DE9402027U1 - Vorrichtung zur Herstellung von Folien - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung von Folien

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Folien, insbesondere Dünn- bzw, Dünnstfoiien, mit einer rotierenden Walze, mit der eine plastisch verformbare, vorzugsweise durch einen Breitschlitzextruder zugeführte Folie gefördert und gereckt wird, wobei zwischen der Walze und einem parallel in geringem Abstand zu der Walze angeordneten Metallband eine elektrische Spannung angelegt ist, durch die die zugeführte Folie an die Walze angelegt wird.
Zur Herstellung von Folien, insbesondere Dünn- bzw. Dünnstfolien, ist eine" Vorrichtung bekannt, bei der die der Vorrichtung zugeführte Folie auf einer Walze angelegt wird und an der Walzenoberfläche über einen gewissen Umschlingungswinkel anliegt. Aufgrund der Haftung der Folie an der Walzenoberfläche wird das durch die Walze erzeugte Moment an die Folie übertragen, so daß die Folie in dem vor der Walze befindlichen Bereich gereckt wird. Durch das Recken wird die üblicherweise durch einen Breitschlitzextruder zugeführte Folie auf eine geringere Dicke gebracht. Diese Dicke liegt bei Dünn- bzw. Dünnstfolien zwischen 30 &eegr;\&mgr; und < 1 m// Die Verwendung eines Breitschlitzextruders in der Vorrichtung ist bevorzugt, da die in dem Breitschlitzextruder der Folie zugeführte Wärme bei der plastischen Verformung der Folie genutzt wird.
Zwischen der Walze und einem in einem Abstand von ca. 3-6 mm parallel zu der Walze angeordneten Metallband wird eine relativ hohe Gleichspannung von 5 und 7 kV angelegt, wobei das Band am positiven Pol und die Walze am negativen Pol angeschlossen ist. Die Folie wird durch den zwischen dem
Metallband und der Walze gebildeten Spalt der Walze zugeführt, wobei die Folie aufgrund des zwischen dem Metallband und der Walze ausgebildeten elektrischen Feldes an die Walze angelegt wird. Dadurch soll verhindert werden, daß zwischen der Folie und der Walze Lufteinschlüsse entstehen, die zu einer verminderten Produktivität und einer verringerten Folienqualität führen.
Es ist bekannt, im Querschnitt rechteckige Metallbänder aus Edelstahl parallel zu der Walze durch Spannen anzuordnen. Die bekannten Metallbänder werden aus einer etwa 0,02 mm starken Folie auf die notwendige Breite von 10 mm geschnitten. Diese Bänder haben den Nachteil, daß die durch den Schneidprozeß entstehenden Kanten unregelmäßig sind, so daß das elektrische Feld zwischen dem Metallband und der Walze verzerrt wird. Diese Verzerrungen führen einerseits zu elektrischen Überschlagen, durch die die Folie beschädigt wird, und andererseits zu einer Verringerung der Wirksamkeit der elektrischen Spannung, so daß der durch die elektrische Spannung bewirkte Effekt des Anlegens der Folie an die Walze vermindert wird und Produktionsstörungen sowie Lufteinschlüsse zwischen Folie und Walze auftreten. Darüber hinaus hat das aus Edelstahlfolie geschnittene Metallband den Nachteil, daß nicht ausreichend hohe Spannkräfte aufgebracht werden können, um das Band mit der notwendigen Genauigkeit im gleichmäßigen Abstand zur Walze zu spannen. Auch aufgrund dieses unregelmäßigen Abstandes ergibt sich eine Verzerrung des elektrischen Feldes zwischen dem ^ Stahlband und der Walze. Die Verzerrungen des elektrischen Feldes führen
insgesamt zu einer verminderten Produktivität und einer verringerten Folienqualität bei der Herstellung von Folien, insbesondere Dünn- bzw. Dünnstfolien, mit dieser aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung.
&agr; Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß eine Herstellung von Folien, insbesondere Dünn- und Dünnstfolien, bei erhöhter Produktivität und Folienqualität möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Metallband eine scharfe Längskante aufweist, die der Walze nachstliegend angeordnet und auf diese gerichtet ist.
Da die Längskante des Metallbandes der Walze nachstliegend angeordnet und auf diese gerichtet ist, ergibt sich der kürzeste Abstand zwischen dem Metallband und der Walze zwischen der Längskante und der Walze, so daß sich ein elektrisches Feld hoher Feldstärke ausgehend von dieser Längskante ausbreitet. Da das Metallband lediglich eine Längskante aufweist, kann das Stahlband selbst eine Dicke aufweisen, die das Aufbringen der notwendigen Spannkräfte erlaubt, so daß das Metallband mit ausreichender Genauigkeit im gleichmäßigen Abstand zur Walze gespannt werden kann. Insgesamt ergibt sich ein über die Länge der Walze gleichmäßiges elektrisches Feld, so daß bei Vermeidung von elektrischen Überschlägen zwischen der Walze und dem Metallband das Entstehen von Lufteinschlüssen zwischen der Folie und der Walze sicher vermieden wird. Dadurch ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, Folien, insbesondere Dünn- bzw. Dünnstfolien, bei erhöhter Produktivität und Folienqualität herzustellen.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung durch ein Metallband weitergebildet, dessen scharfe Längskante nach Art einer Schneidkante an einem spitz zulaufenden Bereich des Metallbandes ausgebildet ist. Der spitz zulaufende Bereich weist eine derartige Steifigkeit und Festigkeit auf, daß die Schneidkante ihre Form auch bei mechanischer, thermischer oder sonstiger Beanspruchung beibehält.
Durch Anordnen des Metallbandes in einem Abstand zur Walze kleiner als 6 mm wird ein elektrisches Feld bewirkt, durch das die Folie zuverlässig an der Walze angelegt wird, so daß bei einer üblichen Gleichspannung von 5 bis 7 kV zwischen der Walze und dem Metallband Lufteinschlüsse zwischen der Walze und der Folie sicher vermieden werden.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, daß die Mittellinie des spitz zulaufenden Bereiches auf den Mittelpunkt die Walze fluchtend ausgerichtet ist. Dadurch ergibt sich eine symmetrische
Ausrichtung des elektrischen Feldes, wodurch eine Erhöhung der Folienqualität möglich ist.
Vorzugsweise ist die Oberfläche des spitz zulaufenden Bereiches des Metallbandes konvex gekrümmt ausgebildet, was zu einer verbesserten Ausbildung des elektrischen Feldes führt. Darüber hinaus wird durch die konvexe Krümmung die Querschnittsfläche des Metalibandes hinter der Spitze verbreitert, so daß der elektrische Widerstand verringert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Querschnittsgestalt des spitz zulaufenden Bereichs in einer Entfernung von 0-100 &mgr;&tgr;&eegr; ausgehend von der scharfen Längskante durch die Funktion w/2 = 1/2e^dB/ 25B beschrieben. Dabei ist d der Abstand in &mgr;&eegr;&eegr; von der Spitze, e die Eulersche Zahl und A ein innerhalb des Intervalls 2,064 bis 2,282 sowie B ein innerhalb des Intervalls 0,7 bis 0,86 frei wählbarer Exponent. Praktische Versuche haben gezeigt, daß sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer derartigen Ausbildung des Metallbandes Folien mit sehr guter Qualität bei hoher Produktivität herstellen lassen.
Zur Verringerung der Anforderungen bei der Fertigung des Metallbandes und somit zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung von Folien ist es ausreichend, zur Ausbildung der Querschnittsgestalt des spitz zulaufenden Bereiches des Metailbandes, die Funktion w/2 = 1/2 e^ d^ / 25^ in einer Entfernung von 0-40 //m ausgehend von der scharfen Längskante einzuhalten.
In vorteilhafter Weise ist die Erfindung dadurch weitergebildet, daß an dem Metallband zwei parallel zueinander verlaufende Oberflächen ausgebildet sind. Dadurch läßt sich das Befestigen der Stahlbandenden und das Aufbringen der notwendigen Spannkräfte erleichtern.
Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, daß als Metallband ein mit seiner Schneide auf die Walze ausgerichtetes Klingenband für Rasierklingen verwendet wird. Ein derartiges Klingenband wird in einem kontinuierlichen Verfahren mit höchster Präzision hergestellt, so daß es als Metallband in der
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notwendigen Länge und Qualität zur Verfugung steht. Das Klingenband weist einen spitz zulaufenden Bereich mit einem Facettenschliff, vorzugsweise mit 3 Facetten, auf, durch dessen Ende eine scharfe Längskante in Form einer Schneide gebildet ist. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Klingenbandes als Metallband in der Vorrichtung zur Herstellung von Folien breitet sich das elektrische Feld von dieser Schneide gleichmäßig auf die Walze aus. Durch den Facettenschnitt des Klingenbandes ist außerdem ein größerer Abstand zwischen dem Klingenband und der Walze möglich, was zu einer höheren Prozeß-Sicherheit führt. Dem spitz zulaufenden Bereich der Rasierklinge schließt sich ein Bereich mit parallel zueinander verlaufenden Oberflächen an, über den das Klingenband an seinen Enden einfach eingespannt werden kann. Insgesamt ist das Klingenband gegenüber dem bekannten, aus einer Folie geschnittenen Metallband steifer und reißt nicht so leicht. Aufgrund der verbesserten Festigkeit können höhere Spannkräfte aufgebracht werden, so daß das Klingenband bei verbesserter Genauigkeit in einem konstanten Abstand zu der Walze verspannt werden kann. Das Klingenband weist gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Metallband einen größeren Querschnitt auf, so daß der elektrische Widerstand des Metallbandes verringert ist. Insgesamt wird durch die Verwendung eines Klingenbandes in einer Vorrichtung zur Herstellung von Folien die Produktivität der Vorrichtung erhöht und die Qualität der hergestellten Folien verbessert.
Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der Vorrichtung übersteigt die Länge des Metailbandes die Breite der Walze um ein Vielfaches und das Metallband wird in einem Zeittakt um die Breite der Walze an dieser vorbeigeführt. Da das frei parallel zur Walze gespannte Metallband einer Elektrokorrosion unterliegt, und darüber hinaus Ablagerungen und Verformungen zu einer Veränderung der Ausbildung der scharfen Längskante führen kann, kann durch eine derartige erfindungsgemäße Weiterbildung nach einem vorgegebenen Zeittakt ein neuer, unverbrauchter Abschnitt des Metallbandes parallel zu der Walze mühelos angeordnet werden. Dadurch ist insgesamt gewährleistet, daß auch bei ununterbrochenem Betrieb der Vorrichtung eine Folie mit gleichbleibender Qualität hergestellt wird.
Vorzugsweise beträgt der Zeittakt sechs Stunden. Praktische Versuche haben gezeigt, daß nach einer Standzeit des Metallbandes von sechs Stunden die Qualität der hergestellten Folien abnimmt.
Vorzugsweise wird das Metallband durch Abwickeln von einer Rolle und Aufwickeln auf eine weitere Rolle an der Walze getaktet vorbeigeführt. Bei dieser Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann jeweils ein unverbrauchtes Teilstück des Metallbandes auf einfache Weise parallel zu der Walze angeordnet werden, so daß die Folie immer in der gewünschten Quatät hergestellt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel näher erläutert ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung
von Dünnfolien
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Metallband und
Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht gemäß der Einzelheit Hl in
Fig. 2.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Folien mit einem Extruder 1, über dessen Breitschlitzdüse 1a eine Folie 2 einer Walze 3 zugeführt wird. Parallel zu der Walze 3 ist ein Metallband 4 gespannt, wobei zwischen dem Metallband 4 und der Walze 3 eine Spannung angelegt ist. Das Metallband 4 weist einen spitz zulaufenden Bereich 4a mit einer scharfen Längskante 4c auf, welcher auf die Walze 3 ausgerichtet ist. Zwischen der scharfen Längskante 4c und der Walze 3 verbleibt ein Spalt von etwa 2-5 mm, durch den die Folie 2 der Walze 3 zugeführt wird. Ausgehend von der Position des Metallbandes 4 liegt die Folie 2 mit einem Umschlingungswinkel von ca. 170° an der Walze 3 an.
Das Metallband 4 weist im Anschluß an den spitz zulaufenden Bereich 4a parallel zueinander ausgebildete Oberflächen auf, an denen das Metallband 4 an seinen jeweiligen Enden eingespannt ist. Die Einspannung ist derart
ausgebildet, daß das Metallband mit hoher Genauigkeit im gleichmäßigen Abstand zur Walze verspannt ist. Da das Metallband 4 frei über die gesamte Breite der Walze 3 von ca. 1.20 m gespannt ist, kann das Metallband 4 leicht beschädigt werden, so daß die Einspannung des Metallbandes 4 ein problemloses Ein- und Ausspannen des Metallbandes ermöglicht.
Bei der Herstellung von Folien wird zwischen dem Metallband 4 und der Walze 3 eine hohe Gleichspannung von zwischen 5-7 kV bei einem Strom von einigen Milliampere angelegt. Aufgrund des lonenflusses unter Einbeziehung von in der Luft enthaltenen Ionen zu der negativ geladenen Walze 3 wird die der Walze 3 zugeführte Folie 4 in dem durch das Metallband 4 und die Walze 3 gebildeten Spalt an die Walze 3 angelegt. Dadurch wird verhindert, daß Luft zwischen der Folie 2 und der Walze 3 eingeschlossen wird, was zu einer verminderten Qualität der hergestellten Folie führt. Da der kürzeste Abstand zwischen dem Metallband 4 und der Walze 3 zwischen der Längskante 4c und der Walze 3 liegt, breitet sich das elektrische Feld von der Längskante 4c auf die Walze 3 aus. Aufgrund der sicheren Einspannung des Metallbandes 4 und der exakten Ausbildung der scharfen Längskante 4c bildet sich dieses elektrische Feld über die gesamte Breite der Walze 3 mit gleicher Intensität aus. Verzerrungen des elektrischen Feldes werden dadurch vermieden. Ebenso werden elektrische Überschläge zwischen der Walze 3 und dem Metallband 4 verhindert.
Da die Folie 2 in dem durch das Metallband 4 und die Walze 3 gebildeten Spalt gleichmäßig an die Walze 3 angelegt wird und mit einem Umschlingungswinkel von ca. 170° an der Walze anliegt, kann die Folie 2 mit einer durch das Moment der Walze 3 bestimmbaren Kraft von der Breitschlitzdüse 1a abgezogen und somit gereckt werden. Durch das Recken wird die Dicke der Folie 2 verringert, so daß Folien unterschiedlicher Dicke mit der Vorrichtung hergestellt werden können.
Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Metallbandes 4. Das Metallband 4 weist, wie die Querschnittsdarstellung deutlich erkennen läßt, zwei Bereiche auf, wobei der spitz zulaufende Bereich 4a mit konvex gekrümmter Oberfläche ausgebildet ist. Diesem spitz
zulaufenden Bereich 4a schließt sich ein Bereich 4b mit parallel zueinander verlaufenden Oberflächen an.
Wie der in Fig. 3 gezeigten vergrößerten Querschnittsansicht zu entnehmen ist, ist die Spitze des spitz zulaufenden Bereiches 4a in einer Entfernung von 0-100 jC/m ausgehend von der Längskante 4c durch die Funktion w/2 = 1/2 eA dB / 25B beschrieben. Dabei ist d der Abstand in &mgr;&ngr;&eegr; von der Spitze und e die Eulersche Zahl. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde der Exponent A mit 2,1 und der Exponent B mit 0,7 festgelegt. Die Mittellinie des spitz zulaufenden Bereiches 4a ist in Fig. 3 in Übereinstimmung mit der Abszisse des Koordinatensystems eingezeichnet. Diese Abszisse weist die Werte für d als Abstand in &mgr;&eegr;&eegr; von der Längskante 4c auf. Die Ordinate tangiert die Längskante 4c. Mit zunehmendem Abstand d von der Längskante 4c nimmt die in &mgr;&igr;&tgr;&igr; angegebene Dicke w des Querschnitts zu.
Praktische Versuche haben gezeigt, daß bei einer Ausbildung des spitz zulaufenden Bereiches 4a gemäß der in Fig. 3 gezeigten Querschnittsform die Herstellung von Folien, insbesondere Dünn- und Dünnstfolien; erheblich verbessert wird. Durch die spezifische Form wird die Ausbildung des elektrischen Feldes günstig beeinflußt, so daß sowohl die Produktivität als auch die Folienqualität erhöht wird. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, ein Rasierklingenband als Metallband mit scharfer Längskante zu verwenden, um die genannten Verbesserungen bei der Herstellung von Dünn- und Dünstfolien herbeizuführen.
Bezugszeichenliste:
1 Extruder
1a Düse
2 Folie
3 Walze
4 Metallband
4a spitz zulaufender Bereich
4b Bereich mit parallel zueinander verlaufenden Oberflächen
4c Längskante

Claims (12)

Ansprüche:
1. Vorrichtung zur Herstellung von Folien, insbesondere Dünn- bzw.
Dünnstfolien; mit einer rotierenden Walze, mit der eine plastisch verformbare, vorzugsweise durch einen Breitschlitzextruder zugeführte Folie gefördert und gereckt wird, wobei zwischen der Walze und einem parallel in geringem Abstand zu der Walze angeordneten Metallband eine elektrische Spannung angelegt ist, durch die die zugeführte Folie an die Walze angelegt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Metallband (4) eine scharfe Längskante (4c) aufweist, die der Walze (3) nächstliegend angeordnet und auf diese gerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scharfe Längskante (4c) nach Art einer Schneidkante an einem spitz zulaufenden Bereich (4a) des Metallbandes (4) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (4) nächstliegend in einem Abstand kleiner als 6 mm zur Walze (3) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie des spitz zulaufenden Bereichs (4a) auf den Mittelpunkt der Walze (3) fluchtend ausgerichtet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des spitz zulaufenden Bereiches (4a) des Metallbandes (4) konvex gekrümmt ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsgestalt des spitz zulaufenden Bereiches (4a) in einer Entfernung von 0-100 //m ausgehend von der scharfen Längskante durch die Funktion w/2 = 1/2 eA dB / 25B, wobei d der Abstand in pm von der Spitze, e die Eulersche Zahl und A ein innerhalb des Intervalls 2,064 bis
&bull; &bgr;
2,282 sowie B ein innerhalb des Intervalls 0,7 bis 0,86 frei wählbarer Exponent ist, beschrieben ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsgestalt des spitz zulaufenden Bereiches (4a) in einer Entfernung von 0-40 &mgr;&ngr;&eegr; ausgehend von der scharfen Längskante durch die Funktion w/2 = 1/2e^dB/ 25^, wobei d der Abstand in //m von der scharfen Längskante, e die Eulersche Zahl und A ein innerhalb des Intervalls 2,064 bis 2,282 sowie B ein innerhalb des Intervalls 0,7 bis 0,86 frei wählbarer Exponent ist, beschrieben ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Metallband (4) zwei parallel zueinander verlaufende Oberflächen ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metaliband (4) ein mit seiner Schneide auf die Walze (3) gerichtetes Klingenband für Rasierklingen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Metallbandes (4) die Breite der Walze (3) um ein Vielfaches übersteigt und das Metallband (4) in einem Zeittakt um die Breite der Walze (3) an dieser vorbeigeführt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeittakt 6 Stunden beträgt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (4) durch Abwickeln von einer Rolle und Aufwickeln auf eine weitere Rolle an der Walze getaktet vorbeigeführt wird.
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