EP1210220B1 - Verfahren zum führen einer materialbahn - Google Patents

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EP1210220B1
EP1210220B1 EP00949476A EP00949476A EP1210220B1 EP 1210220 B1 EP1210220 B1 EP 1210220B1 EP 00949476 A EP00949476 A EP 00949476A EP 00949476 A EP00949476 A EP 00949476A EP 1210220 B1 EP1210220 B1 EP 1210220B1
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EP
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material web
web
spreader roller
spreader
roller
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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
Treofan Germany 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2515/30—Forces; Stresses
    • B65H2515/31—Tensile forces

Definitions

  • the present invention relates to a method for guiding a material web (1) which is guided and transported between rotating rollers. becomes.
  • the US 22 89 196 describes the so-called banana roll. These cylindrical roller is at least on the surface of a rubber-elastic Material and specially shaped. The roller is over her entire Length bent and pressed against the running web. The shape the roller causes when pressing the roller in running web a Breitiens in the transverse direction. The thereby generated power transmission of lateral forces and the achievable transverse movement but is extremely low and therefore useless for many applications.
  • EP 0 009 294 a method for drawing a web of material is disclosed described from a crosslinked material. After the process, the material web seized and guided by the side of the sling, which is the desired Wide reach. The clips are controlled so that the web is stretched to a predetermined width. In case of deviations from the given width, the angles of the clips are adjusted.
  • the present invention is based on the object, a method and a device for spreading a sheet-like material web (1), the be guided over rollers and transported to provide.
  • the procedure should ensure that the material web (1) without wrinkles and free from distortion can be guided and transported in the longitudinal and transverse directions.
  • the method can be adapted i.e. the method should at different speeds of the web (1), as well as successfully used for different materials become.
  • the device should be low maintenance and less susceptible to repair be.
  • the longitudinal direction in the sense of the present invention is the direction in which the material web (1) is running; this direction is also called machine direction designated.
  • the transverse direction is the one in the sense of the present invention Direction that is at an angle of 90 °, i. transverse to the machine direction runs.
  • the method according to the invention eliminates the disadvantages caused by the in Longitudinally introduced tensile stress arise.
  • the procedure is for different sheet-like material webs suitable and can be advantageous everywhere be used, where there are wrinkles and / or distortions in the longitudinal direction of the material web when passing over and between rotating Rolling comes.
  • the method has been particularly suitable for films made of plastics, especially made of thermoplastic materials, proven. Slides off Thermoplastic plastics are, for example, films of polyester and Polyolefins, such as polyethylenes, polypropylenes, cycloolefins, polycarbonate, Polyamides etc. Such films can be constructed as single-layered or multilayered be.
  • the process can also be used for webs of other materials be applied, such as fabric, paper or metal webs. Likewise, the process is beneficial when it comes to the production of laminates goes or while guiding the laminate itself. Also for the laminates are different materials possible. The method is especially for webs with a thickness of 0.5 to 500 ⁇ m, preferably 2 to 200 ⁇ m, suitable.
  • the web speed v F of the web is determined by the desired rate of production or processing. Usual web speeds are depending on the type of material between 1 to 2500 m / min, preferably 5 to 1000 m / min. For films of thermoplastic polymers speeds of 100 to 1000 m / min are common.
  • the tension in the longitudinal direction to be introduced into the material web depends on the one hand on the material properties (eg type of material) and their thickness or the purpose of the following devices (eg thickness measurement, surface treatment, Wikkelstation), which are integrated or connected in the roller assembly, and on the other hang the Web speed v F itself and the applied tension in the running direction from each other.
  • the process according to the invention is particularly advantageous for high-speed productions or processing.
  • the material web (1) is inventively guided in its edge region over one or more spreader rollers (2).
  • the edge region of a material web (1) is generally narrow in relation to the total width of the web. The exact width of such an edge region will depend on the nature of the material and the overall width of the web. In general, an edge region is understood to be the outer regions of the web, which together can make up to 30% of the total width. In general, each edge region is in each case 1 to 10% of the total width of the material web. It goes without saying that each endless web of material has two edges which run parallel to the running direction. The following information about "the edge area" of course apply in the same way for the opposite edge.
  • the material web (1) is guided in the edge region via a spreader roll (2).
  • This spreader roller (2) is dimensioned so that its diameter is generally greater than its width b g , so that the term “role” more aptly characterizes the element than the term “roller”.
  • appropriately sized rollers can fulfill 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 region.
  • the spreader roller (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 Breithaltrolle (2) is generally 1 to 10% of the web width (1).
  • the material web width depends on the type of material and the given machine dimensions and can therefore vary within a wide range.
  • films made of thermoplastics are conventional web widths in the production of the film before cross-stretching between 0.2 to 2 m, preferably 0.5 to 1 m, but after the transverse stretching at 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 roller (2) can in principle be made of any material or composite material be manufactured that meets the requirements.
  • the surface should be designed so that a positive connection between the material web (1) and the roller surface (5) is conveyed. In a special Embodiment, it is necessary to apply the surface to electrical Zero potential.
  • the roll is bevelled or rounded at the edges so that the lateral surface b M narrow, so that the contact surface (3) between the material web (1) and the roller surface (5) ideally to a point or on a line is reduced.
  • the lateral surface b M for bevelled or rounded embodiments will have a width of 0 to 400 mm, preferably 1 to 200 mm.
  • Such chamfered or rounded rollers are particularly advantageous since the relative movement between lateral surface b M and material web (1) is always lower with decreasing lateral surface.
  • beveled or rounded rollers provide some protection against damage to the web (1).
  • the spreader roller (2) does not necessarily need an independent drive. It can be driven via the moving 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 roller (2) is provided with a drive, by means of which the peripheral speed of the roller V R can be controlled or regulated. Such driven Breithalterollen are preferred.
  • the drive makes it possible to control or regulate the peripheral speed of the roller and also to control the transversely generated tension.
  • the peripheral speed v R is adjusted so that the peripheral speed v R is at least as great, preferably greater than the web speed v F of the material web (1).
  • the lead of the peripheral speed v R of the roller is generally adjusted so that there is no relative movement between the roller surface (5) and the material web (1).
  • the spreader roller (2) has a electrically conductive surface, which switched to a zero electrical potential is.
  • This surface allows a particularly advantageous embodiment the inventive method in which a non-positive Connection between the contact surface of the spreader roller (2) and the Material web (1) by an electrostatic charge of the material web (1) is achieved. This embodiment of the method will be detailed below explained.
  • the spreader rollers (2) are positioned in the two edge regions of the material web (1).
  • the positioning of the spreader rollers (2) on the moving material web (1) is chosen from a mechanical engineering and ergonomic point of view.
  • Powered Breithalterollen (2) are driven so that they rotate in the running direction of the web (1).
  • an angle of attack ⁇ is set (see Fig. 7). This angle must be> 0 ° and ⁇ 90 °. In general, one 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.
  • the role must be as far as the Material web (1) are brought, that the roller surface (5) in the web (1) dips. This positioning is below also as immersion depth h (see Fig. 6). About the immersion depths of the spreader roller (2) in the moving web (1) is determined how far the web (1) wraps around the spreader roll (2). The higher the wrap angle ⁇ the more contact surface (3) arises between the roller surface (5) and the material web (1).
  • the non-positive winding of the role by an electrostatic charge the material web (1) supported in a further, particularly advantageous embodiment of the invention.
  • a spray electrode (4) attached (see Fig. 6 and 7).
  • this spray electrode (4) is in a small area, an electric Charge applied to the web (1). Does the material web loaded in this way run? (1) then via an electrically conductive and at electrical zero potential switched Breithalterolle (2), the web (1) of the Surface of the spreader roller (5) tightened. This leads to a special good, non-positive connection between the material web (1) and the Contact surface (3), possibly also to a larger wrap angle ⁇ .
  • the invention provides a simple way of tension in the transverse direction to bring in a running material web. This procedure is special advantageous because it offers different possibilities, this tension to control in the transverse direction.
  • the tension can be controlled by controlling the Roll diameter, by the angle of attack ⁇ , by the immersion depth h, by the configuration of the roller surface, by the peripheral speed, by the positioning of the spreader roll to the web through which static charge can be controlled. This is a very fine dosage of acting in the transverse direction forces on various specifications possible.
  • the inventive method is extremely flexible and for a variety of Materials and production or processing methods advantageously used. It allows webs to be wrinkle free between rotating rollers lead and build a controlled tension in the transverse direction, so that dislocations or other disturbances caused by tensions in Longitudinal, can be safely 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

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen einer Materialbahn (1), die zwischen rotierenden Walzen geführt und transportiert. wird.
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 Materialbahn 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.
In der US 3,807,004 ist ein Verfahren zum Breitstrecken von thermoplastischen Kunststofffolien beschrieben. Nach diesem Verfahren werden drehbare, zur Folienlaufrichtung schrägstehende Scheiben als Halterung für die Folienbahnränder eingesetzt. Die Folie wird vor der Verstreckung in bekannter Weise auf Strecktemperatur aufgeheizt. Beim Auflaufen der Folienränder auf die Umfangsfläche der Scheiben werden die Ränder derart auf die Umfangsfläche aufgepreßt, daß Lufteinschlüsse zwischen Folie und Scheibe vermieden werden. Gleichzeitig werden die Scheiben selbst derart auf eine Temperatur aufgeheizt, daß sich die auflaufenden Folienränder der Scheibenform anpassen, wodurch die Bahnränder von den Scheiben während des Breitstreckens kraftschlüssig gehalten werden.
In der EP 0 009 294 wird ein Verfahren zum Verstrecken einer Materialbahn aus einem vemetzten Material beschrieben. Nach dem Verfahren wird die Materialbahn seitlich von Kluppen ergriffen und geführt, die die Bahn in der gewünschten Breite greifen. Die Kluppen werden derart gesteuert, daß die Materialbahn bis zu einer vorgegebenen Breite verstreckt wird. Bei Abweichungen von der vorgegebenen Breite werden die Winkel der Kluppen angepaßt.
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 verdehnungsfrei in Längs- und Querrichtung geführt und transportiert werden kann. Hierbei ist es insbesondere von Bedeutung, daß das Verfahren angepaßt werden 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 Breithalten beim 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 Laufrichtung der Materialbahn (1) erzeugt, wobei diese Spannung in Querrichtung durch Regelung der Umfangsgeschwindigkeit vR der Breithalterolle (2) und durch Steuerung des Winkels und durch Steuerung des Anstellwinkles α und des Umschlingungswinkels β gesteuert wird und wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Breithalterolle (2) vR > Bahngeschwindigkeit vF ist.
  • Fig. 1 zeigt die Breithalterolle (2) in einer schematischen Querschnittdarstellung, wobei bg die Gesamtbreite der Breithalterolle (2) und bM die Mantelfläche der Rolle ist.
  • Fig. 1a 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 Ansicht.
  • 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 β 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 Breithalterollen (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 Zugspannung 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 aufgebaut 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 Materialbahnen mit einer Dicke von 0,5 bis 500 µm, vorzugsweise 2 bis 200 µm, geeignet.
    Die Bahngeschwindigkeit vF der Materialbahn wird von der angestrebten Produktions- oder Verarbeitungsgeschwindigkeit bestimmt. Übliche Bahngeschwindigkeiten 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, Wikkelstation), 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 zwischen 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 genaue 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 ausgeschlossen, 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 Materialverbund 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 abnehmender 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 kraftschlüssige 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 Laufrichtung der Materialbahn (1) drehen. Für die Positionierung der Rolle im Verhältnis zur Laufrichtung der Bahn wird ein Anstellwinkel α 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.α
    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 Eintauchtiefe 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 Umschlingungswinkel β 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 Umschlingungswinkel β. 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 gegebenenfalls der Umschlingungswinkel β, 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 (12)

    1. Verfahren zum Breithalten beim Führen einer flächenförmigen Materialbahn (1), bei welchem die Materialbahn (1) in einer Anordnung von rotierende Walzen mit einer Bahngeschwindigkeit vF läuft, 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, dadurch gekennzeichnet, daß diese Spannung in Querrichtung durch Regelung der Umfangsgeschwindigkeit vR der Breithatterolle (2) und durch Steuerung des Anstellwinkels α und des Umschlingungswinkels β 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 Cycloolefinpolymer 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 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breithalterolle (2) einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 500 mm und der Durchmesser größer als die Breite der Breithalterolle (2) ist.
    7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Breithalterolle (5) aus einer metallischen, leitenden Oberfläche besteht und ein elektrisches Nullpotential aufgeschaltet ist.
    8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breithalterolle (2) abgeschrägte oder abgerundete Kanten aufweist.
    9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, 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 9, 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 10 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 11, dadurch gekennzeichnet, im Bereich des Auftreffpunktes auf die Breithalterolle (2) eine Sprühelektrode (4) derart angeordnet ist, daß die Materialbahn (1) mit einer Ladung beaufschlagt wird und die Breithalterolle (2) eine leitende Oberfläche (5) aufweist.
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