WO2017118473A1 - Vorrichtung und verfahren zum aufheizen von folien und dadurch hergestellte folien - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum aufheizen von folien und dadurch hergestellte folien Download PDF

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WO2017118473A1
WO2017118473A1 PCT/EP2016/050035 EP2016050035W WO2017118473A1 WO 2017118473 A1 WO2017118473 A1 WO 2017118473A1 EP 2016050035 W EP2016050035 W EP 2016050035W WO 2017118473 A1 WO2017118473 A1 WO 2017118473A1
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WO
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Prior art keywords
film
heating
bands
band
belt
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/050035
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Pinegger
Original Assignee
Globra Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Globra Gmbh filed Critical Globra Gmbh
Priority to PCT/EP2016/050035 priority Critical patent/WO2017118473A1/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/02—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/02—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by heating
    • B29B13/023—Half-products, e.g. films, plates

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for heating sheet material.
  • Such devices and methods are used in the production of films, in particular continuous films, made of plastic, which are then stretched.
  • film or film film is understood to mean the “cast film”, that is to say the (continuous) film as it presents itself after cooling and separation from the heat sink.
  • the films may be any type that can be made by applying a material from a melt by extrusion, for example by means of a flat die in one or more layers to the surface of a rotating chill roll and the consequent subsequent cooling. This also applies to films which can be cooled simultaneously on the side away from the cooling roll by means of air, water or by further rolls or in another way. In any case, this does not apply exclusively to all polyolefin plastics such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE), polyesters (eg PET), polyamide, polyactides (PLA), polystyrenes, polycarbonates, and all those falling within the definition of top.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PET polyesters
  • PLA polyamide
  • polyactides polystyrenes
  • polycarbonates and all those falling within the definition of top.
  • FIG. 1 shows a temperature profile of a biaxially stretched polypropylene film (upper side of the film, lower side of the film, film core) over time (in seconds) for a film production process by means of a known film production line for a film thickness of 20 ⁇ m, speed of 525 m / min. Tire ratio of 50 with a discharge at the winder of 5,000 kg / h.
  • the temperature profile from left to right, refers to the phases of film casting, cooling, reheating, stretching (sequential MDO / TDO) until winding of the continuous film, e.g. on a transport role.
  • Fig. 2a is a biaxially stretched polypropylene typical ejection table for different film thicknesses when using the film production line with the temperature profile of FIG. 1.
  • the values given in the columns refer to the finished processed film on the winder, so after the stretching.
  • a technical process phase in the film production is to heat the cooled film immediately before stretching to the temperature required for stretching (target temperature). In Fig. 1, this occurs approximately in the time ranges between seconds 8 and 22 for the subsequent MDO stretching and 26 and 32 for the subsequent TDO stretching. With simultaneous stretching of the film (MD / TD at the same time), not illustrated in FIG. 1, this heating process takes place only once. In the following, the phases of heating and stretching the film are considered in more detail.
  • Fig. 3 shows a typical prior art equipment for heating biaxially stretched polypropylene film (area 1), MDO stretch (area 2), and annealing (area 3).
  • FIG. 4 shows a typical plant (or plant part) of the prior art for heating biaxially stretched polypropylene film (area 1) for subsequent TDO stretching (area 2) and annealing (area 3) and cooling (area 4 ), upper picture in side view, lower picture in the view from above.
  • the film is laterally clipped in a chain rail system with clips and transported through the heating zone (area 1).
  • the clips on each side change their direction and run outward, causing the film to be stretched transversely to the direction of transport.
  • This system has integrated pre-heating with hot air.
  • a TDO plant again designed for the output of 5,000 kg / h of polypropylene film for the ejections of the table of FIG. 2a), requires 8-10 heating zones of approximately 4 m, giving a total length of approximately 36 m, in which the film is heated by means of hot air to the required stretching temperature.
  • FIG. 5 shows a typical system of the prior art for heating foil (region 1) for the subsequent simultaneous longitudinal / transverse stretching (region 2) and annealing (region 3) and cooling (region 4), FIG. 2a in side view, FIG. Fig. 2b from above.
  • the film is also clipped in with clips and transported through the heating zone.
  • the clips on each side change not only their direction (as in TDO stretching) but also the distance to each other, which causes the film to stretch simultaneously in the transverse and longitudinal directions.
  • the object is therefore to provide a heating device and a heating method for film material, with which the disadvantages described can be at least partially eliminated. This object is achieved by the devices and methods according to the claims.
  • an apparatus for heating foil comprising: at least one movable band, wherein the at least one band is intended to receive the foil, transport the picked-up foil and deliver the foil, the device being configured, the foil to heat during transport through the at least one band.
  • a heating device for heating the film and / or at least one band, in particular by infrared radiation and / or hot air and / or another radiation or heat source.
  • the at least one band may comprise an endless belt, in particular a steel made, preferably chrome-plated or otherwise, e.g. Teflon-coated tape. Such coated tape prevents e.g. a bonding with hot foil.
  • the tape is a flat band, on the surface of the film in its entire width surface, that is recorded by surface contact.
  • the device may further comprise at least one first roller and at least one second roller for guiding and / or driving the at least one belt.
  • the heating device may comprise at least one of the rollers and at least one belt guided by the at least one roller, wherein the at least one of the rollers is designed as a heating roller.
  • the heating device for heating at least one of the bands may be configured on a side facing away from the foil of at least one of the bands.
  • the heating device can be arranged on the side facing away from the foil of the at least one band. It can be provided a housing in which the at least one band is at least partially received. By means of the housing, the device forms an oven.
  • the apparatus may further comprise: a heating device for heating the housing, in particular by infrared radiation and / or hot air and or via another heat transfer medium.
  • Each heater may e.g. be powered by oil, gas or electricity.
  • Preferred film heats for subsequent MD stretching are from about 40 degrees (start temperature) to about 130 degrees (target temperature range) and then about 120 degrees (start temperature) TD to about 160 degrees (range) the target temperature).
  • thermoplastics may have higher target temperatures with the correspondingly changed requirements for the heating system. Also, by the addition of additives, the range of the target temperature can be changed.
  • At least one of the bands may be partially led out of the housing.
  • the film can be guided to a chain rail / Kluppensystem and better taken over by this.
  • the device can be designed so that two bands are led out to the outside of the device.
  • the apparatus may further comprise at least two bands arranged one above the other and configured to transport the film between the at least two belts, one side of the film being contacted by the one of the at least two belts and the other side of the film passing through the other of the at least two bands is touched.
  • the film can be touched at least at one point of the film in each case simultaneously by the at least two bands.
  • the film may be contacted at least at one location of the film each first by the first of the at least two bands on one side of the film and then by the second of the at least two bands on the other side of the film.
  • At least one heating roller may be provided, through which the film is touched and which is provided for heating the film, in particular after leaving at least one of the belts.
  • the film can be heated during transport by at least one of the bands to a first temperature which is less than a predetermined target temperature, and at least one heating device, in particular a heating roller is provided to the film after delivery of the film by the at least one band to touch and heat up to the predetermined target temperature.
  • the at least one heating device in particular heating roller, can be arranged outside the device.
  • the device may be configured such that the foil undergoes a change in direction after leaving a first band and before being picked up by a second band.
  • the device may be configured such that, after leaving one of the belts, the film is transferred to an extension in the transport direction, to an extension transverse to the transport direction, or to a simultaneous stretching in the transport direction and transversely to the transport direction.
  • the device can be designed so that the film is returned after stretching in the transport direction into the device and reheated and transferred to an extension transverse to the transport direction.
  • Device may further comprise: means for blowing water from the film by means of hot air, wherein preferably the device is disposed within the housing and there existing hot air is used.
  • the apparatus may further comprise: means for measuring temperatures of the belt at predetermined locations and / or at least one of the rollers and / or the film and for influencing the heating device as a function of the measured temperatures.
  • the apparatus may further comprise: a controller for controlling at least one of drying, contamination, temperature of the film.
  • the device may further comprise: a tensioning device for the at least one band.
  • the invention also includes a method for heating foil, comprising the following steps:
  • Receiving, transporting and dispensing the film by at least one moving belt the film being heated during transport, in particular by the at least one moving belt.
  • Advantageous developments of the inventive method may have the following features.
  • the at least one band can be an endless band, in particular a steel band, preferably a chromed band or otherwise coated band.
  • the at least one band can be guided and / or driven by at least one second roller.
  • At least one of the rollers can be heating.
  • At least one of the bands can be partially led out of the housing.
  • the foil and / or the at least one band and / or the housing can be heated, in particular by infrared radiation and / or hot air and / or via another radiation or heat source.
  • the heating process may e.g. from oil, gas or electricity.
  • the film may be transported by at least two belts arranged one above the other, one side of the film being contacted by the one of the at least two belts and the other side of the film being touched by the other of the at least two belts.
  • the film can be touched at least at one point of the film in each case simultaneously by the at least two bands.
  • the film may be at least one location of the film in each case first from the first of the at least two bands on one side of the film and then from the second of the at least two bands on the other side of the film.
  • the film can be touched and heated by at least one heating device, in particular heating roller, in particular after leaving at least one of the belts.
  • the film may be heated by at least one of the belts to a first temperature lower than a predetermined target temperature during transport and, after the film has been discharged through the at least one belt, contacted by at least one heat roller and heated to the predetermined target temperature.
  • the at least one heating device in particular heating roller, can in this case be arranged in a stretching device.
  • the foil may undergo a change of direction after leaving a first band and before being picked up by a second band.
  • the film After leaving one of the belts, the film can be transferred to an extension in the transport direction, transversely to the transport direction or to a simultaneous stretching in the transport direction and transversely to the transport direction.
  • the film after being dispensed for stretching in a first direction and being stretched in the first direction, may be picked up again by at least one moving belt and dispensed in a second direction stretching, the film being heated while being re-transported ,
  • the re-picking up, transporting and discharging the first-direction stretched film for stretching in the second direction by at least one moving belt can be done within the same device in which the film is picked up, transported and discharged for stretching in the first direction ,
  • re-picking up, transporting and discharging the film stretched in the first direction may be for stretching in the second direction
  • at least one moving belt can also take place within a further device downstream of the stretching device of the first extension.
  • Temperatures of the belt may be measured at predetermined locations and / or at least one of the rollers and / or the film and used to influence the heater depending on the measured temperatures.
  • At least one of drying, contamination, temperature of the film material can be controlled.
  • the at least one band can be kept excited.
  • the invention also encompasses a film, in particular endless film, which is produced using the method according to the invention or can be produced.
  • a basic idea of the invention is thus that for the transport of the film for heating tapes are used.
  • Necessary guide rollers can be designed as heating rollers.
  • a very efficient base heating e.g. to 90-95% of the target temperature required for the respective drawing process, while the heating is effected to the exact target temperature, either in the case of MDO with individual heating rolls arranged after the tapes, or the chain or clip system a subsequent broad or Simultanrecktechnik (TDO, simultaneous range) is left.
  • TDO simultaneous range
  • the heating processes can take place in a single plant.
  • the heaters can also be applied spatially separated, e.g. as MDH and TDH and preheating for simultaneous stretching.
  • the film may be one of polyolefin raw materials, polyester, polyamide, PLA, polystyrenes, polycarbonates.
  • the film may generally be a semi-crystalline thermoplastic.
  • the film is in particular an endless film.
  • 1 shows a temperature profile over time for a film production process of the film and system defined there;
  • Fig. 2 tables with achievable film ejections in each case for different film materials and thicknesses of the film and system defined in Fig.l and a corresponding system according to the invention
  • FIG. 3 shows a conventional MDO with heating device with heating rollers for an MDO stretching process
  • FIG. 4 shows a conventional TDO with heating device via a chain rail system and air preheating zones for a TDO stretching process
  • FIG. 5 shows a conventional heating device via a chain rail system and air preheating zones for a simultaneous stretching process
  • Fig. 7 shows a first embodiment of the invention
  • Fig. 8 shows a second embodiment of the invention
  • FIG. 10 shows a possible temperature profile of a film production plant with a heating device according to the invention.
  • Fig. 6 illustrates basic principles of the invention.
  • an apparatus and a method for heating foil by means of a number of movable belts 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 are provided.
  • one or more rollers 160, 170 may be added, over which the film 100 is deflected.
  • the belts are preferably each around rollers 20-1, 20-2, 20-3, 20-4; 30-1, 30-2 30-3, 30-4.
  • the device comprises a housing 200, which at least partially the bands houses. By means of the housing 200, an almost closed oven is then formed. The film 100 is heated intensively.
  • the belts are moved in operation by one or both rollers.
  • the heating device 300 For the design of the heating device 300, several techniques are possible, which can be used individually or combined with one another in the device and in the method.
  • the heater 300 may be configured such that one or more belts are heated and the belt (s) heated thereby transfers the heat to the film during transport of the film 100. Such a heating device is very effective due to the good surface contact between film and tape.
  • the heating of the belt or belts by one or more of the rollers 20-1, 20-2, 20-3, 20-4; 30-1, 30-2 30-3, 30-4 are effected, in which case the respective rollers are designed as heating rollers.
  • These heating rollers transfer the heat to the tape they carry on the side facing away from the film, and the tape 100 in turn transfers the heat to the film 100 being transported thereon.
  • the heating of the belt or bands can also be effected by other heating devices which are arranged in the vicinity of the belts to be heated.
  • These heaters may be infrared radiation sources 300 or other radiation or hot air sources 300 that preferably heat the tape (s) on the side away from the film.
  • the sources are arranged, for example, on the inside (side facing away from the foil) of the band, that is to say in the region between the lead and the return of the bands.
  • the heater in the above-described form may also be arranged to directly heat the film. In that case, however, the infra-red radiation, hot-air or other radiation sources required for this purpose are arranged on the film-facing side of the bands essentially within the housing 200.
  • the heating device can also be formed by a deflecting roller 160, 170, which is then designed as a heating roller. Here, the heating takes place via the direct contact of the roller 160, 170 with the film 100th
  • the heater may also be configured to heat the housing (such as an oven). Also in this case, it may be hot air infrared or other sources.
  • the heater may, depending on the design, e.g. from oil, gas or electricity.
  • the film can be transferred to existing systems of stretching equipment manufacturers.
  • the film 100 is endless film.
  • a heater with two belts 10-1 and 10-2 may suffice.
  • This configuration is illustrated in the upper half of FIG. 6.
  • the film 100 after deflection e.g. by a heating roller 160 first against the transport or machine direction MD (Counter MD Direction, CMD) on the first of the two bands 10-1 out and heated.
  • the film 100 is deflected to the second of the two bands 10-2 in the transport direction MD, further heated and then led out of the device and transferred to a stretching unit for stretching.
  • the second band 10-2 extends partially outside the housing 200 of the heater.
  • the film 100 initially has unilateral contact with the first of the two bands 10-1 and then contact on both sides with the bands 10-1, 10-2.
  • the film is to be stretched again after stretching (eg in MD) (eg in TD), the film is returned to the device again to be heated again before it leaves the device again.
  • further bands 10-3, 10-4 are then provided in the system.
  • the film 100 is intended to have band contact only on one side, the bands are to be spaced apart from each other vertically. Then, the diversion of a belt 10-3 on the next tape 10-4 a deflection roller 170 is inserted.
  • the roller 170 may be designed to be heating or non-heating. This configuration is illustrated in Fig. 6 in the lower part with the bands 10-3, 10-4.
  • Each band 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 is a steel-made and preferably chromed endless band. If necessary, other coatings (Teflon etc.) are possible. A coated tape prevents e.g. a bonding with hot foil.
  • the bands 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 and the heater 300 are at least partially disposed within a housing 200. Because the film can first be transported over the one band and then reversed direction over the other band, the film can be held over a correspondingly longer period of time within the housing 200, so be heated over a longer period than would be possible without reversing direction. If only a lower heating power is needed, the film can also be performed only in the machine direction through the belt system.
  • Rapid and efficient preheating as base preheating to e.g. just below a predetermined target temperature (e.g., 90-95% of this), then transfer to only a few heating rolls or air preheating zones for the remainder of the heating takes place to the target temperature required for stretching.
  • a predetermined target temperature e.g. 90-95% of this
  • a band can be replaced easier than about the many individual rollers.
  • a belt can be cleaned better than a roller, namely brushes with suction, which act on the returning belt.
  • the device for heating foil comprises two movable belts 10-1, 10-2, each of which has a respective first roller 20-1, 20-2 and a second roller 30-. 1, 30-2 is performed.
  • the rollers 20-1, 20-2, 30-1, 30-2 serve to deflect and drive the respective belt 10-1, 10-2.
  • the rollers 20-1, 20-2; 30-1, 30-2 are each configured here as heating rollers.
  • the two bands 10-1, 10-2 are arranged one above the other.
  • the apparatus further comprises a housing 200 which completely surrounds the first band 10-1 and partially surrounds the second band 10-2, thus forming a kind of furnace.
  • the film 100 is fed to the device on the input side on one side of the housing 200 and deflected on another side of the housing via a roller 160 arranged there, and then picked up in the CMD direction by the first belt 10-1 and thus transported against its original transport direction. After leaving the first belt 10-1, the film 100 undergoes a further deflection over the roller 170 and is then picked up by the second belt 10-2 and transported further in the original transport direction MD.
  • the second roller 30-2 of the second belt 10-2 is outside the housing 200 arranged, the second band 10-2 is thus partially led out of the housing 200 of the device in order to transfer the film 100 to a stretching device can.
  • the film 100 is heated.
  • a heating device 300 which provides hot air and / or infrared radiation within the housing 200. Furthermore, the film is also heated by the heated belts on the side facing the band, as well as by the heated rollers 160 and 170.
  • This embodiment is suitable e.g. when only one MD or a simultaneous plug-in process follows.
  • bands can also be combined and the bands have different coatings adapted to the given temperature conditions.
  • the second embodiment according to FIG. 8 basically has the same structure as the device described above.
  • the heating takes place by means of the belts 10-1, 10-2 heated by the rollers 20-1, 20-2, 30-1, 30-2 and by the heated rollers 160, 170.
  • the second belt 10-2 led out of the housing 200 of the device to transfer the film 100 to the stretching machine.
  • the lead out of the tape allows easier insertion of the film for the subsequent stretching process.
  • a further heating device 300 may be provided, as described above.
  • bands can also be combined and the bands have different coatings adapted to the given temperature conditions. This embodiment is therefore particularly suitable if a TD stretching process or a simultaneous stretching process in both directions (TD, MD) follows.
  • the lowermost tape 10-2 may be narrower than the film 100 or less heated at the edge to provide, if desired, a somewhat colder film edge for nesting.
  • brushes may be provided to clean the ribbon of oligomers that may be formed in the heater.
  • the length of the chain / clip system can be reduced because the transport of the film through the heating system does not take place by means of the system of chains and / or clips used in the drafting furnace.
  • the chains and clips no longer run through the very hot preheating zone. This has a positive effect on the design and operation of faster chain rail / cleat systems.
  • the lower belt can run up to and also into the chain rail deflection at the entrance of the stretching furnace and allows easy insertion of the film before rest heating and stretching.
  • the device comprises a device 400 for blowing off water from the film 100. This device is arranged where the film 100 enters the heating device, ie before being picked up by the first belt 10-1 , The water comes from the previous cooling phase and adheres to the film 100.
  • the device comprises means for cleaning the band of residues, in particular of oligomers, which may arise during the heating of the film.
  • brushes may be provided which act on the tape or the tape or bands during the return without film.
  • a means for blowing off the residues may be provided.
  • the third embodiment according to FIG. 9 unites the previously described embodiments in a system, that is to say in a housing 200.
  • the third embodiment is particularly suitable for sequential MD / TD stretching. Accordingly, there are 2 times 2 bands in two phases of heating, one slow before and one fast after the MD stretching process.
  • the first phase corresponds to the second embodiment and ends with the transfer of the film 100 through the second belt 10-2 to an MD stretching device. After MD stretching, the film 100 is returned to the heating device and reheated in the second phase by an assembly corresponding to the first embodiment or other variants and then transferred to a TD stretching device.
  • the film in the heating device in the first phase is not yet heated to the predetermined target temperature required for the first stretching process (MDO), but only to, for example, 95%. this temperature.
  • MDO predetermined target temperature required for the first stretching process
  • the remaining heating to the target temperature is then carried out after delivery of the film by one or more heating rollers 180, which are arranged for example outside the heating device immediately before the MD stretch.
  • Fig. 10 shows a temperature profile of a film production line with the heating device according to Fig. 9. It can be seen that the heating, especially before the MD stretching continuously (ie without the numerous resulting from the roller assembly jumps) runs.
  • the exemplary temperature curve applies to a BOPP film production plant 20 ⁇ , 650 m / min, a total stretch ratio 50 with a discharge at the winder of 6172 kg / h.
  • the outputs according to Table b) of FIG. 2 can be achieved.
  • a speed of 650 m min and more and thus an output on the winder of 10,000 kg / h and even above can be achieved with otherwise identical to Table a) film materials with the belt heating technology according to the invention described above.
  • all the embodiments of the apparatus described above with reference to the first and second embodiments, the variants or the basic principle can also be transferred individually or in combination to this third embodiment.
  • the split of the heating in two stages also facilitates the temperature setting in the heating device when the film is returned again to the heating device and heated a second time.
  • the return of the film after the first stretching process in the same heating device offers technical and energy advantages, because it requires only a single system for heating the film.
  • the film heating method according to the invention comprises in one embodiment, for the sequential longitudinal stretching (MD) and then the transverse direction (TD), the following steps.
  • This film is here freed of water in the case of a water-cooled film before or immediately after entering the heating device, and Although not cooled by the present in the device hot air and thus not further but already reheated. In this case, the existing hot air in the device is used, optionally in connection with the anyway required air exchange with the required air purification.
  • the film which has already been heated in this way, runs backwards (in CMD) over a possibly heated deflecting roller onto the upper side of the belt 10-1 and, if necessary, is heated on the other side by hot air.
  • the film leaves the device and is heated to the target temperature and stretched in the longitudinal direction in a conventional heating system upstream of the longitudinal reach, which stands together with the longitudinal movement on a stage.
  • auxiliary winder can be arranged, the film film runs over a deflection roller (can be heated) against the machine direction (CMD) back into the device and is there in the same manner as before the MD stretching process just below the required Breitrecktemperatur (eg 90-95% of the Boothcktemperatur) preheated.
  • CMD machine direction
  • An auxiliary winder arranged here can be used accordingly.
  • the lowermost ribbon 10-4 can be extended out- side the housing of the heating device and extend to the chain rail system of the stretching kiln, whereby a very simple nesting is made possible.
  • the lowermost tape 10-4 is also used to allow for any desired lower preheat of the film edges. This can be done by a lower heating of the band at the edges, a targeted air control or a narrower band, which does not cover the edges. If temperatures are already reached in this area, which leads to a sticking of the Film could tend with the tape, the tape or the last bands may have corresponding coatings that prevent such.
  • the stretching oven has a correspondingly shortened preheating zone, in which the remaining preheating is carried out to the required stretching temperature via hot air.
  • the entire unit has a heating system and uses the generated hot air also for the Wasserabblasung and the necessary heating processes.
  • a heat recovery system with the cast-cooling system can be realized efficiently.
  • any number of bands lying one above the other (“multi-level") may be arranged, on which the film 100 is guided sequentially.
  • the number of bands is not limited to the numbers described in the embodiments. Of course, more than but two or four bands are also less, depending on the heating requirement and local conditions.
  • Cleaning of the belts during operation can be done on the respective back.
  • Slippage of the belt can also be prevented by the design of the surface of the rollers and the inside of the belt.
  • means for checking the band for damage and / or residues may be provided. These devices work on the tape or, as it were, control the tape "on the way back" to the point where the film 100 is applied.
  • an optical automatic cleaning control can take place, which interacts with the cleaning intensity.
  • the film 100 can be continuous film.
  • the film 100 is thus received as an endless film, transported and delivered as an endless foil.
  • the respectively necessary space can be created by the corresponding length of the tape.

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum Aufheizen von Folien (100), aufweisend: zumindest ein bewegliches Band (10-1, 10-2, 10-3, 10-4), wobei das zumindest eine bewegliche Band zur Aufnahme einer Folie, zum Transport einer aufgenommenen Folien und zur Abgabe einer Folie bestimmt ist, wobei die Vorrichtung ausgestaltet ist, eine Folie beim Transport durch das zumindest eine Band mit einer Heizeinrichtung (300) aufzuheizen. Die Erfindung betrifft auch die dadurch hergestellte Folien.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM AUFHEIZEN VON FOLIEN UND DADURCH
HERGESTELLTE FOLIEN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufheizen von Folienmaterial. Derartige Vorrichtungen und Verfahren werden eingesetzt bei der Herstellung von Folien, insbesondere Endlosfolien, aus Kunststoff, die anschließend gestreckt werden.
Die Herstellung solcher Endlosfolien erfolgt üblicherweise, indem aufgeschmol- zenes Kunststoffgranulat (die sogenannte Schmelze) auf einen sich bewegenden Kühlkörper aufgebracht wird, wo es unter Kühlung einen Folienfilm bildet und von dem sich bewegenden Kühlkörper mitgenommen wird. Die abgekühlte Folie wird dann von dem Kühlkörper separiert. Diese abgekühlte Folie wird auch als der "cast film" bezeichnet. Hierauf folgen Phasen des Wiederaufheizens der so entstandenen Folie und des Streckens der Folie, und zwar z.B. in Folien- Transportrichtung (Machine Direction Oriented, MDO), quer zur Transportrichtung (Transverse Direction Oriented, TDO), sequentiell oder simultan in beide Richtungen (Biaxially Oriented, BO), und schließlich Thermo fixierung (Heat Set- ting) Abkühlen, eventuell Randbeschneiden, weitere Behandlungen und Aufwi- ekeln der Folie z.B. auf eine Rolle.
Im Folgenden wird unter dem Begriff der Folie oder des Folienfilms der "cast film" verstanden, also die (Endlos-)Folie, wie sie sich nach Herunterkühlung und Separierung von dem Kühlkörper präsentiert.
Bei den Folien kann es sich um alle Typen handeln, die durch Aufbringen eines Materials aus einer Schmelze per Extrusion z.B. mittels Flachdüse in einer oder mehreren Lagen auf die Oberfläche einer rotierenden Kühlwalze und die dadurch bedingte anschließende Abkühlung hergestellt werden können. Das betrifft auch Folien, welche gleichzeitig auf der kühlwalzenabgewandten Seite mittels Luft, Wasser oder durch weitere Walzen oder in anderer Weise abgekühlt werden kön- nen. Das betrifft jedenfalls aber nicht ausschließlich alle polyolefmen Kunststoffe wie Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE), Polyester (z.B. PET), Polyamid, Polyactide (PLA), Polystyrene, Polykarbonate, und alle, die unter die Definition von oben fallen.
Im Folgenden werden die Begriffe "recken", "strecken", "verstrecken" und davon abgeleitete Begriffe synonym zueinander verwendet.
Fig. 1 zeigt ein Temperaturprofil einer biaxial verstreckten Polypropylen-Folie (Folienoberseite, Folienunterseite, Folienkern) über der Zeit (in Sekunden) für einen Folienherstellungsprozess mittels einer bekannten Folienproduktionsanlage für eine Foliendicke von 20 μιη, Geschwindigkeit von 525 m/min, einem Gesam- treckverhältnis von 50 mit einem Ausstoß am Wickler von 5.000 kg/h. Das Temperaturprofil bezieht sich von links nach rechts auf die Phasen des Gießens der Folie, des Abkühlens, Wiedererwärmens, Streckens (sequentiell MDO/TDO) bis zum Aufwickeln der Endlos-Folie z.B. auf eine Transportrolle.
Fig. 2a) ist eine für biaxial verstrecktes Polypropylen typische Ausstoßtabelle für verschiedene Foliendicken bei Verwendung der Folienproduktionsanlage mit dem Temperaturprofil gemäß Fig. 1. Die in den Spalten angegebenen Werte beziehen sich auf die fertig prozessierte Folie am Wickler, also nach den Streckungen.
Eine technische Prozessphase bei der Folienherstellung besteht darin, die abgekühlte Folie unmittelbar vor dem Strecken auf die zum Strecken notwendige Temperatur (Zieltemperatur) aufzuheizen. In der Fig. 1 geschieht dies ungefähr in den Zeitbereichen zwischen den Sekunden 8 und 22 für die anschließende MDO- Streckung sowie 26 und 32 für die anschließende TDO-Streckung. Bei simultaner Verstreckung der Folie (MD/TD gleichzeitig), in Fig. 1 nicht illustriert, erfolgt dieser Aufheizprozess nur einmal. Im Folgenden werden die Phasen des Aufheizens und Streckens der Folie näher betrachtet.
Für die Aufheizung der Folie kommen im Stand der Technik verschiedene Anlagenkonzepte zum Einsatz, jeweils abhängig von der Art der Streckung und der Beschaffenheit der Folie. Fig. 3 zeigt eine typische Anlage des Standes der Technik zur Aufheizung von biaxial zu verstreckender Polypropylen- Folie (Bereich 1), für die MDO-Streckung (Bereich 2) sowie für das Annealing (Bereich 3).
Wegen der relativ geringen Heizleistung einer Heizwalze werden für die Folien wegen der unverstreckt noch großen Dicke der Folie eine Vielzahl solcher Heizwalzen benötigt, die im Bereich 1 in zwei Reihen versetzt zueinander angeordnet sind. Die Folie ist mäanderförmig um die Heizwalzen geführt.
In Fig. 1, im Temperaturprofil der Aufheizung vor der MD-Streckung im Bereich der Sekunden ungefähr 8 bis 22, ist zu erkennen, dass die Temperatur der Folie ungünstigerweise Sprünge aufweist, und zwar genau dort, wo die Folie den Walzenkontakt gerade verliert oder von neuem erhält.
Soll der jährliche Ausstoß in kg z.B. verdoppelt werden, müsste die Anzahl dieser Heizwalzen ebenfalls entsprechend erhöht werden, um die entsprechende Heizleistung aufzubringen. Fig. 4 zeigt eine typische Anlage (bzw. Anlagenteil) des Standes der Technik zur Aufheizung von biaxial zu verstreckender Polypropylen- Folie (Bereich 1) für die anschließende TDO-Streckung (Bereich 2) sowie Annealing (Bereich 3) und Abkühlung (Bereich 4), obere Abbildung in Seitenansicht, untere Abbildung in der Sicht von oben. Hier wird die Folie in einem Kettenschienensystem mit Kluppen seitlich eingekluppt und durch die Aufheizzone (Bereich 1) transportiert. In der Streckzone (Bereich 2) verändern die Kluppen einer jeden Seite ihre Richtung und laufen nach außen, wodurch die Folie in quer zur Transportrichtung verstreckt wird. Diese Anlage hat eine integrierte Vorheizung mit heißer Luft.
Eine wiederum auf den Ausstoß von 5.000 kg/h Polypropylen- Folie für die Aus- stoße der Tabelle der Fig. 2a) ausgelegte TDO-Anlage benötigt 8-10 Heizzonen ä ca. 4 m, was eine Gesamtlänge von ca. 36 m ergibt, in welchen die Folie mittels heißer Luft auf die erforderliche Recktemperatur aufgeheizt wird.
Auch hier gilt, dass sich bei einer Verdopplung der Anlagenleistung bzw. Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit die Anzahl dieser Vorheizzonen entspre- chend erhöhen müsste, um die entsprechende Heizleistung aufzubringen. Dies ergäbe eine noch wesentlich längere Aufheizzone (Bereich 1), was einerseits teuer ist und zudem mechanische Schwierigkeiten mit dem Kettenschienensystem und den Kluppen mit sich bringen würde. Denn mit der Länge der Vorheizzone steigt die Zahl der benötigten Kluppen und auch die Zeitdauer, während der die Kluppen und das Kettenschienensystem geheizt werden. Die längere Zeit, in der mehr Kluppen sich in der heißen Aufheizzone befinden führt zu mechanischen Problemen des gesamten Kettenschienensystems und dazu, dass sich die Kluppen weiter aufheizen mit den entsprechenden Problemen im Rahmen der so genannten Klup- penkühlung.
Fig. 5 zeigt eine typische Anlage des Standes der Technik zur Aufheizung von Folie (Bereich 1) für die anschließende simultane Längs-/Querverstreckung (Bereich 2) sowie Annealing (Bereich 3) und Abkühlung (Bereich 4), Fig. 2a in Seitenansicht, Fig. 2b von oben. Hier wird die Folie ebenfalls mit Kluppen einge- kluppt und durch die Aufheizzone transportiert. Allerdings verändern die Kluppen einer jeden Seite nicht nur ihre Richtung (wie bei der TDO-Streckung) sondern auch den Abstand zueinander, was die simultane Streckung der Folie in Quer- und in Längsrichtung bewirkt.
Die Anforderungen an die Heizleistung sind bei der Simultanverstreckung noch komplexer, da hier kalter Folienfilm ankommt, der überdies unverstreckt und somit dicker und entsprechend langsamer als bei Streckung in TD-Richtung nach bereits erfolgter MD-Streckung ist. Dies führt zu einer noch längeren Aufheizzone im Bereich 1 mit entsprechend längeren Ketten- oder Kluppensystemen und einer noch größeren Anzahl von Kluppen. Außerdem verbleiben die Kluppen hier noch länger in dem für sie ungünstigen sehr heißen Bereich 1.
Mit einem zunehmend höheren Folienausstoß und entsprechend höheren Ge- schwindigkeiten dürfte die Kettenschienen-/ Kluppenlösung für das Aufheizen im Fall einer Simultananlage technisch und wirtschaftlich immer schwieriger umzusetzen sein.
Aufgabe ist es daher, eine Aufheizvorrichtung und ein Heizverfahren für Folienmaterial bereitzustellen, mit welchen die beschriebenen Nachteile zumindest teil- weise beseitigt werden können. Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen und Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
Bereitgestellt wird demnach eine Vorrichtung zum Aufheizen von Folie, aufweisend: zumindest ein bewegliches Band, wobei das zumindest eine Band zur Auf- nähme der Folie, zum Transport der aufgenommenen Folie und zur Abgabe der Folie bestimmt ist, wobei die Vorrichtung ausgestaltet ist, die Folie beim Transport durch das zumindest eine Band aufzuheizen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können die nachfolgend beschriebenen Merkmale enthalten. Es kann eine Heizeinrichtung zum Heizen der Folie und/oder zumindest eines Bandes vorgesehen sein, insbesondere durch Infrarotstrahlung und/oder Heißluft und/oder eine andere Strahlungs- oder Wärmequelle.
Das zumindest eine Band kann ein Endlosband, insbesondere ein aus Stahl gefertigtes, vorzugsweise verchromtes oder ein anderweitig, z.B. Teflon-beschichtetes Band sein. Ein derart beschichtetes Band verhindert z.B. ein Verkleben mit heißer Folie.
Das Band ist natürlich ein flächiges Band, auf dessen Oberfläche die Folie in ihrer ganzen Breite flächig, also durch Flächenkontakt aufgenommen wird.
Die Vorrichtung kann weiter aufweisen: Zumindest eine erste Walze und zumin- dest eine zweite Walze zum Führen und/oder Antreiben des zumindest einen Bandes.
Die Heizeinrichtung kann zumindest eine der Walzen und das von der zumindest einen Walze geführte zumindest eine Band umfassen, wobei die zumindest eine der Walzen als heizende Walze ausgestaltet ist. Die Heizeinrichtung zum Beheizen zumindest eines der Bänder kann auf einer folienabgewandten Seite zumindest eines der Bänder ausgestaltet sein.
Die Heizeinrichtung kann an der folienabgewandten Seite des zumindest einen Bandes angeordnet sein. Es kann ein Gehäuse kann vorgesehen sein, in welchem das zumindest eine Band zumindest teilweise aufgenommen ist. Mittels des Gehäuses bildet die Vorrichtung einen Ofen.
Die Vorrichtung kann weiter aufweisen: Eine Heizeinrichtung zum Heizen des Gehäuses, insbesondere durch Infrarotstrahlung und/oder Heißluft und oder über ein anderes Wärmeübertragungsmedium.
Jede Heizeinrichtung kann z.B. aus Öl, Gas oder elektrischem Strom gespeist sein.
Bevorzugte bzw. übliche Aufheizvorgänge der Folie zur anschießenden MD- Verstreckung verlaufen bei Polypropylen von etwa 40 Grad (Starttemperatur) auf etwa 130 Grad (Bereich der Zieltemperatur) und bei anschließender TD- Verstreckung von etwa 120 Grad (Starttemperatur) auf etwa 160 Grad (Bereich der Zieltemperatur).
Bei simultaner Verstreckung entfällt der erste Aufheizvorgang. Andere thermoplastische Kunststoffe können höhere Zieltemperaturen mit den entsprechend veränderten Anforderungen an das Aufheizsystem haben. Auch kann durch die Beimischung von Additiven der Bereich der Zieltemperatur verändert werden.
Zumindest eines der Bänder kann teilweise aus dem Gehäuse herausgeführt sein. Hiermit kann die Folie zu einem Kettenschienen-/ Kluppensystem hingeführt und von diesem besser übernommen werden.
Die Vorrichtung kann so ausgestaltet sein, dass zwei Bänder nach außerhalb der Vorrichtung herausgeführt sind.
Die Vorrichtung kann weiter aufweisen: Zumindest zwei Bänder, die übereinan- der angeordnet sind und zum Transportieren der Folie zwischen den zumindest zwei Bändern ausgestaltet sind, wobei eine Seite der Folie durch das eine der zumindest zwei Bänder berührt ist und die andere Seite der Folie durch das andere der zumindest zwei Bänder berührt ist.
Die Folie kann an zumindest einer Stelle der Folie jeweils gleichzeitig von den zumindest zwei Bändern berührt sein. Die Folie kann an zumindest einer Stelle der Folie jeweils zunächst von dem ersten der zumindest zwei Bänder auf der einen Seite der Folie und dann von dem zweiten der zumindest zwei Bänder auf der anderen Seite der Folie berührt sein.
Es kann zumindest eine Heizwalze vorgesehen sein, durch welche die Folie be- rührt ist und welche zum Heizen der Folie, insbesondere nach Verlassen zumindest eines der Bänder, vorgesehen ist.
Die Folie kann während des Transports durch zumindest eines der Bänder auf eine erste Temperatur aufgeheizt werden, die geringer als eine vorbestimmte Zieltemperatur ist, und zumindest eine Heizeinrichtung, insbesondere eine Heizwalze, vorgesehen ist, um die Folie nach Abgabe der Folie durch das zumindest eine Band zu berühren und auf die vorbestimmte Zieltemperatur aufzuheizen.
Die zumindest eine Heizeinrichtung, insbesondere Heizwalze, kann außerhalb der Vorrichtung angeordnet sein.
Die Vorrichtung kann ausgestaltet sein, dass die Folie nach Verlassen eines ersten Bandes und vor Aufnahme durch ein zweites Band eine Richtungsänderung erfährt.
Die Vorrichtung kann ausgestaltet sein, dass die Folie nach Verlassen eines der Bänder zu einer Streckung in Transportrichtung, zu einer Streckung quer zur Transportrichtung oder zu einer simultanen Streckung in Transportrichtung und quer zur Transportrichtung übergeben wird.
Die Vorrichtung kann ausgestaltet sein, dass die Folie nach Streckung in Transportrichtung in die Vorrichtung zurückgeführt und erneut aufgeheizt wird und zu einer Streckung quer zur Transportrichtung übergeben wird.
Vorrichtung kann weiter aufweisen: Eine Einrichtung zum Abblasen von Wasser von der Folie mittels Heißluft, wobei vorzugsweise die Einrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und dort vorhandene Heißluft verwendet wird.
Die Vorrichtung kann weiter aufweisen: Eine Einrichtung zum Messen von Temperaturen des Bandes an vorbestimmten Stellen und /oder zumindest einer der Walzen und/oder der Folie und zum Beeinflussen der Heizeinrichtung in Abhän- gigkeit von den gemessenen Temperaturen. Die Vorrichtung kann weiter aufweisen: Eine Kontrolleinrichtung zum Kontrollieren zumindest eines von Trocknung, Verunreinigung, Temperatur der Folie.
Die Vorrichtung kann weiter aufweisen: Eine Spanneinrichtung für das zumindest eine Band. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Aufheizen von Folie, aufweisend die folgenden Schritte:
Aufnehmen, Transportieren und Abgeben der Folie durch zumindest ein sich bewegendes Band, wobei die Folie während des Transports aufgeheizt wird, insbesondere durch das zumindest eine bewegende Band. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfinderischen Verfahrens können die folgenden Merkmale aufweisen.
Das zumindest eine Band kann ein Endlosband, insbesondere ein aus Stahl gefertigtes, vorzugsweise verchromtes Band oder anderweitig beschichtetes Band sein.
Das zumindest eine Band kann durch zumindest eine zweite Walze geführt und/oder angetrieben werden.
Zumindest eine der Walzen kann heizend sein.
Zumindest eines der Bänder kann teilweise aus dem Gehäuse herausgeführt werden.
Die Folie und/oder das zumindest eine Band und/oder das Gehäuse kann geheizt werden, insbesondere durch Infrarotstrahlung und/oder Heißluft und oder über eine andere Strahlungs- oder Wärmequelle. Der Heizvorgang kann z.B. aus Öl, Gas oder elektrischem Strom gespeist werden.
Die Folie kann durch zumindest zwei Bänder, die übereinander angeordnet sind, transportiert werden, wobei eine Seite der Folie durch das eine der zumindest zwei Bänder berührt wird und die andere Seite der Folie durch das andere der zumindest zwei Bänder berührt wird.
Die Folie kann an zumindest einer Stelle der Folie jeweils gleichzeitig von den zumindest zwei Bändern berührt werden. Die Folie kann an zumindest einer Stelle der Folie jeweils zunächst von dem ersten der zumindest zwei Bänder auf der einen Seite der Folie und dann von dem zweiten der zumindest zwei Bänder auf der anderen Seite der Folie zu wird.
Die Folie kann durch zumindest eine Heizeinrichtung, insbesondere Heizwalze, berührt und geheizt werden, insbesondere nach Verlassen zumindest eines der Bänder.
Die Folie kann während des Transports durch zumindest einem der Bänder auf eine erste Temperatur aufgeheizt werden, die geringer als eine vorbestimmte Zieltemperatur ist, und nach Abgabe der Folie durch das zumindest eine Band durch zumindest eine Heizwalze berührt und auf die vorbestimmte Zieltemperatur aufgeheizt werden.
Die zumindest eine Heizeinrichtung, insbesondere Heizwalze, kann hierbei bei einer Streckvorrichtung angeordnet sein.
Die Folie kann nach Verlassen eines ersten Bandes und vor Aufnahme durch ein zweites Band eine Richtungsänderung erfahren.
Die Folie kann nach Verlassen eines der Bänder zu einer Streckung in Transportrichtung, quer zur Transportrichtung oder zu einer simultanen Verstreckung in Transportrichtung und quer zur Transportrichtung übergeben werden.
Die Folie kann nach Abgabe zur Streckung in einer ersten Richtung und erfolgter Streckung in der ersten Richtung erneut durch zumindest ein sich bewegendes Band aufgenommen, transportiert und zu einer Streckung in einer zweiten Richtung abgegeben werden, wobei die Folie aufgeheizt wird, während sie erneut transportiert wird.
Das erneute Aufnehmen, Transportieren und Abgeben der in der ersten Richtung gestreckten Folie zur Streckung in der zweiten Richtung durch zumindest ein sich bewegendes Band kann innerhalb derselben Vorrichtung erfolgen, in der auch das Aufnehmen, Transportieren und Abgeben der Folie zur Streckung in der ersten Richtung erfolgt.
Andererseits kann das erneute Aufnehmen, Transportieren und Abgeben der in der ersten Richtung gestreckten Folie zur Streckung in der zweiten Richtung durch zumindest ein sich bewegendes Band kann auch innerhalb einer weiteren, der Streckvorrichtung der ersten Streckung nachgelagerten Vorrichtung erfolgen.
Es kann Wasser von der Folie mittels Heißluft abgeblasen werden, wobei vorzugsweise bei der Aufheizung vorhandene Heißluft verwendet wird. Temperaturen des Bandes können an vorbestimmten Stellen und /oder zumindest einer der Walzen und/oder der Folie gemessen werden und zum Beeinflussen der Heizeinrichtung in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen verwendet werden.
Es kann zumindest eines von Trocknung, Verunreinigung, Temperatur des Foli- enmaterials kontrolliert werden.
Das zumindest eine Band kann gespannt gehalten werden.
Die Erfindung umfasst auch eine Folie, insbesondere Endlosfolie, die unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellt ist oder herstellbar ist.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, dass für den Transport der Folie zur Aufheizung Bänder eingesetzt werden. Notwendige Umlenkwalzen können als Heizwalzen ausgeführt sein.
Damit kann eine sehr effiziente Basisaufheizung z.B. auf 90-95% der für den jeweiligen Streckprozess benötigten Zieltemperatur bewirkt werden, während die Heizung auf die genaue Zieltemperatur entweder im Fall einer MDO mit einzel- nen Heizwalzen, die nach den Bändern angeordnet sind, bewirkt wird oder aber dem Ketten- bzw. Kluppensystem eines nachfolgenden Breit-oder Simultanreckwerk (TDO, simultanes Reckwerk) überlassen wird.
Die Aufheizungsprozesse können in einer einzigen Anlage erfolgen.
Die Aufheizungen können aber auch räumlich getrennt angewendet werden, z.B. als MDH und TDH und Vorheizung für simultane Reckung.
Die Folie kann eines von polyolefmen Rohstoffen, Polyester, Polyamid, PLA, Polystyrenen, Polykarbonaten sein.
Das Folie kann allgemein ein teilkristalliner thermoplastischer Kunststoff sein. Die Folie ist insbesondere eine Endlosfolie. Die Verwendung von Bändern statt Walzen bzw. Kettensystemen durch Luftaufheizzonen ermöglicht also eine höhere Anlagengeschwindigkeit und höhere Durchsatzleistungen somit einen höheren Ausstoß der Anlage.
Die Erfindung und Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt
Fig. 1 ein Temperaturprofil über der Zeit für einen Folienherstellungsprozess der dort definierten Folie und Anlage;
Fig. 2 Tabellen mit erreichbaren Folien- Ausstößen jeweils für verschiedene Folienmaterialien und -dicken der in Fig.l definierten Folie und Anlage und einer entsprechenden erfindungsgemäßen Anlage;
Fig. 3 eine konventionelle MDO mit Aufheizvorrichtung mit Heizwalzen für einen MDO-Streckprozess;
Fig. 4 eine konventionelle TDO mit Aufheizvorrichtung über ein Kettenschienensystem und Luftvorheizzonen für einen TDO-Streckprozess;
Fig. 5 eine konventionelle Aufheizvorrichtung über ein Kettenschienensystem und Luftvorheizzonen für einen simultanen Streckprozess;
Fig. 6 grundlegende Prinzipien der Erfindung;
Fig. 7 eine erste Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 eine zweite Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 eine dritte Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 10 eine mögliches Temperaturprofil einer Folienproduktionsanlage mit einer erfindungsgemäßen Aufheiz Vorrichtung.
Fig. 6 illustriert grundlegende Prinzipien der Erfindung. Erfindungsgemäß bereitgestellt werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufheizung von Folie mittels einer Anzahl von beweglichen Bändern 10-1, 10-2, 10-3, 10-4. Vorzugsweise können eine oder mehrere Walzen 160, 170 hinzukommen, über welche die Folie 100 umgelenkt wird. Die Bänder sind vorzugsweise jeweils um Walzen 20- 1, 20-2, 20-3, 20-4; 30-1, 30-2 30-3, 30-4 geführt. Ebenfalls vorzugsweise weist die Vorrichtung ein Gehäuse 200 auf, welches die Bänder zumindest teilweise beherbergt. Mittels des Gehäuses 200 wird dann ein nahezu geschlossener Ofen gebildet. Die Folie 100 wird intensiv aufgeheizt.
Die Bänder werden im Betrieb jeweils durch eine oder beide Walzen bewegt.
Für die Ausgestaltung der Heizeinrichtung 300 kommen mehrere Techniken in Frage, die jeweils einzeln oder miteinander kombiniert in der Vorrichtung und beim Verfahren eingesetzt werden können.
Die Heizeinrichtung 300 kann so ausgestaltet sein, dass eines oder mehrere Bänder beheizt sind und das oder die hierdurch beheizten Bänder die Wärme beim Transport der Folie 100 auf die Folie übertragen. Eine so ausgestaltete Heizein- richtung ist aufgrund des guten Flächenkontakts zwischen Folie und Band sehr effektiv.
Bei dieser Ausgestaltung kann die Beheizung des Bandes oder der Bänder durch eine oder mehrere der Walzen 20-1, 20-2, 20-3, 20-4; 30-1, 30-2 30-3, 30-4 bewirkt werden, wobei dann die betreffenden Walzen als heizende Walzen ausge- staltet sind. Diese heizenden Walzen übertragen die Wärme an das von ihnen geführte Band auf der folienabgewandten Seite, und das Band 100 seinerseits überträgt die Wärme auf die darauf transportierte Folie 100.
Die Beheizung des oder der Bänder kann auch durch andere Heizvorrichtungen bewirkt werden, die in der Nähe der zu beheizenden Bänder angeordnet sind. Bei diesen Heizvorrichtungen kann es sich um Infrarotstrahlungsquellen 300 oder andere Strahlungs- oder Heißluftquellen 300 handeln, welche das oder die Bänder vorzugsweise auf der folienabgewandten Seite beheizen. Hierzu sind die Quellen z.B. auf der Innenseite (folienabgewandten Seite) des Bandes, also im Bereich zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf der Bänder angeordnet. Die Heizeinrichtung in der vorstehend beschriebenen Form kann auch so angeordnet sein, dass sie die Folie direkt beheizt. Dann sind die hierfür benötigten Inf- rarotstrahlungs-, Heißluft- oder anderen Strahlungsquellen auf der folienzugewandten Seite der Bänder aber im Wesentlichen innerhalb des Gehäuses 200 angeordnet. Des Weiteren kann die Heizeinrichtung auch durch eine Umlenkwalze 160, 170 gebildet sein, die dann als heizende Walze ausgestaltet ist. Hierbei erfolgt die Aufheizung über den direkten Kontakt der Walze 160, 170 mit der Folie 100.
Die Heizeinrichtung kann aber auch so ausgestaltet sein, dass sie das Gehäuse (wie ein Ofen) aufheizt. Auch in diesem Fall kann es sich um Heißluft- Infrarotoder andere Quellen handeln.
Die Heizeinrichtung kann je nach Ausführung z.B. aus Öl, Gas oder elektrischem Strom gespeist werden.
Vorteilhafterweise muss bei der erfindungsgemäßen Lösung keine Rücksicht auf die für den Streckprozess notwendige letztliche Feinabstimmung bei der Aufheizung genommen werden, die Folie kann an bestehende Systeme von Reckanlagenherstellern übergeben werden. Bei der Folie 100 handelt es sich um Endlosfolie.
Für die Aufheizung z.B. zum Zweck einer MD-Streckung oder Simultanverstre- ckung kann eine Heizvorrichtung mit zwei Bändern 10-1 und 10-2 ausreichen. Diese Konfiguration ist in der oberen Hälfte der Fig. 6 illustriert. Dort wird die Folie 100 nach Umlenkung z.B. durch eine heizende Walze 160 zunächst entgegen der Transport- oder Maschinenrichtung MD (Counter MD Direction, CMD) auf dem ersten der beiden Bänder 10-1 geführt und aufgeheizt. Sodann wird die Folie 100 auf das zweite der beiden Bänder 10-2 in Transportrichtung MD umgelenkt, weiter erhitzt und dann aus der Vorrichtung herausgeführt und zur Streckung an eine Reckanlage übergeben. Hierzu verläuft das zweite Band 10-2 teilweise außerhalb des Gehäuses 200 der Heizvorrichtung. Die Folie 100 hat zunächst einseitig Kontakt mit dem ersten der beiden Bänder 10-1 und dann beidsei- tig Kontakt mit den Bändern 10-1, 10-2.
Soll die Folie nach der Streckung (z.B. in MD) nochmals gestreckt werden (z.B. in TD), wird die Folie wieder in die Vorrichtung zurückgeführt, um nochmals aufgeheizt zu werden, bevor sie dann wieder die Vorrichtung verlässt. Hierzu sind dann in der Anlage weitere Bänder 10-3, 10-4 vorgesehen. Sofern die Folie 100 jeweils nur einseitig Bandkontakt haben soll, sind die Bänder voneinander vertikal zueinander zu beabstanden. Dann wird zur Umlenkung von einem Band 10-3 auf das nächste Band 10-4 eine Umlenkwalze 170 eingesetzt. Die Walze 170 kann heizend oder nicht heizend ausgestaltet sein. Diese Konfiguration ist in Fig. 6 im unteren Teil mit den Bändern 10-3, 10-4 illustriert.
Jedes Band 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 ist ein aus Stahl gefertigtes und vorzugsweise verchromtes Endlosband. Falls erforderlich sind auch andere Beschichtungen (Teflon etc.) möglich. Ein beschichtetes Band verhindert z.B. ein Verkleben mit heißer Folie.
Die Bänder 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 und die Heizeinrichtung 300 sind zumindest teilweise innerhalb eines Gehäuses 200 angeordnet. Weil die Folie zunächst über das eine Band und dann unter Richtungsumkehr über das andere Band transportiert werden kann, kann die Folie über einen entsprechend längeren Zeitraum innerhalb des Gehäuses 200 gehalten werden, also über einen längeren Zeitraum aufgeheizt werden, als dies ohne Richtungsumkehr möglich wäre. Falls nur eine geringere Aufheizleistung benötigt wird, kann die Folie auch nur in Maschinenrichtung durch die Bandanlage geführt werden.
Die vielfältig mögliche Auslegung und Verwendung der Anlage und der Folienverlauf in Maschinenrichtung und Gegenrichtung, Umlenkungen und die Möglichkeit, die Folie in der Bandanlage jeweils ein- oder zweiseitig durch das Band aufzuheizen, und die damit verbundene variierbare Aufenthaltsdauer der Folie im Ofen ermöglichen eine sehr effiziente, steuerbare und damit energiesparende Aufheizung für den jeweils nachfolgenden Prozess.
Es lässt sich eine rasche und effiziente Vorheizung als Basisvorheizung auf z.B. knapp unterhalb einer vorbestimmten Zieltemperatur (z.B. auf 90-95% davon) realisieren, dann erfolgt die Übergabe an nur wenige Heizwalzen bzw. Luftvorheizzonen zum restlichen Aufheizen auf die zur Streckung erforderliche Zieltemperatur.
Die Unterteilung in eine Aufheizphase auf knapp unterhalb der vorgegebenen Zieltemperatur im Wesentlichen mittels der leistungsstarken Bandanlage und eine Endheizphase auf die genaue Zieltemperatur mittels einiger weniger leistungsstar- ken, aber dafür weniger trägen und sehr genau regelbaren Heizwalzen bzw. Luftvorheizzonen führt zu einer besonders effektiven Heizung der Folie.
Im Vergleich zu den rein walzenbasierten Heizungsanlagen des Standes der Technik für die MD-Streckung fallen hier die vielen einzelnen Walzen mit ihren Hei- zungen weg, ebenso wie einzelne Antriebe und Steuerungen der Walzen.
Das Risiko von Kratzern und Beschädigungen von vielen einzelnen Walzen ist minimiert.
Auch lässt sich ein Band leichter austauschen als etwa die viele einzelne Walzen. Schließlich lässt sich ein Band besser reinigen als eine Walze, nämlich durch Bürsten mit Absaugung, die auf das zurücklaufende Band wirken.
Unter Verwendung der beschriebenen Konfigurationen oder einzelner Elemente davon werden beispielhafte Ausführungsformen zur Aufheizung der Folie für konkrete Folienstreckprozesse gebildet.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 7 umfasst die Vorrich- tung zum Aufheizen von Folie zwei bewegliche Bänder 10-1, 10-2, deren jedes jeweils über eine erste Walze 20-1, 20-2 und eine zweite Walze 30-1, 30-2 geführt ist. Die Walzen 20-1, 20-2, 30-1, 30-2 dienen der Umlenkung und dem Antrieb des jeweiligen Bandes 10-1, 10-2. Die Walzen 20-1, 20-2; 30-1, 30-2 sind hier jeweils als heizende Walzen ausgestaltet. Die beiden Bänder 10-1, 10-2 sind über- einander angeordnet.
Die Vorrichtung umfasst des Weiteren ein Gehäuse 200, welches das erste Band 10-1 vollständig und das zweite Band 10-2 teilweise umgibt und somit eine Art Ofen bildet.
Die Folie 100 wird der Vorrichtung eingangsseitig auf einer Seite des Gehäuses 200 zugeführt und an einer anderen Seite des Gehäuses über eine dort angeordnete Walze 160 in umgelenkt und dann in CMD-Richtung vom ersten Band 10-1 aufgenommen und somit entgegen seiner ursprünglichen Transportrichtung weitertransportiert. Nach Verlassen des ersten Bandes 10-1 erfährt die Folie 100 eine weitere Umlenkung über der Walze 170 und wird dann vom zweiten Band 10-2 aufgenommen und in der ursprünglichen Transportrichtung MD weitertransportiert. Die zweite Walze 30-2 des zweiten Bandes 10-2 ist außerhalb des Gehäuses 200 angeordnet, das zweite Band 10-2 ist also teilweise aus dem Gehäuse 200 der Vorrichtung herausgeführt, um die Folie 100 an eine Streckvorrichtung zu übergeben zu können.
Auf ihrem Weg durch die Aufheizvorrichtung wird die Folie 100 beheizt. Hierzu ist eine Heizeinrichtung 300 vorhanden, die Heißluft und/oder Infrarotstrahlung innerhalb des Gehäuses 200 bereitstellt. Des Weiteren wird die Folie auf der jeweils bandzugewandten Seite auch durch die geheizten Bänder beheizt, ebenso durch die beheizten Walzen 160 und 170.
Diese Ausführungsform eignet sich z.B. dann, wenn lediglich ein MD- oder ein simultaner Steckprozess folgt.
Je nach Bedarf können auch weitere Bänder kombiniert werden und die Bänder den gegebenen Temperaturbedingungen angepasste unterschiedliche Beschich- tungen aufweisen.
Gegenüber bekannten Vorheizanlagen zur MD-Streckung ergibt sich durch die Verwendung einer Bandanlage mit entsprechendem Heizsystem effektivere Vorheizung über Kontakt zum Band im Vergleich zu der reinen Luftlösung gemäß Fig. 4. Damit verbunden sind eine mögliche höhere Geschwindigkeit und ein höherer Ausstoß der Gesamtanlage.
Die zweite Ausführungsform gemäß Fig. 8 hat grundsätzlich den gleichen Aufbau wie die zuvor beschriebene Vorrichtung. Die Aufheizung erfolgt durch die von den Walzen 20-1, 20-2, 30-1, 30-2 erhitzten Bänder 10-1, 10-2 sowie durch die beheizten Walzen 160, 170. Auch hier ist das zweite Band 10-2 aus dem Gehäuse 200 der Vorrichtung herausgeführt, um die Folie 100 an die Reckanlage zu übergeben. Das Herausführen des Bandes ermöglicht einfacheres Einkluppen der Folie für den anschließenden Streckprozess. Es kann eine weitere Heizeinrichtung 300 vorgesehen sein, wie weiter oben beschrieben ist.
Je nach Bedarf können auch weitere Bänder kombiniert werden und die Bänder den gegebenen Temperaturbedingungen angepasste unterschiedliche Beschich- tungen aufweisen. Diese Ausführungsform eignet sich also besonders dann, wenn ein TD- Streckprozess oder ein in beiden Richtungen (TD, MD) simultaner Streckprozess folgt.
Das unterste Band 10-2 kann schmäler sein als die Folie 100 bzw. am Rand weni- ger geheizt sein, um, sofern gewünscht, einen etwas kälteren Folienrand für das Einkluppen zu erhalten.
Optional können zur Reinigung des Bandes von Oligomeren, die in der Heizvorrichtung entstehen können, Bürsten vorgesehen sein.
Die bessere Separierung der Bereiche der Aufheizung von der Streckung ermög- licht eine bessere Luftführung und Luftreinigung im Reckofen. Es entstehen auch weniger freie Oligomere und sonstige Verschmutzungen der Luft im Reckofen, da die hohen Lufttemperaturen im Reckofen und die intensive Anblasung der Folie großteils wegfallen. Zudem lassen sich entstehende Oligomere in der Heizvorrichtung leichter beseitigen als im Reckofen. Denn der Reckofen ist aufgrund seiner großen Ausdehnung nur sehr aufwendig zu reinigen, außerdem erhöhen die dort vorhandenen mechanischen Systeme zur Streckung den Reinigungsaufwand eben zusätzlich.
Gegenüber bekannten Vorheizanlagen z.B. zur TD-/Simultan-Streckung ergibt sich durch die Verwendung einer Bandanlage mit entsprechendem Heizsystem effektivere Vorheizung über Kontakt zum Band im Vergleich zu der reinen Luftlösung gemäß Fig. 4. Damit verbunden sind eine mögliche höhere Geschwindigkeit und ein höherer Ausstoß der Gesamtanlage.
Überdies kann die Länge des Ketten-/ Kluppensystems verringert werden, weil der Folientransport durch die Heizanlage nicht mittels des im Streckofen verwen- deten Systems von Ketten und / oder Kluppen erfolgt. Die Ketten und Kluppen laufen nicht mehr durch die sehr heiße Vorheizzone. Das wirkt sich positiv auf die Konstruktion und den Betrieb schnellerer Kettenschienen-/ Kluppensysteme aus. Das untere Band kann bis zur und auch in die Kettenschienenumlenkung am Eingang des Reckofens laufen und ermöglicht ein leichtes Einkluppen der Folie vor der Restaufheizung und Reckung. Bei einer Variante der ersten oder zweiten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung 400 zum Abblasen von Wasser von der Folie 100. Diese Einrichtung ist dort angeordnet, wo die Folie 100 in die Aufheiz Vorrichtung eintritt, also vor der Aufnahme durch das erste Band 10-1. Das Wasser stammt aus der vorherigen Kühlungsphase und haftet auf der Folie 100 an.
Bei einer weiteren Variante der zuvor beschriebenen Ausführungsformen bzw. Varianten umfasst die Vorrichtung Einrichtungen zum Reinigen des Bandes von Rückständen, insbesondere von Oligomeren, die bei der Aufheizung der Folie entstehen können. Hierzu können Bürsten vorgesehen sein, welche auf das Band oder die oder die Bänder beim Rücklauf ohne Folie wirken. Ebenfalls kann eine Einrichtung zum Abblasen der Rückstände vorgesehen sein.
Ansonsten können alle Ausgestaltungen der Vorrichtung, die weiter oben mit Bezug zur ersten Ausführungsform oder dem Grundprinzip beschrieben sind, einzeln oder in Kombination auf diese zweite Ausführungsform übertragen werden. Die dritte Ausführungsform gemäß Fig. 9 vereint die zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einer Anlage, das heißt in einem Gehäuse 200. Die dritte Ausführungsform eignet sich besonders für sequentielle MD-/TD-Streckung. Dementsprechend gibt es 2 mal 2 Bänder in zwei Phasen der Aufheizung, einer langsamen vor und einer schnellen nach dem MD Streckprozess. Die erste Phase ent- spricht der zweiten Ausführungsform und endet mit der Übergabe der Folie 100 durch das zweite Band 10-2 an eine MD-Streckvorrichtung. Nach der MD- Streckung wird die Folie 100 wieder in die Aufheizvorrichtung zurückgeführt und in der zweiten Phase durch eine Anordnung, die der ersten Ausführungsform oder anderen Varianten entspricht, erneut aufgeheizt und dann an eine Einrichtung zur TD-Streckung übergeben.
Um die Temperatur der Folie für jeden Streckprozess präzise einstellen zu können, kann wiederum vorgesehen sein, die Folie in der Aufheizvorrichtung in der ersten Phase noch nicht auf die für den ersten Streckprozess (MDO) benötigte vorgegebene Zieltemperatur zu erhitzen, sondern nur auf z.B. 95 % dieser Tempe- ratur. Die restliche Erhitzung auf die Zieltemperatur erfolgt dann nach Abgabe der Folie durch eine oder mehrere Heizwalzen 180, die z.B. außerhalb der Aufheizvorrichtung unmittelbar vor der MD-Streckung angeordnet sind. Gleiches gilt für die zweite Phase der Aufheizung für den TD-Streckprozess oder im Fall eines simultanen Streckprozesses.
Fig. 10 zeigt ein Temperaturprofil einer Folienproduktionsanlage mit der Aufheizvorrichtung gemäß Fig. 9. Es ist zu erkennen, dass die Aufheizung speziell vor der MD-Streckung kontinuierlicher (also ohne die zahlreichen durch die Walzenanordnung entstehenden Sprünge) verläuft.
Die beispielhafte Temperaturkurve gilt für eine BOPP-Folienproduktionsanlage 20 μιη, 650 m/min, einem Gesamtreckverhältnis 50 mit einem Ausstoß am Wickler von 6172 kg/h. Mit einer solchen Anlage lassen sich, vorausgesetzt eine ent- sprechende Auslegung der vor- und nachgelagerten Anlagen der Gesamtanlage, die Ausstöße gemäß Tabelle b) der Fig. 2 erzielen. Hier kann bei sonst zur Tabelle a) gleichen Folienmaterialien mit der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Band- Aufheiztechnik eine Geschwindigkeit von 650 m min und mehr und somit einen Ausstoß am Wickler von 10.000 kg/h und sogar darüber erzielt werden. Im Übrigen können auch hier alle Ausgestaltungen der Vorrichtung, die weiter oben mit Bezug zur ersten und zweiten Ausführungsform, der Varianten oder des Grundprinzips beschrieben sind, einzeln oder in Kombination auf diese dritte Ausführungsform übertragen werden. Es stellen sich auch die Vorteile ein, die im Zusammenhang damit beschrieben wurden. Die Aufteilung der Aufheizung in zwei Etappen erleichtert auch die Temperatureinstellung in der Aufheizvorrichtung, wenn die Folie erneut in die Aufheizvorrichtung zurückgeführt und ein zweites Mal aufgeheizt wird. Die Rückführung der Folie nach dem ersten Streckprozess in dieselbe Aufheizvorrichtung bietet anlagentechnische und energetische Vorteile, denn es wird nur eine einzige Anlage zum Aufheizen der Folie benötigt.
Das Verfahren zur Aufheizung von Folie gemäß der Erfindung umfasst in einer Ausführungsform, und zwar für die sequentielle Streckung in Längsrichtung (MD) und dann in Querrichtung (TD), die folgenden Schritte.
Es wird eine abgekühlte Folie bzw. ein Folienfilm übernommen. Dieser Film wird hier im Falle eines im Wasserbad gekühlten Folienfilms vor oder unmittelbar nach Eintritt in die Aufheizvorrichtung vom Wasser befreit, und zwar durch die in der Vorrichtung vorhandene heiße Luft und somit nicht weiter gekühlt sondern bereits wieder aufgeheizt. Verwendet wird dabei die vorhandene heiße Luft in der Vorrichtung, optional in Zusammenhang mit dem sowieso erforderlichen Luftaustausch bei erforderlicher Luftreinigung. Der so schon weiter erhitzte Film läuft über eine eventuell beheizte Umlenkwalze auf die Oberseite des Bandes 10-1 rückwärts (in CMD) und wird wenn nötig auf der anderen Seite durch heiße Luft erhitzt.
Sodann erfolgt eine weitere Umlenkung über eine ebenfalls möglicherweise beheizte Walze in die Doppelbandanlage, wo der Film wieder in Maschinenrichtung (MD) läuft und einseitig vom unteren Band oder beidseitig von beiden Bändern auf knapp unterhalb der für die Längsreckung erforderlichen Recktemperatur (z.B. auf 90-95 % der Längsrecktemperatur) erhitzt wird.
Hier verlässt der Film die Vorrichtung und wird in einer dem Längsreckwerk vorgelagerten konventionellen Aufheizanlage, welche zusammen mit dem Längs- reckwerk auf einer Bühne steht, auf die Zieltemperatur geheizt und in Längsrichtung verstreckt.
Nach einer geringen Abkühlung zur Stabilisierung, hier kann auch ein Hilfs Wickler angeordnet sein, läuft der Folienfilm über eine Umlenkwalze (kann beheizt sein) gegen die Maschinenrichtung (CMD) zurück in die Vorrichtung und wird dort in derselben Weise wie vor dem MD-Reckprozess auf knapp unterhalb der erforderlichen Breitrecktemperatur (z.B. auf 90-95 % der Breitecktemperatur) vorgeheizt. Ein hier angeordneter Hilfswickler kann entsprechend verwendet werden.
Das unterste Band 10-4 kann nach außerhalb des Gehäuses der Aufheizvorrich- tung verlängert werden und bis zum Kettenschienensystem des Reckofens reichen, wodurch ein sehr einfaches Einkluppen ermöglicht wird.
Das unterste Band 10-4 wird auch dazu verwendet, eine etwaig gewünschte geringere Vorheizung der Filmränder zu ermöglichen. Das kann durch eine geringere Aufheizung des Bandes an den Rändern, eine gezielte Luftsteuerung oder ein schmäleres Band, welches die Ränder nicht abdeckt, geschehen. Falls in diesem Bereich bereits Temperaturen erreicht werden, welche zu einem Verkleben der Folie mit dem Band neigen könnten, kann das Band bzw. können die letzten Bänder entsprechende Beschichtungen aufweisen, die solches verhindern.
Der Reckofen hat eine entsprechend verkürzte Vorheizzone, in welcher die restliche Vorheizung auf die erforderliche Recktemperatur über heiße Luft erfolgt. Die gesamte Einheit hat ein Heizsystem und verwendet die dadurch generierte heiße Luft auch für die Wasserabblasung und die notwendigen Aufheizvorgänge.
Ein Wärmerückgewinnungssystem mit der Cast-Cooling-Anlage kann effizient verwirklicht werden.
Da keine extrem heiße Luft verwendet wird und die Folie nicht wie im Reckofen stark angeblasen wird, entstehen geringere Ausdünstungen und Verunreinigungen. Dennoch entstehe Verunreinigungen können hier leichter über Luftaustausch bzw. Bandreinigungsanlagen abgeführt werden. In einem großen und breiten Reckofen entstehen entsprechend weniger Verunreinigungen der Luft. Die Anlage ist sehr effizient, da die Wärmeübertragung über Kontakt mit Bändern erfolgt, Umlenk- walzen groß, beheizt und mäanderförmig umlaufen werden können und die vorhandene heiße Luft das Bandsystem und die Folie zusätzlich heizt.
Für monoaxiale Verstreckung sind gegebenenfalls nur zwei Bänder nötig, sonst drei, vier oder entsprechend mehr Bänder. Es können mehr als zwei bzw. vier oder mehr Bänder oder beheizte Walzen angeordnet sein, z.B. wenn die Anlage in der Länge stark beschränkt ist. Prinzipiell können beliebig viele Bänder übereinander liegend ("mehrstöckig") angeordnet sein, auf welchen die Folie 100 sequentiell geführt wird.
Es können nur 2 Bänder sein in MD ohne Umlenkung zwischen denen aufgeheizt wird, die sind dann entsprechend länger, es können aber auch 3 oder mehr kürzere Bänder mit oder ohne die entsprechenden beheizten oder nicht beheizten Umlen- kungen, mit beidseitiger oder einseitiger Bandberührung sein, die die Heizleistung erbringen.
Diese sind leicht auszutauschen für Reinigung und Reparatur.
Gemäß der Erfindung ist die Anzahl der Bänder nicht auf die in den Ausfüh- rungsbeispielen beschriebenen Zahlen beschränkt. Es können natürlich mehr als zwei bzw. vier Bänder sein aber auch weniger, je nach Heizanforderung und örtlichen Randbedingungen.
Eine Reinigung der Bänder im laufenden Betrieb kann an der jeweiligen Rückseite erfolgen.
Es gibt eine "Drive Side" mit allen Antrieben, Motoren, Wärmeleitungen etc. und eine "Operation Side", die leicht für Reinigungs- und Servicearbeiten geöffnet werden kann.
Ein Rutschen des Bandes lässt sich auch durch die Gestaltung der Oberfläche der Walzen und die Innenseite des Bandes verhindern.
Ebenfalls für alle Ausführungsformen gilt, dass Einrichtungen zur Kontrolle des Bandes auf Beschädigungen und/oder Rückständen vorgesehen sein können. Diese Einrichtungen arbeiten auf dem Band bzw. kontrollieren das Band gewissermaßen "auf dem Rückweg" zu derjenigen Stelle, wo die Folie 100 aufgebracht wird.
Ebenfalls vorhanden sein können Einrichtungen zur Messung der Temperatur des Bandes, der Walzen, der Luft und des Folienmaterials.
Ebenso kann eine optische automatische Reinigungskontrolle erfolgen, welche mit der Reinigungsintensität interagiert.
Ebenfalls für alle Ausführungsformen gilt, dass die Folie 100 Endlosfolie sein kann. Die Folie 100 wird also als Endlosfolie aufgenommen, transportiert und als Endlosfolie abgegeben.
Vorteilhafterweise kann der jeweils notwendige Platz durch die entsprechende Länge des Bandes geschaffen werden.
Mit der erfindungsgemäßen Aufheizvorrichtung lassen sich überdies Folienproduktionsanlagen mit höherer Folien- Ausstoßleistung erzielen. Dies erfordert auch eine Modifikation des Cast-Cooling-Prozesses, bei welchem die aus dem Extruder kommende Schmelze abgekühlt wird (vgl. Fig. 1 ganz links). Hier kann ein erfindungsgemäßes Band zum Abkühlen der Schmelze und zum Transport der Folie durch die Kühlvorrichtung (z.B. Wasserbad) eingesetzt werden. Das Band ersetzt dort die bisher übliche Kühlwalze (Chili Roll), die ebenfalls ein limitierender Faktor bei der Folienproduktion ist.

Claims

Ansprüche Vorrichtung zum Aufheizen von Folie (100), aufweisend:
zumindest ein bewegliches Band (10-1, 10-2, 10-3, 10-4), wobei das zumindest eine Band (10-1, 10-2, 10-3, 10-4) zur Aufnahme der Folie (100), zum Transport der aufgenommenen Folie (100) und zur Abgabe der Folie (100) bestimmt ist,
wobei die Vorrichtung ausgestaltet ist, die Folie (100) beim Transport durch das zumindest eine Band (10-1, 10-2, 10-3, 10-4) aufzuheizen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend: Eine Heizeinrichtung (300, 160, 170, 20, 30) zum Heizen der Folie (100) und/oder zumindest eines Bandes (10-1, 10-2, 10-3, 10-4), insbesondere durch Infrarotstrahlung und/oder Heißluft und/oder eine andere Strahlungs- oder Wärmequelle.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das zumindest eine Band (10) ein Endlosband, insbesondere ein aus Stahl gefertigtes, vorzugsweise verchromtes Band, ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, weiter aufweisend: Zumindest eine erste Walze (20-1, 20-4) und zumindest eine zweite Walze (30-1, 30-4) zum Führen und/oder Antreiben des zumindest einen Bandes (10-1, 10-2, 10-3, 10-4).
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Heizeinrichtung (300) zumindest eine der Walzen (20-1, 30-4) und das von der zumindest einen Walze geführte zumindest eine Band umfasst, wobei die zumindest eine der Walzen als heizende Walze ausgestaltet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Heizeinrichtung (300) zum Beheizen zumindest eines der Bänder auf einer folienab- gewandten Seite zumindest eines der Bänder ausgestaltet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Heizeinrichtung (300) an der folienabgewandten Seite zumindest eines der Bänder angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Gehäuse (200) vorgesehen ist, in welchem das zumindest eine Band (10-1, 10-2, 10-3, 10-4) zumindest teilweise aufgenommen ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Heizeinrichtung (300) zum Heizen des Gehäuses, insbesondere durch Infrarotstrahlung und/oder Heißluft und/oder eine andere Strahlungs- oder Wärmequelle ausgestaltet ist. 10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei zumindest eines der Bänder (10-1, 10-2, 10-3, 10-4) teilweise aus dem Gehäuse (200) herausgeführt ist.
11. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrich- tung ausgestaltet ist, dass zwei Bänder teilweise nach außerhalb der Vorrichtung herausgeführt sind.
12. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend zumindest zwei Bänder (10-1, 10-2, 10-3, 10-4), die übereinander angeordnet sind und zum Transportieren der Folie (100) zwischen den zumindest zwei
Bändern ausgestaltet sind, wobei eine Seite der Folie (100) durch das eine der zumindest zwei Bänder berührt ist und die andere Seite der Folie (100) durch das andere der zumindest zwei Bänder berührt ist.
13. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgestaltet ist, dass die Folie (100) an zumindest einer Stelle der Folie (100) jeweils gleichzeitig von den zumindest zwei Bändern berührt ist.
14. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgestaltet ist, dass die Folie (100) an zumindest einer Stelle der Folie (100) jeweils zunächst von dem ersten der zumindest zwei Bänder auf der einen Seite der Folie und dann von dem zweiten der zumindest zwei Bänder auf der anderen Seite der Folie berührt ist.
15. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest eine Heizwalze (160, 170, 180) vorgesehen ist, durch welche die Folie (100) berührt ist und welche zum Heizen der Folie (100), insbesondere nach Verlassen zumindest eines der Bänder, vorgesehen ist.
16. Vorrichtung gemäß dem einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgestaltet ist, die Folie (100) während des Transports durch zumindest eines der Bänder auf eine erste Temperatur aufzuheizen, die geringer als eine vorbestimmte Zieltemperatur ist, und zumindest eine Heiz- einrichtung (180) vorgesehen ist, um die Folie (100) nach Abgabe der Folie durch das zumindest eine Band zu berühren und auf die vorbestimmte Zieltemperatur aufzuheizen.
17. Vorrichtung gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die zumindest eine Heizeinrichtung (180) außerhalb der Vorrichtung angeordnet ist.
18. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgestaltet ist, dass die Folie (100) nach Verlassen eines ersten Bandes und vor Aufnahme durch ein zweites Band eine Richtungsänderung er- fährt.
19. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgestaltet ist, dass die Folie nach Verlassen eines der Bänder zu einer Streckung in Transportrichtung (MD), quer zur Transportrichtung (TD) oder zu einer simultanen Streckung in Transportrichtung und quer zur Transportrichtung übergeben wird.
20. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
zumindest ein bewegliches Band (10-1, 10-2) vorgesehen ist, wobei das zumindest eine Band (10-1, 10-2) zur Aufnahme der Folie (100), zum Transport der aufgenommenen Folie (100) und zur Abgabe der Folie (100) zu einer Streckung in einer ersten Richtung (MD) bestimmt ist,
zumindest ein weiteres bewegliches Band (10-3, 10-4) vorgesehen ist, wobei das zumindest eine weitere Band (10-3, 10-4) zur Aufnahme der in der ersten Richtung (MD) gestreckten Folie (100), zum Transport der in der ersten Richtung (MD) gestreckten Folie (100) und zur Abgabe der Folie (100) zu einer Streckung in einer zweiten Richtung (TD) bestimmt ist.
21. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, weiter aufweisend: eine Einrichtung (400) zum Abblasen von Wasser von der Folie (100) mittels Heißluft, wobei vorzugsweise die Einrichtung (400) innerhalb des Gehäuses (200) angeordnet ist und dort vorhandene Heißluft verwendet wird.
22. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, weiter aufweisend:
Eine Einrichtung zum Messen von Temperaturen des Bandes (10) an vorbestimmten Stellen und /oder zumindest einer der Walzen (20, 30, 160, 170) und/oder der Folie (100) und/oder der Luft im Gehäuse und zum Beeinflussen der Heizeinrichtung (300) in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen.
23. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, weiter aufweisend eine Kontrolleinrichtung zum Kontrollieren zumindest eines von Trocknung, Verunreinigung, Temperatur der Folie (100).
24. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, weiter aufweisend:
Eine Spanneinrichtung für das zumindest eine Band (10-1, 10-2, 10-3, 10- 4)·
25. Verfahren zum Aufheizen von Folie (100), aufweisend die folgenden Schritte:
Aufnehmen, Transportieren und Abgeben der Folie (100) durch zumindest ein sich bewegendes Band (10-1, 10-2, 10-3, 10-4), wobei die Folie (100) während des Transports aufgeheizt wird.
26. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei das zumindest eine Band (10-1, 10- 2, 10-3, 10-4) ein Endlosband, insbesondere ein aus Stahl gefertigtes, vorzugsweise verchromtes Band, ist.
27. Verfahren gemäß Anspruch 25 oder 26, wobei das zumindest eine Band (10-1, 10-2, 10-3, 10-4) durch zumindest eine zweite Walze (30-1 , 30- 4) geführt und/oder angetrieben wird.
28. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-27, wobei die Folie (100) und/oder das zumindest eine Band (10-1, 10-2, 10-3, 10-4) geheizt wird, insbesondere durch Infrarotstrahlung und/oder Heißluft und/oder eine andere Strahlungs- oder Wärmequelle.
29. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-28, wobei zumindest eine der Walzen (20-1, ..., 30-4) heizend ist.
30. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-29 wobei zumindest eines der Bänder (10-1, 10-2, 10-3, 10-4) teilweise aus dem Gehäuse (200) herausgeführt wird.
31. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-30, wobei die Folie (100) durch zumindest zwei Bänder (10-1, 10-2, 10-3, 10-4), die übereinander angeordnet sind, transportiert wird, wobei eine Seite der Folie (100) durch das eine der zumindest zwei Bänder berührt wird und die andere Seite der Folie (100) durch das andere der zumindest zwei Bänder berührt wird.
32. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-31, wobei die Folie an zumindest einer Stelle der Folie (100) jeweils gleichzeitig von den zumindest zwei Bändern berührt wird. 33. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-32, wobei die Folie an zumindest einer Stelle der Folie jeweils zunächst von dem ersten der zumindest zwei Bänder auf der einen Seite der Folie und dann von dem zweiten der zumindest zwei Bänder auf der anderen Seite der Folie berührt wird. 34. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-33, wobei die Folie (100) durch zumindest eine Heizwalze (160, 170, 180) berührt und geheizt wird, insbesondere nach Verlassen zumindest eines der Bänder.
35. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-34, wobei die Folie (100) wäh- rend des Transports durch zumindest einem der Bänder auf eine erste
Temperatur aufgeheizt wird, die geringer als eine vorbestimmte Zieltemperatur ist, und nach Abgabe der Folie durch das zumindest eine Band durch zumindest eine Heizeinrichtung, insbesondere eine Heizwalze (180), berührt und auf die vorbestimmte Zieltemperatur aufgeheizt wird.
36. Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die zumindest eine Heizeinrichtung, insbesondere Heizwalze (180), bei einer Streckvorrichtung angeordnet ist. 37. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-36, wobei die Folie (100) nach
Verlassen eines ersten Bandes und vor Aufnahme durch ein zweites Band eine Richtungsänderung erfährt.
38. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-37, wobei die Folie (100) nach Verlassen eines der Bänder zu einer Streckung in Transportrichtung, zu einer Streckung quer zur Transportrichtung oder zu einer simultanen Streckung in Transportrichtung und quer zur Transportrichtung übergeben wird.
39. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-38, wobei die Folie (100) nach Abgabe zur Streckung in einer Richtung (MD) und Streckung in der ersten Richtung erneut durch zumindest ein sich bewegendes Band (10-3, 10-4) aufgenommen, transportiert und zu einer Streckung in einer zweiten Richtung (TD) abgegeben wird, wobei die Folie (100) aufgeheizt wird, während sie erneut transportiert wird.
40. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-39 wobei Wasser von der Folie (100) mittels Heißluft abgeblasen wird, wobei vorzugsweise bei der Aufheizung vorhandene Heißluft verwendet wird.
41. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-40, wobei Temperaturen des Bandes (10) an vorbestimmten Stellen und /oder zumindest einer der Walzen (20, 30, 160, 170) und/oder der Folie (100) gemessen werden und zum Beeinflussen der Heizeinrichtung (300) in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen verwendet werden.
42. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-41, wobei zumindest eines von Trocknung, Verunreinigung, Temperatur des Folienmaterials (100) kontrolliert wird.
43. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25-42, wobei das zumindest eine Band (10-1, 10-2, 10-3, 10-4) gespannt gehalten wird.
44. Vorrichtung oder Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Folie (100) eines von polyolefmen Rohstoffen, Polyester, Polyamid, PLA, Polystyrenen, Polykarbonaten ist.
45. Vorrichtung oder Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Folie (100) ein teilkristalliner thermoplastischer Kunststoff ist.
46. Vorrichtung oder Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Folie (100) Endlosfolie ist. 18473
47. Folie (100), insbesondere Endlosfolie, hergestellt unter Anwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 25-44.
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