DE10223774A1 - Folienstreckanlage - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (1) zur monoaxialen Verstreckung einer Kunststofffolie (2) unter Zug mit einer Walzenanordnung, bei der mindestens zwei einen Streckspalt (4) definierende Streckwalzen (3) vorgesehen sind, wobei zur Herstellung einer atmungsaktiven Kunststofffolie (2) mittels Zugstreckung die Streckwalzen (3) zum Kaltverstrecken der Kunststofffolie (2) mit Reibwert-erhöhenden Oberflächen versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur monoaxialen Verstre­ ckung einer Kunststofffolie unter Zug mit einer Walzenanordnung, bei der mindestens zwei einen Streckspalt definierende Streck­ walzen vorgesehen sind, sowie ein Verfahren zur monoaxialen Ver­ streckung einer Kunststofffolie unter Zug, bei dem die Kunststofffolie durch mindestens einen von zwei Streckwalzen de­ finierten Streckspalt geführt wird.

Folien werden typisch monoaxial in Maschinenrichtung verstreckt, uni die mechanischen und optischen Eigenschaften der Folie zu verbessern. Inbesondere zielen derartige Verstreckungen darauf ab, eine Folie mit erhöhter Festigkeit in Verstreckungsrichtung und mit besonders glänzender Oberfläche herzustellen. Hierbei handelt es sich um sog. Warmverstreckungen, bei denen die Folie während des Verstreckvorganges über ihre Klebetemperatur erhitzt wird. Hierbei werden zumeist PP- und PE-Folien, im Wesentlichen in reiner Form, verstreckt.

In der AT 393 648 B ist beispielsweise eine Folienstreckanlage mit einer Walzenanordnung gezeigt, die im Wesentlichen aus zwei den Streckspalt definierenden Stahlwalzen und zwei zugeordneten guinmiüberzogenen Walzen besteht. Um auf einfache Weise unter­ schiedlich große Streckspalte realisieren zu können, ist es mög­ lich, die Positionen der Stahlwalzen und jene der gummiüberzogenen Walzen gegeneinander zu vertauschen. Jede gum­ miüberzogene Walze ist somit einer Stahlwalze zugeordnet, um zu­ verlässig die zu verstreckende Folie an die Stahl-Streckwalze anzupressen und Lufteinschlüsse zwischen der Stahl-Streckwalze und der zu verstreckenden Folie zu verhindern. Hierbei ist es zwingend erforderlich, die zwei Streckwalzen, die je nach Anord­ nung einen langen oder kurzen Streckspalt definieren, aus Stahl vorzusehen, um eine möglichst glatte Oberfläche der verstreckten Folie zu gewährleisten. Darüber hinaus ist der im festen Zustand der Kunststofffolie geringe Reibwert zwischen den Stahlwalzen und der Kunststofffolie nicht von Bedeutung, da die zu verstreckende Folie während der Verstreckung auf ihre Klebetemperatur (ca. 120°C) erhitzt wird, so dass die für die Verstreckung nötige Haftreibung auch bei Hochglanz-polierten Oberflächen von Stahl- Streckwalzen zuverlässig gegeben ist.

Andererseits sind auch gattungsfremde Vorrichtungen zum Strecken von Kunststofffolien, wie beispielsweise jene gemäß der WO 00/29199 A1, bekannt, bei welcher Walzen mit einer von umfang­ seitigen Rippen gebildeten zahnförmigen Oberfläche vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung zudem eine Wellenstruktur aufweisen. Somit werden zwischen den Walzen eingebrachte Kunststofffolien in Querrichtung zur Durchführungsrichtung durch den Spalt zwischen den beiden Walzen verstreckt, wobei hier jedoch nicht eine Ver­ streckung in einem zwischen zwei Streckwalzen definierten Streckspalt unter Zug erfolgt, sondern die durch den Spalt zwi­ schen den beiden Walzen geführten Folien werden unter Druck in Querrichtung gedehnt.

Ebenso ist in der US 4 806 300 A eine Vorrichtung zum Verstrecken von speziellen nicht-gewebten Bahnen (sog. Nonwovens) gezeigt, bei welcher zwei Walzen mit umfangsseitig laufenden Stegen vor­ gesehen sind, wobei jeweils ein Steg in eine Vertiefung einer benachbarten Walze im Betrieb eingreift und somit die durch den Spalt zwischen den beiden Walzen geführte Bahn in Querrichtung unter Druck gedehnt wird.

Auch in der DE 23 60 556 A ist eine Vorrichtung zum Strecken von thermoplastischen Polymerisatfolien gezeigt, bei welchen die Fo­ lie durch einen zwischen zwei Walzen angeordneten Spalt geführt wird und somit durch Druckaufbringung von den gegenüberliegenden Walzenoberflächen unter dem Druck der Walzen im Querschnitt ver­ jüngt und somit gedehnt bzw. gestreckt wird.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren der eingangs angeführten Art zu schaffen, womit auf einfache und effiziente Weise eine poröse, atmungsaktive Kunst­ stofffolie hergestellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer atmungsaktiven Kunststofffolie mittels Zugstreckung die Streckwalzen zum Kalt­ verstrecken der Kunststofffolie mit Reibwert-erhöhenden Oberflä­ chen versehen sind. Mit Hilfe der Streckwalzen, die Oberflächen mit einem gegenüber herkömmlich eingesetzten Stahl-Streckwalzen erhöhten Reibwert aufweisen, können Kunststofffolien aufgrund der höheren Reibung auf einfache Weise monoaxial unter Zug kaltver­ streckt werden (d. h. unter der Klebetemperatur der Kunststofffo­ lie), so dass sie nach dem Verstrecken bzw. Recken porös und somit atmungsaktiv sind. Die Reibwert-erhöhenden Oberflächen sind hierbei insbesondere zum Aufbringen der nötigen Reibung zwischen Walze und Kunststofffolie vorgesehen, so dass bei vergleichsweise tiefen Temperaturen der Streckvorgang ausschließlich unter Zug erfolgen kann (d. h. mittels Zugstreckung erfolgt), wobei die Zugkraft durch unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Streckwalzen erzielt wird. Demgemäß wird mit Hilfe einer derartigen Verstreckung unter Zug nicht wie bisher eine Verbes­ serung der Folie hinsichtlich ihrer Festigkeit und der glänzenden Oberfläche erlangt, sondern die Folie mit einer neuen Eigen­ schaft, nämlich der Atmungsaktivität, versehen. Im Unterschied zum bisher üblichen Warmverstrecken oberhalb der Klebetemperatur, bei dem aufgrund des klebrigen Zustandes der Folie auch bei glatten Stahl-Streckwalzen eine ausreichende Reibung zwischen Streckwalzen und Folie gewährleistet war, wird nun zur Herstel­ lung einer atmungsaktiven Folie, die unterhalb der Klebetempera­ tur verstreckt wird, die erforderliche Haftreibung zwischen Folie und Streckwalzen mittels der Reibwert-erhöhend ausgerüsteten Oberflächen der Streckwalzen bewirkt.

Um zuverlässig eine ausreichende Reibung an der Oberfläche der Streckwalzen zum Kaltverstrecken zu gewährleisten, ist es güns­ tig, wenn die Oberflächen der Streckwalzen einen Reibwert von 0,2 bis 2 aufweisen. Ebenso ist hierbei von Vorteil, wenn das Ober­ flächen-Material der Streckwalzen eine Shore-Härte A von 15 bis 95 bzw. eine Shore-Härte D von 15 bis 80 aufweist.

Für eine konstruktiv einfache und effiziente Ausgestaltung der Reibwert-erhöhenden Oberflächen der Streckwalzen ist es günstig, wenn die Streckwalzen mit einer gegenüber dem Streckwalzenmate­ rial Reibwert-erhöhenden Mantelschicht versehen sind. Die Man­ telschicht kann dabei auf einen Stahlzylinder aufgeklebt, aufgeschrumpft oder formschlüssig mittels in Vertiefungen ein­ greifenden Vorsprüngen fixiert werden.

Insbesondere ist es hinsichtlich einer zuverlässig ausreichenden Reibung der Kunststofffolie an den Oberflächen der Streckwalzen günstig, wenn als Streckwalzen Stahlwalzen mit einer gummierten Mantelschicht, vorzugsweise aus einem natürlichen oder syntheti­ schen Elastomer, vorgesehen sind. Somit können die Streckwalzen einerseits auf einfache Weise auf eine Temperatur, die unterhalb der Klebetemperatur der zu verstreckenden Kunststofffolie liegt, von innen erhitzt werden, und andererseits ist mit Hilfe der gummierten Mantelschicht zuverlässig eine hohe Reibung zwischen der Kunststofffolie und den Oberflächen der Streckwalzen gewähr­ leistet, so dass auf einfache Weise eine atmungsaktive, poröse Kunststofffolie hergestellt werden kann.

Wenn in Förderrichtung der Kunststofffolie gesehen vor den Streckwalzen Vorheizwalzen und hinter den Streckwalzen Stabili­ sierwalzen angeordnet sind, wobei den Vorheiz-, Streck- und Sta­ bilisierwalzen jeweils Anpresswalzen zugeordnet sind, wird die Kunststofffolie vor dem Verstrecken kontinuierlich auf ihre Ver­ strecktemperatur erwärmt und nach dem Verstreckvorgang die Struktur der Kunststofffolie stabilisiert. Mit Hilfe von An­ presswalzen ist vorteilhafterweise eine volle Auflage der Kunst­ stofffolie auf den Vorheiz-, Streck- und Stabilisierwalzen gewährleistet, wodurch Materialfehler-verursachende Luftein­ schlüsse zwischen Kunststofffolie und den Vorheiz-, Streck- oder Stabilisierwalzen vermieden werden können.

Im Gegensatz zu Folien, die warm verstreckt werden, bei denen zumeist ein relativ großer Streckspalt zur Festigkeitserhöhung vorteilhaft ist, ist es bei der Kaltverstreckung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Realisierung der atmungsaktiven Struktur der verstreckten Kunststofffolie günstig, wenn der Streckspalt kurz ist und der Walzenoberflächenabstand der Streckwalzen zueinander höchstens 10 mm beträgt. Andererseits ist es für die Verstreckung jedoch von Vorteil, wenn der Streckspalt mindestens 1 mm beträgt.

Für eine schonende Verstreckung der Kunststofffolie und die Er­ zielung einer besonders fein-porösen, atmungsaktiven Struktur der Kunststofffolie nach der Verstreckung ist es von Vorteil, wenn die Walzenanordnung zwei Streckwalzen-Paare mit jeweils einem Streckspalt aufweist. Hierbei ist es günstig, wenn zwischen den beiden Streckwalzen-Paaren zumindest eine Stabilisierwalze vor­ gesehen ist, um zwischen den beiden Streckvorgängen die Struktur der Kunststofffolie zu stabilisieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie unter ihrer Klebetemperatur mit Hilfe von mit Reibwert-erhöhenden Oberflächen­ versehenen Streckwalzen kaltverstreckt wird. Im Gegensatz zur bisher bekannten Warmverstreckung von Kunststofffolien unter Zug, bei denen die Reibung zwischen Folie und Stahl-Streckwalzen, die eine hochglanzpolierte Oberfläche aufweisen müssen, da die Rau­ igkeit der Streckwalzen auf den mittels Warmverstreckung herge­ stellten Hochglanz-Folien andernfalls sichtbar wäre, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen unter der Klebetemperatur der Kunststofffolie unter Zug zu verstrecken bzw. zu recken, wo­ bei eine erhöhte Oberflächen-Reibung der Streckwalzen eingesetzt wird, die bei atmungsaktiven Kunststofffolien nicht störend ist, da atmungsaktive Folien ohnedies eine vergleichbar raue Oberflä­ che aufweisen.

Wenn die Kunststofffolie während der Verstreckung eine Temperatur unter 70°C, vorzugsweise unter 60°C aufweist, wird bei der Ver­ streckung der Kunststofffolie zuverlässig unterhalb der Klebe­ temperatur gearbeitet, so dass die Folie nach der Verstreckung eine poröse Struktur aufweist.

Tests haben ergeben, dass die Kunststofffolien eine ausgeprägte atmungsaktive Struktur nach der Kaltverstreckung aufweisen, wenn die Kunststofffolie mit einem Streckverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 7 verstreckt wird.

Zur Herstellung von atmungsaktiven Kunststofffolien ist es vor­ teilhaft, wenn eine PE-, PP-Kunststofffolie oder dergl. bzw. eine PE/PP-Kunststoffverbundfolie oder dergl. verstreckt wird. Um zu­ verlässig die poröse Struktur der Kunststofffolie nach der Kalt­ verstreckung zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn eine Kunststofffolie mit unverstreckbaren Füllstoffen, vorzugsweise CaCO₃, verstreckt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels, auf das sie je­ doch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 schematisch eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kaltverstreckung von Kunststofffolien;

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Streckwalze;

Fig. 3 schematisch eine Ansicht einer ersten Streckstufe der er­ findungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Kaltverstrecken von at­ mungsaktiven Kunststofffolien gezeigt, wobei eine zweistufige Verstreckung durchgeführt wird. Nachfolgend wird lediglich der Aufbau der ersten Streckstufe 1' beschrieben, die im Detail in Fig. 3 gezeigt ist; da die zweite Streckstufe 1" im Wesentlichen denselben Aufbau aufweist, kann eine detaillierte Beschreibung dieser entfallen.

Eine Kunststofffolie 2 (s. Fig. 3) wird zwischen zwei Streckwal­ zen 3, die einen Streckspalt 4 definieren, kalt verstreckt, d. h. die Kunststofffolie 2 wird während des gesamten Streckvorganges nicht über ihre Klebetemperatur erhitzt, und sie Kunststofffolie 2 wird durch die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Streckwalzen 3 unter Zug verstreckt. Um zuverlässig eine Haftreibung zwischen den Streckwalzen 3 und der zwischen den beiden Streckwalzen 3 hindurchgeführten Kunststofffolie 2 zu ge­ währleisten, weisen die Streckwalzen 3 eine Reibungs-erhöhende Mantelfläche 3" auf, welche vorzugsweise aus einem synthetischen oder natürlichen Elastomer besteht. Als Streckwalzen-Kern 3' ist eine Stahlwalze vorgesehen, welche zum Erlangen der Verstreck­ temperatur von ca. 60° bis 70° von innen beheizt ist.

Den Streckwalzen 3 ist jeweils eine Anpresswalze 5 zugeordnet, um eine sichere volle Auflage ohne Lufteinschlüsse zwischen der Kunststofffolie 2 und den Streckwalzen 3 zu gewährleisten.

Vor bzw. nach den Streckwalzen 3 sind sog. Vorstreckwalzen 6 zur Führung der Kunststofffolie 2 vorgesehen, die hinsichtlich eines hohen Reibwertes ebenfalls eine gummierte Oberfläche aufweisen.

Zu Beginn des Streckvorganges wird die Kunststofffolie 2 mit Hilfe von Vorheizwalzen 7, denen zumindest teilweise Anpresswal­ zen 5 zugeordnet sind, langsam auf die für die Verstreckung er­ forderliche Temperatur gebracht, welche jedoch unter der Klebetemperatur der Kunststofffolie 2 liegt.

Nach dem Verstrecken im Streckspalt 4 wird die Kunststofffolie 2 über die sog. Vorstreckwalze 6 zu zwei Stabilisierwalzen 8 zur Stabilisierung der Polymerstruktur der Kunststofffolie 2 geführt.

Nach dem ersten Streckvorgang in der in Fig. 3 näher dargestell­ ten Streckstufe 1' folgt ein weiteres Verstrecken in der zweiten Streckstufe 1", wobei (wie aus Fig. 1 ersichtlich) nach den Sta­ bilisierwalzen 8 in der zweiten Streckstufe 1" noch zwei Kühl­ walzen 9 mit jeweils zugeordneten Anpresswalzen 5 vorgesehen sind.

Zur Herstellung von atmungsaktiven Kunststofffolien sind insbe­ sondere Polymerfolien, beispielsweise PE-, PP-Kunststofffolien oder PE/PP-Kunststoffverbundfolien, geeignet, die einen unver­ streckbaren Füllstoff, beispielsweise CaCO₃, aufweisen.

Mit Hilfe des eingebetteten Füllstoffes, der die Kaltverstreckung der Kunststofffolie in dem Streckspalt zwischen den beiden eine gummierte Oberfläche aufweisenden Streckwalzen 3 nicht mitvoll­ zieht, ergibt sich zuverlässig eine poröse atmungsaktive Struktur der Kunststofffolie 2.

Anstelle der gummierten Mantelschicht 3" der Streckwalzen 3 kön­ nen diese selbstverständlich auch zur Reibungserhöhung eine auf­ geraute Oberfläche oder dergl. aufweisen.

Claims (15)

1. Vorrichtung (1) zur monoaxialen Verstreckung einer Kunst­ stofffolie (2) unter Zug mit einer Walzenanordnung, bei der min­ destens zwei einen Streckspalt (4) definierende Streckwalzen (3) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer atmungsaktiven Kunststofffolie (2) mittels Zugstreckung die Streckwalzen (3) zum Kaltverstrecken der Kunststofffolie (2) mit Reibwert-erhöhenden Oberflächen versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Streckwalzen (3) einen Reibwert von 0,2 bis 2 aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächen-Material der Streckwalzen (3) eine Shore- Härte A von 15 bis 95 bzw. eine Shore-Härte D von 15 bis 80 auf­ weist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Streckwalzen (3) mit einer gegenüber dem Streckwalzen-Kern (3') Reibwert-erhöhenden Mantelschicht (3") versehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Streckwalzen (3) Stahlwalzen mit einer gummierten Mantel­ schicht (3"), vorzugsweise aus einem natürlichen oder syntheti­ schen Elastomer, vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in Förderrichtung der Kunststofffolie (2) gesehen vor den Streckwalzen (3) Vorheizwalzen (7) und hinter den Streckwalzen (3) Stabilisierwalzen (8) angeordnet sind, wobei den Vorheiz-, Streck- und Stabilisierwalzen (7, 3, 8) jeweils An­ presswalzen (5) zugeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Streckspalt (4) höchstens 10 mm beträgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Streckspalt (4) mindestens 1 mm beträgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Walzenanordnung zwei Streckwalzen-Paare (3, 3) mit jeweils einem Streckspalt (4) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Streckwalzen-Paaren (3, 3) zumindest eine Stabilisierwalze (8) vorgesehen ist.

11. Verfahren zur monoaxialen Verstreckung einer Kunststofffolie (2) unter Zug, bei dem die Kunststofffolie (2) durch mindestens einen von zwei Streckwalzen (3) definierten Streckspalt (4) ge­ führt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer atmungsaktiven Kunststofffolie (2) die Kunststofffolie (2) unter ihrer Klebetemperatur mit Hilfe von mit Reibwert-erhöhenden Oberflächen versehenen Streckwalzen (3) kaltverstreckt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (2) während der Verstreckung eine Temperatur un­ ter 70°C, vorzugsweise unter 60°C aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (2) mit einem Streckverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 7 verstreckt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine PE-, PP-Kunststofffolie (2) oder dergl. bzw. eine PE/PP-Kunststoffverbundfolie oder dergl. verstreckt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststofffolie (2) mit unverstreckbaren Füllstoffen, vorzugs­ weise CaCO₃, verstreckt wird.