DE1629282A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von biaxial orientierten thermoplastischen Folien - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von biaxial orientierten thermopla st ischen Folien.
• ¼ Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von biaxial orientierten thermoplastischen Folien und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Bei der Herstellung von Folien durch Blavverformung wird das thermoplastische Material in Form eines Schlauchs aus einer Ringdüse stranggepresst, der Durchmesser des Schlauchs im noch erweichten Zustand durch Erh6hung des Innendrucks vergrössert, der Schlauch in ULngsrichtung gereckt, indem er beispielsweise zwischen. zwei Quetschwalzen durchgeführt wird,- die sich mit einer solchen Geschwindigkeit drehen, dass der Schlauch mit einer Geschwindigkeit, die höher ist als die Strangpressgeschwindigkeit, durch den Walzenspalt gezogen wird, wodurch die Dicke des Films auf einen gewünsohten Wert verringert wird, und der geplättete Schlauch wird entweder zu einer oder mehreren Bahnen aufgeschlitzt und auf eine oder mehrere Rollen aufgewickelt oder als geplätteter Schlauch auf eine Rolle gewickelt.
• Die verschiedensten zusätzlichen Verarbeitungsstufen können zwischen Strangpressen und Aufwickeln Je nach den Eigenschaften des Jeweils verwendeten Materials und dem vorgesehenen Verwendungszweck des Endproduktes eingeschoben werden.
• Wenn beispielsweise Polypropylen zur Herstellung von transparenten Folien verwendet wird, muss der Schlauch unmittelbar nach seinem Austritt aus der Strangpresse schnell gekühlt werden, damit die ista1litstruktur klein bleibt, da grössere Kristallite das Endprodukt undurchsichtig machen. Hierzu sind ein Abschreckbehälter, durch den der zu kühlende Schlauch geleitet wird, und eine Heizvorrichtung erforderlich, durch die der Schlauch gentigend erweicht wird, um durch den Innendruck ausgedehnt werden zu können. Normalerweise läuft der Schlauch zwischen dem Abschrecken und dem erneuten Erhitzen durch wenigstens eine Gruppe von Quetschwalzen.
• Der Weg des Schlauchs zwischen der Strangpresse und den letzten Quetschwalzen kann geradlinig sein. Wenn ein geradliniger Weg eine hohe oder lange Bauhöhe der Vorrichtung erfordert, kann die laufrichtung des Schlauchs einmal oder mehrmals verändert werden, indem er beispielsweise über oder zwischen Walzen geführt wird, Unregelmässigkeitenin der Strangpressdüse und ungleichnxässiges Erhitzen und kühlen nach dem Austritt des Stranges aus der DUse verursachen unvermeidlich leichte Schwankungen in der Dicke des Films, die zwar in einer einzelnen Dicke nicht bedeutsam sind, Jedoch ein dickes oder dunkles Band in einer Filmrolle verursachen. Ferner können bei der Führung des Schlauchs zwischen Quetschwalzen oder über eine Walze zur Richtungsänderung Falten an den Rändern gebildet werden, die bei der Bildung vor dem Strecken und Orientieren schwache Stellen darstellen, die spätere Schwierigkeiten verursachen können und, wenn sie gebildet werden stets entweder sichtbare oder schwache Anstreifen im Produkt darstellen oder herausgeschnitten und als Verlust verworfen werden müssen.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von biaxial orientierten thermoplastischen Folien das dadurch gekennzeichnet ist, dass man einen Schlauch aus thermoplastischem Material durch eine Ringdüse strangpresst, den Schlauch durch zwei Quetschwalzenpaare führt, wobei der Schlauch durch das zweite Quetschwalzenpaar mit höherer Geschwindigkeit als durch das erste Quetschwalzenpaar läuft, und den Durchmesser des Schlauchs auf seinem Wege durch die Zone zwischen den beiden Quetschwalzenpaaren erweitert, wobei beide Gruppen von Quetschwalzen mit der gleichen Geschwindigkeit um die Achse des Schlauchs auf seinem Wege durch die Zone zwischen den Quetschwalsenpaaren-gedreht werden und die Temperatur des Schlauchs während des D-urchganges durch das erste Quetschwalzenpaar so eingestellt wird, dass der Schlauch selbst durch das erste Quetschwalzenpaar nicht veranlasst wird, sich um seine eigene Achse zu drehens Der Temperaturbereich, in dem der Schlauch das erste Quetschwalzenpaar durchlaufen muss, kann für Jedes Material durch einen Vorversuch bestimmt werden0 Die obere Grenze liegt im allgemeinen bei der Temperatur, bei der der Schlauch an den Walzen, zwischen denen er durchgeführt wird, kleben bleibt, oder die Temperatur, bei der der Schlauch zusammenklebt, wobei die niedrigere von diesen beiden Temperaturen gewählt wird.
• Die untere Grenze ist die Temperatur, bei der der Schlauch die Drehbewegung annimmt, die ein dadurch verliehen wUrde, dass die Quetschwalzen sich um die Schlauchachse drehen.
• Die Randf alten, die durch die ersten Quetschwalzen eingedrückt werden, erscheinen als zwei Schraubenlinien, die um die Schlauchoberfläche verlaufen. Die Geschwindigkeit, mit der die Walzen um die Schlauchachse gedreht werden, und die Laufgeschwindigkeit des Schlauchs zwischen den beiden Walzenpaaren bestimmen den Winkel, um den die Achse des ersten Quetschwalzenpaares dem zweiten Walzenpaar gegenüber vorgestellt sein muss, um sicherzustellen, dass die Linien, die durch die Randfalten des ersten Walzenpaares verursacht werden, mit den Randfalten zusammenfallen, die durch das zweite Walzenpaar verursacht werden. Die Falten können dann gegebenenfalls vom Schlauch abgeschnitten und die beiden erhaltenen Folienbahnen auf zwei getrennte Rollen aufgewickelt werden. Durch Drehung des zweiten Quetschwalzenpaares und somit der Aufwickelvorrichtung relativ zur Strangpressdilse werden etwaige Schwankungen der Dicke, die durch tregeImässigkeiten verursacht werden, über die gesamte Breite der aufgewickelten Rolle verteilt. Eine etwaige Schwankung der Dicke, die sich während der Orientierung, als Folge ungleichmässigen Erhitzens oder Mahlens des thermoplastischen Schlauchs oder der Schlauch folie vor dem Eintritt in das zweite Quetschwalzenpaar ergibt, wird durch die Drehung dieses Walzenpaares ebenfalls über die ganze Breite der Rolle verteilt.
• Das Verfahren gemäss der Erfindung ist auf alle Materialien anwendbar, die normalerweise bei der Herstellung von biaxial orientierten thermoplastischen Folien verwendet werden, z.B. auf lineare Polyester, wie Polyäthylenterephthalat und Copolyester von Isophthalsäure und Trephthalsäure mit einem Glykol, Vinylidenchloridpolymere und -copolymere, Polyvinylchlorid, Polyamide, z.B. Nylon, Polyformaldehyd und seine Copolymeren, Polystyrol und Polyolefine, z.B. Polyäthylen und insbesondere Polypropylen.
• Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von biaxial orientierten, thermoplastischen Folien. Diese Vorrichtung ist durch die folgenden, nacheinander angeordneten Teile gekennzeichnet: Eine Schlauchspritzdüse, wahlweise ICUhlvorrichtungen, eine erste Heizvorrichtung, ein erstes Quetschwalzenpaar, eine zweite Heizvorrichtung, ein zweites Quetschwalzenpaar und wenigstens eine Aufwickelrolle, wobei das erste Quetschwalzenpaar, das zweite Quetschwalzenpaar und die Aufwickelrolle als Einheit relativ zur Schlauchspritzform drehbar sind. Die erste Heizvorrichtung ist vorteilhaft regelbar, um sicherzustellen, dass während des Betriebs die Temperatur beim Durchgang des Schlauchs durch das erste Quetschwalzenpaar im gewunsohten Bereich liegt. Vorteilhaft ist die Einheit um eine Achse parallel zur Laufrichtung des Schlauchs durch die Einheit, vorzugsweise um die Schlauchachse drehbar.
• Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung werden nachstehend ausführlicher in Verbindung mit der Abbildung beschrieben, die schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von biaxial orientierter Polypropylenfolie darstellt.
• Eine Strangpresse 1 ist mit einer nach unten gerichteten Schlauchspritzform 2 versehen, unter deren Austritt sich ein Abschreckbad 3 befindet. Zwei Quetschwalzen 4 sind am Boden des Bades direkt unter der Düse 2 angeordnet. Diese Quetschwalzen dienen dazu, den stranggepressten Schlauch aus der Spritzform abzuziehen und die Richtung des Schlauchs 10 zu verändern, ohne Faltenbildung an den Rändern zu verursachen.
• Das Abschreckbad ist mit Wasser gefüllt, dessen Temperatur auf der gewünschten Höhe gehalten wird, indem kaltes Wasser einem Kühlsystem 5 aus einer K'ühlvorrichtung (nicht dargestellt) durch die Leitungen 6 zugeführt wird. Druckluft aus einer Leitung 9, die in das Innere des Schlauchs oberhalb der Kalibrierscheiben führt und aus einer Leitung 8, die unter die Kalibrierscheiben geführt ist, verhindert die Deformierung des Schlauchs durch den Wasserdruck. Durch Kalibrierscheiben 7 aus PolySthylenterephthalat wird der Durchmesser des aus der Düse 2 ausgepresqten Schlauchs 10 aus Polypropylen beim richtigen Wert gehalten. Der Wasserstand im Bad wird durch Zufuhr aus einer Zuführungsleitung 11 und durch Ablauf durch eine Überlaufleitung 12 in geeigneter Höhe gehalten.
• Während des Strangpressens wird der Schlauch über die KaLI-brierscheiben 7 und zwischen die Quetschwalzen 4 geführt.
• Er wird durch das Wasser im Bad abgeschreckt, verlässt das Bad und wird durch Leitwalzen 13 zum oberen Ende der Streqkvorrichtung geführt. Diese umfasst nacheinander eine Heizvorrichtung 15, die vor einem ersten Quetschwalzenpaar 14 angeordnet ist, einen Vorwärmer 16, einen Erhitzer 17 in der Blaszone, einen oberen Luftring 18, Leitwalzen 20 aus Polyäthylenterephthalat, ein@@ unteren Luftring 19, zusammenlaufende Walzen 21 und ein zweites Quetschwalzenpaar 22.
• Zwei Scheneidvorrichtungen 23 unterhalb der Quetschwalzen und die Aufwickelrollen 24 und 25, die zusammen-laufenden Walzen 21 und die Quetschwalzen 14 und 22 sind um eine sendkrechte Achse drehbar angeordnet. Die Drehung erfolgt durch einen (nicht dargestellten) Elektromotor.
• Der abgeschreckte Schlauch 10 läuft durch die erste Heizvorrichtung 15, in der er zur eine geeignete Temperatur gebracht wird, bevor er durch die Quetschwalzen 14 läuft, die sich um eine Achse dreh die mit der Schlauchachse zusammenfällt. Die Drehbewegung wird nicht dem Schlauch mitgeteilt, der durch den Vorwärmer 16 und den Erhitzer 17 läuft, durch den seine Temperatur auf den Erweichungspunkt erhöht wird. Dar Druck, der zwischen den Abquetschwalzen 14 und 22 aufrechterhalten wird, gnügt, um den Schlauch auszuweiten, dessen Durchmesser auf den gewünschten Wert vergrössert wird. Der Schlauch läuft zwischen den Leitrollen 20 aus Polyäthylentrephthalat und durch die Luftrige 18 und 19 durch, die ihn abkühlen.
• Durch eine Reib von Walzen 21 und die Quetschwalzen 22 wird der Schlauch dann in die geglättete Form überführt. Zwischen den Quetschwalzen 22 und den Quetschwalzen 14 wird eine "Phasendifferenz" aufrechterhalten, um sicherzustellen, dass die neuen Randfalten, die sie eindrücken, mit den Kantenlinien zusammenfallen, die durch die Quetschwalzen 14 verursacht werden. Der geplättete Schlauch wird dann durch die Schneidvorrichtungen 23 in zwei i Bahnen aufgeschnitten, die auf die Rollen 24 und 25 gewickelt werden.
• Beispiel Polypropylen (Propathene LXF 31), Hersteller Imperial Chemical Industries Limited, wurde als Schlauch durch die Schlauchspritzform 2 ausgepresst. Der Durchmesser des Schlauchs beim Erreichen der oberen Quetschwalzen 14 betrug 63,5 mm und seine wandstärke 0,46 mm.
• Die Drehzahl der oberen quetschwalzen wurde so eingestellt, dass der Schlauch mit einer Geschwindigkeit von 305 cm/Min. hindurchlief. Der Schlauch wurde nach dem Durchgang durch die Heizvorrichtung 17 auf einen Durchmesser von 38 com aufgeblasen. Die Blasstelle befand sich 122 t 25 mm unter den Quetschwalzen 14. Der Schlauch wurde mit einer Geschwindigkeit von 18,3 m/Min. durch die unteren Quetschwalzen 22 geführt. Diese Quetschwalzen befanden sich 3 m unter den Quetschwalzen 14. Beide Quetschwalzenpaare wurden um die Achse des zwischen ihnen liegenden Schlauchs X5t 0,5 Umdrehungen/Min. bewegt, wobei die "Phasendifferenz" zwischen den Walzenpaaren 90° betrug. B@i diesem Winkel und bei dieser Umdrehungsgeschwindigkeit lagen die Randlinien, die durch die Walzen 14 verursacht wurden, immer innerhalb des 32 mm breiten Schneidabfalles, der von den Rändern des aus den Quetschwalzen 22 austretenden Schlauchs anfiel, wenn dieser vor dem Aufwickeln zu zwei Bahnen geschnitten wurde.

Claims (4)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zur Herstellung von biaxial orientierten thermoplastischen olien, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Schlauch aus thermoplastischem Material durch eine Ringdüse strangpresst, den Schlauch durch zwei Quetschwalzenpaare führt, wobei der Schlauch durch das zweite Quetschwalzenpaar mit höherer Geschwindigkeit als durch das erste Quetschwalzenpaar läuft, und dass man den Schlauchdurchmesser auf dem Weg durch die Zone zwischen den beiden Quetschwalzenpaaren erweiterte wobei beide Quetschwalzenpaare mit der gleichen Geschwindigkeit um die Schlauchachse auf seinem Wege durch die Zone zwischen den Quetschwalzenpaaren gedreht werden und die Temperatur des Schlauches während des Durchgangs durch das erste Quetschwalzenpaar so eingestellt wird, dass der Schlauch selbst durch das. erste Quetschwalzenpaar nicht veranlasst wird, sich um seine eigene Achse zu drehen.
2. .2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Achse des ersten Quetschwalzenpaares gegenüber der des zweiten Walzenpaares um einen solchen Winkel vorstellt, dass die durch das erste Quetschwalzenpaar hervorgerufenen Schlauchfalten mit denen durch das zweite Quetschwalzenpaar hervorgerufenen zusammenfallen und dass man diese Falten dann gegebenenfalls vom Schlauch abschneidet.
3. 3. Verfahren. nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als thermoplastisches Material lineare Polyester, Vinylidenchloridpolymere oder -copolymere, Polyvinylchlorid, Polyamide, Polyformaldehyd oder seine Copolymeren oder Polyolefine verwendet.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man Polypropylen verwendet.

   50 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 43 gekennzeichnet durch eine Ringdüse, eine erste Heizvorrichtung, ein erstes Quetschwalzenpaar, eine zweite Heizvorrichtung, ein zweites Quetschwalzenpaar und wenigstens eine Aufwickelrolle, wobei die Quetschwalzenpaare und die Aufwickelrolle als Einheit relativ zur Ringdüse drehbar sind. L e e r s e i t e