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Verfahren zur Herstellung von regenerierten Zellulosefilmbahnen und
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von regenerierten Zellulosefilmbahnen, die über ihre Breite eine
im wesentlichen gleiche Dicke aufweisen, bei welchem Viskose in Form eines Filmschlauches
zur Koagulierung in ein Bad extrudiert und der Filmschlauch durch das Bad gezogen,
aufgeweitet und zu wenigstens einer flachen Filmbahn aufgeschnitten wird, die dann
regeneriert, gewaschen und getrocknet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nach dem Trocknen der Filmbahn
eine Filmbahn gleichmäßiger Dicke zu erhalten.
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Bei dem üblichen System zur Erzeugung von regenerierten Zellulosefilmen
aus Viskose oder anderen zelluloseartigen bzw. zellulosehaltigen Lösungen, wie Cuprammoniumzellulose.
wird die filmbildende Lösung in ein Koagulierungs- und bzw. oder Regenerierungsbad
durch eine Ringschlitzdüse extrudiert oder aus einer Schmelze von oben in das Bad
abgezogen, aufgeweitet und schließlich der gebildete Schlauch aufgeschnitten (französische
Patentschrift 1 242 708). Der Film wird aus einer Ringschlitzdüse durch eine Reihe
von Behandlungsflüssigkeiten unter Anwendung von geeignet angeordneten Führungswalzen
bzw. Führungsrollen abgezogen, wobei wenigstens einige von diesen zwangläufig angetrieben
werden.
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Wegen der Kraft, welche auf den wandernden Film durch die Antriebsrollen
bzw. Antriebswalzen ausgeübt wird, wird der Film in der Vorrichtung in Längsrichtung
gespannt. Die Kraft der Flüssigkeitsbäder, soweit der Film durch jedes Bad bewegt
wird, d. h. der Badwiderstand trägt ebenfalls zur Streckung des Filmes bei. In Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit des Filmes durch die Bäder, der Anzahl von verwendeten Walzen,
der Länge des Weges durch die Bäder, kann ein Verstreckungsanteil, welcher von 5
ovo bis zu einem Wert schwanken kann, der so hoch wie 500in liegt, bezogen auf die
ursprüngliche Länge des Films. dem Film in der Längsrichtung erteilt werden. Nach
dem Hindurchtreten durch die Flüssigkeitsbehandlungsbäder wandert der Film in einem
sinusförmigen Weg über eine Reihe von Trocknungswalzen, die von innen erhitzt oder
in einer geschlossenen Kammer angeordnet sein können, durch welche ein flüssiges
bzw. gasförmiges Heizmedium in Umlauf gebracht wird. Wenigstens einige von diesen
Walzen werden angetrieben, und die Spannung welche in dem Film in Längsrichtung
erzeugt wird, verhindert eine Schrumpfung in Längsrichtung, so daß die Streckung
von 5 bis 50 01o in dem endgültigen Film aus regenerierter Zellulose beibehalten
wird.
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Dieses herkömmliche System zur Erzeugung von Filmen aus regenerierter
Zellulose hat verschiedene Nachteile. Bei der Trocknung des regenerierten Zellulosefilms
werden die Kanten der flachen Bahn gegen die Schrumpfkräfte nicht wirksam festgehalten.
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Daher werden die Bereiche, welche an die Kanten angrenzen, dicker
als der übrige Teil der Bahn. Um dies zu verhindern, kann man einen Extrusionsschlitz
verwenden, dessen Breite an jedem Schlitzende abgeschrägt ist, womit die nachfolgende
Kantenverdickung kompensiert wird. Jedoch erzeugt die Anwendung eines solchen Schlitzes
Filmkanten, die geschwächt sind und während der Koagulierungsstufe leicht reißen.
Wenn ein Reißen von der Kante des Films beginnt, schreitet es fast sofort quer über
den gesamten Film voran, wodurch der Betrieb der Vorrichtung unterbrochen wird.
Die Anwendung eines gleichförmigen Schlitzes und danach die Entfernung der Randwülste
in einem Schneidvorgang ist dagegen unwirtschaftlich.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, diese Schwierigkeiten
zu vermeiden, wird dadurch gelöst, daß die Viskose zu einem Filmschlauch mit mindestens
einem Längsstreifen in der Filmschlauchwand extrudiert wird, in dessen Bereich der
Filmschlauch eine verringerte Dicke aufweist, und daß
der Filmschlauch
aufgeweitet und längs der Mitte dieses Längsstreifens aufgeschnitten wird. Die so
gebildete flache Filmbahn ist an den Kanten dünner.
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Nach dem Trocknen weist diese Filmbahn jedoch eine gleichmäßige Dicke
auf, da die Anordnung der dünneren Randstreifen eine beim Trocknen des Films auftretende
Verdickung der Randbereiche kompensiert.
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Obwohl die Erfindung für die Herstellung von regenerierten Zellulosefilmen
aus Viskoselösungen beschrieben ist, d. h. aus Lösungen von Zellulosexanthat in
verdünntem Alkali, ist sie ebenfalls auf die Herstellung von regenerierten Zellulosefilmen
aus Lösungen von anderen zellulosehaltigen bzw. zelluloseartigen Zwischenprodukten,
beispielsweise alkalischen Lösungen von Cuprammoniumzellulose, anwendbar.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
weist eine Ringschlitzdüse auf, deren ringförmiger Düsenkanal in den von Düsenlippen
begrenzten Ringschlitz mündet, einen Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Koagulierungsmittels
und Einrichtungen zum Ziehen des Filmschlauches durch das Koagulierungsmittel, zum
Aufweiten und Aufschneiden des Filmschlauches, zum Regenerieren von Viskose und
zum Ziehen des aufgeschnittenen Films durch die Regenerierungsmittel.
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Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
eine in dem Düsenkanal angeordnete Drosselplatte, durch welche der Viskosestrom
örtlich drosselbar ist, wobei wenigstens die innere Düsenlippe drehbar ist und die
Einrichtungen zum Aufschneiden des Filmschlauches entlang der Mitte des verhältnismäßig
dünnen Längsstreifens angeordnet sind.
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Die Viskose wird aus der Ringschlitzdüse zur Koagulierung der Viskose
in ein Bad extrudiert bzw. ausgespritzt. Dabei wird der aus der Düse austretende
Filmschlauch sofort beim Austreten aus der Ringschlitzdüse um wenigstens das 1,Sfache
seines beim Extrudieren erhaltenen Durchmessers aufgeweitet. Der aufgeweitete Filmschlauch,
der wenigstens einen Längs streifen enthält, dessen Dicke etwa 5 bis 300/o, vorzugsweise
5 bis 10°/o geringer als die Dicke des restlichen Films ist, wird dann pneumatisch
zwischen zwei Paaren von Haltewalzen um einen zusätzlichen Anteil bis zu 50 °/o
des Filmumfanges weiter aufgeweitet. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise,
erfolgt die Aufweitung, während Festhaltebänder an entgegengesetzten Seiten des
Schlauches angreifen, so daß auf diese Weise die Möglichkeit geschaffen wird, daß
der Streifen oder die Streifen, die durch die unterschiedliche Zuführung von Viskose
zu den Segmenten der Ringschlitzdüse bereits in ihrer Dicke verringert sind, um
einen zusätzlichen Anteil (etwa 9 bis 12<)/o) in ihrer Dicke verringert werden.
An Stelle von Festhaltebändern kann dabei ein Flüssigkeits- oder Gasdruck an den
Bereichen des Films zur Einwirkung kommen, deren schließliche Dicke kleiner als
diejenige des restlichen Films sein soll.
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Nach der Aufweitungsstufe kann der Filmschlauch sofort zu Zellulose
regeneriert und vor der Trocknung geschnitten werden; oder der Filmschlauch kann
unter Bildung von einer oder mehreren flachen Filmbahnen aufgeschnitten und danach
regeneriert werden. Bei einem kontinuierlichen Verfahren ist die Stufenaufeinanderfolge
von Bedeutung. Bei dem
kontinuierlichen Verfahren wird es bevorzugt, daß man den
Filmschlauch entlang der Mitte des verhältnismäßig dünnen Längsstreifens unmittelbar
nach der Aufweitungsstufe und vor der Regenerierungsstufe aufschneidet. Auf diese
Weise kann der Film in der üblichen flachen Form durch die herkömmlichen badhaltigen
Behälter für die Regenerierung, Reinigung und Erweichung und durch die herkömmlichen
Trockner gehandhabt werden.
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Wie vorstehend ausgeführt wurde, wird der Film aus regenerierter
Zellulose von 5 bis 500in in der Längsrichtung infolge des üblichen Herstellungsverfahrens
gestreckt.
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Durch die Aufweitung bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erfolgt
eine Gegenwirkung zur Längsstreckung infolge der Durchführung eines ähnlichen Anteils
an Querstreckung, Da die Streckung des Films in irgendeiner Richtung zur Verbesserung
von Festigkeit, Haltbarkeit usw. in der Streckrichtung neigt, kann man den Film
in der beabsichtigten Weise um einen erwünschten Anteil verstrecken. Es ist vorteilhaft,
daß man eine solche Streckung einem koagulierten nichtregenerierten Film erteilt.
So können sowohl die Längsstreckung als auch die Querstreckung gleichzeitig während
der Aufweitungsstufe ausgeführt werden. Der für die Aufweitung angewendete Druck
würde den Anteil der Querstreckung beeinflussen. Das Verhältnis der Geschwindigkeit,
bei der der Filmschlauch aus dem Koagulierungsbad abgezogen wird, zu der Geschwindigkeit,
mit welcher der Film in das Koagulierungsbad extrudiert wird, beeinflußt den Anteil
der erteilten Längsstreckung.
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Vorzugsweise ist der gesamte Streckungsanteil in beiden Richtungen
gleich, wobei jeder Anteil zwischen dem 1,5- und dem 3fachen der Dimensionen des
Filmschlauchs beim Extrudieren liegt, so daß im wesentlichen ausgeglichene Eigenschaften
in beiden Richtungen geschaffen werden.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher veranschaulicht.
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F i g. 1 zeigt eine schaubildliche Seitenansicht der Vorrichtung
zur Ausführung der Erfindung, F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt einer Ringschlitzdüse
für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 3 einen Längsschnitt
einer weiteren anderen Ringschlitzdüse.
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Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, wird Viskose, vorzugsweise
mit einer Viskosität von wenigstens 3000 Poises und hergestellt in üblicher Weise
aus Lauge, Kohlenstoffdisulfid und Zellulose, wobei die letztere vorzugsweise einen
anfänglichen Polymerisationsgrad von wenigstens 500 aufweist, durch eine Ringschlitzdüse
12 mit einer Austrittsöffnung von 0,254 bis 1,524 mm in einen Behälter 13 ausgespritzt
bzw. extrudiert, welcher Koagulierungsflüssigkeit 14 enthält, wobei ein Filmschlauch
11 gebildet wird. Die Koagulierungsflüssigkeit, eine wäßrige Lösung, welche 40 bis
500/0 Ammoniumsulfat und bis zu etwa 5°/o Schwefelsäure enthält, oder ein Bad mit
10 bis 240/0 Natriumsulfat und 5 bis lS0/o Schwefelsäure, wird durch Mittel, welche
nicht dargestellt sind, bei einer Temperatur von 30 bis 590 C gehalten. Die Koagulierungsflüssigkeit
wird durch die Einlässe 15 und 16 gemäß F i g. 1 ebenso wie 64 gemäß Fig.3 in den
Behälter eingespeist. Die Flüssigkeit, welche durch den Einlaß 15 kommt, dient zur
Koagulierung der äußeren Oberfläche des Films,
und die Flüssigkeit,
welche bei 16 oder 64 eintritt, dient zur Koagulierung der inneren Oberfläche des
Films. Auslässe 17 und 18 gemäß F i g. 1 sorgen für die Aufrechterhaltung der erwünschten
Höhe an Koagulierungsflüssigkeit am Filmschlauch und innerhalb desselben. Gemäß
F i g. 3 dient das hohle Innere der Welle 59 als Auslaß.
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Die Ringschlitzdüse 12 weist eine innere Düsenlippe 51 und eine äußere
Düsenlippe 52 auf, wobei der ringförmige Zwischenraum zwischen den Lippen die Extrusionsöffnung53
bildet. Die innere Düsenlippe 51 ist durch Lager 54 und 55 auf dem oberen Düsenkörper
56 angebracht, welcher durch Rollenlager 57 auf dem Dornhalter 58 befestigt ist.
Der Dornhalter 58 ist auf die hohle zylindrische Antriebswelle 59 punktgeschweißt.
Die Welle 59 wird durch einen Motor und eine nicht dargestellte Riemenanordnung
angetrieben. Ferner ist an der Welle 59 eine Antriebsplatte 60 angeschweißt. Ein
Mitnehmer 61 verbindet die Antriebsplatte 60 mit der inneren Düsenlippe 51 zur Drehung
mit derselben. Die äußere Düsenlippe 52 ist ebenfalls drehbar um die Welle 59 angeordnet,
wird jedoch nicht durch diese Welle angetrieben. Die Lippe 52 ist durch Lager 62
und 63 an dem unteren Düsenkörper 64 angebracht, der wiederum mittels Lager 65 auf
dem Dornhalter 66 befestigt ist.
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Der Dornhalter 66 ist mit der Welle 59 verschweißt. Zum Antrieb der
äußeren Düsenlippe 52 ist ein angetriebenes Zahnrad 67 mit der Basis der Düsenlippe
52 mittels Bolzen verbunden. Ein Antriebszahnrad 68, welches auf der Antriebswelle
69 sitzt, dient zum Antrieb des Zahnrads 67 und damit der äußeren Düsenlippe 52.
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Zur Erzielung von Längsstreifen mit begrenzter Dicke im Filmschlauch,
welcher zwischen den Düsenlippen 51 und 52 austritt, ist wenigstens eine Drosselplatte
70 im Viskosezufuhrkanal 71 stromaufwärts der von den Düsenlippen 51 und 52 gebildeten
öffnung angebracht. Eine Stellschraube 72 dient zur Einstellung des Drosselungs-
oder Hemmeffektes der Platte 70. Die Viskose wird dem Kanal 71 durch die Eintrittsöffnung
73 zugeführt. Das Koagulierungsbad zur Koagulierung der inneren Oberfläche des extrudierten
Filmschlauches wird durch die Zuführöffnung 74 zugeführt. Das Innere der Hohlwelle
59 dient als Rückführungskanal für verbrauchtes Koagulierungsbad. F i g. 2 veranschaulicht
eine Ringschlitzdüse, bei welcher lediglich die innere Düsenlippe 75 drehbar ist.
Dabei ist die Düsenlippe 75 an der Platte 76 angeschraubt, die wiederum mit der
Antriebswelle 77 verbunden ist. Das Mantelrohr 78, welches mit Hilfe von Rollenlagern
79 und 80 befestigt ist, ist einstückig mit der äußeren Düsenlippe 81 durch einen
Träger 82 und eine Schraube 83 verbunden. Die Drosselplatte 84 mit ihrer zugehörigen
Stellschraube 85 dient zur Bildung des erwünschten dünnen Streifens im Filmschlauch.
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Bei Drehung einer Düsenlippe gemäß Fig. 2 oder 3 oder beider Düsenlippen
gemäß F i g. 3 entsteht ein im wesentlichen gleichförmiger Filmschlauch, mit Ausnahme
der dünnen Streifen, welche durch die Drosselung im Viskosezufuhrkanal absichtlich
geschaffen werden. Zur Erzielung dieser Gleichförmigkeit soll der Düsenlippe oder
den Düsenlippen eine Drehung mit mindestens etwa einer Umdrehung je Stunde bis zu
etwa 60 Umdrehungen je Stunde oder mehr erteilt werden. Die dargestellte Vorrichtung
kann
auch so ausgebildet werden, daß statt der zylindrischen eine radiale Extrusion eines
Filmschlauches erzielt wird.
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Nach dem Extrudieren wird dann der koagulierte Gelfilmschlauch über
die Führungsrolle bzw. Führungswalze 19 durch den Spalt der Walzen 20 und 21 und
danach durch den Spalt von zwangläufig angetriebenen Walzen 22 und 23 geführt. Zwischen
den beiden Sätzen von Quetschwalzen wird der Filmschlauch aufgeweitet, so daß der
Film in der Seiten-oder Querrichtung gestreckt wird. Ein Rohr 24, welches durch
eine Umfangausnehmung in der Oberfläche der Rolle bzw. Walze 23 eingelassen ist,
führt Luft oder ein anderes gasförmiges Medium zur Aufweitung des röhrenförmigen
Films heran.
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Weitere Mittel können vorgesehen sein, um die Bildung des nicht dargestellten
Streifens mit einer Wandungsdicke, die geringer als die Wandungsdicke des restlichen
Filmschlauches ist, sicherzustellen oder vielleicht zu verstärken bzw. zu vergrößenn.
Hierzu können in Laufrichtung des Filmschlauches endlose bewegte Bänder 26 und 27
dienen, welche der Aufweitung des röhrenförmigen Films 11 durch Berührung seines
Umfangs mit Ausnahme des Längsstreifens und eines entsprechenden Streifens, welcher
dem Streifen an der Unterseite des röhrenförmigen Films (nicht dargestellt) gegenüberliegt,
widerstehen.
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Die endlosen Bänder werden vorzugsweise mit derselben Geschwindigkeit
wie der Filmschlauch durch die angetriebenen, sich drehenden Rollen bzw. Walzen
28, 29, 30 und 31 bewegt.
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Nachdem der aufgeweitete Film durch die Quetschwalzen 22 und 23 zusammengelegt
ist, wird der Film durch ein Messer 32 entlang der Mitte der Streifen mit verringerter
Dicke geschnitten bzw. geschlitzt.
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Die sich ergebenden beiden flachen Bahnen des Gelfilms 50A und 50B
werden danach als übereinanderliegende Bahnen mittels Rollen 33 bis 43 durch ein
Schwefelsäure-Metallsulfat-Regenerierungsbad 44, das Reinigungsbad 45 und das Erweichungsbad
46 geleitet. Nach der Erweichung werden die Filmbahnen in die Trocknungskammer 47
geleitet. Die getrockneten Bahnen werden getrennt und auf Rollen bzw. Walzen 48
und 49 aufgewickelt.
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Der Gelfilmschlauch kann zwischen Ringdüse und Haltewalzen auch mittels
Luft, welche durch eine geeignete Öffnung in der Ringdüse in das Innere des Filmschlauches
strömt, aufgeweitet werden. Nach dem Durchgang durch die angetriebenen Haltewalzen
kann der Filmschlauch dann durch das Messer aufgeschlitzt werden, und die sich ergebenden
beiden Filmbahnen können gemäß F i g. 1 behandelt werden.
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Bei dieser Ausführungsform können die wahlweise angewendeten Haltebänder
in dem Koagulierungsbadbehälter angeordnet sein.