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Beschreibung Rolle aus aufgewickeltem weichem elastischem Filmmaterial.
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Die Erdindung bezieht sich auf filmförmiges Material in Form von
Rollen. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung das geregelte kalte Fließen von weichen,
hochelastischem filmförmigem Material, das unter Spannung auf rohrförmige Kerne
aufgewickelt worden ist, um das filmförmige Material zu unterstützen Wenn Kunststoffe
belastet werden, verändern sich im Laufe der Zeit ihre Abmessungen. Diese Formänderung
wird als "Fließen im kalten Zustand" oder als "Kriechen" bezeichnet.
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Ein solches Fließen im kalten Zustand zeigt sich in erster Linie bei
weichen, hochelastischen Materialien. Solche Materialien zeigen ein stärkeres Fließen
im kalten Zustand als starre, unelastisce Kunststoffe, wenn man die betreffenden
Kunststoffe der gleichen Belastung aussetzt. Weiche, hochelastische Filme z.B. solche
aus plastifiziertem Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Äthylvinylacetat, Gummihydrochlorid,
Polyäthylen mit geringem Schjlupf, Polypropylen mit geringem Scllupt und dergl.,
werden am wirtschaftlichsten in Form von
auf rohrförmige Kerne aufgewickelten
Filmrollen erzeugt sind auf den Markt gebracht, ; obe dos Filmmaterial später von'
dem Kern abgewickelt wird. Der Film wird auf den Kern unter eimer Spannung aufgewickelt,
die zu einer radialen Belasgung, d.K. einer Belastung recktwnklig zur Achse des
Kerns, führt. Der dieser radialen Belastung ausgesetzte Film wird gezwungen, zu
"kriechen", und diese Erscheinung wird als "Fließen im. kalten Zustand" bezeichnet.
Hierbei beobachtet man eine Vergrößerung der seitlichen Abmessung des Films in den
Filmschickten, die den Kern am nächsten benachbart sind. Dies Ist zurückzuführen,
daß Oese den Kern am nächsten benachbarten Filnschichten einer erhöhten Belastung
oder Spannung unter worfen werden. In Fällen, in denen der Reibungsbeiwert zwischen
dem Kern und dem Film größer ist als derjenige zwischen einander benachbarter Filmschichten
nahe den Kern, wird das seitliche Fliegen der dem Kern am nächsten benachbartn Filmsch@@hten
eingeschrankt, so daß eine gleichmäßige Veränderung der seitlichen Abmessung verhindert
wird. Diese Beschränkung und die Veränderung der Abmessung führen dazu, daß die
den Kern am nächsten benachbarten Filmschichten jeweils die nächstfolgende, weiter
innen liegende Schicht umschlieben, Diese umschlossenen Schichten bewirken schließlich,
daß der Film beim ADwikkeln reißt, so daß der Filn unbrauchbar wird, wenn bestimmte
Filmschichten von anderen Filmschichten in der beschriebene Weise umschlossen werden.
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Die Erfindung sieht nunmehr Maßnahmen vor, um die Schwierigkeiten
zu beseitigen, die sich aus der Beschränkung der
Maßänderung der
den Kern am nächsten benachbarten Filmschichten ergeben, und die erfindungsgemäßen
Maßhakmen ermöglichen ein geregeltes Fließen in seitlichen Richtung bei jeder auf
den Kern gewickelten Filmschicht.
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Allgemein gesp@ochen, sieht die Erfindung eine Anordnung vor, die
einen tragenden rohrförmigen Kern umfaßt, ferner einen weichen, hochelastischen
Film, der unter Spannung auf den Kern aufgewickelt ist, sowie eie bewegliche Ring-
oder Bundvorrichtung, die eu: dem Kern angeordnet ist und mit den Kern und der untersten
bzw. innersten Filmschicht in Verbindung steht. Hierbe ist eine solche Bundvorrichtung
jeweils dort angeordnet, wo eine Stirnflcsche des aufgewickelten Films die Achse
des Kerns schneidet.
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Der rund oder Ring ist dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungsbeiwert
zwischen den Ring und dem Kern kleiner ist als derjanige zwischen dem Ring und dem
Filmmaterial. Der Reibungsbeiwert zwischen des Ring und dem Kern soll nicht größer
sein als der Reibungsbeiwert zwischen einander benachbarten Filmschichten in der
Nähe des Kerns.
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Bei einer solchen Beziehung zwischen den Reibungsbeiwerten zwischen
dem Film, dem Ring und dem Kern ergibt sich ein System, bei dem vorzugsweise eine
seitliche Bewegung des Rings längs des Kerns hervorgerufen wird. Infolgedessen wird
das Filmmaterial von dem Ring @@ @genommen, und das Filmmaterial wird daran gehindert,
die tiefer liegenden Schichten zu umhüllen und umzubiegen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiol näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in einem verkürzten Längsschnitt eine Filmrolle, bei
der der Film unter Spannung auf einen Kern aufgewickelt worden ist, und zwar ohne
Verwendung der erfindungsgemäßen Bund- oder Ringvorrichtungen; die in Fig. 1 gezeigte
Anordnung bildet nicht einen Gegenstand der Erfindung; vielmehr dient Fig. 1 lediglich
zur besseren Verdeutlichung des Standes der Technik.
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Fig. 2 ist eine verkürzte, teilweise weggebrochen gezeichnete Seitenansicht
einer Filmrolle, bei welcher der Film unter Spannung und unter Verwendung erfindungsgemäßer
Bundvorrichtungen auf einen Kern aufgewickelt worden ist; somit zeigt Fig. 2 ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In Fig. 1 erkennt man einen Kern 1, der eine Filmrolle 2 trägt, wobei
der Film unter Spannung auf den Kern aufgewickelt worden ist. Die Pfeile A deuten
die Kräfte an, die bestrebt sind, im Laufe der Zeit eine seitliche Formänderung
des Films zu bewirken. Der Kern 1 tritt aus der Filmrolle 2 an den mit 7 bezeichneten
Punkten aus. Wenn der Reibungsbeiwert zwischen der Filmrolle 2 und dem Kern 1 größer
ist als der Reibungsbeiwert zwischen einander benachbarten Filmschichten, genügen
die seitliehen Kräfte A nicht, um die Reibungskräfte B zu überwinden, dip in einer
zu den seitlichen Kräften A entgegengesetzten Richtung wirken. Dies hat zur Folge,
daß das seitliche Fließen des
Materials der dem Kern 1 am nächsten
benachbarten Schichten der Filmrolle 2 eingeschränkt wird. Bei zunehmendem radialem
Abstand von der Achse des Kern überwinden jedoch die seitlichen Kräfte A allmählich
die Reibungswiderstandskräfte B, und daher beginnen die weiter außen liegenden Pilmschichten
an den in Fig. 1 mit 9 bezeichneten Punkten, die weiter innen liegenden Schichten
zu umhüllen. Bei 8 erkennt man die Ausbildung eines Bogens zwischen dem Schnittpunkt
7 und der Umhüllungszone 9.
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Bei den Filmschichten, deren radialer Abstand von der Achse der Rolle
größeriist als der Abstand der Umhüllungszone 9, bildet sich eine gleichmäßige konische
Form der Rolle 2 aus, die proportional zu den bei zunehmendem Radius abnehmenden
seitlichen Kräften A ist. Die äußerste Filmschicht 4 hat eine seitliche Abmessung
bzw. Breite, die im wesentlichen gleich der Breite des auf den Kern 1 aufgewickelten
Films ist.
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Gemäß Fig. 2 ist eineBund- oder Ringvorrichtung bzw. eine Buchse
3 zwischen der untersten bzw. innersten Filmschicht der Rolle 2 und dem Kern 1 so
angeordndt, daß sich die Buchae durch die Ebene-7 erstreckt, an welcher der Kern
1 aus der Rolle 2 herausragt, wie es in Fig. 2 bei 10 und 11 angedeutet ist. Die
Buchae 3 weist Reibungseigenschaften der eingangs beachriebenen Art auf, so daß
sie verhindert, daß sich der beschriebene Bogen 8 ausbildet und sich benachbarte
Filmschichten umhüllen bzw. überlappen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die seitlichen
Kräfte A können die Reibungskräfte zwischen der Buchee 5 und der Filmrolle 2 nicht
verwinden, und daher werden die
seitlichen Kräfte A auf die Buchse
3 übertragen. Die Reibunswiderstandskräfte 3' werden durch die-seitlichen Kräfte
A überwunden, so daß das Filmmaterial der Rolle 2 gleichmäßig in seitlicher Richtung
fließen kann. Fig. 2 zeigt die Ausbildung einer gleichmäßigen konischen Form bei
13, die jeweils bei 7 beginnt und sich bis zur äußersten Schicht 4 fortsetzt.
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Die Kräfte B' treten zwischen der Buchse 3 und dem Kern 1 auf.
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Der Anteil der Außenfläche des Kerns, der von der Buchse überdeckt
wird, richtet sich nach den Eigenschaften des thermoplastischen Films und nach der
Länge desjenigen Teils des Kerns, welcher sich ursprünglich zwischen den Punkten
7 erstreckte; je größer der von der Buchse überdeckte Teil der UmfangsSlache des
Kerns ist, desto größer ist der Kern. Je größer der von der Buchae berdeckte Anteil
der Umfangsfläche des Kerns ist, desto größer ist die Freiheit, mit der sich der
Film gleichmäßig längs des Kerns bewegen kann. Es sei bemerkt, daß dann, wenn der
Kern eine erhebliche Länge besitzt, genügend Raum für eine seitliche Maßänderung
bzw. ein Bließen des Filmtnaterials vorhanden ist, bevor der Film über die Enden
bzw. Stirnflächen der Rolle hinwegkriecht. Bei genügend großer Breite der Rolle
kann daran gedacht werden, den gesamten Kern mit einer durchlaufenden -Buchse zu
versehen. Wird eine solche durchlauf ende Buchse verwendet, sind die seitlichen
Kräfte A bestrebt, Kräfte auf die durchlaufende Buchse in entgegengesetzten Richtungen
auf zubringen, so daß eine gewisse Bremewirkung bezugleich des seitlichen Fließens
des Films auf dem Kern hervorgerufen wird. Wenn getrennte Buchsen verwendet werden,
wirkt
der nicht von den Buchaen überdeckte Teil der Umfangsfläche
des Kerns nach A rt einer Bremszone, was auf die eine Bremswirkung hervorrufenden
Reibungskräfte zwischen dem Filmmaterial und dem Kern zurückzuführen ist. Hierdurch
wird das seitliche Fließen des Filmmaterials innerhalb der Rolle eingeschränkt.
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Als Beispiele für weiche, elastische Filme, bei denen das Material
im kalten Zustand fließt, wenn es unter Spannung aufgewickelt wird, seien die folgenden
Materialien genannt: Polyvinylohlorid, Polyvinylidenchlorid, Äthylvinylacetat, Gumn;ihydrochlorid,
Polyäthylen mit geringem Schlupf, Polypropylen mit geringem Schlupf und dergl.;
diese Materialien können mit Hilfe bekannter Mittel, z.B. von Estern, plastifiziert
werden; als Beispiel für ein geeignetes Plastifizierungsmittel sei Dioctylphthalat
genannt.
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Als Beispiele für Materialien zum Herstellen des Kerns seien Papier
und Kartonmaterial, Kunststoffe, Glas, Metalle und Kombinationen dieser Stoffe genannt.
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Das Material für die Buchse oder Buchsen muß im Hinblick auf das
Jeweilige System gewählt werden; beispielsweise kann man Polyäthylen, Wachs, Seife,
Wasser, Öl, Metalle, Aluminiumfolie, Nylon, die unter den gesetzlich geschützten
Bezeichnungen molar und Teflon erhältlichen Materialien, Polypropylen, Styrol oder
dergl. verwenden.
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In einem speziellen Fall wurde ein plastifizierter Poly vinylchloridfilm
auf ein Kern aua lartonmaterial gewickelt,
auf dem als Buchsen oder
Ringe Streifen aus Polyä@@@len im wesentlichen im der in Fig. 2 gezeigter Weise
a@@@ordnet war@.
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Der Kern hatte eine Länge von etwa 470 mm und einem Au@@@durchmesser
von etwa 90 mm. Die Dicke des Streifens aus Polya@@ylen betrug etwa 0,019 mm bei
einer Breite von etwa J mm, wobei jeweils etwa eine Hälfte des Polyäthylenstreifens
auf jeder Seite der betreffenden Stirnflache der Filmrolle auf den Kern angeordnet
war. Ein plastifi zierter Polyvinylchloridfilm mit einer Länge von etwa 1200 m wurde
unter einer Spannung von etwa 21 bis 28 kg/cm2 auf den mit den Polyäthylenstreifen
versehenen Kern gewickelt. Der radiale Abstand zwischen der Achse des Kerns und
der äumersten Filmschicht betrug etwa 95 mm. Beim Aufwickeln des Films auf den Kern
betrug die seitliche Aomessung des Films etwa 460 nini. Die Rolle wurde in waagerechter
Lage gelagert. Nach sieben Tagen wurde die Rolle untersucht.
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Die äußerste Filmschicht hatte eine seitliche Abmessung von etwa 457,5
rom, während die seitliche Abmessung der innersten Filmschicht etwa 468 mm betrug.
Es wurde eine gleichmäßige konische Form von der dem Kern benachbarten Schicht bis
zur äußersten Filmschicht beobachtet. Die Ausbildung eines Bogens oder einer Überlappung
von benachbarten Schichten wurde nicht festgestellt.
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Bei einem ähnlichen Versuch, bei dem jedoch der Kern nicht mit eier
Buchse oder dergl. versehen war, wurde eine Überlappung und Bogenbildung $beobachtet.
Der radiale Abstand zwischen der Mittellinie des Kerns und dem Beginn der gleichmäßig
@oni@@@@@
Formbetrug etwa 57 mm. Das Ausseken der Rolle und des Ker@s entsprach in gesentlichen
der Darstellung in Fig. 1. is sei gekch eigens be@erkt, daß dieser Versuek ebenso
wie die dr@ Fig. 1 gezeigte Anordnung nickt einen Gegenstand der Erfindung bildet.
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Ab@cklie@end sei bemerkt, da@ man bei den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen
kann, ohne den Bereich der Errindung zu verlassen.
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Patentansprüche: