DE2535330A1

DE2535330A1 - Verfahren und vorrichtung zum extrudieren und abschrecken einer polymeren folie

Info

Publication number: DE2535330A1
Application number: DE19752535330
Authority: DE
Inventors: Timothy Alan Remmington; William Robinson
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1974-08-07
Filing date: 1975-08-07
Publication date: 1976-02-19
Also published as: NL183229C; FR2281206B1; AU8318875A; GB1469983A; JPS5141053A; BE832225A; FR2281206A1; IT1040269B; DE2535330C2; LU73161A1; NL7509254A; US4038354A; JPS5522257B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Extrudieren und Abschrecken, einer polymeren Folie

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschrecken bzw. Abkühlen extrudierter, polymerer Folien.

Polymere Folien werden üblicherweise durch Extrusion aus einer Schiitsdüse auf eine sich drehende, gekühlte Kühl- bzw. Gießwalze hergestellt, auf der sie so weit verfestigt werden, daß sich weitere Folienherstellungsvorgänge anschließen können. Bei bestimmten kristallisierbaren, polymeren Materialien, beispielsweise bei Polyäthylenterephthalat, ist es wichtig, die extrudierte Folie schnell bis in den amorphen Zustand abzuschrecken, damit die

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Entwicklung zu starker Kris tall ini tat in der Folie möglichst gering gehalten wird, die sonst zu ^ersprödung führen würde und folgende JOlienherstellungsvorgänge behindern würde. Ein Verfahren zu solcher Abschreckung "besteht darin, dafür zu sorgen, daß enger Kontakt zwischen der Polie ws.d der Oberfläche der Gießwalze erreicht wird, indem elektrostatische Ladungen auf die schmelzflüssige JOlie aufgebracht werden, hevor sie die GieJwalse erreicht, und indem in. der Segel dia öießwalae elektrisch geerdet wird« Die elektrostatischen ladungen werden, τοπ der öießwalze angezogen und sorgen für den erwünschten Kontakt. Dieses Verfahren wird häufig als "elektrostatisches Heften« bezeichnet und ist in der GB-PS 911 528 beschrieben, auf deren Offenbarung hier Bezug genommen wird.

Bei den bisherigen G-ieBbedingimges. tmä. Broänktioneleisttmgea hat sich das elektrostatische Heften bei der Herstellung linearer !Polyeaterfölieii als erfolgreich erwiesen. Jeeloeii bei höheren Gieögesehwindigkeiten^ d«h* höheren Ixtrasionsgeschwindigkeifen und Breh2ahlen der öießwalzen» die unter dem Gesichtspunkt der WirtschaftliGMceit der Herstellung wichtig v^rüen_t arbeitet das elektrostatische Heften jedoch nicht ganz so zufriedenstellend. Ein Machteil besteht darin, daß zwischen der Folie und der Oberfläche der Gießwaise Blasen einge-

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schlossen werden, was dazu führt, daß der thermische Kontakt zwischen der Folie und der Oberfläche der Gießwalze verschlechtert ist und dadurch die Gießqualität vermindert wird. Ferner neigen die eingeschlossenen Blasen dazu, Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche der abgeschreckten Folie hervorzurufen. Einige Vorschläge zum Gießen bei hoher Geschwindigkeit in Verbindung mit elektrostatischem Heften sind bereits bekannt geworden.

AU3 der GB-PS 1 310 604 ist ein Verfahren zum schnellen Gießen.bekannt, bei dem das elektrostatische Heften auf die Ränder der schmelzflussigen Folie beschränkt wird, während sie auf einer Gießwalze abgelegt wird, und bei dem quer über die gesamte Folienbreite ein Luftstrom aufgebracht wird, der die Folie in Berührung mit der Gießwalze drücken soll. Weitere Merkmale für Vorrichtungen, die zum elektrostatischen Heften von Folienrändern geeignet sind, sind in der US-PS 3 758 251 und der US-PS 3 779 682 offenbart.

Die GB-PS 1 309 664 betrifft eine Vorrichtung zum -elektrostatischen Heften, bei der das elektrische Feld, das die Heftladungen erzeugt, zwischen zwei Elektroden aufgebaut wird, von denen eine auf einem hohen Spannungspotential gehalten wird, während die andere elektrisch

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geerdet ist.

Die GB-PS 1 309 449 beschreibt eine wiederum andere · Vorrichtung zum elektrostatischen Heften, bei der die Heftelektrode von einem Gas umgeben wird und die Bedin- ' gungen beim Heften so sind, daß es nicht zu einem Funkendurchschlag kommt.

Ein weiterer Vorschlag zur Vermeidung eingeschlossener Blasen ist aus der GB-PS 1 302 642 bekannt, in der angegeben wird, daß die Oberfläche der Gießwalze rauh sein soll und Verbindungsrillen aufweisen soll.

Ein weiterer Vorschlag, der aus der GB-PS 1 333 133 bekannt ist, sieht ein Fluidlager vor, das zwischen der Extrudionsdüse und dem Auftreffpunkt der Folie auf der Gießwalze angeordnet ist und die Folie aus ihrer normalen kettenllnienförmigen Bahn in eine Bahn verlagern soll, die mehr senkrecht zur Oberfläche der Gießwalze verläuft.

Die erwähnten Vorschläge beinhalten komplizierte Abwandlungen der Gieß- und Heftvorrichtung und der Betriebsbedingungen dieser Vorrichtung.

Es sind bereits auch andere Vorrichtung zum Gießen polymerer Folien auf Gießflächen bekannt geworden, die

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ohne elektrostatisches Heften arbeiten. Die GB-PS 946 097 und die GB-PS 1 066 493 geben an, daß an eine abgedichtete Kammer, die zwischen der schmelzflüsaigen Folie und der Gießflache angeordnet ist, ein Vakuum angelegt werden soll.

Keine der erwähnten Veröffentlichungen zum Stand der Technik bezieht sich auf die wesentliche Kombination aus elektrostatischem Heften und Saugen, wie sie die Erfindung vorsehlägt.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Verfahren zum Extrudieren und Abschrecken einer polymeren Folie dadurch aus, daß eine schmelzflussige, polymere Folie auf eine elektrisch geerdete, sich bewegende Gieß- bzw. Kühlfläche extrudiert wird, die sich mit einer linearen Geschwindigkeit bewegt, die größer als die Geschwindigkeit ist, bei der dann, wenn nur eine elektrostatische Heftung erfolgt, verhindert werden kann, daß Blasen zwischen der schmelzflüssigen, polymeren Folie und der Gießfläche eingeschlossen werden, daß mittels einer Elektrode zum elektrostatischen Heften, die dicht bei oder vor dem Bereich des ersten Kontaktes der Folie mit der Gießfläche mit Abstand von der schmelzflüssigen Folie gehalten wird, elektrostatische ladungen auf einem Teil oder der gesamten Breite der schmelzflüssigen Folie aufgebracht werden und daß Unterdruck in einem Raum erzeugt wird, der von der Bahn der

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schmelzflüssigen Folie vor deren erstem Kontakt mit der Gießfläche und dem Teil der sich bewegenden G-ießfläche begrenzt wird, der vor dem Bereich des ersten Kontaktes mit der schmelzflüssigen Folie liegt, wobei die aufgebrachten, elektrostatischen Ladungen und der Unterdruck dabei zusammenwirken, die schmelzflüssige Folie an der Gießflache zum Haften zu bringen.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Extrudieren und Abschrecken einer polymeren Folie, die sich auszeichnet.durch eine elektrisch geerdete, bewegbare Gieß- bzw. Kühlfläche, die so angeordnet und ausgebildet ist, daß sie die extrudierte, polymere Folie aufnehmen kann, eine Elektrode zum elektrostatischen Heften, die dicht bei oder vor dem Bereich des ersten Kontaktes der Folie mit der Gießfläche mit Abstand von der Bahn der schmelzflüssigen Folie gehalten wird, und eine Einrichtung zur Aufbringung eines Unterdrücke auf deiRaum, der von der Bahn der schmelzflüssigen Folie vor dem ersten Kontakt mit der Gießfläche und dem Teil der Gießfläche begrenzt wird, der vor dem Bereich des ersten Kontaktes mit der schmelzflüssigen Folie liegt.

Die Erfindung kann zum Abschrecken bzw. Abkühlen sämtlicher polymerer Materialien benutzt werden, die durch

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Extrusion und Abschrecken zu einer flachen, selbsttragenden Folie geformt werden können. Beispielsweise ist die Erfindung anwendbar für Polystyrol, Polyamide, Polymerisate und Copolymerisate von Vinylchlorid, Polycarbonat, Polymerisate und Copolymerisate von Olefinen wie Polypropylen, und Polyester zweibasischer, aromatischer Carbonsäuren mit zweiwertigen Alkoholen. Erfindungsgemäß abgeschreckte Polyesterfolien können hergestellt werden durch Kondensation einer oder mehrerer Dicarbonsäuren oder ihrer niederen Alkyldiester, beispielsweise Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure, 2,5-, 2,6- und 2,7-STaphthalindicarbonsäure, Bernsteinsäure, Sebacinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Diphenyldicarbonsäure und Hexahydroterephthalsäure, oder Bis-p-carboxylphenoxy-äthan, wahlweise mit einer Monocarbonsäure, beispielsweise Pivalinsäure, mit einem oder mehreren Alkylenglykolen, beispielsweise Äthyl englykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, Ileopentylglykol und 1 ,^--Cyclohexanrdimethylol. Die Erfindung ist besonders geeignet zum Abschrecken schmelzflüssiger Polyäthylenterephthalatfolien. Die erfindungsgemäß abgeschreckten Folien können herkömmliche Zuschläge wie Füllmittelteilchen, beispielsweise zur Erzeugung von Gleiteigenschaften oder matten Oberflächen, antistatisch wirkende Mittel, Farbstoffe und Pigmente enthalten. Die Erfindung ist ferner zum Abschrecken bzw. Kühlen von Ver-

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bundfolien geeignet, die zwei oder mehr polymere.Schichten umfassen.

Die bewegbare Gießfläche kann jede geeignete Form annehmen; beispielsweise kann sie als bewegbares Metallband oder eine drehbare, zylindrische Walze aus Metall ausgebildet sein, wobei vorzugsweise eine solche Walze benutzt wird. Die Gießfläche kann fein poliert sein, damit die abgeschreckte Folie von ihr getrennt und abgezogen werden kann, und ferner kann die Gieß fläche mit Hilfe von Kühlfluiden auf die geeignete Abschrecktemperatur gekühlt werden. Im Falle einer Kühlwalze kann das Kühlfluid, beispielsweise Yfasser, innen durch die Walze geleitet werden.

Die erfindungsgemäße. Kombination aus elektrostatischem Heften und Saugwirkung bzw. Unterdruck ist wesentlich für einwandfreies Abschrecken unter Vermeidung von eingeschlossenen Blasen bei.höheren Gießflächengeschwindigkeiten, d.h. bei Geschwindigkeiten, die größer, sind als die Geschwindigkeit, bei der das Einschließen von Blasen verhindert werden kann, wenn nur eine elektrostatische Heftung erfolgt. Die Geschwindigkeit, bei der das Einschließen von Blasen verhindert werden kann, hängt von den Eigenschaften der Abschreckvorrichtung und den Bedingungen des elektrostatischen Heftens ab. Für Gießflächen in Form einer zylindrischen Y/alze hängt die Geschwindig-

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keit, bei der Blasen nicht verhindert werden können, unter anderem vom Durchmesser der Walze ab. Dabei treten Blasen .bei niedrigeren Umfangsgeschwindigkeiten der Walze auf, wenn der Durchmesser der Walze zunimmt. Demzufolge wird die Kombination aus elektrostatischem Heften und Saugwirkung für Walzen mit großem Durchmesser bei niedrigeren Walzengeachwindigkeiten wesentlich als bei Walzen mit kleinerem Durchmesser. Bei'einer gegebenen Gießfläche wird die tatsächliche Geschwindigkeit, bei der das Auftreten von Blasen allein durch elektrostatisches Heften nicht verhindert werden kann, durch die Einstellung der Vorrichtung und insbesondere durch die Heftspannung und die Anordnung der Heftelektrode bezüglich der schmelzflüssigen Folie beeinflußt. Wie eine solche Einstellung der elektrostatischen Hefteinrichtung zu erfolgen hat, ist bekannt, und die größte Geschwindigkeit, bei der eine bestimmte Anlage zufriedenstellend betrieben werden kann, ohne daß Heftblasen auftreten, kann vom Fachmann leicht bestimmt werden.

Bei den meisten Gießanlagen mit sich drehenden Gießwalzen liegt die Geschwindigkeit, bei der die Kombination aus elektrostatischen Heften und Unterdruck wichtig wird, über 0,254 m/sec und in der Regel über 0,508 m/sec. Bei typischen Gießanlagen wird die erfindungsgemäße Kombination bei Geschwindigkeiten von über 0,762 m/sec wesentlich.

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Erfindungsgemäß können die elektrostatischen Heftladungen auf. einem Teil oder der gesamten Breite der Folie aufgebracht werden. Yfenn die ladungen nur auf einem Teil der Folienbreite aufgebracht werden, werden sie vorzugsweise mit Hilfe geeignet angeordneter Heftelektroden ' an jedem Rand der Folie auf Randbereiche der Folie aufgebracht. Die Elektroden einer solchen Anordnung können aus einer oder mehreren spitzen Sonden oder Drahtelektroden bestehen, die geeignet so angeordnet oder isoliert sind, daß sie Ladungen nur auf die Randbereiche der Folie aufbringen. Alternativ dazu und vorzugsweise ist die Elektrode zum elektrostatischen Heften so angeordnet und ausgebildet, daß sie elektrostatische Ladungen über die gesamte Breite der schmelzflüssigen Folie aufbringt. Vorzugsweise ist sie in Form eines feinen Drahts ausgebildet, der quer über die Gießfläche verläuft, obwohl bei Bedarf auch scharfe oder spitze Elektroden anderer Form, beispielsweise in Form von Schneiden oder zahlreichen zugespitzten Punkten, angewendet werden können. Vorzugsweise ist die Elektrode zum elektrostatischen Heften so angeordnet, daß die elektrostatischen Ladungen nicht auf der'Seite der schmelzflüssigen Folie aufgebracht werden, die in Kontakt mit der Gießfläehe tritt. Es ist jedoch auch möglich, die Elektrode zum elektrostatischen Heften so anzuordnen, daß sie Ladungen auf der Seite der schmelzflüssigen Folie aufbringt, die in Kontakt mit der Gießfläehe tritt.

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Wenn eine Elektrode in Form eines Heftdrahtes "benutzt wird, kann der Draht einen Durchmesser von "bis zu .0,762 mm haben, wobei er vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 0,18 mm hat. Der Draht kann aus rostfreiem Stahl oder Yfolfram bestehen und in einem Abstand von 2,54 mm bis 12,7 mm von der schmelzflussigen Folie angeordnet sein.

Die beim elektrostatischen Heften eingestellten Bedingungen können die üblichen Bedingungen sein, wie sie beispielsweise in der GB-PS 911 528 beschrieben sind. So kann die Elektrode zum elektrostatischen Heften auf einem hohen Potential gegenüber der geerdeten Gießfläche gehalten werden, indem sie an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen wird, deren anderer Pol ebenfalls geerdet ist, Eine geeignete Stromquelle liefert eine Spannung im Bereich von 2 bis 30 kV und einen Strom von 0,3 bis 50 mA, wobei der Strom vorzugsweise bis zu 5 mA geht. Eine typische Stromquelle liefert einen Strom von ungefähr 2 mA bei einer Spannung von ungefähr 5 kV.

Alternativ kann die Heftelektrode an eine Yfechselstromquelle angeschlossen sein, wie dies in der DiE-OS 2 405 863 beschrieben ist, die eine Spannung mit symmetri~ scher oder unsymmetrischer Wellenform liefert, die von Spitze zu Spitze über 4,0 kV liegt und eine Frequenz hat,

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die nicht größer ist als die Frequenz, bei der die von der Elektrode emittierten, eMctrostatischen, positiven und negativen Ladungen nicht mehr den- Raum zwischen der Elektrode und der schmelzflüssigen Folie überspringen können, bevor sich die Polarität der Spannung an der Elektrode ändert.

Die Saugwirkung bzw. der Unterdruck kann.in einer umschlossenen Kammer erzeugt werden, die von der schmelzflüssigen Folie und einem Teil der sich bewegenden Gießfläche, der vor dem Bereich des ersten Kontaktes der Folie mit der Gießfläche liegt, sowie einem umschließenden Gehäuse gebildet wird, das an eine geeignete Saugpumpe angeschlossen sein kann. Es ist jedoch festgestellt worden, daß zur Durchführung der Erfhdung eine Kammer nicht wesentlich ist und daß ein geeignet angeordnetes Saugmesser ausreißend ist, mn den gewünschten Wert der Saugwirkung bzw, des Unterdrücke zu erzeugen, Ein solcnee Saugsieaser hat vorzugsweise sine Sehlitssründting iait einer kleineren Abmessung im Bereich von 1,52 mm bis 58 »1 mm und erstreckt sich im wesentlichen über die Breite* der PoIIe oder über diese hinaus. Ferner kann das Saugmesser ein Gehäuse aufweisen, das mit einer S&uggumge verbunden iat» Fox·- zugsweise hat die Schlitzmündung von der schmelzflüssigen Folien einen Abstand im Bereich von 1,52 mm bis 88,9 as und von der GieSfläclie einen Abstand im Bereich von 1,52 mm

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bis 76,2 mm, so daß eine Saugwirkung bzw. ein Unterdruck in dem Raum zwischen der geschmolzenen Folie und der Grießfläche erzeugt wird. Ein Unterdruck im Bereich von 2,54 bis 76,2 mmVfS hat sich als ausreichend erwiesen, um unter Vermeidung des Einschlusses von Biaen zwischen der schmelzflüssigen Folie und der Gießfläche einwandfrei gießen zu können. Vorzugsweise beträgt der Unterdruck bis zu 38,1 mmWS, wobei ein günstigerer Bereich bis .25,4 mmWS geht und der günstigste Bereich zwischen 5,08 mmY/S und 15,24 mmtfS liegt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Saugwirkung bzw. der Unterdruck allein in einem Raum erzeugt bzw. aufgebracht, der von der sich bewegenden Gießfläche und der schmelzflüssigen Folie begrenzt wird, indem beispielsweise die Schlitzmündung eines Saugmessers in diesem Raum angeordnet wird. Es ist festgestellt worden, daß Luft um die Ränder der Folie in den unter Unterdruck stehenden Raum gezogen wird. Die Strömung der Luft über die Ränder der Folie kann ungleichmäßig und turbulent erfolgen, was zu einer ungleichmäßigen Kühlung der Randbereiche der schmelzflüssigen Folie führen kann. Es ist nun bei einigen Verfahren festgestellt worden, daß diese örtliche Kühlung zu Fehlern an den Rändern und Unregelmäßigkeiten der Folie führen kann. Solche Fehler und Unregelmäßigkeiten können beispielsweise bei auf diese Weise abgekühlten Polyesterfolien, z.B. Polyäthylenterephthalatfolien, auftreten, und zwar insbesondere, wenn

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die Folie anschließen! in Längsrichtung gereckt wird.

Solche Fehler und Unregelmäßigkeiten können "bei einer anderen Ausführung3form der Erfindung vermieden werden, bei der Mittel vorgesehen sind, die dazu dienen, eine Saugwirkung bzw. einen Unterdruck im wesentlichen in der Nähe der Ränder der schmelzflüssigen Folie und im wesentlichen q.uer zur Bewegungsrichtung der Gießflache aufzubringen bzw. zu erzeugen. Der in Querrichtung erzeugte Unterdruck kann mit Hilfe von Saugmessern aufgebracht werden,'die nahe der Ränder der schmelzflüssigen Folie angeordnet sind. Dieser in Querrichtung erzeugte Unterdruck kann den gleichen oder einen anderen Betrag als der Unterdruck haben, der auf den Raum zwischen der sich bewegenden Gießfläche und der schmelzflüssigen Folie aufgebracht wird. Vorzugsweise ist der in Querrichtung aufgebrachte Unterdruck bzw. die entsprechende Saugwirkung größer als der zwischen der sich bewegenden G-ießfläche und der schmelzflussigen Folie aufgebrachte Unterdruck, der im zuvor beschriebenen Größenbereich liegen kann. Der in Querrichtung aufgebrachte Unterdruck liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 38-, 1 mmV/S und 127 mmWS.

Der Unterdruck kann eine Kühlwirkung auf die Extrusionsdüse haben, da Luft an der Düse vorbeiströmt. Dies kann dazu führen, daß das schmelzflüssige Polymer

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in der Extrusionsdüse örtlich gefriert. Diese Schwierigkeit kann dadurch umgangen werden, daß diejenigen Teile der Extrusions düse abgeschirmt "bzw. thermisch isoliert werden, die andernfalls der Saugwirkung bzw. dem Unterdruck ausgesetzt wären.

Die erfindungsgemäße Anwendung elektrostatischen Heft ens in Kombination mit einer Saugwirkung bzw. einem Unterdruck erleichtert und ermöglicht eine ausreichende Kühlung und Abschreckung schmelzflussiger, polymerer Folien, ohne daß- komplizierte Gießbedingungen eingehalten und komplizierte Vorrichtungen benötigt werden, wie sie aus den genannten Veröffentlichungen zum Stand der Technik bekannt sind, die sich mit Gießen bei hoher Geschwindigkeit befassen. Dadurch, daß die Einschließung von Blasen verhindert wird, kann die Gießfläche bei der Herstellung gegossener Folien guter Qualität mit hoher Geschwindigkeit arbeiten. Dies ist von besonderem Nutzen bei der Herstellung von Polyesterfolien, beispielsweise Polyäthylenterephthalatfolien, bei höheren Geschwindigkeiten.

Wenn kein Unterdruck anliegt bzw. keine Saugwirkung besteht, wird die schmelzflüssige Folie aufgrund der Bewegung der Gießfläche von der kürzesten Bahn über den Spalt

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zwischen der Extrusionsdüse und der Gießfläche weggezogen. Bei einem typischen Verfahren ist die Extrusionsdüse so angeordnet, daß die schmelzflüssige Folie senkrecht nach unten zur Gießfläche extrudiert wird. Bei höheren Geschwindigkeiten folgt die schmelzflussige Folie einer ' kettenlinienförmigen Bahn zur Gießfläche. Diese kettenlinienförmige Bahn ist langer als der direkte bzw. kürzeste Weg zur Gießfläche. Die Verminderung der Folienbreite, die häufig als Einschnürung bezeichnet wird, nimmt mit der Länge der Bahn zu, auf der die schmelzflüssige Folie nicht abgestützt ist. Die erfindungsgemäße Anlegung eines Unterdrucks trägt dazu bei, die schmelzflüssige Folie ungefähr auf der direkten bzw. kürzesten Bahn zu halten, so daß dadurch das Ausmaß der Einschnürung vermindert wird.

Ein weiterer Vorteil der Maßnahme, die schmelzflüssige Folie ungefähr auf der kürzesten Bahn zu halten, besteht darin, daß Fehler, die von den Düsenrändern auf der Folienoberfläche erzeugt werden könnten, wenn die Folie bei höheren Gießgeschwindigkeiten aus der normalen Extrusionsriehtung ausgelenkt wird, ebenfalls vermindert werden.

Die gernäS dem erfin&ungsgemäßen Verfahren imä mit der erfinäungegesäßen Vorrichtung gegossenen Folien können Jeder zusätzlichen bekannten Folienbearfeedtung unterworfen

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werden, wozu beispielsweise das Recken in einer oder mehreren.Richtungen gehört, um eine Molekülorientierung zu erreichen, der wahlweise eine Thermofixierung folgen kann. Solche Bearbeitungen sind für Polyäthylenterephthalatfolien in der GB-PS 838 708 beschrieben.

Im folgenden wird die Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen fortgesetzt; Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform, bei der zur Vereinfachung die Extrusionsdüse weggelassen ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. dargestellte Vorrichtung;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung ähnliche Vorrichtung, bei der jedoch das Saugmesser weggelassen ist;

Fig. 4 einen Fig. 2 ähnlichen Querschnitt

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in vergrößertem Maßstab, wobei jedoch der Draht zum elektrostatischen Heften und das Saugmesser weggelassen sind;

Pig. 5

einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform;

Fig. 6

eine perspektivische Ansicht eines Saugmessers, das eine Saugwirkung in Querrichtung ausüben kann; und

Fig. 7'

eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit dem in Fig. 6 dargestellten Saugmesser.

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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte

Vorrichtung ist zum Gießen von Folien aus geschmolzenem Polyester, beispielsweise aus Polyäthylenterephthalat, geeignet. Die Vorrichtung wird im folgenden in dieser Anwendung "beschrieben. Eine Folie bzw. ein Film 4 aus geschmolzenem Polyäthylenterephthalat wird in herkömmlicher Weise durch eine Folienschlitzdüse 1, die in Fig. 2 gezeigt ist, auf eine herkömmliche, wassergekühlte. Kühlbzw. Gießwalze 2 extrudiert, die elektrisch geerdet ist und eine polierte Kühl- bzw. Gießfläche 3 aufweist. Während des Betriebes wird die Gießwalze 2 in Richtung eines Pfeiles A mit einer UmSigsgeschwindigkeit im Bereich von 0,71 m/sec bis 1,22 m/sec gedreht, so daß die geschmolzene Folie 4 kontinuierlich auf der Gießfläche 3 abgelegt wird, nachdem sie aus der Schlitzdüse 1 ausgetreten ist. Nach dem Abkühlen bzw. Abschrecken wird die Folie über eine Rolle 5 geführt und von der Gießfläche abgezogen.

Quer über die geschmolzene Folie und

parallel zur Achse der Gießwalze 2 verläuft eine Elektrode in Form eines Heftdrahtes 7 zum elektrostatischen Heften. Wie Fig. 1 zeigt, isolieren rohrhülsenförmige Isolatoren 8 aus Polytetrafluoräthylen den Heftdreht 7 elektrisch über den Bereichen der Gießfläche 3, die jenseits der Ränder der gegossenen Folie freibleiben, um während des

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Betriebes Funkenentladungen zwischen dem Heftdraht 7 und der Gießfläche 3 zu verhindern. Der Heftdraht 7 ist in der Nähe des Bereiches angeordnet, in dem der erste Kontakt der geschmolzenen Folie 4 mit der Gießfläche 3 erfolgt, und an einen Pol einer nicht dargestellten Gleichstromquelle angeschlossen, deren anderer Pol geerdet ist. Die Stromquelle liefert ausgabeseitig Isis zu 20 3tF und Isis zu 5 wk, so daß elektrostatische Heftladungen emittiert und auf die geschmolzene Folie 4 aufgebracht werä^^ bo daß diese ladungen dazu beitragen» die Folie an der G-ießfläche 3 haftend zu halten.

Auf der dem elektrostatischen Heftdraht 7 gegenüberliegenden Seite der geschmolzenen Folie 4 ist ein Saugmesser 10 angeordnet, das ein Gehäuse 11 mit einer Sehlitzmündung 12 umfaßt, die sich quer über die gesamte Breite der geschmolzenen Folie erstreckt und eine kleinere Abmessung von 3*175 am hat» Das Gehäuse 11 steht über eine leitung 14 mit einer nicht dargestellten Säugpumpe.in Terbindung, über die an das Gehäuse ein unterdruck von bis zu 76,2 mmWS angelegt werden kann.. Die Sehlitzmündung 12 des Saugmessers 10 ist so angeordnet, daß sie eine Saugwirkung bzw, einen Unterdruck in einem Saum erzeugt, der von der Bahn der geschmolzenen Folie 4 zwischen der Schlitzdüse 1 und der eich bewegenden GieSflache 3 sowie einem Abschnitt 15 der Gießfläche 3 begrenzt wird, der

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vor dem Bereich des ersten Kontaktes der Folie mit der Gießfläche 3 liegt. Die Schlitzmündung 12 hat ungefähr einen Abstand von 51 ram von der geschmolzenen Folie 4 und. einen Abstand von 25,4 mm von der Gießfläche 3.

Fig. 3 erläutert die Wirkungen, die eintreten, wenn die in den Pig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung ohne das Saugmesser 10 betrieben wird. Aus Fig. ist erkennbar, daß dann, wenn während des Betriebes sowohl mit elektrostatischem Heften als auch mit Unterdruck gearbeitet wird, die geschmolzene Folie ungefähr dem kürzesten Weg zwischen der Schlitzdüse 1 und der Gießfläche 3 folgt, d.h. einem Weg, der ungefähr senkrecht zur Gießfläche 3 verläuft. Wenn jedoch das Saugmesser 10 nicht angewendet wird, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, folgt die geschmolzene Folie einer längeren Bahn in Form einer Kettenlinie 17. Dies hat zur Folge, daß der elektrostatische Heftdraht 7 an einer anderen Stelle angeordnet sein muß. Der längere Weg in Form einer Kettenlinie 17 führt zu einer stärkeren Quereinschnürung der Folie, als sie auftreten kann, wenn der Film der in Fig; 2 dargestellten kürzeren Bahn folgt. Wenn das Gießen in. in Fig. 3 dargestellter Weise erfolgt, können ferner Beschädigungen und Fehler in der Folienoberfläche auftreten, die insbesondere vom Düsenrand 18 hervorgerufen werden können, der auf die Folienoberfläche drückt.

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Fig. 4 erläutert den Abstand zwischen der Schlitzdüse und der Stelle des ersten Kontaktes der geschmolzenen Folie 4 mit der Gießwalze 2. Dieser mit a bezeichnete Abstand entspricht der senkrecht zur Mittelebene durch die Schlitzdüse gemessenen Strecke bis zum ersten Kontakt der geschmolzenen Folie 4 mit der Gießwalze 2.

Fig. 5 zeigt eine zum Gießen von Folien aus gesehmolzenem Polyester, beispielsweise aus PoIyäthylenterephthalat, geeignete Vorrichtung, die im Vergleich zur in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung anders konstruiert ist. Diese Vorrichtung umfaßt eine Folienschlitzdüse 21 und eine wassergekühlte Kühl- bzw. Gießwalze 22 mit einer polierten Kühl- bzw. Gießfläche 23. Die Gießwalze 23 ist elektrisch geerdet, damit die geschmolzene Folie mittels einer Elektrode in Form eines Heftdrahtes 24 zum elektrostatischen Heften zum Haften auf der Gießfläche 23 gebracht werden kann. Eine durch die Schlitzdüse 21 extrudierte Folie 25 aus geschmolzenem Polymer wird durch die kombinierten Wirkungen des elektrostatischen Heftens und von mittels eines Saugmessers 26 erzeugtem Unterdruck auf die Gießfläche 23 gedruckt und dort gehalten. Die Mündung 27 des Saugmessers 26 ist in einem Raum angeordnet, der von der Bahn der Folie aus geschmolzenem Polymer zwischen der Schlitzdüse 21 und der

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Gießfläche 23 begrenzt wird.

Das in Pig. 6 dargestellte Saugmes3er weist eine Hauptschlitzmündung 29 und zwei Seitenmündungen 30 und 31 auf.

Die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung weist ein Saugmesser 33 der in Fig. 6 dargestellten Form auf. Eine geschmolzene Folie 34 aus Polyester, "beispielsweise aus Polyäthylenterephthalat, wird auf eine wassergekühlte Kühl- "bzw.. Gießwalze 35 mit einer polierten Gießfläche gegossen. Eine Elektrode in Form eines Heftdrahtes 36 zum elektrostatischen Heften ist an ihren Enden mit Hilfe von rohrhülsenförmigen Isolatoren 37 aus Polytetrafluoräthylen isoliert. Das Saugmesser 33 ist so angeordnet, daß seine Hauptschlitzmündung 38 einen Unterdruck "bzw. eine Saugwirkung in Drehrichtung der Gießwalze 35 erzeugt. Die Seitenmündungen 39 und 40 sind dicht "bei den Rändern der geschmolzenen Folie angeordnet und erzeugen eine Saugwirkung bzw. einen Unterdruck in der Nähe der Ränder der Folie.

Erfindungsgemäß wird somit beim Abschrecken geschmolzener, polymerer Folien, insbesondere von Polyesterfolien, auf Gießflächen eine Kombination aus elektrostatischem Heften und Saugheften angewendet.

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Eine weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt durch die folgenden Vergleichsbeispiele und Beispiele der Erfindung..

■ VERGLEICHSBEISPIEL A

Folie aus geschmolzenem Polyäthylenterephthalat wurde mit Hilfe der in Pig. 1 dargestellten Vorrichtung gegossen und abgeschreckt. Die Gießwalze hatte einen Radius r. Die Stromzufuhr war vom Heftdraht 7 abgeschaltet, so daß das Gießen allein unter dem Einfluß der vom Saugmesser 10 ausgeübten Saugwirkung erfolgte.Der aufgebrachte Unterdruck betrug 12,7 mmV/S. Bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Gießwalze von 0,508 m/sec wurdean der abgeschreckten Folie eine feine Wellenbildung in Maschinenrichtung beobachtet, für die Schlupf des Films in Querrichtung auf der Gießwalze verantwortlich gemacht wurde. Diese Wellenfehler wurden auch bei anderen Geschwindigkeiten der Gießwalze beobachtet. Die abgeschreckte Folie war ungeeignet zur Herstellung von orientierter und thermofixierter Folie in handelsüblicher Qualität.

VERGLEICHSBEISPIELE B BIS E

Unter Verwendung der für das Vergleichsbeispiel A benutzten und in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wurde Folie aus

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geschmolzenem Polyäthylenterephthalat gegossen und abgeschreckt. Die Gießwalze hatte einen Radius r. Das Saugmesser 10 war nicht an die Saugpumpe angeschlossen, so daß das Gießen allein unter der Wirkung des elektrostatischen Heftens erfolgte. Das Auftreten eingeschlossener Blasen unter verschiedenen Betriebsbedingungen ist in Tabelle 1 vermerkt.

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß zwar bei einer Gießwalzengeschwindigkeit von 0,762 m/sec keine Blasen eingeschlossen wurden, daß jedoch bei einer Gießwalzengeschwindigkeit von 0,914 m/sec kleine Blasen angetroffen wurden und daß die Blasenbildung bei zunehmender Gießwalzengeschwindigkeit zunahm. Ferner trat eine beträchtliche Einschnürung auf. Die unter Bedingungen, die zu Heftblasen führten, hergestellte Folie wies Oberflächen-' fehler aufgrund der Blasen auf und war nicht geeignet zur Herstellung von orientierter und thermofixierter Folie.

BEISPIELE 1 UITD 2

Folie aus geschmolzenem Polyäthylenterephthalat wurde gemäß der Erfindung mittels der Vorrichtung gemäß Fig. gegossen und abgeschreckt, wobei sowohl elektrostatischses Heften als auch Unterdruck angewendet wurden. Die Gießwalze hatte einen Radius r und die Folienschlitzdüse 1

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TABELLE

Vergleichs beispiel	Gießwalzen- ' geschwindig-^: k.eit ßn/sec] j	Potential dea Heft- _ drahte a [kVj	Heftdraht- stroin	Abstand zwischen Schlitzdüse und G i eßwalze [.cmJ	Abstand a zwi- achen Schlitzdüse und Kontaktatelle in Fig. 4 Lcml	Einschnü rung [cmj	Heft blasen
B	0,762	S₁O	1,45	1,12	2,54	-	keine
* ^C	0,914	6,0	1,5	1,12	2,54	- .	kleine Blasen
to öd D	1,016	6,0	1,6	1,12	3,17	5,59	mittlere Blasen
"^ E O GO ίο	1,168	6y0	1,7	1,12	3,81	5,59	sehr starke Blasen bildung

TABELLE

Beispiel

Gießwalz engeschwindig-
keit f/ö]

Potential des HeftdrahtsfkVJ.

Heftdraht strom

FmA]

Unter-! Abstand zwischen

druck [mmV/S]

Schlitzdüse und Gießwalze [cm]

Abstand a zwischen Schlitzdüse
und Kontaktstelle
in Pig. 4 [cm]

Einschnürung

[cm]

Heftblasen

0,914
1,168

6 5

2,4 2,3

12,7 12,7

1,12 1,12

0,97
1,12

3,30 3,58

keine keine

hatte die gleiche Länge wie bei den Vergleichsbeispielen B bis E.

Die Bedingungen beim Gießen und Abschrecken sowie die sich ergebenden Eigenschaften der Folie sind in Tabelle 2 angegeben.

Die hergestellte Folie war qualitativ einwandfrei. Zwischen der geschmolzenen Folie und der Oberfläche der Gießwalze wurden keine Blasen eingeschlossen. Die Einschnürung war geringer als bei den Vergleichsbeignielen D und E, wobei diese Verminderung einerseits am kürzeren Weg der geschmolzenen Folie von der Spritzdüse zur Gießwalze - dies ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt - und andererseits daran liegt, daß die Spritzdüse dichter an der Kühlwalze angeordnet werden konnte, da die geschmolzene Folie durch den Unterdruck stabilisiert wurde.

Die abgeschreckte Folie wurde dann einer

Molekülorientierung und Thermo fixierung nach herkömmlichen Verfahren unterworfen, um eine qualitativ hochwertige Folie herzustellen.

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VER&LEICHSBEISPIEl· F TOD BEISPIELE 5. 4

Unter Verwendung der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung wurde eine Folie aus geschmolzenem Polyäthylentereplithalat gegossen und abgeschreckt, wobei die elektrostatische Vorrichtung und die Saugvorrichtung sur Anwendung kamen· Der Düsenrand neben dem Saugmesser 26 wurde gegen die Kühlwirkung des Saugmessers thermisch isoliert, indem oberhalb des Saugmessers ein Blatt Isoliermaterial auf der Stirnseite der Spritzdüse angeordnet wurde* Beim Vergleichsbeispiel 3? wurde ohne Saugwirkung gearbeitet. Die SieS- und Kühlbedingungen und die Sigensehaf ten der sieh ergebenden Folie sind in !Tabelle 3 wiedergegeben·

6. 7WB 8

Mittela der in den Pig· 6 und 7 dargestellten Vorrichtung und unter Benutzung der elektrostatischen Einrichtung und der Saugeinrichtung wurde Folie aus geschmolzenem Polyethylenterephthalat gegossen unä abgekühlt. Basbenutste Saugmesser war mit Seitenmündungen zur Steuerung des Luftstromes über die Händer der gegossenen Folie versehen« Die G-ieß- und Kühlbedingungen sowie die Eigenschaften der sich ergebenden Folie sind in fabeile 4 wiedergegeben.

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TABELLE

O CD CO

CO -χ,

Bei spiel	Gießwalzen- geschvyindig- lceit [m/secj	Potential des Heft drahtes \pr\	Heftdraht- strom ■. CmA]	■ Unter druck jmmWS]	Abstand zwischen Schlitzdüse und Gießwalze C^cm3	Einschnü rung [cm]	Heft blasen
P	0,701	5	2,85	-	1,27	9,50	keine
3	0,701	5	1,6	15,24	1,91	4,45	keine
4	0,620	5	1,33	15,24	1,91	4,45	keine
5	! 0,671	5	■ 1,4	15,24	1,91	4,45	keine

TABELLE

Bei spiel 6 7 8	Gießwal zenge- schwindig- _, keit fm/secj	Potential des Heft- drahtes [kV]	Heft draht strom \|mA]	Unterdruck an der Haupt mündung des Saugmessers finmWS]	Unterdruck an den Seiten- ■mündung en des Saugmessers immVS]	Abstand zwischen Schlitzdüse und Gießwalze [cmj	Einschnü rung [cm]	Heft blasen
0,630 0,701 0,772	Ul Ul Ul	1,55 1.7 1,9	12,7 12,7 12,7	38,1 38,1 38,1	1,12 1,12 1,12	3,17 3,17 3,17	keine keine keine

cn co cn co co

Claims

Patentansprüche

1. j Verfahren zum Extrudieren und Abschrecken einer polymeren Folie, dadurch gekennzeichnet, daß eine schmelzflüssige, polymere Folie auf eine elektrisch geerdete, sich bewegende Gieß- bzw. Kühlfläche extrudiert wird, die sich mit einer linearen Geschwindigkeit bewegt, die größer als die Geschwindigkeit ist, bei der dann, -&βίώι wit eine elektrostatische Heftung erfolgt, verhindert werden kann, daß Blasen zwischen der schmelzflüssigen, polymeren Folie und der Gießfläche eingeschlossen werden, daß mittels einer Elektrode zum elektrostatischen Heften, die dicht bei oder vor dem Bereich äea ersten Kontaktes der Folie mit der Gießfläche mit Abstand von der schmelzflüssigen Folie gehalten wird, elektrostatische ladungen auf einem feil oder der gesamten Breite der schmelzflüssigen Folie aufgebracht werden und daß unterdruck in einem Raum erzeugt wird, der von der Bahn der schmelz fluss ig en Folie vor deren erstem Kontakt mit der Gießfläche und dem Teil der sich bewegenden GieSflache begrenzt wird, der vor dem Bereich des ersten Kontaktes mit der schmelzflüssigen Folie liegt, wobei die aufgebrachten, elektrostatischen ladungen und der unterdruck dabei zusammenwirken, die schmelzflüssige Folie an der Gießfläche zum Haften zn bringen.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Folie aus Polyäthylenterephthalat ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießfläche eine zylindrische Trommel ist, die mit Geschwindigkeiten von über 0,762 m/sec gedreht werden kann.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck von einem Saugmesser aufgebracht wird..

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugmesser eine Schlitzmündung aufweist, die von der schmelzflussigen Folie einen Abstand zwischen 1,52 mm und 88,9 mm und von der Gießfläche einen Abstand zwischen 1,52 mm und 76,2 mm hat.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgebrachte Unterdruck im Bereich von 2,54 bis 76,2 mmWS liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Unterdruck bzw. eine Saugwirkung

im wesentlichen in der Nähe der Ränder der schmelzflüssigen

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Folie und im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung der G-ießfläche aufgebracht "bzw. ausgeübt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in Querrichtung aufgebrachte Unterdruck größer als der Unterdruck ist, der zwischen der sich bewegenden Gießfläche und der schmelzflüssigen Folie aufgebracht wird.

9. Vorrichtung zum Extrudieren und Abschrecken einer polymeren iolie, gekennzeichnet durch eine elektrisch geerdete, bewegbare Gieß- bzw. Kühlfläche (3, 23), die so angeordnet und ausgebildet ist» daß sie die extradierte, polymere Folie aufnehmen kann, eine Elektrode (?, 24» 36) zum elektrostatischen Heften, die dicht bei oder vor <iem Bereich des ersten Kontaktes der Folie mit der Gießfläehe mit Abstand von der Bahn der schmelzflussigen Folie gehalten wird, und eine Einrichtung (10, 14* 26_f 33) 2ur Aufbringung eines Unterdrucks auf den Kaum, der von der Bahn der schmelzflüssigen Folie vor dem ersten Kontakt mit der Gieß fläche und dem feil (15) der öießflache begrenzt wird, der tot äem Bereich des ersten Kontaktes mit der schmelzflüssigen Folie liegt,

10, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daS die Einrichtung zur Aufbringung des Unterdrücke ein Saug-

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messer (10, 26, 33) umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (30, 31, 39, 40) vorgesehen sind, die dazu dienen, eine Saugwirkung bzw. einen Unterdruck im wesentlichen in der Nähe der Ränder der schmelzflüssigen Folie und im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung der Gießfläche aufzubringen bzw. zu erzeugen.

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