DE1504502C - Reckanlage zum biaxialen Recken einer thermoplastischen Kunststoffohenbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reckanlage zum biaxialen Recken einer thermoplastischen Kunststoffolienba'hn mit einer Reckvorrichtung, die sich aus einer aus mehreren Walzen bestehenden Einrichtung zum Längsrecken und einer aus beiderseits der Folienbahn umlaufenden Kluppenketten bestehenden Einrichtung zum Querrecken der Folienbahn zusammensetzt und mit einer Heizvorrichtung zum Erwärmen der Folienbahn in den einzelnen Reckabschnitten.

Bei der Herstellung thermoplastischer Kunststoffbahnen, wie zum Beispiel Filme, Folien od. dgl., werden die Bahnen üblicherweise einer Reckbehandlung unterworfen. Durch dieses Recken erhält man einerseits die gewünschten dünnen Kunststoffbahnen oder Folien und andererseits erhalten die Folien besondere Festigkeits- und Struktureigenschaften.

Ein Verfahren zur Herstellung dünner Folien ist zum Beispiel aus der deutschen Auslegeschrift 1 084 021 bekannt, bei dem die Folien in einer oder mehreren Walzstufen ausgewalzt werden. Dabei erhalten die Folien in jeder Stufe eine Dickenminderung und dadurch eine Längsdehnung sowie in geringem Umfang auch eine Verbreiterung. 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 mehrmaligem Auswalzen eine gewisse Mindestdicke der Folie nicht unterschritten werden. Die Walzenabstände müssen bei diesem Verfahren sehr genau eingehalten werden. Sobald man aber in den Bereich dünner Folien, also geringer Walzenabstände, kommt, spielt infolge ihres hohen Gewichtes die Durchbiegung der Walzen schon eine beträchtliehe Rolle. Mit breiten Walzen kann daher schon · bald nicht mehr gearbeitet werden und auch bei schmalen Walzen ist verhältnismäßig bald die Untergrenze für die Foliendünne erreicht. In der Praxis werden aber wesentlich dünnere Folien gefordert, so daß hierfür das Walzverfahren nicht mehr genügt. Außerdem ist das Walzverfähren nicht bei allen Kunststoffen verwendbar. Hinzu kommt 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 soll. Die beim Auswalzen auftretende Breitenänderung der Folienbahn ist nur von geringem Ausmaß und erfolgt völlig unkontrolliert. Es ergeben sich dabei unterschiedliche Zugfestigkeiten für die Längs- und für die Querrichtung. Dieses Verfahren ist also nicht geeignet, wenn eine möglichst gleichmäßige Festigkeit nach jeder Richtung hin erreicht werden soll.

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, zum Beispiel 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. Die Reckung erfolgt also in jeder Richtung gleich bis zum 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 dazwischenliegenden Walzen frei laufen. Für die Querreckung haben sich Reckeinrichtungen bewährt, die mit Kluppenketten ausgerüstet sind.

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 neuem wieder aufgeheizt werden muß. Vor allem ist eine Art der Reckung, bei der erst die gesamte' Längsreckung und dann die gesamte Querreckung durchgeführt wird, für 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. Ein solches Verfahren ist in der australischen Patentschrift 219896 beschrieben. Dort wird nach erfolgter Längsreckung mittels Reckwalzen eine Querreckung durchgeführt — die Folienbahn also biaxial gereckt. Anschließend wird nochmals eine weitere Längsreckung durchgeführt, bevor die Folie zum Abschluß thermofixiert wird. Die Längsreckung erfolgt also in zwei getrennten Stufen, wogegen bei der Querreckung das gesamte Ausmaß der Reckung in einer einzigen Stufe geschieht. Für das Nachrecken sind erhöhte Temperaturen erforderlich. Deshalb ist für jede Reckstufe eine besondere Heizvorrichtung vorgesehen. Durch dieses Reckverfahren wird erreicht, daß der ursprünglich biaxial orientierte Zustand der Folie zerstört wird. Ein Verlust an Zugfestigkeit und auch eine Schrumpfung in der einen Folienrichtung muß in Kauf genommen 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 günstigen Folienstruktur.

Um in beiden Richtungen . eine einwandfreie Folienstruktur und gute Eigenschaften zu erhalten, strebt man eine gleichzeitige biaxiale 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. Diese Anordnung ist aber konstruktiv schwer durchzuführen und hat außerdem den großen Nachteil, daß die Längsreckung der Folie sich in der Nähe der Kluppen nur auf die Stellen zwischen den einzelnen Kluppen konzentriert, wogegen die Folienbahn in dem Bereich, der in die Kluppen eingespannt ist, nicht gereckt wird. Auf diese Weise erhält man keine homogene Folienbahn.

Eine andere Anordnung verwendet rotierende Scheibenpaare, die parallel zur Folienbahn angeordnet sind und an einem Teil ihres Umfangs den Rand der Folienbahn zwischen sich einspannen. Bei ihrem Umlaufen nehmen die Scheiben die eingespannte Folie mit und recken sie in Längs- bzw. Querrichtung.

3 4

Bei einer bekannten Ausführungsform liegen die An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbei-

Scheibenpaare rechts und links außerhalb der züge- spiel der Erfindung erläutert.

führten Folienbahn. Sobald die Halteorgane der Die F i g. 1 zeigt eine Draufsicht und die F i g. 2

Scheiben die Folie einmal erfaßt haben, ist bei dieser eine Seitenansicht der Reckanlage in stark vercin-

Anordnung nur noch eine Querreckung der Folie 5 fachter Darstellung.

möglich, denn die Längskomponente der Umfangs- Am Eingang E der Reckanlage wird eine noch geschwindigkeit, mit der die Folie von den Scheiben unbearbeitete Folienbahn F zugeführt. Sie kann beitransportiert wird, nimmt beim Rotieren der Scheiben spielsweise aus einem bekannten Extruder kommen, immer mehr ab. Dadurch tritt während der Quer- In der Reckanlage folgen dann abwechselnd eine reckung sogar eine unerwünschte Stauchung in io Längsreckvorrichtung L₁, eine Querreckvorrichtung Längsrichtung auf. Nach einem anderen Vorschlag Q₁, dann wieder eine Längsreckvorrichtung L., und liegen die Drehachsen der Scheibenpaare innerhalb eine weitere Querreckvorrichtung Q.„ Es ist also der der ursprünglichen Bahnbreite, so daß die zugeführte gesamte Reckvorgang für die Längsrichtung und für Folie zwischen den parallelen Scheiben eines Paares die Querrichtung jeweils in zwei kleinere Stufen hindurch verläuft und dabei vom Scheibeninneren 15 unterteilt. Wie oben schon angedeutet wurde, ist her erwärmt werden kann. Um ein großes Ausmaß selbstverständlich noch eine weitere Unterteilung der Reckung zu erhalten, muß man hier eine größere möglich, so daß z. B. noch eine dritte und vierte Anzahl von Scheibenpaaren vorsehen, die außerdem Längs- oder Querreckvorrichtung in der beschriebemöglichst noch unterschiedliche Durchmesser auf- nen Weise angefügt werden kann. An den Reckvorweisen. Bei diesem letztgenannten Verfahren erhält 20 richtungen der Fig. 1 ist die Richtung der Reckung man zwar eine Reckung sowohl in der Längs- als durch Pfeile angedeutet.

auch in der Querrichtung, es ergibt sich aber wieder Die Längsreckvorrichtung L₁ ist von bekannter der Nachteil, daß vielfach die Folie nicht gleichmäßig kettenloser Bauart. Es sind bei ihr eine Anzahl von aufgeheizt wird, da die einzelnen Teile der Folie je zueinander parallelen Walzen vorgesehen, die grupnach ihrer Lage in der Folienbahn früher oder später 25 penweise zusammengefaßt sind. In der Zeichnung aus dem Bereich der Scheiben heraustreten und somit wird eine Walzengruppe W₁ aus den unteren Walzen unterschiedlich lang der Einwirkung der Heizeinrich- und eine andere Walzengruppe W₁' aus den oberen tung unterliegen. Bei Hintereinanderanordnung meh- Walzen gebildet. Die obere Walzengruppe W₁' ist in rerer solcher Scheibenpaare kommen Teile der Folie ihrer Höhenlage verstellbar, so daß die Folienbahn unter Umständen überhaupt nicht mehr in den Be- 30 zunächst ohne große Behinderung eingeführt werden reich der im Scheibeninneren angeordneten Heizvor- kann. Sodann wird die Walzengruppe W₁' je nach richtungen. Aus diesem Grunde werden auch hier dem gewünschten Reckgrad mehr oder weniger zwidie Folien bei der Reckung nicht homogen. Außer- sehen die feststehende Walzengruppe W₁ abgesenkt. dem bereiten hier die Einspannelemente für die Folie Die Walzen der Längsreckstufe werden mit untergewisse Schwierigkeiten. 35 schiedlichen Drehzahlen so angetrieben, daß die Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die letzte Walze mit größerer Geschwindigkeit als die eingangs geschilderte Reckanlage dahingehend zu erste Walze und dadurch die Längsreckung der verbessern, daß ohne große maschinelle Schwierig- Folienbahn bewirkt wird.

keiten ein möglichst gleichmäßiges Recken der Folien- Die folgende Querreckvorrichtung Q₁ ist mit Klupbahnen in beiden Richtungen gewährleistet ist. Die 40 penketten K₁ ausgerüstet. Die Kettenbahnen an den Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Reckanlage beiden Rändern der Folienbahn laufen schräg ausaus mehreren hintereinander angeordneten derartigen einander, so daß die zwischen den beiden Ketten ein-Reckvorrichtungen besteht. gespannte Folienbahn in der Querrichtung gereckt Auf diese Weise erhält man mit einer einfachen wird. Die folgende zweite Längsreckvorrichtung L₂ übersichtlichen Reckanlage praktisch eine ebenso 45 entspricht in ihrem Aufbau mit ihren Walzengruppen gleichmäßige Folienstruktur, wie bei einem gleich- W₂ und W₂ wieder der bereits beschriebenen Längszeitigen biaxialen Recken. reckvorrichtung L₁. In entsprechender Weise ist auch Durch die Unterteilung der Reckvorgänge in meh- die zweite Querreckvorrichtung Q₁ mit Kluppenrere Stufen für jede Richtung wird das Gefüge und ketten K₂ in ähnlicher Weise ausgebildet, wie die die Struktur der Folie besser. Dabei stehen keine be- 50 Querreckvorrichtung Q₁. Vorteilhafterweise wird als sonderen technischen Schwierigkeiten entgegen, wie letzte Reckstufe in der Maschine eine Querreckstufe sie sonst bei einem gleichzeitigen biaxialen Recken vorgesehen, da sich hieran ohne Schwierigkeiten ein auftreten und oben aufgezeigt sind. Sowohl die Thermofixierfeld Th anschließen läßt. Dabei kann das Längs- als auch die Querreckung lassen sich leicht Thermofixierfeld mit der vorangehenden Querreckkontrollieren und jederzeit je nach den Erforder- 55 stufe zusammengebaut sein. In der Zeichnung ist dies nissen unabhängig voneinander beeinflussen. Die Zu- dadurch angedeutet, daß die Kluppenkette K₁ sowohl sammenfassung der einzelnen Reckstufen in einer ge- durch die Querreckvorrichtung Q., als auch das Thermeinsamen Reckanlage erleichtert die Bedienung und mofixierfeld Th verläuft. Auf das Thermofixierfeld Handhabung sowie die Wärmebehandlung der Folie. kann eventuell noch ein nicht dargestelltes Kühlfeld Die Erfindung ist naturgemäß nicht nur auf eine 60 folgen. Die biaxial gereckte Folienbahn F wird zweistufige Unterteilung der Querreckung bzw. schließlich einer Aufwickelvorrichtung A zugeleitet. Längsreckung beschränkt, sondern es ist ohne weite- Die geschlossene Bauart der Reckanlage ermögres noch die Einfügung zusätzlicher Längs- und licht es, die Wärmebehandlung der Folienbahn kon-Querreckstufen möglich. Vorteilhafterweise wird als tinuierlich über alle Reckstufen durchzuführen. Als letzte Reckstufe eine Querreckstufe vorgesehen, die 65 Beispiel sind in der F i g. 2 Blaskästen mit Düsen für baulich mit einer nachfolgenden Thermofixiereinrich- das Aufblasen erwärmter Luft auf die Folienbahn tung und eventuellen Kühleinrichtung vereinigt sein eingezeichnet. Für sämtliche Längs- und Querreckkann. vorrichtungen kann ein gemeinsames Heiz- und Blas-

system vorgesehen sein. Der von unten auf die Folienbahn einwirkende Teil ist in der Zeichnung mit H₁ und der von oben einwirkende Teil mit H₁ bezeichnet. Für das Thermofixierfeld Th ist eine besondere aus den Teilen H₃ und H₂' bestehende Heizeinrichtung 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 Längsreckvorrichtungen und parallel zur Folienbahn angeordnete Heizplatten in den Querreckvorrichtungen oberhalb und unterhalb der Folienbahn angeordnet sein.

Selbst wenn die Heizeinrichtungen in den einzelnen Reckvorrichtungen nicht unmittelbar zusammenhängen, wie dies in der Zeichnung der Einfachheit halber schematisch dargestellt ist, ist doch stets eine kontinuierliche Erwärmung der Folienbahn über alle Reckstufen hinweg möglich, da wegen der geschlosse- ao nen Bauart der Rcckanlage trotz Unterteilung in mehrere Längs- und Querreckstufen praktisch kein Wärmeverlust auftritt.

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 Folienbahn praktisch gleichkommt und wesentlich günstiger ist als die einer Folienbahn, bei der erst die gesamte Längsreckung und dann die gesamte Querreckung in jeweils einem Arbeitsgang durchgeführt wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Reckanlage zum biaxialen Recken einer thermoplastischen Kunststoffolienbahn mit einer Reckvorrichtung, die sich aus einer aus mehreren Walzen bestehenden Einrichtung zum Längsrecken und einer aus beiderseits der Folienbahn umlaufenden Kluppenketten bestehenden Einrichtung zum Querrecken der Folienbahn zusammensetzt, und mit einer Heizvorrichtung zum Erwärmen der Folienbahn in den einzelnen Reckabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß die Reckanlage aus mehreren hintereinander angeordneten derartigen Reckvorrichtungen (L₁, Q₁, L₂, Q₃) besteht.

2. Reckanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine allen Reckvorrichtungen (L₁, Q₁, L₂, Q₂) gemeinsame Heizvorrichtung (H₁).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen