DE2238357C3

DE2238357C3 - Vorrichtung zum biaxialen Verstrecken von Kunststoffolien

Info

Publication number: DE2238357C3
Application number: DE2238357A
Authority: DE
Inventors: Fortune Lyon Habozit
Original assignee: LA CELLOPHANE PARIS FR
Current assignee: LA CELLOPHANE PARIS FR
Priority date: 1971-08-05
Filing date: 1972-08-04
Publication date: 1981-06-11
Also published as: NL7210599A; US3890421A; SU474965A3; DK139346B; DE2238357B2; GB1360332A; LU65831A1; DE2238357A1; JPS5133590B2; FR2147876B1; SE390269B; FR2147876A1; BE786998A; JPS4828572A; DK139346C; ES405583A1; NL154449B; IT965961B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum biaxialen Verstrecken von Kunststoffolien, mit auf beiden Seiten der zu verstreckenden Folie, auf Führungsorganen angeordneten, die Folie an ihren Seitenrändern erfassenden Spannkluppen oder dergleichen und mit einer Einrichtung zum gesteuerten Vorbewegen der Kluppen entlang der Führungsc-rgane.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 34 27 684) erfolgt das Vorbewegen der Spannkluppen durch eine Vielzahl von hiniereinandergeschalteten Riemenantrieben, die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetri-'ben werden können. Die Schaffung vieler einzelner Riemenantriebe stc'Jt eine vergleichsweise umständliche Ausführung dar. Gleichfalls umständlich ist natürlich die Steuerung der -Geschwindigkeit der verschieden^ Riemenantriebe, um beispielsweise einer Kluppe eine Beschleunigung oder eine Verzögerung ihrer Bewegung zu erteilen. Weiterhin kann, wenn einmal 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 Raumgründen praktisch nicht möglich, so viele Riemenantriebe vorzusehen, daß eine Steuerung in vergleichsweise kleinen Schritten ausgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung 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, ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art, die Einrichtung zum Vorbewegen der Kluppen eine Mehrzahl von Linearmotoren aufweist, die entlang der Führungsorgane angeordnete Feldmagnete und jeder der Kluppen zugeordnete An· ker 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 ;in Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. I ist ein Diagramm, in welchem verschiedene Verläufe biaxialer Verstrebung von Kunststoffolien

dargestellt sind;

F i g, 2 bis 4 sind schematische Teilansichten einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; F i g, 5 ist eine schemalische Draufsicht einer Vor richtung gemäß der Erfindung;

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

F i g. I zeigt mehrere Verläufe biaxialer Verstrekkung von Kunststoffolien, wobei auf der Ahzisse die

ίο /wischen 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 Antriebsgeschwindigkeiien, die einer Folie erteilt werden, welche zwischen einem Punkt Ei und einem Punkt Ei abläuft, zwischen denen ihre biaxiale Versireckung erfolgt, in einer Mehrzahl von Kurven dargestellt werden kann, welche zwischen der Kur- ve I der nachfolgend als normale Verstreckung bezeichneten biaxialen Verstreckung, d.h. der auf die L-ängsverstreckwig folgenden Querverstreckung und der Kurve Il der nachfolgend als umgekehrte Verstrek kung bczeichiK-tcd Verstrickung, d. h. der auf die Qiier verstreckuiig folgenden Längsverstreckung liegen. Eine gleichzeitige biaxiale Verstreckung kann einer unendlich großen Zahl von Zwischenstellungen entsprechen, die durch die Kurven angedeutet sind, welche zu beiden Seiten der Diagonale III liegen, die einer gleichmäßig

w progressiven Verstreckung in beiden Richtungen entspricht.

Da die Qualität der erhaltenen Folie wesentlich von den Bedingungen abhängt, unter denen die Versirekkung bewirkt wird, ist es wichtig, daß die Versireckung 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 Fig.5 eine schematischfc Draufsicht ist, während F i g. 6 eine schematische Schnittansicht eines Wagens ist, welcher den Anker eines der Linearmotoren und die Laufschienen trägt, die mit den feststehenden Feldmagneten der Linearmotoren verbunden sind.

Die Erfindung kann verwirklicht werden mit irgendeiner relativen Anordnung der Verschiedenen Organe (der Fcldmagncte und Anker der linearen Motoren, der Laufschincn, der Rollen, der Wagen und der Zangen oder Klcmrmtücke), welche für diese geeignet ist, da mit sie die ihnen im Rahmen der Erfindung zugedachte Aufgabe erfüllen können.

Die m F i g. 5 schematisch wiedergegebene, eine gleichzeitige biaxiale Verstreckung ermöglichende Streckvorrichtung, in der sich eine Folie S in Richtung des auf ihr eingezeichneten Pfeils verschiebt, weist drei Zonen auf, in welchem die zweckentsprechende Temperatur herrscht, und zwar

1. eine Vurcrhit/ungszone, in welcher die Folie 5 von mit Wagen 6 verbundenen Spannkluppen 11, 15

μ (F i g. b) erfaß! und von ihnen mit der konstanten Geschwindigkeit hi mitgenommen wird, wobei die Wagen sich unter der Wirkung von nicht dargestellten Linearmoloren auf längs der Strecke 7 angeordneten Laufschienen verschieben. In dieser

Zone sind die Wagen einander maximal genähert,

2. eine Zone der eigentlichen Versireckung, in welcher die Folie S gleichzeitig in Querrichtung und Längsrichtung gestreckt wird, wobei die die

Spannkluppen II, 15 tragenden Wagen 6, welche von den nicht dargestellten Linearmotoren angetrieben werden, jeweils mit ihrer eigenen Geschwindigkeit Vi bis η laufen und dabei in jedem Augenblick paarweise symmetrisch mit 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 verstrec'Me Folie 6 mit einer Geschwindigkeit w 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, IS und die Wagen 6 kehren in Richtung der eingezeichneten Pfeile längs der Strecke 7 in die Vorerhitzungszone zurück, während die verstreckte Fulie 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 Roiien 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 die Spannung der Folie 5 erzeugt werden. Die Folie S ist an ihren Rändern zwischen Spannkluppen 11,15 er- ■» faßt.

Das Gestell IO 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 *⁵ 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 Il 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 IS und den Klemmstücken 11, die, sobald sie außer Eingriff mit einem Nocken 16 kommen (F i g. 6) durch die Wirkung einer nicht dargestellten Federeinrichtung verschwenkt ^Μ werden, eingeklemmt und bis zu der Stelle D von den Linearmotoren mitgenommen, die so gesteuert werden, daß sie uie Wagen 6 mit der Geschwindigkeit » verschieben.

An der Stelle D tritt die Folie 5 in die eigentliche Versireckungszone 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 II, 15 tragenden Wagen 6 und in Längsrichtung durch die Wirkung der Linearmo- « loren yersireckt, die längs der Laufschienen 9 angeordnet sind und progressive Geschwindigkeiten von w 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 Linearmotortip eine konstante Geschwindigkeit η entwickeln. An der Stelle 0 wird der Nocken 16 wieder wirksam, wodurch die Klemmnocke Il außer Eingriff mit den Backen 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 II, 15 wird durch Ändern der Spannung und/oder der Frequenz des Wechselstroms, welcher den längs der Strecke verteilten feststehenden Fcidmagneten zugeführt wird, oder auf irgendeine andere Weise erhalten.

Da jede Spannkluppe ti, 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 Wärmefixiemng, welche jeweils an genau begrenzt¹,; Temperaturen geknüpft sind, angelegt werden, und zazx ohne von dem vorbestimmten Geschwindigkeitsverhältnis der Ausgangswalzen unti der Eingangswalzen (die weggelassen werden können) und auch ohne von der Kinematik irgendeiner Geschwindigkeitsänderungsvorrichtung abhängig zu sein. Somit kann durch einfache Steuerung des jedem Feldniagneten zugeführten Stroms, in Abhängigkeit von der Qualität der herzustellender. Folien eine Verstreckung gemäß einer gewünschten Kurve zwischen den beiden Punkten fi und fi 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 Transportgehiel.

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 m dem Luftspalt einer Maschine umlaufendes Magnetfeld zu erzeugen vermag, und einem Rotor bestehen, der ein aus Eisen bestehendes Joch, welches die von dem Stator ausgehenden Flußlinien einschließt, und eisen aus einem leitenden Metall bestehenden KurzschMHcäfig aufweist, in welchem induzierte Ströme umlaufen. Das von dem Stator ausgehende Feld ruft in den Stäben des Kurzschlußkäfigs des Rotors induzierte Ströme hervor.

Die Wirkung zwischen dem von dem Stator ausgehenden Drehfeld find den im Rotor erzeugten Strömen ruft Lapläce'Krafte hervor, die auf die Silbe 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 LapUce-Krlfte das Schlüpfen d« Ankers zur Folge.

Das gleitende oder schlüpfende Feld eines Linearmo-

fdfs isf von der gleichen An wie das Feld von Asyn chronmotoren. Seine Verteilung ist sinusförmig im Raum, und die Änderung ist sinusförmig in der Zeit. Die Schlupfgeschwindigkeit des Feldes ist gleich dem Produkt aus dem Polschnitt und der Frequenz des das Feldsyslem 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.

Di«« Prinzip ist in Fig.2 der Zeichnung schematisch veranschaulicht, wonach der magnetische Kreis I des Feldsystems eine Wicklung 2 aufweist, deren ma gnetisches Feld induzierte Ströme in Stäben 3 hervor mit. die in einem magnetischen Kreis oder einem |och 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.

Vnn Hinrm hrkanntrn Prinzip ausgehend, ist es möglich, die aus leitenden Metallen bestehenden Stäbe, in denen die induzierten Ströme auftreten, und den magnetischen Kreis oder das loch, der b/w. 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 |och wird zu einem integrierenden Teil des Feldsystems gemacht. Rs kann schließlich auch bei der anfänglichen Montage des elektrischen K rciscs des An kers an die Stelle der Stäbe eine leitende Platte eingc sci/t werden. Diese Montage ist diejenige, die in 1 i g. i der Zeichnung veranschaulicht ist und bei der das Feld system von dem magnetischen Kreis I. der Wicklung 2 und dem joch 4 gebildet ist.

Fs ist auch möglich, das |och zu modifizieren, indem ihm Nuten ausgebildet werden, in denen Wicklungen angeordnet werden, so dall Motoren nut doppeltem Feldsyslem erhalten werden, wie dies in Ι· ι μ· 4 wieder gegeben ist. was ermöglicht, ihre Leistung in vvirl μ liafllicher Weist· zu erhöhen.

Solche l.incarmotorcn können mit fcsistehendcn fVldmagnctcn und glrilcndcn Ankern oder umgekehrt mit feststehenden Ankern und gleitenden I eld magneten versehen werden. Zum Verslecken von Folien wird die erste Ausführung bevorzugt, obwohl die zweite Ausführung ebenfalls in Betracht kommen kann. Das' Intervall zwischen zwei benachbarten Feld . magneten ist fest und derart gewählt, daß die die Anker bildenden Platten genügende Länge haben, um die Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Feld magneten zu schaffen. |e größer die Anzahl Feldmagnete ist und je kürzer die Länge der anker-

in bildenden Platten ist, um so progressiver ist die Steuerung der Längsverst reckung.

Die Charakteristiken des Wechselstroms, der die Fcldmagnctc von zwei auf den Führungsschienen sich gegenüberliegend angeordneten Motoren speist, wer . den vorzugsweise gleichzeitig mit Hilfe von irgcndwel chcn bekannten Mitteln derart geregelt, dall den Wa gen. die senkrecht zu ihnen laufen, eine vorbestimmte gleiche Geschwindigkeit erteilt wird, wobei diese Geschwindigkeit von einem Paar nachfolgender Feld-

•>i magneten nach Belieben derart erhöht wird, daß die Verslrcckung gemäß der gewählten Kinematik erfolgt

Die Regelung der Geschwindigkeit jeder l.inearmoloreinhcit kann mil irgendwelchen zweckentsprechenden bekannten Hinrichtungen durchgeführt wer den. welche nichl in den Rahmen der Erfindung fallen Diese Hinrichtung können durch Modifizierung der Poltcilufig, durch Änderung der Frequenz und insbesondere durch Anwendung von statischen .Schwingungserzeugern mit änderbarer Frequenz wir > ken

Hs ist ersichtlich, daß die verschiedenen Kluppen auf ihrer Hcwcgungsbahn sowohl beschleunigt und verzögert als auch mit gleichbleibender Geschwindigkeit vorbewegt werden können. Hine Verzögerung der Vorbcwcgungsgcschwindigkcil der Kluppen ist bei spielsweise nützlich, um während der Warmefixierung der Kunststoffolie Relaxation gemäß einem vorbestimmten Verlauf zu erhalten. Hs ist außerdem fcstzu stellen, daß sich an die im Ausfiihrungsbcispicl be

• sihriebcncn Phasen aufeinanderfolgende Phasen einer Quer (Hler Längs oder auch biaxialcn Übcrvcrstrek kung anschließen können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum biaxialen Verstrecken von Kunststoffolien, mit auf beiden Seiten der zu verstreckenden Folie, auf Führungsorganen angeordneten, die Folie an ihren Seitenrändern erfassenden Spannkluppen oder dergleichen und mit einer Einrichtung zum gesteuerten Vorbewegen der Kluppen entlang der Führungsorgane, 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.