DE2405863B2 - Apparatus for electrostatically adhering a molten polymer film to a casting surface in order to cool it down - Google Patents
Apparatus for electrostatically adhering a molten polymer film to a casting surface in order to cool it downInfo
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Description
Damit die Entladung sowohl während des positivenSo that the discharge both during the positive
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung als auch während des negativen Teils des Zyklus der gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 50 angelegten Spannung stattfindet, muß die Spitze-The invention relates to a device as well during the negative part of the cycle of the takes place according to the preamble of claim 1. 50 applied voltage, the peak must
Ein Polymerfilm kann durch Extrudieren aus einer Spitze-Spannung gleich der Wechselstromkoronaent-Schlitzform auf eine Gießoberfläche, beispielsweise ladungseinsatzspannung der Elektrodenanordnung sein eine rotierende Trommel oder ein sich bewegendes und diese vorzugsweise überschreiten. Für die meisten Band, hergestellt werden, die gekühlt wird, so daß der typischen Elektroden sollte die positive und die schmelzflüssige Film in erstarrtem Zustand abgekühlt 55 negative Spannungsspitze relativ zu dem mittleren wird, in dem er für anschließende Filmherstellungs- Potential der Polymerfilmoberfläche 2,0 kV Übervorgänge geeignet ist. Im Fall gewisser kristalli- schreiten.A polymer film can be extruded from a peak voltage equal to the AC coronaent slot shape be on a casting surface, for example, charge threshold voltage of the electrode arrangement a rotating drum or a moving drum and preferably exceed it. For the most Tape, which is cooled, so the typical electrodes should be the positive and the molten film in the solidified state cooled 55 negative voltage spike relative to the mean in which he for subsequent film production potential of the polymer film surface 2.0 kV transitions suitable is. In the case of certain crystalline steps.
sationsfähiger Polymermaterialien, beispielsweise Poly- Die Einhaltung der angegebenen oberen Frequenz-sationable polymer materials, for example poly- Compliance with the specified upper frequency-
äthylenterephthalat, ist es wichtig, den extrudierten grenze stellt sicher, daß der Entladungsstrom auch Film schnell auf eine Temperatur unterhalb der Glas- 60 tatsächlich ein Anheften bewirkt. Wenn die Frequenz Übergangstemperatur zweiter Ordnung abzukühlen, einen Wert überschreiten würde, bei dem die von der um den Beginn übermäßiger Kristallinität in dem Elektrode emittierten Ladungen den Zwischenraum Film zu verringern, da diese eine Versprödung be- zwischen Elektrode und schmelzflüssigem Film nicht gründen würde und den anschließenden Filmher- durchqueren können, bevor die Polarität der Spannung Stellungsvorgängen im Wege stünde. Ein bekanntes 65 an der Elektrode wechselt, würde das Anheften ver-Verfahren zum Abkühlen eines schmelzflüssigen schlechten, da die Entladung den Film nicht erreichen Films macht von einer Technik Gebrauch, die allge- könnte und um die Elektrode herum eine Rekombimein als elektrostatisches Anheften bekannt ist, bei nation der ionisierten Luft stattfinden würde. Anderer-Ethylene terephthalate, it is important that the extruded limit ensures that the discharge current also Film quickly to a temperature below the glass 60 actually causes sticking. When the frequency To cool transition temperature of the second order, would exceed a value at which that of the around the start of excessive crystallinity in the electrode, charges emitted the gap Reduce the film, as this does not cause embrittlement between the electrode and the molten film and the subsequent film can pass through before the polarity of the voltage Position processes would stand in the way. A known 65 on the electrode would change the pinning ver procedure to cool a molten bad, since the discharge does not reach the film Films makes use of a technique that is general and recombines around the electrode known as electrostatic tacking, where ionized air would take place. Another-
seits darf die Frequenz nicht zu niedrig gewählt schungen derselben mit Polyäthylenterephthalat. Die
werden, da anderenfalls Schaden wie beispielsweise Erfindung ist insbesondere für die Herstellung eines
Querstreifen an dem gegossenen Film auftreten äthylenterephthalatfilms geeignet,
können. Eine Zunahme der Geschwindigkeit, mit der Die Erfindung wird nachstehend an Hand der
der schmelzflussige Film der Gießoberfläche züge- 5 Beschreibung von Ausführungsbeisnielen unter Bezugführt
und von dieser entfernt wird, bewirkt wiederum nähme auf die Zeichnung, die eine perspektivische
eine Erhöhung der unteren Frequenzgrenze, bei der Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
das Gießen ohne Verschlechterung der Gießqualität näher erläutert.On the other hand, the frequency must not be too low, the same with polyethylene terephthalate. The ethylene terephthalate film is particularly suitable for the production of a transverse stripe on the cast film, since otherwise damage such as the invention is particularly suitable,
can. An increase in the rate at which the invention is referred to below with reference to and removed from the molten film of the casting surface with reference to and removed from the latter would in turn cause the drawing, which shows a perspective increase in the lower frequency limit shows the view of a device according to the invention, the casting explained in more detail without deterioration of the casting quality.
durchgeführt werden kann. Im allgemeinen dürfen Die Zeichnung illustriert das Gießen eines schmelzdie Frequenzen 50 kHz nicht überschreiten und liegen 10 flüssigen Films 1 auf eine rotierende polierte Stahlvorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 500 Hz gießtrommeloberfläche 2, die durch den Durchtritt bis 3 kHz. eines Kühlmittels durch den Einlaß 3 und den Auslaß 4,can be carried out. In general, the drawing illustrates the pouring of a melt Frequencies do not exceed 50 kHz and are preferably 10 liquid film 1 on a rotating polished steel within a range of 500 Hz casting drum surface 2 passing through the passage up to 3 kHz. a coolant through inlet 3 and outlet 4,
Da die physikalische Natur der positiven Korona- die mit der Drehachse der Trommel 2 zusammenentladung eine andere ist als die der negativen Korona- fallen, gekühlt wird. Der abgeschreckte oder abgeentladung, unterscheiden sich auch die zugehörigen 15 kühlte Film 6 wird über eine Walze (in der Zeichnung Koronaentladungsströme. Eine asymmetrische Span- durch die Trommel verdeckt) von der Trommelobernungswellenform wird daher dann verwendet, wenn fläche 2 entfernt und einer herkömmlichen, nicht dareine symmetrische Stromwellenform erhalten werden gestellten Einheit zur Molekularorientierung und soll. Insbesondere müssen übermäßige negative Wärmeverfestigung zugeführt.Since the physical nature of the positive corona- the discharge coincides with the axis of rotation of the drum 2 is different from that of the negative corona traps, is cooled. The deterred or discharged, also differ the associated 15 cooled film 6 is via a roller (in the drawing Corona discharge currents. An asymmetrical chip obscured by the drum) from the drum conquering waveform is therefore used when surface 2 is removed and a conventional one, not one symmetrical current waveform obtained are provided unit for molecular orientation and target. In particular, excessive negative heat setting must be supplied.
Spitzenströme vermieden werden, da diese den abge- 20 Eine Anheftdrahtelektrode 8 ist dicht an der Filmkühlten Film sowohl bei Durchführung eines An- oberfläche in der Nähe der Zone des Aufsetzens des heftens mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom schmelzflüssigen Films 1 auf die Gießtrommeloberbeschädigen können. fläche 2 aufgespannt. Die Drahtelektrode 8 bestehtPeak currents can be avoided, as these are cooled by the 20 A sticking wire electrode 8 is close to the film Film both when performing a surface near the touchdown zone staple with direct current as well as with alternating current damage the molten film 1 on the casting drum upper can. area 2 spanned. The wire electrode 8 is made
Wie bereits erwähnt, können auf dem abgekühlten aus korrosionsfestem Nickelchromstahl (8%/18%) Film verbliebene Restladungen zu Schwierigkeiten 25 und besitzt einen Durchmesser von etwa 0,0178 cm. führen, beispielsweise zu einer schlechten Handhabung Das schmelzflüssige Filmband 1 ist schmaler als infolge eines Festklebens benachbarter Schichten einer die Gießtrommeloberfläche 2, so daß neben den Filmrolle sowie zu Problemen, die durch Entladung Rändern des Filmbands 1 freie Ränder 9 und 10 der der Restladungen entstehen und beispielsweise zu Oberfläche der metallischen Gießtrommel 2 unter dem einer Feuergefahr bei Filmbeschichtungsprozesscn 30 Anheftdraht 8 frei liegen. Demgemäß sind die Endführen, bei denen die Beschichtung mit einem orga- abschnitte des Anheftdrahts 8, die über diesen frei nischen Material erfolgt. Es ist gefunden worden, daß liegenden Rändern 9 und 10 liegen, mit rohrförmigen eine negative Restladung auf dem Film schwierig Isolatoren 12 und 13 aus Polytetrafluoräthylen isoliert, abzuleiten ist, so daß bei asymmetrischer Wellenform die die Ränder des Filmbands 1 gerade überlappen, der angelegten Spannung die positive Spannungs- 35 Die Anheftdrahtelektrode 8 ist mit einer elektrispitze vorteilhaft größer ist als die negative Span- sehen Wechselspannungsquelle 15 verbunden, die eine nungsspilze, so daß sichergestellt ist, daß der fertige asymmetrische Wechselspannung liefert. Die Quelle 15 Film im wesentlichen neutral oder geringfügig positiv gewährleistet eine elektrische Einspeisung mit einer geladen ist, da positive Ladungen leichter zu ent- Sinuswellenausgangsspannung von bis zu 7,5 kVefI fernen sind als negative Ladungen. 40 bei einer Frequenz von 2,5 kHz mit einem maximalenAs already mentioned, residual charges remaining on the cooled film made of corrosion-resistant nickel-chromium steel (8% / 18%) can cause difficulties and has a diameter of about 0.0178 cm. lead, for example, to poor handling. The molten film strip 1 is narrower than as a result of adjacent layers sticking to the casting drum surface 2, so that in addition to the film roll and problems that arise due to the discharge of the edges of the film strip 1, free edges 9 and 10 of the residual charges and For example, on the surface of the metallic casting drum 2 under which there is a risk of fire in the case of film coating processes 30, tacking wire 8 are exposed. Accordingly, the end guides, in which the coating with an organic section of the tacking wire 8 takes place over this free niche material. It has been found that lying edges 9 and 10 lie, with tubular a negative residual charge on the film is difficult to dissipate insulators 12 and 13 made of polytetrafluoroethylene, so that with asymmetrical waveform the edges of the film tape 1 just overlap the applied voltage the positive voltage 35 The sticking wire electrode 8 is advantageously connected to an electrical tip larger than the negative voltage AC voltage source 15, which provides a voltage mushroom, so that it is ensured that the finished asymmetrical AC voltage supplies. The source 15 film essentially neutral or slightly positive ensures an electrical feed with a charged one, since positive charges are easier to remove than negative charges. 40 at a frequency of 2.5 kHz with a maximum
Vorzugsweise ist die an die Elektrode angelegte Leistungsverbrauch von 300 VA, so daß der BedarfPreferably the power consumption applied to the electrode is 300 VA, so that the need
Wechselspannung sinusförmig. des Systems an gleichphasigem Anheftstrom und ka-AC voltage sinusoidal. of the system on in-phase tack current and ca
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung liegt pazitivem Strom gedeckt wird.According to a further development of the invention, the positive current is covered.
der Effektivwert des der Elektrode zugeführten An- Im Betrieb werden elektrostatische Ladungen vonis the rms value of the supply applied to the electrode. During operation, electrostatic charges are generated by
heftstroms, der Verlustströme einschließt, im Bereich 45 der Drahtelektrode 8 auf den schmelzflüssigen Film 1violent current, which includes leakage currents, in the area 45 of the wire electrode 8 on the molten film 1
von 0,2 bis 20 mA und hängt von der Größe und der aufgebracht und ziehen den Film 1 zur Oberfläche derfrom 0.2 to 20 mA and depends on the size and the applied and pull the film 1 to the surface of the
Geschwindigkeit der Gießeinrichtung ab. Gießtrommel 2, die auf Erdpotential gehalten wird.Speed of the pouring device. Casting drum 2, which is held at ground potential.
Die Erfindung kann zum Abschrecken bzw. Ab- Mit der Vorrichtung wird ein festes Anbacken oder kühlen aller Polymermaterialien Verwendung finden, Anheften an der Gießoberfläche 2 erreicht. Dies führt die durch Extrudieren zu einem flachen Film geformt 50 zu einem guten thermischen Kontakt zwischen der und abgeschreckt werden können, nämlich beispiels- Gießoberfläche 2 und dem schmelzflüssigen Polymerweise Polycarbonate, Polyamide, z. B. Polyhexa- film 1, so daß ein befriedigender Abschreckeffekt ermethylenadipamid und PolycaproUctam, Polysul- hältlich ist.The invention can be used for quenching or chilling. With the device a firm caking or cooling of all polymer materials is used, adhering to the casting surface 2 is achieved. This leads to the 50 formed by extrusion into a flat film to a good thermal contact between which and can be quenched, namely for example casting surface 2 and the molten polymer, polycarbonates, polyamides, e.g. B. Polyhexa- film 1, so that a satisfactory quenching effect ermethylene adipamide and PolycaproUctam, Polysul- is available.
phon, Polymere und Copolymere der a-Olefine, z. B. Der angeheftete und abgeschreckte Film 6 kannphonons, polymers and copolymers of α-olefins, e.g. B. The adhered and quenched film 6 can
Äthylen, Propylen, Buten und 4-Methyl-penten-l, 55 in herkömmlicher Weise nachfolgenden Filmherstel-Ethylene, propylene, butene and 4-methyl-pentene-1,55 in a conventional manner subsequent film production
Polymere und Copolymere der Vinylmonomere, z. B. lungs- und -behandlungsprozessen unterzogen werden.Polymers and copolymers of the vinyl monomers, e.g. B. management and treatment processes are subjected.
Vinylchlorid, lineare Polyester und Copolyester, ζ. B. Beispielsweise kann der Film molekular orientiertVinyl chloride, linear polyesters and copolyesters, ζ. B. For example, the film can be molecularly oriented
solche, die durch Kondensation einer oder mehrerer werden, indem er in einer oder mehreren Richtungenthose that are produced by condensation of one or more, moving in one or more directions
Dicarbonsäuren oder ihrer niederen Alkyldiester der gestreckt wird, indem der Film durch EntwickelnDicarboxylic acids or their lower alkyl diesters which are stretched by developing the film
Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure, 2,5-, 60 einer höheren Dehnkraft in einer Richtung als in einerTerephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2,5-, 60 have a higher tensile force in one direction than in one
2,6- oder 2,7-Naphthaiindicarbonsäure, Bernstein- dazu senkrechten Richtung dehnfest gemacht wird,2,6- or 2,7-naphthalene dicarboxylic acid, amber- is made stretch-resistant in the perpendicular direction,
säure, Sebacinsäure.Adipinsäure.Azelainsäure^^'-Di- wärmeverfestigt, thermisch entspannt und ober-acid, sebacic acid, adipic acid, azelaic acid ^^ '- di- heat-solidified, thermally relaxed and super-
phenyldicarbonsäure, Hexahydroterephthalsäure mit flächenbehandelt oder -beschichtet wird, wobei letz-phenyldicarboxylic acid, hexahydroterephthalic acid is surface treated or coated, with the last
einem oder mehreren Glykolen aus Äthylenglykol, teres durchgeführt wird, wenn der Film molekular-one or more glycols from ethylene glycol, teres is carried out if the film is molecular
1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol und 65 orientiert ist, nach oder zwischen den Streckvorgängen,1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol and 6 5 is oriented, after or between the stretching processes,
1,4-Cyclohexandimethanol hergestellt sind, wie Poly- die zur Molekularorientierung durchgeführt werden,1,4-Cyclohexanedimethanol are produced, such as poly- which are carried out for molecular orientation,
alkylenterephthalat und Polyesteräther, z. B. Poly- Die Erfindung wird ferner an Hand der folgendenalkylene terephthalate and polyester ethers, e.g. B. Poly- The invention is further illustrated by the following
äthylen-l,2-diphenoxyäthan-4,4'-dicarboxylat und Mi- Beispiele illustriert.Ethylene-1,2-diphenoxyethane-4,4'-dicarboxylate and Mi- examples illustrated.
Unter Verwendung der oben unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschriebenen Vorrichtung wurde ein schmelzflüssiger Film aus Polyäthylenterephthtalat auf eine rotierende Gießtrommel gegossen, die durch den Durchtritt kalten Wassers gekühlt war, um den gegossenen Film unter seine Glasüberzugstemperatur zweiter Ordnung abzukühlen.Using the device described above with reference to the drawing a molten film of polyethylene terephthalate is poured onto a rotating casting drum which is passed through the passage of cold water was cooled to bring the cast film below its glass coating temperature second order to cool down.
Der gegossene Film wurde elektrostatisch an der Gießtrommel angeheftet; dazu wurde eine Sinuswellenwechselspannung verwendet, die an die Anheftdrahtelektrode angelegt wurde, die ungefähr 5 mm von der Trommeloberfläche entfernt angeordnet war.The cast film was electrostatically adhered to the casting drum; a sine wave alternating voltage was added to this which was applied to the sticky wire electrode located approximately 5 mm from the drum surface.
Die Gieß- und Anheftbedingungen waren folgende:The casting and tacking conditions were as follows:
UmfangsgeschwindigkeitPeripheral speed
der Gießtrommel the casting drum
An die Drahtelektrode angelegte asymmetrische SpannungAsymmetrical voltage applied to the wire electrode
Resultierender Anheft-Effektivstrom einschließlich der Verlustströme Resulting tack rms current including leakage currents
Frequenz der Anheftspannung Frequency of the tack voltage
12,2 m/Minute12.2 m / minute
7,3 kV positive Spitze7.3 kV positive peak
2,7 kV negative Spitze2.7 kV negative peak
2,5 mA positive2.5 mA positive
Spitzetop
1,33 mA negative Spitze1.33 mA negative peak
2,5 kHz2.5 kHz
Der erhaltene abgekühlte Film besaß eine StärkeThe cooled film obtained had a starch
von 245 μπι und eine Breite von 0,546 m und war ausreichend in den amorphen Zustand abgekühlt.of 245 μπι and a width of 0.546 m and was sufficiently cooled to the amorphous state.
Er besaß eine gute Oberflächenqualität und war freiIt had a good surface quality and was free
von Schäden durch Querstreifen.damage caused by horizontal stripes.
Der abgekühlte Film wurde einem herkömmlichen Verfahren unterzogen, um ihn biaxial zu orientieren, indem er ungefähr um das 3,5fache in zueinander senkrechten Richtungen gestreckt und anschließend wärmeverfestigt wurde. Der erhaltene biaxial orientierte und wärmeverfestigte Film besaß ebenfalls gute Oberflächenqualität. The cooled film was subjected to a conventional process to biaxially orient it, by stretching it approximately 3.5 times in mutually perpendicular directions and then thermosetting it became. The obtained biaxially oriented and heat-set film also had a good surface quality.
Beispiele 2 bis 10Examples 2 to 10
Die Prozedur gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, indem ein Film aus Polyäthylenterephthalat unterThe procedure of Example 1 was repeated by taking a film of polyethylene terephthalate
ao Verwendung des elektrostatischen Anheftens mittels Zufuhr einer sinusförmigen Wechselspannung zu einer Drahtelektrode gegossen wurde. Die Gieß- und Anheftbedingungen sind in der untenstehenden Tabelle aufgeführt.ao using electrostatic attachment by supplying a sinusoidal alternating voltage a wire electrode. The casting and tacking conditions are in the table below listed.
as Die bei den Beispielen 2 bis 8 verwendete Anheftelektrode war dieselbe wie jene beim Beispiel 1, d. h., es wurde ein korrosionsfester Nickelchromstahl (8 "/J 18 %) von ungefähr 0,0178 cm Durchmesser verwendet, Bei der bei den Beispielen 9 und 10 verwendeten Anheftelektrode handelte es sich um einen Wolframdraht von etwa 0,0178 cm Durchmesser.The sticking electrode used in Examples 2 to 8 was the same as that in Example 1, that is, a nickel-chromium stainless steel (8 "/ 18%) about 0.0178 cm in diameter was used in that of Examples 9 and 10 The sticking electrode used was a tungsten wire about 0.0178 cm in diameter.
Umfangs- Abstand
geschwin- zwischen
digkeit der Draht-Gießtrommel elektrode
und GieD-trommelobetfläche
Circumferential distance
speed between
elec- trode of the wire casting drum
and GIED drum top surface
(m/min)(m / min)
(mm)(mm)
An die Elektrode angelegte asymmetrische SpannungAsymmetrical voltage applied to the electrode
positive Spitzepositive tip
(kV)(kV)
negative Spitzenegative tip
(kV)(kV)
Stromspitze einschließlich VerlusteCurrent peak including losses
positiv
Spitzeepositive
Laces
(mA)(mA)
negative
Spitzenegative
top
(mA)(mA)
Frequenz Stärke des
abgekühlten
FilmsFrequency strength of
cooled down
Films
OcHz (μπι)OcHz (μπι)
Breite desWidth of
abgekühltencooled down
FilmsFilms
(m)(m)
27,427.4
8,58.5
16,716.7
16,516.5
7,47.4
17,417.4
28,728.7
6,16.1
17,717.7
5,0
7,0
7,0
7,0
7,0
4,5
4,5
5,5
4,05.0
7.0
7.0
7.0
7.0
4.5
4.5
5.5
4.0
7,0 5,5 6,0 5,5 8,5 7,0 7,0 6,5 6,37.0 5.5 6.0 5.5 8.5 7.0 7.0 6.5 6.3
3,0 5,5 6,0 4,5 2,1 1,0 1,0 2,5 2,33.0 5.5 6.0 4.5 2.1 1.0 1.0 2.5 2.3
1,50
1,26
2,74
2,45
0,84
2,88
2,881.50
1.26
2.74
2.45
0.84
2.88
2.88
1,27
1,47
3,32
2,74
0,53
0,87
0,431.27
1.47
3.32
2.74
0.53
0.87
0.43
2,5
2,5
1,0
1.0
2,5
2,5
2,5
2,52.5
2.5
1.0
1.0
2.5
2.5
2.5
2.5
150150
150150
7575
7575
400400
275275
200200
19001900
475475
0,270.27
0,250.25
0,2450.245
0,2450.245
0,370.37
0,6750.675
0,670.67
0,750.75
0,780.78
Die Stromspitze wurde bei den Beispielen 9 und 10 nicht gemessen; es wurden jedoch bei Verdunkelung positive und negative Korona an der Drahtelektrode beobachtet, was darauf hinweist, daß elektrostatische Ladungen für Anheftströme beider Polaritäten erzeugt wurden.The current peak was not measured in Examples 9 and 10; however, it was darkened positive and negative corona observed on the wire electrode, indicating that electrostatic Charges for attachment currents of both polarities were generated.
Der bei jedem dieser Beispiele erhaltene abgekühlte Film war in hinreichend amorphen Zustand abgekühlt und besaß gute Oberflächenqualität sowie kein Querstreifenschäden.The cooled film obtained in each of these examples was cooled to a sufficiently amorphous state and had good surface quality and no horizontal stripe damage.
Jeder der abgekühlten Filme wurde einem hei kömmlichen Prozeß zur Molekularorientierung durc biaxiales Strecken des Films auf etwa das dreifach seiner ursprünglichen Abmessungen in zueinande senkrechten Richtungen und Wärmeverfestigen untei zogen. Der biaxial orientierte und wärmeverfestigl Film zeigte ebenfalls gute Oberflächenqualität.Each of the cooled films was subjected to a conventional molecular orientation process biaxially stretching the film together to about three times its original dimensions perpendicular directions and heat hardening. The biaxially oriented and heat-hardening Film also showed good surface quality.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (5)
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