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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung ist auf ein Hochgeschwindigkeitsverfahren zur Herstellung
einer stark gestreckten Folie gerichtet. Eine streckbare Folie wird bei
einer Geschwindigkeit von bis zu 13 m/s (2500 fpm) durch eine Vorrichtung
geführt,
in welcher die Folie erwärmt
und um ungefähr
100–450%
ihrer ursprünglichen
Länge gestreckt
wird, bis zu einer äußersten
Länge,
welche ungefähr
200–550%
der ursprünglichen
Länge beträgt.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Verfahren
nach dem Stand der Technik zum Strecken einer Folie beinhalten Verfahren,
in welchen die Folie erwärmt
wird, bevor sie mechanisch gestreckt wird, im Fachgebiet bekannt
als „Warmverfahren". Warmverfahren können entweder
inline oder offline sein. Streckvorrichtungen nach dem Stand der Technik,
welche in Warmverfahren verwendet wurden, umfassen eine wesentliche
Anzahl an Streckwalzen. Darüber
hinaus sind diese Streckwalzen weit von nachfolgenden Walzen beabstandet.
Wenn die Folie durch die Vorrichtung geführt wird, hat die Folie minimalen
Kontakt mit den Streckwalzen. Als Ergebnis zeigt die gestreckte
Folie einen beträchtlichen Umfang
an Einschnürungen
(neck-in), wie auch Falten, Risse und/oder Löcher. Warmverfahren sind eingeschränkt durch
mäßige Zug-
oder Streckverhältnisse,
niedrige Prozessgeschwindigkeiten und durch Temperatur.
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Frühere Streckverfahren
beinhalten auch ein „Kalt"-Verfahren, in welchem
eine Folie mechanisch ohne Erwärmung
der Folie gestreckt wird. Kaltverfahren können Inline- oder Offline-Verfahren sein. Verglichen
mit Warmverfahren erfordern Kaltverfahren eine stärkere Streck-
oder Längungskraft,
um die Folie zu strecken, und die sich ergebende Folie ist weniger
gestreckt. Kaltverfahren sind durch niedrige Zug- oder Streckverhältnisse
und schlechte Folienqualität
und Folienaussehen eingeschränkt.
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Die
US-A 3 214 503 offenbart ein Verfahren, eine stereoreguläre Folie
bis zum Zwei- bis
Sechsfachen bei einer hohen Zugrate in einer Richtung zu ziehen.
Das Verfahren umfasst die Schritte des Kontaktierens der Folie mit
einer rotierbaren erwärmten Walze,
des Herumführens
der Folie um eine äußere Fläche der
ersten erwärmten
Walze, Strecken der Folie, wenn sie zwischen der ersten und zweiten
erwärmten
Walze übertragen
wird, und schließlich
Herumführen
der Folie um die äußere Fläche der
zweiten erwärmten
Walze. Die Folie kann bei einer Geschwindigkeit, welche größer als
1000 Fuß pro
Minute ist, gestreckt werden.
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Wegen
der Einschränkungen,
welche während
Streckprozessen im Stand der Technik angetroffen werden, werden
eine Vorrichtung und ein Verfahren benötigt, um eine stark gestreckte
Folie bei höheren
Verarbeitungsgeschwindigkeiten zu produzieren, welche hohe Zug-
und Durchstoßfestigkeit,
weniger Einschnürung
und größere Reinheit
und Güte
aufweist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
gegenwärtige
Erfindung ist auf ein Hochgeschwindigkeitsverfahren zur Herstellung
einer stark gestreckten Folie gemäß Anspruch 1 gerichtet. Das
Verfahren, welches für
Warmstrecken verwendet wird, kann in der Fertigungsstraße (in-line)
(wobei eine Folie extrudiert und vor der Bevorratung oder Verwendung
gestreckt wird) oder außerhalb
der Fertigungsstraße
(off-line) (wobei eine Folie extrudiert wird, und vor der Streckung
bevorratet wird) verwendet werden. Verglichen mit Warmverfahren
des Stands der Technik, verwendet das Verfahren der Erfindung weniger
und größere Zugwalzen,
arbeitet bei höheren
Maschinengeschwindigkeiten mit geringerem Zugabstand zwischen den
Walzen und produziert Folien mit höheren Zuggeschwindigkeiten
und geringeren Einschnürungen.
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Die
Vorrichtung zum Ausführen
des Verfahrens gemäß Anspruch
1 umfasst einen Spannmechanismus, welcher eine erste erwärmte Walze
und eine zweite erwärmte
Walze zum Erwärmen
und Strecken einer Folie aufweist.
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Vorzugsweise
weisen die erste erwärmte Walze
und die zweite erwärmte
Walze einen äußeren Durchmesser
von mindestens 46 cm (18 Inch) auf, was maximalen Kontakt mit der
Folie ermöglicht.
Die erste erwärmte
Walze und die zweite erwärmte
Walze beinhalten ferner eine äußere Spiegelfläche.
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Aufgrund
der glatten Beschaffenheit der äußeren Spiegelflächen und
der Wärme,
welche von den erwärmten
Walzen auf die Folie übertragen
wird, kann die Folie ohne Schlupf durch den Spannmechanismus geführt werden.
Hohe Streckverhältnisse
bis zu ungefähr
5,5:1 ergeben sich aus einer erhöhten Haftung
der Folie an der äußeren Spiegelfläche der erwärmten Walzen.
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Bei
dem Hochgeschwindigkeitsverfahren dieser Erfindung führt ein
Extrudierverfahren oder eine Zufuhrrolle der Vorrichtung eine streckbare
Folie bei einer Geschwindigkeit von bis zu 5 m/s (1000 Fuß pro Minute)
(fpm), vorzugsweise zwischen 1,5 m/s und 5 m/s (300 fpm und 1000
fpm), zu. Die Folie wird zwischen einem Streckspalt und der ersten
erwärmten
Walze zugeführt
und haftet an der ersten erwärmten
Walze. Wenn die Folie um die rotierenden erwärmten Walzen geführt wird,
wird die Folie erwärmt. Die
erwärmten
Walzen werden durch Verfahren erwärmt, die Fachleuten bekannt
sind, einschließlich innerem
Dampf, Wasser, Öl
und Elektrizität.
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Zuerst
verläuft
die Folie um die erste erwärmte
Walze herum. Die Folie trennt sich dann von der ersten erwärmten Walze
und wird zur zweiten erwärmten
Walze hin gezogen, welche sich mit einer höheren Geschwindigkeit als die
erste erwärmte
Walze dreht. Als ein Ergebnis der erhöhten Rotationsgeschwindigkeit
der zweiten erwärmten
Walze, wird die Folie einer Streck- oder Längungskraft unterzogen, wenn
die Folie von der ersten erwärmten
Walze auf die zweite erwärmte
Walze überwechselt.
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Vorzugsweise
wird die geringste Entfernung zwischen der ersten erwärmten Walze
und der zweiten erwärmten
Walze minimal belassen. Der tangentiale Abstand zwischen dem Punkt,
wo sich die Folie von der ersten erwärmten Rolle trennt, und dem Punkt;
wo die Folie die zweite erwärmte
Rolle kontaktiert, bekannt als Zugspalt, beträgt vorzugsweise ungefähr 0,64
cm bis ungefähr
2,5 cm (ungefähr
0.25 Inch bis ungefähr
1.0 Inch). Aufgrund der Verwendung von lediglich zwei erwärmten Walzen
und dem kurzen Zugspalt, kann die Folie mit minimalen Einschnürungen stark
gestreckt werden. Nach der Streckung wird die Folie um die zweite
erwärmte
Walze herumgeführt.
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Nach
dem Verlassen der zweiten erwärmten Walze
wird die Folie getempert und auf einem Kern aufgewickelt. Der Folie
wird ermöglicht,
sich bis zu ungefähr
20% der aufgrund der durch die Streckung gesteigerten Länge zu entspannen
(d.h. zu schrumpfen), vorzugsweise im Bereich von 5% bis ungefähr 15%,
wenn sich die Folie zwischen der zweiten erwärmten Walze und dem Kern weiter
bewegt. Nach der Entspannung bleibt die Folie bis zu 450% länger als
ihre ursprüngliche
Länge vor
der Streckung.
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Mit
dem Erwähnten
vor Augen ist es ein Merkmal und Vorteil dieser Erfindung, eine
Vorrichtung und ein Hochgeschwindigkeitsverfahren zum Erwärmen und
Strecken einer Folie bis zu einer Länge zu liefern, welche ungefähr 100–450% länger ist, als
deren ursprüngliche
Länge von
der Streckung.
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Es
ist ein weiteres Merkmal und Vorteil dieser Erfindung, ein Hochgeschwindigkeitsverfahren zum
Erwärmen
und Strecken einer Folie bei einer Geschwindigkeit von bis zu ungefähr 13 m/s
(2500 fpm) zu liefern.
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Es
ist ein weiteres Merkmal und Vorteil dieser Erfindung, ein Verfahren
zum Erwärmen
und Strecken einer Folie zu liefern, welches eine minimale Anzahl
von erwärmten
Walzen und einen kleinen Zugspalt aufweist, um den Kontakt mit der
Folie zu maximieren, und Einschnürung
und Schlupf der Folie auf den Walzen zu minimieren.
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Es
ist noch ein weiteres Merkmal und Vorteil dieser Erfindung, eine
verbesserte gestreckte Folie zu liefern, welche erwärmt und
bis zu einer Länge
gestreckt wird, welche um ungefähr
100–450%
länger ist,
als ihre ursprüngliche
Länge vor
der Streckung, welche größere Reinheit,
höheren
Glanz, geringere Eintrübung,
höhere
Zug- und Durchstoßfestigkeit, geringere
Einschnürung
und einen geringeren Geräuschpegel
aufweist.
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Die
vorgenannten und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden
ferner aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
ersichtlich, wenn diese in Verbindung mit der Zeichnung gelesen
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Seitenansicht der Hochgeschwindigkeitsstreckvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER GEGENWÄRTIG
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit
Bezug auf 1 sind eine Vorrichtung 5 und
ein Hochgeschwindigkeitsverfahren zum Erwärmen und Strecken einer Folie 40 in Übereinstimmung mit
der gegenwärtigen
Erfindung offenbart.
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Die
Vorrichtung 5 umfasst eine Zufuhrrolle 11, welche
rotierbar mit einem Einlassteil 6 eines Rahmens 10 verbunden
ist. Wie oben angegeben, wird die Zufuhrrolle 11 genutzt,
wenn die Vorrichtung 5 verwendet wird, um Folien außerhalb
der Fertigungsstraße
(off-line) zu strecken. Die Zufuhrrolle 11 kann weggelassen
werden, wenn die Vorrichtung 5 bei einem Prozess in der
Fertigungsstraße
(in-line) verwendet wird und von einer Extrudiervorrichtung gespeist
wird. Die Zufuhrrolle 11 versorgt die Vorrichtung 5 mit
einer streckbaren Folie 40 einer beliebigen bekannten Zusammensetzung.
Zum Beispiel werden solche Folien oft aus Polyethylen, Polyvinylchlorid, Ethylenvinylacetat,
Ethylenmethylacetat und Ethylencopolymeren mit höheren Alpha-Olefinen gebildet.
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Ein
Spannmechanismus 14 ist an dem Rahmen 10 befestigt
und beinhaltet eine erste erwärmte Walze 15 und
eine zweite erwärmte
Walze 16, welche betriebsmäßig mit dem Rahmen 10 verbunden sind.
Die erste erwärmte
Walze 15 und die zweite erwärmte Walze 16 sind
rotierbar an dem Rahmen 10 montiert und vorzugsweise durch
unabhängige
Motoren mit verschiedenen Geschwindigkeiten oder alternativ über verschiedene
Getriebeanordnungen verschiedener Größen durch einen gemeinsamen
Motor angetrieben. Die zweite erwärmte Walze 16 rotiert bei
einer Geschwindigkeit, welche größer ist,
als die Geschwindigkeit, bei welcher die erste erwärmte Walze 15 während des
Betriebs der Vorrichtung 5 rotiert.
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Die
erste erwärmte
Walze 15 und die zweite erwärmte Walze 16 sind
vorzugsweise aus verchromtem Stahl gefertigt, können jedoch aus poliertem Aluminium
oder anderen Metallen hergestellt werden, welche eine glatte Oberfläche aufweisen. Die
Walzen 15 und 16 können je einen äußeren Durchmesser
(ÄD) von
mindestens 30 cm (12 Inch), vorzugsweise von mindestens 46 cm (18
Inch) aufweisen. Walzen nach dem Stand der Technik haben im Allgemeinen
einen äußeren Durchmesser
von ungefähr
6,4 bis ungefähr
15 cm (ungefähr
2.5 Inch bis ungefähr
6 Inch). Die Breite der ersten erwärmten Walze 15 und
der zweiten erwärmten
Walze 16 hängt von
der gewünschten
Breite der herzustellenden Folie ab. Bei einer Ausführungsform
haben die Walzen je eine Breite von ungefähr 0,16 m (64 Inch). Der große äußere Durchmesser
und die Glätte
der erwärmten
Walzen 15 und 16 erlauben maximalen Kontakt mit
der Folie 40. Die Walzen 15 und 16 sind
auch sehr dicht zu einander angeordnet und können, zum Beispiel, einen Spalt
von ungefähr
0,025 cm (0.01 Inch) zwischen ihren nächstliegendsten Punkten aufweisen.
Indem die Walzen 15 und 16 dicht zueinander positioniert
werden, wird der tangentiale Zugabstand „d" minimiert. Mit Bezug auf 1 bezieht
sich der Zugabstand „d" auf die Länge der
Folie 40 zwischen den Walzen 15 und 16,
welche zu irgendeinem gegebenen Moment keine der Rollen berührt. Der Zugabstand „d" sollte ungefähr 0,64
bis 2,5 cm (0.25 bis 1.0 Inch) betragen, vorzugsweise ungefähr 1,3 bis 1,9
cm (0.50–0.75
Inch).
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Die
Kombination von hohem Oberflächenkontakt
und kurzem Zugabstand minimiert die Einschnürung. Einschnürung ist
eine Verringerung in der Breite der Folie, wenn die Folie gestreckt
wird, und ein Ergebnis eines schwach ausgeprägten Kontakts zwischen der
Folie und den Streckelementen, zu vielen Streckelementen, und/oder
großen
Entfernungen zwischen aufeinander folgenden Streckelementen. Die
Einschnürung
von 30 cm (12 Inch)-breiten Folien, welche durch das gegenwärtige Verfahren
hergestellt werden, beträgt
weniger als 15%, vorzugsweise ungefähr 10% oder weniger.
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Um
die Oberflächenglätte zu erzielen,
können
die erste erwärmte
Walze 15 und die zweite erwärmte Walze 16 jeweils
Spiegelflächen 25 bzw. 26 aufweisen.
Die äußeren Spiegelflächen 25 und 26 können eine
Oberflächenfinish-Abweichung
aufweisen, welche von einem niedrigsten Punkt hin zu einem höchsten Punkt
zwischen ungefähr
0 μm und ungefähr 10 μm variiert,
vorzugsweise zwischen ungefähr
0 μm und
ungefähr
5 μm. Das
glatte Oberflächenfinish
und die Wärme,
welche von den erwärmten
Walzen 15 und 16 auf die Folie 40 übertragen wird,
ermöglichen
eine größere Haftung
der Folie 40 an den erwärmten
Walzen 15 und 16. Deswegen kann die Folie 40 ohne
Schlupf der Folie 40 durch den Spannmechanismus 14 geführt werden,
was zu hohen Streckverhältnissen
führt.
Ferner minimiert die Wärme
infolge des höheren
Reibungskoeffizienten zwischen der Folie 40 und den äußeren Spiegelflächen 25 und 26 eine
Fluktuation der Folienbreite.
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Eine
erste Streckspaltwalze (stretch nip) 13 ist rotierbar mit
dem Rahmen 10 verbunden und betriebsmäßig mit der Zufuhrrolle 11 verbunden.
Die erste Streckspaltwalze 13 ist vorzugsweise aus Gummi
gefertigt und weist einen äußeren Durchmesser
von weniger als ungefähr
25 cm (10 Inch) auf, vorzugsweise von ungefähr 10 bis 15 cm (4–6 Inch). Die
erste Streckspaltwalze 13 übt Druck aus, vorzugsweise
ungefähr
360 bis 1800 kg/m (2 bis 10 Pfund pro linearem Inch) (pli), geeigneterweise
ungefähr
890 kg/m (5 pli) gegen die äußere Spiegelfläche 25 der
ersten erwärmten
Walze 15. Die erste Streckspaltwalze 13 minimiert
den Folienschlupf und reduziert Lufteinschlüsse. Aufgrund der Glätte der äußeren Spiegelfläche 25,
kann die Folie 40 ohne Schlupf durch die erste Streckspaltwalze 13 geführt werden, was
folglich die Bildung von Falten und/oder Löchern in der Folie 40 verhindert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung sind eine zweite Streckspaltwalze (stretch nip) 17 und
eine dritte Streckspaltwalze 18 rotierbar mit dem Rahmen 10 verbunden.
Die zweite Streckspaltwalze 17 und die dritte Streckspaltwalze 18 sind
vorzugsweise aus Gummi gefertigt und haben einen äußeren Durchmesser
von weniger als ungefähr
20 cm (8 Inch), geeigneterweise ungefähr 10 cm (4 Inch). Die zweite
Streckspaltwalze 17 übt Druck,
vorzugsweise ungefähr
360 bis 1800 kg/m (2 bis 10 pli), geeigneterweise ungefähr 890 kg/m
(5 pli) gegen die äußere Spiegelfläche 25 der
ersten erwärmten
Walze 15 aus, und die dritte Streckspaltwalze 18 übt einen ähnlichen
Druck gegen die äußere Spiegelfläche 26 der
zweiten erwärmten
Walze 16 aus. Die zweite Streckspaltwalze 17 und
die dritte Streckspaltwalze 18 drücken die Folie 40 gegen
die jeweiligen erwärmten
Rollen 15 und 16, wenn die Folie 40 zwischen
den Walzen 15 und 16 gestreckt wird, was folglich
den Schlupf minimiert.
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Beim
Verlassen der erwärmten
Walze 16 verläuft
die Folie zwischen der erwärmten
Walze 16 und der ersten Umlenkrolle 19, welche
sich mit derselben tangentialen Geschwindigkeit bewegt, wie die Walze 16.
Ein geringer Druck von ungefähr
360 bis 1800 kg/m (2 bis 10 pli) kann zwischen diesen Walzen ausgeübt werden.
Eine Führungsrolle 20,
eine Auflagerolle 21 und ein Kern (Folienrolle) 22 sind
am Rahmen 10 stromabwärts
von den Walzen 16 und 19 montiert. Die Auflagerolle 21 und
der Kern 22 drehen sich mit einer geringeren tangentialen
Geschwindigkeit als die Walzen 16 und 19, was
der Folie erlaubt, sich zu entspannen (d.h. zu schrumpfen), nachdem sie
die Rolle 19 verlassen hat. Der Grad der Entspannung beträgt weniger
als 15% des Betrags der Streckung, vorzugsweise ungefähr 10% oder
weniger. Zum Beispiel kann ein 0,31 m (ein Fuß lang) langes Folienmuster
um 1,2 m (vier Fuß)
bis zu einer Länge von
1,5 m (fünf
Fuß) gestreckt
werden, und dann um 10% von 1,2 m (vier Fuß) entspannt werden um eine endgültige Länge von
1,4 m (4.6 Fuß)
zu erbringen. Die getemperte Folie wird auf den Kern 22,
welcher periodisch voll wird und ersetzt wird, aufgewickelt und
gelagert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung wird eine mindestens dreilagige Gießfolie (cast
film), welche eine Dicke von ungefähr 23 μm aufweist, welche eine erste äußere Lage,
eine zweite äußere Lage
und eine Kernlage aufweist, erwärmt
und gestreckt. Die erste äußere Lage
umfasst ein Polyethylen sehr niedriger Dichte (nachfolgend VLDPE),
welches Copolymere von Ethylen mit einem Alpha-Olefin umfasst, erhältlich von
Dow Chemical als Dow SC4105. Die erste äußere Lage hat eine Dicke von
ungefähr
2.8 μm.
Das VLDPE-Polymer hat eine Dichte von ungefähr 0,910 bis ungefähr 0,911 g/cm2 und einen Schmelzindex (MI) von 3.3 dg/min.
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Die
zweite äußere Lage
und die Kernlage schließen
ein Okten-LLDPE ein, welches von Dow Chemical als Dow 2288 erhältlich ist.
Die zweite äußere Lage
hat eine Dicke von ungefähr
1,8 μm.
Die Kernlage weist eine Dicke von ungefähr 18,4 μm auf. Das LLDPE-Polymer in
diesen Lagen hat eine Dichte von ungefähr 0,917 g/cm2.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
wird eine mindestens dreilagige Blasfolie (blown film), welche eine
Dicke von ungefähr
20 μm aufweist,
welche eine erste äußere Lage,
eine zweite äußere Lage und
eine Kernlage aufweist, erwärmt
und gestreckt. Die erste äußere Lage,
welche eine Dicke von ungefähr
1,6 μm aufweist,
beinhaltet ein VLDPE-Plastomer, welches ein metallozenkatalysiertes
Copolymer aus Ethylen mit einem Alpha-Olefin, vorzugsweise 1-Okten,
sein kann, welches eine Dichte von ungefähr 0.870 g/cm2 und
einen MI von 1,0 dg/min aufweist. Ein Polymer, welches diese Eigenschaften
aufweist, wird von Dow Chemical Company als Dow EG8100 vertrieben.
VLDPE-Plastomere haben niedrigere Dichten als lineare Polyethylene
niedriger Dichte (LLDPE) und sind eine von diesen verschiedene Materialklasse.
Diese Plastomere sind zum Gebrauch in biaxial ausgerichteten Folien,
welche bessere Eigenschaften gegenüber vergleichbaren Folien mit
LLDPE's, einschließlich höherer Zugfestigkeit und
größerer Durchstoßfestigkeit,
bieten, geeignet.
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Die
Kernlage kann aus einem LLDPE-Copolymer aus Ethylen mit Hexen oder
Okten hergestellt werden, welches einen Schmelzindex von 1,0 und eine
Dichte von 0,917 bis 0,920 g/cm2 aufweist.
Geeignete Polymere umfassen Exxon LL3001 der Exxon Chemical Company
und Dowlex 2045 der Dow Chemical Company. Die Kernlage weist eine
Dicke von ungefähr
16,4 μm
auf.
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Die
zweite äußere Lage
beinhaltet ein Okten-LLDPE, welches eine Dichte von ungefähr 0,925 g/cm2 und einen MI von 1,9 dg/min aufweist. Ein
solches Polymer ist von Dow Chemicals als Dow LD535I erhältlich.
Die zweite äußere Lage
weist eine Dicke von ungefähr
2.0 μm auf.
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Die
Erfindung ist nicht auf diese besonderen Streckfolien-Polymere,
Foliendicken oder Folienkonstruktionen beschränkt. Andere Streckfolien, welche aus
ein- oder mehrlagigen Kombinationen und Polymeren hergestellt werden,
können
ebenfalls mit dieser Erfindung verarbeitet werden, einschließlich solcher
Materialien wie Ethylenvinylacetat (EVA), verzweigtes Polyethylen
niedriger Dichte (LDPE), Polypropylen, Ethylenmethylacrylat (EMA),
andere VLDPE's und
LLDPE's, bestimmte
metallocenkatalysierte Olefin-Polymere, und Copolymere und Terpolymere davon.
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Das
Verfahren der Erfindung kann mit Bezug auf die Vorrichtung beschrieben
werden. Wieder mit Bezug auf die 1 rotiert
bei einem Hochgeschwindigkeitsverfahren zum Erwärmen und Strecken der Folie 40 die
Zufuhrrolle 11 und Folie 40 wird von der Zufuhrrolle 11 abgewickelt
und der Vorrichtung 5 zugeführt: Die Folie 40 bewegt
sich über
eine erste Führungsrolle 12 vorwärts und
wird zwischen der ersten Streckspaltwalze 13 und der ersten
erwärmten
Walze 15 zugeführt.
Die erste Streckspaltwalze 13 übt Druck, wie oben erläutert, gegen
die äußere Spiegelfläche 25 der
ersten erwärmten
Walze 15 aus. Die Folie 40 gelangt vollständig mit
der äußeren Spiegelfläche 25 der
ersten erwärmten
Walze 15, frei von Falten, Löchern und/oder Luftlöchern, als
Ergebnis des von der ersten Streckspaltwalze 13 ausgeübten Drucks
und der Glätte
der äußeren Spiegelfläche 25, in
Eingriff.
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Wenn
die erste erwärmte
Walze 15 rotiert, wird die Folie 40 um die äußere Spiegelfläche 25 gezogen.
Wärme wird
von der ersten erwärmten
Walze 15 auf die Folie 40 übertragen. Die erste erwärmte Walze 15 und
die zweite erwärmte
Walze 16 werden in Abhängigkeit
der Folienzusammensetzung auf eine geeignete Temperatur erwärmt. Diese
Temperatur kann im Bereich von ungefähr 38 bis 177°C (100 bis
350°F) liegen,
geeigneter Weise im Bereich von ungefähr 66 bis 120°C (150 bis
250°F).
Bei den bevorzugten oben beschriebenen Folienausführungsformen
beträgt
eine bevorzugte Temperatur ungefähr 93°C (200°F) bis ungefähr 104°C (220°F). Das Erwärmen der
Walzen 15 und 16 wird durch Verfahren erreicht,
welche Fachleuten bekannt sind, einschließlich innerem Dampf, Wasser, Öl und Elektrizität.
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Die
Folie 40 wird dann an der zweiten Streckspaltwalze 17 durchgeführt, welche
Druck gegen die äußere Spiegelfläche 25 ausübt, wonach
sich die Folie 40 von der ersten erwärmten Walze 15 trennt. Nach
einer kurzen Trennung von beiden Walzen 15 und 16,
wird die Folie an einer dritten Streckspaltwalze 18 durchgeführt, welche
einen geeigneten Druck gegen die äußere Spiegelfläche 26 ausübt, und
die Folie 40 haftet an der zweiten erwärmten Rolle 16. Als
ein Ergebnis des Einklemmens (nipping) und aufgrund dessen, dass
die zweite erwärmte
Walze 16 mit einer größeren Geschwindigkeit
als der Geschwindigkeit, mit der die erste erwärmte Walze 15 rotiert,
rotiert, wird die Folie 40 gestreckt, wenn die Folie 40 von
der ersten erwärmten
Walze 15 auf die zweite erwärmte Walze 16 überwechselt.
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Die
kürzeste
Entfernung zwischen der äußeren Spiegelfläche 25 der
ersten erwärmten
Walze 15 und der äußeren Spiegelfläche 26 der
zweiten erwärmten
Walze 16 ist als Walzenspalt bekannt. Der Walzenspalt kann
mit der Foliendicke und dem Typ variieren, und beträgt typischerweise
ungefähr
0,013 bis 0,20 cm (0.005 bis 0.08 Inch), geeigneter Weise ungefähr 0,025
bis 0,051 cm (0.01 bis 0.02 Inch). Der tangentiale Abstand zwischen
dem Punkt, wo sich die Folie 40 von der ersten erwärmten Walze 15 bei der
zweiten Streckspaltwalze 17 trennt, und dem Punkt, wo die
Folie 40 zum ersten mal die zweite erwärmte Walze 16 bei
der dritten Streckspaltwalze 18 kontaktiert, ist als Zugspalt
bekannt. Der Zugspalt ist ziemlich kurz und beträgt geeigneter Weise ungefähr 0,64
bis 2,5 cm (0.25 bis 1.0 Inch), vorzugsweise ungefähr 1,3 bis
1,9 cm (0,50 bis 0.75 Inch). Der kurze Zugspalt verringert die Einschnürung, welche
mit Streckvorrichtungen nach dem Stand der Technik verbunden war.
Auch die Tatsache, dass die Folie 40 nur einmal gezogen
wird, bedeutet, dass der gesamte Zugspalt derselbe ist wie der einstufige
Zugspalt.
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Wenn
die zweite erwärmte
Walze 16 rotiert, wird die Folie 40 über die äußere Spiegelfläche 26 gezogen
und erwärmt.
Die Folie 40 bewegt sich weiter über die rotierbare Umlenkrolle 19 vor
und die Folie 40 wird um den Kern 22 gewunden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind eine zweite Führungsrolle 20 und
eine Auflagerolle 21 betriebsmäßig mit der Umlenkrolle 19 verbunden,
um einen Folienschlupf zu verhindern und Lufteinschlüsse zu reduzieren,
wobei der Aufwickelvorgang um den Kern 22 verbessert wird.
Der Folie 40 wird ermöglicht,
sich bis zu ungefähr
20% zu entspannen (d.h. zu schrumpfen), vorzugsweise im Bereich
von 5% bis ungefähr 15%,
wenn die Folie 40 sich zwischen der Umlenkrolle 19 und
der zweiten Führungsrolle 20 weiter
bewegt.
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Hohe
Streckverhältnisse,
d.h. das Verhältnis der
endgültigen,
gestreckten Länge
der Folie 40 zur ursprünglichen
Länge der
Folie 40 vor der Streckung, ergeben sich aus der stärkeren Haftung
der Folie 40 an der ersten erwärmten Walze 15 und
der zweiten erwärmten
Walze 16. Das „Streckverhältnis" ist das Verhältnis von
Folienlänge
nach der Streckung zur ursprünglichen,
ungestreckten Länge.
Folglich bedeutet ein Streckverhältnis
von 2:1, dass eine Folie aufgrund der Streckung um 100% in der Länge zunimmt,
während
ein Verhältnis
von 1:1 bedeutet, dass es keine (d.h. 0%) Streckung gibt. Streckverhältnisse,
welche aus dem erfinderischen Verfahren resultieren, erreichen bis
zu 5,5:1, und liegen vorzugsweise zwischen 2:1 bis ungefähr 4,5:1.
Als ein Ergebnis sind die Vorrichtung 5 und das Verfahren dieser
Erfindung in der Lage, Folien 40 um bis zu ungefähr 450%
zu strecken, bis zu einer Länge,
welche bis zu ungefähr
550% ihrer ursprünglichen
Länge vor der
Streckung beträgt.
Ferner sind die Vorrichtung 5 und das Verfahren dieser
Erfindung in der Lage, Folien 40 bei einer End-Maschinengeschwindigkeit
von ungefähr
5 m/s (1000 fpm) bis ungefähr
15 m/s (3000 fpm), vorzugsweise ungefähr bei 7,6 m/s (1500 fpm) bis
ungefähr
13 m/s (2500 fpm), zu strecken.