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Verfahren und Vorrichtung zum Aufspulen von Polymerfolie Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auf spulen von Polymerfolie, insbesondere
zu einem Wickel, der an seinen Stirnflächen von Verschiebung bzw. Unregelmäßigkeit
frei ist.
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Wenn eine Polymerfolie nach einem Direktspulverfahren, bei dem die
Aufwickelspule selbst angetrieben wird, oder nach einem Oberflächen-bzw. Reibantriebsspulverfahren,
bei dem eine angetriebene Walze mit der Oberfläche der Aufwickelspule in Berührung
gebracht wird, auf diese Aufwickelspule aufgespult wird, besteht im allgemeinen
eine Tendenz für eine Abweichung oder Auswanderung der Seitenkante des Folienwickels,
so daß dieser ungleichmäßige Stirnflächen erhält.
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Die Abweichung an den Seitenkanten des Folienwickels wird im allgemeinen
der Tatsache zugeschrieben, daß zwischen den Lagen der auf gespulten Folie etwas
Suft eingeschlossen wird, wobei die Folie infolge der Gleitwirkung der Buft sich
unter einer kleinen Kraft in Querrichtung zu verschieben bestrebt ist.
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Bisher sind zwei Verfahren zur Verhinderung einer solchen Abweichung
bzw. Versetzung an den Endflächen eines Folienwickels bekannt: 1. Lin Verfahren,
bei dem die Seiten- bzw. Randkante der Folie durch eine Seitenwand oder einen Flansch,
die bzw. der sich im Bereich der beiden EndabschnitS der Aufwickelspule unter einem
rechten Winkel zur Achse dieser Spule erstreckt, mechanisch festgelegt wird.
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2. Ein Verfahren, bei dem zumindest ein Teil der Folienoberfläche
zur Erhöhung ihres Widerstands gegenüber einem Verschieben oder-Rutschen (d.h.
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zur Erhöhung ihres Reibungskoeffizienten) behandelt und somit eine
Verschiebung der Folie in Querrichtung erschwert wird.
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Beim erstgenannten Verfahren wird die Folienoberfläche einer Sprüh-
oder Koronaentladungsbehandlung mit einem vergleichsweise großen Entladungsstrom,
z.B. von 200 - 400 mA pro m2 Folienfläche, unterworfen,
um die mechanischen
Eigenschaften der Folienoberfläche zu verändern und dabei ihren Reibungskoeffizienten
zu erhöhen. Wahlweise kann die Folienoberfläche mit einer Walze, die eine aufgerauhte
Oberfläche besitzt, angerieben oder geprägt werden, um wiederum den Reibungskoeffizienten
der Folienoberfläche zu erhöhen (vergl. z.B. JA-OS 11 343/7)7).
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Den bisher angewandten erfahren haften å jedoch verschiedene Nachteile
und Mängel an, so daß sie nicht voll zufriedenstellend sind. Beispielsweise kann
mit dem zuerst genannten Verfahren eine Folienabweichung in der Größenordnung von
einigen Zentimetern, nicht jedoch eine kleinere Abweichung verhindert werden, obgleich
dies von der Stelle abhängt, an welcher die Seitenwand bzw. der Flansch angeordnet
ist. Außerdem erfährt dabei die Folienkante beim Auftreffen auf diese Seitenwand
eine Beschädigung, die zu einem Folienbruch, z.B. beim Abspulen der Folie, führen
kann. Andererseits befaßt sich das zweitgenannte Verfahren mit einer Änderung der
mechanischen Eigenschaften (des Reibungskoeffizienten, der Oberflächenkonfiguration
usw.) der Folienoberfläche durch Koronaentladung, Aufrauhen mittels einer Walze
mit angerauhter Oberfläche oder durch Prägen, so daß dieses Verfahren unzufriedenstellend
ist, wenn die Folien ohne Veränderung der mechanischen Oberflächeneigenschaften
aufgespult werden sollen. Außerdem führt dieses Verfahren zu bleibenden Beschädigungen
der Folienoberfläche
oder dazu, daß bestimmte Abschnitte einen
wesentlich höheren Reibungskoeffizienten besitzen als andere Abschnitte. Diese Unregelmäßigkeiten
können zu Flecken bzw. Oberflächenfehlern oder zu einem Blockieren bei der weiteren
Verarbeitung der Folien führen. Die beiden vorgenannten Verfahren führen also zu
einer Beeinträchtigung des wirtschaftlichen Werts der aufgespulten Folien, so daß
sie keine grundsätzliche Lösung des genannten Problems bieten.
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Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Verfahrens und
einer Vorrichtung zum Aufspulen von Polymerfolien zu einem Wickel, ohne daß Abweichungen
an den seitlichen Stirnflächen des Wickels auftreten, wodurch die den bisher angewandten
Verfahren anhaftenden Nachteile vermieden werden.
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Dabei sollen die mechanischen Eigenschaften der Folienoberfläche nicht
wesentlich verändert werden.
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Außerdem sollen dabei keine bleibenden Veränderungen der physikalischen
Eigenschaften der Folien hervorgerufen werden, wodurch gewährleistet wird, daß die
physikalischen Eigenschaften der aufgespulten Folien praktisch dieselben sind wie
bei den Folien vor dem Aufspulen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Aufspulen
einer
Polymerfolie zu einem an seinen seitlichen Stirnflächen von Verschiebungen oder
Unregelmäßigkeiten praktisch freien Folienwickel erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß mindestens einem Teil der Folienoberfläche eine elektrostatische Ladung aufgeprägt
wird, ohne dabei die mechanischen Eigenschaften der Folienoberfläche wesentlich
zu verändern.
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Mit der Erfindung wird zudem auch eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens geschaffen, die gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung zum
Anlegen einer elektrostatischen Ladung an mindestens einen Teil der Oberfläche der
Folie, ohne die mechanischen Eigenschaften der Folienoberfläche wesentlich zu verändern.
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Beim Verfahren und bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wirkt infolge
der der Folienoberfläche erteilten elektrostatischen Ladung eine elektrostatische
Anziehungskraft zwischen dem Folienwickel und einem Auf spulkern, so daß letzterer
den Folienwickel eng heranzieht und die Folienlagen eng aneinander haften. Hierdurch
wird die Verschiebung der Folie in Querrichtung während des Aufspulvorgangs wirksam
verhindert, wodurch mithin das Auftreten von Abweichungen an den End- oder Stirnflächen
des Folienwickels ausgeschaltet wird. Da eine elektrostatische Ladung ohne wesentliche
Veränderung der mechanischen Eigenschaften der Folienoberfläche angelegt werden
kann, wird weder eine Beschädigung der Folienoberfläche hervorgerufen,
noch
ein Abschnitt gebildet, der von den anderen Abschnitten abweichende mechanische
Eigenschaften besitzt. Die der Folienoberfläche erteilte elektrostatische Ladung
zerstreut sich nach dem Aufspulen der Folie spontan; wahlweise kann sie mit geeigneten
Einrichtungen einwandfrei entfernt werden.
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Die aufgespulten Folien können daher die physikalischen Eigenschaften
beibehalten, die sie vor dem Aufspulen besaßen. Infolgedessen wird durch das Aufspulen
keine Verschlechterung des wirtschaftlichen Nutzwerts der Folien hervorgerufen.
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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht
einer Folienaufspulvorrichtung gemäß der Erfindung, welche durch Bereiben der Folienoberaäche
mittels einer Walze eine elektrostatische Ladung an die Folienoberfläche anzulegen
vermag, Fig. 2 eine vereinfachte Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher die elektrostatische Ladung durch Aufbringen eines Entladungsstroms
auf die Folienoberfläche aufgetragen und die Folie nach einem Direktspulverfahren
aufgespult wird, und Fig. 3 eine Fig. 2 ähnelnde Ansicht, bei welcher die Folie
jedoch mit Reibungsantrieb auf gespult wird.
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Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß auf zumindest
einen Teil der Oberfläche einer Polymerfolie eine elektrostatische Ladung aufgebracht
wird, ohne die mechanischen Eigenschaften der Folienoberfläche zu verändern. Durch
diese elektrostatische Ladung wird zwischen dem Aufspulkern und dem Folienwickel
sowie zwischen den einzelnen Folienlagen beim Aufspulen eine elektrostatische Anziehungskraft
erzeugt. Die Erfindung ist daher auf alle Polymerfolien anwendbar, bei denen sich
die angelegte elektrostatische Ladung nicht innerhalb einer sehr kurzen Zeit zerstreut
(nämlich innerhalb der Zeitspanne zwischen dem Anlegen der Ladung und dem Aufspulen
der Folie zu einem Wickel). Beispiele für solche Polymerfolien sind solche aus Polyolefinen,
wie Polyäthylen oder Polypropylen, Vinylpolymeren, wie Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid,
Polyamiden und Polyestern.
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Die Erfindung ist auch auf Polymerfolien anwendbar, die einer sekundären
bzw. Nachbehandlung unterzogen werden, beispielsweise einer Beschichtung mit einem
magnetischen Uberzugsmittel, einem Bedrucken oder einem Laminieren mit anderen Folien,
solange sich die aufgebrachte Ladung, zumindest an der einen Fläche, nicht innerhalb
einer sehr kurzen Zeitspanne zerstreut.
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Das Auftragen von elektrostatischen Ladungen auf die Oberfläche von
Polymerfolien ohne Veränderung ihrer mechanischen Eigenschaften kann beispielsteise
dadurch erfolgen, daß (a) die Folienoberfläche mit einem Material mit einem unterschiedlichen
Reibungselektrizitätskoeffizienten
(triboelectric series) angerieben
(vergl. J.W. Ballou, "Textile Research Journal", Band 24, Nr. 2, Seite 146; herausgegeben
1954) oder (b) ein Entladungsstrom auf die Folienoberfläche geleitet wird, wobei
dieser Strom so klein ist, daß er keinen Durchschlag im Folienmaterial hervorruft.
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Nachstehend ist anhand von Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Auftragen einer elektrostatischen Ladung
auf die Oberfläche einer Folie, ohne Änderung ihrer mechanischen Eigenschaften,
durch Anreiben der Folienoberfläche mit einem Material beschrieben, das eine von
der Folie abweichende Reibungselektrizität (triboelectric series) besitzt.
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Gemäß Fig. 1 wird eine Polymerfolie 1 nach einem Mittenantriebsverfahren
bzw. durch Direkt antrieb (der Spulenwelle) über eine Leitwalze 2 auf eine angetriebene
Aufwickelspule 3 aufgespult. Zwischen Leitwalze 2 und Spule 3 ist dabei eine eine
elektrostatische Ladung aufbringende Walze 4 vorgesehen, die aus einem Werkstoff
mit einer gegenüber der Folie unterschiedlichen, vorzugsweise stark unterschiedlichen
Reibungselektrizität (triboelectric seriesA beispielsweise aus Glas oder Keramik,
besteht. Die Walze 4 wird durch einen nicht-dargestellten Antrieb mit einer von
der Bewegungsgeschwindigkeit der Folie 1 abweichenden, zweckmäßigen
Umfangsgeschwindigkeit
angetrieben, so daß sie die Folienoberfläche anreibt und dadurch auf letzterer eine
elektiostatische Ladung erzeugt. Die mit der Oberfläche der Folie 1 in Reibungsberührung
stehende Umfangsfläche der Walze 4 muß dabei so ausgebildet sein, daß die Folienoberfläche
nicht beschädigt wird.
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Wenn die Folie nach der auf diese Weise erfolgenden Aufbringung einer
elektrostatischen Ladung auf die Spule 3 aufgespult wird, haftet sie unter elektrostatischem
Einfluß eng an dem bereits aufgespulten Folienabschnitt oder an der Spule an. Hierdurch
wird eine Verschiebung der Folie in Querrichtung verhindert, die zu Unregelmäßigkeiten
des Folienwickels an seinen End- oder Stirnflächen führen würde. Die statische Aufladung
der Folienoberfläche kann nach dem Auf spulen der Folie durch eine zweckmäoige,
nicht dargestellte elektrostatische Ladungsabfuhreinrichtung (precipitator) zwangsläufig
entfernt werden. Aber auch ohne solche zwangsläufige Ladungsabfuhr geht die Ladung
häufig spontan verloren.
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In den Sig. 2 und 3 sind abgewandelte Ausführungsformen des Verfahrens
und der Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Aufbringen einer elektrostatischen Ladung
auf die Oberfläche einer Folie ohne Veränderung ihrer mechanischen Eigenschaften
dargestellt, wobei ein kleiner Entladungsstrom aufgebracht wird, der keinen Durchschlag
des Folienmaterials zur Folge hat.
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Gemäß Fig. 2 wird eine Folie 1 wiederum durch Direktantrieb (der Spulenwelle)
über eine Leitwalze 5 auf eine angetriebene Aufwickelspule 3 aufgespult. Dabei ist
eine Entladungselektrode 6 in einem Abstand von einigen Millimetern bis zum Zehnfachen
des (Mindest- )Abstands der Leitwalze 5 gegenüberliegend angeordnet. Die Leitwalze
5 besteht aus einem leitfähigen Material, wie Metall, und sie ist unmittelbar oder
mittels einer geeigneten Vorspannung geerdet, so daß sie eine Gegenelektrode bildet.
Zwischen die Entladungselektrode 5 und die Leitwalze 5, d.h. die Gegenelektrode,
wird durch eine geeignete Hochspannungsquelle eine zweckmäßige Spannung angelegt.
Infolge der durch die Hochspannungsquelle 7 angelegten Spannung fließt ein Entladungsstrom
auf die Folienoberfläche, so daß der Oberfläche der Folie 1 eine elektrostatische
Ladung erteilt wird. Der Entladungsstrom sollte dabei der Folienoberfläche eine
so große elektrostatische Ladung aufprägen, daß zwar die Abweichungen bzw. Unregelmäßigkeiten
an den Stirnflächen des Folienwickels vermieden werden, andererseits aber kein Durchschlag
des Materials der Folie 1 auftritt, welcher zu Änderungen der mechanischen Eigenschaften
der Folienoberfläche führen würde.
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Bei der üblichen Behandlung einer Folie zur Erhöhung ihres Widerstands
gegenüber einem Verschieben und Verrutschen wird ein Entladungsstrom von etwa
200
- 4oo mA angelegt, um die mechanischen Eigenschaften, insbesondere den Reibungskoeffizienten,
der Folienoberfläche zu ändern. Bei der Erfindung ist es dagegen wesentlich, daß
die mechanischen Eigenschaften der Folienoberfläche überhaupt nicht verändert werden.
Zu diesem Zweck muß der Entladungsstrom wesentlich niedriger sein als bei der herkömmlichen
Behandlung von Folien oder Filmen zwecks Erhöhung ihrer Rutsch-und Gleitfestigkeit.
Der erS1ndungsgemäß angewandte Entladungsstrom beträgt im allgemeinen nicht mehr
als 4 mA, vorzugsweise 5 x 10-3 mA bis 5 x lo mA, pro m2 Bolienfläche (Stromdichte),
obgleich er in Abhängigkeit von den Eigenschaften der aufzuspulenden Folie etwas
variieren kann.
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Die Entladungselektrode 6 kann eine in Querrichtung der Folie parallel
zu deren Oberfläche gespannte, dünne Metalldraht-Messerkante, eine in Querrichtung
auf Abstand von der Folie angeordnete Nadelsonde oder eine mit der Folie in Berührung
stehende Walze sein. Es hat sich herausgestellt, daß die Entladungselektrode nicht
immer über die gesamte Quererstreckung der Folie hinweg angeordnet zu sein braucht,
vielmehr wird eine zufriedenstellende Verhinderung der Abweichung oder Unregelmäßigkeit
der Stirnfläche des Folienwickels auch dann erreicht, wenn die elektrostatische
Ladung mittels einer Elektrode mit sehr geringer Breite auf nur einen Teil der Folienbreite
aufgebracht
wird. Wenn beispielsweise eine Polyesterfolie mit
einer Breite von 3 m unter Verwendung von Draht als Entladungselektrode auf gespult
wird, kann die Effektivlänge der Elektrode z.B. 5 mm betragen. Bei Verwendung von
Nadelsonden kann die Verschiebung dann vollständig verhindert werden, wenn mittels
einer Nadelsonde oder mit Hilfe von zwei auf beiden Seiten der Folie angeordneten
Nadelsonden elektrostatische Ladungen auf einen 5 - 1o mm breiten Teil der Folie
aufgebracht werden.
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Die durch die Hochspannungsquelle 7 zwischen Entladungselektrode und
Gegenelektrode anzulegende Spannung kann eine positive oder negative Gleichspannung
oder eine Wechselspannung sein. Letztere sollte dabei eine solche Frequenz besitzen,
daß eine von der Entladungselektrode abgegebene elektrdstatische Ladung den Zwischenraum
zwischen Elektrode und Film überspringt, bevor die Polarität der Elektrodenspannung
umgekehrt wird. Die bevorzugte Frequenz liegt im allgemeinen bei höchstens 500 Hz.
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Die Erfindung kann gleichermaßen auf das Auf spulen oder Aufwickeln
von Folien oder Filmen bei der kontinuierlichen Vakuumbedampfung oder -bssehichtung
von Polymerfolien angewandt werden. Da die Ionisationskonzentration von Luft in
einem Vakuum von nicht mehr als 5 x 10 4 mm Hg äußerst niedrig ist,
sollten
die von der Elektrode abgegebenen Elektronen zu elektrostatischen Ladungen umgewandelt
werden, die unmittelbar an der Folienoberfläche haften. Wenn die Erfindung daher
für das Aufspulen von Folien im Vakuum eingesetzt wird, muß zwischen die Elektroden
eine Spannung mit einer negativen Hochspannungskomponente angelegt werden.
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Die zwischen die Elektroden anzulegende Spannung muß so groß sein,
daß der der Folienoberfläche aufgeprägte Entladungsstrom eine Stromdichte von höchstens
4 mA, vorzugsweise 5 x 10 3 mA bis 5 x 10 1mA, pro m2 Folienfläche besitzt. Zu diesem
Zweck wird vorzugsweise eine Hochspannungsquelle mit hoher Eigenimpedanz verwendet.
Die aufzuprägende, geeignete Spannung variiert in Abhängigkeit z.B. von der Bewegungsgeschwindigkeit
der zwischen den Elektroden hindurchlaufenden Folie oder vom Abstand zwischen der
Entladungselektrode und der Gegenelektrode, doch liegt sie im allgemeinen bei 1
- 15 kV und vorzugsweise bei 3 - 8 kV.
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Wenn eine Folie, deren Oberfläche eine elektrostatische Ladung aufgeprägt
worden ist, zu einem Wickel gerollt wird, wird der Folienwickel selbst in einigen
Bällen zu einem Ladungskörper mit einer Ladung von 70 kV oder mehr. In diesem Fall
kann eine elektrostatische Ladungsabfuhreinrichtung 9 bekannter Bauart mit einer
Stromquelle 1o vorgesehen werden, um
die statische Aufladung abzufthren,
nachdem sich die Folienlagen unter dem Einfluß der elektrostatischen Ladung eng
aneinander angelegt haben. EE hat sich jedoch herausgestellt, daß bei Anlegung einer
elektrostatischen Ladung an einen begrenzten schmalen Bereich der Folie, z.B. bei
Verwendung einer Nadelsonde als Elektrode, die Spannung des Bolienwickels innerhalb
des mit Aufladung versehenen Breitenbereichs nicht wesentlich höher wird als in
den anderen Teilen des Folienwickels, so daß die Anwendung der Ladungsabfuhreinrichtung
nicht unbedingt erforderlich ist.
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Gemäß Fig. 3 wird eine Folie 1 mittels einer angetriebenen Kontakt-
oder Reibwalze 8 nach einem Oberflächen-Reibungsantriebsverfahren auf eine Aufwickelspule
3 aufgespult. Die Reibwalze 8 besteht dabei aus einem leitfähigen Werkstoff, wie
Metall, und sie ist unter Bildung einer Gegenelektrode entweder unmittelbar oder
durch eine geeignete Vorspannung geerdet bzw. an Masse gelegt. Eine Entladungselektrode
6 ist der Reibwalze 8 mit einem Abstand von z.B.
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einigen Millimetern bis zum Zehnfachen dieses (Mindest-) Abstands
gegenüberliegend angeordnet. Zwischen die Entladungselektrode 6 und die Gegenelektrode
8 wird durch eine geeignete Hochspannungsquelle eine Spannung zweckmäßiger Größe
angelegt. Eine elektrostatische Ladungsabfuhreinrichtung 9 mit einer Stromquelle
1o
dient zur Entfernung statischer Aufladungen von der Folie. Die Konstruktions- und
Betriebseinzelheiten der Entladungselektrode 6, der Spannungsquelle 7 und der Ladungsabfuhreinrichtung
9 sind dieselben wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2.
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Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgespulte Folienwickel
ist praktisch frei von Unregelmäßigkeiten an seinen End- oder Stirnseiten.
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Da die Folienlagen infolge der ihnen auf geprägten elektrostatischen
Kraft fest aneinander haften, wird die lichtbrechende Luftschicht zwischen den Folienlagen
ausgeschaltet, so daß der Folienwickel durchsichtig wird. Da darüber hinaus aufgeladene
Polymerfolien oder -filme nach der Aufhebung ihrer statischen Aufladung im allgemeinen
ihre ursprünglichen Eigenschaften beibehalten, sind die physikalischen Eigenschaften
(einschließlich der mechanischen Eigenschaften) der aufgespulten Folien praktisch
dieselben wie vor dem Auf spulen.
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Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter verdeutlichen.
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Beispiel 1 Eine biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfolie mit
einer Dicke von 12 /u (Mikron) und einer Breite von 500 mm wurde mittels einer Vorrichtung
der
in Fig. 2 gezeigten Art aufgespult. Als Entladungselektrode wurde ein Stahldraht
mit einem Durchmesser von o,18 mm und einer Effektivlänge von 470 mm verwendet,
der in einem Abstand von 6 mm von der Oberfläche einer Folie auf einer Leitwalze
angeordnet war. An die Elektrode wurde eine Gleichspannung von -6,5 kV angelegt.
Eine elektrostatische Ladungsabfuhreinrichtung (Modell KOR der Firma Kasuga Denki
Kabushiki Kaisha, Tokio, Japan) war 3o mm von der Folienoberfläche angeordnet. Die
Folie wurde mit einer Geschwindigkeit von 180 m/min bis zu einer Wickellänge von
2 ooo m aufgespult, während sie unter einer Zugspannung von o,5 kg/Soo mm gehalten
wurde. Der Entladungsstrom betrug 2,7 mA.
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Zu Vergleichszwecken wurde das gleiche Verfahren, wie vorstehend beschrieben,
mit dem Unterschied wiederholt, daß an die Entladungselektrode eine Spannung gleich
Null angelegt wurde.
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Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle 1.
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Tabelle 1 Versuche Unregelmäßigkeits- Reibungs- Querschnittsbreite
der Stirn- koeffizient form des Dliss fläche des Folien- statisch dyna- wickels
1o min wickels misch nach dem Aufspulen Erfindungs- unter o,5 mm (sehr o,48+ o,47+
kreisförmig gemäß gut) o,o2 o,o2 Vergleich 18 mm (Stirnfläche o,48+ o,47+ Elliptisch
instabil) o,o2 o,o2 infolge Ver-609818/1000 formung in Fallrichtung
Bei
erfindungsgemäßer Anlegung einer elektrostatischen Ladung waren die Stirnflächen
des Folienwickels äußerst zufriedenstellend eben, d.h. frei von Unregelmäßigkeiten.
Wenn dagegen keine solche Ladung aufgeprägt wurde, waren die Stirnflächen äußerst
instabil. Außerdem wich im letzteren Fall nach einer Aufspulen länge von 1000 m
die Querschnittsform des Folienwickels von einer Kreisform ab, so daß sie exzentrisch
wurde. Weiterhin wurde auch der Auf spulvorgang instabil.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren ging das Aufspulen dagegen sehr gleichmäßig
vor sich, und der Reibungskoeffizient der Folie wich nach dem Auf spulen nicht nennenswert
von dem der nicht aufgeladenen Folie ab, wie dies aus Tabelle 1 hervorgeht. Die
anderen Haupteigenschaften der Folie, wie Elastizitätsmodul und Bruchzugfestigkeit,
zeigten ebenfalls keine wesentliche Änderung.
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Beispiel 2 Eine biaxial orientierte Polyäthylenterephthalatfolie mit
einer Dicke von 21 /u und einer Breite von 1000 mm wurde mittels einer Vorrichtung
der Art gemäß Fig. 2 aufgespult, wobei der Abstand zwischen Leitwalze und Folienwickel
auf 1000 mm eingestellt war. Als Entladungselektrode wurde eine Nadelsonde verwendet,
die in einem Abstand
von o,5 mm von der Folienoberfläche und von
15 mm von der einen Randkante der Folie in Richtung auf deren Mitte angeordnet war.
An die Elektrode wurde eine Spannung von 6 kV angelegt.
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Bei diesem Beispiel wurde keine Ladungsabfuhreinrichtung angewandt,
und die Folie wurde unter einer Zugspannung von 2 kg/1ooo mm mit einer Geschwindigkeit
von 150 m/min aufgespult.
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Der Entladungsstrom betrug o,o4 mA.
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Zu Vergleichszwecken wurde das gleiche Verfahren mit dem Unterschied
wiederholt, daß an die Entladungselektrode eine Spannung von Null angelegt wurde
(Vergleich A).
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Zum weiteren Vergleich wurde das erfindungsgemäße Verfahren mit dem
Unterschied wiederholt, daß eine Ladungsabfuhreinrichtung 30 mm von der Folienoberfläche
entfernt in einer Position nahe des Folienwickels angeordnet wurde, um die durch
die Leitwalze vor dem Aufspulen der Folie aufgeprägte Ladung zu beseitigen (Vergleich
B).
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Die Stirnflächen des nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen
Folienwickels waren sehr gleichmäßig, während sie bei den beiden Vergleichswickeln
Abweichungen von etwa 15 mm besaßen und somit keine genaue Ubereinstimmung der Folienkanten
zeigten.
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Außerdem zeigte es sich, daß bei Verwendung einer Nadel sonde als
Entladungselektrode die Spannung des aufgeladenen Teils des Folienwickels aus nicht
bekannten Gründen nicht wesentlich höher war als die Spannung des restlichen Teils.
Dies bedeutet, daß bei entsprechender Wahl der Konstruktion der Entladungselektrode
auf die Anordnung einer Ladungsabfuhreinrichtung verzichtet werden kann.
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Beispiel 3 Eine biaxial orientierte Polypropylenfolie mit einer Dicke
von 24/u und einer Breite von 650 mm wurde mittels einer Vorrichtung gemäß Fig.
2 auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 und dessen Vergleichsbeispielen A und
B aufgespult, nur mit dem Unterschied, daß an die Entladungselektrode eine Wechselstromversorgung
von 6 kV, 60 Hz angeschlossen und die Zugspannung der Folie beim Aufspulen auf 1
kg/650 mm gehalten wurde.
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Bei den Versuchen entsprechend Vergleichsversuchen A und B von Beispiel
2 wurde eine Abweichung bzw. Unregelmäßigkeit von etwa 13 mm an den Stirnflächen
der Folienwickel festgestellt, während beim erfindungsgemäß durchgeführten Versuch
praktisch keine Abweichung an den Stirnflächen auftrat.
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Es kann somit vorausgesetzt werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren
auch dann überlegene Ergebnisse liefert, wenn sich die Polarität der der Folie aufgeprägten
elektrostatischen Ladung im Zeitverlauf ändert.
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Beispiel 4 Eine Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Dicke von 12
und einer Breite von 600 mm, deren eine Fläche bedruckt worden war, wurde mittels
einer Vorrichtung gemäß Fig. 3 aufgespult. Das Gewicht der angetriebenen Reibwalze
wurde mit 5 kg gewählt, und die Parallelanordnung der angetriebenen Reibwalze und
des Folienwickels wurde absichtlich etwas gestört, um einen Zustand hervorzurufen,
bei dem mit großer Wahrscheinlichkeit Unregelmäßigkeiten an den Stirnflächen des
Folienwickels auftreten. Der Folienwickel wurde in der Weise gebildet, daß der unbedruckten
Folienseite eine elektrostatische Aufladung aufgeprägt werden konnte.
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Als Entladungselektrode wurde ein Draht aus rostfreiem Stahl mit einem
Durchmesser von o,18 mm und einer Effektivlänge von 570 mm verwendet, der in einem
Abstand von 1o mm von der Oberfläche der angetriebenen Reibwalze angeordnet war.
An die Entladungselektrode wurde eine Gleichspannung von -9 kV angelegt. Die Folie
wurde unter
einer Zugspannung von 1 kg/600 mm mit einer Geschwindigkeit
von 180 m/min aufgespult.
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Der Entladungsstrom betrug o,o7 mA.
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Zu Vergleichszwecken wurde das vorstehend beschriebene Verfahren mit
dem Unterschied wiederholt, daß die an die Entladungselektrode angelegte Spannung
Null betrug.
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Beim Vergleichsversuch trat eine periodische Abweichung bzw. Unregelmäßigkeit
von 3 mm im Bolienwickel auf. Bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Folienwickel war dagegen keine Abweichung bzw. Unregelmäßigkeit zu beobachten, d.h.
die Folie ließ sich zu einem Wickel mit einwandfreier Konfiguration aufspulen.
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Beispiel 5 Eine Polyäthylenterephthalatfolie mit einer Dicke von 12
/u und einer Breite von 600 mm, die auf der einen Fläche durch Vakuumaufdampfen
mit einer etwa 200 i dicken Aluminiumbeschichtung versehen worden war, wurde nach
dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 4 aufgespult. Dabei wurden ähnliche Ergebnisse
erzielt.
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Beispiel 6 Der nach Beispiel 2 aufgespulte Folienwickel wurde nach
15 Tagen abgespult und dann erneut nach Vergleichsversuch A von Beispiel 2 aufgespult.
Dabei betrug die Verschiebungsbreite bzw. Unregelmäßigkeit an seinen Stirnflächen
nur etwa 3 mm. Die Folie besaß mithin eine gute Abspul- oder Umspulbarkeit.
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Beispiel 7 Eine 3500 mm breite und 25 /u dicke Polyäthylenterephthalatfolie
wurde mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 2 mit einer Geschwindigkeit von 1000 m/min
aufgespult. Eine als Entladungselektrode dienende Nadel sonde wurde in einem Abstand
von 3o mm von der einen Folienkante und von 9 mm von der Folienoberfläche angeordnet.
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Sodann wurde eine Wechselspannung von 9,5 kV bei 60 Hz angelegt. Der
Entladungsstrom betrug 0,05 mA. Hierbei wurden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt.
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Beispiel 8 Beim Verfahren gemäß Beispiel 7 wurde eine zusätzliche
Nadelsonde am anderen Ende, d.h. an der anderen Randkante der Folie vorgesehen,
wobei
eine pulsierende Spannung von 9,5 kV mit einer Frequenz von 15 Hz abwechselnd an
die beiden Nadel sonden angelegt und die Folie auf die gleiche Weise wie in Beispiel
7 aufgespult wurde. Die Stirnfläche des dabei erhaltenen Folienwickels besaß eine
gute Konfiguration.
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Beispiel 9 In der Mitte eines 20 /u dicken und 35 mm breiten Polyäthylenterephthalatbands
wurde eine Nadelsonde in einem Abstand von 3,5 mm von der Gegenelektrode der Vorrichtung
gemäß Fig. 3 befestigt. An die Nadelsonde wurde eine Gleichspannung von -4,5 kV
angelegt, und das Band (12000 m lang) wurde mit einer Geschwindigkeit von 200 m/min
aufgespult. Dabei konnte das Band bis zu seinem Ende stabil zu einer Rolle mit guter
Konfiguration aufgespult werden. Der Entladungsstrom betrug dabei 0,03 mA.
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Beispiel 1o Eine 50 /u dicke und 500 mm breite Polyäthylenterephthalatfolie,
die an ihrer Rückseite eine im Vakuum aufgedampfte Zinkbeschichtung trug, wurde
bei einem Unterdruck von 3 x 10 5 Torr mit
einer Geschwindigkeit
von 80 m/min mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 2 in einer Länge von 1000 m aufgespult,
wobei eine 5 mm breite, mit einem dünnen leitfähigen Gummiüberzug versehene Walze
als Entladungselektrode verwendet und so angeordnet wurde, daß sie mit der Leitwalze
über die Folie in Berührung stand. An diese Elektrodenwalze wurde eine Gleichspannung
von 2,8 kV angelegt. Die Folie konnte dabei zu einem Wickel guter Konfiguration
aufgespult werden.
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Beispiel 11 Eine Polypropylenfolie mit einer Dicke von 25 /u und einer
Breite von 500 mm wurde unter einem Vakuum von 2 x 1o 4 Torr bei einer Geschwindigkeit
von 100 m/min mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 2 zu einer Wickellänge von 2000
m aufgespult. Eine als Entladungselektrode dienende Nadel sonde war dabei 5 mm von
der Folienoberfläche entfernt angeordnet, und es wurde eine Gleichspannung von -8
kV an die Nadelsonde angelegt. Die Folie ließ sich dabei zu einem Wickel guter Konfiguration
aufspulen.