DE2044865C3

DE2044865C3 - Vorrichtung zum Strecken einer Folienbahn aus Kunststoff in Längsrichtung

Info

Publication number: DE2044865C3
Application number: DE19702044865
Authority: DE
Inventors: Tutomu Inuyama Aichi Oko
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1970-06-20
Filing date: 1970-09-10
Publication date: 1981-08-13
Also published as: DE2044865B2; CA953473A; DE2044865A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Strecken einer Folienbahn aus Kunststoff in Längsrichtung mit im Abstand voneinander angeordneten Streckwalzen, wobei in der Streckzone zwischen zwei benachbarten Streckwalzen jeweils eine nichtantreibbare Zwischenwalze zur schlaufenförmigen Führung der Folienbahn angeordnet ist

In der DD 64 875 ist eine Vorrichtung zum Strecken einer Folienbahn aus Kunststoff gezeigt, bei der die Kunststoffbahn über feststehende Führungskurvenstükke geführt wird. Abgesehen davon, daß infolge der Reibung auf den Führungskurvenstücken die Bahn zerkratzen kann, kann es in Abhängigkeit vom Streckverhältnis der Bahn an dieser zu Breiten-Einschnürungen kommen. Überdies ist es möglich, daß gleichzeitig auch gewisse Schwankungen in der Gleichmäßigkeit der Dicke der erzeugten Bahn auftreten können.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (US 27 18 666) wird die Folienbahn in der Verstreckungsstrecke über eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Rollen bzw. Walzen gezogen. Auch hier tritt eine starke Breiten-Einschnürung der Folienbahn auf, da sie zwischen zwei Rollen bzw. Walzen jeweils über eine größere Strecke frei geführt wird.

In der US 27 67 435 ist eine Vorrichtung zum Strecken einer Folienbahn aus Kunststoff in Längsrichtung mit im Abstand voneinander angeordneten Streckwalzen gezeigt, wobei in der Streckzone zwischen zwei benachbarten Streckwalzen jeweils eine nicht antreibbare Zwischenwalze zur schlaufenförmigen Führung der Folienbahn angeordnet ist. Damit ist zwar ein gestreckter Film erzeugbar, bei dem die Bildung von Einschnürungen relativ gut verhinderbar ist. Wendet man die bekannte Vorrichtung jedoch mit relativ hohem Streckverhältnis an, kann der Flachheitsgrad der dabei entstehenden gestreckten Bahn unerwünscht ansteigen, und die Dicke der Bahn wird uneben. Unter »Flachheitsgrad« wird der Grad verdickter Bereiche in der Randzone der gestreckten Bahn bezeichnet, der Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung dergestalt zu verbessern, daß die Dicke der Bahn unabhängig vom Streckverhältnis gleichmäßig reduzierbar ist und die dabei erhaltene Bahn bei gleichmäßiger Dicke und einheitlicher Orientierung eine geringere Abnahme in der Breite aufweist

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der einleitend genannten Art dadurch gelöst, daß der Durchmesser der Zwischenwalze kleiner als der Radius der beiden benachbarten Streckwalzen, zwischen denen sie angeordnet ist, und größer als der Abstand ihrer Mantelflächen ist und daß die Zwischenwalze von den beiden Streckwalzen abgestützt ist.

Aus der US 33 51697 ist eine Vorrichtung zum Strecken einer Folienbahn aus Kunststoff bekannt, bei der zwischen einer langsamer angetriebenen und einer schneller angetriebenen Streckwalze eine Reihe von Leerlaufwalzen mit untereinander gleichem Durchmesser angeordnet ist, wobei der Durchmesser der Leerlaufwalzen wesentlich kleiner als der Durchmesser der Streckwalzen ist. Dabei ist jedoch keine der Leerlaufwalzen durchmesserkleiner als die beiden benachbarten Walzen und ist keine der Leerlaufwalzen von zwei benachbarten Walzen abgestützt, deren Mantelflächenabstand kleiner als der Leerlaufwalzendurchmesser ist.

Ferner ist in der CH 4 87 725 (Fig. 1 und 2) eine Vorrichtung zum Strecken einer Folienbahn offenbart, bei der die Folienbahn durch Anpreßwalzen mit elastischer Oberfläche an Streckwalzen gedrückt wird. Die Anpreßwalzen, die den gleichen Durchmesser wie die Streckwalzen besitzen, wirken zwar jeweils mit zwei benachbarten Walzen zusammen, deren Mantelflächenabstand kleiner als der Anpreßwalzendurchmesser ist; diese beiden benachbarten Walzen sind jedoch mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben, so daß die Anpreßwalzen gerade nicht in der Streckzone liegen und sich somit keine mit der Erfindung vergleichbare Wirkung ergibt.

Durch die Erfindung ist es möglich, eine gleichmäßige Reduzierung der Bahndicke unabhängig vom Streckverhältnis zu erzielen, wobei die so erhaltene Bahn bei gleichmäßiger Dicke und einheitlicher Orientierung eine geringere Breitenabnahme aufweist.

Zu den polymeren Werkstoffen, die sich mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung in Längsrichtung verstrecken lassen, gehören Thermoplaste wie Polyolefine, z.B. Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen-1, Äthylen-Propylen-Mischpolymerisat, Polyamide, z. B. Polyhexamethylen-adipinsäureamid, Polyhexamethylen-sebacinsäureamid, Polycapramid, lineare Polyester,

z. B. Polyethylenterephthalat, Polyäthylenterephthalatisophthalat, Vinylpolymere, z. B. Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyvinylalkohol, Polyvinylidenchlorid und PoIycarbonat. Der jeweilige Kunststoff kann ein Gleitmittel, ein Mittel, welches das »Kleben« oder »Backen« verhindert, einen Weichmacher, ein Mittel zur Verhinderung elektrostatischer Aufladung, ein Stabilisierungsmittel, ein Antitrübungsmittel, einen Farbstoff, ein Pigment und/oder einen beliebigen anderen Zusatz

enthalten.

Bei Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann das Strecken des polymeren Materials mit einer Bahn in geschmolzenem oder festem Zustand bei einer Temperatur über der Einfriertvmperatur und unter dem Schmelzpunkt des polymeren Materials erfolgen.

Die einander entgegengesetzten Zugkräfte, die in Längsrichtung auf das polymere Material bei Anwendung der Vorrichtung einwirken, werden üblicherweise durch die Verwendung von mindestens zwei Walzen' erzeugt, von denen diejenige an der Zulaufseite mit langsamerer Geschwindigkeit (nachfolgend als langsame Walze bezeichnet) und die an der Abgabeseite mit höherer Geschwindigkeit (nachfolgend als schnelle Walze bezeichnet) angetrieben ist Als langsame Walze und/oder schnelle Walze können auch jeweils mehrere Walzen eingesetzt sein.

Die leer mitlaufende Zwischenwalze, die einen kleineren Durchmesser als ihre benachbarte langsame und schnelle Walze aufweist, ist dicht oberhalb und zwischen zwei einander benachbarten Walzen vorgesehen, von denen eine eine langsame und die andere eine schnelle Walze ist Wenn auch der Durchmesser der Zwischenwalze im wesentlichen nur kleiner zu sein braucht als der Durchmesser der benachbarten Walzen und größer als der Abstand zwischen den benachbarten Walzen, so wird vom praktischen Standpunkt aus ein Durchmesser im Bereich von 10 bis 100 mm, insbesondere von 30 bis 80 mm, für die Zwischenwalze bevorzugt Die Anzahl der Zwischenwalzen ist nicht beschränkt liegt aber normalerweise zwischen 1 und 5. Wenn mehrere Zwischenwalzen vorgesehen sind, können deren Durchmesser entweder gleich groß oder von der Zulaufseite zur Abgabeseite hin kleiner sein. Zur Herstellung einer flachen Bahn aus polymerem Material wird als Zwischenwalze eine normale Walze mit glatter zylindrischer Oberfläche verwendet. Soll eine Folienbahn mit erhabenen Bereichen hergestellt werden, so kann eine Zwischenwalze verwendet werden, die mit einer oder mehreren parallel zueinander verlaufenden Umfangsnuten versehen ist. Das Spiel zwischen den Walzen, auf denen die Zwischenwalze angeordnet ist, ist im allgemeinen vorzugsweise so klein wie möglich und setzt nur voraus, daß der Bereich der zur Zwischenwalze wandernden Bahn nicht mit dem Bereich der von der Zwischenwalze kommenden Bahn in Berührung treten kann. Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch eine Einrichtung zum Schneiden der Bahn in Längsrichtung vorgesehen sein, mittels derer die Bahn vorzugsweise zu beiden Seiten der Umfangsnuten zerschneidbar ist. Es kann aber auch eine Einrichtung vorgesehen sein, mittels derer die Bahn im Bereich der Umfangsnuten zerschneidbar ist. Weiterhin kann auch eine Zufuhreinrichtung für eine extrudierte Schmelzbahn und eine solche für eine feste Bahn vorgesehen sein, mittels derer die Bahnen getrennt einer Temperatursteuerwalze zuführbar sind, dort miteinander verbindbar und anschließend gemeinsam durch 4ie nachfolgenden Walzen v» eiterbewegbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielshalber anhand der Zeichnung im Prinzip näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eifl schematisches Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eihe zweite schernatischc Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.3 eine dritte .schemaüsche Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.4 eine vierte schematische Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
F i g. 5 eine schematische Teildarstellung aus einer der Vorrichtungen nach F i g. 1 bis 4 zur Darstellung der Bahnführung in Berührung mit den zylindrischen Oberflächen der Zwischenwalze und der ihr benachbarten Walzen,

ίο Fi g. 6 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Zwischenwalze zur Verwendung in einer der Vorrichtungen nach F i g. 1 bis 4,

F i g. 7 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zwischenwalze zur Verwendung in einerder Vorrichtungen nach F i g. 1 bis 4,

F i g. 8 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel für die Zwischenwalze zur Verwendung in einer der Vorrichtungen nach F i g. 1 bis 4,
F i g. 9 eine graphische Darstellung des Verlaufs des Flachheitsgrades über dem Streckverhältnis für eine Bahn bei Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1, für eine Bahn bei Verwendung einer Vorrichtung nach der US 27 67 435 sowie für den Fall eines idealen Streckens, F i g. 10 eine graphische Darstellung des Verlaufs von Flachheitsgrad über Streckverhältnis für eine unter Verwendung der Vorrichtung gemäß F i g. 3 gestreckte Bahn und eine unter Verwendung der Vorrichtung nach der US 27 67 435 gestreckte Bahn,

F i g. 11 eine graphische Darstellung des Verlaufs der Doppelbrechung über dem Streckverhältnis für eine unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig.2 gestreckte Bahn und für eine unter Verwendung einer Vorrichtung nach der US 27 67 435 gestreckte Bahn,

F i g. 12 ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für eine unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig.2 gestreckte Bahn und für eine unter Verwertung einer Vorrichtung nach der US 27 67 435 gestreckte Bahn,

Fig. 13 eine Darstellung der Filmdicke über der Filmbreite für eine unter Verwendung der Vorrichtung

nach F i g. 1, die mit einer Zwischenwalze gemäß F i g. 7

versehen ist, gestreckte Bahn und für eine unter Verwendung einer Vorrichtung nach der US 27 67 435 gestreckte Bahn,

Fig. 14 eine Darstellung der Filmdicke über der Filmbreite für eine unter Verwendung der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung, versehen mit einer Zwischenwalze gemäß F i g. 8, gestreckte Bahn,

Fig. 15 und 16 Querschnitte durch monophile Stränge, die von Bahnen abgeschnitten wurden, die unter Verwendung einer Vorrichtung mit einer Zwischenwalze gemäß F i g. 8 gestreckt wurden.

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung weist zwei Gruppen horizontal angeordneter Walzen und eine parallel hierzu angeordnete horizontale Walze auf.

Die erste Gruppe besteht aus vier Walzen 1, 2, 3 und 4 und ist zwangsweise angetrieben, es handelt sich hierbei um die Walzen an der Zulaufseite. Diese Walzen werden mit geringerer Geschwindigkeit angetrieben und im folgenden als »langsame Walzen« bezeichnet.

Die zweite Gruppe aus vier Walzen 5, 6, 7 und 8 ist gleichfalls zwangsweise angetrieben, wobei es sich hierbei um die Walzen an der Abgabeseite handelt, die mit höherer Geschwindigkeit drehbar sind und nachfolgend als »schnelle Walzen« bezeichnet werden.

W Die weitere Walze 9 ist eine kleine, leer mitlaufende Zwischenwalze, wobei das tatsächliche Strecken der Bahn über diese kleine Zwischenwalze 9 erfolgt. Die auf einer Rolle tO aufgewickelte feste Bahn A wird

in Berührung mit den zylindrischen Oberflächen der langsamen Walzen, der Zwischenwalze 9 und der schnellen Walzen kontinuierlich zu einer Aufnahmerolle 1 weiterbewegt. Während dieser Bewegung wird die Bahn A auf den langsamen Walzen erhitzt, auf der Zwischenwalze 9 in Längsrichtung gestreckt und auf den schnellen Walzen abgekühlt. Das Verhältnis der Geschwindigkeit der langsamen Walzen zu der der schnellen Walzen bestimmt dabei das Streckverhältnis.

Die kleine Zwischenwalze 9 wird durch die Reibung der über sie hinweglaufenden Bahn angetrieben, und ihre Geschwindigkeit ist auf 20 bis 75%, vorzugsweise 25 bis 70%, der Geschwindigkeit der schnellen Walze 5 einstellbar. Die kleine Zwischenwalze 9 ist dabei dicht über und zwischen der langsamen Walze 4 und der schnellen Walze 5 so angeordnet, daß ein keilförmiger Raum gebildet wird. Wie in F i g. 5 gezeigt, bedeutet dies, daß die langsame Walze 51, die schnelle Walze 52 und die kleine Zwischenwalze 53 so angeordnet sind, daß sie einen keilförmigen Raum Sausbilden. Bei dieser Anordnung ist die Zwischenwalze 53 auf den Berührungspunkten mit der langsamen Walze 51 und der schnellen Walze 52 abgestützt Die Bahn wird in Berührung mit der zylindrischen Oberfläche der kleinen Zwischenwalze 5.5 ohne Spalt an den Berührungspunkten durch die Wirkung des Gewichtes der (nicht gelagerten) Zwischenwalze 53 und der Bahnspannung gestreckt.

Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung weist eine Temperatursteuerwalze 21, zwei kalte Walzen 22 und 23, vier Führungüwalzen 24, 25, 26 und 27 sowie eine kleine, leer mitlaufende Zwischenwalze 28 auf, wobei außer der Zwisehenwalze 28 alle anderen Walzen zwangsweise angetrieben sind. Die aus einer T-Form 29 stranggepreßte, geschmolzene Bahn B wird kontinuierlieh zu einer AufnahmeroUe 30 weiterbewegt. Während dieser Bewegung: wird die Bahn auf der Walze 21 in ihrer Temperatur gesteuert, auf der Walze 28 in Längsrichtung gestreckt, auf den Walzen 22 und 23 abgekühlt und auf den Walzen 24 bis 27 geführt

Bei der in Fig.3 gezeigten Vorrichtung werden gegenüber der in F i g. 2 gezeigten drei kleine, leer mitlaufende Zwischenwalzen verwendet. Somit weist die in F i g. 3 gezeigte Vorrichtung eine Temperatursteuerwalze 31, zwei Leerlaufwalzen 32 und 33, eine kalte Walze 34, vier Führungswalzen 35 bis 38 und drei kleine, leer mitlaufende Zwischenwalzen 39a, 39b und 39c auf, von denen — abgesehen von den Zwischenwalzen — alle Walzen zwangsweise angetrieben sind. Eine geschmolzene Bahn C wird in Berührung mit den zylindrischen Oberflächen der Walzen von einer Breitschlitzdüse 40 zu einer (nicht gezeigten) Aufnahmerolle kontinuierlich weiterbewegt. Während dieser Bewegung wird sie auf der Walze 31 in ihrer Temperatur gesteuert, auf den Zwischenwalzen 39a bis 39c in Längsrichtung gestreckt, auf der Walze 34 abgekühlt und auf den Walzen 35 bis 38 geführt Durch die Verwendung mehrerer kleiner Zwischenwalzen werden die Streckpunkte verteilt, und das Strecken kann stufenweise erfolgen, wodurch Beschädigungen &o der Bahn, wie sie bei raschem Strecken auftreten, vermieden werden.

Fig.4 zeigt ein gegenüber Fig.2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem die Vorrichtung zwei kleine, leer mitlaufende Zwischenwalzen 48a, 486 aufweist und zur Herstellung einer Schichtbahn bestimmt ist Die Vorrichtung umfaßt dabei eine Temperatursteuerwalze Ί, eine Leerlaufwalze 42, eine kalte Walze 43, vier Führungswalzen 44 bis 47 sowie die zwei kleinen, leer mitlaufenden Zwischenwalzen 48a, 48Zj, von denen außer der Leerlaufwalze 42 und den Zwischenwalzen 48a, 48Zj alle anderen zwangsläufig angetrieben sind. Eine aus einer Breitschlitzdüse 49 extrudierte Schmelzbahn D wird mit einer von einer Rolle 50 zugeführten, festen Folienbahn iJauf der Walze 41 verbunden, wo eine Temperatursteuerung der Schicht-Folienbahn erfolgt. Dann wird die Folienbahn in Berührung mit den zylindrischen Oberflächen der Walzen zu einer hier nicht gezeigten Aufnahmerolle weiterbewegt, wobei sie auf den kleinen Zwischenwalzen 48a, 48Zj in Längsrichtung gestreckt auf der Walze 43 gekühlt und auf den Walzen 44 bis 47 geführt wird. Als von der Rolle 50 zugeführte, feste Folienbahn E eignet sich eine ungestreckte oder eine längs- oder quergestreckte Folienbahn aus einem polymeren Material, die an der von der Breitschlitzdüse 49 kommenden Schmelzbahn D haftet und weiter verstreckbar ist. Da jede der kleinen Zwischenwalzen 48a und 48Z> so nahe zwischen den benachbarten Walzen angeordnet ist, daß kein nennenswertes Spiel vorhanden ist, werden die Schmelzbahn D und die feste Folienbahn E durch das Gewicht der kleinen (nicht eigens gelagerten) Zwischenwalzen und durch die Zugspannung der Bahn zu einer Schicht-Folienbahn fest miteinander verbunden, ohne daß irgendwelche Luftbläschen eingeschlossen würden, wie sie bei bekannten Schicht-Folienbahnen auftreten können.

Die verwendbare kleine Zwischenwalze weist eine zylindrische Oberfläche auf. die entweder glatt ist oder in der eine oder mehrere zueinander parallel verlaufende Nuten vorgesehen sind. In den Fig.6 bis 8 werden drei verschiedene Ausführungsbeispiele einer derartigen Zwischenwalze gezeigt F i g. 6 zeigt dabei eine kleine Zwischenwalze 61 von einfachster Form, die von zwei Lagerzapfen bzw. Spitzenlagern 62a und 62έ> gehalten ist und auf der eine Folienbahn F gestreckt wird. F i g. 7 zeigt eine kleine Zwischenwalze 71 mit Aussparungen bzw. Nuten 73a und 73b an beiden Rändern, die gleichfalls zwischen zwei Lagerzapfen oder Spitzenlagern 72a und 726 gehalten ist und auf der eine Folienbahn F gestreckt wird. F i g. 8 zeigt schließlich eine kleine Zwischenwalze 81, die an beiden Rändern mit Aussparungen oder Nuten 83a und 836 und im mittleren Bereich mit Nuten 84a und 84Zj versehen ist und von und zwischen zwei Lagerzapfen bzw. Spitzenlagern 82a und 82Zj gehalten ist und auf der eine Folienbahn F gestreckt wird. Die Nuten sind alle in Umfangsrichtung an der Oberfläche der kleinen Zwischenwalze ausgebildet

Im Vergleich mit einer Folienbahn, die mittels einer Vorrichtung nach der US 27 67 435 gestreckt wurde, zeigt die Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung verschiedene Vorteile. So neigt z. B. die mit der bekannten Vorrichtung gestreckte Folienbahn dazu, die Gleichmäßigkeit ihrer Dicke mit zunehmendem Streckverhältnis zu verlieren, während die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung gestreckte Folienbahn in der Gleichmäßigkeit der Dicke nicht stark beeinflußt wird. In Fig.9 ist der Verlauf von Streckverhältnis über Flachheitsgrad gezeigt, wobei die Linie a die Verhältnisse für eine Folienbahn zeigt die durch Strecken eines ungestreckten Polypropylen-Films (grundmolare Viskositätszahl: 2£ dl/g) in einer Dicke von 400 μπι bei 40° C unter Verwendung der bekannten Vorrichtung (US 27 67 435) erhalten wurde, während die Linie b eine Folienbahn bezeichnet die durch

Strecken eines ungestreckten Polypropylen-Films bei Verwendung einer Vorrichtung nach F i g. 1 erhalten wurde. Aus Fig.9 ist entnehmbar, daß bei einem Ansteigen des Streckverhältnisses ein bedeutender Anstieg des Flachheitsgrades bei der Linie a feststellbar ist, während im Fall der Linie b ein Strecken mit gleichmäßiger Dicke erzielt wird, das dem durch die Linie c angedeuteten idealen Strecken nahekommt.

Die weiter oben aufgezeigte vorteilhafte Wirkung kann durch Erhöhen der Anzahl kleiner Zwischenwalzen, mit denen das Strecken stufenweise erfolgt, noch verbessert werden. In Fig. 10 ist der Verlauf eines Streckverhältnisses über dem Flachheitsgrad gezeigt, wobei die Linie a die durch Strecken einer ungestreckten Polypropylen-Folienbahn unter Verwendung der bekannten Vorrichtung erzielte Folienbahn bezeichnet, während die Linie b\, in, b} und bn jeweils die Verhältnisse für Folienbahneri zeigen, die durch Strecken einer ungestreckten Polypropylen-Folienbahn mittels der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung erhalten werden, die eine, zwei, drei und vier kleine Zwischenwalzen umfaßt, wodurch die Verbesserung der oben angesprochenen Wirkung klar entnehmbar ist.

Aus F i g. 11 ist entnehmbar, daß die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung gestreckte Folienbahn im Vergleich zu der mit der bekannten Vorrichtung gestreckten Folienbahn eine hohe Doppelbrechung aufweist, d. h. einen hohen Orientierungsgrad selbst bei niedrigem Streckverhältnis. In F i g. 11 bezeichnet die Linie a die Verhältnisse bei Verwendung der bekannten Vorrichtung, während die Linie b die Verhältnisse wiedergibt, die durch Verwendung der Vorrichtung gemäß Fig.2 bei einer Folienbahn auftreten.

Fig. 12 zeigt ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm, bei dem die Linie a die durch Strecken einer ungestreckten Folienbahn unter Verwendung der bekannten Vorrichtung erhaltene Folienbahn in ihren Eigenschaften kennzeichnet, während die Linie b für die Folienbahn ermittelt wurde, die durch Strecken einer ungestreckten Folienbahn durch die in F i g. 2 gezeigte Vorrichtung erhalten werden kann. Es zeigt sich hieraus, daß die Folienbahn, die mit der aus F i g. 2 entnehmbaren Vorrichtung gestreckt wurde, eine größere Zunahme der Spannung innerhalb des Bereiches zum Weiterverarbeiten aufweist als die unter Verwendung der bekannten Vorrichtung erhaltbare Folienbahn, wobei die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung gestreckte Folienbahn bei geringerer Dehnung in Querrichtung gestreckt werden kann. Aus Fig. 12 ist auch eindeutig entnehmbar, daß die Spannung der Folienbahn bei Anwendung einer Vorrichtung nach F i g. 2 bei einer Dehnung von über 500% im Vergleich zu der mit der bekannten Vorrichtung gestreckten Folienbahn deutlich erhöht ist

Wenn die kleine Zwischenwalze an den Enden und/oder im mittleren Bereich mit einer oder mehreren parallel zueinander verlaufenden Umfangsnuten versehen ist, hat die mit Hilfe dieser Walze gestreckte Folienbahn einen oder mehrere erhabene Bereiche in Längsrichtung.

Fig. 13 zeigt den Verlauf der Dicke über der Breite der Folienbahn, die unter Verwendung einer in F i g. 7 gezeigten kleinen Zwischenwalze mit Aussparungen bzw. Nuten an beiden Enden einmal mit der bekannten Vorrichtung (Linie a), zum anderen mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung (Linie b) gestreckt wurde. Aus dieser Figur ist zu entnehmen, daß die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung gestreckte Folienbahn einen deutlichen Unterschied in ihrer Dicke zwischen dem flachen mittleren Bereich und dem erhabenen Randbereich aufweist, während bei der mit der bekannten Vorrichtung gestreckten Folienbahn der Übergang unscharf ist und die Dicke über einen breiten Bereich hin anwächst.

Fig. 14 zeigt den Verlauf der Dicke über der Breite einer Folienbahn, die unter Verwendung einer kleinen

ι ο Zwischenwalze mit Aussparungen bzw. Nuten an beiden Enden und im mittleren Bereich (wie in F i g. 8 gezeigt) mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung gestreckt wurde. Aus dieser Figur ist wiederum entnehmbar, daß die mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung gestreckte Folienbahn einen deutlichen Unterschied in der Dicke zwischen dem flachen mittleren Bereich und den erhabenen Randbereichen aufweist. Durch Längsschneiden der auf diese Weise gestreckten Folienbahn an den Stellen ς und s und/oder an den Stellen sund uin Fig. 14 wird ein Band erhalten, das verdickte Bereiche in den Randzonen aufweist. Bei einem Schneiden in Längsrichtung an den Stellen ρ und r und/oder an den Stellen r und t wird ein Band erhalten, das in der mittleren Zone einen verdickten Bereich aufweist. Alle diese Bänder sind als Verpackungsmaterial besonders gut geeignet.

Wenn eine Folienbahn auf einer Vorrichtung gestreckt wird, die mehrere in Umfangsnuten an ihrer Oberfläche versehene Zwischenwalzen aufweist (wie in F i g. 8 gezeigt), und wenn die Breite der auf der kleinen Zwischenwalze an der Zulaufseite vorgesehene Nuten größer ist als die Nuten auf der kleineren Zwischenwalze an der Abgabeseite, dann kann die Bahn fest und stark an die Oberflächen der kleinen Zwischenwalzen angepreßt werden. Die dabei entstehende Bahn hat einen oder mehrere stufenweise erhabene Bereiche in Längsrichtung, und beim Schneiden desselben in Längsrichtung im mittleren Bereich zwischen einander benachbarten, erhabenen Bereichen wird ein Band mit dem in Fig. 15 gezeigten Querschnitt erhalten. Ein solches Band kann erneut erhitzt und in der gleichen Richtung wie zuvor gestreckt werden, um einen monophilen Strang zu erhalten, dessen Querschnitt in Fig. 16 gezeigt ist

Bei der Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird das Strecken der Folienbahn auf der Zwischenwalze durchgeführt, wobei die Folienbahn unter Spannung aufliegt, so daß die Minderung in der Breite der Folienbahn auf ein Mindestmaß eingeschränkt wird. Da die Folienbahn im Bereich der Nuten, falls solche auf zylindrischen Oberflächen der kleinen Zwischenwalze vorgesehen sind, nicht aufliegt, erfolgt hier beim Strecken eine Reduzierung der Breite der Folienbahn, wodurch erhabene Bereiche in der Folienbahn ausgebildet werden. Jeder dieser Bereiche ist jedoch in einer einzigen Richtung orientiert, genauso wie der flache Bereich der Folienbahn, und in den mechanischen Eigenschaften sind keine grundlegenden Unterschiede zwischen dem erhabenen und dem flachen Bereich feststellbar. Die Gestalt des in der Folienbahn ausgebildeten erhabenen Bereiches entspricht der der Nut in der kleinen Zwischenwalze. Die auf diese Weise mit einem erhabenen Bereich, d. h. mit einem Vorsprung ausgebildete Folienbahn kann in Längsrichtung geschlitzt werden, so daß ein monophiler Strang oder ein Band entsteht, das eine ausgezeichnete mechanische Stärke aufweist und als Verpackungsband, Förderriemen o. ä. verwendbar ist

Die physikalischen Eigenschaften der in den Kurven dargestellten Ausführungsbeispiele und in den folgenden Ausführungsbeispielen wurden wie folgt bestimmt:

1. Breitenminderung

Gemessen werden die Breite Wo einer Testbahn vor dem Strecken und die Breite Wder Testbahn nach dem Strecken, wobei die Minderung der Breite nach der folgenden Gleichung errechnet wird:

Minderung der Breite =

(Wo-W) Wo

100.

2. Zugfestigkeit

Gemessen wird nach dem in dem JIS (Japan Industrial Standard) Z-1702 beschriebenen Verfahren.

3. Bruchdehnung

Gemessen wird nach dem in dem JIS Z-1702 beschriebenen Verfahren.

4. Elastizitätsmodul

Bestimmt wird nach der Neigung einer Geraden innerhalb der Grenze des Proportionalitätsbereiches der Spannungs-Dehnungs-Kurve einer Testbahn.

5. Doppelbrechung

Gemessen wird unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops nach einem bekannten Verfahren.

6. Dickenänderung

In Längsrichtung einer Testbahn wird die Dicke an fünfzig Punkten im Abstand von je 20 cm gemessen und die Dickenänderung nach folgender Gleichung errechnet:

Dickenänderung (in %)

_ Größte Dicke - kleinste Dicke
Durchschnittliche Dicke

100.

7. Festigkeitsverhältnis
Gemessen werden die Zugfestigkeiten im mittleren

Bereich und im Randbereich eines Testfilms, und das Festigkeitsverhältnis wird nach folgender Gleichung errechnet:

Festigkeitsverhältnis

_ Zugfestigkeit im mittleren Bereich Zugfestigkeit im Rand bereich '

8. Dehnungsverhältnis werden die Dehnungen

Gemessen werden die Dehnungen im mittleren Bereich und im Randbereich eines Testfilms, und das Dehnungsverhältnis wird nach folgender Gleichung errechnet:

_, , , .., · Dehnung im mittleren Bereich

Dehnungsverhaltnis = -=.-,- . ■■-=■—,-, - ■---. -Dehnung im Randbereich

B e i s ρ i e 1 1

Eine ungestreckte Folienbahn aus Polyäthylenterephthalat (grundmolare Viskositätszahl 0,625 dl/g) in einer Dicke von 200 μηι wurde unter Verwendung der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung in Längsrichtung gestreckt. Die Umfangsgeschwindigkeit der langsamen Walzen war auf 1,5 m/min eingestellt und die der schnellen Walzen so variiert, daß das in der unten folgenden Tabelle 1 gezeigte Streckverhältnis erzielt wurde. Als kleine Zwischenwalze diente eine Gummiwalze mit einem Durchmesser von 50 mm. Der Durchmesser der der Zwischenwalze benachbarten Walzen betrug 300 mm. Die Eigenschaften des entstandenen Films I sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Zum Vergleich wurde ein weiterer, ungestreckter Film aus dem Polyäthylenterephthalat auf der bekannten Vorrichtung mit einer Gruppe schneller Walzen und vier Leerlaufwalzen zwischen denselben und mit einem Streckabstand von 0,5 mm gestreckt. Die Umfangsgeschwindigkeit der langsamen Walzen und der schnellen Walzen waren wie oben eingestellt Die Eigenschaften des auf diese Weise erhaltenen Films Γ sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1	Gestreckter Film I	Flach	Dicken	Gestreckter	Film Γ	Dicken
Streck		heitsgrad	änderung			änderung
verhältnis	Breiten	1,2	21,0	Breiten	Flach	_
	minderung	1,3	12,0	minderung	heitsgrad	50,3
	9,1	1,3	10,0	*)	_	15,0
2,0	9,0	1,4	5,0	14,5	1,45	11,0
2,5	7,5			15,6	1,60
3,0	7,6		16,1	1,80
3,5

*) Nicht gleichmäßig gestreckt.

Aus Tabelle 1 geht hervor, daß der gestreckte Film I in den Spalten Breitenminderung und Flachheitsgrad bessere Eigenschaften hat als der gestreckte Film Γ.

Beispiel 2
Es wurde eine Vorrichtung gemäß Fi g. 2 verwendet, wobei geschmolzenes Polypropylen (grundmolare Viskositätszahl in Tetralinlösung bei 135° C = 2,1 dl/g) bei 260⁰C auf eine Temperatursteuerwalze mit einer Temperatur von 85° C und einer Umfangsgeschwindigkeit von 4,2 m/min zu einer ungestreckten Bahn mit einer Dicke von 160 μΐη extrudiert und 4¹/2mal über eine kleine Zwischenwalze mit einer Temperatur von 65⁰C

und einem Durchmesser von 60 mm zu einer kalten Walze, deren Umfangsgeschwindigkeit 21 m/min betrug, gestreckt wurde. Die Eigenschaften der auf diese Weise erhaltenen Bahn II gehen aus der unten folgenden Tabelle 2 hervor.

Zum Vergleich wurde das Polypropylen wie oben zu einem ungestreckten Film mit einer Dicke von 150 μΐη extrudiert und 4,5mal bei 140° C längsgestreckt unter Verwendung der bekannten Vorrichtung, die eine Gruppe langsame Walzen und eine Gruppe schnelle Walzen sowie vier Leerlaufwalzen zwischen denselben bei einem Streckabstand von 0,5 mm aufwies. Die Eigenschaften der auf diese Weise erhaltenen Bahn ΙΓ sind gleichfalls in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2

Gestreckte
Bahn II

Gestreckte
Bahn II'

Zugfestigkeit bei 25° C
Dehnung (kp/cm²)

in Längsrichtung	2400	2100
in Querrichtung	400	350
Bruchdehnung (%)
in Längsrichtung	26	45
in Querrichtung	550	810
Elastizitätsmodul
in Längsrichtung	22000	15 000
in Querrichtung	8 300	7 500
Doppelbrechung	30· ICT³	19 -10"³
Festigkeitsverhältnis
in Längsrichtung	0,96	0,93
in Querrichtung	0,98	1,62
D ehnungsverhältnis
in Längsrichtung	0,92	0,75
in Querrichtung	1,20	0,12
Flachheitsgrad	1,15	1,60
Breitenminderung (%)	2,8	9,0

Tabelle 3

15

Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, hat die gestreckte Bahn II in verschiedener Hinsicht bessere mechanische Eigenschaften als die gestreckte Bahn ΙΓ und im Vergleich mit der letzteren nur verhältnismäßig kleine Unterschiede zwischen den physikalischen Eigenschaften im mittleren Bereich und denen im Randbereich.

Beispiel 3

Es wurde die in Fig.3 gezeigte Vorrichtung verwendet, die jedoch vier kleine Zwischenwalzen mit einem Durchmesser von 10 bis 208 mm umfaßte. Polyvinylchlorid (durchschnittlicher Polymerisationsgrad 1400), geschmolzen bei 190° C, wurde auf einer Temperatursteuerwalze mit einer Temperatur von 70° C extrudiert und dann 3,5mal längsgestreckt zu einer gestreckten Bahn mit einer Dicke von 70 μητ. Der Durchmesser der den kleinen Zwischenwalzen benachbarten Walzen betrug 300 mm. Der Flachheitsgrad sowie die Breitenminderung der auf diese Weise erhaltenen Bahn sind in Tabelle 3 aufgeführt

f>5 Durchmesser
der kleinen
Zwischenwalze

Flachheitsgrad Breitenrmnderung

10 40 90 112 208 1,04
1,25
1,30
1,38
1,40
1,52

1,30 1,32 2,21 2,90 4,91 5,50

20

25

30

40

45 Aus Tabelle 3 ist zu entnehmen, daß bei zunehmendem Durchmesser der kleinen Zwischenwalze der Flachheitsgrad sowie die Breitenminderung ansteigen. Wenn der Durchmesser der kleinen Zwischenwalze weniger als 10 mm beträgt, kann der Abschnitt der zur Zwischenwalze geführten Bahn mit dem Abschnitt der von der Walze wegbewegten Bahn in störende Berührung geraten.

Beispiel 4

Es wurde eine Vorrichtung gemäß F i g. 4 verwendet, wobei Polypropylen (grundmolare Viskositätszahl in Tetralinlösung bei 135° C = 2,1 dl/g), geschmolzen bei 270⁰C, auf eine Temperatursteuerwalze mit einer Temperatur von 110⁰C extrudiert wurde. An der Temperatursteuerwalze wurde eine 3,5mal gestreckte Polypropylen-Folie mit einer Dicke von 50 μΐη auf die Oberfläche der stranggepreßten Polypropylen-Folie aufgebracht Die entstandene Schichtfolie wurde 4rnal 'in Längsrichtung zu einer gestreckten Schichtfolie mit einer Dicke von 60 μΐη gestreckt Der Flachheitsgrad und die Breitenminderung der auf diese Weise erzielten Bahn betrugen 1,15 bzw. 2%.

Beispiel 5

Es wurde eine Vorrichtung gemäß Fi g. 2 verwendet, wobei isotaktisches Polystyrol (Schmelzindex 0,3 g/ 10 min), geschmolzen bei 270° C, auf eine Temperatursteuerwalze mit einer Temperatur von 120⁰C stranggepreßt und dann 2,5mal mittels einer kleinen Zwischenwalze längsgestreckt wurde, deren Durchmesser 40 mm betrug. Der Flachheitsgrad und die Breitenminderung der auf diese Weise erzielten Bahn betrugen 1,26 bzw. 1,7%.

Beispiel 6

Unter Verwendung der sn F i g. 1 gezeigten Vorrichtung, bei der die Temperaturen der langsamen Walzen, der kleinen Zwischenwalze und der schnellen Walzen 86,83 bzw. 40° C betrugen, wurde ein ungestreckter Film aus Polycapramidharz (relative Viskosität 3,1) in einer Dicke von 300 μπι in Längsrichtung viermal gestreckt. Als kleine Zwischenwalze diente eine Walze, deren Längsschnitt der Darstellung in Fig.8 entsprach und die mit Nuten versehen war, deren Breite 3 mm und deren Tiefe 1 mm betrug. Die Breitenminderung und das Verhältnis von Höhe zu Breite im erhabenen Bereich des auf diese Weise erzielten Films bei verschiedenen Durchmessern der kleinen Zwischenwalze von 10 bis 208 mm sind in der unten folgenden Tabelle 4 aufgeführt wobei die Dicke des flachen Abschnitts 70 μπι betrug.

Tabelle 4

Durchmesser
der kleinen
Zwischenwalze

Breitenmvvjerung

1,15
1,31
2,50
3,40
4,80
7,30

Höhe/Breite

(μΐη/inm)

2,8 2,8 2,5 2,1 1,7 1,0

Wie Tabelle 4 zeigt, ergibt sich bei größerem Durchmesser der kleinen Zwischenwalze eine stärkere Breitenminderung und ein kleineres Verhältnis von Höhe zu Breite im erhabenen Bereich, so daß der Unterschied zwischen dem flachen Abschnitt und dem erhabenen Abschnitt undeutlich wird. Wenn der Durchmesser der kleinen Zwischenwalze unter 10 mm liegt, geraten der zur Zwischenwalze geführte Abschnitt der Folienbahn und der von der kleinen Zwischenwalze kommende Abschnitt der Folienbahn in störende

Berührung miteinander. Die gemäß diesem Beispiel erhaltene Folienbahn wurde jeweils im mittleren Abschnitt jedes flachen Bereiches in Längsrichtung zu einem Band mit kovexem Querschnitt geschnitten.

Beispiel 7

Es wurde eine Vorrichtung gemäß F i g. 3 verwendet, wobei Polyäthylen (spezifisches Gewicht 0,96 g/cm³), geschmolzen bei 230⁰C, auf eine Temperatursteuerwalze mit einer Temperatur von 95° C extrudiert und dann 5,5mal in Längsrichtung gestreckt wurde. Als kleine Zwischenwalzen dienten Walzen mit einem Durchmesser von 20 mm und einem Längsschnitt, wie er in F i g. 8 dargestellt ist Die Breite und Tiefe der Nuten in der ersten Zwischenwalze 39a betrugen 3 bzw. 1 mm, in der zweiten Zwischenwalze 39b betrugen sie etwa 6 bzw. 1 mm und in der dritten Zwischenwalze 39c 8,5 bzw. 1,2 mm. Im erhabenen Bereich hatte die auf diese Weise erhaltene Bahn einen Querschnitt in Form einer Stufenpyramide mit einer Höhe von 30 μπι, d. h. einen Querschnitt, wie ihn Fi g. 15 darstellt Wenn die Bahn in jedem flachen Bereich in Längsrichtung geschnitten wurde und die dabei entstehenden Bänder zweimal in Längsrichtung -gestreckt wurden, erhielt man einen

^a5 monophilen Strang mit etwa dreieckigem Querschnitt, d. h. mit einem Querschnitt, wie ihn F i g. 16 zeigt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

gemäß folgender Formel errechnet wird:

Vorrichtung zum Strecken einer Folienbahn aus Kunststoff in Längsrichtung mit im Abstand voneinander angeordneten Streckwalzen, wobei in der Streckzone zwischen zwei benachbarten Streckwalzen jeweils eine nichtantreibbare Zwischenwalze zur schlaufenförmigen Führung der Folienbahn angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Zwischenwalze (9; 28; 39a; 396; 39c; 48a; 4Sb; 53) kleiner als der Radius der beiden benachbarten Streckwalzen (4, 5; 21, 22; 31, 32; 32, 33; 33, 34; 41, 42; 42, 43; 51, 52), zwischen denen sie angeordnet ist, und größer als der Abstand ihrer Mantelflächen ist und daß die Zwischenwalze (9; 28; 39a; 39b; 39c; 48a; 48Z>; 53) von den beiden Streckwalzen (4, 5; 21, 22; 31, 32; 32, 33; 33, 34; 41, 42; 42, 43; -31, 52) abgestützt ist

Flachheitsgrad =

Durchschnittliche Dicke in der

Randzone der Bahn

Durchschnittliche Dicke in der

mittleren Zone der Bahn