DE2108525B2

DE2108525B2 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von folien aus thermoplastischem material

Info

Publication number: DE2108525B2
Application number: DE19712108525
Authority: DE
Inventors: Edward Paul Rochester N.Y. Hoffman (V.St.A.)
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1970-02-24
Filing date: 1971-02-23
Publication date: 1976-01-22
Also published as: FR2080721B1; DE2108525A1; FR2080721A1; BE763284A

Description

3S

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Folien aus thermoplastischem Material, bei dem man das extrudierte thermoplastische Material auf einer rotierenden, trockenen, gekühlten, auf einem Teil ihres Umfangs in ein Flüssigkeits-Kühlbad eintauchenden Gießtrommel abkühlt und die aus dem Flüssigkeits-Kühlbad austretende Folie von der Trommel abzieht. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, z.B. aus den US-PS 29 36 492 und 3J 59 696, thermoplastische Polymere, z.B. Polyethylenterephthalat, dadurch zu Folien zu verformen, daß man aus einer Schmelze des Polymeren eine Schicht auf eine vergleichsweise kühle rotierende Gießtrommel extrudiert und die Schicht, nachdem sich diese ausreichend verfestigt hat, zur weiteren Verarbeitung von der Gießtrommel abzieht. Bei der Herstellung von Folien aus Polyäthylenterephthalat wird eine Schmelze mit einer Temperatur von etwa 282⁰C auf eine Gießtrommel einer Temperatur von etwa 54⁰C ⁵$ extrudiert. Von der Trommel wird eine Folie einer Dikke von beispielsweise 1 mm abgezogen, wenn diese eine Temperatur von 57°C oder darunter erreicht hat. Die angegebenen Temperuturbedingungen müssen aus den folgenden Gründen eingehalten werden: Bei 282°C ist ein leichtes Fließen der Schmelze auf die Gießtrommel gewährleistet. Bei einer Gießtrommeltemperatur von 54°C erfolgt eine rasche Abkühlung der Schmelze, so daß die Kristallisation minimal bleibt. Auch tritt eine richtige Benetzung der Oberfläche der ^6s Gießtrommel durch die Schmelze ein. Die Temperatur der Folie schließlich muß bei etwa 57° C liegen, damit sie von der Gießtrommel als selbsttragende Folie abgezogen werden kann. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß die Produktionsgeschwindigkeit der Folien verhältnismäßig klein ist. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Produktionsgeschwindigkeit der Folien, z.B. von Polyäthylenterephthalatfolien bei gleichzeitiger Beibehaltung der Gieß- und Ahziehtemperaturen zu erhöhen.

So hat man bereits versucht, die Produktionsgeschwindigkeit durch Verwendung größerer Gießtrommeln zu erhöhen. Die Vergrößerung der Gießtrommeln, insbesondere solcher, die von innen mit Wasser gekühlt werden, bringt jedoch ihre eigenen Nachteile mit sich. Zunächst sind große Gießtrommeln, beispielsweise mit einem Durchmesser in der Größen-Ordnung von 2,5, 3 und 3,7 m schwerfällig, außerordentlich kostspielig und schwierig mechanisch zu lagern. Außerdem beanspruchen derart große Gießtrommeln viel Raum. Man ist daher von der Verwendung großer Gießtrommeln abgegangen und hat stattdessen ein Verfahren entwickelt, bei dem Kühlflüssigkeit auf die Oberfläche der gegossenen Schmelze geblasen oder gesprüht wird, um dadurch die Temperatur der gegossenen Schmelze rascher zu vermindern. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch diese Hilfsmaßnahme nicht ausreicht, un; die Produktionsgeschwindigkeit wesentlich zu erhöhen.

Aus der DT-PS 10 23 579 ist es ferner bekannt. Folien aus thermoplastischen Polymeren dadurch herzustellen, dafl man eine dünne Schicht einer extrudierten Schmelze nach unten durch den Spalt von zwei in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Walzen führt, die in einem Kühlflüssigkeitsbehälters angeordnet sind und man dem zwischen den beiden Walzen gebildeten Spalt ständig Kühlflüssigkeit zuführt und oberhalb des Spalts während der Durchführung der Schicht durch den Spalt eine gewisse Menge der Flüssigkeit hält.

Aus der DT-PS 2 71 020 ist des weiteren bereits eine Vorrichtung zur Herstellung von künstlichen Geweben, bei der in fortlaufendem Arbeitsgang eine Masse, z. B. eine Zelluloidlösung auf eine rotierende gravierte Walze gegossen und nach Behandlung mit einer die Erstarrung herbeiführenden Flüssigkeit von der Walze wieder abgezogen wird, bekannt.

Es ist schließlich auch bekannt, z. B. aus der DT-OS 15 04 030, transparente Folien aus thermoplastischen Polymeren dadurch herzustellen, daß man das geschmolzene Polymer auf eine rotierende Gießtrommel extrudiert, das extrudierte Polymer während es sich auf der Gießtrommel befindet, auf einem Teil des Umfangs der Gießtrommel in ein Flüssigkeitsbad eintaucht und das auf der Gießtrommel aus dem Flüssigkeitsbad austretende Polymer von der Gießtrommel abzieht. Um zu verhindern, daß die extrudierte Schmelze an der Gießtrommel kleben bleibt, wird dem Flüssigkeitsbad ein Antiblockmittel, gegebenenfalls gemeinsam mit.anderen Zusätzen, z. B. einem Netzmittel und einem Antistatikum zugesetzt. Dabei wird dafür Sorge getragen, daß die Oberfläche der Gießtrommel von einem dünnen Film der Flüssigkeit des Flüssigkeitsbades bedeckt wird.

Weiterhin ist aus der US-PS 33 58 980 bekannt, die die aus einer Schmelze extrudierte Folie durch Gleichstromkühlung in einem Flüssigkeitsbehälter ohne Gießtrommel abzuschrecken, wobei der die Flüssigkeit aufnehmende Hauptbehälter an beiden Folienseiten je einen Trog mit Seitenwänden, Boden und Überlauf aufweist, um Oberflächenturbulenzen am Eintauchpunkt

der Folie zu vermeiden. Gleichzeitig wird in der Nähe des Eintauchpunktes auch noch die Temperatur der Kühlflüssigkeit zum Zwecke ihrer Regelung gemessen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftliches, d. h. mit hoher Produktionsgeschwindigkeit arbeitenden Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung von optisch hochwertigen Folien, die sich als photographische Schichtträger ve-wenden lassen, anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Extrudat bis vor dem Eintauchen in das Kühlbad zuf eine unterhalb der Siedetemperatur des Flüssigkeits-Kühlbades liegende Temperatur abgekühlt wird.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung die Herstellung von optisch praktisch perfektem d. h. zeichnungsfreien, als photographische Schichtträger verwendbaren Folien dadurch, daß man eine Turbulenz des Kühlmittels in der Nähe des Punktes, an dem die gegossene Schmelze auf der Gießtrommel zuerst in die Flüssigkeit eintaucht, vermeidet.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zum Abkühlen einer aus einer Breitschlitzdüse extrudierten thermoplastischen Folie, bestehend aus einer rotierenden, gekühlten, mit einem Teil ihres Umfangs in ein Flüssigkeits-Kühlbad eintauchenden Gießtrommel, die in einem auf ein konstantes Flüssigkeitsniveau einregulierbaren Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist und zwischen Abzugswalze und Breitschlitzdüse eine Trocknungsvorrichtung für die Oberfläche der Gießtrommel aufweist und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Temperaturen der Schmelze und der Gießtrommel so regelbar sind, daß die Flüssigkeit an der Grenzfläche zwischen Gießtrommel und Flüssigkeit beim Eintauchen der Schmelze in die Flüssigkeit nicht siedet.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der eine Ausführungsform einer Vorrichtung dargestellt ist, näher erläutert.

Die Vorrichtung besteht aus einem Extruder 10, aus dem eine Polyäthylenterephthalatschmelze 12 in Form einer Schicht 14 auf eine Gießtrommel 16 gegossen wird. Die Gießtrommel 16 ist in bekannter Weise drehbar gelagert. Sie kann eine Einrichtung zur Einstellung der Oberflächentemperatur der Trommel 16 auf einen Wert von beispielsweise 46°C aufweisen. Die Einrichtung kam aus einem durchfließenden Kühlmittel bestehen. Die Oberfläche der Gießtrommel 16 ist gut poliert. Sie kann aus rostfreiem Stahl mit einem groben Überzug bestehen. Durch Einhaltung der Oberflächentemperatur der Gießtrommel 16 auf etwa 54°C erfolgt eine richtige Benetzung der Trommeloberfläche sowie eine schnelle Abschreckung der extrudierten Schmelze 12, wodurch eine Kristallisation weitestgehend vermieden wird.

Die Gießtrommel 16 taucht teilweise in die Kühlflüssigkeit 18 ein, die in einem Behälter 20 auf einer niedrigen Temperatur, z. B. 7°C gehalten werden kann, in dem man Wasser dieser Temperatur durch das Einlaßventil 21 in den Behälter 20 hinein und durch das Auslaßventil 23 aus diesem heraus im Kreislauf führt. Die Flüssigkeit 18 dient zur Abschreckung der extrudierten Schicht 14 auf eine Abzugstemperatur von etwa 57°C. Die abgezogene Folie wird mit Hilfe einer Ab- ⁶S nehmerwalze 22 von der Gießtrommel 16 abgezogen. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß durch das teilweise Eintauchen der Gießtrommel 16 nicht nur die Benetzungstemperatur nicht nachteilig beeinflußt wird sondern auch, daß die äußere Oberfläche der Folie schnell auf eine niedrige (Abzugs-)Temperatur gebracht wird, während die Gießtrommel 16 gleichzeitig die Temperatur der inneren Oberfläche der Folie herabsetzt

Beim Gießen von hochwertigen Polymerfolien, die optisch so perfekt sind, daß sie als photographisches Schichtträgermaterial verwendet werden können, muß besonders darauf geachtet werden, daß die äußeren und inneren Oberflächen der Folien vor der Entstehung einer Zeichnung (Maserung) geschützt sind. Es hat sich gezeigt, daß dabei zwischen der extrudierten Schicht 14 und der Gießtrommel 16 eingeschlossene Wassertröpfchen die innere Oberfläche der Folien verschlechtern, d.h. einen sogenannten »Apfelsinenschaleneffekt« hervorrufen können. Deshalb wird erfindungsgemäß ein Luftmesser 24 (eine mit Druckluft betriebene Breitschlitzdüse) oder eine Abquetschwalze verwendet, um die Trommel 16 nach dem Abziehen der Folie und vor dem erneuten Aufbringen von Schmelz 12 auf die Trommel 16 zu trocknen. Der Schutz der äußeren Oberfläche der Schicht 14 vor dem Auftreten einer Zeichnung (Maserung) ist jedoch nicht so einfach zu bewerkstelligen wie der Schutz der inneren Schichtoberfläche. Es hat sich gezeigt, daß Zeichnungen in der äußeren Oberfläche als Ergebnis einer Turbulenz in der Flüssigkeit 18 auftreten, und zwar insbesondere dort, wo die Schicht 14 zuerst eintaucht. Um das Wasser, insbesondere die Oberfläche des Wassers, an dem Punkt des ersten Eintauchens ruhig zu halten, soll das Wasserniveau in dem Behälter konstant gehaiten werden und sollen das Wasserniveau und andere die Wärmeübertragungseigenschaften der Trommel 16 beeinflussende Faktoren so eingestellt werden, daß die heiße Schicht die Flüssigkeit 18 an dem Punkt, an dem sie zum erstenmal in die Flüssigkeit eintaucht, nicht zum Sieden bringen kann.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.

Beispiel 1

Über einer Gießtrommel mit einem Durchmesser von 25,4 cm wurde ein Extruder mit einer Schlitzbreite von 13,5 cm angeordnet. Die Gießtrommel wurde auf einer Temperatur von 46⁰C gehalten. Durch die Schlitzdüse wurde geschmolzenes Polyethylenterephthalat einer Temperatur von 293°C auf die Trommel in einer Stärke von 0,46 m extrudiert. Die Trommel mit dem extrudierten Polymer wurde über einen Bereich von 145° des Trommelumfangs durch ein Wasserbad geführt. Anschließend wurde die Folie von der Trommel abgezogen. Das Wasserbad, das eine Temperatur von 21°C hatte, bewirkte, daß die Temperatur der Folie auf 65°C abfiel. Die Extrusionsgeschwindigkeit lag bei 16,3 kg/Std. Es wurden Folien ausgezeichneter Qualität erhalten, die sich als Schichtträger für die Herstellung photographischer Aufzeichnungsmaterialien verwenden ließen.

Beispiel 2

Über einer Gießtrommel mit einem Durchmesser von 50,8 cm wurde ein Extruder mit einer Schlitzbreite von 16,8 cm angeordnet. Die Trommel wurde auf einer Temperatur von 46°C gehalten. Durch die Schlitzdüse wurde geschmolzenes Polyethylenterephthalat einer Temperatur von 282°C auf die Trommel in einer Schichtstärke von 1,8 mm extrudiert. Die Trommel mit

der darauf befindlichen Polymerschicht wurde über einem Bereich von 130° des Trommelumfangs durch ein Wasserbad geführt. Anschließend wurde die Folie von der Trommel abgezogen. Das Wasserbad, das eine Temperatur von 21°C hatte, bewirkte, daß die Temperatur der Folie auf 65⁰C abfiel. Die Extrusionsgeschwindigkeit lag bei 68 kg/Std. Die hergestellten Folien eigneten sich in ausgezeichneter Weise zur Herstellung von Schichtträgern für photographische Aufzcichnungsmaterialien.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Folien aus thermoplastischem Material, bei dem man das extrudierte thermoplastische Material auf einer rotierenden, trockenen, gekühlten, auf einem Teil ihres Umfangs in ein Flüssigkeits-Kühlbad eintauchenden Gießtrommel abkühlt und die aus dem Flüssigkeits-Kühlbad austretende Folie von der Gießtrommel abzieht, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat bis vor dem Eintauchen in das Kühlbad auf eine unterhalb der Siedetemperatur des Flüssigkeits-Kühlbades liegende Temperatur abgekühlt wird. '5

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Abkühlen einer aus einer Breitschlitzdüse extrudierten thermoplastischen Folie, bestehend aus einer rotierenden, gekühlten, mit einem Teil ihres Umfangs in ein Flüssigkeits-Kühl- »> bad eintauchenden Gießtrommel, die in einem auf ein konstantes Flüssigkeitsniveau einregulierbaren Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist und zwischen Abzugswalze und Breitschlitzdüse eine Trocknungsvorrichtung für die Oberfläche der Gießtrommel ²S aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen der Schmelze (12) und der Gießtrommel (16) so regelbar sind, daß die Flüssigkeit (18) an der Grenzfläche zwischen Gießtrommel (16) und Flüssigkeit (18) beim Eintauchen der Schmelze (12) in die Flüssigkeit (18) nicht siedet.