DE1753900A1 - Verfahren zum herstellen kalandrierten folien mit sehr gleichmaessiger filmstaerke - Google Patents

Verfahren zum herstellen kalandrierten folien mit sehr gleichmaessiger filmstaerke

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DE1753900A1
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/002—Opening or closing mechanisms; Regulating the pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/68—Positioning of rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
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Description

Verfahren zur Herstellung von kalandrierten Folien mit sehr
gleichmäßiger Filmstärke
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kalandrierten Folien mit sehr gleichmäßiger FiInstärke, wobei thermoplastische Stoffe durch einen Kalander mit mindestens drei koplanaren Walzen hindurchgeführt werden, von denen wenigstens eine Walze am Ausgangsspalt ballig ausgebildet ist.
Mit einem Beitrag in VDI-Zeitschrift 22» Nr. 5, Seiten 179/180 (1957) wird über den Ausgleich der Walzendurchbiegung in Kunststoff-Kalandern berichtet. Kalanderwalzen können sich unter dem Arbeitsdruck durchbiegen, was dann zu Folien führt, die in der Mitte dicker sind als an ihren Rändern. Es ist möglich, die
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Wirkung der Durchbiegung durch Balligschleifen der Walzen auszugleichen, wozu es ausreicht, lediglich eine Walze der Summe der Durchbiegungen entsprechend zu schleifen, die anderen Walzen können zylindrisch bleiben. Mit einer bestimmten Balligkeit kann lediglich die Durchbiegung bei einem Arbeitsdruck ausgeglichen werden, so daß für unterschiedliche Arbeitsbedingungen Walzen mit unterschiedlicher Balligkeit erforderlich sind. Die aus der Durchbiegung resultierende Ungleichmäßigkeit der lOlienstärke kann auch durch Schrägstellung der Walzen ausgeglichen werden; hierbei sind die Mittenachsen der Walzen nicht parallel sondern in einem kleinen Winkel zueinander angeordnet. Um die Durchbiegung der Kalanderwalzen zu vermindern, kann auch auf deren verlängerte Walzenenden ein Gegenbiegemoment ausgeübt werden. Bei einer Kombination von balligen Walzen und Gegenbiegemoment auf deren Walzenenden ist es möglich, die Balligkeit nach dem mittleren Arbeitsdruck zu bemessen und Abweichungen davon durch das Gegenbiegemoment auszugleichen; im Ergebnis sind'dann kleinere Biegekräfte erforderlich, und es wird eine größere Genauigkeit erreicht. Mit diesem Beitrag wird berichtet, daß an Drei-Walzen-Kalandern mit balliger Ober- und Unterwalze und mittlerer zylindrischer Walze durch Ausübung von Biegemomenten auf die Walzenenden in der Walzenmitte eine Durchbiegung von HH 38 um hervorgerufen werden konnte; d.h., diese Kombination aus balligen Walzen und Gegenbiegemoment erlaubt Korrekturen bis zu 38 um.
Weitere Schwankungen der gleichmäßigen Folienstärke können dann auftreten, wenn auf einem bestimmten Kalander unter-
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schiedliche Materialien bearbeitet und/oder Folien mit stark unterschiedlicher Stärke hergestellt werden sollen. Als Folge davon unterscheidet die Fachwelt zwischen Kalandern für Folien mit einer Folienstärke von 50 bis 250 um und Kalandern für Felle mit einer Folienstärke von 250 bis 1000 um. In ähnlicher Weise wird zwischen Kalandern für die Behandlung von Hart-PVC und Kalandern für die Behandlung von Weich-PVC unterschieden.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Folien aus thermoplastischen Stoffen anzugeben, das die Verarbeitung verschiedener plastischer Stoffe mit stark unterschiedlichen Schmelzviskositäten zu Folien mit sehr gleichmäßiger, in weitem Bereich v/ählbarer Filmstärke mit einem einzigen. Kalander erlaubt, dessen Korrekturmöglichkeit gegenüber den bekannten Maßnahmen wie Balligschleifen, Walzenkreuzen und/oder Walzenbiegen wesentlich erweitert sind.
Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung von kalandrierten Folien mit sehr gleichmäßiger Filmstärke, wobei thermoplastische Stoffe durch einen Kalander mit wenigstens drei koplanaren Walzen hindurchgeführt werden, wobei mindestens eine Walze am Ausgangsspalt ballig ausgebildet ist, ist die erfindungsgemäße lösung obiger Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß als vorletzte Walze eine Walze mit größerer Biegsamkeit als die letzte Walze mit einem Verhältnis der Biegesteifigkeit von 0,03 bis 0,75 zu 1 gewählt wird, und die Filmbreite im vorletzten V/alzenspalt im Verhältnis 0,2 bis 1 zur Filmbreite im Ausgangs-
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spalt eingestellt wird, um einen parallelen Ausgangsspalt zu erhalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens ist die vorletzte Walze ballig ausgebildet und deren Balligkeit ist dahingehend festgelegt, daß ein paralleler Ausgangsspalt erhalten wird, wenn die vorletzte ballige Walze nicht durchgebogen ist und die letzte Walze maximal durchgebogen ist. Bei dieser Ausführungsform wird bei weniger als maximaler Durchbiegung der letzten Walze die Filmbreite im vorletzten Walzenspalt aufeinen Wert zwischen 0,2 und 1 des Wertes der Filmbreite im Ausgangsspalt eingestellt, um einen parallelen Ausgangsspalt zu erhalten.
Das erforderliche Verhältnis der Biegesteifigkeit der vorletzten Walze zur Biegesteifigkeit der letzten "alze kann zweckmäßigerweise dadurch erreicht werden, daß die vorletzte Walze und die letzte Walze aus gleichem Material bestehen, und die vorletzte Walze 60 bis 70% des Durchmessers der letzten Walze aufweist.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen auch 2 Blatt Abbildungen mit den Pig. 1 bis 8; im einzelnen zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen herkömmlichen, einem "umgekehrten L" entsprechenden Kalander;
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Pig. 2 eine schematische Erläuterung der vertikal ausgerichteten Walzentrennkräfte beim Betrieb eines solchen konventionellen Kalanders;
Fig. 3 in Form einer graphischen Darstellung die Ergebnisse der Korrektur der Walzendurchbiegung mittels Walzenbiegen;
Fig. 4 eine vergrößerte schematische Darstellung des erfindungsgemäß vorzugsweise verwendeten Walzensystems unter der Belastung O;
Fig. 5 eine vergrößerte schematische Darstellung des erfindungsgemäß vorzugsweise verwendeten Walzensystems unter vorwiegend gleichmäßiger Belastung;
Fig. 6 eine vergrößerte schematische Darstellung des erfindungsgemäß vorzugsweise verwendeten Walzensystems zur Kompensation weniger als max. Walzentrennkräfte im Ausgangsspalt;
Fig. 7 in Form einer graphischen Darstellung die Ab-
hängigkeit des Balligkeitsverhältnisses -~ von FiImbreitenverhältnis r bei verschiedenen Verhältnissen für die Walzendurchmesser der vorletzten und letzten Walze; und
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Fig. 8 in Form einer graphischen Darstellung die Ergebnisse der Korrektur der Walzendurchbiegung gem. dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Mit Fig. 1 ist ein üblicher, einem umgekehrten "L" entsprechender Kalander dargestellt. Die geschmolzene oder teigartige Masse aus dem thermoplastischen Stoff wird dem Walzenspalt zwischen den beiden oberen Walzen 3 und 4 zugeführt; zwei seitliche Leitbleche 5 verhindern das seitliche Auseinanderfliessen des thermoplastischen Stoffes. In dem Ausmaß, wie die φ geschmolzene Masse durch den Zwischenraum zwischen den Walzen 3 und 4 hindurchläuft, wird ein rohes Fell aus geschmolzenem Material gebildet, welches anschließend in den Spalt zwischen den Walzen 3 und 2 eintritt. Durch die Einstellung des 3-2-Walzenspaltes auf einen Abstand, der gleich oder kleiner als der Abstand zwischen den Walzen 4 und 3 ist, kann sich vor dem 3-2-Walzenspalt ein Knetwulst aus geschmolzenem Material ausbilden. Das austretende geschmolzene Fell nimmt die Breite des vorhergehenden Knetwulstes an. Nach m dem Eintreten in den 2-1-Walzenspalt, der gegenüber dem 3-2-Walzenspalt wiederum auf einen gleichen oder kleineren Abstand eingestellt ist, wiederholt sich dieser Vorgang. Nachdem gleichbleibende Bedingungen eingestellt sind, stehen die Filmbreiten (w) und Filmdicken (t) sowie die Umfangsgeschwindigkeit (v) der einzelnen Walzen in folgendem Verhältnis:
ν* · W1 · tj = Vo . W2 . to = V3 . W5 . t-z (i)
III ~ *■* ^
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wobei sich die entsprechenden Indizes auf die Walzennummer beziehen. Die endgültige Breite und Dicke des Fells wird durch den letzten Spalt, d.h., durch die Knetwulstbreite und den Abstand zwischen der letzten V/alze 1 und der vorletzten Walze 2 bestimmt.
Ungleichmäßigkeiten der Folienstärke bzw. Foliendicke können sowohl in Längsrichtung der Folie wie in deren Querrichtung auftreten. Dickenschwankungen in Längsrichtung beruhen im wesentlichen auf dem Lagerspiel der Walzenlager. Sofern die den letzten Walzenspalt bildenden Walzen in einer Ebene senkrecht zur Ebene des vorangehenden Walzenpaares angeordnet sind, wie beispielsweise bei Kalandern vom "Z"-Typ, verursacht dieses Lagerspiel keine besonderen Schwierigkeiten, da nach Erreichen gleichmäßiger Kalandrierbedingungen die Walzentrennkraft im letzten Walzenspalt die Laufzapfen dieser Walzen in stabilen Gleichgewichtslagen gegenüber den Lagerschalen hält. Sind jedoch auch die vorhergehende oder die vorhergehenden Walzen koplanar zu den Walzen des letzten Walzenspaltes angeordnet, wie beispielsweise bei Kalandern vom "I"- oder "L"-Typ,so wirken auf die vorletzte Walze, entgegengesetzte Trennkräfte ein.
Mit Fig. 2 ist diese Situation an einem herkömmlichen, einem "umgekehrten L" entsprechenden Kalander dargestellt. Auf die vorletzte Walze 2 wirkt die Trennkraft (F..) aus dem letzten Walzenspalt 2-1, und die entgegengesetzt gerichtete Kraft (F«)
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aus dem vorherigen Walzenspalt 3-2 ein (Horizontalkräfte und Schwerkraft sind aus Vereinfachungsgründen nicht berücksichtigt),
Wenn die Walzentrennkraft F„ der Walzentrennkraft F.. nahekommt, dann verschwindet die auf die vorletzte Walze 2 wirkende Restkraft und diese Walze beginnt innerhalb ihres lagerspiels zu schwimmen; als Folge hiervon., geht die Kontrolle über die Filmdicke verloren. Diese Situation wird üblicherweise durch Verringern der Filmbreite Wp, durch Verkleinern der Breite des vor dem Spalt 3-2 gebildeten Knetwulstes, d.h. durch Erhöhen der Dicke des durch den Spalt 3-2 austretenden Films Ap beseitigt. Im Ergebnis wird hierbei die auf die vorletzte Walze 2 einwirkende Trennkratt vermindert, wodurch die vorletzte Walze 2 in eine Gleichgewichtslage gegen die Oberseite ihres Lagers gedruckt wird.
Dickenschwankungen in Querrichtung der Folie sind weit problematischer zu beseitigen, da diese durch eine Verbiegung der Walzen bewirkt werden. Wie bereits ausgeführt, ist zur Kompensation dieser Schwierigkeiten
a) das Balligschleifen von einer oder mehreren Walzen;
b) das Walzenkreuzen und/oder
c) das V/alzenbiegen
vorgeschlagen worden.
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Mit Pig. 3 sind graphisch die Ergebnisse dargestellt, die typischerweise beim Kalandrieren durch auf die Walzenenden aufgebrachte Gegenbiegemomente erhalten werden. Hierbei ist als Abszisse der Abstand von der V/alzenmitte (Walzenmitte = O) in Teilen der gesamten Walzenlänge aufgetragen; als Ordinate ist die prozentuale Abweichung von der idealen Walzenform aufgetragen, die'eine Folie einheitlicher Dicke in Querrichtung gewährleistet. Das Kalandrieren erfolgte unter gleichmäßiger Belastung der Walzen. Die Gegenbiegemomente wurden dahingehend ausgewählt, daß in der Walzenmitte keine Abweichung von derjenigen Walzenform bzw. Walzenstellung auftrat, die eine Folie mit einheitlicher Dicke in Querrichtung gewährleistet. Wie der Pig. 3 ohne weiteres zu entnehmen ist, trat in einer Entfernung von etwa 35% von der V/alzenmitte jeweils eine Abweichung von 5% von der angestrebten idealen Walzenform ein. Für das Walzenkreuzen wird eine ähnliche Kurve erhalten.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß beim Walzenkreuzen und Walzenbiegen die möglichen Krümmungskorrekturen bei Folienkalandern vom wLn- und wIw-Typ, bei denen meistens nur die letzte Walze frei biegbar ist, auf 50 bis 75 um und bei MZ"-Kalandern,bei denen beide Walzen des letzten Spaltes frei biegbar sind, auf 25 bis 40 um beschränkt sind. Für die Bedürfnisse der Praxis reicht dies häufig nicht aus.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind wesentlich größere Krümmungskorrekturen möglich, nämlich zumindest von etwa 254
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"bis 380 um bei allen Kalanderanordnungen. Erreicht wird dies durch im.wesentlichen a/ei Maßnahmen, nämlich
1) die vorletzte Walze besteht aus einer wesentlich biegsameren, vorzugsweise balligen Walze, als dies bislang üblich war; und
2) bei weniger als max. Durchbiegung der letzten Walze wird die für einen parallelen Ausgangsspalt erforderliche Wölbung der vorletzten Walze dadurch gewährleistet, daß das Verhältnis der Filmbreite im vorletzten Walzenspalt zur Filmbreite im letzten Walzenspalt in geeigneter Weise eingestellt wird.
Der beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Kalander weist wenigstens drei im wesentlichen koplanar angeordnete Walzen auf, die ein zusammenwirkendes Drei-Walzen-System bilden. Vorzugsweise sind die letete und die drittletzte Walze zylindrisch ausgebildet, zwischen denen als vorletzte Walze eine wesentlich biegsamere, ballig gedrehte Walze angeordnet ist. Vorzugsweise wird in dem Walzenspalt zwischen der vorletzten und der letzten Walze fortwährend gleicher Walzenabstand dadurch aufrechterhalten, daßjdie vorletzte Walze eine solche Balligkeit erhält, daß sie mit.der Krümmung der letzten Walze zusammenpaßt, wenn die vorletzte Walze ungebogen ist und die letzte Walze max. gekrümmt ist. Bei niedrigeren Trennkräften im letzten Walzen-
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spalt kommt es dann zu einer weniger als max. Durchbiegung der letzten Walze; damit auch unter diesen Arbeitsbedingungen bei Verwendung der gleichen balligen vorletzten Walze ein paralleler Ausgangsspalt gewährleistet ist, muß die wirksame Balligkeit der vorletzten Walze kleiner sein als deren tatsächliche Balligkeit. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die vorletzte Walze eine wesentlich größere Biegsamkeit bzw. wesentlich verminderte Biegesteifigkeit aufweist, so daß sich diese vorletzte Walze an die Änderung der Filmbreiten zwischen dem vorletzten Walzenspalt und dem letzten Walzenspalt anpassen kann.
Die durch die Achsen dieser drei koplanaren Walzen gebildete Ebene kann eine beliebige Neigung im Raum einnehmen. Sofern vor der drittletzten Walze eine oder weitere Walzen vorgesehen sind, können diese weiteren Walzen jede beliebige geometrische Anordnung im Raum einnehmen.
Die Biegsamkeit einer Kalanderwalze verhält sich umgekehrt zu ihrer Biegesteifigkeit bzw. Biegefestigkeit, d.h., zu dem Produkt E · I,wobei I den Elastizitätsmodul des Walzenmaterials und E das Trägheitsmoment eines kreisförmigen Querschnittes durch den Walzenhauptkörper bedeuten. Der verwertbare Bereich höherer.Biegsamkeit der erfindungsgemäß vorgesehenen vorletzten Walze entspricht einem Biegesteifigkeits- oder "E · I"-Verhältnis der vorletzten Walze zur letzten Walze zwischen
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0,03 und 0,75. Vorzugsweise ist ein Verhältnis der Biegesteifigkeit zwischen 0,10 und 0,40 vorgesehen.
Eine vergrößerte Biegsamkeit für die vorletzte Walze kann dadurch erreicht werden, daß die vorletzte Walze aus einem weniger starren Material besteht, als die letzte Walze; beispielsweise kann die vorletzte Walze aus Gußeisen bestehen, wenn die letzte Walze aus Stahl besteht. Alternativ dazu kann die Vergrößerung der Biegsamkeit der vorletzten Walze durch Verminderung von deren Außendurchmesser erreicht v/erden. Ein Walzendurchmesser der vorletzten Walze, welcher etwa 60 bis 70% des Durchmessers der letzten Walze entspricht, reicht aus, um die Biegsamkeit derjvorletzten Walze in den optimalen Bereich des Biegesteifigkeitsverhältnisses zu bringen, wenn die vorletzte Walze aus demselben Material besteht wie die letzte Walze. Aus Gründen der. Einfachheit, Produktionserleichterung und Wirtschaftlichkeit wird diese Maßnahme, nämlich eine vorletzte Walze mit kleinerem Durchmesser vorzusehen, bevorzugt. Eine gewisse Erhöhung der Biegsamkeit der vorletzten Walze kann auch durch Änderungen des inneren Durchmessers des Walzenkerns, sowie der Zahl und Anordnung der Kanäle erreicht werden.
Das Zusammenwirken von vorletzter, wesentlich biegsamerer Walze mit der Erhöhung der Filmbreite beim Fortschreiten vom vorletzten zum letzten Walzenspalt wird mit Bezugnahme auf die Fig. 4,5 und 6 erläutert. Bei diesen Fig. sind die Balligkeit
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der balligen Walze und die Walzenverbiegungen sehematisch in vergrößertem Maßstab dargestellt.
Fig. 4 zeigt das Walzensystem unter der Belastung O; die letzte Walze 10 und die drittletzte Walze 12 sind als zylindrische Walzen ausgebildet; die vorletzte Walze 14 ist ballig ausgebildet; sämtliche Walzen sind nicht durchgebogen.
|w Mit Fig. 5 ist derjenige Fall dargestellt, bei dem die beiden, entgegengesetzt gerichteten Walzentrennkräfte, welche auf die biegsameyorletzte Walze 14 einwirken, annähernd gleich groß sind (F^q-T?**)· *n diesem Fall bleibt die biegsame vorletzte Walze 14 im wesentlichen ungekrümmt und die letzte Walze 10 weist max. Durchbiegung auf. Wird für diesen Fall die Balligkeit der vorletzten Walze 14 dahingehend festgelegt, daß diese vollständig der durch die Trennkraft F10 bewirkten Durchbiegung der letzten Walze 10 entspricht, dann wird der
A entstehende Film in Querrichtung vollständig gleichmäßige Dicke aufweisen. Notwendigerweise muß hierzu entweder die letzte Walze 10 oder die vorletzte Walze 14 oder beide den letzten Spalt bildenden Walzen eine solche Balligkeit aufweisen, daß der letzte Walzenspalt bei der max. auftretenden Walzentrennkraft gleichen Abstand behält. Vorzugsweise ist nur die biegsame vorletzte Walze 14 mit einer solchen balligen Oberfläche ausgestattet, während die anderen Walzen zylindrisch ausgebildet sind.
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Mit der Pig. 6 ist der Fall einer niedrigeren Trennkraft I\o dargestellt, welche zu einer weniger als max. Durchbiegung der letzten Walze 10 führt; diese Situation ergibt sich beispielsweise beim Übergang von höheren zu niedrigeren Schmelzviskositäten, von kleineren zu größeren Filmdicken oder von einer höheren zu einer niedrigeren Kalandriergeschwindigkeit. Als Folge der kleineren Walzentrennkraft F10 biegt sich die letzte Walze 10 weniger stark durch, so daß die Balligkeit der vorletzten Walze 14 nicht völlig kompensiert ist, was zu einem Film führen würde, der in der Mitte dünner ist als an seinen Rändern. Die erforderliche Korrektur erfolgt durch eine Erhöhung der Felldicke (t..^) bzw. eine Verminderung der Filmbreite (w../) desjenigen Fells, das von der drittletzten Walze 12 der vorletzten Walze 14 zugeführt wird. Bei gleichbleibender Filmbreite im letzten Walzenspalt wird durch diese Verminderung der Filmbreite im vorletzten Walzenspalt die Trennkraft F12 vermindert, wodurch die biegsamere vorletzte Walze 14 solange nach oben auf die drittletzte Walze hin abgebogen wird, bis wiederum ein paralleler Walzenspalt zwischen der letzten Walze 10 und der vorletzten Walze 14 gegeben ist.
Diese Situation läßt sich mit den nachfolgenden Formeln ausdrücken..
Das Verhältnis der wirksamen Balligkeit y der vorletzten Walze
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zu deren ursprünglicher Balligkeit y (unbelastet) ergibt sich wie folgt:
-f.r(2+it)
wobei weiterhin gelten: . (E · J)
U - <*U>4 (3)
(E · J)10 U10)
W10
Im einzelnen bedeuten:
das Verhältnis der Biegefestigkeit der vorletzten Walze zur Biegefestigkeit der letzten Walze;
~λα bzw. cc Q den Außendurchmesser der vorletzten Walze bzw. letzten Walze 10;
das Verhältnis der Filmbreite im vorletzten Walzenspalt zur Filmbreite im letzten Walzenspalt;
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f ein Korrekturfaktor zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Krümmungskurven bei Erweiterung der Filmbreite vom vorletzten zum letzten Walzenspalt; und
Y1 ein Exponent zur Beschreibung der Viskosität nichtnewton1scher Flüssigkeiten, welcher beispielsweise für plastifiziertes PVC einen Wert von 0,70 aufweist.
JL. Mit Fig. 7 ist das Balligkeitsverhältnis y der wirksamen Balligkeit y zur ursprünglichen Balligkeit y gegen das Verhältnis der Filmbreite im vorletzten Walzenspalt zur Filmbreite im letzten Walzenspalt für verschiedene Verhältnisse der Walzendurchmesser der vorletzten zur letzten Walze aufgetragen; ■ im Ergebnis handelt es sich dabei um die graphische Darstellung von Lösungen der Gleichung (2). Es ist ohne weiteres zuerkennen, daß im eifindungsgemäß bevorzugten Arbeitsbereich, nämlich für Verhältnisse der Filmbreiten zwischen 0,6 und 1 (vgl. die ausgezogenen Kurvenzüge) sich durch die erhöhte Biegsamkeit der vorletzten Walze 14 eine außerordentlich starke Veränderung des Balligkeitsverhältnisses ψ~ erreichen läßt; im Ergebnis heißt dies, daß die wirksame Balligkeit der vorletzten Walze von ihrer ursprünglichen Balligkeit stark abweichen kann, was naturgemäß zu erheblich erweiterten Korrekturmöglichkeiten führt. Bestehen beispielsweise die letzte Walze 10 und die vorletzte Walze 14 aus gleichem Material, und weist die vorletzte Walze nur 60% des Durchmessers der letzten V/alze auf, so kann dadurch die wirksame Balligkeit der vorletzten Walze um etwa 70% ver-
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vermindert werden; d.h. eine vorletzte Walze mit einer ursprünglichen Balligkeit y von 405 um weist nur noch eine wirksame Balligkeit von 127 um auf, oder eine andere vorletzte Walze mit einer ursprünglichen Balligkeit y von 254- um weist nur noch eine wirksame Balligkeit y von 76 um auf.
Diese erfindungsgemäß gegebene starke Veränderung der wirksamen Balligkeit einer vorgegebenen vorletzten Walze mit bestimmter Balligkeit führt zu einer ganz erheblichen Erweiterung der Korrekturmöglichkeiten. Die Auswirkungen dieser erweiterten Korrekturmöglichkeiten sind beispielsweise mit Fig. 8 dargestellt.
Mit Fig. 8 sind graphisch die Ergebnisse dargestellt, wie sie typischerweise beim erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden. Wiederum ist als Abszisse der Abstand von der Walzenmitte (Walzenmitte = o) in Teilen der gesamten Walzenlänge aufgetragen; als Ordinate ist die Abweichung von der idealen Walzenform bzw. Walzenstellung aufgetragen, welche eine Folie einheitlicher Dicke in Querrichtung gewährleistet. Der angewandte Maßstab entspricht dem Maßstab von Fig. 3, so daß die jeweils dargestellten Ergebnisse direkt verglichen werden können. Aus Fig. 8 ist ohne weiteres ersichtlich, daß für Filmbreitenverhältnisse r im Bereich von 0,2 bis 1,0 die Abweichung von der idealen Walzenstellung wenigstens um 50% gegenüber der entsprechenden Abweichung beim Walzenbiegen (vgl. Fig. 3) ver-
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mindert sind; das bedeutet die Dickenschwankungen der Folie in Querrichtung sind um wenigstens 50% vermindert. Im erfindungsgemäß bevorzugten Bereich mit Filmbreitenverhältnissen zwischen 0,6 und 1,0 betragen die Abweichungen von der idealen Walzenstellung sogar weniger als 20% der entsprechenden Abweichung beim Walzenbiegen, so daß auch die Dickenschwankungen der Folie weniger als 20% der Dickenschwankungen beim Walzenbiegen betragen.
Im Ergebnis bedingt dies wesentlich erweiterte Korrekturmöglichkeit gegenüber den bekannten Verfahren. Beim Walzenkreuzen oder Walzenbiegen lassen sich zur Gewährleistung eines parallelen Ausgangsspaltes Korrektur en ..der Walzenverbiegung von bis 75 jum bei "I"- und "L"-Kalandern und von 25 bis 40 um bei 11Z"-Kalandern erreichen. Dies wird auch durch die Ergebnisse aus dem eingangs zitierten VDI-Artikel bestätigt, wonach bei
einer Kombination von balligen Walzen und Walzenverbiegen Korrekturen bis zu + 38 um möglich waren. Demgegenüber erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren Korrekturen der unerwünschten Walzenverbiegung von 254 bis 380 um bei allen Kalanderanordnungen. Die erfindunssgemäß möglichen Krümmungskorrekturen gehen um ein Mehrfaches über die beim Walzenbiegen oder Walzenkreuzen möglichen Korrekturen hinaus. Wegen dieser erheblich erweiterten Grenzen für die Krümmungskorrekturen können nach den erfindungsgemäßen Verfahren Folien hergestellt werden, deren systematische Filmdickenschwankungen lediglich
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einen Bruchteil solcher Schwankungen ausmachen,wie sie bei Korrekturen nach dem Walzenbiegen oder Walzenkreuzen auftreten. Weiterhin können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einem einzigen Kalander thermoplastische Stoffe mit stark unterschiedlichen Schmelzviskositäten verarbeitet und Folien mit recht unterschiedlicher Dicke hergestellt werden.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Kalandrierverfahrens ist einfach und besteht im wesentlichen aus manueller oder automatischer Regelung des Dickenprofils des zu kalandrierenden Materials. Wie oben dargelegt, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Balligkeit der vorletzten Walze dahingehend festgelegt, daß sie vollständig die maximale Durchbiegung der letzten Walze unter einer gewählten Maximalbelastung F.q zu kompensieren vermag und einen parallelen Ausgangsspalt gewährleistet. Die einem gegebenen Material eigene Belastung P^0 kann von Fachleuten leicht bestimmt werden. In gleicher Weise kann die auf die vorletzte Walze 14 einwirkende Restkraft F.4=F>q-F..2 entweder direkt an den Lagerträgern der vorletzten Walze 14 oder indirekt durch Subtraktion des Belastungswertes der drittletzten Walze 12 von den Belastungswerten der letzten Walze 10 bestimmt werden. Somit kann ein erstes Kontrollinstrument auf die Trennkraft F^q in dem Ausgangsspalt geeicht werden oder eine Eichung desselben nach der nötigen Krümmungskorrektur für einheitliche Dickenprofile vorgenommen werden. Ein zweites Kontrollinstrument
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kann im Hinblick auf die Restkraft Έ,. an der vorletzten Walze 14 und die aktuelle Krümmungskorrektur geeicht werden.
Der verwendete Kalander kann üblicherweise mit einer gleichmäßigen Filmbreite, d.h., r = 1, F... = O, gestartet werden, bis ein Film der erwünschten Dicke aus dem Ausgangsspalt austritt. Für den Fall, daß die tatsächlich auftretende Walzenkraft F10 geringer ist, als die ursprünglich vorgesehene maximale Walzentrennkraft F10 würde ein Film erhalten werden, der in der Mitte dünner ist als an den Rändern. Das erste Kontrollinstrument zeigt direkt die erforderliche Korrektur an und es können daraufhin die Regulierschrauben des Lagers für die drittletzte Walze 12 angezogen werden, wodurch der Walzenspalt zwischen der drittletzten Walze 12 und der vorletzten Walze 14- erweitert wird, bis dergleiche Meßwert von dem ersten und zweiten Kontrollinstrument abgelesen wird; dies bedeutet, daß die wirksame Balligkeit der vorletzten Walze 14 mit der Durchbiegung der letzten Walze 10 unter der Belastung F10 übereinstimmt. Die erforderliche Regelung kann auch automatisch durch beispielsweise einen motorbetriebenen Schraubantrieb für die Regulierschrauben des Lagers der drittletzten Walze 12 erfolgen, wobei eine Steuerung über zwei Belastungsanzeiger erfolgen kann.
Wie dargelegt, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung kalandrierter Folien wesentlich erweiterte Krümmungskorrekturen gegenüber den herkömmlichen Korrekturmöglichkeiten wie Walzenkreuzen, Walzenbiegen, und/oder Balligschleifen
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einzelner Walzen. Dadurch kann eine wesentlich gleichmäßigere Dicke in Querrichtung bei kalandrieren Folien erreicht werden. Durch die Möglichkeit zur Beeinflussung der wirksamen Balligkeit der Kalanderwalzen können auch wesentlich größere Anteile der Walzenoberfläche ausgenutzt werden, als dies bislang möglich war. Weiterhin wird der Anwendungsbereich eines gegebenen Kalanders wesentlich erweitert.
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Claims (3)

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung von kalandrierten Folien mit sehr gleichmäßiger Filmstärke, wobei thermoplastische Stoffe durch einen Kalander mit wenigstens drei koplanaren Walzen hindurchgeführt werden, von denen wenigstens eine Walze am Ausgangsspalt ballig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als vorletzte Walze eine Walze mit größerer Biegsamkeit als die letzte Walze mit einem Verhältnis der Biegesteifigkeiten von 0,03 bis 0,75 zu 1 gewählt wird, und die Filmbreite im vorletzten Walzenspalt im Verhältnis 0,2 bis 1 zur Filmbreite im Ausgangsspalt eingestellt wird, um einen parallelen Ausgangsspalt zu erhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorletzte Walze ballig ausgebildet wird, und deren Balligkeit dahingehend festgelegt wird, daß ein paralleler Ausgangsspalt erhalten wird, wenn die vorletzte ballige Walze nicht durchgebogen ist und die letzte Walze maximal durchgebogen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei weniger.als max. Durchbiegung der letzten Walze die Filmbreite im vorletzten Walzenspalt auf einen Wert zwischen 0,2 und 1 des Wertes der Filmbreite im Ausgangsspalt eingestellt wird, um einen parallelen Ausgangsspalt zu erhalten.
709815/0945
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