DE2747299C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Gleichmäßigkeit der auf eine laufende Folienbahn aus isolierendem Material wirkenden Zugspannung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Gleichmäßigkeit der auf eine laufende Folienbahn aus isolierendem Material wirkenden Zugspannung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Herstellung und Verarbeitung von Folien, wie z. B. beim Kalandrieren, Kaschieren, Beschichten oder Strecken, wird die Folie einer Zugspannung ausgesetzt, wobei ihre Oberfläche mit mindestens einer Walze in Kontakt tritt. Beispielsweise wird eine Folienbahn aus Polypropylen, Polyester oder Polyvinylchlorid zur Streckung in Laufrichtung unter Wärmeeinwirkung durch eine Walzenanordnung geführt, wobei zwischen einem Haltewalzentrio und einem Zugwalzentrio eine dem Streckverhältnis entsprechende Geschwindigkeitsdifferenz besteht. Damit eine gleichmäßige Streckung der Folie erreicht wird, muß die Folienbahn hierbei mit gleichbleibender Zugspannung beaufschlagt werden. Wird die Folienbahn dagegen mit schwankender Zugspannung durch die Längsstreckung geführt, so treten Dickenschwankungen, Bahnabrisse und andere Schwierigkeiten im Produktionsablauf ein. Die Zugspannungsschwankungen können hierbei insbesonder" bereits bei geringen Oberflächenfehlern, Rundlaufung*.
nauigkeiten und/oder Lagerfehler der Walzen hervorgerufen werden. Auch bei anderen Verfahren, wie z. B. beim Kalandrieren, Kaschieren oder Beschichten,, ist eine bestimmte, konstante Zugspannung erforderlich. Unter Folien aus isolierendem Material sind außer Kunststoffolien z. B. auch Papierbahnen oder Filme aus Zellglas zu verstehen.
Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zur Messung der Zugspannung einer Folienbahn bekannt Hierbei wird eine mechanische Kraft auf die Oberfläche
ίο der laufenden Folienbahn ausgeübt, beispielsweise durch Eindrücken einer Walze quer zur Folienbahn. Dieses Verfahren ist jedoch sehr aulwendig, liefert keine Meßwerte für einzelne Teilbereiche quer zur Folienbahn und ist wegen der hitzeempfindlichen Meß vorrichtungen bei Arbeitstemperaturen oberhalb etwa 1000C nicht ausführbar. Ferner besteht die Gefahr, daß die Folie durch die auf sie einwirkende Kraft beschädigt wird. Auch lassen sich Oberflächenfehler, Rundlaufungenauigkeiten und Lagerfehler von Walzen mit diesen bekannten Verfahren nicht erfassen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung vorzuschlagen, das bzw. die auf einfache Weise die Überwachung d?r Zugspannung ermöglicht, ohne die Nachteile des bekannten Meßverfahrens bzw. der bekannten Meßvorrichtung aufzuweisen.
Gelöst wird diese Aufgabe beim Verfahren dadurch, daß zunächst die elektrische Ladung auf der Oberfläche der Folie gleichmäßig und zumindest nahezu vollständig
J« entfernt wird, daß anschließend die Folie unter Ladungserzeugung einer Zugspannung ausgesetzt wird und daß danach die elektrische Ladungsverteilung auf der Oberfläche der Folie gemessen und gegebenenfalls registriert und/oder angezeigt wird bzw. bei der
>5 Vorrichtung durch die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale.
Im allgemeinen wird die Folie durch Einwirkung mechanischer Berührungskräfte, wie z. B. beim Kalandrieren, Kaschieren, Beschichten oder Strecken, einer Zugspannung ausgesetzt und eine elektrische Ladung auf der Oberfläche der Folie erzeugt. Zur Einwirkung mechanischer Berührungskräfte kommt es vor allem beim Ziehen der Folie über Walzen.
Vorzugsweise wird bei Erreichen einer maximalen Abweichung von einem vorgegebenen Wert für die elektrische Ladung, d. h. beim periodischen Auftreten elektrischer Ladungsschwankungen, die den vorgegebenen Wert für die elektrische Ladung um mindestens 10 bis 40% übersteigen, mindestens eine Maßnahme zur Beseitigung der Zugspannung eingeleitet. Dies geschieht vorteilhaft durch Änderung der die Zugspannung hervorrufenden Vorrichtungsteile, insbesondere durch Änderung der Anpreßkraft der Walze(n) auf die Folie.
Die elektrische Ladungsverteilung auf der Folienbahn wird nach der Erzeugung der zu untersuchenden Ladung gemessen, bevor die Folienbahn weitere Ladung erzeugende Maschinenbereiche durchläuft.
Quer zur Laufrichtung erfolgt die Messung an einer bestimmten Stelle der Folienbahn, wobei das Ladungsprofil in Folienlaufrichtung erfaßt wird. Dieses gibt Auskunft über radial wirkende Oberflächen- oder Lagerfehler der Walze oder Walzen. Genaueren Aufschluß ergibt die gleichzeitige Ladungsmessung an
h5 mehreren Stellen quer zur Folienbahn. Es ist auch möglich, eine Ladungsmeßeinrichtung traversierend anzuordnen. Hierdurch erhält man ein Ladungsprofil, das Aufschluß über die Ladungsverteilung in Längs- und
auch in Querrichtung der Folienbahn liefert. Damit können sowohl radial als auch axial wirkende Oberflächen- oder Lagerfehler der Walze oder Walzen erfaßt werden.
Durch die beim Ziehen der Folie über eine Walze auftretende starke Reibung, wie z. B. beim Streckvorgang, wird die Folienbahn erheblich aufgeladen. Unter normalen Betriebsbedingungen erhält man jedoch beim Messen der Folienaufladung nach der Walze noch keine ausreichend genaue Information über die Gleichmäßigkeit der Zugspannung, weil die Folienbahn durch die gewöhnlich vorangegangenen Arbeitsschritte schon mit relativ hoher Aufladung über die Walze geleitet wird, so daß die durch die Walze erzeugte Ladung die Gesamtladung in nicht auswertbarer Weise verändert.
Entlädt man aber die Folienbahn vor der Erzeugung der zu untersuchenden Ladung mit einer geeigneten Vorrichtung gleichmäßig und zumindest nahezu vollständig, d. h. bis auf einen Restladungswert von höchstens 10% der zu erwartenden LHungshöhe und nimmt mit einer geeigneten Meßeinrichtung die Ladungsverteilung der Folienbahn nach Erzeugung der zu untersuchenden Ladung auf, so geben die Meßwerte Aufschluß darüber, ob die Zugspannung die erforderliche Gleichmäßigkeit aufweist. Sofern sehr genaue Meßergebnisse benötigt werden, ist im ersten Verfahrensschritt die Ladung so weit zu verringern, bis über der freien Folienbahn nur noch Feldstärken kleiner als 1 kV/m gemessen werden.
Einrichtungen zur zumindest nahezu vollständigen und gleichmäßigen Beseitigung von statischer Aufladung auf einer Folienbahn sind bekannt, z. B. aus der DE-PS 20 44 828; auch Einrichtungen zur Messung der statischen Aufladung, insbesondere die nach dem Prinzip von Schwenkhagen arbeiten, sind Stand der Technik. Es wird hierbei die auf der Folienoberflächc erzeugte Ladung nicht direkt gemessen, sondern die von der Ladung ausgehende Feldstärke. Besonders vorteilhaft wird eine gut auflösende Ladungsmeßeinrichtung mit einer Meßsonde für etwa 1 mm2 bis 100 cm2 Meßfläche eingesetzt.
Die Höhe der beim Ziehen der Folie über eine oder mehrere Walzen erzeugten Aufladung auf der Folie hängt ab von der Heftigkeit der Berührungs- und Trennvorgänge an den einzelnen Walzen sowie von dem Material und der Beschaffenheit der Walzenoberflächen. Die Polarität der Aufladung wird vom Material der Walzenoberfläche bestimmt.
Anhand der nachfolgenden Beispiele und der Figur wird das erfindungsgemäßc Verfahren näher erläutert.
Beispiel 1
In der Figur wird die Versuchsanordnung erläutert: Die Folienbahn 1 aus Polypropylen wird vor Einlauf in den Längsstreckrahmen mit Hilfe der Ertladungseinrichtung 2, wofür eine Vorrichtung nach DE-PS 20 44 828 Verwendung findet, nahezu vollständig und gleichmäßig entladen. Es verbleibt eine Restladung, welche über der freien Folienbahn eine maximale Feldstärke von 1 kV/m erzeugt.
Nach Durchlaufen der Haltewalzen 5 mit einer Geschwindigkeit vx und der Zugwalzen 6 mit einer
größeren Geschwindigkeit V2 wird eine statische Ladung der laufenden Folienbahn 1 an einer bestimmten Stelle mit einem Meßgerät gemessen, welches Feldstärkenmessungen mit einer flächenmäßigen Auflösung von 1 cm2 ermöglicht. Die aufgenommene Ladungsverteilung wird z. B. mit einem Schreiber aufgezeichnet. Aus dem Verlauf der gegen die Zeit aufgetragenen Kurve ergibt sich, daß die Ladung auf der Oberfläche der Polypropylenfolie in zeitlichen Abständen von 1,6 s Maxima aufweist, von welchen über der freien Folienbahn Feldstärken von 65 bis 100 kV/m ausgehen. Diesem zeitlichen Abstand entspricht ein räumlicher Abstand von entweder 0,48 m bei einer Bahngeschwindigkeit v\ von 0,3 m/s der Haltewalzen 5 oder 2,24 m bei einer Bahngeschwindigkeit v2 von 1,4 m/s der Zugwalzen 6. Da alle Walzen 5 und 6 einen Umfang von etwa 0,48 m aufweisen, ist die Ursache für die Ladungsschwankungen bei den Haltewalzen 5 zu suchen. Weitere Nachprüfung ergibt einen starken radialen Schlag einer Walze der Haltewalzen 5, der für die rhythmischen Ladungsschwankungen auf der Folie verantwortlich ist.
Beispiel 2
Es wird das Längsstreckwerk für eine Polyäthylente-JO rephthalatfolie entsprechend der in der Figur gezeigten und in Beispiel 1 beschriebenen Anordnung überwacht. Aus der gegen die Zeit aufgezeichneten Ladung auf der Folienoberfläche am Ausgang des Streckwerkes wird ein gestörter Ablauf der Folienbahn erkannt: Sobald der J5 Anteil der rhythmisch aufeinanderfolgenden Ladungsschwankungen der mittleren Ladungshöhe einen Wert von 30% übersteigt, wird zur Vermeidung von Dickenschwankungen und Bahnabrissen das Längsstreckwerk neu ausgerichtet. Danach läuft die Folienbahn einwandfrei; der Anteil der rhythmisch aufeinanderfolgenden Ladungsschwankungen übersteigt die mittlere Ladungshöhe nur noch um etwa 10%.
Wie insbesondere die Beispiele zeigen, kann mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens und der Vorrichtung insbesondere die Arbeitsweise eines Längsstreckwerkes für Kunststoff-Folien überwacht werden, wodurch Ungleichmäßigkeiten beim Streckvorgang rechtzeitig erkannt und damit geeignete Gegenmaßnahmen zur Vermeidung von Produktionsstörungen und Qualitätsso minderungen durchgeführt werden können.
Neben der in den Beispielen genannten Einsatzmöglichkeit kann das vorgeschlagene Verfahren selbstverständlich in allen solchen Fällen eingesetzt werden, wo isolierendes Material durch Einwirkung mechanischer Kräfte verformt oder beeinflußt werden soll. Dies kann beispielsweise beim Kalandrieren, Kaschieren und auch beim Beschichten der Fall sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Überwachung der Gleichmäßigkeit der auf eine !aufende Folienbahn aus isolierendem Material wirkenden Zugspannung, wobei das Material die Eigenschaft besitzt, daß bei Aufbringung einer Zugspannung eine zur Messung ausreichende Oberflächenladung auf der Folie erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die elektrische Ladung auf der Oberfläche der Folie gleichmäßig und zumindest nahezu vollständig entfernt wird, daß anschließend die Folie unter Ladungserzeugung einer Zugspannung ausgesetzt wird und daß danach die elektrische Ladungsverteilung auf der Oberfläche der Folie gemessen und gegebenenfalls registriert und/oder angezeigt wird.
2. Vorrichtung zur Überwachung der Gleichmäßigkeit der auf eine laufende Folienbahn aus isolierendem Material wirkenden Zugspannung und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei das Material die Eigenschaft besitzt, daß bei Aufbringung einer Zugspannung eine zur Messung ausreichende Oberflächenladung auf der Folie erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer ersten Einrichtung (i) besteht, welche elektrische Ladung auf der Oberfläche einer laufenden Folienbahn (1) aus isolierendem Material gleichmäßig und zumindest nahezu vollständig beseitigt, daß eine Einrichtung nachgeordnet ist, die die Folienbahn (1) unter Ziehen in Kontakt mit mindestens einer Walze wegführt und daiJ sich ein Element (3) anschließt, welches die auf der Oberfläche der Folienbahn (1) vorhandene elektrische Ladungsverteilung mißt und gegebenenfalls registriert und/oder anzeigt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsmeßeinrichtung (3) wenigstens ein Grenzwertschal'.er nachgeordnet ist, der nachgeschaltete Elemente zur Veränderung der Anpreßkraft der Walze (5,6) steuert.
DE19772747299 1977-10-21 1977-10-21 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Gleichmäßigkeit der auf eine laufende Folienbahn aus isolierendem Material wirkenden Zugspannung Expired DE2747299C2 (de)

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