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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Folienbahnen,
bei dem eine gießbare Masse aus einer Düse auf eine sich von der Düse fortbewegende
Gießfläche eines Auftragkörpers in Form eines Bandes aufgebracht wird und bei dem,
in Bewegungsrichtung gesehen, vor der Düse zwischen der Gießfläche und der dieser
zugekehrten Oberfläche des Bandes ein Unterdruck erzeugt wird, der niedriger als
der auf die der Gießfläche abgekehrten Oberfläche des Bandes einwirkende Druck ausgebildet
ist.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Die gießbare Masse wird nachfolgend meist als Schmelze bezeichnet.
Wenn hier der Ausdruck Schmelze gebraucht wird, so soll darnit abweichend vom üblichen
Sprachgebrauch nicht nur eine erhitzte Flüssigkeit gemeint sein, die beim Abkühlen
erstarrt, sondern auch jede beliebige andere gießbare, nicht erhitzte oder erhitzte
Flüssigkeit, die nach dem Gießen, beispielsweise durch Austrocknen, starr oder halbstarr
wird.
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Es ist bekannt, eine Schmelze zu einem Blatt oder einer Folie zu
gießen, indem die Schmelze in Form eines Bandes auf eine die Gießfläche bildende
Oberfläche eines Auftragekörpers gegossen wird, wobei die Oberfläche des Körpers
gleichmäßig längs einer vorbestimmten Bahn relativ zu der Gießstelle bewegt wird.
Hierbei tritt der Nachteil auf, daß eine sehr langsame Arbeitsgeschwindigkeit eingehalten
werden muß, wenn Blätter der Folien gegossen werden sollen, die frei sind von Luftblasen,
Falten und anderen Fehlstellen, die durch zwischen dem Schmelzestrom und dem Auftragekörper
eingeschlossene Luft verursacht sind.
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Um hier Abhilfe zu schaffen, ist es bekannt, auf der dem Auftragekörper
zugekehrten Seite des Schmelzestroms Unterdruck anzuwenden, um sicherzustellen,
daß sich die Schmelze satt an den Auftragekörper anlegt. Dieses Unterdruckverfahren
ist in der USA.-Patentschrift 2681294 beschrieben. Es bilden sich aber auch hierbei
leicht Querfalten und Runzeln in der gegossenen Folie, insbesondere wenn sehr dünne
Folien gegossen werden sollen, deren Dicke beispielsweise im Bereich von ungefähr
0,025 bis 0,25 mm liegt. Die Fehlstellen bilden sich in diesem Falle durch Relativbewegungen
zwischen der als Schlitzdüse ausgebildeten Gießvorrichtung und der Gießfläche des
Auftragekörpers infolge von Schwingungen dieser Teile. Diese Schwingungen werden
dem in die Gießeinrichtung einströmenden Luftstrom mitgeteilt, der auf der Unterdruckseite
des Schmelzestromes in die Einrichtung eingesaugt wird. Die sich ergebenden Druckschwingungen
verursachen Querfalten und Runzeln. Die Frequenz der Bildung dieser Fehlstellen
stimmt im wesentlichen mit der Schwingungsfrequenz überein. Das Aussehen der gegossenen
Folie wird durch diese Fehlstellen so verändert, daß die Folie kaum mehr brauchbar
oder für den vorgesehenen Verwendungszweck überhaupt nicht mehr verwendbar ist.
Es hat sich gezeigt, daß es nicht möglich ist, auf wirtschaftliche Weise das Schwingen
der in Frage kommenden Einrichtungsteile zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gießverfahren der in
Rede stehenden Art zu schaffen, das einfach und wirtschaftlich durchführbar ist
und bei dem eine Fehlstellenbildung auch beim Gießen sehr dünner Folien sicher vermieden
ist.
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Ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese
Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Unterdruck schrittweise gegen
die Berührungsstelle des Bandes mit der Gießfläche hin mit zunehmender Stärke erzeugt
wird.
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Dadurch, daß erfindungsgemäß der Unterdruck nicht in einem Schritt,
sondern schrittweise gegen die Stelle hin zunehmend erzeugt wird, an der das Band
des Schmelzestroms die Gießfläche berührt, ist sichergestellt, daß in der der Berührungsstelle
nächstgelegenen Zone ein gleichförmiger Unterdruck aufrechterhalten werden kann.
Es hat sich gezeigt, daß sich hierbei Ungleichförmigkeiten der Einströmmenge der
in die Gießeinrichtung einströmenden Luft nicht mehr in der der Gießstelle unmittelbar
benachbarten Zone bemerkbar machen. Die der Gießstelle benachbarte Zone ist, da
der Großteil des Luftdurchsatzes an von der Gießstelle entfernten Stellen erfolgt,
frei von Turbulenzen und Vibrationen.
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Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt,
daß auf die dem höheren Druck zugeordnete Breitseite des durch die Schmelze gebildeten
Bandes der atmosphärische Luftdruck einwirkt. Auf der gegenüberliegenden Unterdruckseite
wird dann ein Druck erzeugt, der vorzugsweise zwischen 2 und 765 mm Wassersäule
geringer ist als der atmosphärische Luftdruck.
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Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute
Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen.
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Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe bei einer Vorrichtung mit einer
Breitschlitzdüse, einem Auftragekörper mit einer von der Breitschlitzdüse fortbewegbaren
Gießfläche und mit einer Absaugeeinrichtung, die mit einer in Bewegungsrichtung
der Gießfläche gesehen vor der Breitschlitzdüse, zwischen dieser und der Gießfläche
angeordneten Absaugekammer verbunden ist, dadurch gelöst, daß in Bewegungsrichtung
der Gießfläche des Auftragekörpers gesehen vor der Absaugkammer mindestens eine
weitere Absaugkammer vorgesehen ist.
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Dadurch wird der Großteil der in die Gießvorrichtung einströmenden
Luft bereits über von der Gießzone entfernt angeordnete Absaugekammer abgesaugt.
In der dier Gießstelle nächstgelegenen Absaugekammer findet fast keine Luftströmung
mehr statt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen abgebrochen
dargestellten Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel.
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In Fig. 1 ist eine Breitschlitzdüse 10 dargestellt, die zwei Düsenkörper
11 und 12 aufweist, die durch mehrere Schraubbolzen 13 zusammengehalten sind.
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Die Schlitzdüse 10 erstreckt sich in einem Abstand quer über die Breite
eines Auftragekörpers 15 in Form einer Gießwalze, der durch einen nicht dargestellten
Antrieb in der durch einen Pfeil 16 angedeuteten Drehrichtung gleichförmig antreibbar
ist.
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Ein zentral angeordneter, in den Düsenkörpern 11 und 12 ausgebildeter
Kanal 18 steht über einen Gießschlitz 19 mit zwei Lippen 20 und 21 in Verbindung.
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Die Lippe 20 befindet sich in einem Abstand vom Umfang des Auftragekörpers
15, der größer ist als die Dicke der Folie, die gegossen wird. Dieser Abstand
kann
zwischen ungefähr 0,05 und 12,7 mm betragen. Die Lippe 20 wird durch eine Leiste
22 gebildet, die an dem Ende des Düsenkörpers 11 durch Schrauben 23 und eine Platte
24 befestigt ist, die ihrerseits durch Schrauben 25 gehalten ist. Der Düsenkörper
12 weist eine Absaugekammer 30 auf, die sich im wesentlichen über die ganze Breite
der Walze 15 erstreckt und die gegen den Umfang des Auftragekörpers 15 geöffnet
ist. An den Schmalseiten ist die Kammer 30 durch Seitenwände 31 abgeschlossen. An
dem Düsenkörper 12 ist mittels Schrauben 34 und 34' ein Gehäuse 33 angeschraubt,
das eine Absaugekammer 35, 36 bildet, die in einer Kammeröffnung gegen den Umfang
des Auftragekörpers 15 geöffnet ist. Die Kammern 30 und 35, 36 erstrecken sich quer
über den Umfang des Auftragekörpers 15 und sind durch eine Vielzahl von Durchgängen
37 miteinander verbunden, die von dem Auftragekörper 15 etwa den in F i g. 1 gezeigten
Abstand haben. An einer oder an beiden Stirnseiten38 des Gehäuses 33 ist eine Öffnung
39 vorgesehen, über die die Kammer 35, 36 mittels einer Rohrleitung mit einer Absaugeeinrichtung
40, 41 verbunden ist, deren Sauggebläse für den nachstehend beschriebenen Zweck
durch einen Motor 42 antreibbar ist. Am Gehäuse 33 ist ein Winkelstück 45 befestigt
(s. F i g. 1), das mehrere im gegenseitigen Abstand angeordnete Einstellvorrichtungen46
trägt, die eine als Trennwand 47, 49 ausgebildete Absperreinrichtung berühren. Die
Absperreinrichtung weist eine U-Leiste48 aus federnd nachgiebigem Werkstoff auf,
die am Gehäuse 33 befestigt ist und die eine Leiste aus biegsamem Werkstoff trägt,
der die in Frage kommenden Gießtemperaturen aushält. Die Trennwand 47, 49 ist mit
der Leiste48 mittels Schrauben 50 und einer Platte 51 verbunden.
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Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Absaugekammern 30 und 35, 36
in gegenseitigem Abstand in Bewegungsrichtung des Auftragekörpers 15 gesehen vor
der Gießstelle 55 angeordnet sind. Sowohl die untere Oberfläche 56 des Düsenkörpers
12 als auch die untere Oberfläche 57 des Gehäuses 33 und ebenfalls die untere Oberfläche
58 der U-Leiste 48 verlaufen im Abstand zu der Oberfläche des Auftragekörpers 15,
wobei die Größe des Abstandes etwa in einem Bereich von 0,05 bis 12,7 mm liegt,
je nachdem, wie groß die Dicke des zu gießenden Blattes oder der zu gießenden Folie
ist. Die Schmelze, die der Breitschlitzdüse 10 über einen oder mehrere Einlaufkanäle
60), die mit dem Kanal 18 in Verbindung stehen, zugeführt wird, fließt durch Einfluß
der Schwerkraft oder unter Druck durch den Gießschlitz 19 und wird bei den Lippen
20 und 21 auf den Auftragekörper 15 aufgegossen. Da durch die Absaugeeinrichtung
40, 41 über die Kammern 30 und 35, 36 durch die Durchgänge 37 und die Öffnungen
39 Luft abgesaugt wird, wird auf der der Absaugekammer 30 zugekehrten Seite des
bandförmigen Schmelzestroms Unterdruck erzeugt. Der Betrag dieses Unterdrucks kann
in dem Bereich zwischen ungefähr 2,54 und 762 mm Wassersäule liegen. Durch diesen
Unterdruck wird die Luft entfernt, die sonst zwischen dem Schmelzestrom und dem
Umfang des Auftragekörpers 15 eingeschlossen werden könnte. Durch den Unterdruck
wird die Schmelzeschicht satt an den Auftragekörper 15 angegossen. Da die Trennwand
47, 49 durch die Einstellvorrichtungen 46 bezüglich des Auftragekörpers 15 verstellt
werden kann, kann die Luft-
menge reguliert werden, die durch den durch die Trennwand
47, 49 begrenzten Spalt eingesaugt wird.
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Die eingesaugte Luftmenge kann so eingestellt werden, daß sich bei
der jeweils verwendeten Schmelze, die auf den Auftragekörper 15 aufgegossen wird,
die besten Ergebnisse einstellen. Ein großer Teil der unter der Trennwand 47, 49
einströmenden Luft wird durch die Absaugekammer 35, 36 abgezogen und wird dann durch
die Absaugeeinrichtung 40, 41 abgesaugt. Hierbei sind die Turbulenz und die Gasschwingungen
in der Absaugekammer 30 wesentlich verringert. Da die Kammer 30 die der Gießstelle
55 benachbarte Zone ist, ist die Bildung von Querfalten und Runzeln im wesentlichen
völlig vermieden.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an Stelle
des Gehäuses 33 ein einen Ansatz 66 aufweisendes Gehäuse 55 vorgesehen. In dem Ansatz
66 sind die Absaugekammer 30 und die Durchgänge 37 ausgebildet, so daß das Gehäuse
65 einen zusammenhängenden Körper bildet, der beide Absaugekammern 30 und 35, 36
aufweist und der mit dem Düsenkörper 12 zusammen eine ähnliche Vorrichtung bildet
wie sie in F i g. 1 dargestellt ist. Sowohl bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
als auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind zwei Absaugekammern 30 und
35, 36 vorgesehen. Es könnten jedoch in Bewegungsrichtung des Auftragekörpers 15
gesehen vor den Kammern 30 und 35, 36 noch weitere Kammern angeordnet sein, um die
unter der Trennwand47, 49 einströmende Luft abzuleiten.
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Es hat sich gezeigt, daß der Erfindungsgegenstand zum Gießen von
Polyolefinfolien- oder Blättern ebenso gut geeignet ist wie zum Gießen von solchen
aus Polystyren, Polykarbonaten u. dgl. Es wird immer ein sattes Anlegen der Schmelze
an den Auftragekörper 15 bewirkt, gleichgültig ob diese gekühlt oder beheizt ist.
Die Erfindung eignet sich auch zum Bilden eines Folienüberzuges auf einer Oberfläche
eines bandförmigen Materials, das an den Lippen 20 und 21 in der gleichen Weise
vorbeibewegt werden kann wie der Auftragekörper 15. Wenn hier der Ausdruck » Gießen«
verwendet wird, so soll hiermit die Bildung eines einheitlichen zusammenhängenden
Folienmaterials bezeichnet werden, mittels Aufbringen eines Flüssigkeitsstromes
auf eine Oberfläche eines sich relativ zu der Aufbringstelle gleichförmig bewegenden
Aufnahmekörpers, von dem das Folienmaterial dann nachfolgend abgenommen wird. Außerdem
soll mit Gießen auch das Aufbringen eines Stromes einer Flüssigkeit auf einen Körper
bezeichnet werden, beispielsweise auf ein bewegbares Band, wobei der aufgetragene
Überzug nicht nachfolgend entfernt wird, sondern zu einem Teil des beschichteten
Körpers wird.
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Um die Erfindung im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit zum fortlaufenden
Gießen noch deutlicher zu erläutern, sind nachfolgend verschiedene spezielle Arbeitsbeispiele
angeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Beispielen beschriebenen
Anwendungen, Materialien oder Betriebsbedingungen beschränkt.
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Beispiel I Dieses Beispiel zeigt die Arbeitsgeschwindigkeit, mit
der Polyäthylen-Folienmaterial gegossen werden kann, wenn keine Druckdifferenz an
den beiden Breitseiten des Schmelzstroms, der auf den Aufnahmekörper
aufgegeben
wird, angewendet wird. Bei diesem Beispiel wurden zunächst Polyäthylenschnitzel
geschmolzen und dann in die Schlitzdüse bei einer Temperatur von 2660 C eingeführt.
Diese Schmelze wurde dann auf die Gießwalze aufgegeben, deren Umfangsgeschwindigkeit
4,88 m/Mia. betrug und deren Temperatur auf etwa 460 C gehalten wurde.
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Die Schlitzdüse war in bezug auf den Umfang der Gießwalze so angeordnet,
daß die Dicke der gegossenen Folie 0,127 min betrug. Ohne Verwendung einer Druckdifferenz
wurde die Umfangsgeschwindigkeit der Gießwalze durch die Geschwindigkeit bestimmt,
mit der die Schmelze auf die Walze aufgegossen werden konnte, ohne daß sich Blasen
und Runzeln infolge von zwischen der Schmelze und der Oberfläche der Walze eingeschlossener
Luft bildeten.
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Beispiel II Um eine Polyäthylenfolie derselben Dicke (0,127 mm) zu
gießen, wurden, wie im Beispiel 1, Polyäthylenschnitzel geschmolzen und dann bei
einer Temperatur von 2740 C in die Schlitzdüse eingegeben. Die Umfangsgeschwindigkeit
der Gießwalze betrug 11,3 m/Min. Die Temperatur der Gießwalze wurde auf 62,80 C
gehalten. Die Differenz der an beiden Breitseiten des Schmelzestromes angreifenden
Drücke betrug 304,8 mm Wassersäule. In Übereinstimmung mit den in der vorliegenden
Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden zwei Absaugekammern verwendet.
Die Umfangsgeschwindigkeit der Gießwalze wurde in erster Linie durch die höchste
Ausgießmenge bestimmt, mit der das flüssige Polyäthylen mit der Schlitzdüse vergossen
werden konnte. Die Umfangsgeschwindigkeit der Gießwalze war mehr als doppelt so
groß als bei dem vorstehend aufgeführten Beispiel I.
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Beispiel III Zum Gießen einetPolypropylenfolie von 0,122 mm Dicke
wurde Polypropylen bei einer Temperatur von 2710 C in die Breitschlitzdüse eingeführt.
Die Gießwalze wurde auf einer Temperatur von 65,50 C gehalten. Ihre Umfangsgeschwindigkeit
betrug 10, 7 mt Min. Durch einen Druckunterschied von 304,8 mm Wassersäule, wobei
eine den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ähnliche Vorrichtung mit in etwa
denselben Schwingungseigenschaften verwendet wurde, wurde ein sattes Anliegen des
Polypropylen-Schmelzstromes an den Umfang der Gießwalze erreicht, ohne daß sich
Querialten, Runzeln oder WeI-len bildeten. Wie in den vorstehend angeführten Beispiel
II wurde auch beim vorliegenden Beispiel die Umfangsgeschwindigkeit der Gießwalze
in erster Linie durch die Gießleistung der Schlitzdüse bestimmt.
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Beispiel IV Zum Gießen einer Polykarbonatfolie von 0,140 mm Dicke
wurden Polykarbonatschnitzel geschmolzen und der Schlitzdüse bei einer Temperatur
von ungefähr 3100 C zugeführt. Die Gießwalze wurde auf einer Temperatur von 1180
C : gehalten. Ihre Umfangsgeschwindigkeit betrug 7,9 m/Min. Es wurde zn beiden Seiten
des Polykarbonat-Schmelzestromes ein Druckunterschied von 508 mm Wassersäule aufrechterhalten,
wobei ebenso wie bei den Beispielen II und III
zwei Absaugekammern verwendet wurden
und ähnliche Schwingungseigenschaft gegeben war Es wurde sattes Anliegen der Polycarbonatschmelze
an dem Umfang der Gießwalze erreicht, ohne daß sich Querfalten, Runzeln oder Wellen
in der gegossenen Folie gebildet hätten. Wie in den beiden vorstehend angeführten
Beispielen wurde die Umfangsgeschwindigkeit der Gießwalze durch die höchste Gießgeschwindigkeit
der Schlitzdüse bestimmt.