DE3833679A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von folien aus thermoplastischen kunststoffen fuer die tiefziehverarbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Folien aus thermoplastischen Kunststoffen für die Tiefziehverarbeitung, bei dem von einer im elastischen Temperaturbereich im wesentlichen unverstreckten Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff ausgegangen wird und dieser Folienbahn durch Strecken mit Hilfe drehbarer und zur Folienlaufrichtung schrägstehender Scheiben die für die Tiefziehverarbeitung erforderlichen Schrumpfwerte verliehen werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Tiefziehen von Folien aus thermoplastischen Kunststoffen zur Herstellung von Tiefziehartikeln, wie Bechern, Deckeln, Schalen, Decken-Cassetten, Sortieranlagen und dergleichen, soll die im Spannrahmen der Tiefziehmaschine befindliche und auf Tiefziehtemperatur erhitzte Folie im wesentlichen derart gespannt vorliegen, wie das Fell einer Trommel, weshalb auch von einem Drumming-Effekt der Folie gesprochen wird (das Tiefziehen von thermoplastischen Folien wird insbesondere in der Variante des Streckformens durch Saugen durchgeführt, und die Temperatur der Folie, die Tiefziehtemperatur, liegt im elastischen Temperaturbereich der Folie). Unter thermoplastischen Kunststoffen werden vorzugsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyester und Polyvinylchlorid (PVC) verstanden, wobei letzterer besonders bevorzugt ist, weshalb im folgenden, der Einfachheit halber, nur noch von PVC-Folien gesprochen wird.

Die durch übliche Extrusion oder Kalandrierung erhaltenen PVC-Folien erfahren insbesondere auf ihrem Weg durch die Abzugs- und Tempereinrichtungen der Kalander- und Extrusionsanlage zwangsläufig eine mehr oder weniger große Längsstreckung im Temperaturbereich thermoelastischen Verhaltens (elastischer Temperaturbereich) und aufgrund dieser Längsstreckung eine mehr oder weniger große Einschnürung oder Verringerung der Folienbreite (Breitenverlust). Die erwähnte Längsstreckung der Folie liegt im allgemeinen unter 10% (das ist ein Streckverhältnis von weniger als 1 : 1,1). Sie ist im Hinblick auf das Tiefziehen der Folie nicht nachteilig, weil daraus beim Erwärmen der Folie auf Tiefziehtemperatur ein entsprechend großer Schrumpf (negative Maßänderung in Längsrichtung) resultiert, der das gewünschte Spannverhalten der Folie sogar fördert. Aus dem aufgewungenen Breitenverlust der Folie resultiert hingegen bei ihrem Erwärmen auf Tiefziehtemperatur eine entsprechende Vergrößerung der Folie in der Breite (Breitenwuchs). Dies ist deswegen besonders nachteilig, weil dadurch die erhitzte Folie im Spannrahmen der Tiefziehmaschine nicht vollständig gespannt, sondern mehr oder weniger wellig vorliegt.

Diese Wellenbildung ist zwar dann weniger problematisch, wenn die Folie beim Tiefziehen stark, also unter erheblicher Flächenvergrößerung verformt wird, weil in diesem Fall die Wellen, sofern sie nicht vorzeitig das kühle Formwerkzeug berühren, ohne weiteres herausgezogen, also eliminiert werden. Wird dagegen relativ wenig verformt, wie zum Beispiel bei der Herstellung flacher Deckel oder Sortieranlagen, liegt also die Flächenvergrößerung der Folie, die das Tiefziehen bewirkt, in der Nähe derjenigen, die aufgrund der Wellen gegeben ist, so werden die Wellen nicht mehr ganz herausgezogen. Das gleiche tritt ein, wenn die Wellen vorzeitig das kühle Formwerkzeug berühren. Die gefertigten Artikel erhalten dann, speziell am Rand, Wellen oder Falten, die ihr Erscheinungsbild oder gar ihre Funktion beeinträchtigen.

Gut geeignete PVC-Tiefziehfolien sollten einen Längsschrumpf von höchstens 10%, vorzugsweise 2 bis 7% (resultierend aus einer Längsstreckung im elastischen Temperaturbereich im Verhältnis von höchstens 1 : 1,1 beziehungsweise 1 : 1,02 bis 1,07) und einen Querschrumpf von höchstens 8%, vorzugsweise 0,5 bis 5% (resultierend aus einer Querstreckung im elastischen Temperaturbereich im Verhältnis von höchstens 1 : 1,08 beziehungsweise 1 : 1,005 bis 1,05) aufweisen. Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, werden solche Folien bei der üblichen Kalandrierung oder Extrusion von PVC nicht erhalten, es sei denn, die erwähnte Breiteneinschnürung wird durch entsprechende, im allgemeinen komplizierte Einrichtungen verhindert und/oder die Folie wird einer Querstreckung (Breitenstreckung) unterworfen.

Das Querstrecken von PVC-Folien erfolgt im allgemeinen entweder mit Hilfe eines sogenannten Breitstreckrahmens, der aus zwei auseinanderlaufenden Schienen besteht, auf denen die Folie an ihren Rändern mit formschlüssigen Elementen, zum Beispiel Kluppen, gehalten und geführt wird, oder mit Hilfe von drehbaren, zur Folienlaufrichtung schräg stehenden Scheiben. Diese Art der Querstreckung ist in den beiden US-Patentschriften 30 04 284 und 38 07 004 sowie in der britischen Patentschrift 13 68 914 beschrieben. Gemäß US-Patentschrift 38 07 004 und britischer Patentschrift 13 68 914 wird eine Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff in der Weise quergestreckt, daß die Folienbahn auf eine Temperatur erhitzt wird, die im elastischen Temperaturbereich des Kunststoffes liegt, die so erhitzte Folienbahn zur Querstreckung durch eine Querstreckeinrichtung geführt wird, die aus mindestens einem Paar von zur Folienlaufrichtung schräg angeordneten drehbaren Scheiben besteht, auf deren Umfangsflächen die Folienbahnränder in kraftschlüssiger Verbindung gehalten werden, und die quergestreckte Folienbahn nach Verlassen der Querstreckeinrichtung auf Kühlwalzen abgekühlt und zur Aufwicklung gebracht wird. Dieses an sich vorteilhafte Breitstreckverfahren und die entsprechende Vorrichtung sind für die in Rede stehende Breitstreckung zur Herstellung von Tiefziehfolien aus mehreren Gründen nicht geeignet. Wie in der US-Patentschrift 38 07 004 hingewiesen wird, nimmt die Folienbahn beim Durchlaufen der Breitstreckeinrichtung die Form einer mehr oder weniger tief hängenden Sattelfläche ein. In diesem Bereich kommt es daher zur Ausbildung einer relativ großen Anzahl von langen Wellen, die vom Scheibenrand weit in die Folienbahn hineinreichen. Nachdem die in der Druckschrift empfohlenen Einrichtungen zwischen den Breitstreckscheiben, wie Stützrollen oder Stützblech, zur Verhinderung der Sattelfläche und damit der Wellen in der Folienbahn allein nicht zum Erfolg führen, abgesehen von den durch solche Einrichtungen resultierenden Nachteilen, wird die Folienbahn mit einem relativ großen Längszug durch die Breitstreckeinrichtung geführt. Durch den hohen Längszug läßt sich zwar die Bildung von Wellen in der Folienbahn nahezu ausschalten, es wird aber eine Folie erhalten, die neben dem aus der Querstreckung resultierenden Querschrumpf einen für Tiefziehzwecke viel zu hohen Längsschrumpf aufweist.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß bei der Breitstreckung von thermoplastischen Folien unter Verwendung von Breitstreckscheiben die erwähnte Wellenbildung auch ohne großen Längszug und/oder Unterstützungseinrichtungen im Querstreckenbereich behoben werden kann und die für Tiefziehfolien gewünschten, relativ niedrigen Längs- und Querschrumpfwerte und damit der angestrebte Drumming-Effekt erreichbar sind, wenn eine Reihe von besonderen Maßnahmen eingehalten wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ferner in einfacher und wirtschaftlicher Weise möglich, thermoplastische Tiefziehfolien sowohl im Rahmen der üblichen Kalandrierung oder Extrusion als auch getrennt davon herzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Folien aus thermoplastischen Kunststoffen für die Tiefziehverarbeitung, bei dem eine im elastischen Temperaturbereich im wesentlichen unverstreckte Folienbahn aus thermoplastischen Kunststoff auf eine Temperatur erhitzt wird, die im elastischen Temperaturbereich des Kunststoffes liegt, die so erhitzte Folienbahn zur Querstreckung durch eine Querstreckeinrichtung geführt wird, die aus mindestens einem Paar von zur Folienlaufrichtung schräg angeordneten drehbaren Scheiben besteht, auf deren Umfangsflächen die Folienbahnränder in kraftschlüssiger Verbindung gehalten werden, und die quergestreckte Folienbahn nach Verlassen der Querstreckeinrichtung auf Kühlwalzen abgekühlt und zur Aufwicklung gebracht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß (a) die Folienbahn beim Lauf durch die Querstreckeinrichtung mit einem Umschlingungswinkel der Folienbahnränder auf den Umfangsflächen der Scheiben von höchstens 150° geführt und in einem solchen Verhältnis quergestreckt wird, daß die aufgewickelte Folie einen Querstrumpf von höchstens 8% besitzt, (b) die quergestreckte Folienbahn auf ihrem weiteren Weg nach Verlassen der Querstreckeinrichtung zur Eliminierung der in der Folienbahn vorhandenen Wellen zunächst im wesentlichen auf der Querstrecktemperatur gehalten und bei dieser Temperatur in Querrichtung bewegungsfrei geführt wird, bis sie frei von Wellen und vollständig plan ist, und erst anschließend auf Kühlwalzen abgekühlt wird, und daß (c) die Folienbahn zur und durch die Querstreckeinrichtung sowie auf ihrem weiteren Weg, bis sie aufgewickelt ist, mit einem solchen Längszug geführt wird, daß die aufgewickelte Folie einen Längsschrumpf von höchstens 10% besitzt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird von solchen thermoplastischen Folien ausgegangen, vorzugsweise PVC-Folien, die im elastischen Temperaturbereich, wenn überhaupt, so nur wenig gestreckt worden sind (der elastische Temperaturbereich von PVC liegt bekanntlich bei 85 bis 140°C, vorzugsweise 90 bis 130°C). Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders dann vorteilhaft, wenn von solchen Folien ausgegangen wird, die durch die übliche Kalandrierung oder Extrusion von thermoplastischen Kunststoffen erhalten worden sind und dabei die eingangs erwähnte Breiteneinschnürung und geringe Längsstreckung erfahren haben, woraus der ebenfalls eingangs erwähnte Breitenwuchs und Längsschrumpf resultiert. Es handelt sich also um im elastischen Temperaturbereich im wesentlichen unverstreckte Folien.

Die Folienbahn wird erfindungsgemäß beim Durchlaufen der Querstreckeinrichtung auf einem Umschlingungswinkel der Ränder der Folienbahn auf den Umfangsflächen der Scheiben von höchstens 150° gehalten, vorzugsweise auf 90 bis 150°, inbesondere 100 bis 130°. Bei einem Umschlingungswinkel von mehr als 150° beginnt die Bildung der eingangs beschriebenen langen Wellen in der Folienbahn und bei einem Winkel von weniger als 90° kann die kraftschlüssige Verbindung der Folienbahnränder auf den Scheiben den Querstreckkräften kaum mehr standhalten. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme der besonderen Umschlingung der Folienbahnränder auf den Scheiben wird die Bildung von Wellen in der Folienbahn auch ohne Unterstützungseinrichtungen und/oder starken Längszug derart reduziert, daß nur noch wenige kurze Wellen vorhanden sind, die im Randbereich der Folienbahn zu den Scheiben liegen. Die Beseitigung dieser Wellen wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die quergestreckte und mit den genannten Wellen behaftete Folienbahn nach Verlassen der Querstreckeinrichtung im wesentlichen auf der Temperatur gehalten wird, bei der sie quergestreckt worden ist, und mit dieser Temperatur auf einem mehr oder weniger langen Stück ihres weiteren Weges (bis zum Beginn des gezielten Abkühlens) so geführt wird, daß ihr in Querrichtung kein Richtungszwang auferlegt ist (in Längsrichtung wird die Folienbahn durch den, wenn auch relativ geringen, Längszug gezogen). Aufgrund der Bewegungsfreiheit der Folienbahn in Querrichtung verschwinden die Wellen und es resultiert eine wellenfreie und vollständig plane Folienbahn. Es ist festgestellt worden, daß die Folienbahn auf dem genannten Wegstück bis zur Erreichung der Wellenfreiheit (dieses Wegstück stellt gleichsam eine Ausgleichsstrecke für die mit Wellen behaftete Folienbahn dar, auf der die bei der Breitstreckung entstandene räumliche Verdehnung in eine ebene Verdehnung zurückgewandelt wird) einen mehr oder weniger großen Teil der durch die Querstreckung erfahrenen Breitenvergrößerung wieder verliert. Dieses Schrumpfen der Folienbahn in Querrichtung, das aufgrund der genannten (inneren) Bewegungsfreiheit zustandekommen kann, trägt dazu bei, daß die Folienbahn die Wellen verliert und die angestrebte Planheit einnimmt. Es hat sich herausgestellt, daß die aufgewickelte Folie selbst dann noch Querschrumpf aufweist, wenn durch das Schrumpfen auf der genannten Ausgleichsstrecke die gesamte Breitenvergrößerung kompensiert wird. In der Regel wird man aber um etwa jenes Maß mehr querstrecken, das durch das Schrumpfen der Folienbahn auf dem Ausgleichsweg verlorengeht.

Das in Querrichtung bewegungsfreie Führen der im wesentlichen auf Querstrecktemperatur gehaltenen Folienbahn zur Erreichung der Wellenfreiheit und Planheit wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die Folienbahn durch eine im wesentlichen unterstützungsfreie Zone oder über mindestens drei freilaufende Walzen geführt wird, die nebeneinanderliegend angeordnet sind und einen wesentlich kleineren Durchmesser als jenen der Streckscheiben aufweisen. Die im wesentlichen unterstützungsfreie Zone oder Strecke wird, wie oben bereits angeführt, so lang gehalten, daß die in der Folienbahn vorhandenen Wellen bis zum Beginn des Abkühlens, das heißt bis zum Auflaufen der Folienbahn auf der oder den Kühlwalzen eliminiert werden (diese Strecke beträgt in der Regel etwa 100 bis 300 mm). Um beispielsweise ein Flattern der Folienbahn auf dieser Strecke zu vermeiden, wird man die Folienbahn über eine als Unterstützungshilfe fungierende Walze führen. Diese Walze (Rolle), die in der Regel sowohl horinzontal als auch vertikal verstellbar ist, ist vorzugsweise etwa in der Mitte der Ausgleichsstrecke angeordnet. Nach der zweiten bevorzugten Variante enthält die Ausgleichsstrecke mindestens 3, vorzugsweise 5 bis 9 Walzen, mit einem wesentlich kleineren Durchmesser, vorzugsweise 50 bis 80% kleineren Durchmesser, als jener der Streckscheiben, wobei diese Walzen nacheinander in jeweils geringem Abstand angeordnet und freilaufen, das heißt, nicht angetrieben sind. Beim Führen der von den Streckscheiben kommenden und mit den genannten Wellen behafteten Folienbahn über diese Walzen erfährt die Folienbahn einen ständigen Wechsel zwischen Aufliegen auf Walzen (Walzenumschlingung) und Freilauf (kurze freie Wege) in den Walzenabständen, woraus die Eliminierung der Wellen und die angestrebte Planheit resultiert. Wie bereits erwähnt, wird die Folienbahn auf der Ausgleichsstrecke im wesentlichen bei der Temperatur gehalten, bei der sie quergestreckt worden ist. Die Aufrechterhaltung dieser Temperatur kann beispielsweise durch Bestrahlung, Heizgasbeaufschlagung oder durch entsprechende Beheizung der Walzen, über welche die Folienbahn geführt wird, erreicht werden.

Nachdem die quergestreckte Folienbahn nach Durchlaufen der Ausgleichsstrecke wellenfrei und plan vorliegt, wird sie durch Führen über eine oder mehrere Kühlwalzen auf etwa Raumtemperatur abgekühlt und aufgewickelt. Die im wesentlichen unverstreckte Ausgangsfolienbahn wird mit einem solchen Längszug zur Querstreckeinrichtung, durch die Querstreckeinrichtung hindurch und auf ihrem weiteren Weg bis zur Aufwicklung geführt, daß die aufgewickelte (fertige) Folie einen Längsschrumpf von nicht mehr als etwa 10% besitzt, vorzugsweise von 2 bis 7%.

Das Erhitzen der Folienbahn auf die im elastischen Temperaturbereich liegende Querstrecktemperatur und das Querstrecken der Folienbahn wird in bekannter Weise durchgeführt. So kann das Erhitzen der PVC-Folienbahn auf die in Rede stehende Temperatur von 85 bis 140°C, vorzugsweise 90 bis 130°C, durch Bestrahlung, Heizgasbeaufschlagung und/oder durch Führen oder Folienbahn über beheizte Eingangswalzenpaare erreicht werden. Die in Rede stehende Querstreckung auf einen Querstrumpf von nicht mehr als etwa 8%, vorzugsweise von 0,5 bis 5%, wird durch entsprechende Schrägstellung der Scheiben erreicht. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren angestrebte, relativ geringe Breitstreckung wird in der Regel mit einem Paar oder mit zwei Paaren von Querstreckscheiben erreicht. Die Scheiben sind drehbar angeordnet und vorzugsweise nicht angetrieben. Sie werden nämlich vorzugsweise allein durch die anhaftenden Folienbahnränder mitbewegt. Die Scheiben sind ferner vorzugsweise beheizt auf jene Temperatur, bei der die Folienbahn quergestreckt wird. Das Beheizen der Scheiben kann beispielsweise mit Hilfe von erhitzten Gasen oder Flüssigkeiten oder mit elektrisch betriebenen Einrichtungen erfolgen. Das im Stand der Technik beschriebene Anpressen der Folienbahnränder beim Auflaufen auf die Scheiben zur Erreichung einer besonders guten kraftschlüssigen Verbindung zwischen Folienbahnrändern und Scheiben ist beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht unbedingt erforderlich, da die aufgetretenen Zugkräfte aufgrund der relativ kleinen Streckverhältnisse gering sind. Die erwähnte Beheizung der Folienbahn und der Scheiben reicht in der Regel aus, um die erforderliche Haftung der Folienbahnränder auf den Scheiben zu erhalten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im wesentlichen aus mindestens einer Eingangswalze (die gegebenenfalls zur Einstellung der Temperatur der Folienbahn auf Strecktemperatur dient), mindestens einem Paar, vorzugsweise einem Paar oder zwei Paaren, von drehbaren und zur Folienlaufrichtung schräg stehenden Streckscheiben, auf deren Umfangsflächen die Folienbahnrändern auflaufen und unter Umschlingung der Scheiben in kraftschlüssiger Verbindung geführt werden, einer Heizeinrichtung zur Aufrechterhaltung der Folienbahntemperatur in der Streckzone und zur Beheizung der Scheiben auf im wesentlichen die Strecktemperatur der Folienbahn, einer Zufuhrwalze für die Folienbahn zu dem in Folienbahnlaufrichtung ersten Scheibenpaar (der Durchmesser dieser Walze ist wesentlich kleiner als jener der Streckscheiben), einer Abhnahmewalze für die gestreckte Folienbahn vom letzten Scheibenpaar (der Durchmesser dieser Walze ist im wesentlichen gleich jenem der Zufuhrwalze), mindestens einer Kühlwalze (zum Kühlen der gestreckten, wellenfreien und planen Folienbahn auf im wesentlichen Raumtemperatur) und einer Aufwickeleinrichtung. Eine solche Vorrichtung ist aus den eingangs genannten Druckschriften bekannt. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die bekannte Vorrichtung in der Weise ausgestattet, daß die Zufuhrwalze für die Folienbahn zum ersten Scheibenpaar und die Abnahmewalze für die gestreckte Folienbahn vom letzten Scheibenpaar so angeordnet sind, daß der Umschlingungswinkel der Folienbahnränder auf den Scheiben höchstens 150° beträgt, und daß zwischen der Abnahmewalze und der ersten Kühlwalze eine Folienbahnlaufstrecke vorgesehen ist, auf der die Folienbahn in Querrichtung bewegungsfrei ist (zur Ausgleichung und Eliminierung der Wellen, die in der gestreckten und die Scheiben verlassenden Folienbahn vorhanden sind), wobei im Falle von zwei und mehr Scheibenpaaren diese so nebeneinander angeordnet sind, daß auf jedem Scheibenpaar der angegebene Umschlingungsgrad vorliegt.

Die Zufuhrwalze oder Zufuhrrolle für die Folienbahn auf die ersten beiden Scheiben und die Abnahmewalze oder die Abnahmerolle der fertiggestreckten Folienbahn von den Scheiben sind entweder in Kontakt mit den Scheiben oder mehr oder weniger unmittelbar an den Scheiben angeordnet (der Abstand beträgt zweckmäßigerweise etwa 1 bis 5 mm) und so plaziert, daß die Folienbahnränder auf den Umfangsflächen der Scheiben einen Umschlingungswinkel von höchstens 150°, vorzugsweise 90 bis 150°, insbesondere 100 bis 130°, einnehmen. Die Zufuhrrolle und die Abnahmerolle sind ferner aus Zweckmäßigkeitsgründen horizontal und vertikal verstellbar. Die Breitstreckscheiben haben einen Durchmesser von vorzugsweise 100 bis 300 mm.

Nach der Abnahmerolle für die fertiggestreckte Folienbahn von den Scheiben (bis hin zu der in Folienbahnlaufrichtung ersten Kühlwalze) ist erfindungsgemäß eine Strecke oder Zone vorgesehen, in der die Folienbahn zur Eliminierung der genannten Wellen in Querrichtung beweglich ist. Diese Zone ist, wie bereits beschrieben, erfindungsgemäß vorzugsweise so ausgebildet, daß die Folienbahn darin im wesentlichen unterstützungsfrei vorliegt. Nach einer weiteren bevorzugten Variante ist diese Zone aus der oben beschriebenen Mindestanzahl von 3 und vorzugsweise aus 5 bis 9 Walzen (Rollen) gebildet. Im Falle von zwei und mehr Scheibenpaaren zum Querstrecken der Folienbahn sind die einzelnen Scheibenpaare im wesentlichen im geringen Abstand voneinander angeordnet und die Folienbahn wird derart über die einzelnen Scheibenpaare geführt, daß der angegebene Umschlingungsgrad auf jedem Scheibenpaar vorliegt. So wird im Falle von zwei Scheibenpaaren die Folienbahn in wechselseitiger Umschlingung über die nacheinander in engem Abstand angeordneten beiden Scheibenpaare geführt, unter Einhaltung des angegebenen Umschlingungsgrades auf jedem Scheibenpaar, wobei die genannte Zufuhrrolle vor dem erstem Scheibenpaar und die genannte Abnahmerolle nach dem zweiten Scheibenpaar angeordnet ist.

Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und Fig. 2, in jeweils schematischer Darstellung, eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der die beschriebene Ausgleichsstrecke durch eine im wesentlichen unterstützungsfreie Zone beziehungsweise durch mehrere nebeneinander angeordnete Rollen gebildet wird, und

Fig. 3, in ebenfalls schematischer Darstellung, eine weitere Ausführungsform, bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung in eine Kalanderanlage integriert ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird eine Polyvinylchlorid-(PVC-)Folienbahn 2 von dem Wickel 1 abgewickelt und über die beiden Vorheizwalzen 4 und 6, an welche die Folienbahn durch die mit einem Gummibelag versehenen Andrückwalzen 3 und 5 angedrückt wird, auf die Querstrecktemperatur von 120°C erhitzt. Die erhitzte Folienbahn läuft über die Zufuhrwalze 7 auf die Breitstreckscheibenpaar 8/8′ auf und verläßt dieses wieder über die Abnahmewalze 9. Die breitgestreckte Folienbahn wird unter weitgehender Beibehaltung der Breitstrecktemperatur mit Hilfe der Umlenk- und Unterstützungswalze 10 durch die Ausgleichsstrecke s geführt, wobei sie die in ihr befindlichen Wellen verliert. Die breitgestreckte und nun wellenfreie Folienbahn wird über die beiden Kühlwalzen 12 und 13 - unter Andrücken an die Kühlwalze 12 durch die mit einem Gummibelag versehene Andrückwalze 11 - abgekühlt und auf Rolle 14 aufgewickelt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die Ausgleichsstrecke s′ durch die Walzen 24/1 bis 24/7 gebildet. Die Folienbahn 16 und die Einrichtungen 15, 17 bis 23 und 25 bis 28 sowie das Führen der Folienbahn 16 über diese Teile der Vorrichtung und über das Breitstreckscheibenpaar 22/22′ sind analog Fig. 1. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird also die bei 120°C breitgestreckte Folie zur Eliminierung der Wellen durch eine sieben freilaufende, unbeheizte Walzen (24/1 bis 24/7) umfassende Zone s′ geführt, wobei die Folienbahn im wesentlichen auf der Querstrecktemperatur gehalten wird und die in ihr befindlichen Wellen verliert (der Durchmesser der sieben Walzen, die jeweils unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, beträgt jeweils etwa 30 mm). Während die Folienbahn bei der Ausführungsform nach Fig. 1 die Ausgleichsstrecke im wesentlichen frei durchläuft, wird sie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 mit sieben Walzen als Ausgleichsstrecke einem ständigen Wechsel zwischen kurzer Auflage auf den Walzen und freier Führung zwischen den Walzen unterworfen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird die in einem 4-Walzen-Kalander mit den Walzen 29 bis 32 erzeugte PVC-Folienbahn 33 von der letzten Kalanderwalze 32 mit Hilfe der aus den Walzen 34/1 bis 34/4 bestehenden Abzugseinrichtung abgezogen und mit Hilfe der nachfolgenden drei Kühlwalzen 35/1 bis 35/3 auf die Querstrecktemperatur von 110°C gebracht. Die so erhitzte Folienbahn wird über die Führungswalze 36 und die Zufuhrwalze 37 der aus zwei Breitstreckscheibenpaaren 38/38′ und 39/39′ bestehenden Breitstreckeinrichtung zugeführt. Die breitgestreckte und mit Wellen behaftete Folienbahn wird durch die Abnahmewalze 40 in die Ausgleichsstrecke s′′ gelenkt. Die auf Querstrecktemperatur befindliche Folienbahn durchläuft die Ausgleichsstrecke im wesentlichen frei, sie wird nur durch die Walze 41 abgestützt und gelenkt. Die nun wellenfreie Folienbahn wird mit Hilfe der Kühlwalzen 42/1 bis 42/3 auf im wesentlichen Raumtemperatur abgekühlt und auf einem nicht dargestellten Wickler aufgewickelt (die Walze 42 wird bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht benützt, wohl aber beim später beschriebenen Vergleichstest).

Im folgenden werden noch die einzelnen Verfahrensmerkmale angegeben, die bei der Durchführung der Erfindung gemäß den Fig. 1 bis 3 eingehalten worden sind.

Bei der Durchführung der Erfindung gemäß Fig. 1 hat die eingesetzte PVC-Folienbahn eine Breite von 1000 mm und eine Dicke von 0,15 mm. Die Folienbahn wird auf dem Breitstreckscheibenpaar mit einem Umschlingungswinkel von 120° geführt und bei der genannten Querstrecktemperatur von 120°C im Verhältnis von 1 : 1,1 breit gestreckt. Die Länge der Ausgleichsstrecke s beträgt 300 mm. Die wellenfreie und vollständig plane Folienbahn (die beim Verlassen der Ausgleichsstrecke eine Temperatur von 119°C hat, die Ausgleichsstrecke also im wesentlichen bei der Querstrecktemperatur durchlaufen hat) weist eine Breite von 1020 mm auf. Durch die erfindungsgemäße Behandlung haben sich die Schrumpfwerte der eingesetzten Folienbahn, gemessen in einem Umluftheizschrank bei einer Folientemperatur von 100°C und einer Schrumpfdauer von 15 min, wie folgt geändert:

Die erfindungsgemäß hergestellte Folie wurde in einer üblichen Tiefziehmaschine bis zu einer Temperatur von 180°C getestet. Während des Aufheizens spannte sie sich bei Erreichen einer Temperatur von 92°C wellenfrei und behielt den wellenfreien und gespannten Zustand während des weiteren Erhitzens bei.

Bei der Durchführung der Erfindung gemäß Fig. 2 hat die eingesetzte PVC-Folienbahn ebenfalls eine Breite von 1000 mm und eine Dicke von 0,15 mm. Auch hier wird die Folienbahn auf dem Breitstreckscheibenpaar mit einem Umschlingungswinkel von etwa 120° geführt und bei 120°C im Verhältnis von 1 : 1,1 quergestreckt, worauf sie die Ausgleichsstrecke s′ durchläuft. Die wellenfreie und vollständig plane Folie (sie hat die Ausgleichsstrecke im wesentlichen bei der Querstrecktemperatur durchlaufen) weist eine Breite von 1040 mm auf. Die erfindungsgemäß erhaltene Folie besitzt die nachstehend zusammengefaßten Schrumpfwerte (gemessen nach den obigen Angaben:)

Die erfindungsgemäß hergestellte Folie wurde in einer üblichen Tiefziehmaschine bis zu einer Temperatur von 180°C getestet. Während des Aufheizens spannte sie sich bei Erreichen einer Temperatur von 90°C wellenfrei und behielt den wellenfreien und gespannten Zustand während des weiteren Erhitzens bei.

Bei der Durchführung der Erfindung gemäß Fig. 3 hat die am Kalander erzeugte PVC-Folienbahn eine Breite von 2000 mm und eine Dicke von 0,4 mm. Die Folienbahn wird auf dem ersten Breitstreckscheibenpaar mit einem Umschlingungswinkel von etwa 90° und auf dem zweiten Scheibenpaar mit einem solchen von etwa 130° geführt und bei der genannten Querstrecktemperatur von 110°C im Verhältnis von insgesamt 1,15 quergestreckt. Die Länge des Weges s′′, auf dem die Folienbahn die Querstrecktemperatur im wesentlichen beibehält, beträgt 300 mm. Die wellenfreie und vollständig ebene Folienbahn weist eine Breite von 2030 mm auf. Nachstehend werden die Schrumpfwerte der erfindungsgemäß erhaltenen Folie im Vergleich zu jener Folie angegeben, die erhalten wird, wenn die Folienbahn nicht über die erfindungsgemäßen Einrichtungen 36 bis 41 der Fig. 3, sondern nach der Kühlwalze 35/3 direkt über die Kühlwalze 42 und die weiteren Kühlwalzen 42/1 bis 42/3 geführt wird (die Schrumpfwerte werden auch hier gemäß obigen Angaben gemessen):

Die erfindungsgemäß hergestellte Folie wurde in einer üblichen Tiefziehmaschine bis zu einer Temperatur von 180°C getestet. Während des Aufheizens spannte sie sich bei Erreichen einer Temperatur von 87°C wellenfrei und behielt den wellenfreien und gespannten Zustand während des weiteren Erhitzens bei.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Folien aus thermoplastischen Kunststoffen für die Tiefziehverarbeitung, bei dem eine im elastischen Temperaturbereich im wesentlichen unverstreckte Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff auf eine Temperatur erhitzt wird, die im elastischen Temperaturbereich des Kunststoffes liegt, die so erhitzte Folienbahn zur Querstreckung durch eine Querstreckeinrichtung geführt wird, die aus mindestens einem Paar von zur Folienlaufrichtung schräg angeordneten drehbaren Scheiben besteht, auf deren Umfangsflächen die Folienbahnränder in kraftschlüssiger Verbindung gehalten werden, und die quergestreckte Folienbahn nach Verlassen der Querstreckeinrichtung auf Kühlwalzen abgekühlt und zur Aufwicklung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß (a) die Folienbahn beim Lauf durch die Querstreckeinrichtung mit einem Umschlingungswinkel der Folienbahnränder auf den Umfangsflächen der Scheiben von höchstens 150° geführt und in einem solchen Verhältnis quergestreckt wird, daß die aufgewickelte Folie einen Querschrumpf von höchstens 8% besitzt, (b) die quergestreckte Folienbahn auf ihrem weiteren Weg nach Verlassen der Querstreckeinrichtung zur Eliminierung der in der Folienbahn vorhandenen Wellen zunächst im wesentlichen auf der Querstrecktemperatur gehalten und bei dieser Temperatur in Querrichtung bewegungsfrei geführt wird, bis sie frei von Wellen und vollständig plan ist, und erst anschließend auf Kühlwalzen abgekühlt wird, und daß (c) die Folienbahn zur und durch die Querstreckeinrichtung sowie auf ihrem weiteren Weg, bis sie aufgewickelt ist, mit einem solchen Längszug geführt wird, daß die aufgewickelte Folie einen Längsschrumpf von höchstens 10% besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (a) die Folienbahn mit einem Umschlingungswinkel von 90 bis 150° geführt und in einem solchen Verhältnis quergestreckt wird, daß die aufgewickelte Folie einen Querschrumpf von 0,5 bis 5% besitzt, (b) die quergestreckte Folienbahn zur Erreichung der Bewegungsfreiheit in Querrichtung durch eine im wesentlichen unterstützungsfreie Zone geführt wird und (c) die Folienbahn bis zur Aufwicklung mit einem solchen Längszug geführt wird, daß die aufgewickelte Folie einen Längsschrumpf von 2 bis 7% besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (a) die Folienbahn mit einem Umschlingungswinkel von 90 bis 150° geführt und in einem solchen Verhältnis quergestreckt wird, daß die aufgewickelte Folie einen Querschrumpf von 0,5 bis 5% besitzt, (b) die quergestreckte Folienbahn zur Erreichung der Bewegungsfreiheit in Querrichtung über mindestens drei freilaufende Walzen geführt wird, die nebeneinanderliegend angeordnet sind und einen wesentlich kleineren Durchmesser als jener der Streckscheiben aufweisen, und (c) die Folienbahn bis zur Aufwicklung mit einem solchen Längszug geführt wird, daß die aufgewickelte Folie einen Längsschrumpf von 2 bis 7% besitzt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienbahn mit einem Umschlingungswinkel von 100 bis 130° geführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus mindestens einer Eingangswalze (4, 6), mindestens einem Paar von drehbaren und zur Folienlaufrichtung schräg stehenden Streckscheiben (8, 8′), auf deren Umfangsflächen die Folienbahnränder auflaufen und unter Umschlingung der Scheiben in kraftschlüssiger Verbindung geführt werden, einer Heizeinrichtung zur Aufrechterhaltung der Folienbahntemperatur in der Streckzone und zur Beheizung der Scheiben auf im wesentlichen die Strecktemperatur der Folienbahn (2), einer Zufuhrwalze (7) für die Folienbahn (2) zu dem in Folienbahnlaufrichtung ersten Scheibenpaar (8, 8′), einer Abnahmewalze (9) für die gestreckte Folienbahn vom letzten Scheibenpaar (8, 8′), mindestens einer Kühlwalze (12, 13) und einer Aufwickeleinrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrwalze (7) für die Folienbahn (2) zum ersten Scheibenpaar (8, 8′) und die Abnahmewalze (9) für die gestreckte Folienbahn vom letzten Scheibenpaar (8, 8′) so angeordnet sind, daß der Umschlingungswinkel der Folienbahnränder auf den Scheiben (8, 8′) höchstens 150° beträgt, und daß zwischen der Abnahmewalze (9) und der ersten Kühlwalze (12) eine Strecke s vorgesehen ist, auf der die Folienbahn in Querrichtung bewegungsfrei ist, wobei im Falle von zwei und mehr Scheibenpaaren die Scheibenpaare so nebeneinander angeordnet sind, daß auf jedem Scheibenpaar der angegebene Umschlingungsgrad vorliegt.