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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von aus Thermoplasten extrudierten
Folienmaterialien Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Herstellen von aus Thermoplasten extrudierten Folienmaterialien und insbesondere
ein Verfahren, bei welchem ein thermoplastisches Polymerisat bei niedrigen Drucken
extrudiert und zu einem bestimmten Produkt mit gewünschten Oberflächen- und physikalischen
Eigenschaften geformt wird.
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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Herstellen
einer Polymerisatschmelze, die zwischen zwei endlosen Bändern angeordnet wird. Die
Bänder werden synchron von der Quelle des geschmolzenen Polymerisats wegbewegt.
Die Bänder sind so positioniert gehalten, daß man annähernd die Form des extrudierten
Kunststoffteils erhält. Die Bandoberfläche wird an der Stelle des Eintritts der
Kunst stoffschmelze auf einer solchen Temperatur gehalten, daß das geschmolzene
Polymerisat an der Bandoberfläche anhaftet. In einer Zone längs des Bandes sind
Kühleinrichtungen vorgesehen, die mit einer Geschwindigkeit kühlen, daß eine Verfestigung
des Thermoplastes erfolgt, so daß man isotrope
und verbesserte physikalische
Eigenschaften erhält. Schließlich wird auf eine solche Temperatur abgekühlt, daß
die Kunststoffbahn bzw. die Folie sich leicht von den Bandoberflächen trennt.
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Die mit dem Kuntstoff in Kontakt kommenden Oberflächen der endlosen
Bänder können gewünschtenfalls in irgendeiner Form gemustert sein. Bevorzugt werden
jedoch glatte, polierte Metallbänder, um glatte, thermoplastische Folien optischer
Qualität herzustellen.
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Sowohl glatte wie auch mit verschiedenen Oberflächentexturen, wie
Wellungen oder Riefen, versehene Kunststoffolie wird in zunehmendem Maße in der
Architektur und als Glasscheiben bei sich bewegenden Fahrzeugen verwendet. Die gebildete
Kunststoffbahn kann durch Wärme- oder Vakuumverformung verschiedene Gestalten erhalten,
so daß man die Folie beispielsweise als innen beleuchtete Schilder,Leuchtkörper,
Oberlichter und für viele andere industriellen Verwendungszwecke verwenden kann.
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Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Produktes
ist das Extrudieren. Dabei wird eine thermoplastische Polymerisatschmelze mittels
eines Hochdruck-Schneckenextruders oder einer anderen Polymerisatschmelzenpumpe
in ein Formwerkzeug oder in eine einen festen Körper aufweisende Vorrichtung zur
Bildung einer Folie gefördert. Die Schmelze wird durch eine Düse an dem Werkzeugausgang
gedrückt, die so ausgelegt ist, daß der Polymerisatschmelze die Gesamtform der gewünschten
Querschnitt skonfigurat ion gegeben wird. Die kontinuierlich gebildetepolymerisatschmelze
wird dann mittels eines kontinuierlichen Abnahmesystems weiterbehandelt.
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Man kennt bereits mehrere Arten von Extruder- bzw. Strangpreßwerkzeugen,
die jedoch alle den einen oder den anderen Fehler haben, der dem Durchsatz und der
Qualität der erzeugten thermoplastischen Folie ernsthafte Grenzen setzt und zwar
aus einem oder mehreren der folgenden Gründe: Die viskose Masse des geschmolzenen
Polymerisates in dem Werkzeug muß einem hohen Druck und hohen Scherkräften ausgesetzt
werden, damit der erforderliche Formungsdruck an der Düse des Werkzeugs hervorgerufen
werden kann. Das Fördern der Polymerisatschmelzen bei solchen hohen Drucken erfordert
eine kostspielige Hochleistungspumpenausrüstung zum Erzeugen hoher Drucke. Weiterhin
führen die hohen Scherkräfte, denen die Schmelze bei hohen Durchsätzen ausgesetzt
ist, zu einer beträchtlichen Wärmeableitung bzw. zu einem beträchtlichen Wärmeverlust,
der eine thermische Zersetzung des Polymerisates verursacht, was sich in dem Extrudat
durch Entfärbung und einen Verlust der gewünschten Produkteigenschaften zeigt. Eine
Reihe anderer unerwünschter Mängel in dem Extrudat bzw.
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stranggepreßten Produkt werden durch den mechanischen Aufbau der bestehenden
Strangpreßwerkzeuge herbeigeführt. Dies sind: "Schmelzbruch" (melt fracture), "rauhe
Oberfläche" (shark skin), "Austreten der Platte" (plate out) und "Schwellen des
Werkzeugs" (die swell). Diese Effekte sind bekannt und werden entweder durch hohe
Scherungen oder hohe Temperaturen hervorgerufen, und zwar immer dann, wenn Polymerisate
mit hohem Molekulargewicht mit erhöhten Mengenströmen behandelt werden. Ein weiteres
Problem der bekannten Strangpreßwerkzeuge ergibt sich daraus, daß dafür zu sorgen
ist, daß die Schmelze den Abgabeschlitz mit der gleichen Geschwindigkeit über der
ganzen Breite verläßt. Um dies zu erreichen, wird der Strömungsquerschnitt mittels
einer"Drosselstange" eingeengt, die so breit wie das Werkzeug ist. Das Profil dieses
Elementes muß über der Breite den Materialbedingungen entsprechend justiert werden,
so daß eine wiederholte Einstellung und Korrektur erforderlich ist.
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Zusätzlich zu den bei dem Strangpreßwerkzeug auftretenden Problemen
erzeugen die hohen, auf das System wirkenden Reaktionsdrucke bzw. Rückdrucke Instabilitäten
in der Förder- und Pumpausrüstung, was auch zu einem ernsthaften Mangel an der Folie
führen kann, der unter der Bezeichnung "Ströungslinien" (flow lines) oder Rippung
(nerve) bekannt ist.
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Das heutzutage gewöhnlich verwendete Abnahmesystem besteht aus einem
Gestell mit Polierwalzen, durch welche das Extrudat aus dem Werkzeug im allgemeinen
so hindurchgeht, daß die beiden Strangpreßoberflächen während annähernd der gleichen
Zeit in Kontakt mit den Walzen stehen (US-PS 2 791 801) Dabei kann ein Kühlabschnitt
in Form eines Tisches vorgesehen sein, über den das Strangpreßgut geht. Ein Zugstangengestell,
das im allgemeinen aus Kautschukrollen besteht, zieht das Strangpreßgut durch die
Polierwalzen und von dem Extruder weg.
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Es gibt bereits eine Anzahl von Abnahmesystemen, von denen eins näher
erläutert wird. Zusätzlich zu den Begrenzungen der Extrusionsgeschwindigkeit und
der Folienqualität aufgrund der vorhandenen Strangpreßwerkzeuge ergeben sich weitere
Einschränkungen des Verfahrens durch wenigstens einen oder im allgemeinen mehrere
Mängel bei den bekannten Abnahmesystemen.
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Durch Einsatz der zur Zeit bekannten Abnahmesysteme wird die Strangpreßgegchwindigkeit
der Anordnung insgesamt durch die Abnahmegeschwindigkeit begrenzt. Eine einfache
Zunahme der Strangpreßgeschwindigkeit ermöglicht keine ausreichende Kühlzeit, während
die Folie bzw. Bahn sich in den Polierwalzen und auf dem Kühltisch befindet, was
zu einer schlechten Folienqualität führt. Weiterhin ist eine größere Dehnung in
der Abnahmerichtung in der Praxis nicht vermeidbar, was zu einer größeren Schrumpfung
in Maschinenrichtung
(MR) als in Querrichtung (QR) führt. Das Molekulargewicht
der Kunststoffolien insbesondere von Polymerisaten niedrigerer Alcylmethacrylate
soll im allgemeinen so hoch wie praktisch möglich sein, um besser physikalische
Eigenschaften, insbesondere bezüglich der Verformung unter Last bei erhöhten Temperaturen
zu erhalten. Bei den zur Zeit verfügbaren Extrudier- und Poliersystemen ist das
Molekulargewicht der Thermoplaste, die verarbeitet werden können, stark begrenzt,
um ungenügende physikalische Eigenschaften des extrudierten Produkts, verglichen
mit anderen Prozessen, beispielsweise Gießprozessen, soweit wie möglich auszuschließen
(US-PS 3 422 178). Bei höherem Molekulargewicht führt die Scherwirkung im Strangpreßwerkzeug
zu einer Orientierung und zu mangelhafter Oberflächenqualität, die in den Polierwalzen
nicht genügend kompensiert werden kann. Wenn das Molekulargewicht erhöht wird, wird
die Oberfläche des extrudierten Gutes rauh, was als "Orangenschaleneffekt" bekannt
ist. Wenn das Molekulargewicht weiter zunimmt, erhält man durch das Ausgasen von
Monomerem, das nicht reagiert hat, eine aufgerauhte Oberfläche, die an den Polierwalzen
nicht verbessert werden kann.
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Bei Anwendung der zur Zeit verfügbaren Verfahren sind die extrudierten
Teile nicht dimensionsstabil, d. h. bei erhöhten Extrusionstemperaturen ergibt sich
eine beträchtliche Anderung der Abmessung, insbesondere in sich ändernden Anteilen,
was von der Versuchsrichtung abhängt. Wenn ein solches extrudiertes Teil wieder
auf Temperaturen erhitzt wird, die noch unter denen bei der Thermoverformung benutzten
liegen, ist eine Schrumpfung von 5 bis lo % in der Länge längs der Strangpreßrichtung
und demzufolge eine Dehnung und so eine Schrumpfung um ein geringeres Maß in Querrichtung
nicht ungewöhnlich. Dickenänderungen können ebenfalls eintreten. Dieser Stabilitätsmangel
ist bei einer extrudierten Kunststoffbahn für einen Hersteller besonders ungünstig,
der
anschließend der Kunststoffolie durch Thermoformung die für den Handel erforderliche
Gestaltung geben will.
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Diese Änderung der Form kann auch unter direkter Sonnenlichteinstrahlung
und der damit verbundenen Erhitzung auftreten.
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Unter Verwendung von üblichen Folienherstell- und -abnahmesystemen
werden somit bedeutende innere Spannungen in den Kunststoffgegenstand während des
schnellen Abkühlens an den Polierwalzen bzw. -rollen und an anderen Bauteilen des
Abnahmesystems "eingefroren". Diese inneren Spannungen führen zu einem anisotropen
Verhalten des extrudierten Teils. Durch diese inneren Spannungen werden die mechanischen
Eigenschaften, insbesondere die Stoßfestigkeit und die Dehnung, nachteilig beeinflußt.
Die chemische Resistenz wird schlechter, was sich durch Rißbildung beim Kontakt
mit verschiedenen Chemikalien zeigt. Außerdem stellt man eine verschlechterte Wetterfestigkeit
fest. Insgesamt führt die schnelle Abkühlgeschwindigkeit, die durch die hohen Produktionsraten
erforderlich wird, zu schlechteren physikalischen Eigenschaften.
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Insbesondere erhält man bei hohen Abkühlgeschwindigkeiten einen verschlechterten
Widerstand gegen Verformung bei erhöhten Temperaturen.
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Es ist bereits eine Reihe von Vorrichtungen bekannt, bei welchen paarweise
nebeneinander bzw. aufeinander gelegte endlose Bänder zur Herstellung oder zum Polieren
von Kunststoffen in Folienform verwendet werden. Diese Vorrichtungen sind im allgemeinen
eingesetzt zum Umwandeln von polymerisierbaren Monomer/Polymerisatsirups zu gegossener
Folie (US-PSn 2 500 728, 3 376 371, 3 422 178), zum Polieren einer vorgeformten
extrudierten Folie (US-PS 2 574 588) oder zum Umsetzen von relativ unviskosen Polymerisat
schmelen und weich gemachten Zusammensetzungen in Folienform (US-PSn 2 o75 735,
2 o75 178, 2 515 243, 2 537 311).
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Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren zum Umwandeln von nicht weich
gemachten viskosen Polymerisatschmelzen geschaffen, deren Molekulargewicht verglichen
mit den gegenwärtig zur Folie durch Verwendung der Extruder-Werkzeug-Walzen-Technologie
verarbeiteten Schmelzen gleich oder höher ist und deren Strömungseigenschaften gleich
oder starrer sind.
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So ist es beispielsweise möglich, mit diesem Verfahren Polymethylmethacrylatfolie
mit Mv<9300 ooo in eine Folie mit hervorragender Oberflächenqualität umzuwandeln,
welche isotrope Schrumpfeigenschaften hat. Im Gegensatz dazu ergibt Polymethylmethacrylat
mit Mv 200 000 (beispielsweise Plexiglas V 415 , das im Augenblick im Handel erhältliche
Acrylpulver für die Formung mit dem höchsten Molekulargewicht), wenn es unter Verwendung
einer herkömmlichen Extruder-Werkzeug-Walzen-Anordnung verarbeitet wird, eine Folie,
die trüb ist, einen geringen Glanz bzw. eine geringe Glätte hat und beim Schrumpfen
eine große Kontraktion in Maschinenrichtung und Expansion in Richtung der Stärke
und Breite aufweist.
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Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen wird die Notwendigkeit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens ersichtlich,
wobei höhere Strangpreßgeschwindigkeiten bei niedrigeren Drucken erreicht werden,
was für das Strangpreßgerät von Vorteil ist.
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Außerdem besteht ein Bedürfnis für Kunststoffolien mit den physikalischen
Eigenschaften, wie sie durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielbar sind. Die
Dimensionsstabilität bzw. Abmessungsstabilität ist eine bedeutende physikalische
Eigenschaft für viele Verwendungszwecke. So begrenzt beispielsweise der relativ
niedrige Widerstand gegen Verformung bei hohen Temperaturen von Polyvinylchlorid
und Mischpolymerisaten
davon die Einsatzmöglichkeit dieses Kunststoffs
in Folienform beträchtlich. Höhere Temperaturen, wie sie unter dem Einfluß des direkten
Sonnenlichtes auftreten, können zu einem anisotropen Schrumpfen führen, was zu großen
Beanspruchungen an der Befestigung und an Nähten führt, wenn die Folie für bautechnische
Anwendungen benutzt wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von thermoplastischer Folie zu schaffen,
wobei die Größe und Kosten der Vorrichtungselemente für das Pumpen und Fördern der
Schmelze gegenüber den zur Ausführung der herkömmlichen Formungsmaßnahmen verwendeten
Elemente beträchtlich verringert sein sollen. Dabei soll die Herstellung des thermoplastischen
Materials in Folienform sehr schnell erfolgen, wobei die Folie frei von Mängeln
ist, die durch übermäßige Scherkräfte hervorgerufen werden, wie sie durch die üblicherweise
verwendeten Strangpreßwerkzeuge bedingt sind. Bei der Formung der thermoplastischen
Folie soll die Breite der Folie durch Einstellen der linearen Abnahmegeschwindigkeit
gesteuert werden. Außerdem soll ein gleichmäßiger Schmelzenstrom über der ganzen
Breite der gebildeten Polymerisatbahn aufrechterhalten werden, ohne daß mechanische
Einschränkeinrichtungen, wie eine "Drosselstange",verwendet werden. Unter Erreichung
einer axzeptablen Oberfläche und von Dimensionseigenschaften bei höheren linearen
Abnahmegeschwindigkeiten als sie bisher möglich waren, soll eine thermoplastische
Folie höheren Molekulargewichts hergestellt werden. Mit der gleichen Vorrichtung
sollen dabei polierte thermoplastische Folien aus Standard-Polymerisat-Strangpreßstoffen
herstellbar sein, wobei der Spielraum für die Schmelzentemperatur der zu extrudierenden
Stoffe, die verarbeitet werden können, breiter sein soll. Mit der Vorrichtung sollen
sich aus thermoplastischen Materialien Folien hoher Oberflächenqualität her stellen
lassen, wobei für eine einfache Anpassung an Änderungen der thermoplastischen Zusammensetzung
Sorge getragen ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gelöst,
die ein endloses Bandpaar als Niederdruckwerkzeug oder Folien bildende Einrichtung
und als Abnahme system zur Formung extrudierter Polymerisatschmelzen zu thermoplastischer
Folie verwenden. Die Folie hat isotrope Eigenschaften, eine verbesserte Dimensionsstabilität
und verbesserte Oberflächeneigenschaften. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt
die Aufnahme eines Stranges der extrudierten Polymerisatschmelze zwischen den endlosen,
sich bewegenden Bändern, das Halten des Kontakt bereichs zwischen der Schmelze und
den Bändern auf einer Temperatur, die es der Schmelze ermöglicht, an den Bändern
zu haften, das Verformen des Schmelzenstrangs zu einer Bahn der gewünschten Abmessungen
durch Zusammendrücken, Ausbreiten und Abflachen zwischen den Bändern und das stufenweise
Abkühlen der thermoplastischen Bahn zwischen den Bändern unter solchen Bedingungen,
daß die fertiggestellten thermoplastischen Folien vor ihrer Trennung von den Bändern
isotrope Eigenschaften haben.
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Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt schematisch in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße
Anordnung.
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Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht eine Ausführungsform eines transportablen
Doppelbandabschnittes der Vorrichrichtung von Fig. 1.
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Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtungsteil von Fig. 2.
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Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht vergrößert das stromauf gelegene
Teil der Vorrichtung von Fig. 2, welches zum Formen und Pressen der Bahn benutzt
wird.
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Fig. 5 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf ein Teil der Vorrichtung längs der
Linie 6-6 von Fig. 5.
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Fig. 7 zeigt in einer Seitenansicht eine dritte Ausführungsform eines
transportablen Abschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Doppelband.
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Fig. 8 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 7.
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Fig. 9 zeigt in einer Seitenansicht vergrößert das stromauf gelegene
Teil der Vorrichtung von Fig. 7, welches zum Formen und Pressen der Folie benutzt
wird.
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Fig. lo zeigt schematisch in einer Seitenansicht eine vierte Ausführungsform
der Erfindung.
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Fig. 11 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsform der Erfindung.
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Die in den Figuren 1 bis 5 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung 9
dient zum kontinuierlichen Herstellen von thermoplastischen Folien mit doppelten
polierten Oberflächen. Die Vorrichtung 9 hat eine Niederdruckstrangpreßmaschine
lo für Kunststoff mit einer einzigen Schnecke oder einer Doppelschnecke. Die Maschine
sitzt auf einem geeigneten Untergestell 11 mit wahlweise einer einzigen oder mehreren
Entlüftungen 12. Die Maschine ist so ausgelegt, daß die Kunststoffschmelze bei niedrigem
Druck gefördert wird. Ein Ansatz 13 dient zur Erzeugung eines ununterbrochenen Extrudats
oder Strangs 14 eines ausgewählten thermoplastischen Materials in einem Temperaturbereich,
der über der Übergangs- bzw. Einfriertemperatur, jedoch unter der Temperatur liegt,
bei der
eine Zersetzung eintritt. Zur Verarbeitung der Polymerisate
mit höherem Molekulargewicht, die hier verwendet werden können, können zusätzliche
Entlüftungen vorgesehen sein.
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Der Extruder ist an einem Ende mit einem Fülltrichter 15 versehen,
in den das thermoplastische Material in Teilchenform oder als Schmelze eingegeben
wird. Dieses Material wird in der Strangpreßmaschine erhitzt und behandelt, so daß
es weich gemacht und entgast ist.
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Alternativ kann das Polymerisat oder Mischpolymerisat in einem herkömmlichen,
nicht gezeigten Reaktor gleichzeitig synthetisiert und direkt in Sirupform in die
Extrudereinfüllung zum Entgasen und Pumpen zum Ansatz 13 eingeführt werden. Thermoplastische
Materialien, bei denen ein Entgasen nicht erforderlich ist, werden in einem Mischer
der Bauweise Brabender weich gemacht und bearbeitet und direkt in den Ansatz 13
geführt. Beispielsweise Rezepte von Polymerisatmaterial, die erfolgreich in der
erfindungsgemäßen Vorrichtung verarbeitet werden können,werden später angeführt.
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Das Bauteil 13 besteht aus einem beheizten Ansatz, der so geformt
ist, daß ein kontinuierlicher Schmelzenstrang irgendeines geeigneten Querschnitts
erzeugt wird, der auf die Einrichtung zum Pumpen der Schmelze keinen wesentlichen
Gegendruck bzw. Rückdruck ausübt. Dieser Ansatz hat die Funktion, den Schmelzenstrang
sofort der Einlaßseite des aus einem Doppelband bestehenden Folienformungs- und
Abnahmesystems zuzuführen, um eine wesentliche Abkühlung des Strangs zu verhindern.
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Ein langgestreckter horizontaler Rahmen 16a, der wahlweise auf Rollenfüßen
sitzt, dient als Basisplatte für vertikale Abstützungen 18a, 18b bzw. 18c in Form
von Stahlträgern.
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Innerhalb dieser Träger sind senkrecht dazu obere und untere Bandhalteelemente
19a bzw. 19b angeordnet. Das Element 19a ist beispielsweise in an seiner Außenseite
befestigten Backen 20a, 20b und 20c (Fig. 2) gleitend verschiebbar angeordnet.
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Ein paralleles Paar von horizontal angeordneten und vertikal übereinandergesetzten
Zylinderrollen 21a und 21b ist drehbar gelagert und am Bahn- bzw. Folienaufnahmeende
(stromauf) der Elemente 19a und 19b angeordnet. In gleicher Weise ist ein zweites
Paar von Zylinderrollen 22a und 22b drehbar gelagert am Abgabeende (stromab) des
gleichen Halteelementes angeordnet.
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Am Rahmen 16a sitzt ein geeignet bemessener Motor 23 mit variabler
Drehzahl, dessen Welle mechanisch mit einem herkömmlichen Vorgelege 24 gekuppelt
ist. Davon vertikal ausgehend erstreckt sich eine Antriebswelle 25, die durch herkömmliche
Getriebe 26a und 26b hindurchgeht, welche an den nicht sichtbaren horizontalen Wellen
der Abgaberollen 22a bzw. 22b angreifen und diese antreiben, so daß diese Rollen
mit variablen Drehzahlen angetrieben werden können. Dies ermöglicht lineare Abführungsgeschwindigkeiten
für die Folie, wobei diese Geschwindigkeiten in einem weiten Bereich geändert werden
können.
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Im Abstand zwischen den beiden Paaren von Rollen ist eine Vielzahl
von Luftbürsten 27a bis 27d angeordnet, wofür eine nicht gezeigte herkömmliche Druckluftquelle
verwendet wird. Die Luftbürsten sind üblicherweise innerhalb der Bänder angeordnet,
vorzugsweise auf den letzten drei Vierteln der horizontalen Laufbahn des Bandes
oder auch innerhalb des unteren der endlosen Federstahlbänder 28a und 28b.
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Diese Einrichtungen dienen dazu, den Grad der Abkühlung des thermoplastischen
Strangs 14 zu regulieren, wenn die Kühlung durch die Umgebung sich als unzureichend
erweist, um
abschließend einen Zustand unter der Glastemperatur
der Bahn an der Stelle der Folienabnahme zu erhalten und um weiterhin ein Abtrennen
der polierten Folie ohne Anhaften an einem der Bänder zu ermöglichen. Für bestimmte
Anwendungszwecke ist es besonders praktisch, wenn die Umgebungstemperatur ausreicht,
um beide Bänder zu kühlen, ohne daß zusätzliche mechanische Kühleinrichtungen erforderlich
sind.
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Vorzugsweise beträgt der Abstand vom Luftbürstenaustritt zur Bandoberfläche
etwa das Achtfache der Schlitzbreite für die maximale Kühlung.
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Wenn die gekühlte Folie bzw. Bahn aus dem System austritt, kann sie
auf einer nicht gezeigten Speicherrolle aufgewickelt werden, vorausgesetzt, daß
sie ausreichend flexibel ist. Steifere Folien können über einen Schneidtisch 29
geführt werden, wo ein Schneidmesser 31 Tafeln geeigneter linearer Abmessung abschneidet.
Das Messer kann von Hand betätigt werden oder mit einer nicht gezeigten automatischen
Aktiviereinrichtung gekuppelt sein.
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Einer der Hauptunterschiede bezüglich der Verwendung eines flachen
endlosen Stahlbandes mit einer bei der erfindungsgemäßen Maschine geforderten Größe
besteht darin, den Lauf ausgerichtet beizubehalten, wobei eine verwendbare Bandgröße
bei einer Breite von annähernd 1,5 m (5 ft) und einer Länge zwischen 9 und 76 m
(30 bis 250 ft) liegt. Ein Stahlband reagiert auf einer Rolle genau entgegengesetzt
zu einem Band aus Leder oder Tuch, d. h. während ein Leder- oder Tuchband immer
zu der hohen Seite oder Wölbung der Rolle hinläuft, neigt ein Stahlband dazu, sich
zu der Seite der Rolle mit dem niedrigen Druck hinzubewegen.
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Erfindungsgemäß wird deshalb für die Aufrechterhaltung einer gleichförmigen
Spannung auf das Stahlband an beiden Seiten der Antriebsrollen gesorgt, so daß im
wesentlichen
keine relativ hohe oder niedrige Seite auf den Rollen
vorhanden ist und das Band in einem zufriedenstellenden Grad ausgerichtet läuft.
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Die mit Luft betätigten Aufnahmezylinder 32a und 32b sind deshalb
an den äußeren Aufnahmeenden der horizontalen Elemente 19a und 19b befestigt. Sie
sind mechanisch mit den Abnahmerollenachsen 33a und 33b gekuppelt. Durch deren Betätigung
werden sie dazu benutzt, die Bandspannung innerhalb vorgeschriebener Grenzen zu
halten, um Änderungen in der Bandlänge infolge Erwärmung und dergleichen zu kompensieren.
Dies wird noch näher anhand von Fig. 4 erläutert.
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Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt ist, ist ein Steuersystem 34 vorgesehen,
welches auf herkömmliche Weise drei Variable steuert, nämlich i) die lineare Geschwindigkeit
bzw. Laufgeschwindigkeit der angetriebenen Rollen 26a und 26b, 2) den Volumenstrom
der Luft, welche von den Luftbürsten 27a bis 27d abströmt, und 3) die Temperatur
der Aufnahmerollen21a und 21b, die innerhalb eines Temperaturgradienten gehalten
werden muß, der von oberhalb der Glas- bzw. Glasungstemperatur des speziellen zu
polierenden Kunststoffs bis unter dessen Zerfallstemperatur reicht.
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Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind die Doppelbandabschnitte mit einer
einstellbaren Halterungseinrichtung versehen, um die die Bahn bzw. die Folie bildende
Öffnung verändern zu können, die von den Teilen der sich bewegenden Bänder 28a und
28b begrenzt wird, wenn sie sich in nächster Nähe parallel zueinander befinden.
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Mit ihren oberen Enden sind an dem horizontalen Massivteil 35 durch
äußere einstellbare Arretiermuttern 38a, 38b und 38c die stangenförmigm Halteelemente
18a, 18b und 18c starr befestigt. Die herabhängenden unteren Enden der Stangen 36a
und 37a stehen in Gewindeeingriff mit Bügeln 39a bzw. 40a, die ebenfalls an der
äußeren horizontalen Oberfläche eines oberen Halteelementes 19a befestigt sind.
Gewünschtenfalls kann ein gleicher Satz von mit Gewinde versehenen Stangen an der
gegenüberliegenden, verdeckten Seite der Elemente 19a und 19b bei Systemen ausreichender
Größe angebracht werden.
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Dies würde jedoch erfordern, daß die Stahlbänder zu Endlosbändern
verschweißt werden, nachdem sie auf den Rollen montiert sind.
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Eine koordinierte Einstellung der Lagearretierungsmuttern 41a und
42a gestattet das Anheben oder Absenken der Position eines Elementes 19a relativ
zu jedem Absteifelement 35 oder zu dem unteren Rollenhalteelement l9b, wodurch die
zwischen den Bändern begrenzte Öffnung wie gewünscht in grobem Rahmen variiert werden
kann.
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Ein zweites Paar von längeren, wenigstens teilweise mit Gewinde versehenen
kreisförmigen Stangen 43a und 44a ist jeweils mit den oberen Enden an dem Element
35 durch Arretieranordnungen 45a und 46a befestigt. Die herabhängenden unteren Enden
befinden sich in Gewindeeingriff mit Bügeln 47a und 48a, die an der Oberfläche des
horizontalen unteren Halteelementes 19b befestigt sind. In gleicher Weise wie bei
den Stangen 36a und 37a ermöglicht die Einstellung der Lage der Arretieranordnungen
eine Änderung der Lage des unteren Elementes 19b relativ zu dem oberen Element 19a
und dem Absteifteil 35, wobei man wieder den entsprechenden Effekt hinsichtlich
der Größe der durch die Bänder begrenzten Öffnung erhält.
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Die Wirkung der Bandspanneinrichtung wird im folgenden anhand Fig.
4 erläutert. Eine gleichförmige Bandspannung wird durch Verwendung der hydraulisch
verriegelten bzw.
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verblockten Aufnahmezylinder 32a und 32b erreicht, die mechanisch
den gezeigten Rollenachsen 33a und 33b der Rollen 21a bzw. 21b zugeordnet sind.
Ein weiteres Paar von Zylindern 52a und 52b (Fig. 3) ist gegenüber auf der anderen
Seite der Anordnung angebracht, wo sie mechanisch mit den gegenüberliegenden Enden
der Achsen 33a und 33b gekuppelt sind, wobei jedoch dieses Paar mit dem ersten Paar
in Wirkungsverbindung gekoppelt ist.
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Die mit einem Fluid, zweckmäßigerweise mit Druckluft, von einer gemeinsamen,
nicht gezeigten Versorgungsquelle beaufschlagten Zylinder haben jeweils einen Kolben.
Die äußeren Verbindungsstangen 56a und 56b der Kolben erstrecken sich zu den jeweiligen
Lagerblöcken 57a und 57b. Diese Blöcke, die nach innen durch die Bandspannung vorgespannt
sind, gleiten in sich horizontal erstreckenden rechteckigen Schlitzen 58a und 58b
in dem Aufnahmeende der Elemente 19a und 19b. Ein Paar von Schäften 59a und 59b
erstreckt sich in fester Beziehung von den Blöcken in direkter oder paralleler Ausrichtung
zu den Zylinderstangen 56a und 56b.
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Die Schäfte 59a und 59b, die als Gewindezapfen 60a und 60b enden,
stehen in Gewindeeingriff mit mit Gewinde versehenen Querstäben 61a und 61b, die
in einem Schiebeeingriff in den Wänden der horizontalen Schlitze 62a und 62b der
Halteelemente 19a und 19b sitzen.
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Ebenfalls mit Gewindeenden 63a und 63b sind Schäfte 56a und 56b versehen,
die an der Spannungseinstellstange 61a bzw. 61b angreifen. Diese Querstangen ermöglichen
eine Grundeinstellung der Lage der Rollenachsen 33a und 33b in ihren jeweiligen
Schlitzen, bevor das Band anläuft. Während des Betriebs wird eine feinere Änderung
der Bandspannung
dadurch erreicht, daß das Luftvolumen innerhalb
der Luftzylinder variiert wird, wodurch eine Kompensationsbewegung der Lager über
das vorstehend beschriebene Gestänge bewirkt wird.
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Die Ungleichförmigkeiten in der Bandlänge werden im allgemeinen völlig
durch Einstellen der Lage der Rollenachsen kompensiert, was dazu führt, daß die
Spannung an den Bändern längs der Laufflächenlänge im wesentlichen gleichförmig
gehalten wird und daß die Neigung des Bandes, zu einer Seite der Rolle mit niedrigem
Druck zu laufen, beseitigt wird.
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Man sieht, daß die Kolben in den jeweiligen Zylindern synchron zueinander
in einer horizontalen Ebene bewegt werden, während eine variable äußere Vorspannung
zu jeder Zeit an den Rollenachsen aufrechterhalten wird. Da alle Zylinder mit einem
Fluid bei gleichem Druck beaufschlagt werden und alle Kolben den gleichen Durchmesser
haben, wird der Quellen- bzw. Ursprungsdruck der Rollen gegen die Bänder gleichförmig
gehalten.
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Zusätzlich zum Ausgleich von Unregelmäßigkeiten beim fertiggestellten
Stahlband ermöglicht der Aufnahmemechanismus auch eine Anpassung an eine Dehnung
und Kontraktion der Bänder, wenn sie während des Betriebs der Maschine erhitzt werden
oder sich beim Anhalten der Maschine abkühlen.
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So sind bei einer Ausführungsform zwei Federbänder in die endlosen
Bänder eingearbeitet. Vor der Installierung werden die Bänder mit Siliciumcarbidpapier
(Nr. 6ovo) in Petroläther bzw. Waschbenzin (BP 45o0F) poliert, so daß man eine Oberflächengüte
mittlerer Glätte erhält. Um einen Stoß dort zu vermeiden, wo die Stahlbänder verbunden
sind, wird eine Schweißnaht verwendet.
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In Fig. 3, in der in der Draufsicht das obere Band 28a mit weggebrochenen
Teilen, um den Innenaufbau erkennbar zu machen, gezeigt ist, sind bestimmte Seiten-
bzw. Gegenelemente auf der vorher verdeckten Seite der Anordnung gezeigt, welche
die Bänder tragen und die Bandöffnung sowie die erforderliche Bandspannung aufrechterhalten.
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Dabei sind mehrere Metallrippen 59 vorgesehen, um die oberen horizontalen
Halteelemente 19a und 51a, die unteren Halteelemente 19b und 51b, die oberen Luftzylinder
32a und 52a und die unteren Zylinder 32b und 52b in einer bestimmten Beziehung voneinander
im Abstand zu halten.
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An dem unteren Element 19b ist eine mit Innengewinde versehene Stange
64 (Fig. 4) mit einem Gewindeschaft 65 verbunden, der nach oben daraus vorsteht
und in Gewindeeingriff mit einem zweiten Bügel 66 steht, der starr an dem oberen
Element 19a befestigt ist. Auf jeder Seite des Bügels 66 ist zum Befestigen des
Schaftes 65 in einer einstellbaren, jedoch beibehaltbaren Lage eine Arretiermutteranordnung
67 vorgesehen. Diese Anordnung gewährleistet eine feinere Einstellung der Öffnung
in der Nähe des Aufnahmeendes der Öffnung, die von den konvergierenden Bändern begrenzt
wird Weiterhin sind in geeigneter Weise Einrichtungen vorgesehen, um die Einzugsrollen
einstellbar innerhalb eines Temperaturgefälles zu erwärmen, welches von oberhalb
der Glastemperatur des zu polieren-den thermoplastischen Materials bis zu einer
weiteren Grenze reicht, die so festgelegt ist, daß das Erreichen der Zerfallstemperatur
vermieden wird. Um die Wirksamkeit des gezeigten Doppelbandsystems beim Policren
bzw. Glätten der Folienoberfläche auf ein Maximum zu bringen, sollte das Band vorzugsweise
so heiß wie die extrudierte Folie an der Aufnahme durch den Walzenspalt sein
Wahlweise
kann jedes Band an einer Stelle vor seiner Bewegung auf die Einzugsrollen 21a und
21b vorerhitzt werden, wobei elektrische Heizeinrichtungen 67a und 67b innerhalb
der Bänder geeignet positioniert werden. Die Heizeinrichtungen sind zweckmäßigerweise
an den horizontalen Flächen der Rahmen 19a und 19b befestigt.
-
Vorzugsweise werden die Rollen 21a und 21b kontinuierlich erhitzt,
um eine passende Bandaufnahmetemperatur zu gewährleisten und um den Wärmeverlust
der vorerhitzten Bänder auszuschließen, wenn sie mit den Rollenoberflächen in Kontakt
kommen. Zum Erhitzen der Rollen wird zweckmäßigerweise ein heißes Öl aufweisendes
System verwendet. Das auf eine regulierte Temperatur erhitzte Öl wird in jede Rolle
durch isolierte konzentrische Doppelrohrleitungen 68a und 68b eingeführt, geht durch
das Innenrohr, zirkuliert innerhalb des Ringes, der im Abstand von der Außenwand
begrenzt wird, und wird daraus abgezogen. Durch diese Annäherung wird eine gute
Temperatureinstellung der Rollen möglich, die in einem typischen Fall auf 2040C
(400 F) gehalten werden.
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Bei der Verarbeitung eines kontinuierlich extrudierten Polymethylmethacrylats
zu einer Folie erhält man gleichbleibend Folien gleichförmiger Schrumpfung.
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Die Rollen am Aufnahmeende werden aus mechanisch bearbeiteten Rohren
hergestellt und sind innen mit Leitblechen versehen, wobei ihr Durchmesser 30 cm
(12") beträgt und ihre Fläche 15 cm (6") breit ist. Die Antriebsrollen 22a und 22b
haben die gleichen Abmessungen. Die Rollen bestehen aus Stahl und haben eine 2,5
cm (1")starkeAbdeckung aus Chlorbutadien mit einer Shore-Härte von 80 (Neopren).
Um den Bandzug zu gewährleisten, sind die Walzen ballig gedreht, indem eine Verjüngung
nach innen vorgesehen ist, die sich von jedem Kreisrand aus 3,8 cm (1,5") erstreckt
und in der Tiefe am Umfang der Rollenfläche o,25 mm (o,ol") beträgt.
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Die Abnahmerollen an dem Doppelbandsystem werden durch ein mit heißem
Öl beschicktes System auf die gewünschte Temperatur, beispielsweise 2040C (400 F)
gebracht. Während des Aufheizens stehen die Bänder unter Spannung und bewegen sich
mit geringer Geschwindigkeit, beispielsweise 12,7 cm/min (5"/min). Wenn der Reaktor
und der Extruder betriebsbereit und die Bandrollen auf die gewünschte Temperatur
gebracht sind, wird das Band in die erforderliche Position bewegt und das von dem
Werkzeug austretende Polymerisat wird auf die untere Rolle geführt. Die Bandgeschwindigkeit
ist so eingestellt, daß sie dem Polymerisatmengenstrom entspricht, so daß man eine
minimale Aufschüttung von Polymerisat auf den Rollen erhält. Während dieser Bandanlaufperiode
wird das Band von zwei Luftbürsten 27a und 27b gekühlt, die etwa in der Mitte auf
dem Band angeordnet sind. Wenn der Bandbetrieb stabilisiert ist, wird das Kühlen
so justiert, daß die gewünschte Temperatur in dem Kühlabschnitt des Bandes aufrechterhalten
wird. Am Ende eines Laufs wird die Schmelzenzuführung unterbrochen, das Beheizen
der Abnahmerollen eingestellt, die Kühlung jedoch aufrechterhalten.
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Wenn die Rollen und das Band sich auf Umgebungstemperatur befinden,
kann das Band angehalten werden, wobei Papierstücke als Schutz zwischen den Bändern
angeordnet werden, bevor die Spannung an den Bändern aufgehoben wird.
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Damit man eine gute Folien- bzw. Bahnoberfläche erhält, müssen die
polierten Abschnitte der Bänder genau übereinander laufen, solang sie sich in Kontakt
mit der extrudierten Folie befinden. Dies wird erreicht durch 1) Antreiben beider
Bänder mit Kautschukrollen, die ihrerseits von der gleichen Kette angetrieben werden,
2>
Unterdrücken einer seitlichen Bewegung der beiden Bänder durch Führen der Bänder
zwischen Rollen auf der Rückseite, bevor sie in Kontakt mit den Spannrollen kommen,
und 3) Aufrechterhalten der Bandspannung, um ein Schlupfen der Bänder zu verhindern,
wenn sie erwärmt werden und demzufolge ausdehnen.
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Die hier beschriebenen Ausführungsformen werden gänzlich von einer
Seite aus abgestützt. Es ist auch möglich und bei Systemen bevorzugt, bei welchen
die Bänder größere Breiten haben, beispielsweise von bis zu 3,6 m (12'), die Rollen
und Bänder von zwei Seiten aus abzustützen.
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Die Verschweißung der Bänder und das Polieren erfolgt, während sie
an der Maschine installiert werden. Alternativ können auch entfernbare Abstützungen
für die zweite Seite verwendet werden, so daß die freitragende Halterung auf die
Montage und Demontage begrenzt ist, bei welchen eine wesentliche Spannung auf die
Bänder nicht vorhanden ist.
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Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist dazwischenliegend
ein Paar von zylindrischen Rollen 21c und 21d angeordnet, die in einem geeigneten
Abstand von dem vorderen Ende der Halteelemente drehbar gelagert sind. An dem stromab
gelegenen Ende der Halteteile ist das andere Paar von in gleicher Weise gelagerten
zylindrischen Rollen 22a und 22b angeordnet. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform
ist die Größe der Rollen 21a und 21b des ersten Paares so bemessen, daß ihr Durchmesser
kleiner ist als der der beiden anderen Paare von Rollen, so daß ein anfänglich konvergierender
Abschnitt 8 innerhalb der endlosen Bänder 28a und 28b begrenzt wird.
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Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform werden in geeigneter Weise
die hauptsächlichen Betriebsvariablen gesteuert, nämlich 1) die lineare Geschwindigkeit
bzw. Laufgeschwindigkeit der angetriebenen Rollen 22a und 22b, 2) der Volumenstrom
der aus den Luftbürsten 27a bis 27d abströmenden Luft, 3) die Temperatur der vorderen
Rollen 21a und 21b und 4) die Temperatur der Bandstützplatten 72a und 72b und die
Temperatur der Zwischenrollen 21c und 21d.
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Diese Temperaturen gemäß 3) und 4) müssen innerhalb eines Gefälles
aufrechterhalten werden, das von oberhalb der Glasübergangstemperatur des speziellen,
zu verarbeitenden Kunststoffs bis unter dessen Zersetzungstemperatur reicht.
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Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform hat der anfänglich konvergierende
Abschnitt 8, der innerhalb der Zweifach; bänder begrenzt wird, die Funktion eines
herkömmlichen Strangpreßwerkzeuges. Der von dem Ansatz 13 austretende Kunststoffschmelzenstrang
14 wird zwischen dem Spalt der vorderen beheizten Rollen 21a und 21b auf genommen
und in der sich verjüngenden Öffnung allmählich komprimiert, ausgebreitet und abgeflacht,
so daß, wenn der Schmelzenstrang den Spalt des zweiten Paares von erwärmten Rollen
2ic und 21d erreicht, er fast bis zu den äußeren Rändern des Paares von Bändern
reicht. Die endgültige Bandbreite wird sowohl durch den Volumenstrom der vom Ansatz
13 austretenden Schmelze als auch von der Laufgeschwindigkeit der doppelten Bänder
festgelegt. So kann bei einem bestimmten Volumenstrom die lineare Abnahmegeschwindigkeit
eingestellt werden, um eine Folie in irgendeiner gewünschten Breite zu erzeugen,
die
größer ist als die Breite des Beschickungsstranges, jedoch
kleiner als die der beiden Bänder. Die Abmessungsänderungen, denen der Beschickungsstrang
14 unterliegt, sind besser aus der Draufsicht von Fig. 6 zu ersehen, in der die
Umformung, welcher der Beschickungsstrang 14 unterliegt, für drei verschiedene Einstellungen
a, b und c der sich verjüngenden Öffnungen in dem Folien bildenden Abschnitt schematisch
dargestellt ist. Der völlig flach ausgebreitete Strang tritt dabei in den im wesentlichen
parallelen Kühlabschnitt der Bandlauffläche ein.
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Die Halteplatten 32a und 32b sind angrenzend an den zusammenlaufenden
bzw. konvergierenden Abschnitt der beiden Bänder und wischen den beiden vorstehend
genannten Paaren von Aufnahmerollen angeordnet. Diese Platten dienen dazu, die Wände
des konvergierenden Bandabschnittes gegen den Druck des Polymerisates abzustützen,
der dazu führen würde, diese Abschnitte der Bandlauffläche auszubauchen. Diese Platten
sind, wie in den Figuren 5 und 9 gezeigt ist, gerade bzw.
-
eben, können jedoch wahlweise gekrümmt sein, um den Bändern in dem
konvergierenden Abschnitt eine optimale Krümmung zu erteilen. Diese optimale Krümmung
wird für eine geeignete Steuerung der Geschwindigkeit eingestellt, mit der das Abflachen
und Verteilen bzw. Ausbreiten des Schmelzenstranges 14 so vorgenommen werden kann,
daß die Spannungen auf der Polymerisatschmelze, wenn sie zur Folie verformt wird,
ausgeglichen werden. Die Platten können gewünschtenfalls auch erwärmt werden, zweckmäßigerweise
durch anliegende oder innen eingegossene elektrische Heizeinrichtungen oder durch
mit umlaufendem Öl arbeitende Heizeinrichtungen. Bei hohen linearen Bandgeschwindigkeiten,können
diese Platten mit einer Schmiermittelauskleidung aus einem Lagermetall oder verstärktem
Polytetrafluoräthylen (Teflon) versehen werden, damit man einen niedrigen Reibungskoeffizienten
zwischen den Bändern und den Platten erhält. Alternativ können die Halteplatten
durch
einstellbare Rollen ersetzt werden, wie es nachstehend anhand einer weiteren Ausführungsform
erläutert wird, die in den Figuren to und 11 gezeigt ist. Damit die Bahn hinsichtlich
der Stärke über einem gewünschten Bereich veränderbar ist, ist der Doppelbandabschnitt
weiterhin mit einer einstellbaren Halteeinrichtung versehen, um die die Folie bildende
Öffnung veränderbar zu machen, die von den Teilen der beweglichen Bänder 28a und
28b begrenzt wird, wenn sich diese parallel mit dem geringsten Abstand gegenüberliegen.
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Mit ihren oberen Enden sind in einer festgelegten Lage die Haltestangen
18a, 18b und 18c an dem horizontalen massiven Element 35 durch äußere einstellbare
Arretiermuttern 38a, 38b und 38c befestigt. Die herabhängenden unteren Enden der
Stangen 36a, 37a und 37b befinden sich in Schraubeingriff mit Bügeln 39a, 40a bzw.
40b, die ebenfalls an der äußeren horizontalen Fläche des oberen Halteelementes
19a befestigt sind.
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Eine koordinierte Einstellung der Muttern 41a, 42a und 42b für die
Lagearretierung ermöglicht das Anheben und Absenken des Elementes 19a relativ entweder
zum Absteifelement 35 oder zu dem unteren Rollenhalteelement 19b, wodurch die Öffnung
zwischen den Bändern nach Wunsch verändert werden kann.
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Ein zweites Paar von längeren, wenigstens teilweise mit Gewinde versehenen
kreisförmigen Stangen 43a, 44a und 44b ist mit seinen oberen Enden an dem Element
35 durch Arretieranordnungen 45a, 46a und 46b befestigt. Die herabhängenden unteren
Enden befinden sich in Schraubeingriff mit Bügeln 47a, 48a und 48b, die an der Fläche
des horizontalen unteren Halteteils 19b befestigt sind. In gleicher Weise wie bei
den Stangen 36a, 37a und 37b ermöglicht die Einstellung der Lage der Arretieranordnungen
eine Änderung der Lage des unteren Elementes 19b relativ zum oberen Element 19a
und zum Absteifelement 35, wobei die geeignete Wirkung auf die Größe der von den
Bändern begrenzten Öffnung erreicht wird.
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Zusätzlich zu den Einrichtungen zum Andern der die Folie bildenden
Öffnung bei den Ausführungsformen von Fig. 1 und 5 sind bei der letzteren Ausführungsform
einstellbare Einrichtungen so vorgesehen, daß die Aufnahmeöffnung des konvergierenden
Abschnittes veränderbar ist, der von dem Spiel an dem Spalt des vorderen Paars von
Rollen 21a und 21b begrenzt wird. Wie aus Fig. 7 und8 zu ersehen ist, ermöglichen
geschmierte Gehrungsstöße 17a und 17b in dem oberen und unteren Halteelement 19a
und 19b die Einstellung der Lage der Arretiermuttern 41a und 45a unabhängig von
den Teilen 42a, 42b und 46a sowie 46b. Dadurch wird ein Anheben und Absenken des
vorderen Abschnittes des Halteelementes 19a und 19b ermöglicht, ohne daß die die
Folie bildende Öffnung geändert werden muß. Demzufolge können die vertikalen Lagen
der oberen und unteren Aufnahmerolle 21a und 21b auf die gewünschte Aufnahmeöffnung
innerhalb eines Bereichs eingestellt werden, der der Stärke des zugeführten Schmelzenstrangs
14 gleich ist oder kleiner als dieser ist. Diese Einstellung kann leicht ausgeführt
werden, wenn die Spannung auf die zwei Bänder aufgehoben ist.
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Vorzugsweise werden die Rollen 21a, 21b sowie 21c und 21d gemäß Fig.
9 kontinuierlich erhitzt, um eine angepaßte Bandaufnahmetemperatur zu gewährleisten
und um auch Wärmeverluste der vorerhitzten Bänder auszuschließen, wenn sie mit den
Rollenoberflächen in Kontakt kommen. Zweckmäßigerweise wird zum Erhitzen der Rollen
ein Umlaufsystem für heißes Öl verwendet. Das auf eine eingestellte Temperatur gebrachte
erhitzte Öl wird in jede Rolle durch isolierte konzentrische Doppelrohrleitungen
68a, 68b sowie 68c, 68d von Fig. 9 eingebracht. Das Öl tritt über das innere Rohr
ein, läuft darin um und wird über den Ringraum, der von der Außenwand begrenzt wird,
abgezogen. Durch diese Näherung wird eine gute Temperatursteuerung der Rollen möglich,
wobei das vordere Paar gewöhnlich auf 175 bis 290 C (350 bis 550 F) gehalten wird,
während
das dazwischenliegende Paar von Rollen auf einer etwas niedrigeren Temperatur gehalten
wird.
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Bei dem in den Figuren 7 bis 9 gezeigten Zweifachbandsystem sind die
Rollen des Zwischenpaares aus Konstruktionsrohr gefertigt und innen mit Leitflächen
versehen, wobei der Durchmesser 30 cm (12") beträgt und die Fläche 40 cm (16") breit
ist. Die Antriebsrollen 22a und 22b haben die gleichen Abmessungen, bestehen aus
Stahl und sind mit einer 2,5 cm (t,o") Abdecklage aus Chlorbutadien (Neopren) mit
einer Shore-Härte von 80 versehen. Zur Gewährleistung des Bandzuges sind sie ballig
gedreht und haben ausgehend von jedem Kreisrand eine nach innen verlaufende Verjüngung
von 3,8 cm (1,5"), die am Umfang der Rollenfläche 0,25 mm (o,ol") tief ist.
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Bei einer Reihe von Vorführungen werden-die Aufnahme- bzw.
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Einzugsrollen an dieser Ausführungsform auf eine Temperatur von 2040C
(4000F) mittels eines Systems von umlaufenden heißem 01, wie beschrieben, erwärmt.
Während des Aufheizens stehen die Bänder unter Spannung und bewegen sich mit einer
geringen Geschwindigkeit. Die Folienherstellung erfolgt wie anhand der Ausführungsform
von Fig. 1 beschrieben wurde. Am Ende der Aufheizperiode wird das Band in die Position
gebracht, in der es einen ausgeformten Kunststoffstrang 14 aufnimmt, der aus einem
6,4 cm(2 1/2") Einfachschneckenextruder in einem Mengenstrom von 23 bis 135 kg/h
(50 bis 300 lbs/h) und bei im wesentlichen Atmosphärendruck austritt. Der Strang
wird in die Eintrittsöffnung des Folien bildenden Abschnitts aufgenommen, die auf
eine Öffnung eingestellt ist, die nicht kleiner ist als die Stärke der Folie und
nicht größer als die Stärke des Strangs, gewöhnlich auf 0,25 bis 5 cm (o,i bis 2,o").
Die Bandgeschwindigkeit ist so eingestellt, daß sie dem Polymerisatmengenstrom derart
angepaßt ist, daß man die gewünschte Aufschüttung von Polymerisat auf den Rollen
erhält. Die Schmelzenfolie wird allmählich durch die sich verengende Öffnung in
dem konvergierenden Abschnitt
dünner gemacht, bis sie sich auf
eine Breite von 20 cm (16") am Spalt der Zwischenrollen ausgebreitet hat, der zur
Erzielung des gewünschten Bandspieles eingestellt ist. Die Überführung des Schmelzenstranges
in eine dünne flache Folie ist dann abgeschlossen. Die polierte, jedoch noch heiße
Kunststoffolie tritt in den Kühlabschnitt der Bandlauffläche ein.
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Eine weitere Ausführungsfomm zum Strangpressen einer polierten Kunststoffolie
unter Verwendung von zwei konvergierenden Bändern ist in Fig. to schematisch gezeigt.
Dabei wird eine Polymerisatschmelze als Strang 14a einem Paar von konvergierenden
Bändern 28e und 28f zugeführt, die auf vertikal übereinander angeordneten Aufnahme-
bzw. Einzugsrollen 70a und 70b sitzen, welche vorzugsweise, wie vorstehend beschrieben,
erhitzt sind. Die anfängliche Spaltöffnung 74 ist auf einen Wert eingestellt, der
geringer ist als die Stärke des Strangs 14, jedoch größer als die gewünschte Stärke
der Folie. Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen nehmen diese Rollen
den Schmelzenstrang auf und sorgen für eine anfängliche Kompression, Verteilung
und Flachdrückung des Stranges.
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Im Abstand stromab ist ein Satz von drei vertikal übereinander angeordneten
Rollen 21e, 21f und 21g vorgesehen, die in gleicher Weise erhitzt werden, um den
teilweise abgeflachten Strang im Schmelzenzustand zu halten, wenn er zwischen dem
gewöhnlich kleineren Spalt 75 der obersten Rollen des Satzes hindurchgeht. Das obere
Paar 21e und 21f der Rollen begrenzt somit einen anfänglich konvergierenden Abschnitt
71 in dem Aufnahmeende der zwei Bänder, welche as Formwerkzeug wirken.
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Der völlig abgeflachte Strang tritt über und um die offene Seite der
mittleren Rolle 21f mit einer reduzierten Stärke aus, die zwischen o,5 und 12,7
mm (o,o2" bis o,5") veränderbar ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die Öffnung
zwischen.
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den Rollen 21e und 21f verändert wird. Das Polieren der vorher unteren
Seite der Folie wird durch diese Rolle erreicht.
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Die Folie geht weiterhin durch einen Spalt 76, der von dem unteren
Paar von Rollen 21f und 21g begrenzt wird und um die Rolle 21g, wodurch die vorher
obere Seite der sich bildenden Folie poliert-bzw. geglättet wird. Der Spalt dieses
Paares kann ebenfalls kleiner eingestellt sein als der obere Spalt 75, um eine zusätzliche
Kompression und Maßstabsreduzierung der geglätteten Bahn zu bewirken, die dann aus
dem Eingriff mit dem unteren Bogen der unteren Rolle 21g gelöst wird. Die abgetrennte
gebildete Folie 76 wird mit Luft gekühlt, wenn sie zu einer nicht gezeigten Säge
geführt wird, wo sie in üblicher Weise zur Bahn geschnitten wird, die normal geformt
und mittels eines Glättgerüstes mit drei Rollen mit Mustern versehen wird.
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Wahlweise kann eine Vielzahl von Rollen, gewöhnlich ein Stand von
drei Rollen 77a, 77b und 77c, auf der Oberseite und von drei Rollen 78a, 78b und
78c auf der Unterseite einstellbar angrenzend an den konvergierenden Abschnitt der
beiden Bänder und zwischen den vorstehend beschriebenen Sätzen von Aufnahmerollen
angeordnet werden.
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Ebenso wie die Platten 72a und 72b bei der Ausführungsform der Figuren
5 und 9 dienen diese Rollen zum Abstützen der Wände des konvergierenden Abschnittes
der beiden Bänder gegen den Reaktionsdruck der zusammengedrückten Polymerisatschmelze.
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Dieser Gegen- bzw. Reaktionsdruck entspricht im wesentlichen in der
Nähe der vorderen Walzen dem Atmosphärendruck, nimmt dann allmählich in dem konvergierenden
Abschnitt zu, bis er eine hohe Spitez an der stromauf gelegenen Seite des zweiten
Paars von Rollen 21e und 21f erreicht. Dann fällt er auf den Atmosphärendruck ab,
wenn die Schmelzenbahn stromab von dem Spalt dieser Rollen austritt. Um den Druck
gleichmäßig in
dem Folien bildenden Abschnitt zu verteilen, sind
die Halterollen so eingestellt, daß den beiden Bändern in dem konvergierenden Abschnitt
eine optimale Krümmung erteilt wird.
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Dies wird am besten dadurch erreicht, daß die Halterollen mittels
einer nicht gezeigten hydraulischen Einrichtung belastet werden. Der Druck auf jedem
gegenüberliegenden Paar von Rollen wird auf einem gewünschten Wert gehalten, der
allmählich in Strömungsrichtung erhöht wird. Diese Anordnung hat die gewünschte
Wirkung dahingehend, daß dem sich verjüngenden Abschnitt der Bänder über einen weiten
Bereich von Betriebsbedingungen automatisch die gewünschte Krümmung aufgeprägt wird.
Die gleichförmigste Druckverteilung wird erreicht, wenn der nasenförmige zylindrische
Bereich vor den Aufnahmerollen toa und 70b ein an die sich verjüngende Strom geometrie
angrenzendes Teil bildet, wie es in Fig. lo gezeigt ist. Dadurch erfolgt ein teilweises
Ausbreiten des zugeführten Schmelzenstranges an dem Spalt der Rollen vor dem Eintritt
in den konvergierenden Abschnitt der beiden Bänder. Die Abmessungsänderungen, die
bei einem zugeführten Strang in einer solchen Strömungsgeometrie auftreten, sind
in Fig. 6 gezeigt.
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Die Halterollen können in herkömmlicher Weise beheizt werden, da sie
sehr große Rollen sind, und zwar durch umlaufendes Öl oder durch elektrische Heizelemente,
die in diesen Rollen angeordnet sind. Ein weiterer Vorteil von mehreren Halterollen
besteht darin, daß sie einen reibungsfreien Lauf der konvergierenden Bänder über
ihren Oberflächen erlauben.
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Die dritte Rolle 21g kann eine gemusterte gravierte Oberfläche haben,
beispielsweise ein Stein- oder Haarzellenmuster, es kann auch ein gemustertes Übertragungspapier
in den Spalt eingeführt werden, der von dem unteren Band und der dritten Rolle gebildet
wird, um auf der austretenden Folie eine gemusterte obere Seite auszubilden. Dieses
Verfahren hat den Vorteil, daß kürzere Bänder verwendet werden können und ein Kühlen
oder Wiedererhitzen der Bänder nicht
erforderlich ist Man erhält
eine Folie, die isotrope Schrumpfeigenschaften nicht ganz erreicht, wie dies bei
der mit Bandkühlung hergestellten Folie der Fall ist, weil eine Dehnung in Maschinenrichtung
nach dem Verlassen des zweiten Rollengerüstes schwierig zu verhindern ist.
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Das Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung einer dünnen Folie,
wobei man derart hohe Laufgeschwindigkeiten erhält, daß die Bandkühlung und die
Wiedererwärmung die Maßnahmen werden, welche die Gesamtgeschwindigkeit bestimmen.
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Die Anwendung des Verfahrens auf die Zusammensetzung des später genannten
Beispiels 9 ist besonders günstig im Stärkenbereich von o,o25 bis o,25 mm (io bis
loo mil).
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Die in Fig. I1 gezeigte Ausführungsform arbeitet mit einem Folien
bildenden Abschnitt der beiden Bänder, der von dem Kühlabschnitt und Folienglättabschnitt
getrennt ist. Der Schmelzenstrang 14b wird in den Spalt 83 der erhitzten Aufnahmerollen
80a und 80b eingeführt, wird dann in den einstellbaren, sich verjüngenden Abschnitt
gedrückt, der von beiden Bändern 28g und 28h gebildet wird, und tritt als teilweise
abgeflachte Schmelzenfolie 84 aus. Die Halterollen 87a, 87b und 87c bzw. 88a, 88b
und 88c wirken in gleicher Weise wie die Halterollen der Ausführungsform von Fig.
lo. Die die Folie bildenden Bänder werden synchron durch Antriebsrollen 21e und
21h angetrieben. Die Schmelzenfolie wird im Spalt 85, der zwischen-den Rollen 21h
und 21f gebildet ist, weiter komprimiert und in die einstellbare Aufnahmeöffnung
86 geführt, die von dem im wesentlichen parallelen zweiten Paar von zwei Bändern
28i und 28j gebildet wird, die ihrerseits synchron durch die Antriebsrollen 22f
und 22g angetrieben werden.
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Wie bei der Ausführungsform von Fig. io ist es bei diesem Verfahren
nicht erforderlich, die Bänder zu kühlen und wieder zu erhitzen. Weiterhin erhält
man eine am Band gekühlte Folie, welche annähernd isotrope Schrumpfeigenschaften
hat, wie man sie bei Verwendung der Ausführungsform von Fig. 1 und 5 erhält. Zusätzlich
ermöglicht diese Ausbildung die Verwendung von nicht geglätteten bzw.
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polierten Bändern in dem Folien bildenden Abschnitt der Vorrichtung.
Weiterhin ist es möglich, gekühlte Rollen anstelle von Luftbürsten zum Kühlen der
Folie in dem Polier- und Aufnahmeabschnitt zu verwenden.
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Anhand der nachstehenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.
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Beispiel I Unter Verwendung einer Vorrichtung entsprechend der Ausführungsform
von Fig. 1 wird eine Reihe von Versuchen ausgeführt, wobei die Bänder 15,2 cm (6")
breit sind. Das Strangpressen eines Polymerisates von Methylmethacrylat mit Äthylacrylat
mit einem Gewichtsverhältnis von 98:2 und einem Molekulargewicht von 300 ooo, das
erheblich größer ist als das Molekulargewicht, welches unter herkömmlichen Strangpreßbedingungen
verarbeitet werden kann, wird bei Schmelzentemperaturen von 260 bis 300 0C (500
bis 5750F) und Rollentemperaturen von 199 bis 2040C (390 bis 4000F) ausgeführt,
wobei die Öltemperatur auf 2180C (4250F) eingestellt ist. Weitere Versuchsdaten
sind in der nachstehenden Tabelle I aufgeführt.
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Tabelle I Folienherstellung mit poliertem Bändern Ver- MDC Bansgeschwin-
Breite Folienstärke Schrumpfubng* such (Est MDC) digkeit cm/min cm (in) links Mitte
rechts in % Nr. (inch/min) mm (mil) MR QE A 1,04 27,9 14,0 3,20 3,25 3,20 1,78 1,95
(11,0) (5,5) (126) (128) (126) B 1,01 29,2 14,0 3,20 3,25 3,15 1,93 1,73 (11,5)
(5,5) (126) (128) (124) C 1.04 27,3 14,6 3,18 3,25 3,18 1,67 1,86 (10,75) (5,75)
(125) (128) (125) D 0,99 17,14 13,3 3,60 3,45 3,35 1,52 1,46 (6,75) (5,25) (142)
(136) (132) E 0,98 14,6 15,2 3,20 3,30 3,28 1,60 1,45 (5,75) (6,0) (126) (130) (129)
* Öltemperatur 218°C (425°F) Temperatur an der Seite der Rollen 199 bis 204°C (390
bis 400°F) gemessen mit Kontaktthermoelement.
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MR = Maschneerichtung QR = Querrichtung
Tabelle
II Physikalische Eigenschaften der extrudierten Bahnmaterialien, oberflächenbehandelt
und gekühlt durch Endlosband (KZ) A B C D Bandtemperatur am Rollenspalt 232 232
260 260 in °C (°F) (450) (450) (500) (500) Nachschrumpfung in % in Maschineneinrichtung
(MR) -0,88 (0,5) -1,20 (2,20) -0,19 -0,35 Querrichtung (QR) -0,83 -1,10 -0,18 -0,45
Meßtemperatur in °C 150 150 185 210 DTUL bei 18,6 kp/cm² (264 psi) in °C MR 90 84
134 164 QR 90 84 134 164 Temp. bei 0,1% MR 89 88 140 148 Schrumpfung in °C QR 89
88 140 150 Biegeeigenschaften: Maximale Festikeit in kp/mm² MR 8,93 6,46 10,63 10,67
(psi) (12 770) (9 195) (15 120) (15 180) in kp/mm² QR 9,48 196,20 10,47 10,67 (psi)
(13 490) (279 100) (14 900) (15 200) Elastizitätsmodul in kp/mm² MR 318 194 253
233 (psi) (452 890) (276 580) (360 040) (332 000) in kp/mm² QR 325 195 246 235 (psi)
(462 200) (277 020) (349 900) (333 700)
Tabelle II (Fortsetzung)
A B C D Schlagzähigkreit (Charpy) in cm kp/cm² 1,2 x 2,5 cm MR 43,6 (ft-lbs/in)
(1/2" x 1") (8,0) QR 38,8 (7,3) Kerbschlagzähigkeit (Izod) in cm kp/cm² MR 1,63
10,35 80,66 9,26 (ft-lbs/in) (0,3) (1,9) (14,8) (1,7) bei 23°C QR 2,18 13,08 71,39
10,35 (0,4) (2,4) (13,1) (1,9) Kerbschlagzähigkeit (Izod) in cm kp/cm² MR 4,90 58,31
4,90 (ft-lbs/in) (0,9) (10,7) (0,9) bei 0°C QR 4,90 63,76 9,26 (0,9) (11,7 (1,7)
Zug-Stoß-festigkeit in cm kp/cm² MR 77,4 (ft-lbs/in) (36) bei 23°C QR 68,8 (32)
Schlagzähiogkeit(Izod) in cm kp/cm² 1,2 x 2,5 cm MR 32,7 (ft-lbs/in) (1/2" x 1")
(6,0) bei 23°C QR 27,3 (5,0)
Beispiel II Eine tablettierte Mischung
von 65 Teilen Polyvinylchlorid welches im Handel erhältlich ist und ein mäßiges
Molekulargewicht hat (PVC Diamond Alkali Nr. 35) und 35 Teilen eines Mischpolymerisates
von Methylmethacrylat (MMA) und Isobornylmethacrylat (IBOMA) in einem Gewichtsverhältnis
von 60 : 40, die gegen thermische Zersetzung mit 2 Teilen eines im Handel erhältlichen
Zinn enthaltenden Stabilisators (Advastat-TM 180) stabilisiert sind, und o,5 Teilen
Stearinsäure, wird mittels eines Extruders mit einer einzigen Schnecke bei einer
Schmelzentemperatur von 195 0C bis 2020C (385 bis 395 0F) extrudiert und mittels
einer in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung behandelt. Die Bandtemperatur wird auf 2400C
(4560F) am ersten Rollenspalt gehalten. Die Eigenschaften der so erhaltenen Folie
sind in Spalte A der Tabelle II gezeigt.
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Beispiel III Es wird eine Mischung wie in Beispiel II hergestellt,
die sich jedoch dadurch unterscheidet, daß die Hälfte des MMA/IBOMA-Mischpolymerisates
durch einen Dreistufen-Acrylkautschuk-Stoßmodifikator ersetzt ist, dessen Herstellung
folgendermaßen vor sich geht: Stufe I: In einen geeigneten Reaktorkessel, der mit
einem Rührer, einem Kondensator, einem Aufsetztank und Einrichtungen zum Blasen
von Inertgas durch das Reaktionsgemisch versehen ist, werden 534 Teile entionisiertes
Wasser, o,14 Teile Natriumlaurylsulfat und o,28 Teile Natriumpersulfat eingebracht.
Nachdem die Feststoffe gelöst sind, werden 56,3 Teile n-Butylacrylat und o,28 Teile
1,3-Butylendiacrylat zugegeben. Durch das gerührte Gemisch wird Stickstoff geblasen.
Die Charge wird auf 60 C erhitzt. Wenn die Polymerisation beginnt, wirsl die Durchblasung
mit Stickstoff unterbrochen, wobei ein sehr langsamer Stickstoffstrom über
der
Flüssigkeit aufrechterhalten wird. 50 min nach dem Beginn der Polymerisation bei
60 bis 630C wird eine Lösung von 1,25 Teilen Natriumlaurylsulfat als 15 %-ige Lösung
in entionisiertem Wasser zugegeben. Die Charge wird 5 min lang gerührt und es wird
ein Gemisch von 248 Teilen n-Butylacrylat und 1,23 Teilen 1,3-Butylendiacrylat zugebeben.
Bei kleinen Chargen kann diese Charge auf einmal erfolgen, unter Produktionsbedingungen
kann die Zugabe 1 bis 2 h dauern. Während dieses Zusetzens wird die Temperatur zwischen
70 und 800C gehalten (Ende der Stufe I). Das Rühren wird 15 min lang fortgesetzt,
nachdem die Zugabe der Monomercharge abgeschlossen ist. Die Mischung wird dann auf
50°C abgekühlt.
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Man stellt fest, daß eine Probe der Emulsion am Ende der Stufe I (15
min nachdem die Zugabefivon n-Butylacrylat und i,3-Butylendiacrylat abgeschlossen
ist) einen Teilchendurchmseser von 2,095 i hat, gemessen mit einem Standard-Lichtstreuverfahren
bei Verwendung von blauem Licht. Es werden 195 Teile entionisiertes Wasser und o,42
Teile Diisopropyl benzolhydroperoxyd (zugeführt in Form von 54 X in Benzol) eingebracht.
5 min nach dem Zugeben dieser Charge werden o,42 Teile Natriumformaldehydsulfoxylat
(zugeführt in Form von einer lo %gegen wässrigen Lösung) zugegeben. 5 min nachher
wird ein Gemisch von 82,6 Teilen Styrolmonomer und 1,69 Teilen Divenylbenzol (40
bis 60 % aktiv) zugesetzt. Die Temperatur der Charge wird zwischen 50 und 550C eine
Stunde lang gehalten und dann auf 75 0C erhöht und 30min beibehalten (Ende der Stufe
II).
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Es wird ein Gemisch von 79,1 Teilen Isobornylmethacrylat und 79,1
Teilen Methylmethacrylat eingebracht. Die Charge wird 1 h lang auf 70 bis 80 C gehalten
(Ende der Stufe III).
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Dann wird die Charge auf 500C abgekühlt und durch ein Seihtuch gefiltert.
Der Modifikator wird durch Sprühtrocknung isoliert. Die Folie ist glänzend und glatt,
hat eine
isotrope Schrumpfung und Schlageigenschaften, wie sie
in Spalte B von Tabelle II gezeigt sind.
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Beispiel IV Genauso wie in Beispiel I beschrieben wurde, wird ein
im Handel erhältliches Polycarbonatharz (Lexan tot, General Electric Company) bei
einer Schmelzentemperatur von 316 bis 3430C (6ovo bis 650 F) extrudiert und auf
den Bändern bei einer Bandtemperatur von 260 C (5000F) am ersten Rollenspalt gesammelt.
Die Folie hat ein hervorragendes Aussehen, ihre Oberfläche spiegelt die Oberfläche
der polierten Metallbänder und hat isotrope Eigenschaften, wie si in Spalte C von
Tabelle II angeführt sind. In ähnlicher Weise können Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kunststoffe
(ABS) und Polyphenylenoxyd-Polystyrol-Mischungen zu Folien umgewandelt werden.
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Beispiel V Wie in Beispiel I beschrieben, wird Poly 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)-propan-isophthalat
, das gemäß der US-PS 3 329 653 hergestellt wird, bei einer Schmelzentemperatur
von 343 bis 371 0C (650 bis 700 F) extrudiert und auf den Bändern bei einer Temperatur
am ersten Rollenspalt von 260 C (5000F) gesammelt. Das Aussehen der Folie ist hervorragend,
die Eigenschaften sind in Spalte D von Tabelle II gezeigt. Man sieht, daß sie isotrop
sind. Auf ähnliche Weise werden Polysulfon und Polyphenylenoxyd zu Folien mit isotropen
Eigenschaften umgewandelt. Wenn die Bandtemperaturen am Spalt höher sind, beispielsweise
316 bis 371 C (600 bis 700 F) betragen, erhält man eine Folie, deren Glanz besser
ist als der der bei 2600C (5000F) hergestellten Folie.
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Beispiel VI Eine Mischung von 8o Teilen Polyvinylchlorid, welches
im Handel erhältlich ist und ein hohes Molekulargewicht hat (PVC Diamond Alkali
500), aus 20 Teilen Acrylmodifikator für die Stoßfestigkeit gemäß US-PS 3 426 lot,
aus 2 Teilen eines im Handel erhältlichen, Zinn enthaltenden Vinyl stabilisators
(Advastab FM-t8o) und aus o,5 Teilen Stearinsäure wird, wie in Beispiel I beschrieben,
extrudiert. Bei einer Laufgeschwindigkeit von etwa 30 cm/min (1'/min) und einem
Abkühlen der Bänder jenseits des Spaltes unter Umgebungsbedingungen erhält man eine
Folie von 3,2 mm (1/8") Stärke mit einer isotropen Schrumpfung, nämlich 4,o % sowohl
in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung nach einer to min Erwärmung auf 2040C
(4000F) mit einer im wesentlichen isotropen Schlagzähieit nach Izod von 98,1 und
114,5 cm kp/cm in Maschinenrichtung und Querrichtung (18 bzw. 21 ft-lbs/in) und
einen DTUL-Wert von 710C (264481). Wenn eine intensive Luftbürstenkühlung vorgenommen
wird, wird die Schrumpfung anisotrop, nämlich 7,5 O/o in Maschinenrichtung und 1,5
% in Querrichtung. Der DTUL-Wert fällt auf etwa 10C, die Schlagfestigkeit bzw. Schlagzähigkeit
bleibt jedoch unverändert. Wenn die gleiche Zusammensetzung unter Verwendung einer
Ausführungsform gemäß Fig. 5 extrudiert wird, sind die Eigenschaften der Folie isotrop
und entsprechen im wesentlichen den vorstehend beschriebenen, wobei die Klarheit
verbessert ist. Dies tritt unabhängig davon ein, ob eine zwangsweise Kühlung oder
Konvektionskühlung jenseits des zweiten Rollenspaltes verwendet wird.
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Beispiel VII Das Mischpolymerisat von Beispiel I wird mittels eines
Doppelschnecken-Entdampfungsextruders extrudiert und mittels der bei Beispiel II
verwendeten Vorrichtung gesammelt. Die Geschwindigkeit und die Trennung der Bänder
sind für das Sammeln des Produktes eingestellt. Dadurch erhält man eine Folie mit
einer unteren Stärke von o,25 mm (o,ol") und einer oberen Stärke von 12,7 mm (o,5"),
wobei die Oberflächen in jedem Fall die polierten Bänder spiegeln.
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Beispiel VIII Es wird die Verfahrensweise von Beispiel VI wiederholt.
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Es werden jedoch 20 Teile eines Stoßmodifikators des Butadien-StyrolMethylmethacrylatTyps
verwendet, der gemäß der US-PS 2 943 o74 hergestellt ist, anstelle des in Beispiel
VI gezeigten Modifikators. Das Produkt wird in Form einer 3,18 mm starken Folie
(o,125") gesammelt, welche völlig klar ist und isotrope Eigenschaften hat. Wenn
man 20 Teile eines Poiyvinylmodifikators verwendet (KM-607-N, Rohm & Haas Company),
erhält man ein Produkt von hervorragender Klarheit.
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Beispiel IX Eine Mischung von 80 Teilen Polyvinylchlorid mit hohem
Molekulargewicht (Diamond Alkali PVC 4so), 20 Teilen eines Stoßmodifikators des
Typs gemäß der US-PS 3 251 904 und 3 Teilen Barium-Cadmiumlaurat wird mittels eines
Einzelschneckenextruders extrudiert und als Folie von einem Strang unter Verwendung
einer Vorrichtung gemäß Fig. to gesammelt.
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Die sich ergebende Folie hat annähernd isotrope Eigenschaften, wenn
sie langsam jenseits des zweiten Spaltes gekühlt wird. Wenn die gleiche Zusammensetzung
mittels eines Systems extrudiert wird, bei welchem ein Strangpreßwerkzeug verwendet
wird, ist die Schlagfestigkeit bzw. Schlagzähigkeit isotrop, die Schrumpfung ist
jedoch in Maschinenrichtung größer als in
Querrichtung. Eine bessere
Annäherung an die Isotropie wird erreicht, wenn die Zusammensetzung dadurch modifiziert
wird, daß anstelle des Polyvinylchlorid mit hohem Molekulargewicht ein Polyvinylchlorid
mit niedrigem Molekulargewicht verwendet wird (beispielsweise Diamond Alkali PVC
40).
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Beispiel X Es ist möglich, ein Muster auf eine oder beide Flächen
der Folien aufzubringen, wenn sie nach dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt
werden.Dabei können gravierte Bänder verwendet werden. Alternativ kann die Folie
zwischen erhitzten und gravierten Rollen hindurchgeführt werden, nachdem sie durch
die Bänder hindurchgegangen ist. Noch einfacher ist es, wenn mit den gewünschten
Mustern geprägtes Papier den Spalten an einer oder beiden Seiten der Folie gleichzeitig
mit dem in den Spalten flachzudrückenden Strang zugeführt wird.
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Dieses gemusterte Übertragungspapier ist in vielen Ausführungen erhältlich
(S.D. Warren Company, Massachusetts) und kann fünf- oder zehnmal wiederbenutzt werden,
so daß die Kosten für das Aufbringen der Muster belanglos werden. Die Abtrennung
des Papiers von den abgekühlten Folien ist einfach.
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Auf diese Weise kann beispielsweise ein Haarzellenmuster auf die zweite
Fläche aufgebracht werden, wenn diese Maßnahme bei den Zusammensetzungen von Beispiel
IV verwendet wird.
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Beispiel XI Es kann eine Beschichtung der Oberfläche der extrudierten
Folie mit einem Film und eine Laminierung einer oder beider Seiten der Folie mit
dünnen Folien der gleichen oder anderer Zusammensetzungen erreicht werden. Besonders
vorteilhaft ist dies, wenn neue dekorative Effekte erreicht werden sollen und wenn
die Wetterfestigkeit der Substratfolie durch Verwendung einer wetterfesten Sperrmembran
oder einer Abschirmmembran für ultraviolettes Licht verbessert wird. Kombinationen
dieser
wünschenswerten Wirkungen können ebenfalls erzielt werden.
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Wenn beispielsweise eine im Handel erhältliche durchsichtige Acrylfeinfolie
(Korad ACV, Rohm and Haas Company) mit dem Holzmaserungsmuster eines schwarzen Gebälks
bedruckt ist und durch Führen über die obere Rolle auf die Zusammensetzung gemäß
Beispiel IX, in die braune Pigmente eingeschlossen sind, auflaminiert wird, erhält
man eine überraschend realistisch aussehende Holzmaserung, ohne daß ein getrennter
Klebegang erforderlich ist.
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Da in dieser Feinfolie ein Absorber für ultraviolettes Licht eingeschlossen
ist, eignet sie sich zum Schutz von weniger wetterfesten Zusammensetzungen einschließlich
von Folien auf der Basis von ABS, von PVC und Polycarbonat.
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Auf die Folie der gleichen oder einer anderen Farbe können undurchsichtige
Feinfolien aufgebracht werden. Ein solches Material eignet sich als Gravierungsmaterial
oder für die Erzeugung einer hochchromigen gefärbten Folie, ohne daß es erforderlich
ist, große Mengen von teuren Farbstoffen in der Folienmasse zu benutzen. Wetterfeste,
nicht kalkende Oberflächen kann man auf die gleiche Weise erhalten wie dies bei
einer transparenten Folie über der Folie der gleichen oder anderen Farbe beschrieben
wurde. Im ersteren Fall sind Abriebsmarken, die durch die Feinfolie geschnitten
sind, nicht erkennbar, im letzteren Fall kann ein Wegarbeiten von unbestimmbaren
und gemischten Beschickungen erreicht werden, um marktfähige Produkte zu erhalten.
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In Verbindung mit den Ausführungen der Beispiele I bis X ist bereits
eine diverse Zahl von thermoplastischen Polymerisaten, Mischpolymerisaten und Polymerisatmischungen
genannt worden. Die Erfindung ist mit einer großen Anzahl von Polymerisaten ausführbar,
zu denen die als Beispiele angeführten nachstehenden gehören, ohne daß dadurch eine
Beschränkung eintritt:
Polymethylmethacrylat-Mischpolymerisate
aus Methylmethacrylat mit bis zu 50 % niedrigeren Alkylacrylaten, niedrigeren Alkylmethacrylaten,
Isobornylmethacrylat, Styrol und Acrylnitril; Mischungen von Polymethacrylathomo-
und-Mischpolymerisaten mit mehrstufigen Acryl- und Butadienkaut schukstoßmodifikatoren;
Polyvinylchlorid; Mischpolymerisate von Vinylchlorid mit bis zu lo o/c Monomeren,
wie Vinylpivalat, Vinylacetat, Äthylen und Propylen; Mischungen von Vinylchloridhomo-
und -Mischpolymerisaten mit mehrstufigen Acryl- und Butadienkautschucken und mit
Polymethacrylathomo- und-Mischpolymerisaten; Acrylnitril-Butadien-Styrol und X -Methylstyrol-Kunststoffe
(ABS); Acrylnitril-Styrol-Acrylat-Kunststoffe (ASA); Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kunststoffe
(MABS), Methylmethacrylat-Butadien-Styrol-Kunststoffe (MBS); stoßfeste Polystyrolmischungen;
Polyphenylenoxyd; Mischungen von Polyphenylenoxyd und Polystyrol, stoßfestes Polystyrol
und mehrstufiges Butadienkautschuk-Stoßmodifikatoren; Polycarbonate; Polysulfone
und PolyE2,2-bis(4-hydroxyphenyl)-propansisophthalat.
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Erfindungsgemäß werden somit wirksame Einrichtungen zur Her-Stellung
von thermoplastischer Folie geschaffen, die frei von Fehlern ist, die durch übermäßige
Scherkräfte hervorgerufen werden, wie sie sich bei herkömmlichen Schlitzdüsen und
Hochdruckstrangpreßgeräten ergeben. Durch die Kühlung und Oberflächenbeeinflussung
der thermoplastischen Folie durch das Doppelbandabnahmesystem werden erfindungsgemäß
eine Abmessungsstabilität und isotrope Eigenschaften erhalten, wie sie bei vielen
Anwendungszwecken des Endproduktes erwünscht sind. Obwohl die Wirkungsweise der
Folienherstellungs- und Abnahmevorrichtung gemäß der Erfindung nur anhand von spezeillen
Ausführungsformen beschrieben ist, kann das Abnahmesystem auch in Verbindung mit
herkömmlichen Hochdruckstrangpreßwerkzeugen verwendet werden, ohne daß ein anfänglicher
konvergierender Abschnitt benutzt wird. Obwohl dieses Verfahren den Vorteil der
Folienbildung bei niedrigem Druck
nicht benutzt, kann damit trotzdem
Folienmaterial mit brauchbaren physikalischen Eigenschaften hergestellt werden.
Eine weitere Modifizierung könnte beispielsweise darin bestehen, daß nur das untere
Teil des Bandkühlabschnittes benutzt wird. Wenn dann die flach gedrückte Schmelzenfolie
aus dem die Folie bildenden Abschnitt austritt, kann sie nur durch das untere angetriebene
Band gefördert und gekühlt werden, während die obere Folienfläche der Atmosphärenkühlung
ausgesetzt ist.