EP1210220A1 - Verfahren und vorrichtung zum führen einer materialbahn - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum führen einer materialbahn

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EP1210220A1
EP1210220A1 EP00949476A EP00949476A EP1210220A1 EP 1210220 A1 EP1210220 A1 EP 1210220A1 EP 00949476 A EP00949476 A EP 00949476A EP 00949476 A EP00949476 A EP 00949476A EP 1210220 A1 EP1210220 A1 EP 1210220A1
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EP
European Patent Office
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material web
web
spreader roll
spreader
roll
Prior art date
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EP00949476A
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Dieter Mathieu
Wolfgang Rasp
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Treofan Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Trespaphan GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/02—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs transversely
    • B65H23/022—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs transversely by tentering devices
    • B65H23/025—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs transversely by tentering devices by rollers
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    • B65H2515/31—Tensile forces

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for guiding a material web (1) which are guided and transported between rotating rollers.
  • US 22 89 196 describes the so-called banana roller.
  • This cylindrical roller is at least on the surface made of a rubber-elastic material and specially shaped. The roller is bent over its entire length and is pressed against the running material web. The shape of the roller causes the width to be kept in the transverse direction when the roller is pressed into the running material web.
  • the force transmission of transverse forces that can be generated and the transverse movement that can be achieved in this way is extremely low and therefore unusable for many applications.
  • the present invention is based on the object of a method and a device for keeping a sheet-like material web (1) wide is guided and transported over rollers.
  • the method is intended to ensure that the material web (1) can be guided and transported in the longitudinal and transverse directions without creasing and stretching. It is particularly important here that the method can be adapted, ie the method should be used equally successfully at different speeds of the material web (1) and for different materials.
  • the device should be low-maintenance and less prone to repairs.
  • This object is achieved by a method for guiding a sheet-like material web (1), in which the material web (1) runs in an arrangement of rotating rollers at a web speed v F and the material web (1) in both edge areas via at least one spreader roll (2 ) is guided, which generates a tensile stress in the transverse direction, ie transverse to the running direction of the material web (1), this tension in the transverse direction by regulating the peripheral speed v R of the spreader roll (2) and / or by controlling the angle and / or the Contact surface (3) between the roll surface (5) and the material web (1) is controlled and the peripheral speed of the spreader roll (2) is v R > web speed v F.
  • Fig. 1 shows the spreader roll (2) in a schematic cross-sectional view, wherein b g is the total width of the spreader roll (2) and b is the outer surface of the roll.
  • Fig. 1 a shows a special embodiment of the spreader roll (2) also in a schematic cross-sectional view, in which the roll surface (5) is not rounded and is therefore particularly wide.
  • Fig. 2 shows the spreader roll (2) in the side view.
  • Fig. 3 shows the spreader roll (2) from Fig. 1 in a perspective view.
  • FIG. 3a shows the spreader roll (2) from FIG. 1a in a perspective view.
  • Fig. 4 shows the contact surface (3) of the spreader roll (2) to the material web (1).
  • Fig. 5 shows schematically the position of the spreader rolls (2) depending on the angle ⁇ to the material web (1).
  • V F represents the web speed and the arrow indicated the direction of travel of the material web (1).
  • Fig. 6 is a schematic representation in a side view of the material web (1) which is guided over the spreader roll (2).
  • the angle ß results from the point of impact p of the material web (1) on the spreader roll (2) and the backward extension of the material web (1) behind the spreader roll (2), shown in broken lines.
  • the immersion depth of the spreader roll (2) in the material web (1) is denoted by h.
  • the direction of rotation of the spreader roll (2) and the running direction of the material web (1) are indicated by the arrows.
  • V R and V F denote their speeds.
  • FIG. 7 is a perspective illustration of the positioning of the spreader rolls (2) relative to the material web (1) as a function of the angle ⁇ . The arrangement of the spray electrodes (4) is also shown.
  • the longitudinal direction is the direction in which the material web (1) runs; this direction is also referred to as the machine direction.
  • the transverse direction is that in the sense of the present invention Direction that is at an angle of 90 °, ie transverse to the machine direction.
  • the method according to the invention eliminates the disadvantages caused by the tensile stress introduced in the longitudinal direction.
  • the method is suitable for various sheet-like material webs and can advantageously be used wherever wrinkling and / or warping occurs in the longitudinal direction of the material web when it is guided over and between rotating rollers.
  • the method has proven itself in particular for foils made of plastics, in particular of thermoplastic plastics.
  • Films made from thermoplastic materials are, for example, films made from polyester and polyolefins, such as polyethylenes, polypropylenes, cycloolefins, polycarbonate, polyamides, etc. Films of this type can be constructed in one or more layers.
  • the method can also be used for webs made of other materials, such as fabric, paper or metal webs.
  • the method is also advantageous when it comes to the production of laminates or when guiding the laminate itself. Different materials are also possible for the laminates.
  • the method is particularly suitable for material webs with a thickness of 0.5 to 500 ⁇ m, preferably 2 to 200 ⁇ m, suitable.
  • the web speed v of the material web is determined by the desired production or processing speed. Depending on the type of material, usual web speeds are between 1 and 2500 m / min, preferably 5 to 1000 m / min. For films made of thermoplastic polymers, speeds of 100 to 1000 m / min are common.
  • the longitudinal tensile stress to be introduced into the material web depends on the one hand on the material properties (e.g. material type) and their thickness or the purpose of the subsequent devices (e.g. thickness measurement, surface treatment, winding station), which are integrated or connected in the roller arrangement, and on the other hand the web speed v F itself and the tensile stress to be applied depend on each other in the running direction.
  • the entrained air of the material web forms air posters between the roller and the material web in front of the rollers, which must be pressed off by the tensile stress introduced into the material web.
  • Web speed and tension are thus predetermined parameters in the production and processing processes that can only be varied within a limited range, even if there are folds and warps in the longitudinal direction.
  • the material web (1) is guided in its edge region over one or more spreader rolls (2).
  • the edge area of a material web (1) is generally narrow in relation to the total width of the web.
  • the GE- the exact width of such an edge area will depend on the type of material and the total width of the web.
  • an edge area is understood to mean the outer areas of the web, which together can make up up to 30% of the total width.
  • each edge area is 1 to 10% of the total width of the material web.
  • the material web (1) is guided in the edge area over a spreader roll (2).
  • This spreader roll (2) is dimensioned such that its diameter is generally greater than its width b g , so that the term “roll” characterizes the element more appropriately than the term “roller”. However, it is not excluded that appropriately dimensioned rollers can also serve an equivalent purpose.
  • the person skilled in the art will select the size of the element as a function of the material web (1), the web speed and the width of the edge area.
  • the spreader roll (2) has a width b g of 1 to 500 mm, preferably 1 to 150 mm, in particular 1 to 50 mm.
  • the diameter of the wide roll (2) is generally 1 to 10% of the web width (1).
  • the material web width depends on the type of material and the specified machine dimensions and can therefore vary within a wide range.
  • the usual web widths in the production of the film before the transverse stretching are between 0.2 to 2 m, preferably 0.5 to 1 m, but after the transverse stretching 0.5 to 30 m, preferably 1 to 20 m. Accordingly, the absolute values of the roll diameter can vary within wide limits.
  • the spreader roll (2) can in principle be made of any material or material. composite material must be produced that meets the requirements.
  • the surface should be designed such that a positive connection between the material web (1) and the roller surface (5) is promoted. In a special embodiment, it is necessary to apply the surface to zero electrical potential.
  • the roll is chamfered or rounded at the edges in such a way that the outer surface b M becomes narrower, so that the contact surface (3) between the material web (1) and the roll surface (5) is ideally at one point or on a line is reduced.
  • the lateral surface b M for beveled or rounded embodiments will have a width of 0 to 400 mm, preferably 1 to 200 mm. Rollers that are bevelled or rounded in this way are particularly advantageous since the relative movement between the outer surface b M and the material web (1) becomes smaller and smaller as the outer surface decreases.
  • bevelled or rounded rolls offer some protection against damage to the material web (1).
  • the spreader roll (2) does not necessarily need an independent drive. It can be driven via the running material web (1) and then has a peripheral speed v R which corresponds to the web speed v F of the material web (1) taking into account the angle of attack ⁇ .
  • the spreader roll (2) is provided with a drive by means of which the peripheral speed of the roll V R can be controlled or regulated. Spreader rolls driven in this way are preferred.
  • the drive makes it possible to control or regulate the peripheral speed of the roller and also to control the tension generated in the transverse direction.
  • the peripheral speed v R is set such that the peripheral speed v R is at least as large, preferably larger than the web speed v F of the material web (1).
  • the advance of the peripheral speed v R of the roll is generally set such that there is no relative movement between the roll surface (5) and the material web (1).
  • the spreader roll (2) has an electrically conductive surface which is connected to an electrical zero potential. This surface enables a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, in which a non-positive connection between the contact surface of the spreader roll (2) and the material web (1) is achieved by electrostatically charging the material web (1). This embodiment of the method is explained in detail below.
  • the spreader rolls (2) are positioned in the two edge regions of the material web (1).
  • the positioning of the spreader rolls (2) on the running material web (1) is chosen from a mechanical engineering and ergonomic point of view. Driven spreader rolls (2) are driven so that they rotate in the direction of travel of the material web (1).
  • An angle of attack is set for positioning the roll in relation to the running direction of the web (see FIG. 7). This angle must be> 0 ° and ⁇ 90 °. In general, you will set an angle of attack in the range of 2 to 50 °, preferably 5 to 30 °.
  • the roller speed v R is controlled or regulated by adjusting the angle. The control or regulation of the individual parameters is dependent on one another. For example, the following relationship applies between the angle of attack ⁇ to be set and the peripheral speed of the roller v R :
  • the spreader rolls (2) are positioned in the third possible spatial direction.
  • the roll must be brought so far in the direction of the material web (1) that the roller surface (5) dips into the material web (1). This positioning is also referred to below as the installation depth h (see FIG. 6).
  • the immersion depths of the spreader roll (2) in the running material web (1) determine how far the material web (1) wraps around the spreader roll (2). The higher the wrap angle ß, the more contact surface (3) is created between the roller surface (5) and the material web (1).
  • the frictional wrap around the roll is supported by an electrostatic charge on the material web (1).
  • a spray electrode (4) is attached in the region of the point of impact P of the material web (1) on the spreader roll (2) (see FIGS. 6 and 7).
  • An electrical charge is applied to the material web (1) in a small area via this spray electrode (4). If the material web (1) thus loaded then runs over an electrically conductive spreader roller (2) which is switched to electrical zero potential, the material web (1) is attracted to the surface of the spreader roller (5). This leads to a particularly good, non-positive connection between the material web (1) and the contact surface (3), possibly also to a larger wrap angle ⁇ .
  • the invention opens up a simple way of introducing a tensile stress in the transverse direction of a running material web.
  • This method is particularly advantageous since it offers various possibilities for controlling this tension in the transverse direction.
  • the tension can be controlled by controlling the roll diameter, the angle of attack ⁇ , the immersion depth h, the design of the roll surface, the peripheral speed, the positioning of the spreader roll to the material web, and the static charge. This enables a very fine metering of the forces acting in the transverse direction via various specifications.
  • the method according to the invention is extremely flexible and can advantageously be used for a wide variety of materials and production or processing methods. It enables material webs to be wrinkle-free between rotating rollers and to build up a controlled tensile stress in the transverse direction, so that warping or other disturbances which can arise from the tensions in the longitudinal direction can be reliably avoided.

Landscapes

  • Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Transplanting Machines (AREA)

Description

HOECHST TRESPAPHAN GMBH
-ι-
Verfahren und Vorrichtung zum Führen einer Materialbahn
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füh- ren einer Materialbahn (1), die zwischen rotierenden Walzen geführt und transportiert werden.
Bei der Herstellung und der Verarbeitung von flächenförmigen Materialbahnen werden diese Bahnen zwischen rotierenden Walzen geführt und transportiert. Für einen Transport der Bahn wird eine gewisse Zugspannung in Längsrichtung der Materialbahn erzeugt. Durch diese Zugspannung in Laufrichtung können Falten oder Verwerfungen in Längsrichtung entstehen, welche unerwünscht sind und die später im Wickel Verdehnungen erzeugen, die zu einer völligen Unbrauchbarkeit des Materials führen können. Es ist daher notwendig, die durch die Zugspannung in Längsrichtung hervorgerufenen Falten und Verwerfungen in der laufenden Materialbahn durch Zugkräfte in Querrichtung glatt und faltenfrei zu halten.
Im Stand der Technik sind Vorrichtung zur Breithaltung von Materialbahnen bekannt. Die US 22 89 196 beschreibt die sogenannte Bananenwalze. Diese zylindrische Walze ist zumindest an der Oberfläche aus einem gummielastischen Werkstoff und besonders geformt. Die Walze ist über ihre gesamte Länge gebogen und wird gegen die laufende Materialbahn gedrückt. Die Formgebung der Walze bewirkt beim Eindrücken der Walze in laufende Mate- rialbahn eine Breithaltung in Querrichtung. Die dabei erzeugbare Kraftübertragung von Querkräften und die dabei erreichbare Querbewegung ist aber äußerst gering und deshalb für viele Anwendungsfälle unbrauchbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Breithalten einer flächenförmigen Materialbahn (1 ), die über Walzen geführt und transportiert wird, zur Verfügung zu stellen. Das Verfahren soll sicherstellen, daß die Materialbahn (1 ) falten- und verdeh- nungsfrei in Längs- und Querrichtung geführt und transportiert werden kann. Hierbei ist es insbesondere von Bedeutung, daß das Verfahren angepaßt wer- den kann, d.h. das Verfahren soll bei unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten der Materialbahn (1 ), sowie für verschiedene Materialien gleichermaßen erfolgreich eingesetzt werden. Zudem soll die Vorrichtung wartungsarm und wenig reparaturanfällig sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Führen einer flächenförmigen Materialbahn (1), bei welchem die Materialbahn (1 ) in einer Anordnung von rotierende Walzen mit einer Bahngeschwindigkeit vF läuft und die Materialbahn (1 ) in beiden Randbereichen über mindestens eine Breithalterolle (2) geführt wird, welche eine Zugspannung in Querrichtung, d.h. quer zur Lauf- richtung der Materialbahn (1 ) erzeugt, wobei diese Spannung in Querrichtung durch Regelung der Umfangsgeschwindigkeit vR der Breithalterolle (2) und/oder durch Steuerung des Winkels und/oder der Kontaktfläche (3) zwischen der Rollenoberfläche (5) und der Materialbahn (1 ) gesteuert wird und wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Breithalterolle (2) vR > Bahngeschwin- digkeit vF ist.
Fig. 1 zeigt die Breithalterolle (2) in einer schematischen Querschnittdarstellung, wobei bg die Gesamtbreite der Breithalterolle (2) und b die Mantelfläche der Rolle ist.
Fig. 1 a zeigt eine besonderen Ausführungsform der Breithalterolle (2) ebenfalls in einer schematischen Querschnittdarstellung, bei der die Rollenoberfläche (5) nicht abgerundet und damit besonders breit ist.
Fig. 2 zeigt die Breithalterolle (2) in der seitlichen Aufsicht. Fig. 3 zeigt die Breithalterolle (2) aus Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht.
Fig. 3a zeigt die Breithalterolle (2) aus Fig. 1a in einer perspektivischen An- sieht.
Fig. 4 stellt die Kontaktfläche (3) der Breithalterolle (2) zur Materialbahn (1 ) dar.
Fig. 5 stellt schematisch die Positionsmöglichkeiten der Breithalterollen (2) in Abhängigkeit des Winkels α zur Materialbahn (1) dar. VF stellt die Bahngeschwindigkeit und der angegebene Pfeil die Laufrichtung der Materialbahn (1 ) dar.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung in einer Seitenansicht der Materialbahn (1 ), die über die Breithalterolle (2) geführt wird. Der Winkel ß ergibt sich aus dem Auftreffpunkt p der Materialbahn (1 ) auf die Breithalterolle (2) und der gestrichelt dargestellten, rückbezogenen Verlängerung der Materialbahn (1 ) hinter der Breithalterolle (2). Die Eintauchtiefe der Breithalterolle (2) in die Materialbahn (1 ) wird mit h bezeichnet. Die Drehrichtung der Breithalterolle (2) sowie die Laufrichtung der Materialbahn (1 ) ist durch die Pfeile angedeutet. VR bzw. VF bezeichnen deren Geschwindigkeiten.
Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung der Positionierung der Breithal- terollen (2) zur Materialbahn (1 ) in Abhängigkeit des Winkels α. Die Anordnung der Sprühelektroden (4) ist ebenfalls eingezeichnet.
Die Längsrichtung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung die Richtung, in die die Materialbahn (1 ) läuft; diese Richtung wird auch als Maschinenlaufrichtung bezeichnet. Die Querrichtung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung diejenige Richtung, die in einem Winkel von 90°, d.h. quer zur Maschinenlaufrichtung verläuft.
Bei der Herstellung und der Verarbeitung von flächenförmigen Materialbahnen werden diese Bahnen in einer Anordnung von rotierenden Walzen geführt. Die Umfangsgeschwindigkeiten der einzelnen Walzen werden gesteuert und bestimmen zum einen, mit welcher Geschwindigkeit die Bahn läuft, zum anderen geben die verschiedenen Walzengeschwindigkeiten auch eine Zugspannung vor, welche in Längsrichtung der Materialbahn eingebracht wird. Diese Zugs- pannung in Längsrichtung ist erforderlich, um einen störungsfreien Lauf der Materialbahn über die Walzen und die in der Walzenanordnung integrierten Folgeeinrichtungen, wie Dickenmessung, Coronastation oder ähnliches zu gewährleisten.
Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt die Nachteile, die durch die in Längsrichtung eingebrachte Zugspannung entstehen. Das Verfahren ist für verschiedene flächenförmige Materialbahnen geeignet und kann überall vorteilhaft eingesetzt werden, wo es zur Faltenbildung und/oder zu Verwerfungen in Längsrichtung der Materialbahn beim Führen über und zwischen rotierenden Walzen kommt. Das Verfahren hat sich insbesondere für Folien aus Kunststoffen, insbesondere aus thermoplastischen Kunststoffen, bewährt. Folien aus thermoplastischen Kunststoffen sind beispielsweise Folien aus Polyester und Polyolefinen, wie Polyethylenen, Polypropylenen, Cycloolefinen, Polycarbonat, Polyamide etc. Derartige Folien können einschichtig oder mehrschichtig auf- gebaut sein. Das Verfahren kann auch für Bahnen aus anderen Materialien angewendet werden, wie beispielsweise Stoff-, Papier- oder Metallbahnen. Ebenso ist das Verfahren von Vorteil, wenn es um die Herstellung von Laminaten geht oder beim Führen des Laminats selbst. Auch für die Laminate sind verschiedene Materialien möglich. Das Verfahren ist insbesondere für Mate- rialbahnen mit einer Dicke von 0,5 bis 500 μm, vorzugsweise 2 bis 200 μm, geeignet.
Die Bahngeschwindigkeit v der Materialbahn wird von der angestrebten Produktions- oder Verarbeitungsgeschwindigkeit bestimmt. Übliche Bahnge- schwindigkeiten liegen je nach Materialart zwischen 1 bis 2500 m/min, vorzugsweise 5 bis 1000 m/min. Für Folien aus thermoplastischen Polymeren sind Geschwindigkeiten von 100 bis 1000 m/min üblich. Die in die Materialbahn einzubringende Zugspannung in Längsrichtung richtet sich zum einen nach den Materialeigenschaften (z.B. Materialart) und deren Dicke oder dem Zweck der Folgeeinrichtungen (z.B. Dickenmessung, Oberflächenbehandlung, Wik- kelstation), die in der Walzenanordnung integriert oder nachgeschaltet sind, und zum anderen hängen die Bahngeschwindigkeit vF selbst und die aufzubringende Zugspannung in Laufrichtung voneinander ab. Durch die miteingeschleppte Luft der Materialbahn bilden sich vor den Walzen Luftposter zwi- sehen Walze und Materialbahn, die durch die in die Materialbahn eingebrachte Zugspannung abgepreßt werden müssen. Je höher die Bahngeschwindigkeit, desto leichter bilden sich unerwünschte Luftpolster und desto höher muß im allgemeinen die Zugspannung in Längsrichtung zum Abquetschen dieser Polster sein. Bahngeschwindigkeit und Zugspannung sind in den Produktions- und Verarbeitungsprozessen somit vorgegebene Parameter, die nur in einem begrenzten Bereich variiert werden können, auch wenn es zu Falten und Verwerfungen in Längsrichtung kommt. Diese Probleme werden durch das erfindungsgemäße Verfahren wirkungsvoll verhindert, wobei Bahngeschwindigkeit und Zugspannung im gewünschten Bereich gehalten werden können.
Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren für Produktionen oder Verarbeitungen mit hohen Bahngeschwindigkeiten besonders vorteilhaft. Die Materialbahn (1 ) wird erfindungsgemäß in ihrem Randbereich über eine oder mehrere Breithalterollen (2) geführt. Der Randbereich einer Materialbahn (1) ist in der Regel schmal im Verhältnis zur Gesamtbreite der Bahn. Die ge- naue Breite eines solchen Randbereichs wird von der Art des Materials und der Gesamtbreite der Bahn abhängen. Im allgemeinen versteht man unter einem Randbereich die äußeren Bereiche der Bahn, welche zusammen bis zu 30% der Gesamtbreite ausmachen können. Im allgemeinen beträgt jeder Randbereich jeweils 1 bis 10% der Gesamtbreite der Materialbahn. Es versteht sich von selbst, daß jede endlose Materialbahn zwei Ränder hat, die parallel zur Laufrichtung verlaufen. Nachstehende Angaben über "den Randbereich" gelten selbstverständlich in gleicher Weise auch für den jeweils gegenüberliegenden Rand.
Die Materialbahn (1 ) wird in dem Randbereich über eine Breithalterolle (2) geführt. Diese Breithalterolle (2) ist derart dimensioniert, daß ihr Durchmesser im allgemeinen größer als ihre Breite bg ist, so daß der Begriff „Rolle" das Element treffender charakterisiert als der Begriff „Walze". Es ist jedoch nicht aus- geschlossen, daß auch entsprechend dimensionierte Walzen einen äquivalenten Zweck erfüllen können. Der Fachmann wird die Größe des Elements in Abhängigkeit von der Materialbahn (1 ), der Bahngeschwindigkeit und der Breite des Randbereiches auswählen. Im allgemeinen hat die Breithalterolle (2) eine Breite bg von 1 bis 500 mm, vorzugsweise 1 bis 150 mm, insbesondere 1 bis 50 mm. Der Durchmesser der Breithaltrolle (2) ist im allgemeinen 1 bis 10% der Materialbahnbreite (1 ). Die Materialbahnbreite ist abhängig von der Art des Materials und der vorgegebenen Machinendimensionen und kann daher in einem breiten Bereich variieren. Für Folien aus thermoplastischen Kunststoffen liegen übliche Bahnbreiten bei der Herstellung der Folie vor der Querverstreckung zwischen 0,2 bis 2 m, vorzugsweise 0,5 bis 1 m, jedoch nach der Querverstreckung bei 0,5 bis 30 m, vorzugsweise 1 bis 20 m. Entsprechend können die Absolutwerte des Rollendurchmessers in weiten Grenzen variieren.
Die Breithalterolle (2) kann prinzipiell aus einem beliebigen Material oder Ma- terialverbund hergestellt sein, das den Anforderungen entspricht. Die Oberfläche sollte derart gestaltet sein, daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Materialbahn (1 ) und der Rollenoberfläche (5) gefördert wird. In einer besonderen Ausführungsform ist es erforderlich, die Oberfläche auf elektrisches Nullpotential aufzuschalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rolle an den Kanten derart abgeschrägt oder abgerundet, daß die Mantelfläche bM schmaler wird, so daß die Kontaktfläche (3) zwischen der Materialbahn (1 ) und der Rollenoberfläche (5) im Idealfall auf einen Punkt bzw. auf eine Linie reduziert wird. Im allgemeinen wird die Mantelfläche bM für abgeschrägt oder abgerundete Ausführungsformen eine Breite von 0 bis 400 mm, vorzugsweise 1 bis 200 mm, haben. Derartig abgeschrägt oder abgerundete Rollen sind besonders vorteilhaft, da die Relativbewegung zwischen Mantelfläche bM und Materialbahn (1 ) bei abneh- mender Mantelfläche immer geringer wird. Zudem bieten abgeschrägte oder abgerundete Rollen einen gewissen Schutz vor Beschädigungen der Materialbahn (1 ).
Die Breithalterolle (2) braucht nicht zwingend einen selbständig Antrieb. Sie kann über die laufende Materialbahn (1 ) angetrieben werden und hat dann eine Umfangsgeschwindigkeit vR, die der Bahngeschwindigkeit vF der Materialbahn (1 ) unter Berücksichtigung des Anstellwinkels α entspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Breithalterolle (2) mit einem Antrieb versehen, über welchen die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle VR gesteuert oder geregelt werden kann. Derartig angetriebene Breithalterollen sind bevorzugt. Der Antrieb ermöglicht es, die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle zu steuern oder zu regeln und darüber hinaus auch die in Querrichtung erzeugte Spannung zu kontrollieren. Für angetriebene Rollen wird unter Berücksichtigung des Anstellwinkels α die Umfangsgeschwindigkeit vR so eingestellt, daß die Umfangsgeschwindigkeit vR mindestens genauso groß, vorzugsweise größer als die Bahngeschwindigkeit vF der Materialbahn (1 ) ist. Die Voreilung der Umfangsgeschwindigkeit vR der Rolle wird im allgemeinen so eingestellt, daß es zu keiner Relativbewegung zwischen der Rollenoberfläche (5) und der Materialbahn (1 ) kommt.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform hat die Breithalterolle (2) eine elektrisch leitende Oberfläche, die auf ein elektrisches Nullpotential aufgeschalten ist. Diese Oberfläche ermöglicht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem eine kraftschlüs- sige Verbindung zwischen der Kontaktfläche der Breithalterolle (2) und der Materialbahn (1 ) durch eine elektrostatische Aufladung der Materialbahn (1 ) erzielt wird. Diese Ausführungsform des Verfahrens wird nachstehend detailliert erläutert.
Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Breithalterollen (2) in die beiden Randbereiche der Materialbahn (1 ) positioniert. Die Positionierung der Breithalterollen (2) an die laufende Materialbahn (1 ) wird unter maschinenbautechnischen und ergonomischen Gesichtspunkten gewählt. Angetriebene Breithalterollen (2) werden so angetrieben, daß sie sich in Lauf- richtung der Materialbahn (1 ) drehen. Für die Positionierung der Rolle im Verhältnis zur Laufrichtung der Bahn wird ein Anstellwinkel eingestellt (s. Fig. 7). Dieser Winkel muß > 0° und < 90° liegen. Im allgemeinen wird man einen Anstellwinkel im Bereich von 2 bis 50°, vorzugsweise 5 bis 30°, einstellen. Über die Einstellung des Winkels wird die Rollengeschwindigkeit vR gesteuert bzw. geregelt. Die Steuerung bzw. Regelung der einzelnen Parameter erfolgt in Abhängigkeit voneinander. So gilt beispielsweise zwischen dem einzustellenden Anstellwinkel α und der Umfangsgeschwindigkeit der Rolle vR der folgende Zusammenhang:
vR = vF : cos. Somit muß bei größerem Anstellwinkel α eine größere Umfangsgeschwindigkeit vR gewählt werden, wenn es zu keiner Relativbewegung zwischen Materialbahn (1 ) und Rollenoberfläche (5) kommen soll.
Letztlich erfolgt noch die Positionierung der Breithalterollen (2) in die dritte mögliche räumliche Richtung. Zunächst muß die Rolle soweit in Richtung der Materialbahn (1 ) gebracht werden, daß die Rollenoberfläche (5) in die Materialbahn (1 ) eintaucht. Diese Positionierung soll nachstehend auch als Ein- tauehtiefe h bezeichnet werden (s. Fig. 6). Über die Eintauchtiefen der Breithalterolle (2) in die laufende Materialbahn (1 ) wird bestimmt, wie weit die Materialbahn (1 ) die Breithalterolle (2) umschlingt. Je höher der Umschlingungswin- kel ß desto mehr Kontaktfläche (3) entsteht zwischen der Rollenoberfläche (5) und der Materialbahn (1 ).
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die kraftschlüssige Umschlingung der Rolle durch eine elektrostatische Aufladung der Materialbahn (1 ) unterstützt. Hierfür wird, in Laufrichtung der Materialbahn (1 ) gesehen, im Bereich des Auftreffpunktes P der Materialbahn (1 ) auf die Breithalterolle (2), eine Sprühelektrode (4) angebracht (s. Fig. 6 und 7). Über diese Sprühelektrode (4) wird in einem kleinen Bereich, eine elektrische Ladung auf die Materialbahn (1 ) aufgebracht. Läuft die so geladene Materialbahn (1 ) anschließend über eine elektrisch leitende und auf elektrisches Nullpotential geschaltete Breithalterolle (2), so wird die Materialbahn (1 ) von der Oberfläche der Breithalterolle (5) angezogen. Dies führt zu einer besonders guten, kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Materialbahn (1 ) und der Kontaktfläche (3), gegebenenfalls auch zu einem größeren Umschlingungs- winkel ß. Hiermit wird dem Fachmann ein weiterer Parameter an die Hand gegeben, über welchen er die Krafteinwirkung in Querrichtung dosieren kann. Je höher die Aufladespannung desto größer wird die Kontaktkraft und gegebe- nenfalls der Umschlingungswinkel ß, womit letztlich der mögliche Schlupf zwischen Materialbahn (1) und Kontaktfläche (3) eliminiert wird und über eine Voreilung der Breithalterolle (2) eine Querkraft aufgebaut werden kann.
Die Erfindung eröffnet einen einfachen Weg, eine Zugspannung in die Querrichtung einer laufenden Materialbahn einzubringen. Diese Verfahren ist besonders vorteilhaft, da es verschiedene Möglichkeiten bietet, diese Zugspannung in Querrichtung zu steuern. Die Zugspannung kann durch Steuerung des Rollendurchmessers, durch den Anstellwinkel α, durch die Eintauchtiefe h, durch die Ausgestaltung der Rollenoberfläche, durch die Umfangsgeschwindigkeit, durch die Positionierung der Breithalterolle zur Materialbahn, durch die statische Aufladung kontrolliert werden. Damit ist eine sehr feine Dosierung der in Querrichtung wirkenden Kräfte über verschiedene Vorgaben möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren ist äußerst flexibel und für unterschiedlichste Materialien und Produktions- oder Verarbeitungsverfahren vorteilhaft einsetzbar. Es ermöglicht, Materialbahnen faltenfrei zwischen rotierenden Walzen zu führen und eine kontrollierte Zugspannung in Querrichtung aufzubauen, so daß Verwerfungen oder andere Störungen, die durch die Spannungen in Längsrichtung entstehen können, sicher vermieden werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Führen einer flächenförmigen Materialbahn (1 ), bei welchem die Materialbahn (1 ) in einer Anordnung von rotierende Walzen mit einer Bahngeschwindigkeit vF läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (1 ) in ihrem Randbereich über eine Breithalterolle (2) geführt wird, welche eine Zugspannung in Querrichtung, d.h. quer zur Laufrichtung der Materialbahn (1 ) erzeugt, wobei diese Spannung in Querrichtung durch Re- gelung der Umfangsgeschwindigkeit vR der Breithalterolle (2) und/oder durch Steuerung des Anstellwinkels α und/oder des Umschlingungswinkels ß gesteuert wird und wobei die Umfangsgeschwindigkeit vR > Bahngeschwindigkeit vF ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (1 ) eine Materialbahn aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyester, Polyethylen, Polycarbonat, Polypropylen oder ein Cy- cloolefinpolymer ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (1 ) eine Dicke von 0,5 bis 500 μm, vorzugsweise 2 bis 200μm hat.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahngeschwindigkeit vF der Materialbahn (1 ) 1 bis
2000 m/min beträgt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Randbereich jeweils 1 bis 10% der Gesamtbreite der Materialbahn (1 ) ist.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breithalterolle (2) einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 500 mm und der Durchmesser größer als die Breite der Breithal- terolle (2) ist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Breithalterolle (5) aus einer metallischen, leitenden Oberfläche besteht und ein elektrisches Nullpotential aufge- schaltet ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breithalterolle (2) abgeschrägte oder abgerundete Kanten aufweist.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breithalterolle (2) mit einem Antrieb verbunden ist, der eine Regelung der Umfangsgeschwindigkeit VR der Breithalterolle (2) ermöglicht.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Breithalterollen (2) in den beiden gegenüberliegenden Randbereichen der Materialbahn (1 ) positioniert werden und einen Winkel zum Rand der Materialbahn (1 ) bilden, welcher > 0° und < 90°, vorzugsweise 2 bis 50°, beträgt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Breithalterolle (2) derart in die Materialbahn (1 ) eingetaucht wird, daß die Materialbahn (1 ) die Breithalterolle (2) mindestens teilweise umschlingt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, im Bereich des Auftreffpunktes auf die Breithalterolle (2) eine Sprühelektrode (4) derart angeordnet ist, daß die Materialbahn (1 ) mit ei- ner Ladung beaufschlagt wird und die Breithalterolle (2) eine leitende Oberfläche (5) aufweist.
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