DE69502585T2

DE69502585T2 - Vorrichtung zur herstellung von folien

Info

Publication number: DE69502585T2
Application number: DE69502585T
Authority: DE
Inventors: Horst Appelt
Original assignee: Wilkinson Sword GmbH
Current assignee: Wilkinson Sword GmbH
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2015-02-02
Also published as: CN1145049A; EP0827823A2; US5733584A; EP0743895A1; AU1663995A; DE9402027U1; EP0827823B1; EP0743895B1; EP0827823A3; WO1995021735A1; DE69529302D1; DE69529302T2; JPH09508596A; DE69502585D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Folien, insbesondere dünner oder sehr dünner Folien, mit einer drehenden Walze, mit der eine plastisch deformierbare Folie, die vorzugsweise durch einen Schlitzextruder zuführbar ist, förderbar und streckbar ist, wobei zwischen der Walze und einem Metallband, das parallel zu und in einem kurzen Abstand von der Walze angeordnet ist, eine Spannung anwendbar ist, durch die die zugeführte Folie an der Walze anbringbar ist.
Zur Herstellung von Folien, insbesondere dünner oder sehr dünner Folien, ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die der Vorrichtung zugeführte Folie an einer Walze anbringbar ist und die Walzenoberfläche über einen bestimmten umschlungenen Winkel berührt. Aufgrund der Adhäsion der Folie an der Walzenoberfläche wird das durch die Walze erzeugte Moment auf die Folie übertragen, so daß die Folie in dem Bereich gestreckt wird, der vor der Walze gelegen ist. Durch das Strecken wird die Folie, die gewöhnlich durch einen Schlitzextruder zugeführt wird, auf eine geringere Dicke verringert. Diese Dicke liegt bei dünnen oder sehr dünnen Folien zwischen 30 mu und < 1 mu. Die Verwendung von Schlitzextrudern wird bei der Vorrichtung bevorzugt, da die der Folie in dem Schlitzextruder zugeführte Wärme zur plastischen Deformation der Folie verwendet wird.
Zwischen der Walze und einem Metallband oder Streifen, das/der in einem Abstand von ungefähr 3 bis 6 mm parallel zu der Walze angeordnet ist, wird eine relativ hohe DC-Spannung von 5 und 7 kV angewendet, wobei der Streifen an den positiven Anschluß und die Walze an den negativen Anschluß angeschlossen ist. Die Folie wird zu der Walze durch den Zwischenraum zugeführt, der zwischen dem Metallstreifen und der Walze ausgebildet ist, wobei die Folie an der Walze aufgrund des zwischen dem Metallstreifen und der Walze ausgebildeten elektrischen Feldes angebracht wird. Dies ist beabsichtigt, um das Auftreten eingeschlossener Luft zwischen der Folie und der Walze zu verhindern, die zu verringerter Produktivität und verringerter Folienqualität führt.
Es ist bekannt, daß Metallstreifen mit rechteckigem Querschnitt, die aus Spezialstahl hergestellt sind, parallel zu der Walze durch Festklemmen angeordnet werden können. Die bekannten Metallstreifen werden von einer ungefähr 0,02 mm dicken Folie auf die erforderliche Breite von 10 mm geschnitten. Diese Streifen weisen den Nachteil auf, daß die durch das Schneidverfahren hergestellten Kanten ungleichmäßig sind, so daß das elektrische Feld zwischen dem Metallstreifen und der Walze verzerrt ist. Diese Verzerrungen führen einerseits zur elektrischen Lichtbogenbildung, durch die die Folie beschädigt wird, und andererseits zu einer Verringerung der Effizienz der Spannung, so daß die Wirkung des Anbringens der Folie an der Walze, die durch die Spannung erzeugt wird, verringert wird, und Störungen in der Produktion wie auch eingeschlossene Luft zwischen Folie und Walze auftreten. Des weiteren weist der Metallstreifen, der von Spezialstahlfolie abgeschnitten ist, den Nachteil auf, daß keine ausreichend starken Klemmkräfte, um den Streifen mit der erforderlichen Genauigkeit in einem einheitlichen Abstand von der Walze festzuklemmen, angewendet werden können. Dieser ungleichmäßige Abstand führt auch zur Verzerrung des elektrischen Feldes zwischen dem Stahlstreifen und der Walze.
Verzerrungen des elektrischen Feldes führen allgemein zu verringerter Produktivität und verringerter Folienqualität bei der Herstellung von Folien, insbesondere dünner oder sehr dünner Folien, mit dieser aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung.
Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus US-A-3 223 757 bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt eine Elektrode in der Form einer Schneidkante mit einem Krümmungsradius bis zu 0,005 Inch (127 um), die unter den gleichen wie oben beschriebenen Nachteilen leidet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der hierin zuvor beschriebenen Art derart zu entwickeln, daß die Folienherstellung, insbesonderer dünner und sehr dünner Folien, mit steigender Produktivität und Folienqualität möglich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausführliche Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Da die Längskante des Metallrasierklingenstreifens am nahesten an der Walze angeordnet und auf diese gerichtet ist, entsteht der kürzeste Abstand zwischen dem Rasierklingenstreifen und der Walze zwischen der Längskante und der Walze, so daß sich ein elektrisches Feld hoher Feldstärke ausbreitet, beginnend von dieser Längskante. Da der Rasierklingenstreifen nur eine Längskante umfaßt, kann der Stahlstreifen selbst eine Dicke aufweisen, die ein Anwenden der erforderlichen Klemmkräfte gestattet, so daß der Streifen mit ausreichender Genauigkeit in einem einheitlichen Abstand von der Walze festgeklemmt werden kann. Im allgemeinen wird ein elektrisches Feld erzeugt, das einheitlich über die Länge der Walze ist, so daß, während eine Lichtbogenbildung zwischen der Walze und dem Rasierklingenstreifen vermieden wird, das Auftreten eingeschlossener Luft zwischen der Folie und der Walze zuverlässig vermieden wird. Folglich ist es mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung möglich, Folien herzustellen, insbesondere dünne oder sehr dünne Folien, mit erhöhter Produktivität und Folienqualität.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Vorrichtung einen Rasierklingenstreifen, dessen scharfe Längskante in der Form einer Schneidkante in einem abgeschrägten Bereich des Streifens ausgebildet ist. Der abgeschrägte Bereich zeigt eine solche Steifigkeit und Festigkeit, daß die Schneidkante ihre Form, sogar unter mechanischer, thermischer oder anderer Belastung behält.
Durch Anordnen des Rasierklingenstreifens in einem Abstand von weniger als 6 mm von der Walze wird ein elektrisches Feld erzeugt, durch das die Folie zuverlässig an der Walze anbringbar ist, so daß mit einer gewöhnlichen DC-Spannung von 5 bis 7 kV zwischen der Walze und dem Streifen eingeschlossene Luft zwischen der Walze und der Folie zuverlässig vermieden wird.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung unter der Tatsache entwickelt, daß die Mittellinie des abgeschrägten Bereichs nach der Mitte der Walze ausgerichtet ist. Dies führt zu einer symmetrischen Ausrichtung des elektrischen Feldes, aus der als ein Ergebnis eine Steigerung der Folienqualität möglich ist.
Vorzugsweise ist die Oberfläche des abgeschtägten Bereichs des Rasierklingenstreifens konvex gekrümmt, was zu einer verbesserten Ausbildung des elektrischen Feldes führt. Aufgrund der konvexen Krümmung wird weiterhin der Querschnittsbereich des Rasierklingenstreifens hinter dem Scheitelpunkt geweitet, so daß der elektrische Widerstand verringert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Querschnittsform des abgeschrägten Bereichs in einem Abstand von 0 - 100 um, beginnend von der scharfen Längskante, durch die Funktion w/2 = ½ eA dB / 25B beschrieben. Dabei ist d der Abstand in um von dem Scheitelpunkt, e ist die Euler'sche Zahl, und A ist ein frei wählbarer Exponent innerhalb des Bereichs 2,064 bis 2,282 und B ein frei wählbarer Exponent innerhalb des Bereichs 0,7 bis 0,86. Praktische Tests haben gezeigt, daß mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung bei einer derartigen Gestaltung des Rasierklingenstreifens Folien sehr hoher Qualität mit hoher Produktivität hergestellt werden können.
Um die Herstellungsanforderungen des Rasierklingenstreifens zu verringern und so die Wirtschaftlichkeit der Folienherstellung zu steigern, ist es für die Bildung der Querschnittsform des abgeschrägten Bereichs des Streifens ausreichend, die Funktion w/2 = ½ eA dB / 25B in einem Abstand von 0 - 40 um, beginnend von der scharfen Längskante, beizubehalten.
Vorteilhafterweise ist die Erfindung unter der Tatsache entwickelt, daß zwei Oberflächen, die sich parallel zueinander erstrecken, an dem Rasierklingenstreifen ausgebildet sind. Folglich kann ein Anbringen der Stahlstreifenenden und Anwenden der erforderlichen Klemmkräfte erleichtert werden.
Gemäß der Erfindung wird ein Klingenstreifen für Rasierklingen wie der Metallstreifen verwendet, wobei seine Schneidkante nach der Walze ausgerichtet ist. Ein derartiger Klingenstreifen wird in einem kontinuierlichen Verfahren mit sehr hoher Genauigkeit hergestellt, so daß dieser als der Streifen in der erforderlichen Länge und Qualität erhältlich ist. Der Klingenstreifen umfaßt einen abgeschrägten Bereich mit einem Abschrägungsschnitt, vorzugsweise mit drei Abschrägungen, durch dessen Ende eine scharfe Längskante in der Form einer Schneidkante ausgebildet ist. Da ein Klingenstreifen gemäß der Erfindung wie ein Metallstreifen in der Vorrichtung zur Herstellung von Folien verwendet wird, breitet sich das elektrische Feld einheitlich von dieser Schneidkante zu der Walze aus. Aufgrund des Abschrägungsschnitts des Klingenstreifens ist darüber hinaus ein größerer Abstand zwischen dem Klingenstreifen und der Walze möglich, was zu größerer Verfahrenszuverlässigkeit führt. Der abgeschrägte Bereich der Rasierklinge ist benachbart durch einen Bereich mit Oberflächen, die sich parallel zueinander erstrecken, mittels denen der Klingenstreifen einfach an seinen Enden befestigt werden kann. Im allgemeinen ist der Klingenstreifen steifer als der bekannte Metallstreifen, der von einer Folie abgeschnitten ist, und zerreißt nicht so einfach. Aufgrund der verbesserten Festigkeit können stärkere Klemmkräfte angewendet werden, so daß der Klingenstreifen mit verbesserter Genauigkeit in einem konstanten Abstand von der Walze festgeklemmt werden kann. Der Klingenstreifen weist einen größeren Querschnitt als der aus dem Stand der Technik bekannte Metallstreifen auf, so daß der elektrische Widerstand des Metallstreifens verringert ist. Im allgemeinen wird durch Verwenden eines Klingenstreifens in einer Vorrichtung zur Herstellung von Folien die Produktivität der Vorrichtung gesteigert und die Qualität der hergestellten Folien wird verbessert.
Bei einer Entwicklung der Vorrichtung gemäß der Erfindung überschreitet die Länge des Rasierklingenstreifens die Breite der Walze um ein Vielfaches, und der Rasierklingenstreifen wird in einer Zykluszeit um die Breite der Walze vorbei bewegt. Da der Rasierklingenstreifen, der frei parallel zu der Walze festgeklemmt ist, Elektrokorrosion unterworfen ist, und weiterhin Ablagerungen und Verformung zu einer Formänderung der scharfen Längskante führen können, kann aufgrund einer derartigen Entwicklung gemäß der Erfindung nach einer vorbestimmten Zykluszeit ein neuer, ungebrauchter Abschnitt des Rasierklingenstreifens einfach parallel zu der Walze angeordnet werden. Folglich ist es im allgemeinen sichergestellt, daß sogar bei kontinuierlichem Betrieb der Vorrichtung eine Folie gleichbleibender Qualität hergestellt wird.
Vorzugsweise beträgt die Zykluszeit 6 Stunden. Praktische Tests haben gezeigt, daß nach einer Aussetzungszeit des Rasierklingenstreifens von 6 Stunden die Qualität der hergestellten Folien abnimmt.
Vorzugsweise wird der Rasierklingenstreifen in einer Zykluszeit an der Walze vorbei durch Abwickeln von einer Haspel und Wickeln auf eine andere Haspel bewegt. Bei dieser Betriebsart der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann zu jeder bestimmten Zeit ein ungebrauchter Abschnitt des Rasierklingenstreifens einfach parallel zu der Walze angeordnet werden, so daß die Folie immer mit der gewünschten Qualität hergestellt wird.
Weitere charakteristische Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung ersichtlich, in der ein praktisches Beispiel ausführlicher beschrieben wird. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung dünner Folien,
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Metallrasierblattstreifen, und
Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht gemäß der Einzelheit III in Fig. 2.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Folien mit einem Extruder 1, durch dessen Schlitzform 1a eine Folie 2 einer Walze 3 zugeführt wird. Ein Metallrasierklingenstreifen 4 ist parallel zu der Walze 3 festgeklemmt, wobei eine Spannung zwischen dem Rasierklingenstreifen 4 und der Walze 3 angewendet wird. Der Rasierklingenstreifen 4 umfaßt einen abgeschrägten Bereich 4a mit einer scharfen Längskante 4c, die auf die Walze 3 gerichtet ist. Zwischen der scharfen Längskante 4c und der Walze 3 bleibt ein Zwischenraum von ungefähr 2 - 5 mm, durch den die Folie 2 der Walze 3 zugeführt wird. Beginnend von der Position des Rasierklingenstreifens 4, berührt die Folie 2 die Walze 3 mit einem umschlungenen Winkel von ungefähr 170º.
Der Rasierklingenstreifen 4 umfaßt, wobei dieser an den abgeschrägten Bereich 4a angrenzt, Oberflächen, die parallel zueinander ausgebildet sind und an denen der Rasierklingenstreifen 4 an seinen jeweiligen Enden angebracht ist. Die Anbringung ist derart, daß der Rasierklingenstreifen mit hoher Genauigkeit in einem einheitlichen Abstand von der Walze festgeklemmt wird. Da der Rasierklingenstreifen 4 frei über die gesamte Breite der Walze 3 von ungefähr 1,20 m befestigt wird, kann der Streifen 4 leicht beschädigt werden, so daß das Anbringen des Streifens 4 es gestattet, den Streifen ohne Probleme anzubringen und abzumontieren.
Bei der Herstellung von Folien wird eine hohe DC-Spannung zwischen 5 und 7 kV mit einem Strom von wenigen Milliampere zwischen dem Rasierklingenstreifen 4 und der Walze 3 angewendet. Aufgrund des Ionenflusses, der in der Luft enthaltene Ionen enthält, zu der negativ geladenen Walze 3, wird die der Walze 3 zugeführte Folie 4 an der Walze 3 in den Zwischenraum angebracht, der durch den Rasierklingenstreifen 4 und die Walze 3 gebildet wird. Dies verhindert, daß Luft zwischen der Folie 2 und der Walze 3 eingeschlossen wird, was zu einer verringerten Qualität der hergestellten Folie führt. Da der kürzeste Abstand zwischen dem Rasierklingenstreifen 4 und der Walze 3 zwischen der Längskante 4c und der Walze 3 ist, breitet sich das elektrische Feld von der Längskante 4c zu der Walze 3 aus. Aufgrund des sicheren Anbringens des Rasierklingenstreifens 4 und der exakten Form der scharfen Längskante 4c bildet sich dieses elektrische Feld mit der gleichen Intensität über die gesamte Breite der Walze 3. Verzerrungen des elektrischen Feldes werden als ein Ergebnis vermieden. Ebenso wird eine Lichtbogenbildung zwischen der Walze 3 und dem Rasierklingenstreifen 4 verhindert.
Da die Folie 2 einheitlich an der Walze 3 in dem Zwischenraum angebracht wird, der durch den Rasierklingenstreifen 4 und die Walze 3 gebildet wird, und die Walze mit einem umschlungenen Winkel von ungefähr 170º berührt, kann die Folie 2 mit einer Kraft aus der Schlitzform 1a genommen werden, die durch das Moment der Walze 3 bestimmt sein kann, und deshalb gestreckt werden. Aufgrund des Streckens wird die Dicke der Folie 2 verringert, so daß Folien mit unterschiedlicher Dicke mit der Vorrichtung hergestellt werden können.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein praktisches Beispiel eines Rasierklingenstreifens 4. Der Rasierklingenstreifen 4 umfaßt, wie die Querschnittsansicht deutlich zeigt, zwei Bereiche, wobei der abgeschrägte Bereich 4a mit einer konvex gekrümmten Oberfläche ausgebildet ist. Dieser abgeschrägte Bereich 4a grenzt an einen Bereich 4b mit Oberflächen an, die sich parallel zueinander erstrecken.
Wie in der in Fig. 3 gezeigten vergrößerten Querschnittsansicht zu sehen ist, wird der Scheitelpunkt des abgeschrägten Bereichs 4a in einem Abstand von 0 - 100 um beginnend von der Längskante 4c durch die Funktion w/2 = ½ eA dB / 25B beschrieben. Dabei ist d der Abstand in um von dem Scheitelpunkt und e die Euler'sche Zahl. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde der Exponent A bei 2,1 und der Exponent B bei 0,7 festgesetzt. Die Mittellinie des abgeschrägten Bereichs 4a ist in Fig. 3 entsprechend der Abszisse des Koordinatensystems eingezeichnet. Diese Abszisse stellt die Werte für d als den Abstand in um von der Längskante 4c dar. Die Ordinate ist Tangente zu der Längskante 4c. Mit zunehmendem Abstand d von der Längskante 4c nimmt die in um angegebene Dicke w des Querschnitts zu.
Praktische Tests haben gezeigt, daß mit der Ausbildung des abgeschrägten Bereichs 4a gemäß der in Fig. 3 gezeigten Querschnittsform, die Herstellung von Folien, insbesondere dünner und sehr dünner Folien, beträchtlich verbessert wird. Aufgrund der spezifischen Form wird die Form des elektrischen Feldes günstig beeinflußt, so daß sowohl die Produktivität als auch die Folienqualität gesteigert werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, eine Rasierklinge mit einer scharfen Längskante zu verwenden, um die oben erwähnten Verbesserungen bei der Herstellung von dünnen und sehr dünnen Folien herbeizuführen.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von Folien, insbesondere dünner oder sehr dünner Folien, mit einer drehenden Walze (3), mit der eine plastisch deformierbare Folie, die vorzugsweise durch einen Schlitzextruder (1) zuführbar ist, förderbar und streckbar ist, wobei zwischen der Walze und einem Metallstreifen 4, der parallel zu und in einem kurzen Abstand von der Walze angeordnet ist, eine Spannung anwendbar ist, durch die die zugeführte Folie an der Walze anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen (4) ein Rasierklingenstreifen ist, der eine Schneidkante in einem abgeschrägten Bereich (4a) des Rasierklingenstreifens (4) umfaßt, wobei die Schneidkante eine scharfe Längskante (4c) umfaßt, die am nahesten an der Walze (3) angeordnet und auf diese gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des abgeschrägten Bereichs (4a) des Rasierklingenstreifens (4) konvex gekrümmt ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des abgeschrägten Bereichs (4a) in einem Abstand von 0 - 100 um, beginnend von der scharfen Längskante, durch die Funktion w/2 = ½ eA dB / 25B beschrieben wird, wobei d der Abstand in pirt von dem Scheitelpunkt, e die Euler'sche Zahl, und A ein frei wählbarer Exponent innerhalb des Bereichs von 2,064 bis 2,282 und B ein frei wählbarer Exponent innerhalb des Bereichs von 0,7 bis 0,86 ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des abgeschrägten Bereichs (4a) in einem Abstand von 0 - 40 um, beginnend von der scharfen Längskante, durch die Funktion w/2 = ½ eA dB / 25B beschrieben wird, wobei d der Abstand in um von der scharfen Längskante, e die Euler'sche Zahl, und A ein frei wählbarer Exponent innerhalb des Bereichs von 2,064 bis 2,282 und B ein frei wählbarer Exponent innerhalb des Bereichs von 0,7 bis 0,86 ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Oberflächen, die sich parallel zueinander erstrecken, an dem Rasierklingenstreifen (4) ausgebildet sind.

6. Verfahren zur Herstellung von Folien, insbesondere dünner oder sehr dünner Folien, wobei eine Vorrichtung gemäß den vorherigen Ansprüchen verwendet wird.