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VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON FLACHEN FOLIEN UND
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PLATTEN AUS POLYMERSTOPFEN UND EINR/ICHTUNG ZU DESSEN DURCHF UHRUNG
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Vararbeitung von Kunststoffen, insbesondere
auf ein Verfahren zur Herstellung von flachen Folien und Platten und auf Einrichtungen
zu dessen Durchführung.
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Die Erfindung kann in technologischen Fertigungsstraßen zur Herstellung
von orientierten und nichtorientierten Platten- und Folienmaterialien, bei Herstellung
von Kino- und Fotomaterialien, von Magnetband für Ton- und Bildaufzeichnung sowie
Folien für Kondensatorenindurstrie verwendet werden.
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In sämtlichen führenden Industriestaaten der Welt, darunter auch
in den USA, England, Frankreich, Japan und Belgien, hat die Herstellung von flachen
Folien und Platten aus Polymerstoffen einen breiten Einsatz gefunden. Das ist in
erster Linie auf die Steigerung der Produktion von Kino- und Fotomaterialien,
Magnetbändern
für Ton- und Bildaufzeichnung sowie Folien für die Kondensatorenindustrie zurückzuführen.
An die Qualität derartiger Folien werden erhöhte Anforderungen gestellt: die Folien
müssen sich durch eine hohe Elastizitätsgrenze, durch geringe Unterschiede in der
Stärke, eine hohe -Festigkeit und gute dielektrische Eigenschaften auszeichnen.
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Außerdem soll die Folie eine gute Oberflächenqualität aufweisen und
keine schadhaften Stellen in Form von Kratzern und fremden Einschlüssen haben.
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Somit-entstand die Notwendigkeit, neue Verfahren und Ein richtungen
zu entwickeln, deren Einsatz die Verbesserung der Qualität von Folien ermöglichte.
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Bekannt ist ein Verfahren-zur Herstellung von flachen Folien und
Platten aus Polymerstoffen (siehe das Buch von G.I.
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Braginski und E.N. Timofejew Technologie von btgnettonbändern'B, Chemie-Verlag,
L. 1974), bestehend darin, daß eine amorphe flache Folie durch Extrusion einer Polymerschmelze
durch eine Schlitzdüse- mit Längsdehnung der letzteren auf dem Abschnitt zwischen
der Schlitzdüse und der Kühloberfläche mit nachfolgender Abkühlung hergestellt wird.
Hinterher wird die Folie bis auf eine Temperatur erwärmt9 die für sämtliche Polymere
zwischen den Temperaturen der Verhärtung und Kristallisation liegen, und in Längsrichtung
orientiert Bekannt ist ebenfalls ein 1'Verfahren zur Herstellung von orientierter
Polyäthylenterephthalat-Folie11 (siehe SU-PS 304 794>,
bestehend
darin, daß ein amorpher Bandrohling bis auf Temperatur der Kristallisation /110:-180°C/
erwärmt, bei dieser Temperatur bis zur Bildung von kristallinen Strukturen im jeweiligen
Polymer gehalten, bis auf 110+9000 gekühlt und dann in Längsrichtung orientiert
wird. Dabei erhält man eine Folie mit rauher papierähnlicher Oberfläche.
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Abgesehen von der breiten Anwendung der behandelten Verfahren weisen
diese eine Reihe wesentlicher Nachteile auf - Unvollkommenheit des Verformungsprozesses;
- Unmöglichkeit der Herstellung von dünnen Folien; - Entstehung von Dusenstreifen
auf einer Folie; Entstehung eines unregelmäßigen Folienrandes; - undichtes anliegen
der Folie an die jewailige Kühlflache, wodurch Kondensation von Oligomeren an der
Rühlfläche der Walzen verursacht wird; - Entstehung von längslaufenden Dickenunterschieden
in einer Folie durch ihre ungleichmaßige Verengung; - Unmöglichkeit der Regelung
der Folieneigenschaften in der Formungsstufe; - Notwendigkeit einer wiederholten
Erwärmung des flachen Ausgangsrohlngs vor der Längsorientierung; - eine große Energieintensität
des Prozesses; - hohe Kosten der apparatenmäßigen Ausführung des Prozesses.
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Der Prozeß der Verformung verlauft im Zwischenraum zwi schen einer
Schlitzdüse und einer Trommel und auf dem Abschnitt der Trommel, wo sich ein Polymer
noch im Schzelzzustand befindet. Zu den Ha\iptfaktoren, die den Verformungsprozeß
bestimmen, gehören: Düsenverstreckungsgrad nach de
Austritt aus
der Schlitzdüse, abstand zwischen der Düse und der Trommel und Adhäsionsvermögen
der Folien GeGenüber der Trommel. Unter Einwirkung der Dusenverstreckung entstehen
in der Schmelzebahn Querkrafte, die die Verengung der Bahn und Verschlechterung
der Foliengeometrie der Folie verursachen. Die Verengung der Folie ist um so großer,
je großer der Düsenverstreckungsgrad und je größer der Abstand zwischen der Düse
und der Trommel ist. Die Verengung der Folie endet an der Oberfläche der Trommel
an der Stelle, wo die Adhäsionskräfte des jeweiligen Polymers gegenüber der Trommeloberfläche
den Querkräften in der Bahn gleich sind, beziehungsveise dieselben übertreffen.
Im Zusammenhang damit, daß die Adhäsionskräfte des Polymers gegenüber der Oberfläoho
unterschiedlicher abschnitte der Trommel in der Praxis ungleich sind, verläuft die
Verengung der Folie ungleichmäßig. Zur Minderung der Verengung der Folie bei hohen
Dehnungskoeffizienten vgird üblicherweise der abstand zwischen der Düse und der
Trommel verringert. Dabei tritt die Schmelz bahn aus der Düse unter einem spitzen
Winkel gegenüber der Stirnoberfläche heraus und verschmiert dieselbe mit der Schmelze.
Lit der Zeit zersetzt sich diese Schmelze und verursacht die Entstehung von Düsenstreifen
an der Profilbahn, die die Qualität der hergestellten Folie wesentlich herabsetzen
und ihre Geometrie verschlechtern.
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Die auf diese Weise hergestellte Folie weist ungleichmäßige Ränder
und eine rauhe Oberfläche auf. Es gelingt außerdem nicht, dünne Folien mit einer
Starke unter 40 mkm zu erhalten.
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Bekannt sind ein Verfahren zur Herstellung von flachen Folien und
Platten aus Polymerstoffen und eine Enrichtung zur dessen Durchführung (siehe Belgische
Anmeldungen 1 447 256/23-5 vom 4.6.1969 und 1 485 784/23-5 vom 13.11.
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1969).
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Verfahren zur Herstellung von flachen Folien und Platten aus Polymerstoffen
besteht darin, daß die Formung von flachen Folien und Platten mittels Extrusion
der Polymerschmelze durch eine Schlitzdüse auf eine Kühlwalze geringen Durchmessers
erfolgt, die die Aufnahme der jeweiligen Profilbahn nach ihrem .Austritt aus der
Schlitzdüse in Strömungsrichtung der Schmelze in der Düse selbst sichert. In den
Einrichtungen zur Durchfuhrung dieses Verfahrens ist die Walze so aufgestellt, daß
ihre Zylinderfläche die ebene des Düsenschlitzes berührt. Übermäßige und unzulässige
Verengung der Folie wird dadurch beseitigt, daß die Kühlwalze einen geringen Außendurchmesser
aufweist und unmittelbar neben dem Düsenschlitz anbeordnet ist, Auf dem Abschnitt
zwischen der Düse und der Zwischenwalze erfolgt die Düsenverstteckung der Folie.
Hinterher legt sich die Folienbahn mit ihrer anderen Seite auf die kühlende Oberfläche
der Trommel und kühlt sich bis zur Temperatur der UmÓebun£ ab.
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Zur Verstärkung des Andrucks der Folie an die kühlenden Oberflächen
der Walze und der Trommel sowie zur Glanzbildung an beiden Seiten wurde vorgeschlagen
/von der r:fa Gowert-Firiia/, die Zwischenwalze und die Trommel mit ungleiclma)
,er elektrischer Ladung aufzuladen. Im weiteren gelangt die amorphe Folie in eine
Langsdehnungsvorrichtung,
wo sie bis auf Glastemperatur erwämrt
und orientiert wird, Nachteil dieser Verfahren und Einrichtung besteht darin daß
die Umfangsgeschwindigkeit der der Trommel gleich ist.
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Dabei wird die Schmelzebahn auf die Trommel ohne dichtes Anliegen
an ihre Oberflache aufgelegt, und die Folie wird nicht flach und wellig.
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Verfahren zur Aufladung der Zwischenwalze und der kühlenden Trommel
mit einem ungleichnamigen elektrischen Ladung wurde aus zwei Grunden nicht verwirklicht:
Zum ersten, ist es nicht gelungen, die Kühlwalzen zu isolieren (elektrische Ladung
verschwand durch das Kühlmittel); Zum zweiten, ist die Wartung von Ausrüstungen,
die sich unter Spannung arbeiten, aus Arbeitsschutzbedingungen nicht zulässig.
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Sonstige Nachteile des Verfahrens0 Unmöglichkeit der Regelung der
Eigenschaften der Folie in der Verformungsstufe, Notwendigkeit der wiederholtenErwarmung
des flachen Ausgangsblocks vor der Längsorientierung; eine große Energieintensität
des Prozesses sowie hohe Kosten der apparatemäßigen Ausführung, werden ebenfalls
nicht vermieden. Zu den besonders -ernsthaften Nachteilen des Verfahrens gehört
die Unmöglichkeit der Regelung der Folien in der Verformungsstufe und die Notwendigkeit
der wiederholten Erwärmung der Ausgangsfolie vor der Längsorientierung.
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Die wiederholte Erwärmung der flachen Ausgangsfolie besteht darin
daß die hergestellte amorphe Folie in einer
Längsdehnungsvorrichtung
bis zur Kristallisations- und Hartungstemperatur eines Polymers erwärmt wird. Das
macht den zusatzlichen Energieaufwand erforderlich, und die Erwartung der Folie
bis zur Kristallisationstemperatur mit dem Ziel der Herstellung einer papierähnlichen
Folie ist mit groben technischen Schwierigkeiten (Polymer bleibt bei hohen Tetnperaturen
an Walzen haften) und materiellen Aufwendungen verbunden, weil Vorbereitungsstationen
für Wärmeträger, Vorrichtungen zur Erwärmung der Folie, Wärmekontrolle und automatische
Nachlaufreglung der synchronen Bewegung der Folie in den anlagen notwendig sind.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung der
genannten Nachteile der bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung flacher
Folien und Platten aus Polymerstoffen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Einrichtung zur Herstellung von flachen Folien und Platten aus Polymerisationsmaterialien
zu entwickeln, die es ermöglichten, die Qualität der hergestellten Folien im Vergleich
zum Einsatz bekannter Verfahren und Einrichtungen nicht nur wesentlich zu verbessern,
sondern auch die Konstruktion der Einrichtung zu vereinfachen, ihre Betriebskenndaten
zu verbessern und durch Veränderung der Technologie der Verstreckung des Polymers
und der Abkühlung der Polymerfolie die Herstellungs- und Betriebskosten herabzusetzen.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der Herstellung
flacher Folien und Platten aus Polyterisationsmaterialien
durch
Extrudieren einer Polymerschmelze durch eine Schlitzdüse und AuStragung einer elektrostatischen
Ladung auf die entstehende Polymerbahn, Längsdehnunr der letzteren auf dem Abschnitt
zwischen der Schlitzdüse und einer Zwischenwalze vor der Aufnahme der Bahn auf die
kühlende Oberfläche und LänEsdehnung erfindunÖsG6mäß die Polymerbahn zusätzlicher
Langsdehnung auf dem Abschnitt zwischen der Zwischenwalze und der kühlenden Oberfläche
mit nachfolgender Kühlung ausgesetzt wird.
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Zweckmäßigerweise soll die Polymerbahn auf dem ffbschnit zwischen
der Zwischenwalze und der kühlenden Oberfläche in ein elektrostatisches Feld untergebracht
werden, das die Bildung einer Ladung auf diesem Abschnitt der Polymerbahn gewährleistet,
die den umgekehrten Vorzeichen gegenüber der Ladung aufweist, die der Bahn vor ihrer
Aufgabe auf die Zwischenwalze verliehen wird, und die nachf olg ende Kühlung vor
der Langsorientierung bis auf eine Temperatur vorgenommen werden, die im Temperaturbereich
der Kristallisation und Verhärtung eines Polymers liegt.
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Zusätzliche Längsdehnungw einer Polymerfolie ermöglicht es, die Dickenunterschiede
der Folie wesentlich zu vermindern, ihre qualität zu verbessern und bei verdickten
Folien ihre Welligkeit zu beseitigen.
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Die Unterbringung der Polymerbahn in ein elektrisches Feld, das von
einem Ionisator auf dem Abschnitt der zusdtzlichen liangsverstreckung erzeugt wird,
verhindert das Gleiten der verdickten Folien und die Entstehung wDn Kratzern auf
ihrer Oberflache, verbessert den Glanz der Folie und
ihre Ebenheit.
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Orientierung von Polymerfolien unmittelbar nach ihrer Kehlung verringert
dig Energieaufwand der Einrichtung, vereinfacht ihre Bedienung, setzt wesentlich
die Kosten der apparatenmäßigen Ausführung des Prozesses herab und erlaubt, supradünne
orientierte Folien mit einer Stärke unter 4 mkm herzustellen.
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Zweckmäßigerweise soll die Polymerfolie im Prozeß der Kühlung bei
der Hriscallisacionste mpef at; ur bis zur Entstehung kristalliner Strukturen in
derselben gehalten werden.
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Stufenmäßige Abkühlung der Polymerfolie vor ihrer Orien tierung beim
Halten in Teuperaturbereich, wo aristallisation des jeweiligen Polymers besonders
intensiv verläuft, ermöglicht die Eigenschaften der Folien im Prozeß ihrer Verforinung
zu steuern (Halten der Folie bei Kristallisationstemperaturen des Polymerisationsmaterials
erlaubt, die Festigkeit der Folien zu erhöhen und papierähnliche Folien herzustellen)
Schnelle Abkühlung im Temperaturbereich, wo die Eristallisation des Polymers besonders
intensiv verläuft, ermD-licht, die Durchsichtigkeit der Folien und ihre dielektrische
Eigenschaften zu verbessern.
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Zur Herstellung von nichtkristallisierenden Polymerfolien soll die
Abkühlung von Polymerfolien bis zur Temperatur der Verhärtung des Polymers erfolgen.
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Die gestellte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß in einer Einrichtung
zur DurchführunG des Verfahrens zur Herstellung von flachen Folien und Platten aus
Polymerstoffen, bestehend aus einem Extruder mit einer Schlitzdüse, unter
deren
Profilierungsschlitz Walzen für die Längsdehnung des Polymers und Kühlung der Folie
aufgestellt sind, sowie aus Walzen. für Orientierung der Folie und ihre weitere
Kühlung, erfindungsgemäß die Walzen zur Orientierung der Polymerfolie unmittelbar
hinter den Walzen für ihre Kühlung angeordnet sind, wobei alle Walzen senkrecht
aufgestellt und in zwei Gruppen eingeordnet snd, die auf Traversen mit der Möglichkeit
der Verschiebung in ihren horizontalen Ebenen in entgegengesetzten dichtungen und
der Anordnung in zwei vertikalen Reihen montiert sind,, wobei die Walzen für die
Kühlung der Folie und ein Teil der Walzen für ihre Orientierung mit zwei Systemen
zur Vorbereitung eines Wärmeträgers - einem Kühlungssystem bei der Einführung einer
Polymerbahn und einem Zufuhrsystem zur Zufuhrung des Wärmeträgers im Arbeitszustand
- versehen sind.
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Zweckmäßigerweise soll die Anlage zur Verhinderung des Gleitens der
Folie auf den kuhlenden Walzen und sicherung der Orientierung der Folie mit Ionisatoren
zwecks Bildung eines elektrostatischen Feldes ueber der Polymerfolie vor sehen werden9
die in der Nähe der kühlenden Walzen angeordnet sind, wobei ein Teil von ihnen über
den Walzen, auf denen die Längsdehnung der Folie erfolgt, und ein anderer Teil Uber
den Walzen für Kühlung der Folie, die hinter den Walzen fur ihre Orientierung angebracht
sind, aufgestellt werden soll.
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Die Anordnung sämtlicher Walzen der Einrichtung sacks recht auf zvjei
sich in horizontaler Ebene bewegendan Traversen ermöglicht es, den Prozeß der Herstellung
von
beginnend von der Formung der Folien aus einer Polymerbahn
an bis zur Kühlung einer längsorientierten Folie zu automatisleren.
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Die Anbringung der Ionisatoren über den walzen fir Kühlung der orientierten
Folie erlaubt die Qualität der Folie bei ihrer Orientierung zu verbessern.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen ihrer Ausführung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig
e 1 Verfahren zur Formung von flachen Folien und Platten aus Pol-yerstoffen unter
Anwendung zusätzlicher Längsverstreckung auf dem Abschnitt zwischen der Zwischenwalze
und der kühlenden Fläche der Trommel; Fi 5. 2 Verfahren zur Formung dicker Folien
aus Polymerstoffen unter Anwendung zusätzlicher Lärgsverstreckung auf dem Abschnitt
zwischen der Zwischenwalze und der kühlenden Oberfläehe der Trommel, in der eine
Folienbahn auf dem Abschnitt zwisehen der Zwischenwalze und der kühlenden Oberfläche
in einem elektrostatischen Feld untergebracht wird; Fig. 3 nachfolgende Kühlung
einer Folie vor ihrer Längsdehnung, ihre Verstreckung sowie Kühlung der orientierten
Folie; Fog. 4 Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von flachen
Folien und Platten aus Polymerisationsmaterialien.
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Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird im Zwischenraum zwischen
einer
Schlitzdüse 1 eines Extruders und einer Kühltr'nmel 2 eine kühlende Zwischenvralze
3 aufgestellt, die die Aufnahme einer profilierten Polymerbahn nach jedem Austritt
derselben aus der Schlitzdüse 1 in Richtung der Strömung der Schmelze in der Schlitzdüse
selbst sichert. Die Zwischenlralze 3 ist so aufgestellt, daß ihre zylindrische Oberfläche
die Ebene des Profilschlitzes der Schlitzdüse 1 berührt. Übermäßige und un zulässige
Verengungen der hergestellten Polymerfolie werden in diesem Strangpreßverfahren
dadurch beseitigt, daß die Zwischenwalze 3 einen geringen Außendurchmesser aufweist
und unmittelbar neben dem Profilschlitz der Sohlitzdüse 1 angeordnet wird. Im Zwischenraum
zwischen der Schlitzdüse und der Linie der Aufwicklung der Schmelzebahn auf die
Zwischenwalze 3 wird die Polymerbahn in ein elektrostatisches Feld geführt, das
durch einen hängenden Ionisator 4 erzeugt wird. Hier erfolgt auch die erste Stufe
der Düsenverstreckung der Polymerbahn. Nach Trennung der Polymerbahn von der Zwischenwalze-3
vor ihrer Aufwicklung auf die Kühltrommel 2 wird die teilweise gekühlte Polymerbahn
der wiederholten Verstreckung unterworfen.
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Auf der Zwischenwalze 3 und auf dem Anfangsabschnitt der Trommel 2
wird die noch nicht erhärtete Bahnoberfläche unter Einwirkung der Kräfte des elektrischen
Andrucks poliert.
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Das aus der Schlitzdüse austretende Material stellt beim Passieren
der Zwischenwalze 3 und teillreise der Kühltrommel 2 eine Polymerbahn dar. In den
nachfolgenden Stufen wird das Material als Polymerfolie bezeichnet.
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Die Adhäsion der Schmelzebahn gegenüber B.Talze 3 und der Kühltrommel
2, die durch elektrische Anziehungskraft verstärkt werden, verhindern die Verengung
der Bahn auf beiden Abschnitten der Verstreckung. Durch ein dichtes Andrücken der
beiden Bahnseiten an die kühlenden Metalloberflächen wird das Profil der Folienstärke,
die Ebenheit und die Güte ihrer Oberflächen erhöht. Zusätzliche Längsverstreckung
auf dem Abschnitt zwischen der Zwischenwalze 3 und den Oberflächen der Kühltrommel
2 ermöglicht die Qualität der hergestellten Erzeugnisse zu verbessern und Dickenunterschiede
bei den Folien zu verringern.
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Bei Herstellung verstärkter Folien im vorgeschlagenen Verfahren sind
die Adhäsionskräfte der Polymerschmelze gegenüber der Oberfläche der Kühltrommel
2 unzureichend. Deswegen wird eine wesentliche Verschlechterung der Qualität der
Oberfläche der jeweiligen Polymerbahn und ihr Gleiten auf der Trommel 2 infolge
der Erhöhung der Verstreckungskraft in der zweiten Stufe beobachtet. Um das Gleiten
der verstärkten Folien verhindern zu können, wird die Polymerbahn (Fig. 2) auf dem
Abschnitt afischen der Zwischenwalze 3 und der Oberfläche der Kühltrommel 2 in ein
elektrostatisches Feld eines Icnisators 5 eingebracht, der auf diesem Abschnitt
eine elektrische Ladung der Polymerbahn gewährleistet, die in ihrem Vorzeichen nach
der Ladung umgekehrt ist, die der Bahn vor ihrer Aufgabe in die Zwischenwalze 3
unter Zuhilfenahme des Ionisators 4 vermittelt wird, Dichtes Andrücken der Bahn
an die Oberfläche der Trommel 2, die vom
Ionisator 5 gesichert
wird, verhindert das Gleiten der verstärksten Folien auf der Trommel 2 und, gibt
die Ltogliciikeit, die von ainer Seite abgekühlte Bahn bei großen Beanspruchungen
zu verstrecken.
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Das ;iesen des Verfahrens zur Herstellung orientierter Folien wird
durch Fig. 3 erläutert. Das vorgeschlagene Verfahren wird wie folgt durchgeführt:
Polymerschmelze wird durch die Schlitzdüse 1 auf die Zwischenwalze 3 und auf die
Oberflache der Kuhltrommel 2 gepreßt. Im Zwischenraum zwischen der Schlitzdüse 1
und der Linie der Sufwicklung der Schmelzebahn auf die Zwischenwalze 3 wird die
Polymerbahn in ein elektrostatisches Feld eingebracht, das von einem Ionisator 4
erzeugt wird. Bei Herstellung verstärkter Folien wird die Polymerbahn auf dem Abschnitt
zwischen der Zwischenwalze 3 und der Oberflache der Kühltrommel 2 in ein elektrostatisches
Feld des Ionisators 5 mit umgekehrtem Vorzeichen der Ladung eingebracht. Dabei wird
die Polymerbahn auf zwei Abschnitten langsverstreckt, und zwar zwischen der Schlitzdüse
1 und der Zwischenwalze 3 und zwischen der Walze 3 und der Oberflache der Kühltrommel
2. Auf der Oberflache der Kuhltrommel 2 wird die Folie bis zu eine Temperaturgrenze
gekÜhlt, bei der der Prozeß der Kristallisation der Folie besonders intensiv verlauft0
Danach vjird in Abhangigkeit von den erforderliche'Eienschaften der herzustellenden
Polymerbahn (Durchsichtigkeit9 Festigkeit 9 dielektrische Eigenschaften, papierahnliche
Folien) die Kiihldauer im Temperaturberaich der Kristallisation geregelt
und
bis zur Temperatur der Orientierung gekühlt, die im Temperaturbereich der Kristallisation
und Verhärtung eines Polymers an kühlenden, sich langsam drehenden Walzen 6 und
7 liegt. Im weiteren wird die Folie auf den Orientierungswalzen 8 und 9 in Längsrichtung
orientiert und endgültig in einer Gruppe der schnelldrehenden kühlenden Walzen 10
bis 13 gekühlt. Zwecks Absicherung der lichkeit, die Folie zu orientieren und ihr
Durchgleiten zu verhindern, wird über der Gruppe der sich schnelldrehenden kühlenden
Walzen 10-13 ein lonisator 14 (beziehungsweise eine Gruppe von Ionisatoren) auSgestellt.
Uber der Gruppe der orientierenden Walzen 8 und 9 wird ein Infraroterwärmer 15 befestigt,
der zur Aufrechterhaltung der Orientierungstemperatur de. Folie im vorgegebenem
Bereich dient.
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Konkrete Beispiele der Durchführung des Verfahrens Be iS;iQ l Verfahren
zur Herstellung von Schichtträgern für Kinofilme aus Polyäthylenterephthalat.
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Polymerschmelze wird durch einen flachen Schlitz einer Schlitzdüse
1 mit einem Spalt von 1 mm duPchgepreßt und zu einer flachen Bahn profiliert. Am
Austritt aus der Düse 1 wird die Schmelzebahn, die eine Temperatur von etwa 280+30000
hat, um das 3fache gestreckt und in ein elektrostatisches Feld untergebracht. Hinterher
wird die Bahn wiederholt mit einem Streckungskoef£izienten Von 1,1 gestreckt und
mit ihrer anderen Seite auf die Kuhltromtnel 2 aufgewickelt. I:i Zwischenraum zwischen
der
Walze 3 und der Trommel wird die Polymerbahn in ein lektrostatisches
Feld des Ionisators 5 mit einer Ladung eingebracht, die in ihrem Vorzeichen der
Ladung des Ionisators 4 umgekehrt ist. Auf der Trommel 2 wird infolge des dichten
Andrückens der Bahn die zweite Oberfläche poliert. Auf der Tromme3 2 wird die Folie
bis zu einem Temperaturbereich der Kristallisation eines Polymers abgekühlt.
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Eigenschaften der Folien hängen von der Struktur ab, die durch die
Technologie ihrer Herstellung bestimmt wird. Von großer Bedeutung für Kinofilme
ist die Lichtdurchlässigkeit und die Schrumpfung von Polymerisationsmaterialien.
Die Lichtdurchlässigkeit der orientierten Lavsan-Folien stellt eine Größe dar, die
dem Kristallisationsvermögen des jeweiligen Rohlings umgekehrt ist, der orientiert
wird. Selbst die geringsten sphärolithischen Ausbildungen verursachen eine Trübung
der Folie, die für Schichtträger von Kinofilmen nicht ru lässig ist. Der Prozeß
der Kristallisation- verläuft bei der-Kühlung der Polymerschmelze. Der Kristallisationsgrad
hängt von der Geschwindigkeit der Abkühlung der Folie im Temperaturbereich ab, in
dem der Kristallisationsprozeß besonders intensiv verläuft. Mit Steigerung der Geschwindigkeit
der Kühlung in diesem Temperaturbereich sinkt der Kristallisationsgrad bedeutend.
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Der Kristallisationsprozeß von Polyäthylenterephthalat verläuft im
Temperaturbereich von 2000C bis 1400C. Auf der Zwischenwalze 3 entsteht infolge
einer intensiven Abkühlung eine dünne Schicht der abgekühlten Folie auf der Kontaktfläche,
und. die. durchschnittliche Temperatur der Polymerschmelze
beträgt
~ 26000. Bei dieser Temperatur wird die Folie auf eine neue kühlende Oberfläche
(Kühltrommel 2) aufgenommen und darauf bis zu einer Temperatur von etwa 100+ 90°C
schnell abgekühlt. Infolge der schnellen Abkühlung der Folie im Temperaturbereich,
wo der Kristallisationsprozeß besonders intensiv verlauft, wird die Bildung von
Sphätolithen beträchtlich reduziert Die Kühlungsdauer der Folie auf der Kühltrommel
2 hängt von der Starke des amorphen Rchlings ab und betrag 2+30 Sekunden (in diesem
Beispiel wird der hergestellte amorphe Rohling mit einer Dicke von 300 mkm auf der
Trommel 2 tV10+15 Sek abgekühlt). Im moment der XrennunÓ der Folie von der Oberfläche
der Kühltrommel 2 weist die Folie eine in ihrer Dicke ungleichmäßige Temperatur
auf und wird von den sich langsamdrehenden Kühlwalzen 6 und 7 aufgenommen, wo das
Temperaturverhalten der Polymerfolie in ihrer Dicke und Breite ausgeglichen und
die Folie bis auf die Temperatur der Orientierung ( ~90+80°C) gekühlt wird.
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Weiterhin wird die Polymerfolie an einer Gruppe der Orientierungswalzen
8 und 9 in Langsrichtung orientiert und auf den sich schnelldrehenden Kühlwalzen
10 bis 13 gekühlt.
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Die sich abkühlende längsoriende längsorientierte Polymerfolie wird
in ein elektrostatisches Feld des Ionisators 14 eingebracht, der über der. Gruppe
der schnelldrehenden Kühlwalzen 10 bis 13 zur Verhinderung des Gleitens der Folie
auf den Walzen 10 bis 13 und zu ihrer Orientierung angeordnet wird. Zur Aufrechterhaltung
der
vorgegebenen Temperatur der Orientierung uber der orientie«
renden Gruppe der Walzen 8 und 9 wird ein Infrarotionisator 15 angeordnet O Für
diesen Fall betrags diese Temperatur 900-800 Ca Eeisiel Nr. 2 Verfahren zur Herstellung
von Magnetbandunterlagen aus Polyathylenterephthalat und papierähnlichen Folien0
An die Folien für Magnetbänder werden hohe Anforderun gen hinsichtlich ihrer Festigkeit
gestellt, die sich bei Steigerung des Kristallisationsgrades eines Polymers ver
größert. In diesem Fall wird die Geschwindigkeit der Kühlung des Polymers verringert
und sogar ein Stillhalten bei Temperaturen vorgenommen, bei denen die Kristallisation
bem sonders intensiv verläuft.
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Erfindungsgemäß wird Polyäthylenterephthalat-Schmelze bei einer Temperatur
von 280+300°C durch einen flachen Schlitz einer Schlitzdüse 1 eines Strangpresse
auf Formoberflachen einer Kühltrommel 2 und einer Zwischenwalze 3 mit zweistufiger
Streckung des Polymers auf zwei Abschnitten durchgepreßt zwischen der Schlitzduse
1 und der Walze 3 und zwischen der Walze 3 und der Trommel 2. Zur Verbesserung der
Eigenschaften der Folie wird die Polymerbahn in ein elektrostatisches Feld der Ionisatoren
4 und 5 ein gebracht0 Auf der Kühltrommel 2 wird die Folie bis auf eine Temperatur
gekuhltD bei der die Kristallisation des Polymers besonders intensiv verläuft (180+16000).
Danach wird bei diesen Temperaturen ein Stillhalten (von 0,5 bis 5 min) infolge
der Zuführung der Folie an die heißen Oberflächen
der Walzen 6
zur Bildung der kristallinen Struktur vorgenommen.
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Zur Beschleunigung des Kristallisationsprozesses kann ein Polymer
mit Zusatzstoffen für die Ausbildung von Kristallisationszentren verwendet werden.
Weiterhin wird die Folie bis auf eine Temperatur von 100 - 800C auf der Walze 7
gekühlt, bei dieser Temperatur auf einer Gruppe orientierender Walzen 8 und 9 ausgerichtet
und bis auf die Umgebungstemperatur auf der Gruppe der schnelldrehenden Kühlwalzen
10 bis 13 gekühlt.
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Die sich abkühlende längs orientierte Polmerfolie wird in ein elektrostatisches
Feld des Ionisators 14 eingebracht, der uber der Gruppe der sich schnell drehenden
Kühlwalzen 10 bis 13 angeordnet wird, um das Gleiten der Po1TJmerbahn auf den Walzen
zu verhindern und die Möglichkeit ihrer Orientierung zu sichern.
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Zur Aufrechterhaltung der vorgegebenen Temperatur der Orientierung
ist über der orientierenden Gruppe der Walzen 8 und 9 ein Infraroterwärmer 15 angeordnet.
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Für die Herstellung einer papierähnlichen Folie aus Polyäthylenterephthalat
wird die Halte dauer im Temperaturbereich der Kristallisation des Polymers (bei
einer Temperatur von 180 - i600c) von 3 auf 10 Min vergrößert Beispiel Nr. 3 Verfahren
zur Herstellung von Kondensatorenfolien aus Polystyrol.
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Von großer Bedeutung für die Kondensatorenfolien sind dielektrische
Eigenschaften, die von der Reinheit eines Polymers
und des minimalen
Kristallisationsgrades abhängen.
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Die Oberflache einer Folie soll keine schadhaften Steilen in Form
von Kratzern aufweisen. Zusätzliche Erwärmung der Folie vor ihrer Orientierung verschlechtert
dielektrische Kenndaten der Folien0 Da Polystyrol ein amorpher (nichtkristallisierender)
Werkstoff ists wird die Folie wie folgt hergestellt: Die Polymerschmelze wird bei
einer Temperatur Von 180°C durch einen flachen Schlitz in der Schlitzduse eines
Extruders auf die Verformungsoberflächen der Kühltrommel 2 und der Zwischenwalze
3 mit zweistufiger Streckung des Polymers auf zwei Abschnitten durchgepreßt, namlich
zwischen der Schlitzdüse 1 und der Walze 3 und zwischen der Walze 3 und der Trommel
2. ZurVerbesserung der Eigenschaften der Folie wird die Polymerbahn in ein elektrostatisches
Feld der Ionisatoren 4 und 5 eingebracht. Auf der Trommel 2 und auf den Kühlwalzen
6 und 7 wird die Folie bis auf die Temperatur der Orientierung des Polymers (t =
ev 115+1250C) schnell abgekühlt. Danach wird die Polymerbahn auf den orien tierenden
Walzen 8 und 9 in Längsrichtung ausgerichtet und bis auf die Umgebungstemperatur
in der Gruppe der schnelldrehenden Kühlwalzen 10 bis 13 abgekühlt. Die sich abkühlen
de längsorientierte Polyrnerfolie wird in ein elektrostatisches Feld des Ionisators
14 eingebracht, der über der Gruppe der schnelldrehenden kruhiwalzen 10 bis 13 zur
Verhinderung des Gleitens der Polymerbahn auf den walzen 10 bis 13 und zur Sicherung
der Möglichkeit für seine Orientierung
angeordnet ist. Zur Aufrechterhaltung
der vorgegebe nen Temperatur der Orientierung wird Ueber der Gruppe der orientierenden
Walzen 8 und 9 ein Infraroterwärmer 15 anangeordnet.
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Im Zusammenhang damit, daß die Polystyrolschmelze bei Temperatur
von 180+20000 eine hohe Viskosität aufweist, gewinnt die Polymerbahn einen ausreichend
hohen Orientierungsgrad bereits im Stadium der- zweistufigen Düsenstreckung.
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Nachfolgende Orientierung auf den orientierenden Walzen bei einer
Temperatur von 115+125°C vergrößert den Orientierungsgrad und ermöglicht, Folien
mit verbesserten Eigenschaften in Längsrichtung herzustellen.
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Auf Fig. 4 ist eine Anlage zur Realisierung des Verfahrens für Herstellung
von flachen Folien und Platten aus Polymerisationsmaterialien abgebildet. Die Anlage
besteht aus einem Extruder 19 mit einer Schlitzdüse 1, unter denken Profilierungsschlitz
eine Kühltrommel 2 mit einer Zwischenwalze 3, eine Gruppe der langsamdrehenden Lühlwalze
6 und 7, eie Gruppe orientierender Walzen 8 und 9 und eine Gruppe der schnelldrehenden
Kühlwalzen 10 bis 14 angeordnet sind. Alle Walzen der Anlage sind senkrecht angebracht
und in zwei Gruppen eingeordnet, die auf Traversen 16 und 17 montiert sind. An der
Traverse 16 sind die Walzen 3, 6, 8, 10, 11, 13, und an der Traverse sind die Walzen
7, 9, 12 und 14 angebracht.
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Außerdem sind an der Traverse 17 lonisatoren 4 und 5 und ein Infraroterwarmer
15 angeordnet. Die Traverse 16 und 17 sind in Horizontalführungen 18 mit der Möglichkeit
ihrer
Versetzung in horizontaler Ebene in entgegengesetzten Richtung
gen und der Anordnung sämtlicher Walzen in zwei senkrechten Reihen aufgestellt.
Die Gruppe der Walzen 29 69 7 und 10 bis 14 werden von Gleichstrommotoren (in der
Zeichnung nicht gezeigt) angetrieben. Die Zwischenwalze 3 besitzt einen Eigenantrieb0
Die Gruppe der sich langsam drehenden Kühlwalzen 6 und 7 und die orientierende Walze
8 sind mit a¢ei Systemen für die Beschickung mit einem Wärmeträger versehen: einem
System für Kühlung beim Einrichten für eine Polymerbahn und Systemen für Temperaturregelung
im Arbeitszustand. Temperaturgeregeltes Kühlmittel wird in die Walzen der Anlage
über buchsenlose Dichtungen (auf Zeichnung nicht gezeigt) aufgegeben, die sich an
Walzenenden befinden0 Die Anlage hat die folgende Funktionsweise.
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Beim Änfahren der Anlage sind die Traversen 16 und 17 auss einandergebracht
und die Walzen der Anlage sind in zwei senkrechten Reihen angeordnet0 Die aus der
Schlitzdüse 1 austretende Schmelzebahn läuft in der Lücke zwischen den zwei Reihen
der Walzen durch. Alle Walzen, einschließlich Orientierungswalzen, werden mit gleicher
Geschwindigkeit zur Drehung gebracht, die in etwa der Gee schwindigkeit der Strömung
der Schmelze in der Nähe der letsa ten Walze 14 der Anlage gleich ist, In der Einrichtephase
werden die Walzen 69 7 und 8 mit Wasser aus dem Kühlsystem gekühlt. Hinterher werden
die Traversen 16 und 17 zusammengeführt, und die Folie wird auf alle Walzen automatisch
geführt. Die
obere Zwischenwalze 3 wird so angebracht, daß sie
die Fläche berührt, in der der Profilierungsschlitz der Schlitzdüse 1 liegt. Mach
der Einführung der Folie in die Anlage wird der Infrarotwärmer 15 in die Arbeftsste'.lung
gebracht, die elektrostatischen lonisatioren 4 und 5 werden in Bewegung gesetzt,
um die Folie elektrisch aufzuladen, die Kühlung der Walzen 6, 7 und 8 mit fließendem
Wasser wird abgeschaltet und es wird in denselben durch einen Thermostaten geführtes
Wasser aus den im Arbeitszustand befindlichen Temperaturreglersystemen zu&eführt.
Es muß betont werden, daß ein automatisches Aufbringen der Schmelze nicht möglich
ist, wenn die Walzen 6, 7 und & nicht über ztfei Systeme der Temperaturregelung
verfügen werden. Während der Anlaufphase (Zusammenführung der Walzen) soll die Polymerschmelze
bei einer Temperatur von 280 - 3000C (für Polyäthylenterephthalat) auf eine kalte
Oberfläche aufgenommen werden. Wenn die Walzen 6, 7 und 8 während dieser Zusammenführung
bis zur Arbeitstemperatur erhitzt werden, so haftet die Polymerschmelze an diese
walze an und wird auf dieselben aufgewickelt.
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Dann werden die Antriebe der Zwischenwalze 3, der Kühltrommel 2,
der Gruppe der langsam drehenden Kühlwalzen 6 und 7 und der Gruppe der schnell drehenden
Kühlwalzen 10 bis 14 in den Arbeitszustand der Verformung und Orientierung der jeweiligen
Folie gebracht.
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Der Einsatz der Einrichtung ermöglicht es, die Kosten für die Maschinenausrüstung
für den Prozeß zu reduzieren, Produktionsfläche Del gleicher Produktionskapazität
zu v-errisgern,
den Energieverbrauch herabzusetzen9 die Bedienung
der Fertigungsstraße zu vereinfachen und zu automatisieren und die Qualität der
hergestellten Erzeugnisse zu verbessern0