DE2022886B2 - Vorrichtung zum elektrostatischen Anheften von Folien an eine Oberfläche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Anheften von Folien an eine Oberfläche durch eine an einer Hochspannungsquelle angeschlossene und zwischen seitlichen Trägern in der Nähe der Auftreffstelle der Folienbahn auf die Oberfläche parallel dazu gespannte Drahtelektrode, wobei die seitlichen Träger mit elektrisch isolierten, leitenden Stäben ausgestattet sind, die sich nach der geerdeten Oberfläche hin erstrecken.

Beim Gießen von geschmolzenen, kristallisierbaren, thermoplastischen Bahnen muß die geschmolzene Bahn schnell unter ihre Einfriertemperatur gekühlt werden, um die Kristallisation nach Möglichkeit zu unterdrükken. Man nimmt an, daß eine übermäßige Kristallisation in der Folienbahn die Orientierung beeinträchtigt, wodurch sich trübe Stellen und Ungleichmäßigkeiten in der Dicke des orientierten Erzeugnisses ausbilden. Die stranggepreßte Bahn wird im allgemeinen gekühlt, indem das geschmolzene thermoplastische Material auf eine gekühlte, in Bewegung befindliche Oberfläche, gewöhnlich eine rotierende Trommel, vergossen wird. Versuche, die Geschwindigkeit dieses Verfahrens zur Erzielung einer wirksameren und wirtschaftlicheren Arbeitsweise zu erhöhen, haben zu einer schlechten Gleichmäßigkeit in der Dicke und zur Ausbildung sich regelmäßig wiederholender Trübungsmuster geführt, die in der Technik als »Jalousietrübung« bezeichnet werden. Ferner führt die erhöhte Geschwindigkeit oft zum »Einschnüren« einer seitlichen Schrumpfung der gekühlten Folie. Um diese Schwierigkeiten zu beheben, hat man sich verschiedener Methoden bedient, die darauf abzielen, die Bahn in engeren Kontakt mit der Kühltrommel zu bringen.

Eines der besten Verfahren zum Anheften der geschmolzenen Bahn an die kühlende Oberfläche besteht darin, daß man die Folie über ihre ganze Breite hinweg elektrostatisch auflädt. Eine zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist beispielsweise aus der DE-AS 12 54 856 bekannt. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Vorrichtung nur eine begrenzte Gießgeschwindigkeit möglich ist. Wenn man zu höheren Gießgeschwinoigkeiten übergeht, führt dies zu einer Verminderung der Fähigkeit einer gegebenen elektrostatischen Kraft, die

ίο Bahn an die kühlende Oberfläche anzuheften, weil dann größere Luftmengen zwischen die Folienbahn und die Kühltrommel eingeführt werden. Die zwischen der Bahn und der Trommel eingeschlossene Luftschicht verhindert den wirksamen Wärmeübergang zur Trommel und vermindert dadurch den Wirkungsgrad des Kühlvorganges. Ferner führt das Auftreten von »Anheftblasen« an der Grenzfläche zwischen Folienbahn und Trommel zu unerwünschten Oberflächenunregelmäßigkeiten in der fertigen Folien.

Man hat bereits versucht, die von dem Anheftdraht erzeugte elektrostatische Kraft durch Steigerung der Spannung zu erhöhen. Diese Versuche haben aber nicht zum Erfolg geführt, weil es bei Erhöhung der Spannung bei der bekannten Vorrichtung zum elektrischen Durchschlagen zwischen der Elektrode und der Trommel kommt, bevor eine ausreichende Ladung auf die Bahn zur Einwirkung gebracht werden kann, um eine wesentliche Erhöhung der Anheftkraft zu bewerkstelligen. Durch die Funkenbildung wird nämlich das elektrostatische Feld der zu der Anheftkraft beitragenden Elektrode zeitweilig unterbrochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß höhere Spannungen angelegt werden können, um eine höhere Anheftkraft zu erzielen und damit eine höhere Gießgeschwindigkeit zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die leitenden Stäbe in je einem nach innen und parallel zur kühlenden Fläche gerichteten

to Abschnitt enden und die Enden der Drahtelektrode damit verbunden sind und daß die Verbindungsstellen zwischen der Drahtelektrode und den Trägerstäben von axial verschiebbaren Manschetten aus dielektrischem Werkstoff umgeben sind, die sich von den Rändern der Folienbahn längs der Drahtelektrode und der Stäbe nach außen erstrecken.

Durch die erfindungsgemäß ausgebildeten Träger werden scharfe Spitzen oder Flächen von kleinem Krümmungsradius vermieden, an denen besonders leicht ein Funkenüberschlag stattfinden könnte. Mit den axial verschiebbaren Isoliermanschetten wird vermieden, daß unisolierte Abschnitte der Elektrode oder der Träger über die Breite der Folie hinausragen und damit blanken Abschnitten der kühlenden Oberfläche beiderseits der Folienbahn gegenüberliegen, wie dies bei der Vorrichtung gemäß der DE-AS 12 54 856 der Fall ist. An diesen Stellen könnte sonst bei höherer Spannung sehr leicht ein Überschlag stattfinden. Durch die Manschetten ist dagegen das elektrostatische Feld auf die Breite der Folienbahn einstellbar, so daß auch bei hoher Spannung ein beständiges elektrostatisches Feld gewährleistet ist, das seinerseits die für eine hohe Gießgeschwindigkeit erforderliche hohe Anheftkraft erzeugt.

f» Die Figuren erläutern die Erfindurg anhand eines Ausführungsbeispiels. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Elektrodenträgeranordnung;

Fig.2 eine Anheft-Vorrichtung in Verbindung mit einer Gieß- und Kühlvorrichtung und

Fig.3 eine Schrägsicht auf die Vorrichtung gemäß F ig, 2.

In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Begriffe »nach innen« und »nach außen« beziehen sich auf Richtungen längs einer zu der Ebene der kühlenden Oberfläche parallelen und zu ihrem Rand senkrechten Linie und geben die Richtung zur Mitte bzw. zu den Rändern dieser Oberfläche hin an.

Der Elektrodenträger ist in seiner Grundform in Fig. 1 dargestellt. Der mit der Isolierschicht 11 versehene Stab 10 weist an seinem Innenende als Verbindungsstellen 12 Löcher auf, durch die der Elektrodendraht 13 in Schlingenform hindurchgezogen und befestigt ist. Der Stab 10 kann aus beliebigem leitendem Werkstoff, wie Messing, Kupfer, rostfreiem Stahl u. dgl, gefertigt sein und soll dick genug sein, um den Elektrodendraht 13 unter der gewünschten Spannung zu halten. Ein 3—4 mm dicker Messingstab hat sich als besonders zweckmäßig für viele Anwendungszwecke erwiesen.

Der Stab 10 ist durch den Hochspannungsanschluß 14 an eine (nicht dargestellte) Hochspannungsquelle angeschlossen. Dieser Anschlußleiter 14 ist an das Ende des Stabes 10 angelötet und greift in einen dazu passenden Teil der Hochspannungsquelle ein. Der Elektrodenstab 10 paßt genau in den Isolator 15 und wird in dem angrenzenden Rahmen durch eine mit Innengewinde versehene Buchse 16 an Ort und Stelle festgehalten, die in einen (nicht dargestellten) mit Außengewinde versehenen Teil eingreift

Ein wesentliches Bauelement ist die gleitbar angeordnete Isoliermanschette 25, die genau über den Stab 10 paßt und durch ihren Pfropfen 26 über die Drahtelektrode 13 gleiten kann, welch letztere durch ein kleines Loch in dem Pfropfen 26 hindurchgeführt ist Diese Manschette 25 ermöglicht die Einregelung der effektiven Breite der Elektrode 13. Die Manschette 25 kann aus jedem beliebigen dielektrischen Werkstoff bestehen, der sich zu einem starren Zylinder verformen läßt, wie z. B. aus Hartgummi oder Harzen, z. B. Fluorkohlenstoffharzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, gefüllten Phenol-Formaldehyd-Harzen, Polyamiden und gegossenen Epoxydharzen. Polytetrafluorethylen hat sich für diesen Zweck als besonders geeignet erwiesen, weil es bei den Temperaturen, die in der Nähe des Mundstücks der Strangpresse auftreten, beständig ist und ein ausgezeichnetes Isoliervermögen aufweist Die Größe der Manschette 25 richtet sich nach der Größe des Trägerstabes 10; für einen Stab 10 mit einem Durchmesser von 3—4 mm kann man eine Manschette 25 mit einer lichten Weite von 3—4 mm und einem Außendurchmesser von 4—6 mm verwenden. Die Länge der Manschette 25 richtet sich nach dem Abstand, der normalerweise zwischen dem Rand der stranggepreßten Folie 18 und dem Ende des Trägerstabes 10 vorhanden ist, an dem der Draht 13 befestigt ist.

F i g. 2 und 3 zeigen eine Vorrichtung in Verbindung mit einer Schmelzstrangpreßanlage. Die geschmolzene ebene Bahn 18 wird aus dem Strangpreßmundstück 17 auf die metallische Kühltrommel 19 ausgepreßt Auf dem Rahmen 20 sind die Elektrodenträger 21 und 22 angeordnet, die den Draht 13 in der in Fig. 1 dargestellten Weise so tragen, daß er über der Walze 19 und der Folienbahn 18 in gespanntem Zustand gehalten wird. Die Träger 21 und 22 sind elektrisch mit der Hochspannungsquelle 23 verbunden, deren eine Seite geerdet ist, so daß die bei 24 geerdete Walze 19 mit der Hochspannungsquelle 23 einen elektrischen Stromkreis bildet. Die Kühlwalze 19 ist breiter als die Bahn 18, so daß blankes Metall der Einwirkung des Elektrodendrahtes 13 ausgesetzt wäre, wenn nicht die Isoliermanschetten 25 vorhanden wären, die die Einstellung der effektiven Länge der Elektrode 13 ermöglichen.

Fig. 3 ist eine schräge Draufsicht, in der die Strangpreßvorrichtung zwecks klarerer Darstellung fortgelassen ist Die effektive Länge des Elektrodendrahts 13 wird von den Manschetten 25 so begrenzt daß sie mit der Breite der Bahn 18 übereinstimmt und die Manschetten 25 erstrecken sich von dieser Stelle nach außen hin, so daß sie die Verbindungsstelle zwischen Draht 13 und Stab 10 bedecken.

Beispiel 1

Eine Polyäthylenterephthalatfolie wird mittels einer Vorrichtung gemäß F i g. 1 der USA-Patentschrift 32 23 757 stranggepreßt und elektrostatisch an eine Kühltrommel angeheftet Nach der biaxialen Orientierung beträgt die Dicke der Folie 23 μ. Die an die Anheftvorrichtung angelegte Spannung wird auf das ohne elektrisches Durchschlagen erreichbare Maximum eingestellt und man bestimmt die maximale Erzeugungsgeschwindigkeit in kg/Std., bei der sich eine Folie von gleichbleibend hohem Gütegrad herstellen läßt Diese Erzeugungsgeschwindigkeit wird mit R bezeichnet

Man ersetzt nun die Anheftvorrichtung gemäß der obengenannten USA-Patentschrift durch diejenige gemäß der Erfindung und stellt die Spannung wiederum auf den Höchstwert ein, der ohne elektrisches Durchschlagen angelegt werden kann. Diese Vorrichtung weist Trägerstäbe aus Messing mit einem Durchmesser von 3—4 mm und Manschetten aus Polytetrafluoräthylen auf. Die höchste Erzeugungsgeschwindigkeit, bei der sich mit dieser Vorrichtung eine Folie von 23 μ Dicke und gleichbleibend hohem Gütegrad herstellen läßt, beträgt 1,23 R.

Beispiel 2

Man arbeitet nach Beispiel 1, jedoch mit einer Folie von einer solchen anfänglichen Dicke, daß die Foliendicke nach dem Orientieren 36 μ beträgt. Die maximale Erzeugungsgeschwindigkeit einer Folie von gleichbleibend hohem Gütegrad mit der Vorrichtung gemäß der US-Patentschrift 32 23 757 wird mit R' bezeichnet. Die maximale Erzeugungsgeschwindigkeit für die Herstellung einer Folie mit gleichbleibend hohem Gütegrad mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der Erfindung beträgt dann 1,45 R'.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Anheften von Folien an eine Oberfläche durch eine an einer Hochspannungsquelle angeschlossene und zwischen seitlichen Trägern in der Nähe der Auftreffstelle der Folienbahn auf die Oberfläche parallel dazu gespannte Drahtelektrode, wobei die seitlichen Träger mit elektrisch isolierten, leitenden Stäben ausgestattet sind, die sich nach der geerdeten Oberfläche hin erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Stäbe (10) in je einem nach innen und parallel zur kühlenden Fläche (19) gerichteten Abschnitt enden und die Enden der Drahtelektrode damit verbunden sind, und daß die Verbindungsstellen (12) zwischen der Drahtelektrode (13) und den Trägerstäben (10) von axial verschiebbaren Manschetten (25) aus dielektrischem Werkstoff umgeben sind, die sich von den Rändern der Folienbahn (18) längs der Drahtelektrode (13) und der Stäbe (10) nach außen erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschetten (25) aus einem Fluorkohlenstoffharz oder aus Hartgummi bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (10) aus Messing bestehen, einen Durchmesser von etwa 3 bis 4 mm aufweisen und durch eine Isolierschicht (11) aus einem Fluorkohlenstoffharz isoliert sind.