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Reckanlage zum Recken thereoplastischer Kunststoffbahnen in Längs-und
uerrichtung Bei der Herstellung thermoplastischer Kunststoffbahnen, wie z.B. Filme,
Folien od. dgl., werden die Bahnen üblicherweise einer Reckbehandlung unterworfen.
DurchXdieses Recken erhält man einerseits die gewünschten dünnen Kunststoffbahnen
oder Folien und andererseits erhalten die Folien besondere Festigkeits- und Strucktureigenschaften.
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Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung dünner Folien ist das Auswalzen
in einer oder mehreren Walzstufen. Dabei erhalten die Folien in Jeder Stufe eine
Dickenminderung und dadurch eine Längsdehnung, sowie in geringem Umfang auch eine
Verbreiterung.
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Gleichzeitig werden die Festigkeitseigenschaften der Folie verbessert.
Da aber die Folienbahn sich in der Mitte nicht in der gleichen Weise verändern kann,
wie am Rand, hat man in der Querrichtung keine gleichmäßige Veränderung und die
Folie wird nicht homogen. Ferner kann auch mit mehrmaligen Auswalzen eine gewisse
Mindeststärke der Folie nicht unterschritten werden. In der Praxis werden aber wesentlich
dünnere Folien gefordert, so daß hierfür das Walzvertahren nicht mehr genügt. Außerdem
ist das Walzverfahren nicht bei allen Kunststoffen verwendbar. Hinzu koamt noch,
daß der Antrieb der Walzenpaare Schwierigkeiten bereitet, da Jedes Walzenpaar mit
einer ganz bestimmten Drehzahl laufen muß, wenn die Folie ohne Zug ausgewalzt werden,
aber auch keine Stauchung
erfahren soll. Die bei Auswalzen auftretende
Breitenänderung der Folienbahn ist nur von geringem Ausmaß und erfolgt völlig unkontrolliert.
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Ein anderes bekanntes Verfahren zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften
der Folien besteht in der schon erwähnten Reckung. Die Reckbehandlung kann sich
dabei nur auf eine Richtung, z.B. die Längs- oder die Querrichtung der Folienbahn
erstrecken. Es sind aber auch Verfahren bekannt, bei denen die Folie in beiden Richtungen
gereckt wird. Dabei wird die Reckung meist zunächst in der einen Richtung und daran
anschließend in der anderen Richtung in getrennten Arbeitsgängen durchgeführt.
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Die Reckung erfolgt also in Jeder Richtung gleich bis zul endgültigen
Ausmaß in einem einzigen Arbeitsgang. Für die Längsreckung verwendet man vielfach
eine Reihe von parallel angeordneten Walzen, von denen die erste und die letzte
Walze bzw. Walzenpaar, mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit angetrieben
wird, während die dazwischen liegenden Walzen frei laufen. Für die querreckung hnben
sich Reckeinrichtungen bewährt, die mit Kluppenketten ausgerüstet sind.
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Wenn man bei den bekannten Verfahren erst eine vollständige Längsreckung
und dann eine Querreckung durchführt, so sind praktisch zwei Maschinen erforderlich,
wobei sich dann zwischen den beiden Arbeitsgängen die Folie stark abkühlt und von
neuer wieder aufgeheizt werden muß. Vor allem ist eine Art der Reckung, bei der
erst die gesamte Längareckung und dann die gesamte Querreckung durchgeführt wird,
fur die Struktur der Folie nicht optimal günstig. Es ist auch bekannt, eine Folie
die nacheinander in den beiden Richtungen gereckt worden ist, in der einen Richtung
nochmals gesondert nachzurecken. Hiorzu sind erhöhte Temperaturen erforderlich.
Durch dieses Reckverfahren wird erreicht, daß der ursprünglich biaxial orientierte
Zustand der Folie zerstört wird.
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Ein Verlust an Zugfestigkeit und auch einer Schrumpfung in der einer
Folienrichtung, muß in Kauf Genomme werden, um eine erhöhte Festigkeit in der anderen
Richtung zu erhalten. Solche
unterschiedliche Reckverhältnisse in
den verschiedenen Richtungen, sind aber nachteilig und führen nicht zur angestrebten,
günstigstern Folienstruktur.
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Um ia beiden Richtungen eine einwandfreie Folienstruktur und gute
Eigenschaften zu erhalten, strebt man eine gleichzeitige biaxial Reckung an, also
eine Reckung gleichzeitig in der Längs-und querrichtung. Eine ideale biaxiale Reckung
läßt sich Jedoch maschinell nur schwierig durchführen. Es sind daher schon Verfahren
und Anordnungen zur gleichzeitigen biaxialen Reckung bekanntgeworden. In einer derartigen
bekannten Einrichtung werden wieder Kluppenketten verwendet, die nicht nur die querreckung
in der üblichen Weise durchführen, sondern bei denen auch der seitliche abstand
von Kluppe zu Kluppe sich während des Umlaufs der Kluppenketten vergrößert, so daß
eine Längsreckung eintritt.
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Diese Anordnung ist aber konstruktiv schwer durchzufiihren und hat
außerdem den großen Nachteil, daß die Längoreckung der Folie sich in der Nähe der
Kluppen nur auf die Stellen zwischen den einzelnon Kluppen konzentriert, wogegen
die Folienbahn in dem Bereich, Ser in die Kluppen eingespannt ist, nicht gereckt
wird. Auf diese Weise erhält man keine homogene Folienbahn. amine andere Anordnung
verwendet rotierende Scheibenpaare, die parallel zur Folienbahn angeordnet sind
und an einem Teil @hres Umfangs den Rand der Folienbahn zwischen sich einspennen.
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Bei ihren Umlaufen nehmen die Scheiben die eingespannte Folie mit
und recken sie in Längs- bzw. Querrichtung. Bei einer bekannten ausführungsform
liegen die Scheibenpaare rechts und links auberhalb der zugeführten Folienbahn.
Sobald die Halteorgane der @heiben die Folie einmal erfaßt haben, ist bei dieser
Anordnung nur noch eine querreckung der Folie möglich, denn die Längskomponente
der Umfangsgeschwindigkeit, Bit der die Folie von den Scheiben transportiert wird,
nimmt beim Rotieren der Scheiben immer mehr ab. Dadurch tritt während der querreckung
sogar eine unerwünschte Stauchung in LKngsrichtung auf. aiaoh einem anderen Verschlag
liegen die Drehachsen der Scheibenpaare innerhalb der
ursprünglichen
Bahnbreite, so daß die zugeführte Folie zwisc n den parallelen Scheiben eines Paares
hindurch verläuft und bei vom Scheibeninneren her erwärmt werden kann. Um ein großes
maß der Reckung zu erhalten, muß man hier eine größere Anzahl von Scheibenpaaren
vorsehen, die dazuhin möglichst noch unter schiedliche Durchmesser aufweisen. Bei
diesem letztgenannten Verfahren erhält man zwar eine Reckung sowohl in der Längs-
ais auch in der Querrichtung. Es ergibt sich aber wieder der Nachteil, daß vielfach
die Folie nicht gleichmäßig aufgeheist wird, da die einzelnen Teile der Folie Je
nach ihrer: Lage in der Folienbahn früher oder später aus dem Bereich der Scheiben
heraustreten und somit unterschiedlich lang der Einwirkung der Heizeinrichtung unterliegen.
Bei Hintereinanderanordnung mehrerer solcher Scheibenpaare kommen Teile der Folie
u.U. überhaupt nicht mehr in den Bereich der im Scheibeninneren angeordneten Heizvorrichtungen.
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Aas diesem Grunde werden auch hier die Folien bei der Reckung nicht
homogen. Außerdem bereiten hier die Einspannelemente für die Folie gewisse Schwierlgkeiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwierigkeiten der
bekannten Anordnung zu vermeiden und ohne große maschinelle Schwierigkeiten ein
möglichst gleichmäßiges Recken der Folien in beiden Richtungen zu gewährleisten.
Die Erfindung geht dabei von den bekannten Verfahren aus, bei denen das Längsrecken
und das Quertecken in getrennten Arbeitsgängen durchgeführt wird.
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Die oben erwähnten Nachteile dieser Art von Reckung werden aber erfindungsgemäß
dadurch vermieden, daß der Reckvorgang für jede in der beiden Richtungen in mehrere,
wenigstens zwei kleinere Reckstufen unterteilt ist und daß abwechselnd aufeinander
folgend Reckstufen der einen Richtung und Reckstufen der anderen Richtung in einer
gemoinsamen Anlage zusammengefaßt sind.
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Auf diese Weise erhält man praktisch die gleiche Folienstruktur,
wie bei einem gleichzeitigen biaxialen Recken.
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Durch die Unterteilung der Reckvorgänge in mehrere Stufen für Jede
Richtung wird das Gefüge und die Struktur der Folie besser.
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Dabei stehen keine besonderen technischen Schwierigkeiten entgegen,
wie sie sonst bei einem gleichzeitigen biaxialen Recken auftreten und oben aufgezeigt
sind. Sowohl die Längs- als auch die Querreckung lassen sich leicht kontrollieren
und Jederzeit Je nach den Erfordernissen unabhängig voneinander beeinflussen.
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Die Zusammenfassung der einzelnen Reckatufen in einer gemeinsamen
Reckanlage erleichert die Bedienung und Handhabung sowie die Wärmebehandlung der
Folie.
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Die Erfindung ist naturgemäß nicht nur auf eine zweistufige Unterteilung
der querreckung bzw. Längsreckung beschränkt, sondern es ist ohne weiteres noch
die Einfügung zusätzlicher Längs- und Querreckstufen möglich. Vorteilhafterweise
wird als letzte Reckstufe eine querreckstufe vorgesehen, die baulich mit einer nachfolgenden
Thermofixiere inri chtung und evtl. Kühleinrichtung vereinigt sein kann.
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Anhand der Zeichnung sei ein usführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht und die Fig. 2 eine Seitenansicht der Reckaaschine
in stark vereinfachter Darstellung. Es handelt sich hier um eine geschlossene Reckmaschine,
in der sowohl Längs- als auch querreckung durchgeführt wird.
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Mm Eingang E der Maschine wird die noch unbearbeitete Folie F zugeführt.
Sie kann beispielsweise aus einem bekannten Extruder kommen. In der Maschine folgen
dann abwechselnd eine Längsreckstufe L11 eine Querreckstufe 9, dann wieder eine
Längsreckstufe L2 und eine weitere Querreckstufe Q2. Es ist also der gesamte Reckvorgang
für die Längsrichtung und für die Querrichtung Jeweils in zwei kleinere Stufen unterteilt.
Wie oben schon angedeutet viurde, ist selbstverständlich noch eine weitere Unterteilung
möglich, so daß z. B. noch eine dritte und vierte Längs-oder kuerreckstufe in der
beschriebenen Weise angefügt werden kann. An den Reckstufen der Fig. 1 ist die Richtung
der Reckung durch Pfeile angedeutet.
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Die Längsreckstufe L1 ist von bekannter kettenloser Bauart Es sind
bei ihr eine Anzahl von zueinander parallel Walzen vorgesehen, die grupponvelse
zusammengefaßt sind. In der Figur wird
die eine Gruppe aus den unteren
Walzen W1 und die andere Gruppe aus den oberen Walzen W1' gebildet. Die obere Walsengruppe
ist in ihrer Höhenlage verstellbar, so daß die Folie zunächst ohne große Behinderung
eingeftit werden kann. Sodann wird die Walzengruppe W1' Je nach dem gewünschten
Reckgrad mehr oder weniger wischen die feststehende Walzengruppe W1 abgesenkt. Die
Walzen der Längsreckstufe werden mit unterschiedlichen Drehzahlen so angetrieben,
daß die letzte Walze mit größerer Geschwindigkeit umläuft als die erste Walze und
dadurch die Längsreckung der Folie bewirkt wird.
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Die folgende Querreckstute Q1 ist mit Kluppenketten X1 auagerüstet.
Die Kettenbahnen an den beiden Rändern der Folie laufen schräg auseinander, so daß
die zwischen den beiden Ketten eingespannte Folie in der Querrichtung gereckt wird.
Die folgende zweite Längsreckstufen L2 entspricht in ihrem Aufbau mit ihren Walzengruppen
W2 und W21 wieder der bereits beschriebenen Längsreckstufen Li. In entsprechender
Weise ist auch die zweite kuerreckstufe Q2 mit der Kluppenkette K2 in ähnlicher
Weise ausgebildet. wie die Querreckstufe Q1. Vorteilhafterweise wird als letzte
Reckstufe in der Maschine eine Querreckstufe vorgesehen, da sich hieran ohne Schwierigkeiten
ein Thermofixierfeld Th anschließen läßt. Dabei kann das Thermofixierfeld mit der
vorangehenden Querreckstufe zusammengebaut sein. In der Zeichnung ist dies dadurch
angedeutet, daß die Kluppenkette K2 sowohl durch die Querreckstufe Q2 als auch das
Thermofixierfeld Th verläuft.
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Auf das Thermofixierfeld kann ettl. noch ein nicht dargestelltes Kühlfeld
folgen. Die biaxial gereckte Folie F wird schließlich der Aufwickelvorrichtung A
zugeleitet.
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Die geschlossene Bauart der Maschine ermöglicht es, die Wärmebehandlung
der Folie kontinuierlich über alle Reckstufen durchzuführen. Als Beispiel sind in
der Fig. 2 Blaskästen mit Düsen für das Auf blasen erwärmter Luft auf die Folie
eingezeichnet. Für sämtliche Längs- und uerreckstufen kann ein gemeinsames Heiz-
und Blassystem vorgesehen sein. Der von unten auf die Folie einwirkende Teil ist
in der Figur mit H1 und der von oben
einwirkende Teil iit H1' bezeichnet.
Für das Thermofixierfeld Th ist eine besondere aus den Teilen 112 und 112' bestehende
Reinemrichtung vorgesehen, da in diesem Feld andere Temperaturen zur Behandlung
erforderlich sind als beim Recken. Selbstverständlich sind auch noch andere Arten
für die Erwärmung der Folienbahn möglich. So können z. B. von innen geheizte Walzen
in den Längsreckstufen und parallel zur Folienbahn angeordnete Heizplatten in den
Querreckstufen oberhalb und unterhalb der Folienbshn sngeordnet sein.
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Selbst wenn die Heizeinrichtungen in den einzelnen Reckstufen nicht
unmittelbar zusammenhängen, wie dies in der Zeichnung der Einfachheit halber schematisch
dargestellt ist, ist doch stets eine kontinuierliche Erwärmung der Folie über alle
Reckstufen hinweg möglich, da wegen der geschlossenen Bauart der Maschine trotz
Unterteilung in mehrere Längs- und Querreckstufen praktisch kein Wärmeverlust auftritt.
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Durch die Unterteilung des gesamten Reckvorganges in mehrere Stufen,
wobei stets eine Längsreckstufe und eine Querreckstufe abwechselnd aufeinanderfolgen,
erhält man eine Folienstruktur, die der Struktur einer gleichzeitig biaxial gereckten
Folie praktisch gleichkommt, und wesentlich günstiger ist als eine Folie, bei der
erst die gestste Längsreckung und dann die gesamte Querreckung in jeweils einem
Arbeitsgang durchgeführt wird.