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Verfahren zu* Verbesserung der Haftung zwischen einer organischen,
thermoplastischen Folie und einer beweg ton Führungsfläche in einer Vorrichtung
zur Bearbeitung, beispielsweise Reckung, der Folie.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Haftung
zwischen einer organischen. thermoplastischen Folie und einer bewegten Führungsfläche
in einer Vorrichtung zurl Bearbeitung, beispielsweise Reckung, der Folie.
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Bei der Behendlung von Folien aus organischen, thermoplastischen,
polyrnren Stoffen ist es notwendig, die Folie über Walzen, auf Bändern WO zu führen.
Wenn man 2. Bn die Folie einer Reckung, einer zu ihrer Orientierung dienenden Behandlung
unterwirft, um auf diese Weise ihre Eigenschaften zu verbessern, kann die Folie
aus dem Spalt langsam umlaufender Walzen zu dem Spalt vergleichsweise rasch umlaufender
Walzen geführt werden wobei sich aus de4r Differenz zwischen den Umlaufgeschwindigkeiten
der
beiden Walzensätze die Längsreckung der Polte ergibt. Andererseits kann die Folie
auch zwischen laufenden Bändern oder Ketten geführt und an ihren Rändern ion Klammern
gehalten werden, die sich beim laufen der Bänder oder Ketten voneinander weg bewegen,
wodurch die Polie in Querrichtung gereckt wird. Im ersten Palle, der Längsreckung,
ist es schwierig, eine Einschürung (Breitenminderung) der Polie bei der Längsreckung
zu vermeiden. Die Folie zeigt auch die Neigung, während des Passierens leerlaufenden
Walzen, die gewöhnlich zwischen den langsam und den rasch umlaufenden Walzensätzen
angeordnet werden vor- und zurückzuflattern, woraus sich die Tendens zur Bildung
einer Folie ergibt, die auf ihrer Breite verknittert und ungleichmässig dick ist.
Es bereitet auch Schwierigkeiten, die Oberflächen der Walzen absolut glatt zu halten,
im Ergebnis ist eine Schädigung der Folienfläohe umso wahrscheinlicher, je mehr
Walzen eingesetzt werden müssen. fn dem zweiten Palle, bei der Quierreckung, müssen
die Spannklammern an jedem Polienreand einen wesentlichen Betrag an Folie ergreifen,
damit eine wirksame Reckung erzielt wird. Im Ergebnis muss beim Entfernen der Klammern
eine wesentliche Menge Folie verworfen werden0 aber vorliegenden Erfindung lieSt
die Aufgabe zugrunde. die Arbeitswelse der Folienbeerbeitungsvorrichtung zu verbessern,
indem eine Folie aus organischem, thermoplastischem Polymerisatgut einer an einer
sich bewegenden Fläche zu Haften gebracht wird.
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Des wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Folie unter Anwendung
einer an sich bekannten Entladungsbehandlung nahe an mindestens einer Elektrode
vorbei, Jedoch ausser Berührung mit derselben, und sodann auf eine elektrisch geerdete,
sich gleichsinnig wie die Folie bewegende Fläche geleitet wird und dass ein ungleichförmiger
elektrischer Feldgradient zwischen der Elektrode und der Folie aufrecht erhalten
wird, um die Oberfläche der Folie mit einer elektrostatischen Ladung zu beadschlagen,
welche dazu ausreicht, ein festes Anhaften der Folie an der sich bewegenden Oberfläche
zu bewirken.
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Dabei wird die obere Seite der Folie mindestens in der Nähe ihrer
Kante kontinuierlich und gleichmässig mit einer elektrostatischen Ladung von mindestens
0,036 Mikrocoulomb/cm2 beaufschlagt.
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Die elektrostatische Aufladung von Folien ist an sich bekannt (DAS
1 OY9 017), wird aber in der bakannten Anordnung in einem anderen Zusammenhang angeandt,
nämlich als Vorbehandlung ftir ein anschliessendes Bedrucken der Folie.
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Beim Längsrecken einer Folie aus Polyäthylenterephthalat nach dem
erfindungsgemässen Verfahren wird die Folie auf eine er ste, elektrisch geerdete,
umlaufende Walze aufgeführt, dia Folie an dor oberen Fläche mindestens benachbart
dem Folienrand kontinuierlich und gleichmässig vor einem Punkt, an die Folie gereckt
wird, mit mindestens 0,036 Mikroooulomb@cm2 elektrisch beaufschlagt und danach
die
Folie von der ersten umlaufenden Walze mit einer linearen Geschwindigkeit abgezogen,
welche Umlaufgeschwindigkeit der ersten Walze überschreitet, vorzugsweise durch
Autleiten der Folie auf eine zweite, elektrisch geerdete, umlaufende Walze, die
mit höherer Lineargeschwindigkeit als die erste Walze umläuft, und die Folie an
der oberen Fläche, mindestens benachbart jedem Folienrand, kontinuIerlich und gleicmässig
mit mindestens 0,036 Mikrocoulomb/cm2 elektrisch beaufschlagt und damit sum festen
Anhaften an der zweiten Walze gebracht Bei der Anwendung auf die Querreckung eier
Folie aus dem organischen, thermoplastischen Polymerieatgut wird die Polie auf zwei
parallele, elektrisch geerdete, nebeneinander angeordnete, laufende Bänder oder
Ketten aufgeführt, die Folie an der oberen Fläche, mindestens benachbart jedem Folienrand,
vor einem Punkt, an dem die Reckung erfolgt, kontinuierlich und gleichmässig elektrisch
mit mindestens 0,036 Mikrocoulomb/ cm2 beaufschlagt, wobei die beiden laufenden
Bänder oder Ketten, beginnend an einer Stelle nach dme Punkt, an dem die elektrische
Ladung zugeführt wird, auseinandergefüßrt werden und dadurch die Folie in Querrichtung
gereckt wird Die elektrische geerdete, sich bewegende Fläche (Walze, Band oder Kette)
kann auch eine mit Polyäthylen oder eine anderen Plast überzogene Fläche oder eine
Fläche. deron Oberfläche mit
einem nichtleitenden Aluminiumoxyd
behandelt ist, oder eine einen anderen Oxydüberzug aufweisende Fläche sein, In diesen
Fällen könnte man den Überzug auf der Metallfläche und die über ihn laufende Polymerisatfolie
als einen einzigen Isolator betrachten0 Die Gesamtdicke eines solchen Isolators
(Überzug zuzüglich Folie) soll zur Erzielung einer wirksamen Arbeit nicht mehr als
etwa 3 5, 8 mm betragen. So kann die Dicke der Folie bis zu etwa 3,8 mm betragen,
wenn die elektrisch ge erdete, sich bewegende Fläche eine Metallwalze, ei Band oder
eine Kette sit, die nicht uberzogen sind. Bei den meisten Folien jedoch, deren Dicke
vor dem Recken nicht mehr als etwa 0,64 mm beträgt, kann die Walze, das Band oder
die Kette ein geerdeter elektrischer Leiter sein, der einen dünnen, nicht leitenden
Überzug von bis zu etwa 3,18 mm Dicke trägt. Die Festhaltung der Folie an der Oberfläche
ist naturgemäss umso wirksamer, je dünner der Isolator ist Die Minimalstlrke der
Folie, die bei dem Verfahren gemäss der Erfindung verarbeitet werden kann ergibt
sich aus praktischen Erwägungen.
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Das Verfahren ergibt verschiedene Vorteile. Es erlaubt die Längsreckung
der Folie zwischen Walzen unter Herabdräckung der Breitenminderung der Folie auf
ein Minimum. Es gestattet die Ijängareckung, ohne dass man die Folie zwischen den
Spalt via clindestens zwei Sätzen umlaufender Walzen nidurchführen muss; insgssamt
lediglich zwei Walzen können ausreichen. Es
erlaubt die querreckung,
ohne dass an den Folienrändern ein Abfall entsteht. Bei Wärmebehandlungen des Standes
der Technik erreicht die Folienoberfläche, die der erhitzten Fläche am nächsten
liegt, die gewünschte Temperatur leicht vor dem Rest der Folie Auf Grund der innigen
Berührung zwischen Folie und erhitzter Flache, die gemäss der Erfindung erzielt
wird, wird die Wärmellbertragung auf die Folie auf ihrer vollständigen Dicke wesentlich,
verbessert0 Im Ergebnis ist ea möglich, die Folie an der Oberfläche und auf ihrer
gesamten Dicke gleichzeitig auf ein und dieselbe erhöhte Temperatur zu erhitzen0
Die gemäss der Erfindung erhaltene wirksame Wärmeübertragung gestattet es auch,
bei der Erhitzung mit niedrigeren Temperaturen zu arbeiten als es bisher möglich
war. Hierdurch wr)rd der Wirkungsgrad jeder Wärmebenhandlung noch weiter erhöht,
Änliche Vorteile ergeben sich bei einem Abkühlprozess.
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Über die wirksamere Wärmeübertragung hinaus wird gemäss der Erfindung
auch jeder Luftteinschluss zwischen der Folie und der Fläche, an der sie festgehalten
wird, verhindert,. Der Lufteinschluss war bisher eine bedenkliche Quelle für Ungleichmässigkeiten
der Fertigfolie. Durch Anwendung der elektrostatischen Ladung gemäss der Erfindung
wird eine sehr innige Berührung zwischen der Folie und der Oberfläche erhalteno
Im Ergebnis wird entweder keitne Luft eingeschl,ossen oder werden etwa entstandene
Lufteinschülse "ausgequetscht", bevor
die Polie auf der sich bewegenden
Fläche in irgendeinem wesentlichen Grade weitergewandert ist, Zur Erzielung der
Beaufschlagung mit mindestens 0,036 Mikrocoulomb/cm2, verzugsweise nicht er als
als Mikrocoulomb/cm2 für Polyathylenterephihalatfolten+) muss verschiedenen kritischen
Anforderungen genugt werden: 1. Man muss mit einem positiven oder einem negativen
Strom. nicht mit beiden, arbeiten Im allgemeinen wird hierzu eine Gleichspannungsquelle
eingesetzt. Man kann auch mit einer Gleichspannung arbeiten, der eine schwankende
Spannung überlagert ist, wenn die Polarität des entstehenden Stroms keine Änderung
zeigt, d.@h. der Strom positiv ode rnegativ bleibt@ 2 Zwischen dem die l'lektrizität
vertetlenden Organ (der Elektrode und der geerdeten Walze (oder detn Band), über
welche die Folie läuft, muss eine ungleichässige rGradient des elektrostatischen
Feldes errichtet werden derart, dass das Feld un@ @ittelbar an der Elektrode wesentlich
stärker als umittelbar an der Folie auf der Trommel oder dem Band ist Speziell mues
der Gradient des elektrostatischen Feldes in der Umgebung der Elektrode ausreichen,
um das Medium (gewöhnlich Luft) +)Wenn die Folie erhöhte Temperaturen hat, kann
dieser Wert durch einen konduktiven Stromleckabflues von der Folie überschritten
werden. Die Leitfähigkeit der Folie ist eine @@@@@@@@@ der Temperatur
in
diesem Beraich zu ionisierne, d. ho fr Luft mindestens 30 000 V/cm betragen In der
Umgebung der Folie muss das elektrostatische Feld weniger als 30 000 V/cm betragen,
damit eine Ionisation der Luft verhindert wird. Durch eine Ionisation der Luft in
dem Bereich nahe der Folie wird die Folie leicht nachteilig beeinflusst, unter Umständen
sogar verkohl.t 3c Die Stromstäkke, benachbart der Folie gemessen, und die Folien
geschwindigkeit messen so aufeinander abgestimmt sein, dass die Stromstärke mindestens
6 Mikroampere/m2 (5 Mikroampere/ Square Yard) Folienfläche, der die elektrostatische
Ladung zugeführt werden soll/Min. beträgt.
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Der ungleichmässige Gradient des elektrostatischen Feldes kann durch
eine spezielle Bauart der Elektrode erhalten werden0 Die Elektrode soll gebaut sein,
dass der Folie eine gleichmässige Oterfläche gegenüberesteht, wobei die Oberfläche
nicht mehr als 2,52 cm2 (3, 18 mm Durchmesser@/2,54 Linearzentimeter, vorzugsweise
nicht mehr als 0,097 cm2/2,54 Linearzentimeter der Elektrode beträgt, $gemessen
in einer durch die äussersten Teile der Elektrode gelegten Ebene. Genauer gesagt
wird diejenige Elektrodenfläohe, welche von der Folie gesehen wird, als projizierte
Fläche auf der durch die der Folie nächstliegenden, äussersten Teile der Elektrode
gelegten Ebene gemessen. Die @aximale bevorzugte
Oberfläche kann
erhalten werden, indem man mit einer im wesentlichen zylindrischen Elektrode, wie
mindestens einem feinen Draht von bis zu 3,18 mm Durchmesser oder einer Messerschneide
mit einem Krümmungsradius von bis zu 0,13 mm arbeitet Theorie tisch existiert keine
genaue Minimaloberfälche für die Elektrode, unterhalb deren sich der ungleichmässige
Gradient des elektrostatischen Feldes nicht erzielen liesse. Die Dauerhaftigkeit
einer Oberfläche von weniger als 0,0103 cm2/2,54 Linearzenti meter genügt bei einer
Drahtelektrode Jedoch nicht, um bei der Durchfahrung der Erfindung der Praxis gerecht
zu werden, und im allgemeinen wird ein Mindestwert von 0,019 cm2/2,54 Linearzentimeter
bevorzugt. Eine messerschneiden- oder klingenartige Elektrode karm dagegen unter
Beibehaltung einer angemessenen Festigkeit noch "schärfer" sein (einen kleineren
Durchmesser haben). Die wirksamste Elektrode bildet ein feiner Draht von 0,025 bis
0,508 mm Durchmesser0 Die Gleichspannungsquelle muss einen sehr schwachen Strom,
in der Grössenordnung von 6 bis 287 Mikroampere/m2/Min., bei einer Spannung von
2 bis 70 kV zu liefern vermögen. Es hat sich ge zeigt, dass ZU Erreichung des entsprechenden
Gradienten des elektrostatischen Feldes von mindestens 30 000 V/cm in Luft an der
Oberfälche der kritischen Elektrode minimal 2 kV be nötigt werden, wenn sich die
Entfernung zwischen Elektrode un Folie 1,52 mm und die Foliengeschweindigkeit 0,6
m/Min. nähert0 Die in einem gegebenen Falle benötigte Spannung ist gleich dem
Wert..
der be@otigt wird, um zu Anfang eine Ladung zuzuführen, die mindestens 0,056 Mikrocoulomb/cm2
Material beträgt, aber unter dem Wert liegt, der zu einem Durch. schlagen des Materials
führen würde. Bei idealen Bedingungen, d. ho ohne konduktiven Stromleckabfluss von
der Folie, wurde der zum Durchschlagen von Polyäthylenterephthalat-Folie führende
Wert 0,61 1 Milrro coulomb/cm2 betragen. Die notwendige Spannung hängt von der Foliengeschwindigkeit
beim Pessieren der Eléktrode, dem Abstand der Elektrode von der Folienoberfläche
und dem Wirkung grad der jeweiligen Elektrodenkonfiguration ab Im allgemeinen kann
die Foliengeschwindigeit einen Wert von etwa einem Meter (einigen fut)/Min. bis
zu 457 m/Min. oder mehr und der Abstand zwischen der Elektrode und der Folie einen
Wert zwischen 1,587 wird und 12,7 cm, vorzugsweise 1,3 und 3,8 cm, haben-Die Stärke
der elektrostatischen Ladung, die zum Durchschlagen eines dielektrischen Materials,
wie den gemäss der Erfindung eingesse@zten Folien aus thermoplastischen, organischen
Polymerieaten führt, lässt sich aus der Formel Maximale Ladungsstärke @@@@@ (Mikrocoulomb/cm@
x 6,45) - 0 C
errechnen, worin: die Zulässigkeit an freiem Raum
in Mikrocoulomb2/newton.6,45 c,2, Ke die Dielektrizitätskonstante des Materials,
E die dielektrische Festigkeit in Newton/Mikro coulomb bedeutet und normalerweise
von der Matarialdicke abhängt.
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In der folgenden Tabelle sind für einige typische Stoffe die Ladungsstärken
zusammengestellt, die vor dem Durehschlagen maximal statthaft sind0
T
a b e l l e 1 Material Dicke, dielek- Dielek- Maximale Ladungsmm trische trizi-
stärke, Minkro- 2 Festig tätskon- coulomb/6,45 cm keit, stante Newton/ bei Mikro-
100 Hz coulomb und 20°C Polyäthylentere- 0,025 217 3,16 0,606 phthalat Polyäthylen
0,025 158 2,20. 0,307 Polyvinylchlorid 0,025 120 3,95 0,419 Polyvinylchlorid/ 0,025
158 5,16 0,721 Vinylchlorid Polystyrol. 0,025 195 2,41 0,415 Vinylohlorid/ 0,025
158 2,89 0,403 Vinylacetat Kautschukhydro- 0,020 96 4,85 0,411 chlorid Mischpolymerisat
0,025 158 2,1 0,293 von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen Mischpolymerisat
0,091 128 ' 3,38 1,039 von Äthylentersphthalat und Neopentylerephthalat Ausser auf
die in der vorstehend genannten Tabelle genannten.
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Stoffe kann die vorliegende Erfindung auf alle polymeren Materialien
Anwendung finden, die als Folien auf cich bewegenden Flächen eingesetzt werden hzw.
sich so einsetzen lassen. Zu solchen Materialien gehören alle Arten der Vinylpolymerisate,
Polyamide, einschliesslch Nylon, Polyester, Polytetrafluoräthylen us@. und Mischpolymerisate
derselben. Folien aus rege
nerierter Cellulose und Cellulosederivaten
können ebenfalls für die Zwecke der Erfindung verwendet werden0 Die Erfindung ist
nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
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Fig. 1 erläutert in schematischer Darstellung eine Längsreckung unter.
Anwendung der Erfindung, Pigo 2 in perspektivischer Ansicht eine Art der Durchführung
des wesentlichen Arbeitsschrittes gemäss der Erfindung, fig. 3 in perspektivischer
Darstellung eine andere Art der Durchführung, Fig. 4 in perspektivischer Darstellung
eine weitere Art der Druchührung und Pigo 5 in perspektivischer Darstellung eine
Querreckung unter Anwendung der Erfindung0 Nach Fig. 11 und 2 wird eine Folie 11
aus organischem, thermoplastischem Polymerisatgut, wie Polyäthylenterephthalat oder
Polyäthylen* zuerst über die (von nicht eingezeichneten Mitteln0 zwangsläufig mit
verhältnismässig geringer Geschwindigkeit angetriebenen Walze 12, 13 geführt. Von
diesen "langsamen" Walzen läuft die FOlie Der drei in geringen Abständen vonein
ander angeordnete, leerlaufende Walzen 14, 15 16 und dann über zwei zwangsläufig
angetriebens "rasch@" Walzen 17, 18. Die
Reckung tritt zwischen
der letzten langsamen Walze und der ersten leerlaufenden Walze ein Der Grad der
Längsrichtung hängt von der differenz zwischen den Lineargeschwindigkeiten der zwangsläufig
getriebenen langsamen und schnellen Walzen abO Alle Walzen werden gewöh@lich von
innen beheizt (nicht eingezeichnet) und in einem gewünscthen Temperaturbereich gehaltene
In Fig, 1 sind nur insgesamt sieben Walzen gezeigt, aber an kann mit einer beliebigen
Walzenzahl arbeiten und setzt in der Praxis insgesamt 10 bis 20 Walzen ein, Unmittelbar
vor dem Punkt, an welchem die Folie 11 die letzte langsame Walze 13 und die erste
schnelle Walze @7 erstmals berührt, @@@d Elekt@oden 19, 20 vorgesehen. Wie Fig.
2 zeigte kann jedo Elektrode eine Drahtelektrode 23 von 0,02 5 bis 3,18 mm Durchmesser
aus getempertem Stahl sein. Als Elektrode kann auch jeder andere Metalleiter angemessener
Festigkeit und Formbeständigkeit Verwendung finden. Zu solchen Werkstoffen gehören
Wolfram, Nickel-Eisen-Legierungen ("Inconel"), Nickellegierungen ("Monel"), Kupfer,
Messing, rostfreier Stahl usw. Jede Drahtelektrode wird von isolierten Haltern 21,
22 getragen. Die Gleichetrcmquelle 25 und die Walzen 13 (und, nicht eingezeichent,
17) sind bei 24 geerdet. Von der Gleichstromquelle 25 wird über das Hochspannungskabel
26 an die Draht,elektrode 23 eine genügende Spannung, gewöhnlich zwischen 15 und
30 kV, angelegt, um auf der oberen Fläche der Folie mindestens 0,036 Mikrocoulomb/cm2
zu
ergeben und somit die Folie 11 in die innigs Berührung mit den zwangsläufig angetriebenen
Walzen zu treiben Die Anordnung nach Fig 3 unterscheidet sich von der obenbeschriebenen
Anordnung nur dadurch, dass der Draht 23 nach Fig 2 hier durch eine Klinge 27 ersetzt
ist Nach Fig. 4 werden anstelle der Elektroden der früheren Piguren zwei Elektroden
28, 29 in Form von Nadelsonden verwendet, die von hochleitenden Metallstäben gebildet
werden, sn die eine scharfe Spitze angeschliffen ist. Der Radius an dem Sonden spitzen
kann im Bereich von 0,025 bis 3,18 mm liegem In allen anderen Beziehungen iEt Fig.
4 mit Fig. 2 und identisch. die Anordnung nach Fig. 4 einet sich besonders für die
Förder@ng und Behandlung dünner Folien mit einer Dicke von weniger als 1,9 mm Jede
elektrostatische Sonde wird von dem wichtigen @etail stab 28, 29 gebildet, der iN
ein Siliciumglasrohr 70 eingesetzt ist, wobei die Anordnung von nicht eingezeichneten
Halteren getragen wird, Das vof: der Stromquelle 25 kommende kabel 26 ist an den
Metall@tab 28 (oder @9, iiber eine nicht eingezeichnete, herkömmliche Bananensteckerverbindung
ange -schlossen. Die Walze 13 nach Fig. 2 bis 4 kann durch Hindurchleitung eines
Mediums beheizt oder gekühlt werden; der Ein-bzw. Auslass für ein solches Medium
ist bei 43 bzw. 44 gezeigt.
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Die Querreck-Vorrichtung nach Fign 5 ist zur Erläuterung mit einer
ähnlichen Drahtelektrode wie in Fig. 2 ausgestattet, aber auch die anderen, oben
gezeigten Elektrodeniorxen arbeiten gleich guto Bei dieser Vorrichtung wird die
Folie 11 er zwei endlose, elektrisch leitfähige Bänder 31, #2 geführt, die von vier
zwangsläufig getriebenen Walzen 33 bis 36 angetrieben werden0 Anstelle der hier
gezeigten Bänder können ohne Änderung der Arbeitsweise auch Metallketten oder dergleichen
verwendet werden0 Die Folie 11 wird, während aie zur Walze 34 läuft, einer genügenden
Spannung ausgesetzt, um der Folienoberfläche an Punkten, die den Folienrändern benachbart
sind, von der Drahtelektrode 23 eine Ladung von mindestens 0,063 Mikro coulomb/cm2
zuzufüßren. Die Gleichstromquelle 25 und die Walze 34 sind bei 24 bzw. 37 geerdete
Während die Bänder 31 und 32 durch die Flansche 38 und 99 der Walze 35 und die Flansche
40 und 41 der Walze 36 zum Auseinanderlaufen gebracht werden, wird die Folie in
Querrichtung gereckt. Die Flansche 45 und 46 der Walze 34 und die Flansche 47 und
48 der Walze 33 verhindern eine vorzeitige Reckung der Folie und richten die Folie
auf den Bändern aus Bei dieser Vorrichtung lässt sich eine Regelung der Folientemperatur
während der Reckung ermöglichen, indem man in an sich bekannter Weise eine geeignete
Umschliessung und Einlässe für gekühlte oder erhitzte Luft vorsieht0 Nach dem Recken
wird die Folie 1@ von der zwangsläufig getriebenen Walze 42 der nächsten Arbeitsstufe
zugeführt.
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Die folgende Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung,
ohne dieselbe jedoch erschöpfen zu kannzeichn
B e i s p i e l 1
Eine im wesentlichen amorphe Polyäthylenterephthalat-FOlie von 0, 13 mm Dicke wird
auf einer ähnlichen Reckvorrichtung wie in Fig. 1 in Längsrichtung gereckt, Die
Vorrichtung weist vier langsam laufende, zwei leerlaufende und funf rasch laufende
Walzen auf0 Die Temperatur der langsam laufenden Walzen wird auf 95° C, der leerlaufenden
Walzen auf 85° c und der rasch laufenden Walzen auf 700 C gehalten.
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2,5 cm über er Oberfllche der Polyäthylenterephthalat-Folie an den
Stellen der Berührung der Folie mit der letzten langsam laufenden Walze wird ein
Draht aus getempertem Stahl von 0,15 mm Durchmesser und ungefähr 42,3 cm Länge straff
gespannt gehalten. Die Folie ist an diesem Punkt 38,4 cm breit Die Enden der isolierenden
Halter sind in starkem Gummirohr eingeschlossen und werden von zwei BErettenklammern
gehalten. Die Drahtelektrode ist über eine mit Polytetrafluoräthylen umkleidete
Leitung geringen Querschnitts an den positiven Pol der Gleichstromquelle angeschlossen,
während, der negative Pol und die letzte langsam laufende Walze geerdet sind0 Man
legt ar den Draht eine Gleichspannung von 14 kV an und beaufschlagt die Folie mit
89,7 Mikroampere/m2/Min. Eine ähnliche Vorrichtung fUr die elek trostatische Beaufschlagung
wird über der elektrisch geardeton,
ersten schnell laufenden Walze
vorgesehen. Die Geschwindigkeit der rasch laufenden Walzen im Vergleich mit deren
sen der langsam laufenden Walzen reicht aus, um die Folie auf das 4,Ofache ihrer
ursprUngliohen Lunge zu recken. Die von der letzten rasch laufenden Walze erhaltene
folie ist ein klares, gleichmässiges Produkt von 31,4 bia 32,7 cm Breite.
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In einem Kontroliversuch wird mit. der Vorrichtung nach Beispiel 1
die Folie ohne ,Anwendung der elektrostatischen Ladevorrichtung auf das 4,Ofache
ihrer ursprünglichen Länge gereckt. Die Temperaturen der langsam, leer und rasch
laufenden Walzen betragen 95,85 bzw. 700 Co Die entstehende Folie unterliegt einer
Einschnürung von der Ausgangsbreite von 38,4 cm auf 26,0 bis 28,8 om und besitzt
nicht die ausgezeichnete Beschaffenheit der gemäss der Erfindung erhaltenen Folie.
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B e i s p i e l 2 Auf einer ähnlichen Reckvorrichtung wie in Fig.
1 wird eine Polyäthylenterephthalat-Folie von 0,025 mm Dicke und 49,2 cm Breite
in der Längersichtung gereckt. Die Vorrichtung weist fUnf angetriebene, langsam
laufende Walzen, die auf 85 bis 95° C gehalten werden, darauf funf leerlaufende
Walzen von 40 bis 600 o und danach fünf angetriebene, rasch laufende Walzen von
Raumtemperatur und achl@e@@lich eine leerlaufend
Walze auf, wobei
der Abstand einer folgenden Walze von der vorangehenden jeweils nicht mehr als einige
Zoll (1 Zoll 2,54 cm) beträgt. Die rasch laufenden Walzen werden mit 16,5 m/Min.
und die langeam laufenden Walzen mit 5,5 m/Min. angetrieben. 7,6 cm von der tangentialen
Berührungslinie der Folie mit der letzten der fünften langsam laufenden (geerdeten)
Walze entfernt ist 1ein Stahldraht von 0,15 mm Durchmesser angeordnet. Durch Anlegen
einer Gleichspannung von 11 kV an den Draht wird die Folie mit 240 Mikroampere (0,554
Mikrocoulomb/cm2) beaufschlagt und fest an der Walze gehalten. Trotz der Längsreckung
auf das Dreifache der ursprünglichen Länge wird eine klare, gleich mässige Folie
erhalten, deren Breitenminderung (Einschnürung@ vergleichsweise gering ist. Die
Fertigfolie ist 47,0 cm breit.
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B e i s p i e l 3 Deises Beispiel erläutert die Wärmefixierung von
Polyäthylenterephthalat-Folie unter Anwendung der Erfindung in Verbindung mit herkömmlichen,
einen Walzenspalt bildenden Walzen, Eine Polyäthyllenterephthalat-Folie, die in
der gewöhnlichen Weise ausgepresst und abgeschreckt und in Querrichtung auf das
3,4ache ihrer Anfangsweite gereckt worden ist,-wird bei
einer Temperatur
von 850 C durch den Spalt eines ersten Walzensatzes und danach durch den Spalt eines
zweiten, auf 1690 C gehaltenen Walzensatzes gefUhrt, der mit der dreieindrittelfachen
Geschwindigkeit des ersten Walzensatzes läuft. Dabei ist die Kopfwalze jedes Walzensatzes
mit Silikonkautschuk bedeckt, während die Bodenwalzen aus Stahl gefertigt sind0
Die in zwei Richtungen gereckte Folie, die 167,6 cm brcit ist, wird dann mit einer
Geschwindigkeit von 62,2 m/Min. unter einer leerlaufenden Stahlwaze hindurch und
auf eine Wärmefixierwalze aun Metall aufgeleitet, die auf 2200 C gehalten wird.
Unmittelbar vor der Linie, auf welcher die Folie diese Walze berührt, wird Uber
die volle Breite der Folie und in einem Abstand von 2,5 cm won ihrer Oberfläche
ein Draht aus getempertem Stahl von 0,15 mm Durchmesser vorgeuehena An den Draht
wird eine Gleichspannung von 20 kV angelegt, wodurch der Folie ein Strom von 1 mA
zufliesst.
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Hierdurch wird die Folie mit etwa 0,05? Mikrocoulomb/cm2 beanfschlagt,
Die Folie, die dadurch fest an der Warmefixierwalze gehalten wird, wird dann in
einen dritten Walzensatz eingeführt, der auf einer Temperatur von etwa 70° G gehalten
wird und auf dem die Folie abgeschreckt wird.
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Men erhält eine orientierte, wärmefixiderte Folie von auagezeichneter
Beschaffenheit und mit folgen@en Eigensohalften:
In Längs- In Querrichtung
richtung Zugfestigkeit, kg/cm2 1758 1828 Zugfestigkeitsmodul, kg/cm2 51325 43591
Dehnung, % 56 122 Formbeständigkeit bei 2000 C, % 4c5 4,6 Trübung 0,009 In einem
Kontrollversuch wird die elektrostatische Anordnung zur Festhaltung der Folie an
der Wärmefixier@Walze weggelassen und stattdessen eine gummibeschichtete Walze.
verwendet, Die Reck- und Wärmefixierstufe werden in identi@ scher Welse durchgeführt.
Die Eingenschaften der erhaltenen biaxial orientierten, Wärmefixierten Polyäthylenterephthalat-Folie
sind mit Ausnahme der Trübung in wesentlichen gleich denen gemäss der Erfindung.
Die Trübung steigt auf 0,019.
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B e i s p i e l 4 Dieaes Beispiel erläutert, das die Anordnung leerlaufen
der Walzen zwischen den langsam und schnell laufenden Walzen für eine erfolgreiche
Längsreckung gemäss der Erfindung nicht notwendig ist. Eine Polyäthylenterephthalatfolie
von 0,025 am Dicke und 50,8 cm Breite, die in der Ublichen Weise ausgepresst und
abgeschreckt worden ist, wird um eine Reihe aus fünt verhältnismässig langsam mit
5,5 m/Min. angetriebenen, auf einer Temperatur von etwa 85° C gehaltenen Walzen
geführt, Wenn die Folie die letzte dieser Walzen erreicht, wird sie mittels eines
Uber die Folienbreite reichenden und etwa 7,6 cm von der Polienfläche entfernt angeordneten
Drahtes von 0,15 mm Durchmesser an der Walze gehalten. Mit eine: Glreichspannung
von 11 kV wird ein Strom von 500 Mickroampere vom Draht zur Folie, d, h. eine Beaufschlagung
mit etwa 89,7 Mikroampere/m2/Min. oder 0,539 Mikro= coulomb/cm2 Folie erhalten.
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Die Folie wird dann Uber eine erste rasch. mit 21,9 n/Mine laufende
und auf 60° C gehaltene Walze geleitet. 7,6 cm von der Folienober@läche entfernt
ist an der BerUhrunge stelle derFolie mit dieser Walze eine zweite elektrostatische
Drahtsonden-Anordn'ng vorgesehen Nan arbeitet mit einer
Gleichspannung
von 13 kV, was zu einem Stron von 500 Mikroampere, d. h. einer Beaufschlagung von
44,8 Mikroampere/m2/ Min. oder 0,269 Mikrocoulomb/cm2 führt, durch welche die Folie
an der rasch laufenden Walze @estgehalten wird0 Die Folie läuft dann über eine leerlaufende
Walze und um sechs weitere, angetriebene, rasch arbeitende Walzen, bevor sie der
Aufwicklung zugeführt wird0 Der Unterschied zwischen den Ge'schwindigkeiten der
rasch und der langsam laufenden Walzen ergibt eine Reckung der Folie auf das 4,Ofache
ihrer ursprünglichen Länge. Die erhaltene gereckte Folie hat eine ausge zeichnet
Be@chafferheit und ist von Verkratzungen oder anderen Unregelmässigkeiten der Oberfläche
frei B e i s p i e l 5 Dieses Beispiel erläutert den Einsatzwert der Erfindung bei
der Herstellung von Folien Aus regenerierter Celluloseo Bei der technischen Methode
zur kontinuierlichen Herstellung von Folien aus regenerierter Cellulose aus Viskose
nach den USA-Patentschriften 1 548 864 und 1 601 2£s9 wird die Viskose unter Bildung
einer endlosen Folie durch eine längliche Austrittsöffnung in ein Konagulierbad
getriebgen. Die frisch koagulierte Viskosefolie wird dann @egeneriert, ge waschen,
entschwefelt, gebleicht, erweicht und getrocknet.
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Die getrocknete Folie wird zur bequem,en Handhabung, Lage rung und
Verarbeitung in Rollen aufgewickelt Bis zur Erweichungsstufe und ai@schlienslich
derselben liegt die Folie aus regenerierter Ceilulose in einem Gelzustand vor, do
h ist sie vollständig mit wässriger losung gesättigt. Die Gel folie enthält Wasser
in einer Menge gleich dem etwa 3,0-bis 3,5fachen des gewichtes der trocknen Gelluose,
Die Feuchtigkeit wird beim Trocknen entfernet. Die Folie schrumpft während des Trocknens
in allen drei Dimensionen und neigt zur Annahme von Runzeln und Falten. Zur Verhinderung
der Bildung von Runzeln, Falten und dergleichen und des auf Schrumfung beruhenden
äberstarken Materialverlustes wird die Folie gewöhnlich um eine Reihe beheizter
Walzen, wie gemäss den USA-Patentschriften 200 079 und 2 141 377, herum beführt,
die mit solchen Geschwindigkeiten arbeiten, dass die ^oli- unter einer ausreichenden
Spannung gehalten wird, um die Flächenverminderung und die Deformation der Folien@
oberfläche auf eine @inimum zv. bringen. Nach Erreichtung des gewünschten Feuchtigkeitsgehaltes
bei der Trocknungsarbeit wird die Folie aus regenerierter Cellulose zu grosssen
Rollen aufgewickelt, aus denan dierkt Rollen geringerer Länge geschnitten oder die
r dem Schneiden mit verschiedenen Mitteln überzogen werden können.
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Nach einen speziellen Beispiel des Standes der Technik wird die Kontrollprobe,
eine Folie von 15294 cm Breite, getrocknet, indem man sie mit ungefrthr 79,6 m/Min.
durch einen Trockner hindurchleitet, biJ der durchschnittlichte Feuchtigkeitsgehalt
der Folie auf ungefähr 40 % vermindert ist. An diesem Funkt wird die Geschwindigkeit
der Trocknerwalzen allmählich in kleinen Anteilen über 8 unteren Walzen erhöht,
bis 80,5 m/Min. erreicht sind und die Folie ungefähr 15 % Feuchtigkeit enthält Diese
Geschwindigkeit wird aufrechterhalten, bie der Feuchtigkeits@ Endgehalt von 6,7
% erreicht ist. Die getrocknete Folie aus regenerierter Cellulose, die ungefähr
0,023 mm dick ist, wird dann zu einer Rolle von@ grossem @@@chmesser aufge wickelt,
Die Trocknerwalzen haben einen Durchmesser von ungefähr 27,9 cm und eine Oberflächentemperatur
von ungefähr 710 Co Die fertigen Rollen werden dann in kürzere Rollan geschnitten
und auf die Flachheit des Folienmaterials (Pull-out) auf Streifen und "Perlen" (beade)
geprüft.
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Bei dem Beispiel gemäss der Erfindung xJird die identische Giessmachine
mit acht Drähten von 0,15 mm Durchmresser ausgerüstet, von denen Je einer ber die
olienbreite reicht und 2,5 cm.direkt unter jeder der acht Beschleunigungswalzen
liegt. Die Walzen werden geerdet; an den Draht wird eine
Gleichspannung
von 9,5 kV angelegt. Diese Spannung ergibt einen Strom von 1000 Mikroampere. Bei
80,5 m/Min. wird mit diesem Strom die Folie mit 0,050 Mikrocoulomb/cm2 beaufschlagt
und zur sicheren Haftung an den Trocknerwalzen gebracht. Die erhaltenen Rollen werden
in kürzere Rollen geschnitten und die Flachheit' und die anderen Eigenschaften der,
Folie bestimmt. Ergebnisse: T a b e 1 1 e II Kontrollversuch Erfindung gemäss Wegen
starken Perlengehaltes verworfen, % 4,6 0,3 Wegen Streifen verworfen, % 0,4 0,0
Wegen mangelnder Flachheit verworfen, 4 2,5 0t3 Gesamtmenge des verworfenen Materials,
% 7,5 0,6 Die vorliegende Erfindung findet eine weitgehende Anwendung ad des Gebiet
der Polymerisatfolien. Sie eignet sich zur Reckung von Polymerisatfolien in Längs-
wie auch Querrichtung, zur Wärmebehandlung oder Trocknung und zur Wärmefixierung
solcher Folien und, zusammenfassend, zur, Fkrderung,
FUhrung und
dergleichen solcher Folien in all den Fällen, in denen eine verbesserte Greifwirkung
erforderlich ist Schliesslich erlaubt es der mit dem Verfahren gemäss der Erfindung
erhaltene verbesserte Wirkungsgrad der Wärmeübertragung, bei der Erreichung einer
gegebenen Temperatur mit wen Wärmeübertragung, zu arbeiten