WO2024012874A2 - Annealing modul einer vorrichtung zur herstellung verstreckter thermoplastischer kunststoffbändchen - Google Patents

Annealing modul einer vorrichtung zur herstellung verstreckter thermoplastischer kunststoffbändchen Download PDF

Info

Publication number
WO2024012874A2
WO2024012874A2 PCT/EP2023/067596 EP2023067596W WO2024012874A2 WO 2024012874 A2 WO2024012874 A2 WO 2024012874A2 EP 2023067596 W EP2023067596 W EP 2023067596W WO 2024012874 A2 WO2024012874 A2 WO 2024012874A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
interior
annealing module
rollers
temperature
ribbons
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/067596
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2024012874A3 (de
Inventor
Franz Schneider
René WEISS
Original Assignee
Starlinger & Co Gesellschaft M.B.H.
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 Starlinger & Co Gesellschaft M.B.H. filed Critical Starlinger & Co Gesellschaft M.B.H.
Publication of WO2024012874A2 publication Critical patent/WO2024012874A2/de
Publication of WO2024012874A3 publication Critical patent/WO2024012874A3/de

Links

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
    • 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
    • B29C71/00—After-treatment of articles without altering their shape; Apparatus therefor
    • B29C71/02—Thermal after-treatment
    • 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
    • B29C71/00—After-treatment of articles without altering their shape; Apparatus therefor
    • B29C71/02—Thermal after-treatment
    • B29C2071/022—Annealing

Definitions

  • the invention relates to an annealing module of a device for producing stretched thermoplastic ribbons.
  • plastic which is usually in the form of granules
  • the melted plastic material is pressed through an extrusion nozzle, creating a film web, which is then cooled, for example in a water bath or by means of a cooled roller, and cut lengthways into ribbons in a subsequent processing step. This is usually done by moving the film web over a large number of knives arranged next to one another.
  • the ribbons are stretched in a hot air oven to a multiple of their original length to increase their tear strength and modulus of elasticity, thereby reducing their width to a fraction of the original width.
  • annealing In order to reduce the residual shrinkage during further processing of the ribbons, it is necessary to subject them to a fixation process known as annealing.
  • ribbons are heated to a temperature above their glass transition temperature. This is usually done by guiding the ribbons over heated rollers, also known as godets, as described in patent application WO 2019/034488, whereby the plastic ribbons in the space between the godets are not exposed to the same conditions as on the Contact points with the godets and thus are heated unevenly.
  • ribbons are polyamide threads produced using spinnerets. Polyamide has a glass transition temperature of typically 60-75°C. The lateral surfaces of the godets are heated to a surface temperature of 130-190°C and thus well above the glass transition temperature of polyamide.
  • the patent US 6472066 discloses a process in which short-cut PET fibers obtained by melt spinning with low Residual shrinkage can be produced by annealing by uniformly heating the fibers under pressure using saturated hot steam. The saturated water vapor condenses on the fibers. These fibers are then suitable for producing wet-laid nonwovens.
  • the glass transition temperature of PET is 80°C.
  • the fibers are annealed at a high temperature of at least 165°C.
  • the water vapor supplied therefore has a temperature well above the glass transition temperature of PET.
  • the supplied water vapor escapes from the fiber treatment zone into the environment through two steam outlets.
  • Treating stretched plastic tapes with steam to fix them (annealing) is unsuitable as this process would subsequently require an additional drying step.
  • This drying step cannot be carried out in practice because the ribbons are wound onto spools at high speed after annealing. Therefore, the ribbons would have an unusably short residence time in a drying system, or the drying system would have to have an unrealistically long length.
  • the use of steam is resource-intensive and incurs high costs.
  • the annealing module according to the invention of a device for producing stretched thermoplastic plastic ribbons has a housing that defines an interior, the housing having an inlet and an outlet for the passage of the plastic ribbons to be treated through the interior.
  • several rotatingly driven rollers are arranged axially parallel to one another and are designed to be at least partially wrapped around by the plastic ribbons.
  • the annealing module is equipped with heating means which are used to uniformly heat the interior to a temperature of at least 70%, preferably at least 75% Melting temperature is formed.
  • the rollers are driven at such a rotational speed that, depending on the distance they travel through the annealing module, the ribbons have a residence time in the annealing module of a maximum of 10 seconds, preferably a maximum of 5 seconds, even more preferably a maximum of 3 seconds.
  • the heating means are also designed to uniformly heat the interior to a temperature of a maximum of 5% above the melting temperature, more preferably a maximum of 3% above the melting temperature, most preferably a maximum of the melting temperature of the plastic ribbons to be treated.
  • the interior space is kept at a preset working temperature within a temperature range with the defined minimum temperature and the defined maximum temperature during the treatment of the plastic ribbons. Briefly passing the plastic ribbons through an atmosphere in the interior whose temperature is above the melting temperature does not harm the plastic ribbons because their residence time in the interior of the annealing module is very short.
  • the document EP 2757125 A1 describes the production of a microporous film based on a propylene resin, whereby the resin is first extruded into a film, which is then stretched in two stages and then treated in an annealing oven. The film is guided through the annealing oven in a zigzag shape around guide rollers. The film is heated for a predetermined time and then transported out of the oven and continuously wound onto a winding roller. An embodiment is explained in which the film is annealed for 10 minutes so that its surface temperature is 140°C. No pulling force is exerted on the film. The document does not contain any information on how the film is heated in the annealing oven.
  • the very long annealing time would be unusable for the production of stretched thermoplastic plastic ribbons according to the invention, as it would damage the molecular structure of the ribbons produced under tension.
  • a very short residence time of the ribbons in the annealing module of a maximum of 10 seconds does not harm the ribbons even if the temperature in the interior of the annealing module is above the melting temperature of the ribbons.
  • a residence time of several minutes would damage the ribbons and render them unusable even if the temperature in the interior of the annealing module is 70% of the melting temperature of the ribbons.
  • the system from EP 2757125 Al would also be used alone to produce stretched plastic tapes completely unsuitable because of their slow way of working. Stretched thermoplastic ribbons are produced and annealed at speeds of several hundred meters per minute. This is several orders of magnitude faster than the system in EP 2757125 Al can achieve.
  • the housing can be thermally insulated.
  • the heating means comprise a hot gas stream led into the interior, the hot gas stream preferably being formed by at least one hot gas blower arranged outside the housing, the output of which leads into the interior.
  • the entire interior can be quickly heated to the intended temperature and temperature adjustments are quickly noticeable throughout the entire interior.
  • the hot gas stream is preferably designed as a circulating air stream in that it is fed to the interior and sucked off elsewhere in the interior as a return flow and returned to the inlet of the hot gas blower. This enables particularly energy-saving operation of the annealing module.
  • the heating means comprise heating elements arranged in the interior of the housing, preferably electrical or inductive or heating elements through which heating fluid flows.
  • the rollers have heating elements, the heating elements preferably comprising electrical or inductive heating elements or heating elements through which heating fluid flows.
  • the heating elements preferably comprising electrical or inductive heating elements or heating elements through which heating fluid flows.
  • the rotatingly driven rollers are preferably arranged in such a way that the surfaces of their jackets are wrapped around the plastic ribbons at a wrap angle of less than 360°, but preferably of at least 150°.
  • the rotatingly driven rollers are combined into at least two roller groups, the rollers of a roller group each having the same peripheral speeds of their shell surfaces, whereby - in Seen in the direction of transport of the plastic ribbons - each roller group has a smaller peripheral speed of the shell surfaces of the rollers than the roller group adjacent to it opposite the transport direction.
  • the annealing module can have at least one rotatingly driven cooling roller, which - viewed in the transport direction of the plastic ribbons - is arranged downwards from the outlet of the housing.
  • This cooling roller can be operated with a different peripheral speed of its surface than the driven rollers arranged in the housing of the annealing module.
  • control module for setting and regulating the speeds of the rollers and at least one further parameter, selected from the interior temperature and/or the heating temperature of the heating means.
  • a simplified structure of the annealing module results when the atmosphere in the interior is an air atmosphere and any hot gas supplied to the interior is hot air. In this case, there is no need for complex constructions to strictly separate the process gas from the ambient atmosphere. Furthermore, pressure difference-resistant insulation and seals can be dispensed with if the annealing module is configured in such a way that the pressure in the interior is essentially the same as in the atmosphere surrounding the annealing module.
  • the annealing module is adapted for the treatment of plastic ribbons made of a polyester material, PET (polyethylene terephthalate), or a polyolefin, in particular PP (polypropylene), HOPE (high density polyethylene), LLDPE (linear low density polyethylene).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • HOPE high density polyethylene
  • LLDPE linear low density polyethylene
  • Fig. 2 shows the annealing module in a side view with the interior opened; and Fig. 3 shows the annealing module in a side view with a closed interior.
  • This annealing module 1 is used to carry out an annealing process on stretched thermoplastic plastic tapes 20.
  • the stretched thermoplastic ribbons 20 are produced by melting plastic, which is usually in the form of granules.
  • the molten plastic material is pressed through an extrusion die, creating a film web, which is cooled by cooled rollers, water bath, etc. and then cut lengthwise into strips by moving the film web over a plurality of juxtaposed knives.
  • the strips are stretched in a hot air oven using tensile stress to many times their original length, reducing their width to a fraction of the original width, referred to as stretched plastic tapes 20 and many times the tensile strength and modulus of elasticity of those originally cut have stripes.
  • stretched plastic tapes 20 many times the tensile strength and modulus of elasticity of those originally cut have stripes.
  • the stretched ribbons are reheated after they have cooled, for example through a coating process, residual shrinkage occurs.
  • a fixation process known as annealing, for which the annealing module 1 is used.
  • the annealing module 1 is part of a device for producing stretched thermoplastic ribbons.
  • the annealing module 1 has a housing 2 that defines an interior 3.
  • the housing 2 is provided with heat-insulating walls to insulate the interior 3 from the ambient temperatures.
  • the housing 2 has an inlet 4 and an outlet 5 for the passage of the plastic tapes 20 to be treated through the interior 3.
  • the inlet 4 and the outlet 5 are slot-shaped and have an inlet sealing lip 4a and an outlet sealing lip 5a, respectively to keep the clear width of the inlet 4 and the outlet 5 as small as possible and thus minimize heat losses in the interior 3.
  • rotatingly driven rollers 6, 7, 8, 9, 10, 11, so-called godets, arranged axially parallel to one another and arranged so that they are at least partially wrapped around by the plastic ribbons 20.
  • the rotatingly driven rollers are preferably arranged in such a way that their lateral surfaces are wrapped by the plastic tapes 20 at a wrap angle of less than 360°, but preferably of at least 150°.
  • the rollers 6, 7, 8, 9, 10, 11 are not heated, but rather absorb the temperature prevailing in the interior 3 on their jacket surfaces.
  • provision can also be made to equip at least some of the rollers 6, 7, 8, 9, 10, 11 with electrical, inductive, heating fluid-flowing or other heating elements.
  • the first two rotating rollers 6, 7 - seen in the transport direction T of the plastic ribbons 20 - are combined to form a first group of rollers, the rotation of which is controlled in such a way that their jacket surfaces each have the same peripheral speed VI.
  • the two next, rotatingly driven rollers 8, 9 arranged downstream of the rollers 6, 7 are combined to form a second group of rollers, the rotation of which is controlled in such a way that their jacket surfaces each have the same peripheral speed V2.
  • the last two rotary driven rollers 10, 11 arranged downstream of the rollers 8, 9 are combined to form a third group of rollers, the rotation of which is controlled in such a way that their surface surfaces each have the same peripheral speed V3.
  • the peripheral speed VI of the first roller group 6, 7 is greater than the peripheral speed V2 of the second roller group 8, 9.
  • the peripheral speed V2 of the second roller group 8, 9 is greater than the peripheral speed V3 of the third roller group 10, 11. This creates in the transition areas between the first, the second and the third roller group, more precisely between the rotatingly driven rollers 7, 8 and 9, 10, relaxation zones in which the plastic ribbons 20 can relax.
  • the rollers 6-11 are driven at such a rotational speed that the ribbons 20, depending on the distance they travel through the annealing module 1, have a residence time in the annealing module 1 of a maximum of 10 seconds, preferably a maximum of 5 seconds, even more preferably a maximum of 3 seconds .
  • the length of the ribbons 20 in the annealing module 1, ie the length of their route in the annealing module 1, is, for example, between 4.35 m and 7.65 m.
  • the ribbons 20 can be with a Travel speed of, for example, between 150 m/min and 650 m/min can be moved through the annealing module 1, which results in residence times of 0.4 s to 3.06 s in the annealing module 1.
  • the annealing module 1 is equipped with heating means for uniformly heating the interior 3 to a temperature that is at least 70%, preferably at least 75%, of the melting temperature of the plastic ribbons to be treated.
  • the heating means are further regulated in such a way that they ensure uniform heating of the interior to a temperature of a maximum of 5% above the melting temperature, preferably of a maximum of 3% above the melting temperature, more preferably of a maximum of a maximum of the melting temperature of the plastic tapes 20 to be treated.
  • the heating means are implemented by a hot gas blower 14, which is arranged outside the housing 2 and generates a hot gas stream 15, which is blown into the interior 3 through the output of the hot gas blower 14, which communicates with the interior 3.
  • the temperature of the hot gas stream 15 is measured and the hot gas blower 14 is controlled so that the hot gas stream 15 has an (adjustable) desired working temperature.
  • the hot gas stream 15 is preferably guided as a circulating air stream through the interior 3 of the housing 2 by blowing the hot air stream 15 into the interior 3 by means of the hot gas blower 14 and at another point in the interior 3 a return stream 15a is sucked out of the interior and returned to the hot gas blower 14 . In this way, the annealing module 1 can be operated very energy-savingly.
  • the heating means can be configured as heating elements arranged in the interior 3, preferably electrical or inductive or heating elements through which heating fluid flows.
  • the annealing module 1 is designed to use heating means to heat the interior 3 to a temperature of at least 70%, preferably at least 75%, of the melting temperature of the plastic ribbons 20 to be treated.
  • the heating means should be operated in such a way that they ensure uniform heating of the interior to a temperature of a maximum of 5% above the melting temperature, preferably a maximum of 3% above the melting temperature, more preferably a maximum of a maximum of the melting temperature of the plastic tapes 20 to be treated.
  • the annealing module 1 can be configured specifically for this type of plastic.
  • the annealing module 1 can preferably be used for Treatment of plastic ribbons 20 made of a polyester material, in particular PET, or a polyolefin, in particular PP, HOPE, LLDPE, can be configured.
  • a specific property of every plastic is its melting temperature.
  • the melting temperature varies slightly depending on the manufacturer and other properties given to the plastic, but can be found on the data sheet for the respective plastic.
  • Polypropylene (PP) has a typical melting temperature of 160 °C.
  • the heating means are set so that they heat the interior 3 to at least 112 ° C, which is 70% of the melting temperature of 160 ° C, or the temperature in the interior 3 at this temperature hold.
  • the heating means are preferably set so that they heat the interior 3 to at least 120 ° C (that is 75% of the melting temperature) or keep it at this temperature.
  • the heating means are adjusted so that they heat the interior 3 to a maximum of 168 ° C (that is 5% above the melting temperature), preferably a maximum of 164.8 ° C (that is 3% above the melting temperature), more preferably a maximum of 160 ° C (this is the melting temperature), heat or keep the temperature in the interior 3 at this temperature.
  • a working temperature is selected within the application temperature range, which depends, among other things, on other properties of the plastic.
  • the annealing module 1 controls the heating means so that the selected working temperature in the interior 3 is maintained fairly precisely (i.e. with fluctuations of a maximum of ⁇ 2 °C).
  • Polyethylene terephthalate has a typical melting temperature of 260 °C.
  • the heating means are set so that they heat the interior 3 to at least 182 ° C, which is 70% of the melting temperature of 260 ° C, or the temperature in the interior 3 to this temperature hold.
  • the heating means are preferably set so that they heat the interior 3 to at least 195 ° C (that is 75% of the melting temperature) or keep it at this temperature.
  • the heating means are adjusted so that they heat the interior 3 to a maximum of 273 ° C (that is 5% above the melting temperature), preferably a maximum of 267.8 ° C (that is 3% above the melting temperature), more preferably a maximum of 260 ° C (this is the melting temperature), heat or keep the temperature in the interior 3 at this temperature.
  • High density polyethylene (HDPE or PE-HD) has a typical melting temperature of 135 °C.
  • the heating means are set so that they heat the interior 3 to at least 94.5 ° C, which is 70% of the melting temperature of 135 ° C, or the temperature in the interior 3 to this Maintain temperature.
  • the heating means are preferably set so that they heat the interior 3 to at least 101.25 ° C (that is 75% of the melting temperature) or keep it at this temperature. At the same time, the heating means are adjusted so that they heat the interior 3 to a maximum of 141.75 ° C (that is, 5% above the melting temperature), preferably a maximum of 139.05 ° C (that is 3% above the melting temperature), more preferably a maximum of 135 ° C (this is the melting temperature), or keep the temperature in the interior 3 at this temperature.
  • Linear Low Density Polyethylene (LLDPE or PE-LLD) has a typical melting temperature of 110 °C.
  • the heating means are set so that they heat the interior 3 to at least 77 ° C, which is 70% of the melting temperature of 110 ° C, or keep the temperature in the interior 3 at this temperature .
  • the heating means are preferably set so that they heat the interior 3 to at least 82.5 ° C (that is 75% of the melting temperature) or keep it at this temperature.
  • the heating means are set so that they heat the interior 3 to a maximum of 115.5 ° C (that is, 5% above the melting temperature), preferably a maximum of 113.3 ° C (that is 3% above the melting temperature), more preferably a maximum of 110 ° C (this is the melting temperature), or keep the temperature in the interior 3 at this temperature.
  • the annealing module 1 is configured in the illustrated embodiment so that the atmosphere in the interior 3 is an air atmosphere and the hot gas stream 15 supplied to the interior 3 is hot air. Furthermore, the pressure in the interior 3 is essentially the same as in the atmosphere surrounding the annealing module 1. The use of air atmosphere and ambient pressure in the interior 3 is preferred simply because the interior 3 does not have to be sealed from the environment, and in particular the inlet 4 and the outlet 5 do not have to be made gas-tight.
  • the annealing module 1 is - seen in the transport direction T of the plastic ribbons 20 - equipped with two rotating cooling rollers 12, 13 downwards from the outlet 5 of the housing 2, with which the plastic ribbons 20 are cooled to a temperature, which allows their subsequent immediate further processing, e.g. winding onto spools.
  • the annealing module 1 is controlled by an electronic control module 16, which directly or indirectly regulates the temperature in the interior 3, the heating temperature of the heating means, in particular the temperature of the hot gas stream 15, and the speeds of the rollers 6-13.
  • Fig. 3 shows the annealing module 1 in the closed state with the housing door 17 folded down, which closes the interior 3.
  • the housing door 17 has viewing windows 18 through which the operating personnel can check that the plastic ribbons 20 are running correctly.
  • the housing door has a transparent cover 19 made of glass or plastic, which allows a view of the cooling rollers 12, 13, but prevents access to the cooling rollers for safety reasons.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)

Abstract

Das Annealing Modul (1) einer Vorrichtung zur Herstellung verstreckter thermoplastischer Kunststoffbändchen (20) besitzt ein Gehäuse (2) mit einem Einlass (4) und einem Auslass (5) für die Hindurchführung der zu behandelnden Kunststoffbändchen (20) durch den Innenraum (3) des Gehäuses (2). Im Innenraum (3) sind mehrere rotierend angetriebene Walzen (6-11) achsparallel zueinander angeordnet und werden von den Kunststoffbändchen (20) zumindest teilweise umschlungen. Das Annealing Modul (1) ist mit Heizmitteln zur gleichmäßigen Erwärmung des Innenraums (3) auf eine Temperatur, die zumindest 70 % der Schmelztemperatur der zu behandelnden Kunststoffbändchen (20) beträgt, und zur Erwärmung des Innenraums (3) auf eine Temperatur von maximal 5 % über der Schmelztemperatur der zu behandelnden Kunststoffbändchen (20) ausgestattet. Die Walzen (6-11) werden mit einer solchen Drehgeschwindigkeit angetrieben, dass die Bändchen in Abhängigkeit von ihrer Wegstrecke durch das Annealing Modul (1) eine Verweilzeit im Annealing Modul von maximal 10 Sekunden haben.

Description

Annealing Modul einer Vorrichtung zur Herstellung verstreckter thermoplastischer Kunststoffbändchen
Die Erfindung betrifft ein Annealing Modul einer Vorrichtung zur Herstellung verstreckter thermoplastischer Kunststoffbändchen.
Bei der Herstellung von verstreckten thermoplastischen Kunststoffbändchen wird Kunststoff, der üblicherweise in Form von Granulat vorliegt, aufgeschmolzen. Das geschmolzene Kunststoffmaterial wird durch eine Extrusionsdüse gepresst, wodurch eine Folienbahn entsteht, welche anschließend, beispielsweise in einem Wasserbad oder mittels gekühlter Walze, abgekühlt und in einem darauffolgenden Bearbeitungsschritt in Längsrichtung zu Bändchen zugeschnitten wird. Dies erfolgt üblicherweise, indem die Folienbahn über eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Messern bewegt wird. Nach dem Schneiden der Kunststoffbändchen werden die Bändchen zur Erhöhung ihrer Reißfestigkeit und ihres E-Moduls in einem Heißluftofen auf ein Vielfaches ihrer ursprünglichen Länge verstreckt, wodurch sich ihre Breite auf einen Bruchteil der ursprünglichen Breite verringert. Um den Restschrumpf bei der weiteren Verarbeitung der Bändchen zu reduzieren, ist es notwendig, diese einem Fixierungsprozess, dem sogenannten Annealing, zu unterziehen.
Beim Annealing werden die Bändchen auf eine Temperatur über ihrer Glasübergangstemperatur erwärmt. Dies erfolgt üblicherweise, indem die Bändchen, wie in der Patentanmeldung WO 2019/034488 beschrieben, über beheizte Walzen, die auch als Galetten bezeichnet werden, geführt werden, wobei die Kunststoffbändchen im Zwischenraum zwischen den Galetten nicht den gleichen Bedingungen ausgesetzt sind, wie an den Kontaktstellen mit den Galetten und sohin ungleichmäßig erwärmt werden. Im Konkreten handelt es sich bei Bändchen um mittels Spinndüsen produzierten Polyamidfäden. Polyamid hat eine Glasübergangstemperatur von typischerweise 60-75°C. Die Mantelflächen der Galetten werden auf eine Oberflächentemperatur von 130-190°C und somit weit über der Glasübergangstemperatur von Polyamid erwärmt.
Eine ungleichmäßige Temperatureinwirkung auf die Kunststoffbändchen während des Annealings kann zu ungewünschten Verformungen der Bändchen führen. Um das zu vermeiden, offenbart die Patentschrift US 6472066 einen Prozess, in welchem kurzgeschnittene, durch Schmelzspinnen gewonnene PET -Fasern mit geringem Restschrumpf hergestellt werden, indem das Annealing durch gleichmäßiges Erhitzen der Fasern unter Druck mittels gesättigten heißen Wasserdampfs erfolgt. Der gesättigte Wasserdampf kondensiert auf den Fasern. Diese Fasern sind anschließend zur Herstellung von nassgelegten Vliesstoffen geeignet. Die Glasübergangstemperatur von PET liegt bei 80°C. Das Annealing der Fasern erfolgt auf einer hohen Temperatur von zumindest 165°C. Der zugeführte Wasserdampf weist somit eine Temperatur weit über der Glasübergangstemperatur von PET auf. Außerdem entweicht der zugeführte Wasserdampf durch zwei Dampfauslässe aus der Faser-Behandlungszone an die Umgebung.
Eine Behandlung von verstreckten Kunststoffbändchen mit Wasserdampf zu ihrer Fixierung (Annealing) ist ungeeignet, da dieser Prozess im Anschluss einen zusätzlichen Trocknungsschritt erfordern würde. Dieser Trocknungsschritt ist in der Praxis nicht durchführbar, weil die Bändchen nach dem Annealing mit hoher Geschwindigkeit auf Spulen aufgewickelt werden. Daher würden die Bändchen in einer Trocknungsanlage eine unbrauchbar geringe Verweilzeit haben, oder die Trocknungsanlage müsste eine unrealistisch große Länge aufweisen. Außerdem ist die Verwendung von Wasserdampf ressourcenintensiv und verursacht hohe Kosten.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Annealing Modul einer Vorrichtung zur Herstellung verstreckter thermoplastischer Kunststoffbändchen bereitzustellen, das in kurzer Zeit, während sich die Bändchen im Durchlauf durch die Behandlungsstationen befinden, für ein gleichmäßiges Erwärmen der Bändchen auf eine für Annealing geeignete Temperatur und das Vorliegen konstanter, kontrollierbarer Bedingungen sorgt und das gleichzeitig Ressourcen- und kostensparend funktioniert.
Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines Annealing Moduls mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt.
Das erfindungsgemäße Annealing Modul einer Vorrichtung zur Herstellung verstreckter thermoplastischer Kunststoffbändchen besitzt ein Gehäuse, das einen Innenraum definiert, wobei das Gehäuse einen Einlass und einen Auslass für die Hindurchführung der zu behandelnden Kunststoffbändchen durch den Innenraum aufweist. Im Innenraum sind mehrere rotierend angetriebene Walzen achsparallel zueinander angeordnet und dazu ausgebildet, von den Kunststoffbändchen zumindest teilweise umschlungen zu werden. Das Annealing Modul ist mit Heizmitteln ausgestattet, die zur gleichmäßigen Erwärmung des Innenraums auf eine Temperatur, die zumindest 70 %, vorzugsweise zumindest 75 %, der Schmelztemperatur beträgt, ausgebildet sind. Die Walzen werden mit einer solchen Drehgeschwindigkeit angetrieben, dass die Bändchen in Abhängigkeit von ihrer Wegstrecke durch das Annealing Modul hindurch eine Verweilzeit im Annealing Modul von maximal 10 Sekunden, bevorzugt von maximal 5 Sekunden, noch bevorzugter von maximal 3 Sekunden haben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Heizmittel auch zur gleichmäßigen Erwärmung des Innenraums auf eine Temperatur von maximal 5 % über der Schmelztemperatur, bevorzugter von maximal 3 % über der Schmelztemperatur, am bevorzugtesten von maximal der Schmelztemperatur der zu behandelnden Kunststoffbändchen ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform wird somit der Innenraum bei der Behandlung der Kunststoffbändchen auf einer innerhalb eines Temperaturbereichs mit der definierten Mindesttemperatur und der definierten Maximaltemperatur liegenden, voreingestellten Arbeitstemperatur gehalten. Eine kurzzeitige Hindurchführung der Kunststoffbändchen durch eine Atmosphäre im Innenraum, deren Temperatur über der Schmelztemperatur liegt, schadet den Kunststoffbändchen nicht, da ihre Verweilzeit im Innenraum des Annealing Moduls sehr kurz ist.
Das Dokument EP 2757125 Al beschreibt die Herstellung eines mikroporösen Films auf Basis eines Propylen-Harzes, wobei das Harz zunächst zu einem Film extrudiert wird, dieser dann in zwei Stufen verstreckt und anschließend in einem Annealing-Ofen behandelt wird. Der Film wird zick-zack-förmig um Führungswalzen durch den Annealing-Ofen geführt. Dabei wird der Film für eine vorbestimmte Zeit erwärmt und anschließend aus dem Ofen befördert und kontinuierlich auf eine Wickelwalze aufgewickelt. Es wird ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem der Film 10 Minuten lang annealed wird, so dass seine Oberflächentemperatur 140°C beträgt. Dabei wird keine Zugkraft auf den Film ausgeübt. Das Dokument enthält keine Information, wie die Erwärmung des Films im Annealing-Ofen erfolgt. Die sehr lange Annealing-Zeit wäre für die erfindungsgemäße Herstellung von verstreckten thermoplastischen Kunststoffbändchen unbrauchbar, da sie die Molekül Struktur der unter Zug hergestellten Bändchen schädigen würde. Wie oben erwähnt, hat sich gemäß der Erfindung gezeigt, dass eine sehr kurze Verweilzeit der Bändchen im Annealing Modul von maximal 10 Sekunden den Bändchen sogar dann nicht schadet, wenn die Temperatur im Innenraum des Annealing Moduls über der Schmelztemperatur der Bändchen liegt. Eine Verweilzeit von mehreren Minuten würde die Bändchen aber auch dann schädigen und unbrauchbar machen, wenn die Temperatur im Innenraum des Annealing Moduls bei 70 % der Schmelztemperatur der Bändchen liegt. Die Anlage von EP 2757125 Al wäre zur Herstellung von gereckten Kunststoffbändchen auch schon allein wegen ihrer langsamen Arbeitsweise völlig ungeeignet. Verstreckte thermoplastische Kunststoffbändchen werden mit Geschwindigkeiten von mehreren 100 Meter pro Minute hergestellt und annealed. Das ist um mehrere Größenordnungen schneller als die Anlage von EP 2757125 Al zu leisten vermag.
Um den Energieverbrauch des Annealing Moduls gering zu halten, kann vorgesehen werden, dass das Gehäuse wärmeisoliert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Annealing Moduls umfassen die Heizmittel einen in den Innenraum geführten Heißgasstrom, wobei der Heißgasstrom vorzugsweise durch zumindest ein außerhalb des Gehäuses angeordnetes Heißgasgebläse, dessen Ausgang in den Innenraum führt, gebildet wird. Mit dieser Ausführungsform kann der gesamte Innenraum schnell auf die vorgesehene Temperatur erwärmt werden und Temperaturanpassungen machen sich rasch im gesamten Innenraum bemerkbar. Bevorzugt ist der Heißgasstrom als Umluftstrom ausgebildet, indem er dem Innenraum zugeführt und an anderer Stelle des Innenraums als Rückstrom abgesaugt und zum Eingang des Heißgasgebläse zurückgeführt wird. Damit ist ein besonders energiesparender Betrieb des Annealing Moduls möglich.
In einer weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Annealing Moduls umfassen die Heizmittel im Innenraum des Gehäuses angeordnete Heizelemente, vorzugsweise elektrische oder induktive oder heizfluiddurchflossene Heizelemente.
In einer weiteren Ausführungsform des Annealing Modul weisen die Walzen Heizelemente auf, wobei die Heizelemente vorzugsweise elektrische oder induktive oder heizfluiddurchflossene Heizelemente umfassen. Mit dieser Ausführungsform ist es möglich, die Walzen auf einen Temperaturbereich zu erwärmen, der ungefähr der im Innenraum des Annealing Modul herrschenden Temperatur entspricht, so dass die Kunststoffbändchen während des Annealings möglichst geringen bis gar keinen Temperaturunterschieden ausgesetzt sind. Außerdem kann mit dieser Ausführungsform das Aufheizen des Innenraums des Annealing Moduls schneller erfolgen, insbesondere, wenn ein Heißgasstrom als Heizmittel verwendet wird.
Bevorzugt sind die rotierend angetriebenen Walzen so angeordnet, dass die Oberflächen ihrer Mäntel von den Kunststoffbändchen in einem Umschlingungswinkel von weniger als 360°, vorzugsweise aber von zumindest 150°, umschlungen werden. Um die Regelung der Rotationsgeschwindigkeiten der Walzen zu vereinfachen, ist in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Annealing Moduls vorgesehen, dass zumindest einige der rotierend angetriebenen Walzen zu zumindest zwei Walzengruppen zusammengefasst sind, wobei die Walzen einer Walzengruppe jeweils gleiche Umfangsgeschwindigkeiten ihrer Manteloberflächen aufweisen, wobei - in Transportrichtung der Kunststoffbändchen gesehen - jede Walzengruppe eine kleinere Umfangsgeschwindigkeit der Mantel oberflächen der Walzen aufweist als die ihr entgegen der Transportrichtung benachbarte Walzengruppe.
Optional kann das Annealing Modul zumindest eine rotierend angetriebene Kühlwalze aufweisen, die - in Transportrichtung der Kunststoffbändchen gesehen - abwärts vom Auslass des Gehäuses angeordnet ist. Diese Kühlwalze kann mit einer anderen Umfangsgeschwindigkeit ihrer Mantel Oberfläche betrieben werden als die im Gehäuse des Annealing Moduls angeordneten angetriebenen Walzen.
Für eine genaue Einstellung und Durchführung des Annealing- Vorgangs ist es zweckmäßig, ein Steuermodul zur Einstellung und Regelung der Drehzahlen der Walzen und zumindest eines weiteren Parameters, ausgewählt aus der Innenraumtemperatur und/oder der Heiztemperatur der Heizmittel vorzusehen.
Ein vereinfachter Aufbau des Annealing Moduls ergibt sich, wenn die Atmosphäre im Innenraum eine Luftatmosphäre ist und gegebenenfalls in den Innenraum zugeführtes Heißgas Heißluft ist. In diesem Fall müssen keine aufwändigen Konstruktionen zur strikten Trennung von Prozessgas gegenüber der Umgebungsatmosphäre vorgesehen sein. Weiters kann auf druckdifferenzfeste Isolierungen und Dichtungen verzichtet werden, wenn das Annealing Modul so konfiguriert ist, dass im Innenraum im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht wie in der das Annealing Modul umgebenden Atmosphäre.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Annealing Modul zur Behandlung von Kunststoffbändchen aus einem Polyester-Material, PET (Polyethylenterephthalat), oder einem Polyolefin, insbesondere PP (Polypropylen), HOPE (High Density Polyethylen), LLDPE (Linear Low Density Polyethylen), angepasst. Das bedeutet, dass das Annealing Modul in den für das Annealing der genannten Kunststoffe optimierten Temperaturbereichen betreibbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Annealing Moduls mit geöffnetem Innenraum in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2 das Annealing Modul in einer Seitenansicht mit geöffnetem Innenraum; und Fig. 3 das Annealing Modul in einer Seitenansicht mit geschlossenem Innenraum.
Unter Bezugnahme auf die Figuren wird nun eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Annealing Moduls 1 im Detail erläutert. Dieses Annealing Modul 1 dient zur Durchführung eines Annealing Vorgangs an verstreckten thermoplastischen Kunststoffbändchen 20.
Die verstreckten thermoplastischen Kunststoffbändchen 20 werden hergestellt, indem Kunststoff, der üblicherweise in Form von Granulat vorliegt, aufgeschmolzen wird. Das geschmolzene Kunststoffmaterial wird durch eine Extrusionsdüse gepresst, wodurch eine Folienbahn entsteht, die durch gekühlte Walzen, Wasserbad, etc. abgekühlt und danach in Längsrichtung zu Streifen zugeschnitten wird, indem die Folienbahn über eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Messern bewegt wird. Die Streifen werden in einem Heißluftofen unter Anwendung von Zugspannung auf ein Vielfaches ihrer ursprünglichen Länge verstreckt, wodurch sich ihre Breite auf einen Bruchteil der ursprünglichen Breite verringert, die als verstreckte Kunststoffbändchen 20 bezeichnet werden und ein Vielfaches der Reißfestigkeit und des E-Moduls der ursprünglich geschnittenen Streifen aufweisen. Die Herstellung der Kunststoffbändchen bis zur Durchführung des Annealing Vorgangs ist der Fachperson bekannter Stand der Technik und muss daher nicht ausführlicher erläutert werden. Wenn die verstreckten Bändchen nach ihrem Abkühlen wieder erwärmt werden, z.B. durch einen Beschichtungsvorgang, tritt Restschrumpf auf. Um diesen störenden Restschrumpf zu reduzieren, ist es zweckmäßig, die Kunststoffbändchen einem Fixierungsprozess, dem sogenannten Annealing, zu unterziehen, wofür das Annealing Modul 1 dient.
Das Annealing Modul 1 ist Teil einer Vorrichtung zur Herstellung verstreckter thermoplastischer Kunststoffbändchen. Das Annealing Modul 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das einen Innenraum 3 definiert. Das Gehäuse 2 ist mit wärmeisolierenden Wänden versehen, um den Innenraum 3 gegenüber den Umgebungstemperaturen zu isolieren. Das Gehäuse 2 hat einen Einlass 4 und einen Auslass 5 für die Hindurchführung der zu behandelnden Kunststoffbändchen 20 durch den Innenraum 3. Der Einlass 4 und der Auslass 5 sind schlitzförmig ausgebildet und weisen eine Einlass-Dichtlippe 4a bzw. eine Auslassdichtlippe 5a auf, um die lichte Weite des Einlasses 4 und des Auslasses 5 möglichst gering zu halten und damit Wärmeverluste im Innenraum 3 zu minimieren. Im Innenraum 3 sind sechs rotierend angetriebene Walzen 6, 7, 8, 9, 10, 11, so genannte Galetten, achsparallel zueinander angeordnet und so angeordnet, dass sie von den Kunststoffbändchen 20 zumindest teilweise umschlungen zu werden. Bevorzugt sind die rotierend angetriebenen Walzen so angeordnet, dass ihre Mantelflächen von den Kunststoffbändchen 20 in einem Umschlingungswinkel von weniger als 360°, vorzugsweise aber von zumindest 150°, umschlungen werden.
In der dargestellten Ausführungsform sind die Walzen 6, 7, 8, 9, 10, 11 nicht beheizt, sondern nehmen die im Innenraum 3 herrschende Temperatur an ihren Mantel oberflächen auf. Alternativ dazu kann aber auch vorgesehen werden, zumindest einige der Walzen 6, 7, 8, 9, 10, 11 mit elektrischen, induktiven, heizfluiddurchflossenen oder anderen Heizelementen auszustatten.
Die - in Transportrichtung T der Kunststoffbändchen 20 gesehen - ersten zwei rotierend angetriebenen Walzen 6, 7 sind zu einer ersten Walzengruppe zusammengefasst, deren Rotation so gesteuert wird, dass ihre Mantel oberflächen jeweils die gleiche Umfangsgeschwindigkeit VI aufweisen. Die beiden nächsten, stromabwärtig von den Walzen 6, 7 angeordneten, rotierend angetriebenen Walzen 8, 9 sind zu einer zweiten Walzengruppe zusammengefasst, deren Rotation so gesteuert wird, dass ihre Mantel oberflächen jeweils die gleiche Umfangsgeschwindigkeit V2 aufweisen. Die beiden letzten, stromabwärtig von den Walzen 8, 9 angeordneten, rotierend angetriebenen Walzen 10, 11 sind zu einer dritten Walzengruppe zusammengefasst, deren Rotation so gesteuert wird, dass ihre Mantel oberflächen jeweils die gleiche Umfangsgeschwindigkeit V3 aufweisen. Die Umfangsgeschwindigkeit VI der ersten Walzengruppe 6, 7 ist größer als die Umfangsgeschwindigkeit V2 der zweiten Walzengruppe 8, 9. Die Umfangsgeschwindigkeit V2 der zweiten Walzengruppe 8, 9 ist größer als die Umfangsgeschwindigkeit V3 der dritten Walzengruppe 10, 11. Dadurch entstehen in den Übergangsbereichen zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Walzengruppe, genauer gesagt zwischen den rotierend angetriebenen Walzen 7, 8 und 9, 10, Relaxationszonen, in denen die Kunststoffbändchen 20 entspannen können.
Die Walzen 6-11 werden mit einer solchen Drehgeschwindigkeit angetrieben, dass die Bändchen 20 in Abhängigkeit von ihrer Wegstrecke durch das Annealing Modul 1 eine Verweilzeit im Annealing Modul 1 von maximal 10 Sekunden, bevorzugt von maximal 5 Sekunden, noch bevorzugter von maximal 3 Sekunden haben. Die Länge der Bändchen 20 im Annealing Modul 1, d.h. die Länge ihrer Wegstrecke im Annealing Modul 1, beträgt beispielsweise zwischen 4,35 m und 7,65 m. Die Bändchen 20 können mit einer Verfahrgeschwindigkeit von beispielsweise zwischen 150 m/min und 650 m/min durch das Annealing Modul 1 hindurchbewegt werden, woraus sich Verweilzeiten von 0,4 s bis 3,06 s im Annealing Modul 1 ergeben.
Das Annealing Modul 1 ist mit Heizmitteln zur gleichmäßigen Erwärmung des Innenraums 3 auf eine Temperatur, die zumindest 70 %, vorzugsweise zumindest 75 %, der Schmelztemperatur der zu behandelnden Kunststoffbändchen beträgt, ausgestattet. Die Heizmittel werden weiters so geregelt, dass sie für eine gleichmäßige Erwärmung des Innenraums auf eine Temperatur von maximal 5 % über der Schmelztemperatur, bevorzugt von maximal 3 % über der Schmelztemperatur, bevorzugter von maximal der Schmelztemperatur der zu behandelnden Kunststoffbändchen 20 sorgen. In der dargestellten Ausführungsform des Annealing Moduls 1 sind die Heizmittel durch ein Heißgasgebläse 14 realisiert, das außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist und einen Heißgasstrom 15 erzeugt, der durch den mit dem Innenraum 3 kommunizierenden Ausgang des Heißgasgebläses 14 in den Innenraum 3 geblasen wird. Es wird die Temperatur des Heißgasstroms 15 gemessen und das Heißgasgebläse 14 so geregelt, dass der Heißgasstrom 15 eine (einstellbare) gewünschte Arbeitstemperatur aufweist. Der Heißgasstrom 15 wird bevorzugt als Umluftstrom durch den Innenraum 3 des Gehäuses 2 geführt, indem der Heißluftstrom 15 mittels de Heißgasgebläses 14 in den Innenraum 3 geblasen wird und an anderer Stelle des Innenraums 3 ein Rückstrom 15a aus dem Innenraum abgesaugt und zum Heißgasgebläse 14 zurückgeführt wird. Auf diese Weise lässt sich das Annealing Modul 1 sehr energiesparend betreiben.
In alternativen Ausführungsformen des Annealing Modul 1 können die Heizmittel als im Innenraum 3 angeordnete Heizelemente, vorzugsweise elektrische oder induktive oder heizfluiddurchflossene Heizelemente, konfiguriert sein.
Wie oben erwähnt, ist das Annealing Modul 1 dafür ausgebildet, durch Heizmittel den Innenraum 3 auf eine Temperatur von zumindest 70 %, vorzugsweise zumindest 75 %, der Schmelztemperatur der zu behandelnden Kunststoffbändchen 20 zu erwärmen. Gleichzeitig sollen die Heizmittel so betrieben werden, dass sie für eine gleichmäßige Erwärmung des Innenraums auf eine Temperatur von maximal 5 % über der Schmelztemperatur, bevorzugt von maximal 3 % über der Schmelztemperatur, bevorzugter von maximal der Schmelztemperatur der zu behandelnden Kunststoffbändchen 20 sorgen.
Das Annealing Modul 1 kann je nach Kunststoffart der Kunststoffbändchen 20 spezifisch für diese Kunststoffart konfiguriert werden. Bevorzugt kann das Annealing Modul 1 zur Behandlung von Kunststoffbändchen 20 aus einem Polyester-Material, insbesondere PET, oder einem Polyolefin, insbesondere PP, HOPE, LLDPE, konfiguriert werden.
Eine spezifische Eigenschaft eines jeden Kunststoffs ist seine Schmelztemperatur. Die Schmelztemperatur variiert zwar geringfügig abhängig vom Hersteller und von sonstigen Eigenschaften, die dem Kunststoff verliehen werden, kann aber dem Datenblatt des jeweiligen Kunststoffs entnommen werden.
Polypropylen (PP) hat eine typische Schmelztemperatur von 160 °C. Um das Annealing Modul 1 für PP zu konfigurieren, werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf zumindest 112 °C, das sind 70% der bei 160 °C liegenden Schmelztemperatur, erwärmen bzw. die Temperatur im Innenraum 3 auf dieser Temperatur halten. Bevorzugt werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf zumindest 120 °C (das sind 75% der Schmelztemperatur) erwärmen bzw. auf dieser Temperatur halten. Gleichzeitig werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf maximal 168 °C (das sind 5 % über der Schmelztemperatur), bevorzugt maximal 164,8 °C (das sind 3 % über der Schmelztemperatur), bevorzugter maximal 160 °C (das ist die Schmelztemperatur), erwärmen bzw. die Temperatur im Innenraum 3 auf dieser Temperatur halten. Somit ergibt sich für PP ein Anwendungstemperaturbereich zwischen 112 ° und 168 °C bzw. in der bevorzugtesten Ausführungsform ein Anwendungstemperaturbereich zwischen 120 °C und 160 °C. Innerhalb des Anwendungstemperaturbereichs wird eine Arbeitstemperatur gewählt, die unter anderem von weiteren Eigenschaften des Kunststoffs abhängt. Das Annealing Modul 1 steuert die Heizmittel so, dass die gewählte Arbeitstemperatur im Innenraum 3 ziemlich genau (d.h. mit Schwankungen von maximal ± 2 °C) eingehalten wird.
Polyethylenterephthalat (PET) hat eine typische Schmelztemperatur von 260 °C. Um das Annealing Modul 1 für PET zu konfigurieren, werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf zumindest 182 °C, das sind 70% der bei 260 °C liegenden Schmelztemperatur, erwärmen bzw. die Temperatur im Innenraum 3 auf dieser Temperatur halten. Bevorzugt werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf zumindest 195 °C (das sind 75% der Schmelztemperatur) erwärmen bzw. auf dieser Temperatur halten. Gleichzeitig werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf maximal 273 °C (das sind 5 % über der Schmelztemperatur), bevorzugt maximal 267,8 °C (das sind 3 % über der Schmelztemperatur), bevorzugter maximal 260 °C (das ist die Schmelztemperatur), erwärmen bzw. die Temperatur im Innenraum 3 auf dieser Temperatur halten. High Density Polyethylen (HDPE oder PE-HD) hat eine typische Schmelztemperatur von 135 °C. Um das Annealing Modul für HDPE zu konfigurieren, werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf zumindest 94,5 °C, das sind 70% der bei 135 °C liegenden Schmelztemperatur, erwärmen bzw. die Temperatur im Innenraum 3 auf dieser Temperatur halten. Bevorzugt werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf zumindest 101,25 °C (das sind 75% der Schmelztemperatur) erwärmen bzw. auf dieser Temperatur halten. Gleichzeitig werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf maximal 141,75 °C (das sind 5 % über der Schmelztemperatur), bevorzugt maximal 139,05 °C (das sind 3 % über der Schmelztemperatur), bevorzugter maximal 135 °C (das ist die Schmelztemperatur), erwärmen bzw. die Temperatur im Innenraum 3 auf dieser Temperatur halten.
Linear Low Density Polyethylen (LLDPE oder PE-LLD) hat eine typische Schmelztemperatur von 110 °C. Um das Annealing Modul für LLDPE zu konfigurieren, werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf zumindest 77 °C, das sind 70% der bei 110 °C liegenden Schmelztemperatur, erwärmen bzw. die Temperatur im Innenraum 3 auf dieser Temperatur halten. Bevorzugt werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf zumindest 82,5 °C (das sind 75% der Schmelztemperatur) erwärmen bzw. auf dieser Temperatur halten. Gleichzeitig werden die Heizmittel so eingestellt, dass sie den Innenraum 3 auf maximal 115,5 °C (das sind 5 % über der Schmelztemperatur), bevorzugt maximal 113,3 °C (das sind 3 % über der Schmelztemperatur), bevorzugter maximal 110 °C (das ist die Schmelztemperatur), erwärmen bzw. die Temperatur im Innenraum 3 auf dieser Temperatur halten.
Das Annealing Modul 1 ist in der dargestellten Ausführungsform so konfiguriert, dass die Atmosphäre im Innenraum 3 eine Luftatmosphäre ist und der dem Innenraum 3 zugeführte Heißgasstrom 15 Heißluft ist. Weiters herrscht im Innenraum 3 im Wesentlichen der gleiche Druck wie in der das Annealing Modul 1 umgebenden Atmosphäre. Die Verwendung von Luftatmosphäre und Umgebungsdruck im Innenraum 3 ist schon allein deshalb bevorzugt, weil dadurch der Innenraum 3 gegenüber der Umgebung nicht abgedichtet werden muss, und insbesondere der Einlass 4 und der Auslass 5 nicht gasdicht ausgeführt werden müssen.
Das Annealing Modul 1 ist - in Transportrichtung T der Kunststoffbändchen 20 gesehen - abwärts vom Auslass 5 des Gehäuses 2 mit zwei rotierend angetriebenen Kühlwalzen 12, 13 ausgestattet, mit denen die Kunststoffbändchen 20 auf eine Temperatur abgekühlt werden, die ihre anschließende unmittelbare Weiterverarbeitung, z.B. das Aufwickeln auf Spulen, zulässt.
Das Annealing Modul 1 wird durch ein elektronisches Steuermodul 16 gesteuert, das direkt oder indirekt die Temperatur im Innenraum 3, die Heiztemperatur der Heizmittel, insbesondere die Temperatur des Heißgasstroms 15, und die Drehzahlen der Walzen 6-13 regelt.
Fig. 3 zeigt das Annealing Modul 1 im geschlossenen Zustand mit heruntergeklappter Gehäusetür 17, die den Innenraum 3 verschließt. Die Gehäusetür 17 weist Sichtfenster 18 auf, durch die hindurch das Bedienpersonal den korrekten Lauf der Kunststoffbändchen 20 kontrollieren kann. Weiters weist die Gehäusetür eine transparente Abdeckung 19 aus Glas oder Kunststoff auf, die den Blick auf die Kühlwalzen 12, 13 zulässt, aber aus Sicherheitsgründen einen Zugriff auf die Kühlwalzen verhindert.
In den Figuren 1 und 2 ist das Annealing Modul im geöffneten Zustand dargestellt. Zur besseren Übersichtlichkeit wurde in diesen Darstellungen die Gehäusetür 17 weggelassen.
Bezugszeichenliste:
1 Annealing Modul
2 Gehäuse
3 Innenraum
4 Einlass
4a Einlass-Dichtlippe
5 Auslass
5a Auslass-Dichtlippe
6, 7, 8, 9, 10, 11 rotierend angetriebene Walzen
12, 13 Kühl walzen
14 Heißgasgebläse
15 Heißgasstrom
15a Rückstrom
16 Steuermodul
17 Gehäusetür
18 Sichtfenster
19 transparente Abdeckung
20 Kunststoffbändchen
T Transportrichtung der Kunststoffbändchen VI Umfangsgeschwindigkeit der ersten Walzengruppe
V2 Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Walzengruppe
V3 Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Walzengruppe

Claims

Ansprüche:
1. Annealing Modul (1) einer Vorrichtung zur Herstellung verstreckter thermoplastischer Kunststoffbändchen, mit einem Gehäuse (2), das einen Innenraum (3) definiert, wobei das Gehäuse (2) einen Einlass (4) und einen Auslass (5) für die Hindurchführung der zu behandelnden Kunststoffbändchen (20) durch den Innenraum (3) aufweist, wobei im Innenraum (3) mehrere rotierend angetriebene Walzen (6-11) achsparallel zueinander angeordnet und dazu ausgebildet sind, von den Kunststoffbändchen (20) zumindest teilweise umschlungen zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Annealing Modul (1) mit Heizmitteln zur gleichmäßigen Erwärmung des Innenraums (3) auf eine Temperatur, die zumindest 70 %, vorzugsweise zumindest 75 %, der Schmelztemperatur der zu behandelnden Kunststoffbändchen (20) beträgt, ausgestattet ist, und dass die Walzen (6-11) mit einer solchen Drehgeschwindigkeit angetrieben werden, dass die Bändchen in Abhängigkeit von ihrer Wegstrecke durch das Annealing Modul (1) eine Verweilzeit im Annealing Modul von maximal 10 Sekunden, bevorzugt von maximal 5 Sekunden, noch bevorzugter von maximal 3 Sekunden haben.
2. Annealing Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel zur gleichmäßigen Erwärmung des Innenraums (3) auf eine Temperatur von maximal 5 % über der Schmelztemperatur, bevorzugt von maximal 3 % über der Schmelztemperatur, am bevorzugtesten von maximal der Schmelztemperatur, der zu behandelnden Kunststoffbändchen (20) ausgebildet sind.
3. Annealing Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) wärmeisoliert ist.
4. Annealing Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel einen in den Innenraum geführten Heißgasstrom (15) umfassen, wobei der Heißgasstrom (15) vorzugsweise durch zumindest ein außerhalb des Gehäuses (2) angeordnetes Heißgasgebläse (14), dessen Ausgang mit dem Innenraum (3) kommuniziert, gebildet wird.
5. Annealing Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißgasstrom (15) als Umluftstrom ausgebildet ist, indem er dem Innenraum 3 zugeführt und an anderer Stelle des Innenraums als Rückstrom (15a) abgesaugt und zum Eingang des Heißgasgebläse (14) zurückgeführt wird.
6. Annealing Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel im Innenraum (3) des Gehäuses (2) angeordnete Heizelemente, vorzugsweise elektrische oder induktive oder heizfluiddurchflossene Heizelemente, umfassen.
7. Annealing Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (6-11) Heizelemente aufweisen, wobei die Heizelemente vorzugsweise elektrische oder induktive oder heizfluiddurchflossene Heizelemente umfassen.
8. Annealing Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierend angetriebenen Walzen (6-11) so angeordnet sind, dass ihre
Mantel oberflächen von den Kunststoffbändchen (20) in einem Umschlingungswinkel von weniger als 360°, vorzugsweise aber von zumindest 150°, umschlungen werden.
9. Annealing Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der rotierend angetriebenen Walzen (6-11) zu zumindest zwei Walzengruppen (6-7; 8-9; 10-11) zusammengefasst sind, wobei die Walzen (6-7; 8-9; 10-11) einer Walzengruppe jeweils gleiche Umfangsgeschwindigkeiten ihrer Mantel oberflächen aufweisen, wobei - in Transportrichtung (T) der Kunststoffbändchen (20) gesehen - jede Walzengruppe (10-11; 8-9; 6-7) eine kleinere Umfangsgeschwindigkeit (V3; V2; VI) der Mantel oberflächen der Walzen aufweist als die ihr entgegen der Transportrichtung (T) benachbarte Walzengruppe (6-7; 8-9; 10-11).
10. Annealing Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine rotierend angetriebene Kühlwalze (12, 13), die - in Transportrichtung (T) der Kunststoffbändchen (20) gesehen - abwärts vom Auslass (5) des Gehäuses (2) angeordnet ist.
11. Annealing Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuermodul (16) zur Einstellung und Regelung der Drehzahlen der Walzen und zumindest eines weiteren Parameters, ausgewählt aus der Innenraumtemperatur und/oder der Heiztemperatur der Heizmittel vorgesehen ist.
12. Annealing Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre im Innenraum (3) eine Luftatmosphäre ist und gegebenenfalls in den Innenraum zugeführtes Heißgas Heißluft ist.
13. Annealing Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (3) im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht wie in der das Annealing Modul (1) umgebenden Atmosphäre.
14. Annealing Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Behandlung von Kunststoffbändchen (20) aus einem Polyester-Material, insbesondere PET, oder einem Polyolefin, insbesondere PP, HOPE, LLDPE, angepasst ist.
PCT/EP2023/067596 2022-07-11 2023-06-28 Annealing modul einer vorrichtung zur herstellung verstreckter thermoplastischer kunststoffbändchen WO2024012874A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22184126.5 2022-07-11
EP22184126 2022-07-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2024012874A2 true WO2024012874A2 (de) 2024-01-18
WO2024012874A3 WO2024012874A3 (de) 2024-03-14

Family

ID=82404105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/067596 WO2024012874A2 (de) 2022-07-11 2023-06-28 Annealing modul einer vorrichtung zur herstellung verstreckter thermoplastischer kunststoffbändchen

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024012874A2 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6472066B1 (en) 2001-02-05 2002-10-29 Arteva North America S.A.R.L. Low shrinkage, uncrimped short-cut fibers for use in wet laid non-woven products and method for making same
EP2757125A1 (de) 2011-09-17 2014-07-23 Sekisui Chemical Co., Ltd. Verfahren zur herstellung einer propylenbasierten mikroporösen harzfolie und propylenbasierte mikroporöse harzfolie
WO2019034488A1 (de) 2017-08-16 2019-02-21 Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines multifilen vollverstreckten fadens aus einer polyamidschmelze

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0711649B1 (de) * 1994-11-08 2002-03-13 Samuel Manu-Tech Inc. Kunststoffband und Verfahren zu seiner Herstellung
US6719935B2 (en) * 2001-01-05 2004-04-13 Howmedica Osteonics Corp. Process for forming bioabsorbable implants
DE102009046592A1 (de) * 2009-11-10 2011-05-12 Windmöller & Hölscher Kg Vorrichtung und Verfahren zum Längsrecken einer Folienbahn
CN102601992A (zh) * 2012-03-17 2012-07-25 广东达诚机械有限公司 立式纵向拉伸机
CN111361137A (zh) * 2020-04-16 2020-07-03 广东骊虹新材料有限公司 水浴烘干吹膜机

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6472066B1 (en) 2001-02-05 2002-10-29 Arteva North America S.A.R.L. Low shrinkage, uncrimped short-cut fibers for use in wet laid non-woven products and method for making same
EP2757125A1 (de) 2011-09-17 2014-07-23 Sekisui Chemical Co., Ltd. Verfahren zur herstellung einer propylenbasierten mikroporösen harzfolie und propylenbasierte mikroporöse harzfolie
WO2019034488A1 (de) 2017-08-16 2019-02-21 Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines multifilen vollverstreckten fadens aus einer polyamidschmelze

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024012874A3 (de) 2024-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60118543T2 (de) Extrudiertes, durch kontinuierliche fasern verstärktes tischlerbauteil und verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung
EP2007935B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abziehen und verstrecken eines multifilen fadens
EP2406417B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines grasgarnes
EP2467517B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines grasgarnes
DE102013220442A1 (de) Verstreckungsvorrichtung für gesponnene Fäden
DE3328449A1 (de) Vorrichtung zum strecken aus schaeren von thermoplastischen kettfaeden und verfahren zum betrieb dieser vorrichtung
DE102009021118A1 (de) Vorrichtung zum Schmelzspinnen, Abziehen und Aufwickeln mehrerer Fäden
WO2011138261A1 (de) Vorrichtung zum fibrillieren
EP2350360B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von strangförmigen waren
DE102011050328B3 (de) Vorrichtung zur Verfestigung einer Fasern oder Filamente aus einem thermoplastischen Material umfassenden Lage zu einer Vliesbahn
WO2024012874A2 (de) Annealing modul einer vorrichtung zur herstellung verstreckter thermoplastischer kunststoffbändchen
EP2630280B1 (de) Vorrichtung zur herstellung von strangförmigen produkten
EP3400123B1 (de) Vorrichtung zum kühlen von folienmaterial
EP0944467B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur folienaufheizung sowie messeinrichtung zur messung der folientemperatur
EP3844328B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum filamentspinnen mit umlenkung
DE2328639C3 (de) Verfahren zur Herstellung monoaxial verstreckter Folienbändchen aus Polypropylen
EP1797227B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von bändchen
WO2010112300A1 (de) Vorrichtung zur herstellung von monofilen oder bändchen
DE3635302C2 (de)
DE102015016800A1 (de) Verfahren zum Schmelzspinnen, Abziehen, Verstrecken, Relaxieren und Aufwickeln eines synthetischen Fadens für technische Anwendungszwecke und eine zugehörige Vorrichtung
EP2714973B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von synthetischen grasfasern
DE1660308A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzspinnen von synthetischen Faeden
DE2553069A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von folien oder filmen aus polymeren
EP2567006A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum fibrillieren synthetischer bänder
DE60002216T2 (de) Verfahren zur herstellung eines kabels und vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23735755

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)