DE2238357B2

DE2238357B2 - Verfahren und Vorrichtung zum biaxialen Verstrecken von Kunststofffolien

Info

Publication number: DE2238357B2
Application number: DE2238357A
Authority: DE
Inventors: Fortune Lyon Habozit (Frankreich)
Original assignee: La Cellophane S.A., Paris
Priority date: 1971-08-05
Filing date: 1972-08-04
Publication date: 1975-07-24
Also published as: NL7210599A; US3890421A; SU474965A3; DK139346B; GB1360332A; LU65831A1; DE2238357A1; JPS5133590B2; FR2147876B1; SE390269B; FR2147876A1; BE786998A; JPS4828572A; DK139346C; ES405583A1; DE2238357C3; NL154449B; IT965961B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum biaxialen Verstrecken von Kunststoffolien, bei welcfiem die Folie an ihren Seitenrändern von auf Fiihrungsorganen einzeln bewegbaren Spannkluppen erfaßt und durch gesteuertes Vorbewegen der einzelnen Kluppen entlang der Führungsorgane verstreckt »vircl.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 34 27 684) erfolgt das Vorbewegen der Spannkluppen durch eine Vielzahl von hintereinandergeschaltelen Riemenantrieben, die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetrieben werden können. Die Schaffung vieler einzelner Riemenantriebe stellt eine vergieichsweite umständliche Ausführung dar. Gleichfalls umständlich ist natürlich die Steuerung der Geschwindigkeit der verschiedenen Riemenantriebe, um beispielsweise einer Kluppe eine Beschleunigung oder eine Verzögerung ihrer Bewegung zu erteilen. Weiterhin kann, wenn <;inmal die Geschwindigkeitsverhältnisse der verschiedenen Riemenantriebe eingestellt sind, die Geschwindigkeit nur eines dieser Riemenantriebe nicht verstellt werden, wenn nicht zuvor die gesamte Antriebsvorrichtung stillgesetzt wird. Erst nach dem Stillsetzen können gewisse Riemenscheiben ausgewechselt werden, um eine andere Geschwindigkeit für einen besonderen Riemenantrieb zu schaffen. Außerdem ist es aus Raumgriinden praktisch nicht möglich, so viele Riemenantriebe vorzusehen, daß eine Steuerung in vergleichsweise kleinen Schritten ausgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eiin Verfahren der genannten Art so zu gestalten, daß sowohl die bauliche Ausführung als auch die Steuermöglichkeit vereinfacht und verbessert sind.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die gesteuerte Vorbewegung der Kluppen direkt elektromagnetisch ausgeführt wird.

Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit auf beiden Seiten der zu verstreckenden Folie, auf Führutigsorgaraen angeordneten, die Folie an ihren Seitenrändern erfassenden Spannkluppen od. dgl. und mit einer Einrichtung zum gesteuerten Vorbewegen der Kluppen entlang der Führungsorgane. Eine solche Vorrichtung ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vorbewegen der Kluppen eine Mehrzahl von Linearmotoren aufweist, die entlang der Führungsorgane angeordnete Feldmagnete und jeder der Kluppen zugeordnete Anker aufweisen.

Durch die Erfindung ist eine kontinuierliche, d. h. eine stufenlose Steuerung der biaxialen Verstreckung geschaffen, wobei gleichzeitig der dazu erforderliche bauliche Aufwand vergleichsweise klein ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 ist ein Diagramm, in welchem verschiedene Verläufe biaxialer Verstreckung von Kunststoffolien dargestellt sind;

F i g. 2 bis 4 sind schematische Teilansichten einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 5 ist eine schematische Draufsicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 6 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilansicht einer Vorrichtung der Erfindung.

F i g. 1 zeigt mehrere Verläufe biaxialer Verstrekkung von Kunststoffolien, wobei auf der Abzisse die zwischen den Spannkluppen und auf der Ordinate die Geschwindigkeiten der in Längsrichtung erfolgenden Vorbewegung der Folie in der Verstreckungszone aufgetreten sind. Es ist ersichtlich, daß eine Längsverstrekkung von gegebenem Ausmaß, ausgedrückt durch das Verhältnis der Antriebsgeschwindigkeiten, die einer Folie erteilt werden, welche zwischen einem Punkt £1 und einem Punkt £2 ablauft, zwischen denen ihre biaxiale Verstreckung erfolgt, in einer Mehrzahl von Kurven dargestellt werden kann, welche zwischen der Kur ve I der nachfolgend als normale Verslreckung bezeichneten biaxialen Verstreckung, d. h. der auf die Längsverstreckung folgenden Querverstreckung und der Kurve Il der nachfolgend als umgekehrte Verstrekkung bezeichneten Verstreckung. d. h. der auf die Querverstreckung folgenden Längsverstreckung liegen. Eine gleichzeitige biaxiale Verstreckung kann einer unendlich großeil Zahl von Zwischenstellungen entsprechen, die durch die Kurven angedeutet sind, welche zu beiden Seiten der Diagonale III liegen, die einer gleichmäßig progressiven Verstreckung in beiden Richtungen entspricht.

Da die Qualität der erhaltenen Folie wesentlich von den Bedingungen abhängt, unter denen die Verstrekkung bewirkt wird, ist es wichtig, daß die Verstreckung nach einer genau bestimmten Kinematik erfolgt, die durch eine im voraus gewählte Kurve charakterisiert ist.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung ist in F i g. 5 und 6 der Zeichnung dargestellt, wobei F i g. 5 eine schematische Draufsicht ist, während F1 g. 6 eine schematische Schnittansicht eines Wagens ist, welcher den Anker eines der Linearmotoren und die Laufschienen trägt, die mit den feststehenden FeIdmagneten der Linearmotoren verbunden sind.

Die Erfindung kann verwirklicht werden mit irgendeiner relativen Anordnung der verschiedenen Organe (der Feldmagnete und Anker der linearen Motoren, der Laufschinen, der Rollen der Wagen und der Zangen oder Klemmstücke), welche für diese geeignet ist, damit sie die ihnen im Rahmen der Erfindung zugedachte Aufgabe erfüllen können.

Die in F i g. 5 schematisch wiedergegebene, eine gleichzeitige biaxiale Verstreckung ermöglichende

reckvorrichtung, in der sich eine Folie 5 in Richtung s auf ihr eingezeichneten Pfeils verschiebt, weist drei »nen auf. in welchem die zweckentsprechende Temratur herrscht, und zwar

1. eine Vorerhitzungszone, in welcher die Folie 5 von mit Wagen 6 verbundenen Spannklu.jpen 11, 15 (F i g. 6) erfaßt und von ihnen mi· der konstanten Geschwindigkeit vo mitgenommen wird, wobei die Wagen sich unter der Wirkung von nicht dargestellten Linearmotoren auf längs der Strecke 7 angeordneten Laufschienen verschieben. In dieser Zone sinu die Wagen einander maximal genähert,

2. eine Zone der eigentlichen Verstreckung, in welcher die Folie 5 gleichzeitig in Querrichtung und Längsrichtung gestreckt wird, wobei die die Spannkluppen 11, 15 tragenden Wagen 6, welche von den nicht dargestellten Linearmotoren angetrieben werden, jeweils mit ihrer eigenen Geschwindigkeit vi bis V2 laufen und dabei in jedem Augenblick paarweise symmetrisch rr^;t Bezug auf die Längsachse der Vorrichtung verbleiben, wobei sich ihr Abstand zunehmend vergrößert, und

3. eine Zone zur gesteuerten Wärmefixierung und/oder gesteuerten Kühlung, durch welche die verstreckte Folie 6 mit einer Geschwindigkeit V3 bis zu der Stelle hindurchläuft, an welcher sie nicht mehr von den Wagen 6 angetrieben wird. An dieser Stelle öffnen sich die von den Wagen 6 getragenen Spannkluppen 11,15 und die Wagen 6 kehren in Richtung der eingezeichneten Pfeile längs der Strecke 7 in die Vorerhitzungszone zu.ück, während die verstreckte Folie 5 unter dem Antrieb durch zweckentsprechende, nicht dargestellte Einrichtungen ihren Weg zu nachfolgenden Behandlungen fortsetzt.

Der in F i g. 6 der Zeichnung im Schnitt dargestellte Wagen 6 ist mit Rollen 8 versehen, die zwischen Schienen 9 laufen, welche ihrerseits mit einem Gestell 10 verbunden sind. Bei der dargestellten Ausführungsform weist jeder Wagen 6 acht Rollen auf (von denen in F i g. 6 nur vier sichtbar sind), die zwischen zwei oberen und zwei unteren Schienen 9 laufen, welche die Kräfte aufnehmen, die durch das Gewicht des Wagens 6 und (j e Spannung der Folie 5 erzeugt werden Die Folie 5 isa an ihren Rändern zwischen Spannkluf cn 11, 15 erfaßt.

Das Gestell fO stützt feststehende Feldmagnete 12 von Linearmotoren ab, die auf mit den Wagen 6 verbundene Anker 13 einwirken. Bei der dargestellten Ausführung weist jedes Linearmotorelement zwei Feldmagnete und zwei Anker auf. wodurch die Charakteristiken der Motoren verstärkt werden und eine ausgeglichenere Verschiebung der Wagen 6 gewährleistet wird.

Die die Folie 5 erfassenden Spannkluppen weisen jeweils ein Klemmstück 11 auf, das um eine Achse 14 schwenkbar ist, die in einem mit dem Wagen 6 verbundenen Träger angeordnet ist, an welchem die Backe 15 vorgesehen ist.

Wenn die zu verstreckende Folie 5 an der Stelle A der Vorerhitzungszone ankommt (F i g. 5), werden ihre Ränder an den Wagen 6 zwischen den Backen 15 und den Klemmstücken 11, die, sobald sie außer Eingriff mit einem Nocken 16 kommen (F i g. 6) durch die Wirkung einer nicht dargestellten F-edereinrichtung verschwenkt werden, eingeklemmt und bis zu der Stelle D von den Linearmotoren mitgenommen, die so gesteuert werden, daß sie die Wagen 6 mit der Geschwindigkeit w ver

schieben.

An der Stelle D tritt dip Folie 5 in die eigentliche Verstreckungszone ein, in der sie bis zu der Stelle F verbleibt Sie wird in dieser Zone in Querrichtung durch die Wirkung des progressiven Auseinandergehens der die Spannkluppen 11,15 tragenden Wagen 6 und tn Längsrichtung durch die Wirkung der Linearmotoren verstreckt, die längs der Laufschienen 9 angeordnet sind und progressive Geschwindigkeiten von v\ bis V2 gemäß der gewählten Kinematik entwickeln.

Von der Stelle F bis zu der Stelle B läuft die Folie 5 durch die Wärmefixierungszone hindurch, in welcher die Linearmotoren eine konstante Geschwindigkeit V3 entwickeln.

An der Stelle B wird der Nocken 16 wieder wirksam, wodurch die Klemmstücke 11 außer Eingriff mit den Bat ken 15 kommen, so daß die verstreckte Folie 5 freigegeben wird und ihren Weg fortetzt. während die Wagen 6 von den zweckentsprechenden Einrichtungen längs der Strecke 7 zu der Stelle A zurückgeführt werden.

Die Änderung der Geschwindigkeit jeder Spannkluppe 11, 15 wird durch Ändern der Spannung und/oder der Frequenz des Wechselstroms, welcher den längs der Strecke verteilten feststehenden Feldmagneten zugeführt wird, oder auf irgendeine andere Weise erhalten.

Da jede Spannkluppe U, 15 selbstbeweglich ist. ist ersichtlich, daß es möglich ist, ein Beschleunigungsprogramm anzuwenden, welches der Querverstreckung eine bemessene und kontrollierte Längsverstreckung überlagert. Auf diese Weise können in jedem Augenblick ohne Schwierigkeit die Spannungen geregelt werden, die an die Folie 5 während der Phasen der Vorerhitzung der Verstreckung oder Wärmefixierung, welche jeweils an genau begrenzte Temperaturen geknüpft sind, angelegt werden, und zwar ohne von dem vorbestimmten Geschwindigkeitsverhältnis der Ausgangswalzen und der Eingangswalzen (die weggelassen werden können) und auch ohne von der Kinematik irgendeiner Geschwindigkeitsänderungsvorrichtung abhängig zu sein. Somit kann durch einfache Steuerung des jedem Feldmagneten zugeführten Stroms, in Abhängigkeit von der Qualität der herzustellender. Folien eine Verstreckung gemäß einer gewünschten Kurve zwischen den beiden Punkten Ei und Ei gemäß F i g. 1 erhalten werden.

Indem man auf diese Weise in jedem Augenblick die Streckung und die Relaxion kontrolliert, beherrscht man die wesentlichen Charakteristiken von biaxial verstreckten Folien, beispielsweise ihre Festigkeit, ihre Bruchdehnung, ihren Elastizitätsmodul sowie ihre Schrumpfung und auch ihre Ebenheit.

Diese Möglichkeiten ergeben sich aus der Benutzung von Linearmotoren, wie sie allgemein verwendet werden, insbesondere auf dem Förder- und Transportgebiet.

Diese Motoren gehorchen bekanntlich den gleichen allgemeinen Gesetzen wie die umlaufenden Asynchronmotoren mit Kurzschlußkäfig, die aus einem Stator welcher mit einer Wicklung versehen ist, die ein in dem Luftspalt einer Maschine umlaufendes Magnetfeld zl erzeugen vermag, und einem Rotor bestehen, der eir aus Eisen bestehendes Joch, welches die von dem Sta tor ausgehenden Flußlinien einschließt, und einen au: einem leitenden Metall bestehenden Kurzschlußkäfij aufweist, in welchem induzierte Ströme umlaufen. Da von dem Stator ausgehende Feld ruft in den Stäben de

Kurzschlußkäfigs des Rotors induzierte Ströme hervor.

Die Wirkung zwischen dem von dem Stator ausgehenden Drehfeld und den im Rotor erzeugten Strömen ruft Laplace-Kräfte hervor, die auf die Stäbe des Kurzschlußkäfigs einwirken, welche sowohl rechtwinklig zu dem Drehfeld als auch rechtwinklig zu den Strömen verlaufen. Es sind diese Kräfte, welche den Anker sich um seine Achse drehen lassen.

Die Linearmotoren leiten sich direkt von diesem Prinzip ab, und sie sind mit Asynchronmotoren vergleichbar, die diametral durchgeschnitten und abgeflacht sein würden. Wenn das Feldsystem feststeht, haben die erzeugten Laplace-Kräfte das Schlüpfen des Ankers zur Folge.

Das gleitende oder schlüpfende Feld eines Linearmotors ist von der gleichen Art wie das Feld von Asynchronmotoren. Seine Verteilung ist sinusförmig im Raum, und die Änderung ist sinusförmig in der Zeit. Die Schlupf geschwindigkeit des Feldes ist gleich dem Produkt aus dem Polschnitt und der Frequenz des das Feldsystem speisenden Stroms. Man kann daher diese Geschwindigkeit sich ändern lassen, indem beispielsweise auf die Spannung oder die Frequenz des dem Feldsystem zugeführten Wechselstroms eingewirkt wird.

Dieses Prinzip ist in F i g. 2 der Zeichnung schematisch veranschaulicht, wonach der magnetische Kreis 1 des Feldsystems eine Wicklung 2 aufweist, deren magnetisches Feld induzierte Ströme in Stäben 3 hervorruft die in einem magnetischen Kreis oder einem joch 4 des Ankers angeordnet sind, wodurch Kräfte erzeugt werden, die auf die Stäbe 3 einwirken und den Anker in Richtung des eingezeichneten Pfeils gleiten lassen.

Von diesem bekannten Prinzip ausgehend, ist es möglich, die aus leitenden Metallen bestehenden Stäbe, in denen die induzierten Ströme auftreten, und den magnetischen Kreis oder das Joch, der bzw. das zum Schließen des Flusses dient, voneinander zu trennen. Auf diese Weise werden der elektrische Kreis und der magnetische Kreis des ursprünglichen Rotors getrennt, und sein Joch wird zu einem integrierenden Teil des Feldsystems gemacht. Es kann schließlich auch bei der anfänglichen Montage des elektrischen Kreises des Ankers an die Stelle der Stäbe eine leitende Platte eingesetzt werden. Diese Montage ist diejenige, die in F i g. 3 der Zeichnung veranschaulicht ist und bei der das Feldsystem von dem magnetischen Kreis 1. der Wicklung 2 und dem Joch 4 gebildet ist.

Es ist auch möglich, das Joch zu modifizieren, indem ihm Nuten ausgebildet werden, in denen Wicklungen angeordnet werden, so daß Motoren mit doppeltem Feldsystem erhalten werden, wie dies in F i g. 4 wiedergegeben ist, was ermöglicht, ihre Leistung in wirtschaftlicher Weise zu erhöhen.

Solche Linearmotoren können mit feststehenden Feldmagneten und gleitenden Ankern oder umgekehrt mit feststehenden Ankern und gleitenden Feldmagneten versehen werden. Zum Verstecken von Folien wird die erste Ausführung bevorzugt, obwohl die zweite Ausführung ebenfalls in Betracht kommen kann.

Das" Intervall zwischen zwei benachbarten Feldmagneten ist fest und derart gewählt, daß die die Anker bildenden Platten genügende Länge haben, um die Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Feldmagneten zu schaffen. Je größer die Anzahl Feldmagnete ist und je kürzer die Länge der ankerbildenden Platten ist, um so progressiver ist die Steuerung der Längsverstreckung.

Die Charakteristiken des Wechselstroms, der die Feldmagnete von zwei auf den Führungsschienen sich gegenüberliegend angeordneten Motoren speist, werden vorzugsweise gleichzeitig mit Hilfe von irgendwelchen bekannten Mitteln derart geregelt, daß den Wagen, die senkrecht zu ihnen laufen, eine vorbestimmte gleiche Geschwindigkeit erteilt wird, wobei diese Geschwindigkeit von einem Paar nachfolgender Feldmagneten nach Belieben derart erhöht wird, daß die Verstreckung gemäß der gewählten Kinematik erfolgt.

Die Regelung der Geschwindigkeit jeder Linearmotoreinheit kann mit irgendwelchen zweckentsprechenden bekannten Einrichtungen durchgeführt werden, welche nicht in den Rahmen der Erfindung fallen. Diese Einrichtung können durch Modifizierung der Polteilung, durch Änderung der Frequenz und insbesondere durch Anwendung von statischen Schwingungserzeugern mit änderbarer Frequenz wirken.

Es ist ersichtlich, daß die verschiedenen Kluppen auf ihrer Bewegungsbahn sowohl beschleunigt und verzögert als auch mit gleichbleibender Geschwindigkeit vorbewegt werden können. Eine Verzögerung der Vorbewegungsgeschwindigkeit der Kluppen ist beispielsweise nützlich, um während der Wärmefixierung der Kunststoffolie Relaxation gemäß einem vorbestimmten Verlauf zu erhalten. Es ist außerdem festzustellen, daß sich an die im Ausführungsbeispiel beschriebenen Phasen aufeinanderfolgende Phasen einer Quer- oder Längs- oder auch biaxialen Überverstrekkung anschließen können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

t.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum biaxialen Verstrecken von Kunststoffolien, bei welchem die Folie an ihren Seitenrändem von auf Führungsorganen einzeln bewegbaren Spannkluppen erfaßt und durch gesteuertes Vorbewegen der einzelnen Kluppen entlang der Führungsorgane verstreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Vorbewegung der Kluppen direkt elektromagnetisch ausgeführt wird

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit auf beiden Seiten der zu verstreckenden Folie, auf Führungsorganen angeordneten, die Folie an ihren Seitenrändern erfassenden Spannkluppen od. dgl. und mit einer Einrichtung ium gesteuerten Vorbewegen der Kluppen entlang der Füfcrungsorgane, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vorbewegen der Kluppen (11, 15) eine Mehrzahl von Linearmotoren aufweist, die entlang der Führungsorgane angeordnete Feldmagnete (12) und jeder der Kluppen (11, 15) zugeordnete Anker (13) aufweisen.

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