingangs- zu dem Ausgangs-Zugwalzensy'stem einführenden Leitschienen ordnet man im allgemeinen vorzugsweise derart an, daß sie vom Beginn zum Ende der Längsstreckstrecke in einem kleinen Winkel aufeinander zu laufen. Der Winkel beträgt dabei in der Regel nur einige Winkelgrade. Man läßt damit eine gewisse Breitenschrumpfung der Folienbahn während ihrer Längsstreckung zu. Der eingestellte Grad der Schrumpfung richtet sich nach den gewünschten Eigenschaften der Folie, beispielsweise hinsichtlich ihrer endgültigen Schrumpffähigkeit in die Breite, ihrer Maßbeständigkeit oder ihrer Freiheit von inneren Spannungen. Eine schwach konvergierend verlaufende Schienenführung in der Längsstreckslrecke begünstigt im.übrigen die Vorwärtsbewegung der Kluppen, insbesondere ihre Beschleunigung während der Längsvcrstreckung der Folicn-I)JiIm. Die vorgesehene Schrumpfung der Folicnhnhn in die Breite darf jedoch in keinem Fall so groß sein, daß die Breitenschrumpfung über die Bahnbreite hin ungleichmäßig wird, und ist daher so zu bemessen, daß die Folienbahn in der Streckzone und in deren Nachbarschaft stets unter einer gewissen Querspannung steht.

An Hand von F i g. 1 und 2 wird schematisch ein Beispiel für die Durchführung des Verfahrens näher erläutert.

F i g. 1 zeigt das Schema einer für das Verfahren brauchbaren Vorrichtung in Aufsicht; Fig. 2 zeigt das Schema in Seitenansicht.

In einem Abstand von mehr als 6 m voneinander sind zwei Zugwalzensysteme, nämlich ein Eingangs-Zugwalzensystem Z₁ und ein Ausgangs-Zugwalzensystem Z₂ angeordnet, die beispielsweise mit 15 bzw. 60 m/min Umfangsgeschwindigkeit laufen. Durch nicht dargestellte, an sich bekannte Transport- und Steuervorrichtungen werden schmale, leicht laufende, nicht miteinander verbundene Kluppen hinter dem Eingangs-Zugwalzensystem Z₁ in dichter Folge an den Rändern der Folienbahn zum Eingriff gebracht. Die Kluppen werden von der Folienbahn aus PoIyäthylenglykolterephthalat auf annähernd parallel zueinander laufenden hinführenden Leitschienen R₁ und R₂ bis kurz vor das Ausgangs-Zugwalzensystem Z_i mitgenommen, wo sie geöffnet und in rückführende Leitschienen R₃ und R_A eingeführt werden, in denen sie zu dem Anfang der Leitschienen R₁ und R₂ zurückbefördert werden.

Die mit einer Temperatur von 55° C aus dem Breitstreckrahmen austretende, etwa 80 μ dicke Folie aus Polyäthylenglykolterephthalat wird bei einer Geschwindigkeit von 15 m/min über auf 78° C aufgeheizten Vorwärmwalzen W₁ bis W₄ und das auf dieselbe Temperatur geheizte Eingangs-Zugwalzensystem Z₁ geführt und in einer Anwärmzone A mit heißer Luft von 95 bis 100° C von beiden Seiten angeblasen. Die Aufheizung wird so einreguliert, daß die Längsverstrebung der Folienbahn nach einer Anwärmstrecke von 3000 mm einsetzt. Die angrenzende Streckzone S hat eine Länge von etwa 400 mm. Sie wird durch eine darauffolgende Kühlzone K beendet. Anschließend durchläuft die verstreckte Folienbahn die Kühlzone K von etwa 2600 mm Länge und schließlich das Ausgangs-Zugwalzensystem Z₂, das mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min angetrieben ist. Die Folienbahn läuft in das Längsstreckwerk mit einer Breite von 1530 mm ein. Nach dem Fassen ihrer Ränder beträgt die freie Bahnbreite zwischen den Kluppen 1500 mm. Die Breite wird in den ersten beiden Dritteln der Anwärmzone A konstant gehalten, während sie im letzten Drittel um etwa 1,4% auf 1480 mm vermindert wird. In der Streckzone S wird eine weitere Breitenverminderung um 2,7% auf 1440 mm zugelassen. Der Abstand der Leitschienen R₁ und R₂ voneinander und damit die Bahnbreite bleibt für den größten Teil der Kühlzone konstant. Nur auf den letzten 600 mm der Kluppenführung laufen dann die 'beiden Leitschienen/?, und R₂ nochmals geringfügig (um etwa 0,7%) zusammen. Dieses Zusammenlaufen ist empfehlenswert, um das öffnender Kluppen bei herabgesetzter Querspannung der Folienbahn durchführen zu können.

Häufig soll die biaxial vcrstrccktc Folienbahn im gespannten Zustand bei höherer Temperatur noch njichbchandelt werden, um den kristallinen Anteil im Polymeren zu erhöhen und die vorstreckte Folie

damit dimensionsbeständiger zu machen. Bei der
Wärmevergütung erfolgt meist auch eine Vergleichmüßigung von örtlichen Spannungsunterschieden, die
eventuell bei der Verstreckung der Folien durch
geringfügige Temperaturdiilerenzen u. dgl. entstanden
sein können.

Um die Wärmevergütung im unmittelbaren Anschluß an die vorliegend beschriebene Längsverstrekkung durchführen zu können, ist es notwendig, an
Stelle des in F i g. 1 skizzierten Abzugs-Zugwalzcn-

systems Z.₂ ein oder zwei Quetschwalzenpaare anzuwenden, die mit ihren Ballen nur auf dem Teil der Folienoberfläche angreifen, der von den Kluppen freigelassen ist, ferner die Schienenfiihrung für die 5 Kluppen zu verlängern und die Kluppen erst zu öffnen, nachdem die Wärmevergütung der biaxial verstreckten Folienbahn abgeschlossen ist. Die Quetschwalzenpaare bestehen in diesem Falle vorzugsweise aus einer gummierten Walze und einer ίο Stahlwalze.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Patentansprüche: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesse-

1. Verfahren zur Verbesserung der physika- rung der physikalischen Eigenschaften von Kunstlischen Eigenschaften von Kunststoffolienbahnen, stoffolienbahnen, bei welchem die Folienbahn zubei welchem die Folienbahn zunächst in ihrer nächst in ihrer Querrichtung und dann in einer zwi-Querrichtung und dann in einer zwischen einem 5 sehen einem Eingangs- und einem Ausgangs-Zug-Eingangs- und einem Ausgangs-Zugwalzensystem walzensystem liegenden Streckzone in ihrer Längsliegenden Streckzone in ihrer Längsrichtung ge- richtung gestreckt wird, wobei die Folienbahn bei streckt wird, wobei die Folienbahn bei einer einer unter der Strecktemperatur liegenden Tempeunter der Strecktemperatur liegenden Tempe- ratur in die Streckzone eingeführt und erst innerhalb ratur in die Streckzone eingeführt und erst inner- io der Streckzone auf Strecktemperatur erwärmt wird, halb der Streckzone auf Strecktemperatur er- Die kontinuierliche Streckung zur Verbesserung wärmt wird, dadurch gekennzeichnet, der physikalischen Eigenschaften von thermoplastidaß die Folienbahn bei einer Temperatur, die sehen Folienbahnen erfolgt mitunter so, daß in erster mindestens 10° C unter der beim Strecken der Stufe die Querstreckung erfolgt und die Folienbahn Folienbahn in ihrer Längsrichtung angewandten 15 in zweiter Stufe durch zwei mit verschiedener GeTemperatur liegt, durch das Eingangs-Zugwalzen- schwindigkeit laufende Zugwalzensysteme bei Temsystem geführt, an den Rändern von schmalen, peraturen unterhalb des Kristallit-Schmelzpunktes nicht miteinander verbundenen Kluppen, welche in Längsrichtung verstreckt wird. Das Eingangszugparallel oder annähernd parallel zur Längsrich- walzensystem bestimmt die Laufgeschwindigkeit der tung der Folienbahn in Laufschienen laufen und ao Folienbahn vor der Längsverstreckung, das Ausvon der Folienbahn mitgezogen werden, gefaßt, gangszugwalzensystem ihre Laufgeschwindigkeit nach nach dem Verstrecken auf eine Temperatur der Verstreckung. Die Durchführung der Längsunterhalb der Strecktemperatur abgekühlt und Streckung nach der Breitstreckung bringt den Vorteil, (I unmittelbar vor dem Passieren des Ausgangs- daß biaxial verstreckte Folienbahnen erhalten wer-Zugwalzensystems von den Kluppen freigegeben 35 den können, die auch bei einem hohen Grad der wird. Breitverstreckung eine bevorzugte Längsorientierung

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- und damit eine erhöhte Festigkeit in Längsrichtung kennzeichnet, daß die Folienbahnränder nach besitzen. Die Bevorzugung der Längsorientierung ist dem Längsstrecken und Abkühlen unter die häufig dort erwünscht, wo die biaxial verstreckten Längsstrecktemperatur weiterhin von den Klup- 3° Folien in Form von schmalen Bändern Verwendung pen gefaßt bleiben und diese auf parallel oder finden.

annähernd parallel zueinander liegenden Schienen Bei der in zweiter Stufe durchgeführten Längsweiterlaufen und die Folienbahn dann ohne wei- Streckung ist aber auch bei Verkürzung des Strecktere Längsstreckung Temperaturen oberhalb der weges auf das unumgänglich notwendige Maß nicht Strecktemperatur, aber unterhalb der Schmelz- 35 zu vermeiden, daß ein Querschrumpfen der Folientemperatur der Folie unterworfen, anschließend bahn auftritt. Das Maß der Schrumpfung ist dann wiederum unter die Strecktemperatur abgekühlt an den Bahnrändern am stärksten, und das führt und danach die Ränder der Folienbahn aus den dazu, daß sich die Randpartien der Folienbahn etwas Kluppen entlassen werden. verdicken und eine andere Orientierung besitzen als

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- 40 der Hauptteil der Folienbahn. Um die genannte Berens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem mit um- einträchtigung in Grenzen zu halten, wird daher die laufenden Kluppenketten ausgerüsteten Breit- Folienbahn bei bekannten Verfahren, bei denen das streckwerk, dem ein Längsstreckwerk nach- Längsstrecken in der zweiten Stufe erfolgt, bis dicht geschaltet ist, das mit einem Eingangs- und einem an die kurze Verstreckungszone über heiße Walzen (\ Ausgangs-Zugwalzensystem ausgerüstet ist, da- 45 geführt, deren Temperaturen bei der Verstreckungs- ^-> durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ein- temperatur liegen müssen. Dabei kommt es leicht gangs-Zugwalzensystem (Zl) und dem Ausgangs- dazu, daß die Folienoberfläche ungünstig beeinflußt Zugwalzensystem (Z 2) eine Vorrichtung für das wird. Es ist ferner auch schwierig, sehr breite dünne Führen der Fojienbahnränder vorgesehen ist, Folienbahnen durch ein Verstreckungssystem hinweiche eine Vielzahl von schmalen, unterein- 50 durchzuführen, das aus eng beieinanderliegenden ander nicht verbundenen Kluppen, jeweils zwei heißen Walzen aufgebaut ist; bei der Herstellung vom Eingangs-Zugwalzensystem (Zl) zum Aus- von biaxial verstreckten Folien kommen aber in der gangs-Zugwalzensystem (Z 2) hinführende und Praxis Produktionsbreiten bis zu 2 m und mehr vor. zurückführende Leitschienen (Rl, R2 und R3, Es ist ein Simultanstreckverfahren bekannt, bei

R 4) für die Kluppen und Vorrichtungen zum 55 dem die Ränder der Folienbahn von nicht mitein-

Einführen der Kluppen in die hinführenden und ander verbundenen Kluppen, welche in Laufschienen

rückführenden Leitschienen (Al, R2 und R3, laufen und von der Folienbahn mitgezogen werden, ;

R 4) zum Rückführen der Kluppen an den Be- erfaßt werden. Simultanstreckverfahren sind jedoch

ginn der Verstreckungszone sowie zum öffnen technisch aufwendig und nicht allgemein und für

und Schließen der Kluppen aufweist, wobei die ^6o hohe Leistungen anwendbar.

hinführenden Leitschienen (Al, R2) mit im we- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das , sentlichen gleichbleibendem Abstand voneinander eingangs dargelegte Verfahren dahingehend zu ver- ; liegen und zwischen ihnen im Anschluß an das bessern, daß eine Beeinträchtigung der Oberfläche ; Eingangs-Zugwalzensystem (Zl) eine Heizvor- der Folienbahn bei der Längsstreckung vermieden j richtung und vor dem Ausgangs-Zugwalzensystem ⁶5 wird. i (Z2) eine Kühlvorrichtung für die Folienbahn Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Folienangeordnet ist. bahn bei einer Temperatur, die mindestens 10° C j unter der beim Strecken der Folienbahn in ihrer