DE2257089A1

DE2257089A1 - Verfahren und vorrichtung zum einachsigen recken von thermoplast-folien

Info

Publication number: DE2257089A1
Application number: DE2257089A
Authority: DE
Inventors: Sidney J Baum; Anton J Mayr
Original assignee: Foster Grant Co Inc
Current assignee: Foster Grant Co Inc
Priority date: 1971-11-23
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1973-05-24
Also published as: US3744106A; CA997515A; DE2257089C3; JPS4875675A; JPS5240342B2; IT974843B; DE2257089B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum einachsigen Recken von Thermoplast-Folien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen einachsigen Recken endloser Bahnen oder Folien aus dehnbaren Werkstoffen, wie z.B. organischen polymeren Thermoplasten, und bezieht.sich insbesondere auf das einachsige Recken von Bahnen aus solchen Werkstoffen, bei dem eine Verringerung der Bahnbreiten, wie sie normalerweise bei solchen Reckvorgängen eintritt, vermieden und eine verbesserte, in hohem Maße gleichmäßige, durch Recken orientierte Folie erhalten wird.

Das einachsige bzw. monoaxiale Recken thermoplastischer Folien ist als Verfahren zum Verändern der physikalischen und optischen Eigenschaften gut bekannt. Für das einachsige Recken bzw. Orientieren solchen Folienmaterials sind zahlreiche Vorrichtungen entwickelt worden. In diesen wird .

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extrudierte oder in anderer herkömmlicher Weise erzeugte Folie meistens durch ein Paar Klemmwalzen geleitet, die mit einer festgelegten Geschwindigkeit umlaufen, und anschließend zur Erzielung des geforderten Reckverhältnisses bzw· Reckgrades in axialer Richtung zwischen einem Paar Abzugswalzen hindurchgeführt, die mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben werden. Bei Bedarf kann anstelle eines oder der beiden Walzenpaare eine einzelne Walze vorgesehen sein, wobei die Folie unter Spannung um einen Teil des Umfanges dieser einzelnen Walze herumgeschlungen ist. Vor oder während des Reckvorganges wird die Folie erwärmt, nach dem Recken abgekühlt und an einer Aufwickelrolle aufgenommen oder in anderer Weise weggeschafft. In der US-Patentschrift 2 547 736 wird eine solche Vorrichtung beschrieben, bei der die zu reckende Folie nacheinander zwischen ersten und zweiten Klemmwalzenanordnungen hindurchgeführt wird. Die zum Erweichen der Folie nötige Wärme wird zwischen den beiden Walzenanordnungen aufgetragen. Indem man die zweite Walzenanordnung mit einer beträchtlich größeren Geschwindigkeit antreibt als die erste, wird die Folie in ihrer Längsrichtung gereckt.

In den früheren Patentschriften wird deutlich zum Ausdruck gebracht, daß in bekannten Vorrichtungen gerecktes Folienmaterial sich aus verschiedenen Gründen nicht vollständig bewährt hat. Beispielsweise hat man eine Neigung zu übermäßiger Verschmälerung, d.h. Verkleinerung der Breite und an der behandelten Folie eine nicht gleichmäßige Qualität, insbesondere in den randnahen Bereichen, festgestellt, woraus sich für verschiedene Verwendungszwecke der Folie übermäßig große Abfallverluste ergaben. Zu den Versuchen, die unternommen wurden, um die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere eine Lösung zu finden für das schwierige Problem der Breitenverkleinerung und des Kantenverlustes, die bei der Erzeugung von durch Recken orientiertem

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Folienmaterial für optische Teile durch ungleiche Dicke in den Randzonen der gereckten Folie bedingt sind, zählen u.a. folgende Maßnahmen: Verringerung .des Abstandes zwischen den Abzugs- und den Klemmwalzen auf ein geringes Maß (US-Patentschrift 2 547 763), Erhöhung des Reckverhältnisses durch schnelles Erwärmen nur eines sehr schmalen quer verlaufenden Folienstreifens im Bereich zwischen den Abzugs— und den Klemmwalzen (US-Patentschrift 2 854 697), S-förmig verschlungene Anordnung der Folie um eine Abzugswalze und eine in geringem Abstand daneben oder darüber angeordnete beheizte Klemmwalze (US-Patentschrift 3 214 503), und Erwärmen der Folie während des Reckvorganges nur in ihrem ·, mittleren Bereich, wobei die Randzonen unbeheizt bleiben (US-Patentschrift 2 804 652), sowie das Erwärmen der Folie sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite und die Verwendung verschiedener Wärmequellen, wie z.B. Heißluft, elektrische Widerstands-Heizelemente, Beheizung der Walzen, oder eine Kombination davon.

Versuche, durch Anwendung bzw» Verwendung der verschiedenen bekannten Verfahren und Vorrichtungen eine' gleichmäßige orientierte Folie von hoher Qualität bei minimalem Verlust an Folienbreite aufgrund von Querschnittsverkleinerung und Randabfall zu erzeugen, haben keine zufriedenstellenden Er-. gebnisse gebracht. Beispiels\ueise. hat sich das Aufbringen von Erweichungswärme an Ober- und Unterseite der Folie unter Verwendung von elektrischen Widerstands-Heiζstäben nicht nur deshalb nicht bewährt, weil Breitenverkleinerung und Randabfall zu groß waren, sondern auch aufgrund ungleicher und unerwünschter Konvektionsströme um den Heizstab herum und in seiner Umgebung, insbesondere unterhalb der Folie, so daß durch ungleiche Erwärmung unerwünschte Schwankungen in der Molekülausrichtung der Folie hervorgerufen wurden. Ähnlich verhält es sich mit den Versuchen, die aus den

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Klemmwalzen herausgezogene Folie durch Einführen von Heißluft in den Walzenspalt zu erwärmen, bei denen sich, bedingt sowohl durch verhältnismäßig große Breitenverkleinerung und durch Randabfall ein übergroßer Folienverlust und unregelmäßige bzw. zufallsbedingte Schwankungen der Orientierung über die Breite der Folie ergaben. Die Verwendung eines elektrischen Widerstands-Heizstabes von kleinem Durchmesser, beispielsweise ein ^ltChromalox"-Heizstab von etwa 4,8 mm Durchmesser, zum Erwärmen nur eines schmalen, willkürlich im Bereich zwischen den Abzugs- und den Klemmwalzen angeordneten Folienstreifens brachte als Ergebnis übermäßig große Querschnittsverkleinerung und Randabfall· Auch traten Schwankungen im Reckverhältnis auf, offensichtlich als Folge der verhältnismäßig intensiven Wärme, die aufgebracht werden muß, um in der von dem dünnen Heizstab erzeugten schmalen Wärmezone die geforderte Erweichung des Kunststoffes herbeizuführen. Die intensive Wärme erzeugte kleinere Schwankungen des Reckverhältnisses infolge kleiner, unvermeidlicher Unregelmäßigkeiten in der Dicke und/oder in der Gleichmäßigkeit der ungereckten Folie.

Ursache für Schwankungen des Reckverhältnisses sind auch ungleichmäßige Konvektionsströmungen. Je höher die Temperatur der freiliegenden Wärmequelle, um so größer bzw. stärker sind die Konvektionsströmungen. Durch Schwankungen des Reckverhältnisses werden Randstreifen mit unterschiedlicher Molekülausrichtung erzeugt. Solche Randstreifen, die im allgemeinen dem unbewaffneten Auge unsichtbar, jedoch unter einem Polarisationsmikroskop sichtbar sind, führen zu optischer Ungleichmäßigkeit im polarisierten Endprodukt und machen dies für optische Teile höher Qualität ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein wirtschaftlich durchführbares Verfahren zum

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einachsigen Recken von Kunststoffolie unter Vermeidung übergroßer Querschnittsverkleinerung und Randabfall, sowie eine Vorrichtung zur. Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die den gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise entspricht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß man die Folie durch den Walzenspalt eines Paares Klemmwalzen hindurchführt und den Auftrag der Erweichungswärme auf die Folie entweder im Walzenspalt der Klemmwalzen oder im geringen Abstand vom Walzenspalt beim Heraustreten der Folie vornimmt· Bei Wärmeauftrag im Walzenspalt ist eine oder beide Walzen beheizt, so daß eine gleichmäßig auf Recktemperatur erwärmte Folie aus dem Walzenspalt austritt» Die durch Wärmeeinwirkung erweichte Folie wird von beliebig ausgebildeten Abzugswalzen beim Verlassen des Walzenspaltes in einer im wesentlichen zu jeder Klemmwalze tangentialen Richtung aus den Klemmwalzen so abgezogen, daß an der Folie/ so lange sie an einer erwärmten Fläche anliegt, keine wesentliche Reckung oder Dehnung eintritt. Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gedehnte bzw. gereckte Folie ist nicht nur, verglichen mit der anfänglichen Folienbreite, in einem bisher nicht erreichten Maße nutzbar, sondern weist auch eine außergewöhnlich hohe Gleichmäßigkeit auf, die für die meisten technischen Verwendungszwecke in hohem Grad geeignet ist»

Wirft' die Erweichungswärme aufgetragen,. wenn die Folie aus dem Walzenspalt der Klemmwalzen austritt, ist die Anordnung so getroffen, daß der Wärmeauftrag so nahe wie möglich an der Klemmlinie erfolgt. Dies wird mit einer beheizten Metallstange, nachstehend Heizstab genannt, erreicht, die im geringen Abstand von der Oberfläche der Folie und so nahe wie möglich an der Klemmlinie angeordnet 1st, um eine sich über die Folie quer erstreckende, klar begrenzte und gleichmäßige

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Wärmezone zu erzeugen. Indem man die Abstände zwischen dem Heizstab und der Folie einerseits und dem Walzenspalt der Klemmwalzen andererseits auf einem praktischen Betriebsminimum hält, läßt sich, wie festgestellt wurde, ein durch Breitenverkleinerung und Randabfall bedingter Gesaratverlust der anfänglichen Folienbreite erzielen, der wesentlich kleiner ist als bei irgend einem der herkömmlichen Verfahren entsprechend den vorgenannten Patentschriften, und nur wenig größer ist als bei einer Anordnung, bei der die Erweichungswärme im Walzenspalt beheizter Klemmwalzen aufgetragen wird. Dazu kommt, daß, wenn die Wärme an der Auslaufseite des Walzenspaltes aufgetragen wird, eine oder beide Klemmwalzen gekühlt werden können, so daß sich kleinere Fehler an diesen Walzen nicht nachteilig auf die durchlaufende Folie auswirken können, mit dem Ergebnis, daß der nutzbare Anteil an der durch Recken orientierten Folie eine in hohem Maße gleichmäßige Qualität aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand scheraatischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teil· einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt, in vergrößertem Maßstab, längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen weiteren Schnitt, in vergrößertem Maßstab, längs der Linie 3-3 in Fig. 2 durch einen Teil der Vorrichtung, bei der die Erweichungswärme im Walzenspalt der Klemmwalzen aufgetragen wird,

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Fig. 4 eine Fig. 3 ähnliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausbildungsform, in der die Erweichungswärme bei Austritt der Folie aus dem Walzenspalt der Klemmwal ssen aufgetragen wird₉

Fig. 5 eine Fig. 4 ähnliche Ansicht einer abgewandelten Ausbildungsform nach der Erfindung,.

Fig. 6 eine Fig. 5 ähnliche Ansicht einer weiteren abgewandelten Ausbildungsform nach der Erfindung,

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein nach dem erfindungsgemäßen. Verfahren und in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung hergestelltes Fo'lienmuster und

Fig. 8 eine Grafik mit einem Vergleich zwischen einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und einer nach einem herkömmlichen Verfahren behandelten Folie.

Die Erfindung ist auf im wesentlichen jedes Kunststoff-Polymer oder von natürlich vorkommenden Substanzen abstammendes Polymer anwendbar, das sich gießen, kalandrieren, vom Block schälen oder extrudieren oder in anderer Weise zu einem endlosen Folienband oder zu einer Tafel verarbeiten und nachfolgend einachsig recken läßt. Die Erfindung ist jedoch besonders gut geeignet für die Verarbeitung bzw. Behandlung bestimmter thermoplastischer organischer.Polymere, wie z.B. Polyvinylfluorid und Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polypropylen, Ionomere, Polyamide, einschließlich z.B. Nylon 6, Nylon 11 und Nylon 12, Polyäthylen, sowohl niederer als auch mittlerer und hoher Dichte, Äthylen-Vinylacetat Kopolymere_s Äthylen— Acrylester Kopolymere, Vinylchlorid-Vinylacetat Kopolymere, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat und teilweise hydroIisiertes Polyvinylacetat, Vinylchlorid^Acrylester Kopolymere,

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Polymethylmetracrylat, plastifiziertes Polyvinylchlorid^ Celluloseacetat,.Cellulosepropionat und Celluloseazetobutyrat. Bei einigen dieser Stoffe läßt sich eine ausreichende molekulare Orientierung durch das einachsige bzw. monoaxiale Reckverfahren erzielen, wodurch das Material für die Herstellung optischer Teile, wie z.B. polarisierter Linsen o.a. besonders gut geeignet wird. Es wurde festgestellt, daß das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft bei der Behandlung von für optische Teile vorgesehenen Folien anwendbar ist, da die orientierte Folie eine in hohem Maße gleichmäßige Qualität aufweist. Oa orientierte bzw. gereckte Folien aus Polyvinylalkohol und teilweise hydrolisiertem Polyvinylacetat mit besonderem Vorteil bei der Herstellung optischer Linsen und Polarisatoren verwendet werden können, wird bei der speziellen Beschreibung der Erfindung auf diese Ausgangsmaterialien besonders Bezug genommen. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung dieser Stoffe beschränkt ist.

In der US-Patentschrift 2 547 763 ist die Lehre gegeben, daß eine Milderung der Breitenverkleinerung und eine einheitlichere Molekülausrichtung oder ein einheitlicheres Reckmuster erzielbar sind, wenn die Klemm- und AbzugswalBen-Gruppen so nahe wie möglich beieinander angeordnet sind und der Abstand zwischen ihnen vorzugsweise nicht größer ist als ein Fünftel der Breitenabmessung des zu behandelnden Folienoder Tafelmaterials, um dadurch eine nahezu auf ganzer Folienbreite gleichmäßige Reckung zu erzielen (a stretching condition approaching true wide stretch). Man hat jedoch herausgefunden, daß eine auf nahezu der ganzen Folienbreite einheitliche Reckung (almost pure wide stretch conditions) in einer er-* findungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung mit Klemrawalzen unabhängig vom Abstand zwischen den Klemmwalzen und den Abzugswalzen erreichbar ist.

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Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig« 1 in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Eine vorher hergestellte Folie 11 ist beispielsweise an einer Vorratsrolle 12 aufgewickelt;, von der sie über eine höhenverstellbar angeordnete lose mitlaufende bzw· Führungsrolle 14 durch den Walzenspalt eines Paares Klemmwalzen 16, 18 hindurchführbar ist, welche von einer beispielsweise als ein Paar Druckmittelkolben 20, 22 ausgebildeten Vorrichtung gegeneinander gedrückt, werden können· Die untere Klemmwalze 16 weist vorzugsweise ©ine Hohlbohrung auf und ist an ihrer Außenfläche verchromt und glattpoliert. Um die Oberfläche der Walze auf einer zweckmäßig gewählten Temperatur zu halten, ist durch die Hohlbohrung 24 der Walze 16 über einen Eintritt 26 und einen Austritt 28 ein Kühlmittel hindurchleitbar«, Die Außenfläche der-Klemmwalze 18 ist vorzugsweise mit einer Ummantelung 30 aus einem kräftigen, nachgiebigen bzw» elastischen Werkstoff, wie z.B. Silikongummi, versehen« Diese Ummantelung gibt bei Druckauftrag durch die Druckmittelkolben 20, 22 leicht nach und liegt an der Oberfläche der Walze 16 normalerweise entlang eines verhältnismäßig schmalen Streifens an* Wird die Vorrichtung zum Behandeln von Polyvinylalkohol-Folie mit einer Dicke von etwa 0,025 mm verwendet, weisen die Walzen 16 und 18 einen Durchmesser von vorzugsweise etwa 100 mm auf«, ·

Es sei nun zuerst eine Ausbildungsform nach der Erfindung betrachtet, bei der die Erweichungswärme im Walzenspalt der Klemmwalzen auf die Folie aufgebracht wird. Bei dieser Ausbildungsform wird ein erwärmtes Flud, z.B. Wasserdampf, der Walze 16 zugeführt, die sich erwärmt und der an ihr iait Flächenkontakt anliegenden Folie während der Berührungszeit Wärme zur Erzielung der Recktemperatur abgibt. Selbstverständlich ist die Recktemperatur je nach dem für die Folie verwendeten organischen Polymer verschieden, kann jedoch im

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allgemeinen als der Temperaturbereich bezeichnet werden, der zwischen der oberen Grenze der Wärmeformbeständigkeit und der Einfrierungstemperatur (sealing temperature) für eine Folie aus einem gegebenen thermoplastischen organischen Polymer liegt. Die jeweils günstigste Oberflächentemperatur der Walze ergibt sich aus der Dicke der verwendeten Folie und aus der Zeitdauer, während der die Folie an der Walze anliegt, und kann durch normale Versuche leicht bestimmt werden.

Die Kautschukummantelung 30 gibt unter dem von den Druckmittelkolben 20 und 22 aufgetragenen Druck leicht nach und schafft normalerweise an der Oberfläche der Walze 16 eine Quetsch- bzw. Klemmstelle, die längs eines verhältnismäßig schmalen Streifens verläuft (Fig. 3), der dennoch etwas breiter ist als die Berührungslinie, die sich zwischen zwei polierten Stahlwalzen ergeben würde. Bei der Behandlung von beispielsweise Polyvinylalkohol wurde festgestellt, daß der Druck, der sich aus der Berührung der Walzen 16 und 18 auf einer Umfangslänge von etwa 6,35 bis etwa 19 mm ergibt, ausreicht, um der Folie die Aufnahme der erforderlichen Wärme zu erlauben, ein Durchrutschen der Folie zwischen den Walzen zu verhindern und eine extreme Erwärmung der Walze 16 überflüssig zu machen. Daraus erkennt man, daß der auf die Folie aufgetragene Druck für das Verfahren nicht kritisch ist, vorausgesetzt, daß er ausreichend groß ist, um Schlupf zu verhindern und die Aufnahme der erforderlichen Erweichungswärme zu erlauben, wobei eine weitere Voraussetzung 1st, daß der Druck nicht so hoch gewählt ist, daß ein Zerquetschen oder Beschädigen der Folie, wie es bei Verwendung von zwei polierten Stahlwalzen eintreten kann, hervorgerufen wird· Der Bereich der Walzendrücke für eine gegebene Folie und/oder gegebene Walzentemperatur kann leicht durch einfache Versuche bestimmt werden.

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Vorzugsweise ist auch die Walze 18 hohl ausgebildet und durch einen Wärmemittelkreislauf über einen Eintritt 34 und einen Austritt 36 erwärmbar*. Während des Betriebes, der Vorrichtung nimmt die Walze 18 normalerweise'ausreichend Wärme durch Berührung mit der Folie und der beheizten Walze 16 auf, so daß eine Beheizung der Walze 18 nicht erforderlich ist. Es ist jedoch zweckmäßig _$ über eine Vorrichtung zu verfugen, mit der bei' Inbetriebnahme der Vorrichtung beide Klemmwalzen geheizt werden können, so daß an der Vorrichtung ausgeglichene Betriebsbedingungen schnell herbeigeführt werden können. Außerdem ist es durch Beheizen der Waise 18 mpglich, unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise beiia_x Behandeln verhältnismäßig dicker Folie bei hoher Geschwindigkeit, die Temperatur der Walze 16 etwas zu verringern.

Von den Klemmwalzen 16 und 18 aus geht die Folie 11 durch den Walzenspalt eines Paares Abzugswalzen 40 und 42, die in einem zweckmäßig gewählten Abstand von den Klemmwalzen 16 und 18 angeordnet sind* Die Walze 40 kann mit der Walze 16, die Walze 42 mit der Walze 18 gleich ausgebildet sein« Es kann bei Bedarf die Möglichkeit geschaffen sein ₉ ein Kühlmittel durch eine oder beide Malzen hindurchzuleiten₅ um die gerekte Folie abschrecken bzw. härten zu können_o Mit einer weiteren Gruppe von Druckmittelkolben 44 und 46 läßt sich die Walze 42 in Anlage an der Walze 40 bringen, um die erforderliche Reibung zwischen der Oberfläche der Walzen und der Folie zu schaffen, so daß sich die Folie ohne Schlupf an der Oberfläche der Walzen abziehen läßt. Zum Antreiben der Klemm- und Abzugswalzengruppen ist an einem Ende der Walze 16 ein Antriebsglied in Gestalt eines Kettenrades 47 und an der Walze 40 ein (nicht gezeichnetes) ähnlich ausgebildetes Kettenrad vorgesehen« Vorzugsweise werden die Walzen 18 und 42 nur durch den Reibschluß mit den Walzen 16 bzw. 40 und nur während der Behandlung der Folie

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angetrieben. Der Abzugswalze 40 wird eine wesentlich größere Geschwindigkeit erteilt als der Klemmwalze 16. Zum Verändern dieses Geschwindigkeitsunterschiedes zur Erzielung des gewünschten Reckverhältnisses der Folie zwischen den Klemmwalzen 16 und 16 und den Abzugswalzen 40 und 42 können (nicht gezeichnete) herkömmlich ausgebildete regelbare Antriebe vorgesehen sein·

Durch die höhenverstellbare Anordnung der Führungswalze 14 ist der Winkel, unter dem die Folie in den Walzenspalt der Klemmwalzen einläuft, veränderbar. Weiterhin hält diese Führungswalze den Einlaufwinkel konstant, unabhängig vom Durchmesser der Vorratsrolle, der während eines Durchlaufes fortschreitend kleiner wird. Bei dieser Ausbildungsform, in der die Erweichungswärme durch die Klemmwalzen 16 und auf die Folie übertragen wird, läßt sich die Zeitdauer, während der die Folie an den Walzen anliegt, und damit die von der Folie aufgenommene Wärmemenge innerhalb eines kleinen Bereiches durch Verstellen der Führungswalze 14 verändern. Der jeweils günstigste Folieneinlaufwinkel am Walzenspalt ist abhängig von den Arbeitsgeschwindigkeiten, den Abmessungen der Folie, den thermischen Eigenschaften der jeweils behandelten Kunststoffolie und von anderen Faktoren. Es kann gelegentlich zweckmäßig sein, die Walze 14 etwas höher oder tiefer zu stellen, um die Dauer der Berührung an den geheizten Klemmwalzen in geringem Maß zu verlängern· Es hat sich jedoch bei verhältnismäßig dünnen Folien als vorteilhaft herausgestellt, diesen Einlaufwinkel so klein zu halten, daß die Folie am Einlauf des Walzenspaltes fast tangential zu beiden Walzen einläuft. Ferner sei darauf hingewiesen, daß es im allgemeinen günstiger ist, bei erforderlich werdender Veränderung des EinlaufwinkeIs eine etwas längere Berührung mit der oberen, kautschuk-ummantelten Walze herbeizuführen, da diese normalerweise eine wesentlich niedrigere Temperatur

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als die Walze 16 aufweist und daher das Bestreben der Folie, vor dem Einlauf in den Walzenspalt eine Vörreckung mitzumachen, gemildert werden kann. Eine für diese Ausbildungsform nach der Erfindung kritische Bedingung besteht jedoch darin, daß die Folie im wesentlichen "kalt" in den Walzenspalt der Klemmwalzen einläuft, d.he mit einer Temperatur, die wesentlich unter der weiter oben näher erläuterten Recktemperatur liegt· Eine Vorerwärmung der Folie, d„h. das Erwärmen der Folie vor dem Einlauf in den Walzenspalt der Klemmwalzen auf eine Temperatur, bei der sie durch die normale, zum exakten Führen und Zuspeisen erforderliche Spannung eine beliebig . bedeutende Reckung erfährt, führt zu einer Verschmälerung und zu Veränderungen in der Doppelbrechung und in der Foliendicke des Endproduktes.»

Soll die Erweichungswärme aufgetragen werden, wenn die Folie aus dem Walzenspalt der Klemmrollen austritt, ist ein Heizstab 48 nahe an der Oberseite der Folie 11 und so nahe wie möglich am Walzenspalt der Klemmwalzen 16 und 18 angeordnet· Wie am deutlichsten aus Fig. 4 bis 6 erkennbar, ist der Heizstab 48 vorzugsweise mit im wesentlichen dreieckähnlichem Querschnitt ausgebildet und liegt mit einer im wesentlichen flachen und verhältnismäßig breiten Bodenflache bzw» Unterseite 50 in geringem Abstand und mit einem kleinen Neigungswinkel ei (Fig. 4 und 6) an der Oberseite der Folie 11* Eine AnIaufseite 52 des dreieckigen Heizstabes 48 ist soweit unter den vorspringenden Teil der Walze 18 geschoben, daß die geneigte obere Seite 54 des Dreiecks sehr nahe an der Außenfläche der Walze 18 liegt, um durch Abschirmen der Wärmezone die nach oben um die Anlaufseite 52 herum gerichtete Warmluftströmung auf ein Geringstmaß herabzusetzen· Die Beheizung des Heizstabes 48 erfolgt mit einem elektrischen ' Widerstands-Heizelement 56, das in einer im wesentlichen U-förraigen Ausnehmung bzw. Nut 58 untergebracht und darin

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von zwei Abstandsstangen 60 gehalten ist, welche ihrerseits in der Nut 58 von Halterungen 62 und Schrauben 64 festgehalten sind· Kleinere Temperaturunterschiede über der Länge der Heizelemente 56 werden durch die verhältnismäßig größere Masse des Heizstabes 48 ausgeglichen.

Bei Bedarf können die Klemmwalzen 16 und 18 durch Umwälzen eines Kühlmittels, z.B. Wasser, durch die Hohlbohrung 32 über Eintritt 34 und Austritt 36 gekühlt werden· Aufgrund der verhältnismäßig geringen Dicke von normalerweise etwa 0,025 mm der Folie 11 kann eine ausreichende Temperaturkontrolle normalerweise dadurch aufrechterhalten werden, daß man nur die Walze 16 kühlt, da die Walze 18 normalerweise eine ausreichende Kühlung durch Berührung mit der Folie erfährt, die ihrerseits unter Druck an der gekühlten Oberfläche der Walze 16 anliegt· Es kann unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise beim Behandeln dickerer Folien, zweckmäßig sein, beide Walzen zu kühlen. Durch Kühlung der Klemmwalzen läßt sich eine bessere Kontrolle der Folienerwärmung in der Wärmezone aufrechterhalten· Auch ist das Problem der Vorreckung damit gelöst.

Die Halterungen 62 stützen sich am freien End« jeweils eines von zwei schwenkbar gelagerten Tragarmen 66 ab, deren Lagerenden über Stifte 68 mit senkrechten Stützen 70 verbunden sind, die einen Teil des Gestells der Vorrichtung bilden. An den Stützen 70 sind verstellbare Anschlaghalter 72 angebracht, die die Schwenkbewegung der Tragarme 66 und damit die Größe der Bewegung des Heizstabes 48 in den Walzenspalt der Klemmwalzen begrenzen. Die schwenkbare Anordnung des Heizstabes schafft gleichzeitig die Möglichkeit, den Heizstab, wenn erforderlich oder gewünscht, bequem aus der Nachbarschaft zum Klemmspalt herauszubewegen·

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Bei der in Fig, 5 dargestellten abgewandelten Ausbildungsform nach der Erfindung ist der Heizstab 48 durch Verändern der Höhenlage der Klemniwalzen gegenüber den Abzugsi-ialzen mit etwas geringerem Abstand zum Waisenspalt zwischen den Walzen 16 und 18 ,angeordnet. Somit läuft die Folie 11 aus dem Klemmspalt-der Walzen unter einem kleinen Winkel, nach unten aus. Um diese Anordnung zu ermöglichen, sind Lager 74 und 76 an entgegengesetzten Enden der Klemmwalze 16 und. Lager 78 und 80 an entgegengesetzten Enden der Klemmwalze in senkrechten Schlitzen-82 der jeweiligen Stützen 70 höhenverstellbar aufgenommen. Es ist jedoch.wichtig, daß der nach unten gehende Auslaufwinkel der Folie 11 nicht so groß ist, daß die Folie mit der Oberfläche der Klemmwalze 16 Berührung noch jenseits eines Punktes hat, an dem eine wesentliche Erweichung der Folie eintritt, da eine Reckung der Folie bei Anlage an der Oberfläche der unteren Walze Unregelmäßigkeiten in der Folie erzeugen würde und zu übermäßigem Bruch bzw« Heißen der Folie führen kann·. Bei der Behandlung sehr dünnen Follönmaterials würde der nach unten gehende Auslaufwinkel notwendigerweise recht klein sein₅ da auf die Folie übertragene Wtrme in dem Bereich, in dem die Folie an der kalten Oberfläche der Walze 16 anliegt, absorbiert würde. Somit kann sich unter bestimmten Bedinguagen als eigentliche Auswirkung dieser Anordnung, bei der die Folie nach unten geführt wird, um den Abstand zwischen dem Heizstab und dem Walzenspalt verringern zu könnenj eine kleinere Breite des Wärmestreifens ergeben, während bei Vergrößern des Abstandes das Heizstabes vom Walzenspalt ein Qualitäts- und/oder Mengenverlust an der behandelten Folie die Folge ist·

Die im wesentlichen dreieckige- Gestalt des Heizstabes 48 erfüllt eine doppelte Aufgabe« Sie ermöglicht einmal_? die

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keilförmige Anlaufseite 52 »wischen Folie und der oberen Klemmwalze sehr nahe an den Walzenspalt vorzuschieben. Zum anderen wird die Erzielung eines Temperaturgradienten von der vorderen oder AnIaufseite des Heizstabes zur hinteren oder Ablaufseite begünstigt. Der WSrmegradient ergibt sich aus den MasseVeränderungen des Heizstabes und aus den daraus folgenden Veränderungen seines Vermögens, Wärme von dem Heizelement 56 aufzunehmen und zurückzuhalten· Um die Wärmeabsorption zu erleichtern,ist der Heizstab vorzugsweise aus einem gut Wärmeleitenden Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer ο.ä·, hergestellt·

Man hat festgestellt, daß Konvektionsströmungen in der den Heizstab umgebenden Luft in großem Umfang reduziert werden können, wenn die im wesentlichen flach ausgebildete Unterseite 50 des Heizstabes 48 unter einem kleinen Winkel «t gegenüber der Oberseite der Folie 11 geneigt und die Oberseite 54 so nahe wie möglich an die Oberfläche der Walze angestellt wird, um eine in der Wirkung einer !labyrinthdichtung gleichende Abdichtung zwischen diesen Bauteilen zu erzielen. Indem man die Ablaufseite des Heizstabes dicuc über der Oberseite der Folie hält, wird unter dem Heizstab eine verhältnismäßig stabile Warmluftmasse eingeschlossen. Der Heizstab hat zusammen mit der geneigt angeordneten Bodenfläche 50 das Bestreben, Wärme in den Walzenspalt der Klemmwalzen zu richten· Daraus ergibt sich eine allmählichere, gleichmäßige Wärmebeaufschlagung der Folie im gesamten Bereich der schmalen Wärmezone zwischen dem Walzenspalt der Klemmwalzen und der Ablaufseite des Heizstabes, und somit eine wesentlich höhere Gleichmäßigkeit der gereckten Folie. Ein Winkel ·*· von etwa 5 Grad hat sich als sehr geeignet für eine Herabsetzung der konvektionsströmungen auf ein Mindestmaß erwiesen.

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Die Bodenfläche bzw·. Unterseite 50 des Heizstabes 48 wurde als verhältnismäßig breit bezeichnet« Es muß darauf hingewiesen werden, daß dieser Ausdruck'gebraucht wird_r um den Gegensatz hervorzuheben zu handelsüblichen Widerstands-Heizelementen oder -stäben, wie z.B«, der im Durchmesser etwa 4,8 mm messende Heizstab, der von dar Herstellerfirma Chromalox unter ihrem Firmennamen als Warenzeichen vertrieben wird· Deutliche Reduzierungen der Randstreifen mit durch Schwankungen des Reckverhältnisses bedingter unregelmäßiger Molekülausrichtung sind bei Verwendung eines Heizstabes erzielbar, dessen im wesentlichen flachender Folie zugewandte Fläche eine Breite zwischen etwa 16 und etwa 32 mm aufweist· Sine zu breite Wärmezone führt zu einer deutlich stärkeren Verkleinerung der Folienbreite und zu höherem Randabfall· Beim Recken von Polyvinylalkohol-Folienmaterial beträgt die bevorzugte Breite der flachen Fläche zwischen etwa 19 und etwa 28,5 mm«

Die Lage des Heizstabes relativ zum Klemmspalt spielt ebenfalls eine wichtige Rolle· Vorzugsweise A igt der Heizstab so nahe wie möglich am Walzenspalt angeordnet, ohne jedoch an der Oberfläche der benachbarten Klemmwalze zur Anlage zu kommen und unter Beibehaltung des Minimalabstandes zur Folie, der ein Verbrennen der Folie ausschließt· Um eine zu große Verkleinerung der Folienbreite und einen zu hohen Randabfall zu vermeiden, muß der Heizstab so nahe wie möglich am Walzenspalt angeordnet sein, vorzugsweise so, daß wenigstens ein überwiegender Teil des Wärmestreifens zwischen den beiden Klemmwalzen liegt, d.hu zwischen der Linie durch den Punkt der größten Walzenannäherung und einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht auf der Folie steht und zu beiden Klemmwalzen tangential verläuft. _v -

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Bei Wärmeauftrag im Walzenspalt der Klemmwalzen ist es zweckmäßig, die Haitespannung, der die Folie zwischen der Führungswalze 14 und den Klemmwalzen 16 und 18 ausgesetzt ist, so klein zu halten, wie mit der Forderung nach ruckfreiem und gleichmäßigem Folientransport vereinbar ist. Bei minimaler Folienspannung wird auch die Vorreckung minimal gemacht, obgleich die Folie vor dem Einlaufen in den eigentlichen Walzenspalt zwischen den Klemmwalzen eine geringe Wärmemenge aufgenommen haben kann· IAi eine gleichmäßige und ruckfreie Zuführung zu erzielen, muA selbstverständlich an der Folie eine gewisse Spannung vorhanden Bein. Infolge Wärmeabstrahlung von der beheizten Walze oder aufgrund geringer Berührung der Folie mit der beheizten Walze vor dem Einlauf in den Walzenspalt kann in gewissem !Anfang eine Vorreckung und eine daraus folgende Verkleinerung der Folienbreite eintreten. Es wurde jedoch ermittelt, daß beim lecken einer etwa 150mm breiten und etwa 0,025 mm dicken Polyvinylalkohol-Folie diese Verschmälerung maximal weniger als fünf Prozent ausmacht. Dieser für die Verschmälerung geltende Prozentsatz wird selbstverständlich bei breiteren Folien proportional kleiner·

Wird zur Erwärmung der Folie auf Recktemperatur eine ausrdbhende Wärmemenge aufgetragen, solang die Folie an den beheizten Klemmwalzen anliegt, und wird die erwärmte Folie von den Klemmwalzen am Walzenspalt abgezogen, wird über die Breitenausdehnung der Folie eine außergewöhnlich gleichmäßige Längsreckung bei minimaler Verschmälerung erzielt· Die Folie tritt auf Recktemperatur erwärmt aus dem Walzenspalt der Klemmwalzen aus, bevor irgendwelche Reckspannung aufgetragen wird, so daß keine Tendenz besteht, die Folie zu recken, bevor sie ausreichend erwärmt ist. Da die Folie ferner im Walzenspalt der Klemmwalzen sowohl in Längsrichtung

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als■auch seitwärts"fest■gehalten ist, tritt die Reckung mit extrera schneller Geschwindigkeit unmittelbar nach Austritt aus dem Walzenspalt auf. Da die Deckung zum.größten Teil innerhalb eines sehr kurzen Abstandes, nach dem die Folie den Walzenspalt der Klemmwalze*! verlassen hat, stattfindet, wird unabhängig vom Abstand der Klemmwalzen von den Abzugswalzen eine auf ganzer Folienbreite nahezu gleichmäßige Reckuag erreicht· Da außerdem die Folie aus dem Walzenspalt im wesentlichen tangential zu beiden Walzen ausläuft, tritt während der Anlage der Folie an einer erwärmten Walzenoberfläche im wesentlichen keine Verdünnung der Folie ein·

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die nachfolgend beschriebenen Beispiele verwiesen·

Beispiel 1

Es wurde ein Versuch gefahren, um einen- Vergleich anzustellen zwischen den Ergebnissen, die mit dem erfindungsgenäßen Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung, wie in Fig. 1 dargestellt, erzielbar lind, bei der die Erweichungewärme im Walzenklemmspalt aufgetragen wird, und den Ergebnissen bei Verwendung der in der ÜS-Patentschrift 2 547 763 beschriebenen Vorrichtung· Zuerst wurde auf der herkömmlichen Vorrichtung eine Polyvinylalkohol-Folie mit etwa 184,2 mm Breite und einer Dicke von etwa 0,025 mm behandelt, wobei die Abzugswalzen viermal schneller umliefen als die Klemmwalzen, so daß sich ein Reckverhältnis an der Folie von 30(#ergab, bei einer Vorschubgröße von etwa 0,6 ■/min. Vor dem Reckvorgang wurden auf der Folie zwei Gruppen von zueinander parallen Linien im Abstand von jeweils etwa 25 mm aufgezeichnet, und zwar eine Gruppe quer zur Längsrichtung und die andere Gruppe parallel zur Längsreckrichtung und im gleichen Abstand beiderseits der Längsmittellinie· Durch das Recken wurde der Folienquerschnitt auf etwa 99,6 mm

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verringert, was einer Verschmälerung um 46% entspricht. Außerdem war quer zur Folienbahn das erzielte Längsreckmuster nicht gleichmäßig, wie sich aus der Verzerrung der vor dem Recken auf die Folie aufgezeichneten Querlinien ablesen läßt. Um für die Herstellung handelsüblicher Polarisatoren, Filter, Sonnenschutzgläser u.dgl. eine verwendungsfähige Folie mit vollständig gleichmäßigen Reckmuster zu erhalten, mußten an den Rändern etwa 34% der anfänglichen Folienbreite abgeschnitten werden, so daß die tatsächliche Ausbeute aus der anfänglichen Folienbreite etwa 20% betrug.

Im Vergleich dazu wurde eine gleiche Folie entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung gereckt. Auch hier wurde ein Reckverhältnis von 300% bei einem Vorschub von etwa 0,6 m/min, erzielt. Es wurde nur die untere Klemmwalze 16 durch umwälzen eines Wärmemittels wie oben beschrieben so erwärmt, daß die Oberflächentemperatur der Walze 16 im Bereich zwischen etwa 127 und etwa 132 ⁰C gehalten wurde. Da die Walze 18 ausreichend Wärme durch Berührung mit der Folie und mit der. beheizten Walze 16 aufnahm, war eine Beheizung der Walze nicht erforderlich. Die Oberflächentemperatur an der Walze betrug zwischen etwa 88 und etwa 99 ⁰C. Die Breite der gereckten Folie war etwa 169 mm, was einer Gesamtverschmälerung um acht Prozent entspricht. Die Reckung war fast auf der ganzen Folienbreite gleichmäßig, so daß nur zwei Prozent der anfänglichen Materialbahnbreite an den Rändern abgeschnitten werden mußten. Dies ergab eine nutzbare Ausbeute von etwa 90%.

Fig. 7 zeigt eine Polyvinylalkohol-Folie im Zustand nach der Reckung um 380% nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

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Die anfängliche Folienbreite betrug etwa 152 ₉ 4 mnt. Die Grafik verdeutlicht anhand der anfänglich zueinander parallelen Linien die Gleichmäßigkeit der Reckung· Die gering verstärkte Verschmälerung an einer Seite nahe den Enden der quer verlaufenden Linien ist augenscheinlich bedingt durch die Aufnahme von zuviel Wärme durch die an. den Linienenden stark aufgetragene Zeichentinte«

Beispiel 2 . -

Um den Dickenverlauf bzw· das Dickenprofil einer in herkömmlicher Weise gereckten Folie mit dem einer nach dem erfindungsgemaßen Verfahren gereckten Folie vergleichen zu können, wurde ein zweiter, dem Beispiel i ähnlicher Versuch gefahren. Auch hier wurde Polyvinylalkohol-Folie verwendet· Beim ersten Versuch, unter Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung, betrug die anfängliche Folienbreite etwa 152,4 mm bei einer Dicke von etwa 0,025 mm· Das Reckverhältnis betrug 375%. Die gereckte Folie wies eine Breite von etwa 76,2 mm. auf, was einer Verschmälerung von 50% entspricht. Die an im Abstand von der Längsmittellinie liegenden Punkten gemessene Foliendicke ist in Fig. 8 durch die obere Kurve dargestellt. Daraus ist zu erkennen, daß die Foliendicke von der Mittellinie nach den Rändern hin wesentliche Unterschiede aufweist.

Zum Vergleich wurde ein zweites Folienstück mit einer mittleren Breite von etwa 150 mm bei einer Dicke von etwa 0,025 mm entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren, und wie im Beispiel 1 beschrieben, auf ein Gesamtverhältnis von 460% gereckt» Die Endbreite der fertigbehandelten Folie betrug etwa 134,6 nun, was einer Gesamtverschmalerung von etwa zehn Prozent entspricht. Die von der gereckten Folie abgenommenen Dickenmesiumgen sind in Fig. 8 durch die untere Kurve dargestellt. Auch in diesem Pail wurde die untere Klemmwalze

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durch Umwälzen eines Wärmemittels beheizt und die Oberflächen« temperatur der Walze im Bereich zwischen etwa 127 und etwa 132 ⁰C gehalten. Die Walze 18 wurde nicht beheizt, nahm jedoch durch Anlage an der Folie und an der Walze 16 Wärme auf, so daß sich eine Oberflächentemperatur an der Walze 18 im Bereich zwischen etwa 88 und etwa 99 ⁰C ergab. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereckte Folie zeigte im wesentlichen gleichmäßige Doppelbrechungs-Eigenschaften über die gesamte Folienbreite, während die Doppelbrechung an der nach herkömmlichem Verfahren gereckten Foil« über die Folienbreite wesentliche Abweichungen aufwies· Ähnliche Ergebnisse wurden mit Polypropylen niederer Dichte bei einen Reckverhältnis zwischen etwa 100% und etwa 700%, bei gegossenem Polypropylen bei einem Reckverhältnis zwischen etwa 550% und 1000%, und bei Vinylchlorid-Vinylacetat Kopolymer., bei einem Rechtverhältnis zwischen etwa 100% und 500%, erzielt·

Die Versuche zeigen, daß bei Erwärmen der Folie im Walzenklemmspalt der Winkel, mit dem die Folie gegenüber der Tangente an den beiden Walzen im Bereich des Walzenspaltes aus den Klemmwalzen abgezogen wird, kritisch ist. Eine wesentliche Abweichung von der Tangential-Bedingung führt zu deutlichen Veränderungen in der Gleichmäßigkeit der Reckung in der Folie und in dem Bestreben der Folie, während des Reckvorganges zu brechen bzw. zu reißen. Wenngleich die Fahrgeschwindigkeit der Vorrichtung und die physikalischen Eigenschaften des jeweiligen zu reckenden Werkstoffes eine wichtige Rolle spielen, wurde festgestellt, daß Polvvinylalkohol-Folienmaterial mit einer Dicke von etwa 0,025 mm bei normalen Arbeitsgeschwindigkeiten der Vorrichtung nur dann mit Erfolg gereckt werden kutin, wean die aus dem Walzenspalt austretende Folie mit der gemeinsamen Tangente einen Winkel bildet, bei dem die Folie an der Übet fläche einer der Klenunwalzen mit iner Länge anliegt, die nicht grcfßer ist als etwa 7,6 mm·

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Ia einer Anordnung, beispielsweise ₉ .bei der der Durchmesser der verchromten Stahlwalze atwa 152.,4 nun und der· Durchmesser der kautschuk-ummaiibelten Klemmwalze etwa 101,6 nun betrug, und bei der die beiden Klemmwalzen mit einer solchen Kraft gegeneinander gedrückt wurden ₉ daß die Folie an der verchromten Klemmwalze über eine Bogenlänge von etwa 19 nun anlag, konnte die PoIie mit zufriedenstellendem Ergebnis und ohne zu starkem Reißen nur gereckt werden, wenn der Winkel °^ (Fig» 3) etwa 13 Grad zu der zu den Bögenabschnitten der Walzenumfänge im Walzenspalt tangentialen Richtung betrug« Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist dieser Winkel durch Verändern der senkrechten bzw. Höhenlage der Walze 18 entsprechend dem in Fig. 1 eingezeichneten Pfeil veränderbar·

Weitere Versuche dienten dazu, die Ergebnisse bei Wärmeauftrag durch den an der Auslaufseite des Walzenspaltes der Klemmwalzen angeordneten Heizstab mit den Ergebnissen zu vergleichen, die mit herkömmlichen Vorrichtungen erzielt wurden· Zuerst wurde in einer Vorrichtung des in der US-Patentschrift 2 547 736.beschriebenen und dargestellten Typs eine Polyvinylalkohol-Folie mit einer Breite von etwa 184,2 mm und einer Dicke von etwa 0,025 mm behandelt. Die Abzugs- , walzen liefen viermal schneller um als die Klemmwalzen. Bei einer Vorschubgeschwindigkeit von etwa 0,6 m/min, ergab sich ein Reckverhältnis der Folie von 300%. Durch das Recken ergab sich eine Verschmälerung der Folie auf etwa 99,6%, was einer Verkleinerung um 46% entspricht. Um ein für die Herstellung von handelsüblichen Polarisatoren, Filtern, Sonnenschutzgläsern ο.dgl. geeignetes vollständig gleichmäßiges Reckmuster zu erhalten, mußten von der anfänglichen Folienbreite an den Seitenrändern weitere 35% abgeschnitten werden, so daß die nutzbare Ausbeute aus der Anfangsfolie etwa 20% betrug. Obgleich für bestimmte Anwendungsfälle

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technisch akzeptabel, war das Endprodukt nicht ausreichend gleichmäßig, um für die Herstellung von optischen Teilen hoher Qualität verwendbar zu sein.

Zum Vergleich wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung eine gleiche Folie gereckt. Der Heizstab befand sich etwa 2,54 mm von der Oberseite der Folie, wobei in waagerechter Richtung

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seine Anlaufseite einen Abstand von etwa 22,6 mm von einer senkrechten Ebene hatte, die die Achsen der Klemmwalzen einschloß* Das Reckverhältnis betrug 380% bei einer Vorschubgeschwindigkeit von etwa 0,6 m/min. Die Breite der gereckten Folie betrug etwa 155,1 mm, was einer Gesaratverschmälerung von 16% entspricht. Die Reckung der Folie war über im wesentlichen die ganze Breite gleichmäßig, so daß an den Rändern nur zehn Prozent der anfänglichen Breite getrimmt werden mußten, woraus sich eine nutzbare Ausbeute von 74% ergibt. Obgleich gegenüber der in einer weiteren Patentanmeldung

der Anmelderin beschriebenen Erfindung der vorgenannte Ausbeutegrad niedriger liegt, wurde die Qualität der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung behandelten Folie als besser beurteilt, da sie eine größere Gleichmäßigkeit und eine von Unregelmäßigkeiten freie Molekül-Ausrichtung aufwies. Daraus ergibt sich, daß in den Fällen, wo das Endprodukt für die Herstellung von optischen Präzisionsteilen hoher Qualität verwendet wLrd, die geringfügige Einbuße an Gesamtausbeute bei einer Behandlung nach der Lehre der Erfindung gegenüber dem Ergebnis, das mit dem in der früheren Patentanmeldung beschriebenen Verfahren erzielbar ist, mehr als ausgeglichen wird.

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Bei weiteren Versuchen, die mit gleichem Folienmaterial und, soweit wie möglich, mit nahezu gleichen Bedingungen wie oben gefahren wurden, jedoch anstelle des dreieckähnlichen Stabes mit einem im Durchmesser kleinen, kreisrunden Heizelement in Gestalt eines "Chromaiox^ir-Heizstabes von etwa 4,8 mm Durchmesser, wurden Ergebnisse erzielt, die hinsichtlich Verschmälerung und Randabfail vergleichbar waren mit den unter Verwendung des dreieckförmigen Heizstabes erreichten. Bei einer Untersuchung der behandelten Folie unter einem Polarisations-Mikroskop wurden jedoch zahlreiche Randstreifen mit durch Schwankungen 'des Reck-Verhältnisses bedingter unregelmäßiger Moleküle-Ausrichtung erkannt· Einige dieser Randstreifen waren ausreichend stark ausgebildet, um in polarisierten optischen Teilen, die aus der behandelten Folie hergestellt wurden, sofort erkannt zu werden. Wenngleich das unter Verwendung der verhältnismäßig schmalen, hochintensiven Wärmezone nahe dem Walzenspalt erzielte Produkt sich als von geringerer Qualität erwies als das, welches mit dem vorbeschriebenen breiten Heizstab hergestellt wurde, so war es doch sowohl von der Qualität als auch von der Gesamtausbeute her dem nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Produkt bedeutend überlegen.

Weitere Versuche zeigten, daß bei größerem Höhenabstarid des Heizstabes über der Folienoberfläche sich die Verschmälerung verstärkt und ein größerer Randabfall eintritt. In ähnlicher Weise wurden Versuche durchgeführt mit dem Ziel, die Auswirkungen festzustellen, die sich aus einer Vergrößerung des Abstandes des Heizstabes vom Walzenklemmspalt bei konstanter Höhenlage des Heizstabes mit etwa 2,54 mm über der FoLLe ergeben. Diese Versuche haben gezeigt, daß der Abstand des Heisätabes vom Walzenspalt ein wichtiger Faktor Lm Giis-amkverfahren Ist, insofern als bei Vergrößerung dieses Abstancles eine stärkere Verschmälerung und größerer

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Randabfall hervorgerufen werden. Auch hat sich herausgestellt, daß bei zu großem Abstand zwischen Walzenspalt und Heizstab die Folienqualität sich verringert.

Es wurden auch Versuche durchgeführt, um festzustellen, welche Auswirkung, wenn überhaupt, der Abstand der Abzugswalzen von den Klemmwalzen auf die Gesamtausbringung oder auf die Qualität des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereckten Folienmaterials haben würde. Es hat sich gezeigt, daß dieser Abstand weder hinsichtlich Verschmälerung und Randabfall noch hinsichtlich der Folienqualität eine Bedeutung hat, solange der Heizstab dicht am Walzenklemmspalt angeordnet oder die Wärme im Walzenspalt aufgetragen wird»

Ist der Heizstab sehr dicht an der oberen Klemmwalze angeordnet, so nimmt diese Walze während des Betriebes der Vorrichtung einen wesentlichen Anteil an der Wärme auf. Bei mangelhafter Kühlung dieser Walze kann es vorkommen, daß das Wärmeniveau allmählich bis zu einem Punkt ansteigt, wo die Folie im Walzenklemmspalt vorerweicht wird. Diese Vorerweichung kann zu den optischen Mängeln führen, die manchmal bei der Anwendung in der bereits genannten Patentanmeldung der Anmelderin beschriebenen Lehre auftreten. Es ist denkbar, daß bei längerer Betriebsdauer der Vorrichtung und nicht vorgenommener Kühlung der Klemmwalzen eine Vorerweichung der Folie eintritt, wenn diese sich den Klemmwalzen nähert, so daß eine an der Folie angreifende Rückhalte- oder Hemmkraft vor den Klemmwalzen eine Vorreckung und Querschnittsverkleine rung bervorruten könnte·

DLe Erfindung Lst nLcht auf die vorstehenden AusführungsbeLspieLe beschrankt., sondern im Rahmen dieses Grundgedankens Ln vLelfäLtLqer Wei.se abwandelbar»

H) 9 li 2 \ / I j O I) /Ansprüche

Claims

S MÜNCHEN BO

SCHWÜr&ERSTHÄSSE 2 TELEFON (0811) 66 20 51 5 24 070

TEIZEGIiAiIJlE : PBOTEOTPATENT MÜNCHEN

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A NS P R Ü C H E ^:

Verfahren zum einachsigen Recken von Thermoplast-Pölien, bei dem die Folie in im wesentlichen waagerechter Richtung aus dem Walzenspalt eines Paares angetriebener Klemmwalzen mit Abzügswalzen abgezogen wird, die mit größerer Geschwindigkeit angetrieben werden als die Klemmwalzen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auftragen von Erweichungswärme auf die Folie am Walzenspalt eine sich quer zur Folie erstreckende Wärmezone so errichtet wird, daß ein zumindest überwiegender Teil der Wärmezone im Bereich zwischen dem Walzenspalt und einer quer zur Folie und tangential zu den Klemmwalzen verlaufenden Ebene liegt, daß zum Erweichen der die Wärmezone passierenden Folie in der Wärmezone über die Breite der Folie ausreichende Wärme gleichmäßig aufgetragen wird, und daß die erwärmte Folie in einer am Walzenspalt zu jeder Klemmwalze im wesentlichen tangentialen Richtung von den Klemmwalzen so abgezogen wird, daß die Reckung in unmittelbarer Nachbarschaft von der Wärraezone erfolgt,

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e ή η ζ ei ch η et, daß zum Errichten einer sich, am Walzenspalt quer zur Folie erstreckenden Wärmezone wenigstens eine der Klemmwalzen beheizt wird, um die Folie im Walzenspalt zu erwärmen. .

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Folie über eine Führungswalze geleitet wird, und daß die Führungswalze so angeordnet wird, daß sie die Folie in einer am Einlauf des Walzenspaltes zu jeder Klemmwalze im wesentlichen tangentialen Richtung dem Walzenspalt der Klemmwalzen zuführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere zum einachsigen Recken einer PolyvinylalJeohol-Folie, dadurch gekennzei chnet,. daß zum Kühlen und Abschrecken bzw· Härten der zwischen den Klemm- und Abzugswalzen gereckten Folie die wenigstens eine Abzugswalze ständig gekühlt wird.

5β Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichne t, daß zum Errichten einer sich quer zur Folie erstreckenden Wärmezone ein länglicher Netallstab dicht am Walzenspalt angeordnet wird, und daß durch Beheizen dieses Metallstabes unter diesem und bis in den Walzenspalt reichend die Wärmezone errichtet wird·

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Klemmwalzen gekühlt wird.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß, um durch Abschirmen der Wärmezone Konvektion und andere Luftströmungen in der Wärmezone auf ein Geringstmaß herabzusetzen, der Metallstab (48) in geringem Abstand von der Oberfläche der oberen Klemmwalze (18) angeordnet ist·

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k en η ze i c h η e t, daß zum Auftragen von Erwei chungs wärme' auf die Folie (11) die tiefstliegende Fläche des Metallstabes (48) einen Abstand zwischen etwa 0,38 mm und etwa 12,7 mm über der Folienoberseite hat,

. i

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichne t, daß zum Auftragen von Erweichungswärme auf die Folie (11) der Metallstab (48) in einem Abstand zwischen etwa 12,7 mm und etwa 38,1 mm vom Walzenspalt angeordnet ist. ' .

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Metallstab (48) einen im wesentlichen dreiet:kförmigen Querschnitt hat, daß sich in Längsrichtung durch den Metallstab (48) ein'Widerstands-Heizelement (56) erstreckt, und daß eine Kante (52) des dreieckigen Metallstabes (48) im Bereich des Walzenspaltes dicht an einer der Klemmwalzen (18) angeordnet ist.

11. Vorrichtung zum einachsigen Recken von Thermoplast-Folien, mit einem Gestell, einer Vorrichtung zum Klemmen und Transportieren der PoIie mit zwei Klemrawaizen, die am Gestell um im Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnete Achsen drehbar und relativ zueinander.in beiden' Richtungen bewegbar angeordnet sind, ferner mit einer Vor-; rich bung, mit der der Achsabstand der Klemmwalzen verkleinerbar ist, um an einem zwischen den Klemmwalzen passierenden laufenden Folienstück Druck aufzutragen, weiterhin mit einer Vorrichtung zum Antreiben wenigstens einer der Klemmwalzen um Ihre Drehachse, mit Abzugswalzen, und mit einer Vorrichtung zum Antreiben der Abzugswalzen mit einer größeren Geschwindigkeit als die Klemmwalzen, so daß das laufende Folienstück im Bereich zwischen den Klemmwalzen und den

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Abzugswalzen mit Zug belastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auftragen von Erweichungswärme auf das laufende Folienstück: (11) am Walzenspalt eine Heizvorrichtung (48) vorhanden ist, daß wenigstens eine der Klemmwalzen (18) eine nachgiebige bzw· elastische Außenfläche (30) aufweist, und daß die Abzugswalzen (40, 42) am Gestell so angeordnet sind, daß sie das laufende Folienstück (11) in einer am Auslauf des Walzenspaltes zu jeder Klemmwalze (16, 18) im wesentlichen tangentialen Richtung von den Klemmwalzen (16, 18) abziehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich mit der Heizvorrichtung (24, 26, 28) wenigstens eine der Klemmwalzen (16) beheizen läßt, um die Erweichungswärme auf das laufende Folienstück (11) bei dessen Durchlauf durch den Walzenspalt der Klemmwalzen (16, 18) aufzutragen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e fc e η η zeichne t, daß die Lageranordnung für die Abzugs— walzen (40, 42) so ausgebildet ist, daß die Lage der Abzugswalzen relativ zu den Klemmwalzen (16, 18) veränderbar ist, um den Winkel, unter dem das laufende Folienstück (11) aus dem Walzenspalt der Klemmwalzen (16, 18) austritt, zu verändern.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzei chne t, daß von den beiden Klemmwalzen (16, 18) eine (16) als Stahlwalze mit polierter Außenfläche zur Anlage an der Folie (11) ausgebildet ist, und daß die andere Walze (18) eine Außenummantelung (30) aus einen nachgiebigen bzw. elastischen Werkstoff aufweist, der bei Druckauftrag durch die Vorrichtung (20, 22) zur AchsabstandsVeränderung der Klemmwalze!! (16, 18) verformbar ist, so daß die

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Länge der im Walzenspalt zwischen den Klemmwalzen (16, 18) eingeklemmten Folie (11) vergrößert wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge ke η η -■ zeichne t, daß eine Führungswalze (14) am Gestell so angeordnet ist, daß sie das laufende Folienstück (11) dem Walzenspalt der Klemmwalzen (16, 18) unter einem unveränderlichen vorbestimmbaren Winkel zuführt. .

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e te on* zeichnet, daß die Halterung der Führungswalze (14) verstellbar ist, um die Richtung, aus der die Folie (11) in den Walzenspalt der Klemmwälzen (16, 18) eintritt, so zu verändern, daß sich die vor dem Eintritt in den Walzenspalt liegende Berührungslänge zwischen der Folie (11) und einer der Klemmwalzen (16, 18) vergrößert oder verkleinert·

17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Heizvorrichtung ein länglicher Heizstab (48) ist, der am Gestell so angeordnet ist, daß er sich quer über und im dichten Abstand von einer Oberfläche der aus dem Walzenspalt der Klemmwalzen (16, 18) austreten*· den Folie (11) und im geringen Abstand vom Walzenspalt erstreckt, wobei wenigstens ein wesentlicher Teil des Heizstabes (48) in dem Bereich zwischen dem Walzenspalt und einer quer zur Folie (11) und tangential zu den beiden Klemmwalzen (16, 18) verlaufenden Ebene liegt. ..'■■■

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch g e ken η zeichne t, daß von den beiden Klemmwalzen (16,,18) eine (16) als Stahlwalze mit polierter Außenfläche zur Anlage an der Folie (11) ausgebildet ist, und daß die andere Walze (18) eine Äußenümmantelung (30) aus einem nachgiebigen

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bzw. elastischen Werkstoff aufweist, der bei Druckauftrag durch die Vorrichtung (20, 22) zur Achsabstandsveränderung der Klemmwalzen (16, 18) verformbar ist, so daß die Länge der im Walzenspalt zwischen den Klemmwalzen (16, 18) eingeklemmten Folie (11) vergrößert wird·

19, Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstab (48) ein Metallstab ist, der eine im wesentlichen flache Oberfläche (50) aufweist und in der Halterung so aufgenommen ist, daß seine im wesentlichen flache Oberfläche einen geringen Abstand von der Oberseite der Folie (11) hat,

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstab (48) im wesentlichen dreieckförmig gestaltet ist, daß die im wesentlichen flache Oberfläche (50) eine Seitenfläche des dreieckigen Metallstabes (48) ist, und daß die Wärmezufuhr zum Heizstab (48) mit einem Heizelement (56) erfolgt, das den Metallstab (48) in Längsrichtung durchdringt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch g e ken h zeichnet, daß der längliche Metallstab (48) an der Halterung so aufgenommen ist, daß eine Kante (52) im wesentlichen in Richtung auf den Walzenspalt weist, und daß die flache Oberfläche (50) unter einem kleinen Winkel («O gegen die Oberseite der Folie (11) geneigt ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge k en η zeichnet, daß eine Vorrichtung (24, 26, 28) zum Kühlen wenigstens einer der klemmwalzen (16) vorhanden ist.

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23· Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (48) im Bereich zwischen den Klemmwalzen (16, 18) und den Abzugswalzen (40, 42) quer über die Folie (11) sowie vom Walzenspalt der Klemmwalzen (16, 18) aus in der Längsrichtung der-

/θίιΐθ übe r
Folie (11)/exnen vorbestimmbaren Abstand sich erstreckende streifenartige Wärmezone' erzeugt, wobei wenigstens ein größter Teil dieser Wärmezone zwischen der Linie durch den Punkt der größten Walzenannäherung und einer quer zur Folie (11) und tangential zu den Klemmwalzen (16, 18) verlaufenden Ebene liegt, daß die«Heizvorrichtung ein länglicher Metallstab (48) ist, der eine im wesentlichen flache Oberfläche (50) aufweist und in einer Halterung so aufgenommen ist, daß die im wesentlichen flache Oberfläche (50) einen geringen Abstand von der Oberseite der Folie (11) hat, daß im Metallstab (48) eine Aussparung (58) ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung des Metallstabes (48) erstreckt, und daß in der Aussparung (58) ein elektrisches Widerstands-Heizelement (56) eingebaut ist, um innerhalb der streifenartigen Wärmezone Wärme gleichmäßig über die Breite der Folie (11) aufzutragen· ,.._."

24. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlvorrichtung (24, 26 _r 28) vorhanden ist, tarn eine der Klemmwalzen (16) zur Wärmeabfuhr zu kühlen. .

25· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge k e η η zeichne t, daß der Metallstab (48) einen im wesentlichen dreieckförraigen Querschnitt hat, und daß der Metallstab (48) mit der Folienoberseite und d«r benachbarten oberen Klemmwalze (18) zusammenwirkt, um die streifenartige Wärmezone gegen zu starke Luftströmungen in der Wärmezone abzuschirmen. -

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