DE2346543A1

DE2346543A1 - Verfahren und kalander zur verkuerzung des gesamtwalzenumschlingungsweges

Info

Publication number: DE2346543A1
Application number: DE19732346543
Authority: DE
Inventors: Willi Woeckener
Original assignee: Hermann Berstorff Maschinenbau GmbH
Current assignee: KraussMaffei Berstorff GmbH
Priority date: 1973-09-15
Filing date: 1973-09-15
Publication date: 1975-03-27
Also published as: JPS5727821B2; DE2346543B2; GB1431032A; DE2346543C3; BE819888A; JPS5056447A; IT1019244B; US3964848A; FR2243806B1; FR2243806A1

Description

unser Zeichen 73/13 3 Hannover-Kleefeld, den 12. Sept.

338 by/zu

Verfahren und Kalander zur Verkürzung den Gcßanitwalzenuiiischlingungsweges

Die Erfindung betriff ein Verfahren und einen Kalander zur Verkürzung des Gcsamtwslzcnuinschlingungsweges einer auf einem Fünf-Walzen -Kalander hergestellten PVC-Folie.

HT-Folien (Hochtemperatur-Folien) bestehen aus S-PVC (Suspensioiis-PVC) und werden bei einer Temperatur von 180 220 C auf einer.i Kalander hergestellt. Derartige Kunststoff-Folien enthalten relativ viel Stabilisatoren um eine thermische Zcrsetzang während des Kalandrierens bei derartig hohen Temperaturen au vermeiden und worden schvferpunkt&rnäßig als Vei— packungsmaterial eingesetzt. NT-Folien (Niedrig-Temperatur-Folien) werden bei ca. 150 - 18O C hergestellt und bestehen aus EinuJ.sions~PVC»

Der Preis für Stabilisatoren ist gegenüber dem PVC sehr hoch. Da sich jedoch PVC innerhalb bestimmter Temperaturbereiche am besten auf einem Kalander verarbeiten läßt, ist es unerläßlich dem PVC relativ viel Stabilisatoren zuzusetzen.

Genu-'ß des Standes der Technik wird S-PVC auf einem Fünf-WaI-zen-L-Kalandn¹ zu einer Folie verarbeitet. Die erste Beaufschlagung orfährt das Material in dem Spalt zwischen den Walzen 1 und ?. und danach in den dem ersten Spalt folgenden drei Walzenspalt en (er; ist ailginein üblich Kalanderwalzen in Dui-ch-

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laufsrichtung des Materials zu numerieren). Dabei umschlingt die im ersten Walzenspalt gezogene S-PVC-Folie die Walze 2 zu dreiviertel, die Walze 3 zu zweiviertel, die Walze k zu zweiviertel und die Walze 5 wiederum zu dreiviertel. Es ergibt sich somit insgesamt eine Umschlingung von 2 1/2 Kalanderwal ζenumfängen.

Da die einzelnen Kalanderwalzen annähernd auf 22O C aufgeheizt werden müssen, um eine Verarbeitungstemperatur des S-PVC von ca. 220° C zu erreichen, muß das S-PVC, gemäß des Standes der Technik, einen entsprechend hohen Anteil an Stabilisatoren aufweisen. Ohne einen entsprechend hohen Stabilisatorenanteil würde das S-PVC während dieser langen GesamtwalzenumschlingungsKeit um die einzelnen Kalanderwalzen thermisch überbelastet, d. h., es würde verbrennen.

Es mußte somit eine Möglichkeit gefunden werden, die richtige Verarbeitungstemperatur sowohl für S-PVC als auch für E-PVC einhalten zu können, wobei die Verweilzeit des PVC im Kalander, d. h., auf den einzelnen Walzen so kurz wie möglich ist. Natürlich durfte die Qualität der so hergestellten Folie nicht darunter leiden. Je mehr Walzenspalte eine hergestellte Folie durchläuft, um so· besser ist die Qualität der Folie. Aus diesem Grunde wird auch ein Funf-WaIzen-Kalander eingesetzt, weil dadurch k Arbeitsspalte entstehen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit in einer Senkung der sehr teuren Stabilisatorenanteile im PVC bei der Verarbeitung zu Folien durch eine Verkürzung dos Gesamtumschlingungsweges des PVC beim Durchlauf durch einen Fünf-Walzen-Kalander, wobei das Material aber trotzdem die, für eine qualitativ hochwertige Folie erforderlichen k Walzenspalte durchläuft.

Um diese gestellte Aufgabe lösen zu können, mußte sich der

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Erfinder zunächst einmal mit den Verarbeitungsbedingungen vertraut machen. Auf der anderen Seite mußte eine Kalanderkonstruktion geschaffen werden, auf der sich diese optimalen Verarbeitungsbedingungren durchführen ließen.

Zwecks Optimierung der Herstellung von PVC-Folien war es erforderlich, den Preis für das-zu verarbeitende Rohmaterial so gering wie möglich zu halten und auf der anderen Seite eine Kalanderkonstruktion zu schaffen, mit der dieses Rohmaterial in hervorragender Weise verarbeitet werden kann und die zudem äußerst-kostengünstig realisierbar ist«

Die ei-findungsgemäße Lösung kennzeichnet sich daher durch ein neues Herstellungsverfahren und eine neue Kalanderkon-Ktruktion aus. Dabei stand insbesondere im Vordergrund, den GcEamt-walzenurnschlingungsvcg innerhalb des Fünf-Walzen-Kalanders für die herzusteilende Folie so kurz wie möglich zu gestielten, d. Ij., daß die Folie möglichst lange auf einer Walze sein soll, um günstige Temperaturübergabebedingungen zu schaffen. Auf der anderen Seite mußte die Gesamtumschlingungszeit der Folie um die Walzen des Kalanders so gering wie möglich sein.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für PVC-Folien kennzeichnet sich insbesondere dadurch, daß die iin ersten Walzenspalt eines Fünf-Walzen-Kalanders gezogene Kunststoff-Folie dreiviertel des Umfanges der Walze 3 und dreiviertel des Umfanges der Walze 4 umschlingt, und während dieser Umschlingung ¹I Arbeitsspalte durchläuft und danach von dem Kalander abgezogen wird.

Dor Kalander zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens besteht aus 5 Walzen und kennzeichnet sich dadurch, daß die Walze 3 des FUnf-Walzcn-Kalanders mit einer in ;-,le!eher Hohe seitlich vorgelagerten Walze 1 und

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mit einer unterhalt der Walze 3 angeordneten Walze 2 und einer oberhalb der Walze 3 angeordneten Walze k drei Arbeitsspalte bildet.

Durch eine derartig gestattete Kalanderkonstruktion wird ermöglicht, daß die herzustellende Kunststoff-Folie innerhalb des Fünf-Walzen-Kalanders lediglich 2 Walzen zu je dreiviertel umschlingt. Durch diese doppelte Dreiviertelumschlingung der Walzen 3 ^un<3 ^ wird in hervorragender Weise sichergestellt, daß die für die Folie erforderliche Verarbeitungstemperatur von den Walzen 3 und k zur die Walzen umschlingenden Folie übergeben wird, ohne daß eine Überhitzung der Folie während ihrer Herstellung in einem Fünf-Walzen-Kalander durch eine zu lange Gesamtverweilzeit auf den einzelnen Walzen befürchtet werden muß.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens bestehen somit in erster Linie in der kurzen Gesamtumschlingung innerhalb des Fünf-Walzen-Kalanders, wodurch eine sehr günstige Temperaturbelastung, insbesondere von HT-Folien erreicht wird, ohne daß dem PVC viel Stabilisatoren zugesetzt werden müssen.

Je langer der Gesamtumschlingungsweg der Folie innerhalb eines Kalanders ist, um so mehr wird die Folie jedoch auch erhitzt, wodurch Teile der Stabilisatoren und der Weichmacher vergasen und winzige Bläschen innerhalb der Folie bilden. Aber auch die Feuchtigkeit im PVC selbst führt, wenn die Folie längere Zeit stark erhitzt wird, zur Bläschenbildung. Aus diesen Gründen ist es von ausschlaggebender Bedeutung für die Herstellung einer qualitativen PVC-Folie die Gesamtverweilzeit der Folien auf den Walzenoberflächen des Fünf-Walzen-Kalanders so kurz wie möglich zu gestalten, um auch die Bläschenbildung herabzusetzen bzw. sogar zu verhindern.

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Aber auch die Kalanderkonstruktion zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet diverse Vorteile.

Es ist äußerst vorteilhaft, daß beim erfindungsgemäßen Kalander, gemäß Figur 1, die Walze 2 schrägverstellt werden kann. Bei Kalandern, gemäß des Standes der Technik, gemäß

Figur 1, ist eine Schrägvers+ellung der Walze 2 deswegen nicht möglich, weil die Walze 1 neben Walze 2 angeordnet ist. Es konnte somit als erforderlicher Durchbiegungsausgleich für Walze 2 nur eine Walzengegenbiegeeinrichtung eingesetzt werden. Da sich jedoch Kalanderwalzen nur in einem sehr kleinen Bereich durch eine Gegenbiegeeinrichtung durchbiegen lassen, mußte zusätzlich zu der Gegenbiegeeinrichtung die Walze 2 noch mit einer Bombage versehen werden. Kalander mit bombierten Walzen haben jedoch den großen Nachteil, daß sie nur für die Verarbeitung von ganz bestimmten Materialien eingesetzt werden können. Bei jeder Viskositätsänderung des zu verarbeitenden Material treten andere Drücke in den Walzenspalten auf, so daß auch mit einer anders bombierten Walze gearbeitet werden muß. Aus diesem Grunde muß es als äußerst nachteilig bezeichnet werden, Walzen mit einer Bombage zu versehen, weil der Einsatz des Kalanders dadurch in nicht vertretbarer Weise eingeschränkt wird.

Bei der herkömmlichen Bauweise, gemäß Figur 1, muß weiterhin die Walze ^lt zum Ausgleich der Walzendurchbiegung der Walze 5 schräggestellt werden. Dieses hat den Nachteil, daß sich die Schrägstellung der Walze k auch auf den Walzenspalt ■ zwischen den Walzen 3 und k auswirkt, was deswegen nachteilig ist, weil zuvi-el Material aus den Rändern des bei der Schrägverstellung sich erweiternden Spaltes zwischen den Walzen 3 und 4 zu dem Walzenspalt zwischen den Walzen ¹I und 5 gefördert wird. Somit ergeben sich verfahrenstechnisch Nachteile, weil in dem letzten Walzenspalt kein gleichmäßiger Knet geformt wird, d. h., daß die hergestellte Folie

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an den Rändern dicker ist als in der Mitte.

Bei der Walzenanordnung, gemäß der Erfindung, -wird nicht die Walze ^, sondern die Walze 5 schräggestellt, wodurch ein ausgezeichneter,'paralleler, letzter Walzenspalt erhalten wird, was für die Folienoberfläche und die Folienqualität von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Insbesondere muß jedoch noch darauf hingewiesen werden, daß sich die erfindungsgemäße Kalanderkonstruktion ganz besonders bei der Verwendung von Arbeits- und Stützwalzen eignet. Wie in Figur 2 der Zeichnung gezeigt, ist es bei der Verwendung von Arbeitswalzen 3 und 5 aus Kräftebilanzgründen erforderlich, Stützwalzen 2, k und 6 vorzusehen. Die Walze ist zur Bildung des Aufgabespaltes notwendig.

Wenn man die in Figur 2 gezeigte Kalanderkonstruktion durch eine erfindungsgemäße Kalanderkonstruktion, gemäß Figur 4, ersetzt, spart man eine Arbeitswalze, d. h., eine Walze geringeren Durchmessers ein.

Beim Einsatz von Walzen geringeren Durclimessers müssen diese durch Walzen größeren Durchmessers abgestützt werden, um die Durchbiegungsverhältnisse der Walzen symmetrisch zu gestalten.

Da bei dem erfindungsgemäßen Kalander, gemäß Figur ^li, die Walze k durch die Walzen 3 und 5 abgestützt wird, vier Arbeitsspalte vorhanden sind und ebenfalls durch die Walze 1 ein Aufgabespalt geschaffen wurde, kann die erfindungsgetnäße Kalanderkonstruktion demnach ebenfalls in hervorragender V/eise auch dann eingesetzt werden, wenn nach dem Kalanderprinzip von Arbeits- und Stützwalzen gearbeitet werden soll. ■

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Wenn ein Fünf-Walzen-Kalander,gemäß des Standes der Technik, wie in Figur 1 gezeigt, eLs Vier-Walzen-Kalander eingesetzt werden soll, wird die Walze 5 hochgefahren und die Abzugseinrichtung zur Walze k heruntergefahren. Das Herunterfahren der Abzugseinrichtung und den mit der Abzugseinrichtung verbundenen Nachfolgeeinrichtungen erfordert einen äußerst großen konstruktiven Aufwand. Da jedoch die Walze k bei Kalandern gemäß des Standes der Technik schrägverstellt wird, muß außerdem auch noch von einer schrägverstellten Walze abgezogen werden, was zu einer einseitigen Reckung der abgezogenen Folie führt.

Soll der erfindungsgemäße Kalander, gemäß Figur 3» als Vier-Walzen-Kalander eingesetzt werden, so wird die Walze 2 heruntergefahren, so daß der Spalt zwischen den Walzen 3 und ausfällt. Da bei der erfindungsgemäßen Kalanderkonstruktion die Abzugseinrichtung an der Walze k angeordnet wird, braucht auch die Abzugseinrichtung bei einer derartigen Umrüstung nicht verfahren zu worden. Die fertig kalandrierte Folie wird trotzdem von einer geraden Walze abgezogen, also nicht einseitig gerecht, wie dies beim Abzug von Walze k bei Kalandern gemäß des Standes der Technik der Fall ist.

In der beigefügten Zeichnung zeigen in schematischer Weise

Figur- J einen Fun f-Wa Iz en-Kai an der gemäß des Standes der Technik, wobei der Gesamtwalzenunischlingungsweg 2 i/2 Walzenumfänge beträgt.

Figur 2 einen Sechs-Walzen-Kalander gemäß des Standes der Technik, der nach dem Arbeite- und Stiitzwalzenprinzip arbeitet mit einer Gesamtwal ζ enums chi ingung von 2 l/2 Walzenum-

fängen. ■ ;

Figur 3 einen Fünf-Walzen-Kalander gemäß der vorlie-

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genden Erfindung mit einer Gesamtwalzenumschlingung von 1 1/2 Walzenuinfängen.

Figur 4t eine Kalanderkonstruktion gemäß der Erfindung nach dem Arbeite- und Stützwalzenprinzip.

Mit den Bezugszeichen 1 bis 6 werden die Kalanderwalzen sowohl bei den Kalanderkonstruktionen gemäß des Standes der Technik als auch gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet.

Bei der Beschreibung des Standes der Technik, gemäß Figur 1 und 2, kennzeichnen die Bezugszeichen, sofern gleiche Kalandermerkmale betroffen sind, diese in Figur 1 und in Figur 2.

Durch den Doppelpfeil 7 wird angedeutet, daß die Walze 1 sowohl parallel wie auch schrägverstellbar gelage*t ist. Mit 8 wird die Kulisse bezeichnet, die beidseitig des Kalanders die Walzenzapfen und Zapfenlager aufnimmt.

Die Kulisse 8 ist in Pfeilrichtung 10 anheb- bzw. absenkbar. Durch Pfeil 9 wird angedeutet, daß V/alze 2 innerhalb der Kulisse 8 anheb- bzw. absenkbar ist, um den Walzenspalt zwischen den Walzen 2 und 3 beeinflussen zu können. Durch Pfeil 11 wird in Figur 1 angedeutet, daß die Walze k schrägverstellbar ist. Pfeil 12 deutet an, daß die Walze 5 parallel verstellt werden kann.

Durch das Bezugszeichen I3 wird dargestellt, daß die Walze k in Figur 2 eine Festwalze ist. In der Kulisse l4, in Figur 2, sind die Walzen 5 und 6 beidseitig gelagert, die Kulisse lk selbst ist in Pfeilrichtung 1^a anheb- bzw. absenkbar. Der Doppelpfeil 15 kennzeichnet die Parallel- und Schrägverstellung der Walze 6 in Figur 2. Durch die Abfcungseinrichtuug 16 wird die fertig kalandrierte Folie von dem Kalander abgezo-

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gen. Die Abzugseinrichtung l6 ist in Pfeilrichtung l8 bis zur Walze 5 in Figur 2 und Walze 4 in Figur 1 verfahrbar, was durch das Bezugszeichen 17 angedeutet worden ist.

Bei den erfindungsgemäßen Kalanderkonstruktionen, wiedergegeben in Figur 3 und Figur 4 der Zeichnung, wird durch das Bezugszeichen 19 ein Doppelpfeil ausgewiesen, der die Richtung der Parallel- und Schrägverstellung der Walze 1 kennzeichnet. Mit 20 wird ebenfalls ein Doppelpfeil gekennzeichnet, der für die Parallel- und Schrägverstellung der Walze 2 steht. Die Walze 3 ist bei der erfindungsgemäßen Kalanderkonstruktion eine· Festwalze, was durch das Bezugszeichen wiedergegeben wird.

Die nichtgezeigten Lager für die Walzenzapfen der Walze 4 und 5 ruhen beidseitig in Kulissen 22, die in Richtung des Doppelpfeiles 23 anheb- bzw. absenkbar sind, um den Walzenspalt zwischen den Walzen 3 und 4 beeinflussen zu können. Durch die sich überkreuzenden Pfeile 24, gemäß der erfindungsgemäßen Kalanderkonstruktion wird die Parallel- und Schrägversteilbarkeit der Walzen 5 angedeutet.

Da sowohl Parallel- sowie auch Schrägverstellungen dem in der Praxis stehenden Fachmann ohne weiteres geläufig sind, ist auf eine nähere Erläuterung dieser Einrichtungen verzichtet worden.

Durch die Abzugswalzen 251 die neben der Walze 4 angeordnet sind, wird die fertig kalandrierte Folie von dem Kalander abgezogen und den weiterverarbeitenden Einrichtungen zugeführt.

Um den Umschlingungsweg der auf dem Kalander gezogenen Folienzu kennzeichnen, wurde-der.Umschlingungsweg der gezogenen Folie um die Walzen schraffiert gezeichnet. Allein aufgrund

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dieser Walzenschraffur wird sehr leicht ersichtlich, daß der Umschlingungsweg um die Walzen, gemäß der vorliegenden Erfindung nach den Figuren 3 und ^lt, insgesamt gesehen wesentlich kurzer ist als der Uinschlingungsweg bei Kalanderkonstruktionen, gemäß des Standes der Technik, nach den Figuren 1 und 2.

Da die Walze 1 neben der Walze 3 angeordnet worden ist, bildet die Walze 3 zusammen mit Walzen 1, 2 und k drei Arbeitsspalte. Durch eine derartige Walzenanordnung wird ermöglicht, daP die im ersten Walzenspalt eines Fünf-Walzen-Kalanders gezogene Kunststoff-Folie dreiviertel des Umfanges der Walze 3 und dreiviertel des Umfanges der Walze k umschlingt und während dieser Umschlingung k Arbeitsspalte durchläuft und danach von dem Kalander abgezogen wird.

Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Kalanderkonstruktion als Arbeite- und Stützwalzen-Kalander, d. h., daß eine Walze geringeren Durchmessers von zv^ei Walzen größeren Durchmessers abgestützt wird, ergeben sich folgende wesentliche Vorteile.

Trotz der Tatsache, daß die Walze k in Figur k eine Arbeitswalze geringeren Durchmessers ist, wird die Kräfte- und Druckbilanz aufrechterhalten, d. h. , daß die Walze, k beidseitig von einer Walze größeren Durchmessers gestützt wird. Trotz des sehr vorteilhaften Einsatzes von Arbeits- und Stützwalzen wird somit, bei der erfindungsgemäßen Kalanderkonstrulction nach Figur 4, eine Arbeitswalze geringeren Durchmessers eingespart, was insbesondere bei einem Vergleich der beiden Figuren 2 und 4 deutlich wird, wobei trotzdem eine symmetrische Durchbiegung bzw. Belastung der Walze 4 aufrechterhalten wird. Bei dem Kalander gemäß Figur 2 wird zwar ein Arbeitsspalt mehr erhalten. Es ist auf dor anderen Seite· aber durchaus ausreichend, wenn das zu verarbeitende Material vier Arbeitsspalte durchlaufen hat. Der fünfte Ar-

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beitsspalt, wie er beim Kalander gemäß Figur 2 erhalten wird, ist somit entbehrlich.

Zusätzlich zu der Schrägverstellung der Walze 5 bei der erfindungsgemäßen Kalanderkonstruktion wird noch eine Gegenbiegeeinrichtung an Walze 5 angeordnet.

Unter G.egenbiegeeinrichtung wird eine Einrichtung verstanden, die außerhalb der Kalanderständer an den Walzenzapfen angreift und diese in entgegengesetzter Richtung durchbiegt, also einen Durchbiegungsausgleich schafft. Derartige Gegenbiegeeinrichtungen sind in der Fachwelt bekannt.

Da die auf dem erfindungsgemäßen Kalander hergestellten PVC-Folien in ihrer Breite lediglich Diclcentoleranzen von wenigen My aufweisen dürfen, werden die Walzen 2 und k des erfindungsgemäßen Kalanders vorgespannt. Vorspanneinrichtungen bestehen aus großen Hydraulikzylindern, die an der Außenseite der Kalanderständer und an den Walzenzapfen angreifen und somit die Walzenzapfen in den Walzenlagern in eine bestimmte Richtung drücken. Durch Vorspanneinrichtungen wird die Kalanderwalze in ihrer Arbeitsstellung festgehalten, d. h., die Walze kann nicht "schwimmen".

- PATENTANSPRÜCHE -

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Claims

nachtrügüoh

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Verkürzung des Gesamtwalzenumschlingungsweges einer, auf einem Fünf-Walzeii-Kalnncier gezogenen Kunststoff-Folie aus I³VC,

dadurch gekennzeichnet,

daß die im ersten Walzenspalt eines Fünf-WaIzen-Kalanders gezogene Kunststoff-Folie dreiviertel des Urafaiiges der Walze (3) und dreiviertel des Umfanges dor Walze (4) umschlingt, während dieser Umschlingung vier ..rbeituspalte durchläuft und danach von dem Kalander abgezogen wird.

2. Kalander, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Walze (3) des Fünf-Walzen-Kalanders mit einerin gleicher Höhe seitlich vorgelagerten Walze (l), mit einer unterhalb der Walze (3) angeordneten Walze (2) und einer oberhalb der Walze (3) angeordneten Walze (Ί drei Arbeitsspalte bildet.

3. Kalander, insbesondere zur Durchführung des Verfahren?! nach den Ansprüchen 1 -und 2,

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dadurch gekennzeichnet,

daß die Walze (^!k) des Fünf-Walzen-Kalanders in ihrem Durchmesser geringer bemessen wird, als die Walzen (l, 2, 3 und 5) .

Kalander, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Walze (2) gegenüber der Walze (3) parallelverstellbar und schrägverstellbar angeordnet ist.

5· Kalander nach den Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeichnet,

daß die Walze (l) parallelverstellbar und schrägverstellbar angeordnet ist.

6. Kalander nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Walzen (4 und 5) in einer gemeinsamen Kulisse angeordnet sind.

7· Kalander nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Walze (3) als Festwalze gelagert ist.

8. Kalander nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

daß an der Walze (5) eine Gegenbiegeexnrichtung angeordnet ist.

9· Kalander nach den Ansprüchen 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet,

daß an den Walzen (2 und k) eine Vorspanneinrichtung angeordnet ist.

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