DE1504450B1

DE1504450B1 - Device for producing film webs

Info

Publication number: DE1504450B1
Application number: DE19631504450
Authority: DE
Inventors: Julius O Barth; Paul Dr Gehrke
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1963-08-06
Filing date: 1963-08-06
Publication date: 1971-01-07
Also published as: GB1066493A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Folienbahnen aus thermoplastischen Massen mit einer zu einer gekühlten Gießwalze in einem Abstand angeordneten Breitschlitzdüse und einem der dem Folienabzug abgekehrten Seite der Breitschlitzdüse zugeordneten evakuierbaren Gehäuse, dessen beide Seitenwände dicht mit der Gießwalze abschließen. The present invention relates to an apparatus for manufacturing of film webs made of thermoplastic masses with one to a cooled casting roll at a distance arranged slot die and one facing away from the film take-off Side of the slot nozzle assigned evacuable housing, the two side walls of which close tightly with the pouring roller.

Unter thermoplastischen Massen sind folgende Kunststoffe wie z. B. Polyäthylene verschiedener Dichte, Polypropylen, Polybuten, Mischpolymerisate der Polyolefine, Polyester, Polycarbonate, Polyvinylidenchlorid und Polyformaldehyd zu verstehen. Thermoplastic materials include the following plastics such. B. Polyethylene of various densities, polypropylene, polybutene, copolymers of Polyolefins, polyesters, polycarbonates, polyvinylidene chloride and polyformaldehyde to understand.

Die mechanischen Eigenschaften von Folien, insbesondere ihr Zug-Dehn-Verhalten, hängen weitgehend von der thermischen Vorgeschichte des thermoplastischen Kunststoffs ab. Unter thermischer Vorgeschichte versteht man die Temperaturbedingungen, die beim Übergang vom geschmolzenen zum festen Zustand des thermoplastischen Materials herrschen, hauptsächlich die Zeit, in der ein bestimmtes Temperaturintervall durchscritten wird. The mechanical properties of foils, in particular their tensile-strain behavior, depend largely on the thermal history of the thermoplastic material away. Thermal history means the temperature conditions that in the transition from the molten to the solid state of the thermoplastic material prevail, mainly the time in which a certain temperature interval is traversed will.

Es ist nun im allgemeinen möglich, diese Bedingungen, nämlich die Abkühlzeit und das Temperaturintervall, so zu wählen, daß bei partiell kristallinen thermoplastischen Kunststoffen, wie sie beispielsweise durch die Polyolefine verkörpert werden, die Kristallisation der Schmelze weitgehend unterdrückt wird, wodurch das Polymere in eine vorwiegend amorphe Form übergeführt wird. Von dem auf diese Weise einstellbaren Verhältnis zwischen amorphen und kristallinen Anteilen hängen weitgehend die mechanischen Eigenschaften ab. It is now possible in general to meet these conditions, namely the Cooling time and the temperature interval should be chosen so that in the case of partially crystalline thermoplastics, as embodied, for example, by polyolefins the crystallization of the melt is largely suppressed, whereby the Polymers is converted into a predominantly amorphous form. From that this way adjustable ratio between amorphous and crystalline proportions depend largely the mechanical properties.

Es ist nun bekannt, Folienbahnen, beispielsweise aus Polyäthylen hoher Dichte, herzustellen, indem man die 200 bis 3000 C heiße Schmelze aus geeigneten Werkzeugen, wie Breitschlitzdüsen, auf rotierende Walzen auspreßt, die sich auf einer unter dem Schmelzbereich des Kunststoffes liegenden Temperatur, beispielsweise auf 9000 C, befinden und von denen man die erstarrten Folien abzieht. It is now known that sheeting, for example made of polyethylene high density, by removing the 200 to 3000 C hot melt from suitable Tools, such as slot nozzles, are pressed onto rotating rollers that are located on a temperature below the melting range of the plastic, for example at 9000 C, and from which the solidified foils are peeled off.

Auf diese Weise erhält man Folien mit hoher Kristallinität, die eine geringe Dehnbarkeit in Maschinenrichtung und eine nahezu völlige Undehnbarkeit in der dazu senkrechten Richtung besitzen. In this way one obtains films with high crystallinity, the one low machine-direction stretchability and almost total inextensibility in the the direction perpendicular to it.

Eine solche Folie läßt sich beispielsweise sehr schlecht in Längsrichtung verstrecken.Such a film is very difficult to move in the longitudinal direction, for example stretch.

Bei einem solchen Verfahren ist es nicht möglich, die Schmelze auf Walzen abzuschrecken, die eine noch niedrigere Temperatur aufweisen, um so eine mehr amorphe Folie zu erhalten, da bei Erniedrigung der Walzentemperatur auf eine Temperatur unter 900 C die auflaufende Schmelze, wie beispielsweise des Polyäthylens hoher Dichte, auf Grund verminderter Haftung auf der Walzenoberfläche schrumpft, was zur Verwerfung der Filmoberfläche führt. Man erhält Folien mit stark genarbter, strukturierter Oberfläche und unterschiedlicher Dicke. Ähnliche Schwierigkeiten bestehen bei den anderen thermoplastischen Kunststoffen mit höherem kristallinem Anteil. With such a process it is not possible to melt the melt To quench rollers that have an even lower temperature, so one to get more amorphous film, since when lowering the roller temperature to a Temperature below 900 C the accruing melt, such as polyethylene high density, shrinks due to reduced adhesion to the roller surface, which leads to warping of the film surface. Films are obtained with heavily grained, structured surface and different thickness. Similar difficulties exist with the other thermoplastics with a higher crystalline content Proportion of.

Es ist daher nur möglich, die genannten Schwierigkeiten zu vermeiden, wenn es gelingt, die Schmelze auch bei Temperaturen, die niedriger als die Temperatur sind, bei der noch eine Haftung des Polymeren auf dem Untergrund stattfindet, zur Anlage auf der Gießwalze zu bringen. It is therefore only possible to avoid the difficulties mentioned, if it succeeds, the melt also at temperatures lower than the temperature in which there is still adhesion of the polymer to the substrate, for Bring plant on the casting roll.

Bei einer bekannten Maßnahme wird diese Haf- tung dadurch erreicht, daß man die Schmelze mittels Luft gegen die Walze drückt. So werden in der Literatur sogenannte Luftbürsten oder -messer beschrieben, mit deren Hilfe eine Anlage der Schmelze an die Walze erreicht wird. Solche Luftbürsten besitzen jedoch den Nachteil, daß der aus ihnen austretende starke Luftstrahl auf der Walzenoberfläche eine Ablenkung erfährt, wodurch es zu einer unerwünschten Abkühlung der Schmelze zwischen Düse und Auftrefflinie auf der Kühlwalze und der Düsenlippen kommt. Außerdem läßt es sich nicht vermeiden, daß auf dem langen freien Weg zwischen Düsenlippen und Auftreffpunkt auf der Walze die Schmelze in Querrichtung kontrahiert, wodurch verminderte mechanische Eigenschaften in Querrichtung entstehen. Weiterhin erfolgt bei diesem bekannten Verfahren eine gewisse Verstreckung, die sich in gleicher Weise ungünstig auswirkt. Ferner oxydiert die heiße Schmelze an der Luft. In a known measure, this liability achieved by that the melt is pressed against the roller by means of air. So are in the literature so-called air brushes or blades described, with the help of which a system of the Melt on the roller is achieved. However, such air brushes have the disadvantage that the strong air jet emerging from them causes a deflection on the roller surface experiences, which leads to an undesirable cooling of the melt between the nozzle and the line of impact on the chill roll and the nozzle lips. Besides, it leaves do not avoid being on the long free path between the nozzle lips and the point of impact on the roll, the melt contracts in the transverse direction, resulting in reduced mechanical Properties arise in the transverse direction. Furthermore takes place in this known Method a certain stretching, which has an unfavorable effect in the same way. Furthermore, the hot melt oxidizes in the air.

Es sind weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Folienbahnen bekannt, bei dem eine Lösung nach dem Verlassen einer Breitschlitzdüse auf eine Walze aufgebracht wird, wobei man das formbildende Material mittels Vakuum an die Walze zur Anlage bringt. Die Vorrichtung besitzt einen Kasten, der an seiner Grundfläche offen ist und der durch die Walzenoberfläche abgedichtet wird. In ihm wird in üblicher Weise mittels einer Absaugvorrichtung ein Unterdruck erzeugt. Dadurch, daß der Unterdruck in dem verhältnismäßig kleinen Kasten selbst erzeugt wird, entsteht ein erhebliches Druckgefälle, was zur Folge hat, daß sich ein bestimmter Unterdruck an der Folienoberfläche nicht genau einstellen und auch nicht konstant halten läßt. Hierdurch werden die Folienoberflächen, beispielsweise infolge entstehender Unebenheiten, in ungünstiger Weise beeinflußt. Eine Abkühlung des filmbildenden Materials wird nicht vorgenommen, da lediglich die Verdunstung des Lösungsmittels beschleunigt werden soll. There is also a method and an apparatus for manufacturing known from film webs, in which a solution after leaving a slot die is applied to a roller, wherein the shape-forming material by means of vacuum brings to the roller to the plant. The device has a box on his Base is open and which is sealed by the roller surface. In him a negative pressure is generated in the usual way by means of a suction device. Through this, that the negative pressure is generated in the relatively small box itself a considerable pressure gradient, which has the consequence that a certain negative pressure cannot be precisely adjusted on the film surface and cannot be kept constant. As a result, the film surfaces, for example as a result of unevenness, adversely affected. A cooling of the film-forming material takes place not done, as it only accelerates the evaporation of the solvent shall be.

Es stellte sich somit die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Gießen von Folienbahnen aus thermoplastischen Massen auf einer Gießwalze zu entwickeln, die es ermöglicht, die auf die Walze aufgebrachte thermoplastische Masse, bei guter Haftung des erstarrenden Films, rasch abzukühlen. It was therefore the task of a device for casting Developing film webs from thermoplastic masses on a casting roll, the it allows the thermoplastic mass applied to the roller, with good Adhesion of the solidifying film to cool quickly.

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß zur Evakuierung des Gehäuses in diesem eine Injektordüse angeordnet ist, die in einen Spalt mündet, der von einer Gehäusewand und der Oberfläche der Gießwalze gebildet wird. The above-mentioned object is achieved according to the invention by that an injector nozzle is arranged in this for evacuating the housing, the opens into a gap which is formed by a housing wall and the surface of the casting roll is formed.

Durch die Injektordüse läßt sich im Gehäuseraum ein gleichmäßiger Unterdruck erzeugen, der auch über lange Zeiträume konstant gehalten werden kann. The injector nozzle allows a more even flow in the housing space Generate negative pressure that can be kept constant over long periods of time.

Durch den mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren Unterdruck wird die aus der Düse austretende Schmelze in einen äußerst engen Kontakt mit der Abzugswalze gebracht. Das Abkühlen der Schmelze zwischen Düse und Gießwalze wird vermieden. Es ist daher möglich, ohne den Kontakt zu verlieren, die Temperatur dieser Walze zu erniedrigen. Das hat zur Folge, daß die Schmelze weitestgehend abgeschreckt werden kann, wodurch man erwünschtermaßen Folien mit mehr amorphem Charakter erhält. Zusätzlich erreicht man eine Verkürzung des Weges zwischen Düsenlippen und Auftreffpunkt auf der Walze, indem die Schmelze durch die Saugwirkung entgegen der Maschinenrichtung senkrecht zum Walzenmittelpunkt gezogen wird. Durch die Verkürzung des freien Weges der Schmelze wird die nachteilige Querkontraktion vermieden. Außerdem wird mit Hilfe des aus der Injektordüse austretenden Gasstromes gleichzeitig gekühlt, was notwendig ist, um die extrudierte Schmelze schnell abzuschrecken. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß der austretende Luftstrom die Folienbahn auch nach Verlassen der Walze kühlt, so daß eine erheblich schnellere Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgt, was wiederum beispielsweise zur Aufwicklung oder zur Weiterverarbeitung notwendig ist.Due to the negative pressure that can be achieved with the device according to the invention the melt emerging from the nozzle is in extremely close contact with the Take off roller brought. The melt between the nozzle and the casting roll is cooled avoided. It is therefore possible, without losing contact, to check the temperature of these Degrade roller. As a result, the melt is largely quenched which desirably results in films having a more amorphous character. In addition, the distance between the nozzle lips and the point of impact is shortened on the roller by pulling the melt through the Counteracts suction is drawn in the machine direction perpendicular to the roll center. By shortening the free path of the melt, the disadvantageous transverse contraction is avoided. aside from that is cooled at the same time with the aid of the gas flow emerging from the injector nozzle, what is necessary to quickly quench the extruded melt. Farther there is the advantage that the exiting air stream also follows the film web Leaving the roller cools, so that a significantly faster cooling to room temperature takes place, which in turn, for example, for winding or for further processing necessary is.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Folien sind nicht wie üblich nur in Maschinenrichtung dehnbar, sondern auch in der dazu senkrechten Richtung, während die Festigkeiten unvermindert erhalten bleiben. Durch diese Eigenschaften wird sowohl die Stoßfestigkeit als auch die Transparenz erheblich verbessert. Darüber hinaus wurde überraschenderweise gefunden, daß die auf diesem Wege hergestellten Folien auch einer Kalt-Längsverstreckung zugänglich sind. Eine solche Längsverstreckung ist nicht möglich, wenn kein oder nur geringes Querdehnungsvermögen vorhanden ist. The films produced with the device according to the invention are not only stretchable in the machine direction as usual, but also in the direction perpendicular to it Direction, while the strengths are maintained undiminished. Through these properties both impact resistance and transparency are significantly improved. About that In addition, it was surprisingly found that the prepared in this way Films are also accessible to cold longitudinal stretching. Such a longitudinal stretching is not possible if there is little or no transverse expansion capacity.

Bei der Herstellung von Folienbahnen aus Polypropylen erreicht man mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls eine ausreichende Anlage der Schmelze an die Gießwalze, wobei gasförmige Abbauprodukte des Polymeren, die gleichzeitig mit der Schmelze die Düse verlassen, vollständig abgesaugt werden, so daß eine Kondensation der Dämpfe, die zu einer störenden Belagbildung auf der Walze führt, vermieden wird. In the production of sheeting from polypropylene one achieves with the device according to the invention also a sufficient contact of the melt to the casting roll, with gaseous degradation products of the polymer, which at the same time leave the nozzle with the melt, be completely sucked off, so that a condensation the vapors, which lead to a disruptive formation of deposits on the roller, is avoided.

Beispiel Aus einem Polyäthylen mit einer Dichte von 0,96 gicmS und einem Molekulargewicht von etwa 100 000 wurde zunächst in üblicher Weise durch Plastifizieren mittels eines Extruders und darauffolgenden Auspressens des plastischen Materials aus dem Extruder durch eine Breitschlitzdüse ein geschmolzener Film hergestellt. Durch Venvendung der oben beschriebenen Vorrichtung konnte der ge- schmolzene Film auf einer Abzugswalze bei verschiedenen Temperaturen zur Anlage gebracht und abgeschreckt werden. Die so erhaltenen Folien sind durch folgende Daten gekennzeichnet, wobei die ersten drei Folien mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das vierte Beispiel nach dem Stand der Technik hergestellt wurde. Walzen- Dehnung Stoßfestig- Trübung temperatur längs quer keit, Beutel- ung fallhöhe - nach ASTM C 0/0 010 cm D 1003-52 85 750 1200 90 62 65 750 1 1200 105 50 45 750 1 1200 110 45 95 700 l 10 70 80 In der Abbildung ist im Schnitt schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, ohne jedoch auf die dort gezeigte Ausführungsform beschränkt zu sein.EXAMPLE A molten film was produced from a polyethylene with a density of 0.96 gicmS and a molecular weight of about 100,000 in the usual manner by plasticizing it using an extruder and then pressing the plastic material out of the extruder through a slot die. By using the apparatus described above, the molten film could be brought into abutment and quenched on a take-off roll at various temperatures. The films obtained in this way are characterized by the following data, the first three films having been produced with the device according to the invention, the fourth example according to the prior art. Roller elongation, shock resistant, haze temperature lengthways across, bagging height of fall - according to ASTM C 0/0 010 cm D 1003-52 85 750 1200 90 62 65 750 1 1200 105 50 45 750 1 1200 110 45 95 700 l 10 70 80 In the figure, the device according to the invention is shown schematically in section, without, however, being restricted to the embodiment shown there.

Aus einer Extrusionsdüse E läuft die Schmelze auf eine Gießwalze F auf. D stellt ein evakuierbares Gehäuse, B eine schwenkbare Injektordüse dar, die in einen Spalt C mündet, der von einer Gehäusewand und der Oberfläche der GießwalzeF gebildet wird. The melt runs from an extrusion nozzle E onto a casting roll F on. D represents a housing that can be evacuated, B represents a swiveling injector nozzle, which opens into a gap C, which is formed by a housing wall and the surface of the casting roll F. is formed.

Das Gehäuse D ist seitlich gegenüber der Gießwalze F mit Dichtungen G abgedichtet.The housing D is laterally opposite the casting roll F with seals G sealed.

Claims

Claim: Device for producing thermoplastic film webs Masses with a slot nozzle arranged at a distance from a cooled casting roll and one associated with the side of the slot nozzle facing away from the film take-off evacuable housing, the two side walls of which are tightly sealed with the casting roll, characterized in that for evacuating the housing (D) in this an injector nozzle (B) is arranged, which opens into a gap (C) from a housing wall and the surface of the casting roll (F) is formed.