DE10132539A1

DE10132539A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Recken einer zumindest zweischichtigen thermoplastischen Kunststofffolie

Info

Publication number: DE10132539A1
Application number: DE2001132539
Authority: DE
Inventors: Juergen Breil; Klaus Hoellmueller
Original assignee: Brueckner Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Brueckner Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2003-01-30

Abstract

Ein verbessertes Verfahren oder eine verbesserte Vorrichtung zum Recken einer zumindest zweischichtigen thermoplastischen Kunststofffolie zeichnet sich unter anderem durch folgende Merkmale aus: DOLLAR A - es wird eine berührungslose Temperaturmessung oder Temperaturerfassung durchgeführt DOLLAR A - die Temperaturmessung oder Temperaturerfassung, bezogen auf die Abzugsrichtung (4) der Folie (10), wird im Endbereich der Aufheizeinrichtung (1; 1b) und/oder nach der Aufheizeinrichtung (1; 1b) durchgeführt, DOLLAR A - die Temperaturerfassung erfolgt vorzugsweise über die Breite der Folienbahn (10), und DOLLAR A - in Abhängigkeit der vorzugsweise über über die Breite der Folienbahn gemessenen Temperaturwerte werden über eine Auswerteinrichtung die Aufheizeinrichtung (1; 1a, 1b) oder Teile derselben angesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Recken einer zumindest zweischichtigen thermoplastischen Kunststoffolie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsbildendes Verfahren bzw. eine gattungsbildende Vorrichtung ist aus der DE 28 33 189 C2 bekannt geworden. Darin sind die Probleme beschrieben, die beim Recken einer mehrschichtigen Kunststoffolie auftreten, die an zumindest einer und vorzugsweise an zumindest beiden gegenüberliegenden Seiten heiß-siegelbare Außenschichten aufweist, deren Schmelz- und Siedetemperaturen deutlich unter der Recktemperatur der zumindest einen Zwischenschicht liegen.
Gemäß dem gattungsbildenden Stand der Technik wird dazu vorgeschlagen, die Kunststoffolie zunächst stark bis über die optimale Recktemperatur der höher schmelzenden Schicht aufzuheizen und vor Erreichen der Recktemperatur die niedriger schmelzende Außenschicht wenn nötig sprungartig oder quasi sprungartig während eines relativ kurzen Zeitraums bis auf eine im Wesentlichen unterhalb der Klebetemperatur liegenden Temperatur abzukühlen. Dadurch soll ein im Querschnitt der Folie quer zur Folienbahnebene fast treppenförmiger Temperaturverlauf im Idealzustand realisiert werden.
Standard sind heute Siegelschichten mit Siegeltemperaturen von 105°C.
Die Aufheizung der unverstreckten Basisfolie erfolgt durch Vorheizwalzen, die eine spezielle Anti-Haft-Beschichtung haben, welche eine Deformierung dieser markierten Außenschicht weitestgehend verhindert. Dabei ist tendenziell festzustellen, dass zunehmend mehr neue Materialtypen für die Siegelschicht verwendet werden oder verwendet werden sollen, die eine noch niedrigere Siegeltemperatur von beispielsweise nur 80°C und weniger aufweisen.
Mit der heute üblichen Technologie in der sequentiellen Strecktechnik mit reiner Walzenvorheizung sind derartige mehrlagige Folien mit diesen neuen Siegelschichten als Außenschicht nicht mehr herstellbar!
Das am häufigsten zum Einsatz gelangende häufigste Basismaterial für die Kernschicht - welches die mechanischen Eigenschaften der Folie im Wesentlichen bestimmt - ist nach wie vor ein Material auf der Basis von Polypropylen, welches eine Temperatur zur Reckung erreichen muss, welche wesentlich höher ist als die Recktemperatur der Außenschichten. Diese Temperatur müsste durch Energieeintrag durch die Siegelschichten in den Kern erreicht werden. Die dabei entstehende Kontakttemperatur an der Grenzschicht zwischen Walze und Siegelschicht würde eine Deformierung der Siegelschicht bewirken, welche die Qualität der Folie stark beeinträchtigen würde.
Obgleich aufbauend auf den vorstehenden Überlegungen ein Verfahren sowie eine Vorrichtung entsprechend der DE 28 33 189 C2 grundsätzlich positiv zu bewerten sind, hat sich zumindest in der Praxis gezeigt, dass die Realisierung eines optimalen Temperaturverlaufes in der Praxis Problemen unterworfen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zur Temperaturbehandlung von reckbaren Folien zu schaffen, bei der unterschiedliche Schichten unterschiedlich stark erwärmt werden müssen.
Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens entsprechend den im Anspruch 1 und bezüglich der Vorrichtung entsprechend den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß hat sich nunmehr gezeigt, dass ein entsprechend optimales Temperaturprofil über die Breite und Dicke einer zu reckenden Folienbahn hinweg nur durch eine geeignete Temperaturmessung und Temperaturkontrolle realisiert werden kann. Dazu ist zumindest dem Reckvorgang (beispielsweise in einer sequentiellen Reckanlage der Längsreckeinheit) vorgelagerte Aufheizstufe vorgesehen, um die Aufheizung berührungslos durchzuführen. In dieser Aufheizstufe oder zwischen der Aufheizstufe und dem Reckwerk wird zudem eine berührungslose Temperaturerfassung durchgeführt und in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur eine entsprechende Temperaturregelung der Folientemperatur vorgenommen.
Dadurch kann auf sehr schnellem und direktem Wege die entsprechende Gegensteuerung und Optimierung des Temperaturverlaufs in der zu reckenden Folie durchgeführt werden.
Dabei hat sich erfindungsgemäß im Gegensatz zum gattungsbildenden Stand der Technik gezeigt, dass gerade bei Verwendung einer berührungslos arbeitenden Aufheizeinrichtung eine Temperaturmessung und Erfassung noch wichtiger ist als bei einer Aufheizeinrichtung unter Verwendung von Heizwalzen. Denn bei Änderung der Anlagengeschwindigkeit und/oder einer Veränderung der Foliendicke wird der Kunststofffilm während der Berührung einer Heizwalze exponentiell an die Heiztemperatur der Walze herangeführt. Im Falle einer berührungslosen Infrarot-Aufheizung führt jedoch eine Veränderung der Anlagengeschwindigkeit und/oder eine Veränderung des Kunststofffolienfilms zu einer sehr viel stärkeren Veränderung bezüglich des Aufheizverhaltens der erreichbaren Temperatur im Kunststofffilm.
Im Rahmen der erläuterten Erfindung ist es nunmehr möglich, einen sehr hohen Energieeintrag für die Basisfolie für den Kern der Folie zu realisieren. Dadurch bedingt kann es zu Temperaturdifferenzen quer zum Folienverlauf kommen, worüber die Folieneigenschaft beeinträchtigt werden würde. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist deshalb eine entsprechende Vorrichtung vorgesehen, um die Temperatur nicht nur singular, sondern über die Breite, das heißt bevorzugt über die gesamte Breite der Folie, bzw. der Basisfolie (Kernfolie) zu erfassen, um in Abhängigkeit von dieser Temperaturmessung oder -erfassung dann eine entsprechend differenziertere Regelung der Strahlungsleistung durchführen zu können.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt dabei die Regelung über einen Mittelwert der Temperatur, die jeweils über die Gesamtbreite der Folienbahn ermittelt wird. Die Steuerung in Abhängigkeit dieses ermittelten Mittelwertes erfolgt vor allem bzw. bevorzugt bezüglich einer erste Aufheizstufe (unabhängig, ob diese berührungslos oder unter Verwendung von Heizwalzen durchgeführt wird).
In einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass über die Breite einer Folienbahn hinweg eine Vielzahl von (einzelnen) in Querrichtung der Folienbahn nebeneinander liegende Bahnabschnitte oder Bahnzonen vorgesehen sind, denen separate Stellelemente zugeordnet werden. Über die gemessene Temperatur z. B. am Ausgang oder nach der Aufheizstufe können dann für die einzelnen Bahnabschnitte- oder Zonen optimierte Aufheizvorgänge durchgeführt werden. Dabei kann die Temperaturmessung in noch sehr viel feineren Teilschritten durchgeführt werden, so dass eine Vielzahl von Temperaturmessergebnissen in einem bestimmten Bahnabschnitt oder in einer bestimmten Bahnzone zu einem Mittelwert gemittelt und als gemittelter Temperaturwert z. B. mit einem optimalen Prozesswert verglichen wird, um dann eine entsprechende Nachgeregelung durchzuführen. Die Temperatursteuerung in Abhängigkeit der unterschiedlichen über die Breite der Folienbahn ermittelten Werte nach Art einer Differenz-Temperatur-Methode gegenüber einem Sollwert wird bevorzugt für die letzte Stufe oder die letzten Stufen der Aufheizvorrichtung, insbesondere der letzten berührungslosen Aufheizvorrichtung durchgeführt. Dabei kann ein Soll-Temperaturverlauf über die Dicke der Folie vorgegeben werden, der an den Oberflächen der Folien unterschiedlich ist zu den Kernbereichen der Folie bzw. auch im Randbereich der Folie ebenfalls abweicht von dem gewünschten optimalen Temperaturverlauf im mittleren Bereich der Folie zwischen den außenliegenden Rändern.
Dabei ist es auch möglich, durch die Sollwertvorgabe eines Temperaturprofils über die Breite dem unterschiedlichen Reckverhalten der Folienränder Rechnung zu tragen.
Es hat sich als günstig erwiesen, die Temperaturwerte mittels eines Line-Scanners zu erfassen. Die Stellglieder für die segmentierte Folientemperaturregelung vorzugsweise in Form von segmentierten Infrarot-Feldern kann beispielsweise entweder über Solid-State-Relais getaktet, über eine Phasen-Anschnittsteuerung oder auch vorzugsweise über eine Impulsgruppen-Leistungssteuerung erfolgen.
Bezüglich der erwähnten Auswertung beispielsweise über eine Mittelwertbildung kann die Regelung bevorzugt so durchgeführt werden, dass aus den Messwerten des Line- Scanners ein Bereich oder mehrere Bereiche abgegrenzt wird bzw. werden, die für die Mittelwertbildung verwendet wird bzw. werden. Anschließend wird die Mittelwertbildung durchgeführt und zonenweise Differenzen gegenüber diesem Mittelwert erzeugt. Diese Differenzbeträge können für eine Regelung über die Breite herangezogen werden. Somit kann also die Temperaturregelung bzw. die Energieeinstrahlung in verschiedenen Breitenabschnitten oder Zonen der Folienbahn unterschiedlich angehoben oder abgesenkt werden, entsprechend den gemessenen Bahnabschnitt- oder zonenförmigen Temperaturmessergebnissen, wodurch letztlich eine sehr genaue Regelung der Folientemperatur unmittelbar vor dem Reckvorgang möglich wird, um letztlich eine gereckte Folie mit besten Foliencharakteristiken herzustellen. Die vorzugsweise vorgesehenen segmentierten Infrarot-Strahler werden vorzugsweise mittels Thermoelementen ausgerüstet, so dass eine Regelung der Strahletemperatur erfolgen kann. Somit kann im Bezug auf die Folientemperatur eine Kaskadenregelung realisiert werden, bei der die Regelung der Strahletemperatur als innerer Regelkreis vorgesehen ist.
Mit einem derartigen Regelungssystem sind also hoch-genaue Regelungen der Folientemperatur bezüglich des Mittelwertes aber auch bezüglich der Temperaturverteilung über die Breite möglich.
Die Aufheizung erfolgt wie ausgeführt berührungslos, wobei bevorzugt Infrarot-Felder oder eine feld- oder zonenweise Erwärmung mittels Heißluft oder beispielsweise eine Kombination aus beiden vorgesehen sein kann. Die Aufheizung kann dabei durchgängig in dieser Weise erfolgen, oder es kann noch eine weitere Aufheizstufe mit mäanderförmig angeordneten Walzen vorgesehen sein. Dabei werden bevorzugt die oberen und unteren Walzen jeweils über einen parallelen Heizkreislauf aufgewärmt, so dass jeweils die oberen und unteren Heizwalzen auf eine unterschiedliche Außentemperatur erwärmt werden können. Dies ergibt die Möglichkeit einer asymmetrischen Aufheizung beispielsweise dann, wenn eine zu reckende Folie auf einer Seite eine Beschichtung aufweist, die eine andere optimale Temperatureinstellung, in der Regel eine Erwärmung auf eine niedrigere Temperatur, erfordert.
Als geeignete Messtechnik kommen vorzugsweise berührungslose Systeme in Frage, wie zum Beispiel mehrere Infrarot- Pyrometer in einer Reihe, ein Pyrometer mit einem Schwenkspiegel oder sogenannte Infrarot-Scanner. Vorzugsweise wird für eine derartige Aufgabe ein kompakter Line-Scanner eingesetzt, wie er auf dem Markt grundsätzlich erhältlich ist. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit sollte ein automatisch arbeitendes Korrektursystem verwendet werden, bei dem zum Beispiel ein mit mehreren Sensoren ausgestatteter Bügel oder Schlitten mit einem definierten Emissionsgrad (schwarze Strahler) zyklisch vor die Messeinrichtung geschwenkt oder dorthin verfahren wird. Mit diesem Messwert lässt sich eine genaue Kalibrierung des Line-Scanners sowohl bezüglich des Mittelwertes als auch für die Messewerte über die Breite der Folie erzielen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Reckanlage;
Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung des Infrarot-Heiz-Abschnittes der Temperatursteuerung;
Fig. 3 ein zu Fig. 2 leicht abgewandeltes Ausführungsbeispiel einschließlich einer zugehörigen Tabelle bezüglich der Temperaturwerte;
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung des Temperaturverlaufes durch die Dicke der Folie hindurch an drei verschiedenen Positionen; und
Fig. 5 eine zu Fig. 4 entsprechende Diagrammdarstellung, jedoch bezüglich des Temperaturverlaufs durch die Dicke der Folie hindurch an zwei weiteren Positionen.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Heizeinrichtung 1 zur Aufheizung eines mehrlagigen Kunststofffilms vor einer Reckstufe 3, im gezeigten Ausführungsbeispiel einer Längsreckstufe 3' einer sequentiellen Folienstreckanlage in schematischer Seitenansicht quer zur Abzugsrichtung 4 der Kunststoff-Folienbahn gezeigt.
Die Heizeinrichtung 1 umfasst eine erste Heizstufe 1a, die acht obere Vorheizwalzen 7a und demgegenüber acht tieferliegende Heizwalzen 7b umfasst.
Die in Stirnseitenansicht in dunkel wiedergegebenen vorgelagerten ersten Heizwalzen 7a und 7b (sechs Heizwalzen) sind beispielsweise mit einer Chrom-Oberfläche versehen. Die in Stirnseitenansicht in weiß wiedergegebenen zehn weiteren Vorheizwalzen 7a sowie 7b können mit einer Teflonbeschichtung versehen sein (PTFE-Oberfläche).
Die unteren Heizwalzen 7b sind in Stirnseitenansicht zu den oben liegenden Heizwalzen 7a tiefer und eher dazwischenliegend versetzt angeordnet, so dass sich eine mäanderförmige Umschlingungsbahn für die jeweils um diese Heizwalzen 7a, 7b herumgeführte Folienbahn 10 ergibt.
Dieser ersten Heizstufe 1a ist eine zweite Heizstufe 1b nachgeordnet, die aus einer stufenlosen Heizstufe 1b besteht. Es handelt sich hierbei um eine Infrarot-Heizungseinrichtung, die zwei komplette Heizkreise 1b' und 1b" umfasst, nämlich einen ersten IR-Aufheizkreis 1b' zwischen einer unteren und oberen Führungswalze 11a und 11b und einen weiteren IR-Aufheizkreis 1b" zwischen zwei Führungswalzen 13a und 13b.
Die erwähnten Heizwalzen 7a und 7b sind bevorzugt paarweise über ein parallel verzweigtes Heizrohrsystem mit einem durchströmbaren Heizmedium versorgt, so dass die Heizwalzen paarweise auf eine vorzugebende Temperatur aufgeheizt werden können. Auf diese Art und Weise können die oberen und unteren Heizwalzen 7a, 7b auf ein unterschiedliches Temperaturniveau erhitzt werden. Dies ermöglicht eine asymmetrische Aufheizung der Kunststofffolienbahn, wodurch z. B. die Unterseite der Folienbahn, die auf der Mantelfläche der obenliegenden Heizwalzen 7a aufliegt, auf ein bestimmtes erstes Temperaturniveau, und die nach oben weisende Seite der Kunststofffolienbahn, die nur an der Unterseite der unten liegenden Heizwalzen 7b aufliegt, auf ein davon abweichendes zweites Temperaturniveau erwärmt werden kann.
Die erwähnte erste Heizstufe 1a unter Verwendung von Heizwalzen 7a, 7b kann zusätzlich vorgesehen sein. Alternativ dazu kann auch eine Erwärmung mittels Heißluft vorgesehen sein. Zumindest die der eigentlichen Reckstufe 3 vorgelagerte zweite oder gegebenenfalls alleinige Heizstufe 1b ist auf jeden Fall berührungslos ausgeführt, und zwar unter Verwendung von Infrarotstrahlung und/oder Heißluft. Durch die Heizstufe 1b soll z. B. ein weiterer Temperaturanstieg von zumindest 10°, vorzugsweise um zumindest 15°, beispielsweise um etwa 20°C oder mehr oder weniger realisierbar sein.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der erste Teil der zweiten oder alleinigen Heizeinrichtung 1b als reine IR- Heizung 1b' ausgebildet, wobei der zweite Abschnitt dieser zweiten Heizeinrichtung 1b" zwischen den Umlenkwalzen 13a und 13b aus einer Kombination von IR-Heizung und einer Luftdusche ausgebildet ist. Die Luftdusche ist durch eine Vielzahl von auf die Folienbahn 10 zu verlaufende Pfeile 12 gekennzeichnet, die die Luftströmungen wiedergeben sollen. Dabei sind die Luftströmungen jeweils zwischen den einzelnen Infrarotfeldern vorgesehen. Die Heizeinrichtung 1b" kann so betrieben werden, dass nur mit Infrarot geheizt wird, nur mit Heißluft gearbeitet wird oder mit Infrarot und Heißluft. Dabei kann durch die Temperatur der Luft auch eine gewisse relative Kühlung bewirkt werden. Vor allem aber wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 eine Oberflächenkühlung der Folie dadurch möglich, dass die erste Reckwalze 13b und die nachfolgende obere Reckwalze 21' eine Walzentemperatur aufweisen können, die einen gewissen Kühleffekt an der Folienoberfläche bewirkt. Es werden hier also keine echten Kühlwalzen mit vergleichsweise langer Verweilzeit des Kunststofffolienfilms auf der Oberfläche, sondern nur gekühlte Reckwalzen mit kleinerem Walzenquerschnitt eingesetzt. Da alle Reckwalzen separat antreibbar sind, also Einzelantriebe haben, kann zwischen jedem Paar von Reckwalzen ein gewünschtes Reckverhältnis umgesetzt werden.
Wie in den Figuren auch dargestellt ist, ist zwischen dem Ausgang der Heizstufe 1b und vor der Reckstufe 3, d. h. im gezeigten Ausführungsbeispiel unmittelbar am Ausgang der zweiten Heizstufe 1b bzw. 1b", eine Temperaturmesseinrichtung 15 vorgesehen, die nachfolgend auch als Line- Scanner 15 bezeichnet wird. Es handelt sich hierbei um ein Temperaturmessgerät, welches über die Gesamtbreite der durch die Anlage hindurch bewegten abgezogenen Folienbahn 10 sektor- oder zonenweise (quer zur Abzugsrichtung) für einen bestimmten Abschnitt der Folienbahn die Temperatur messen kann.
Der Line-Scanner 15 arbeitet berührungslos. Er kann beispielsweise aus mehreren Infrarot-Pyrometern bestehen, die vorzugsweise in einer Reihe quer zur Folienbahn nebeneinander angeordnet sind. Genauso können aber Pyrometer mit einem Schwenkspiegel oder sogenannte Infrarot-Scanner verwendet werden, die eine Vielzahl von Einzel-Temperaturdaten ermitteln können. Die Erfassung der Temperaturdaten erfolgt in möglichst kurzen Zeitabständen oder kontinuierlich, damit quer zur Abzugsrichtung der Folienbahn 10 möglichst mit dichter Folge eine möglichst hohe Dichte an aktuell gemessenen Temperaturwerten ermittelt werden kann.
Wie erwähnt wird bevorzugt ein automatisches Kalibriersystem vorgesehen, zum Beispiel in Form eines verschwenkbaren Metallbügels mit mehreren Sensoren mit einem definierten Emissionsgrad (schwarzer Strahler), der bevorzugt zyklisch vor der Messeinrichtung geschwenkt wird. Dadurch lässt sich die erwähnte genaue Kalibrierung des Line-Scanners 15 sowohl bezüglich einer Mittelwerterfassung, als auch der Erfassung der einzelnen abhängigen Temperatur-Messwerte, über die Breite realisieren.
Nachfolgend wird ergänzend noch auf Fig. 2 Bezug genommen, in der die Aufheizeinrichtung 1b mit den beiden Stufen 1b' und 1b" mit einer entsprechenden Auswert- und/oder Steuereinrichtung in größeren Details gezeigt ist.
In einer in Fig. 2 gezeigten Auswert- und/oder Ansteuerungsstufe 35a und/oder 35b werden die entsprechenden vom Line-Scanner ermittelten oder erfassten Temperaturdaten weiter verarbeitet, und zwar bevorzugt derart, dass beispielsweise in der Auswert- und/oder Ansteuerungsstufe 35a eine Temperatur-Mittelwertbildung realisiert wird. Diese Mittelwert-Regelung wird als Sollsignal einem Leistungsteil 36a bzw. 36b für den ersten Teil 1b' bzw. den zweiten Teil 1b" der Infrarotheizeinrichtung 1b zugeführt und unter Berücksichtigung der jeweiligen Strahlertemperatur die optimierte Aufheizung durchgeführt. Dies gilt sowohl für die Infraroteinheit 1b' wie auch die zweite Infraroteinheit 1b", die gemäß Fig. 1 segmentiert aufgebaut ist.
In Fig. 2 ist aber auch gezeigt, dass die über den Line- Scanner 15 ermittelte Temperatur über die Breite der Folienbahn auch in einer Quer-Temperatur-Regelungseinheit 35b ausgewertet wird (TD-Temperatur bedeutet Temperaturerfassung in Querrichtung der Abzugsrichtung der Folienbahn), um anhand des über die Folienbreite ermittelte gegebenenfalls variierenden Temperaturprofils (wie dies in dem Detaildiagramm in Fig. 2 gezeigt ist, welches mit Bezugszeichen 36 versehen ist) in Abhängigkeit dieses Temperaturdiagramms eine differenzierte Temperaturansteuerung bevorzugt in der letzten berührungslosen Aufheizstufe 1b" durchführen zu können.
Über diese über die Folienbreite unterschiedlich ermittelten Temperaturwerte im Vergleich zu einem Temperatur-Sollprofil (welches über die Breite der Folienbahn ebenfalls variieren kann und insbesondere im Randbereich andere Werte aufweisen kann wie im mittleren Folienabschnitt)kann dann eine entsprechende Temperaturregelung für die berührungslose Aufheizung in der bevorzugt letzten Aufheizstufe 1b" durchgeführt werden, wobei die einzelnen Aufheizzonen und -felder einzeln angesteuert werden können. Dabei können mehrere Einzelaufheizfelder und -zonen in Querrichtung zur Abzugsbahn der Folienbahn aber auch hintereinander angeordnet sein, wie sich schematisch durch die Hintereinanderschaltung derartiger Felder aus Fig. 1 ergibt.
Mittels dieser Daten können also die segmentierten Infrarot-Strahler bzw. die Stellglieder hierfür oder die Stellglieder für andere berührungslos arbeitende und bevorzugt mit Thermoelementen ausgerüstete Aufheizeinrichtungen angesteuert werden, worüber z. B. eine Regelung der Strahletemperatur erfolgen kann.
Somit wird in Bezug auf die Folientemperatur eine Kaskadenregelung realisiert mit der Regelung der Strahletemperatur als innerer Regelkreis.
Der Vollständigkeit halber wird noch erwähnt, dass der zweiten Aufheizstufe 1b und dem Line-Scanner 15 die Längs- Reckeinrichtung 3, 3' nachgeordnet ist, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus drei Paaren von Reckwalzen 21 vorzugsweise mit einer Chrom-Oberfläche besteht. Nach dieser Längsreckung wird die Folienbahn einer Zwischenheizstufe 23 bestehend aus einem oberen und einem unteren Walzenpaar 25, 27 (Weiterheizwalze) zugeführt.
Anhand von Fig. 3 bis 5 sowie der zugehörigen Tabelle kann ein konkretes Beispiel für eine Anlagenkonfiguration mit einer speziellen Ausrichtung hinsichtlich der Verarbeitung einer niedrig siegelnden Außenschicht auf der Oberseite der Folienbahn erläutert werden. Dabei ist die Darstellung der Aufheizvorrichtung für die Reckanlage einschließlich der ersten Längsreckzone 3, 3' in Fig. 3 weitgehend identisch zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.
In dem erläuterten Ausführungsbeispiel bezieht sich die thermische Berechnung auf eine BOPP-Anlage (also eine biaxial orientierte Polypropylen-Anlage) mit einer Arbeitsbreite von 8,2 m beispielsweise bei einem Folienausstoß von 4.100 kg/h Folie am Wickler.
Die resultierenden Folientemperaturen beziehen sich auf eine Endfolie mit einer Dicke von 30 µ bei einer Anlagen- bzw. Produktionsgeschwindigkeit von 300 m/min.
Bei anderen Foliendicken ändert sich die Temperatur der Folie, die durch eine entsprechende Temperaturführung der Anlagenkomponenten wieder kompensiert werden muss.
In Fig. 3 sind dabei fünf Positionen wiedergegeben, nämlich die Pos. 1 bis Pos. 5, an denen die entsprechenden Temperaturen mittels des Berechnungsprogramms ermittelt wurden. Diese Temperaturdaten sind dann in Fig. 3 in der darüber befindlichen Tabelle wiedergegeben, wobei in dieser Tabelle die Abkürzung "VHW" bedeutet "Vorheizwalze" und die Kurzfassung "WÜK" bedeutet "Wärmeübergangskoeffizient". Dabei ist in Fig. 3 ferner bezüglich des zweiten Teils der Infrarot-Heizstufe nur angedeutet, dass die zusätzliche Luftdusche nur auf einer Seite des zweiten Teiles der zweiten Stufe 1b" der IR-Heizung vorgesehen ist, wobei die Luftdusche, wie in Fig. 1 erläutert, auch beispielsweise beidseitig der Folienbahn vorgesehen sein kann.
Anhand der Fig. 4 und 5 sind dann die Temperaturverläufe an dem erläuterten Beispiel für eine Folienbahn wiedergeben, die nur an der einen Filmseite, beispielsweise der als Filmoberseite 41 bezeichneten Seite mit einer dünnen copolymeren Außenschicht 43 versehen ist, wobei an dieser Folienoberseite also die Temperatur niedriger sein soll als in der eigentlichen Kernschicht 45, welche aus einem Homopolymer gebildet ist. Dabei soll grundsätzlich vor der eigentlichen Reckzone 3 auch die Unterseite 47 der Kunststofffolie 10 einen niedrigeren Wert aufweisen als die Mittelschicht oder Kernschicht, muss allerdings nicht so niedrig sein, wie im Falle der asymmetrisch nur an der Oberseite vorgesehenen copolymeren Außenschicht 43. An den Positionen 1 bis 5 ergeben sich dann ungefähr die Temperaturverläufe durch die Dicke der Folienbahn hindurch, wie dies aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist.
Trotz des erläuterten Ausführungsbeispieles der Anlage hinsichtlich niedriger siegelnder Rohstoffe können mit dieser Anlagenkonfiguration natürlich auch andere üblichen biaxial orientierte Polypropylenfolientypen problemlos hergestellt werden.

Claims

1. Verfahren zum Recken einer zumindest zweischichtigen thermoplastischen Kunststofffolie mit zumindest einer Kernfolie und zumindest einer an einer Oberflächenseite der Kunststoffolie vorgesehenen vorzugsweise heiß siegelbaren Außenschicht, mit folgenden Verfahrensschritten:

- die Kunststofffolie wird in einer zumindest eine Heizstufe, vorzugsweise zwei hintereinander geschaltete Arbeitsstufen (1; 1a, 1b) umfassenden Heizeinrichtung (1) aufgeheizt,

- die alleinige oder zumindest zweite Heizstufe (1; 1b) besteht aus einer berührungslosen Heizeinrichtung (1b),

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

- es wird eine berührungslose Temperaturmessung oder Temperaturerfassung durchgeführt,

- die Temperaturmessung oder Temperaturerfassung bezogen auf die Abzugsrichtung (4) der Folie (10) wird im Endbereich der Aufheizeinrichtung (1; 1b) und/oder nach der Aufheizeinrichtung (1; 1b) durchgeführt und in Abhängigkeit der gemessenen und ermittelten Temperatur erfolgt dann die Ansteuerung der Aufheizvorrichtung (1; 1b).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerfassung über die Breite der Folienbahn (10) erfolgt und dass in Abhängigkeit der über die Breite der Folienbahn gemessenen Temperaturwerte über eine Auswert- und Steuerungseinrichtung (35a, 35b) die Aufheizeinrichtung (1; 1a; 1b) oder Teile derselben angesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizeinrichtung (1; 1b) quer zur Abzugsrichtung (4) der Folienbahn (10) in unterschiedliche Bereiche und Zonen gegliedert oder eingeteilt ist, und in diesen Bereichen oder Zonen die Temperaturregelung getrennt erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass pro Folienabschnitt oder -zone mehrere ermittelte oder gemessene Temperaturdaten zur Temperatursteuerung der Aufheizeinrichtung (1; 1b) verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung über einen Temperatur- Mittelwert erfolgt, der über die Gesamtbreite der Folienbahn ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung über mehrere Temperatur- Mittelwerte erfolgt, die jeweils über eine Teilbreite der Folienbahn ermittelt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung in den einzelnen Bahnabschnitten oder -zonen mittels Infrarot-Feldern und/oder den einzelnen Bahnfeldern und/oder in einzelnen Bahnfeldern oder -zonen zugeführte Heißluft berührungslos erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung durchgängig mittels Infrarot- oder Infrarot plus Heißluft erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung asymmetrisch erfolgt, derart, dass die eine Folienoberseite auf ein anderes Temperaturniveau erwärmt wird als die gegenüberliegende Folienoberseite.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor Durchführen des Reckvorganges eine Kühlung der Außenschichten der Kunststofffolie (10) erfolgt, und zwar vorzugsweise unter Verwendung von Kühlwalzen, Wasser, Luft und/oder einer Sprühwasserkühlung.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Reckwalzen (21) verwendet werden, die einzeln ansteuerbar sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Einzelantriebe für die Reckwalzen (21) verwendet werden, die so angesteuert werden, dass eine asymmetrische Belastung der Außenschicht erfolgt, so dass die auf die Außenschicht der einen Folienoberseite einwirkenden Kräfte abweichen von den auf die gegenüberliegenden Oberfläche der Kunststoffolienbahn einwirkenden Kräften.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reckwalzen (21) so angesteuert sind, dass die Verteilung der Voreilung und die damit zwischen zwei Walzen übertragenen Kräfte minimal werden.

14. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- es ist eine zumindest einstufige und vorzugsweise eine zumindest zwei hintereinander geschaltete Stufen (1, 1a, 1b) umfassende Heizeinrichtung (1) zur Aufheizung einer zu reckenden Folie (10) vorgesehen,

- die alleinige oder zumindest zweite Heizstufe (1, 1b) besteht aus einer berührungslosen Heizeinrichtung (1b),

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

- die Heizeinrichtung umfasst eine berührungslos arbeitende Temperaturmess- oder Temperaturerfassungs-Einrichtung,

- die Temperaturmess-Einrichtung oder Temperatur- Erfassungs-Einrichtung ist bezogen auf die Abzugsrichtung (4) der Folie (10) im Endbereich der Aufheizeinrichtung (1; 1b) und/oder nach der Aufheizeinrichtung (1; 1b) angeordnet und

- die Einrichtung zur Messung und Erfassung der Temperatur ist so ausgebildet, dass zumindest ein Temperaturwert mess- oder ermittelbar ist, und dass in einer Auswert-Regel- und/oder Korrektureinrichtung (35a, 35b) in Abhängigkeit des gemessenen oder ermittelten Temperaturwertes die Aufheizeinrichtung (1; 1a; 1b) oder Teile derselben ansteuerbar ist oder sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

- die Einrichtung zur Messung oder Erfassung der Temperatur ist so ausgebildet, dass die Temperatur über die Breite und vorzugsweise die Gesamtbreite der Folienbahn (10) ermittelbar ist, und

- es ist eine Auswert-Regel- und/oder Korrektureinrichtung vorgesehen, über welche in Abhängigkeit der über die Breite der Folienbahn (10) gemessenen Temperaturwerte die Aufheizeinrichtung (1; 1a; 1b) oder Teile derselben ansteuerbar ist bzw. sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizeinrichtung (1; 1b) quer zur Abzugsrichtung (4) der Folienbahn (10) in unterschiedliche Bereiche oder Zonen gegliedert oder eingeteilt ist, und dass diesen unterschiedlichen Bereichen oder Zonen zugeordnet eine getrennte oder separate Temperaturregelung erfolgt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in den Folienabschnitten oder Folienzonen mittels Temperaturerfassungs- bzw. Temperaturmessungs-Einrichtung mehrere Temperaturdaten ermittelbar oder messbar sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Aufheizeinrichtung (1; 1b) über einen Temperatur-Mittelwert erfolgt, der über die Gesamtbreite der Folienbahn ermittelbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Aufheizeinrichtung (1; 1b) in mehreren quer zur Abzugsrichtung (4) der Folienbahn (10) gebildeten Abschnitten oder Zonen durchführbar ist, und zwar jeweils bezogen auf einen Temperatur-Mittelwert für einen entsprechenden Bahnabschnitt oder eine Bahnzone, der (bzw. die) aus mehreren diesem Bahnabschnitt oder dieser Bahnzone zugeordneten gemessenen Temperaturwerten ermittelt wurde.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizeinrichtung (1, 1b) quer zur Abzugsrichtung der Folienbahn nebeneinander angeordnete Infrarot-Felder oder entsprechende mittels Heißluft erwärmbare Felder oder Zonen umfasst.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizeinrichtung lediglich eine Infrarot-Aufheizeinrichtung oder eine Aufheizeinrichtung bestehend aus Infrarot-Feldern und Heißluft- Feldern umfasst.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizvorrichtung eine asymmetrische Aufheizung derart ermöglicht, dass die eine Folienoberseite auf ein anderes Temperaturniveau erwärmbar ist als die gegenüber liegende Folienoberseite.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlzone vorgesehen ist, und zwar vor Durchführung einer ersten Reckstufe (3, 3'), vorzugsweise unter Verwendung von Kühlwalzen, Wasser, Luft oder einer Sprühwasserkühleinrichtung.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Reckwalzen (21) einzeln ansteuerbar sind.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Reckwalzen (21) Einzelantriebe umfassen, die so ansteuerbar sind, dass eine asymmetrische Belastung der Außenschicht derart erfolgt, dass die auf die Außenschicht der einen Folienseite einwirkenden Kräfte abweichen von den auf die gegenüberliegende Fläche der Kunststoffolienbahn einwirkenden Kräfte.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Reckwalzen (21) so ansteuerbar sind, dass die Verteilung der Voreilung durch die damit zwischen zwei Walzen (21) übertragbaren Kräfte minimierbar sind.