DE2021783A1

DE2021783A1 - Vorrichtung zum Verstrecken von Folienbahnen aus thermoplastischem Material

Info

Publication number: DE2021783A1
Application number: DE19702021783
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eichler Josef Alfred; Alfred Ing Plammer
Original assignee: Chemiefaser Lenzing AG
Current assignee: Lenzing AG
Priority date: 1970-05-04
Filing date: 1970-05-04
Publication date: 1971-11-25

Description

Vorrichtung zum Verstrecken von Folienbahnen aus thermoplastischem Material Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstrecken von Folienbahnen aus thermoplastischem Material mit einer Anzahl von F6rderwalzen, Führungswalzen, Vorheizwalzen, Streckwalzen und Kühlwalzen sowie Elektroden an der ersten Strockwalse.
Folienbahnen aus thermoplastischem Material, wie Polyäthylen oder Polypropylen werden zur Verbesserung ihrer Festigkeit in Längsrichtungverstreckt. Die beim Verstrecken der Folienbahnen ausgeübten Kräfte sind sehr groß; man benötigt zur Ausübung der Haltekräfte entweder Walzen mit großem Durchmesser bis zu 600 mm, oder eine Vielzahl von hintereinander angeordneten Walzen. Es ist bekannt, die Walzen, über die die Folienbahnen geführt werden, gegeneinander zu drücken, um auf diese Weise die notwendigen Haltekräfte zu erhöhen.
Bei Verwendung von Walzen mit großem Durchmesser wird jedoch die Anlage schwer und teuer. Bei Verwendung einer Vielzahl von Walzen, von denen ein Teil gegeneinander gepreßt werden muß, ist der Durchzugswiderstand sehr groß; außerdem entstehen Markierungen auf der Folienbahn, die auch nach Verlassen des Streckspalts bestehen bleiben. Es ist bekannt, bei einer Anlage mit einer Vielzahl von Streckwalzen an der ersten und an der letzten Streckwalze Elektroden zur elektrostatischen Aufladung der Folienbahn vorzusehen, wodurch die Folienbahn besser an diesen Streckwalzen haftet. Derartige Vorri¢htungen mit vielen Streckwaluen sind Jedoch schwer und aufwendig.
Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Verstreckvorrichtungen besteht darin, daß im Streckspalt die Folienbahnen einspringen, d. h. daß im Streckspalt die Breite der Folienbahn geringer und ihr Rand verdickt wird, was zu Materialverlusten führt, weil diese Randteile beschnitten werden müssen.
Die Erfindung vermeidet die erwähnten Nachteile und bezweckt die Schaffung einer Vorrichtung, mit deren Hilfe Folienbahnen auf einfache Weise ohne Verlust verstreckt werden können und die Werkstoffeigenschaften, insbesondere Dicke und Festigkeit, über die gesamte Bahnbreite völlig gleichmäßig bleiben.
Die Erfindung besteht bei der eingangs bezeichneten Vorrichtung darin, daß in nahem Abstand zur ersten, langsam laufenden Streckwalze eine einzige weitere mit hoher Geschwindigkeit angetriebene Streckwalze vorgesehen ist, an-der ebenfalls Elektroden zur elektrostatischen Aufladung der Folienbahn angeordnet sind.
Zweckmäßig entspricht der Emissionsbereich der Elektroden in bezug auf die Walzenoberfläche einem Umschlingungswinkel der Folienbahn auf den Streckwalzen von mindestens 300. In Verbindung mit der Verwendung geheizter Walzen ergibt sich dabei ein weeentliXher Vorteils die Luft wird durch die geheizten Walzen vor und in der Strecksone getrocknet, wodurch infolge Verhlnderpng des Ableitens der Ladungsträger durch feuchte Luft die Wirkung der elelctrostatischen Beladung anhält. Somit wird errecht, daß die Folie sehr fest an den Walzen haftet und ein Schlupf zuverlässig vermieden wird.
In Abstand von der Oberfläche der ersten Stre¢kwalze können zwei Elektroden vorgesehefl' sein, deren EisJlonbereiche auf der Walzenoberfläche sich'tlberdecken, so daß der Gesamtemissionsbereich der Elektroden einem Umchlingungwinkel von etwa 180° entspricht.
Vorteilhaft sind die Streckwalzen mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 40 bis 120 mm, ausgebildet.
Der Streckspalt zwischen der ersten und zweiten Streckwalze ist vorteilhaft auf eine Breite entsprechend der 7,5- bis lOfachen Dicke der unverstreckten Folie eingestellt.
Bei einer Folienbahn aus Polyäthylen mit einer Dicke von 200 p beträgt die Breite des Streckspaltes, d. i. der Abstand der Oberflächen der beiden Walzen in der Verbindungslinie der Mittelpunkte ihrer Querschnitte, 1,5 bis2 mm. Durch einen so kleinen Streckspalt mit einer Breite von nur etwa 1/10 der üblichen Breite wird ein Breitenverlust der Folienbahn beim Verstrecken sicher verhindert.
Vorteilhaft weisen weiters die Streckwalzen eine gerauhte, insbesondere sandgestreute Oberfläche auf. Dadurch können keine Luftbläschen zwischen der Folienbahn und der Oberfläche der Streckwalzen eingeschlossen werden, wodurch ein schlupffreies Festhalten der Folienbahn auf den Streckwalzen sichergestellt ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung mehr als ein Streckwalzenpaar mit jeweils einer langsamer laufenden Streckwalze und einer in nahem Abstand zu dieser angeordneten, mit höherer Geschwindigkeit laufenden Streckwalze vorgesehen, wobei die Antriebe der einzelnen Streckwalzenpaare so dimensioniert sind, daß der Verstreckvorgang in zwei oder mehrere Stufen aufgeteilt wird.
Die erfindungs'gemäße Vorrichtung wird in der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Verstrecken von Folienbahnen in Seitenansicht; Fig. 2 ein Streckwalzenpaar in vergrößerter Darstellung; und Fig. 3 eine Variante einer Vorrichtung zum Verstrekken von Folienbahnen mit zwei Streckwalzenpaaren, in Seitenansicht.
Die Folienbahn' 1 wird von oben dem Streckgerüst 2 zugeführt. Das Streckgerüst enthält eine Anzahl von Walzen, sowie ein Getriebe und einen Motor. Die Folienbahn gelangt über eine Umlenkwalze 3 auf eine Gruppe von Heizwalzen 4, 5, 6 und 7, die mit langsamer Geschwindigkeit angetrieben werden.
Von diesen Heizwalze wird die Folienbahn auf Verstrecktemperatur aufgeheizt. Hinter diesen Heizwalzen sind zwei weitere geheizte Walzen 8 und 9 mit kleinerem Durchmesser angeordnet und hinter der letzten Walze 9 die erste Walze des aus den Walzen 10 und 10' bestehenden, den Streckspalt S einschließenden Streckwalzenpaares. Die beiden Streckwalzen haben einen Durchmesser von 50 bis 120 mm und sind mit elektrostatischen Halteeinrichtungen 11, 11' ausgestattet, die als Sprühelektroden ausgebildet sein können. Die Streckwalze 10' wird mit höherer Geschwindigkeit betrieben als die Walze 10, so daß ein Verstreckverhältnis von 1 : 6 bis 1 : 14 erreicht wird.
Hinter der Halteeinrichtung 11 folgen Haltewalzen 12 und 13 sowie eine Kühlwalze 14. Die verstreckte Folie'l wird von der Kühlwalze über eine Umlenkrolle 15 abgezogen und der weiteren Verarbeitung zugeführt.
In Fig. 2 sind die Walzen 10, 10' des Streckwalzenpaares sowie die Elektroden, die als Nadelsprühelektroden ausgebildet sein können, in vergrößerter Darstellung gezeigt.
Zweckmäßig werden als Elektroden Stangen oder Drähte verwendet, die in einem Abstand von etwa einem halben Walzendurchmesser oberhalb der Walzenoberfläche angeordnet sind. Die Stangen oder Drähte erstrecken sich über die gesamte Walzenbreite.
Sie weisen in Abständen von 5 - 10 mm Nadelspitzen auf, die radial zur Walze gerichtet sind. Die Höhe dieser Spitzen beträgt zweckmäßig 2 - 4 mm. Jeder Walze des Streckwalzenpaares können ein oder mehrere solcher Elektroden zugeordnet sein.
In Fig. 2 ist die Walze 10 mit zwei Elektroden 11 und 11", die Walze 10' nur mit einer Elektrode 11' ausgestattet. Die Emissionsbereiche der Elektroden il, 11" überdecken sich derart, daß der Gesamtemissionsbereich der Elektroden einem Umschlingungswinkel der Streckwalze 10 von etwa 180° entspricht.
Der Emissionsbereich der Elektrode 111 entspricht einem Umschlingungswinkel .der Walze 10' von etwa 30°. Der Streckspalt hat eine Breite von 1,5 mm; die Folienbahn ist 190 r dick. Die.
angewendete Gleichspannung für die Aufbringung der elektrostatischen Beladung kann 2 bis 30 KV, bei Niederdruc'kpolyäthylen folien vorzugsweise 25 KV betragen.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 ist. das Streckgerüst 2 mit der Umlenkwalze 3 und den Heizwalzen 4, 5, 6 und 7 in gleicher Weise ausgebildet wie bei der Vorrichtung gemäß Fig.
1. Die Walzen werden mit langsamer Geschwindigkeit angetrieben.
Von der Heizwalze 7 wird die Folienbahn auf eine geheizte Walze 8 mit kleinerem Durchmesser als die Walze 7 übergeben, und auf die Walze 8 folgt die erste Walze des aus den Walzen 10 und 10' bestehenden ersten Streckwalzenpaares, die den ersten Streckspalt S1 einschließen. Beide Streckwalzen sind in gleicher Weise, wie in Verbindung mit Fig. 2 erläutert, mit elektrostatischen Halteeinrichtungen 11", 11, 11' ausgestattet, die als Sprühelektroden ausgebildet sein können. Die Streckwalze 10' wird mit höherer Geschwindigkeit betrieben als die Streckwalze 10. Von der Streckwalze 10' wird nun die Folienbahn auf die erste Streckwalze des aus den Streckwalzen 16 und 16' bestehenden zweiten Streckwalzenpaarea übergeben, die zwischen sich den zweiten Streckspalt s2 einschließen. Auch an diesen Walzen sind elektrostatische Halteeinrichtungen 11", 11, 11' vorhanden, Die Antriebe der Streckwalzenpaare 10, 10', 16 und 16' sind so dimensioniert, daß im ersten Streckspalt S1 der Hauptteil der Gesamtverstreckung erfolgt. Vorteilhafterweise kann im ersten Streckspalt S1 die Verstreckung 80 % und im zweiten Streckspalt S2 die Verstreckung 20 % der Gesamtverstreckung betragen. In diesem Falle wird die Folienbahn in der ersten Stufe im Verhältnis 1 : 5 und in der zweiten Stufe im Verhältnis 1 : 1,6 verstreckt. Von der Streckwalze 16' gelangt die Folie auf eine Haltewalze 12 und wird dann über die Kühlwalze 14 über die Umlenkrolle 15 abgezogen und der weiteren Verarbeitung zugeführt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :

1. Vorrichtung zum Verstrecke von Folienbahnen aus thermoplastischem Material mit einer Anzahl von Förderwalzen, FUhrungwalsen, Vorheiswalzen, Streckwalzen und X5hlwalzen sowie Elektroden an der ersten Streckwalze, dadurch gekennzeichnet, daß in nahem Abstand zur ersten, langsam laufenden Streckwalze (lO) eine einzige weitere mit hoher Geschwindigkeit angetriebene Streckwalze (10') vorgesehen ist, an der ebenfails Elektroden (11') zur elektrostatischen Aufladung der Folienbahn angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emissionsbereich der Elektroden (11, 11') in bezug auf die Walzenoberfläche einem Umschlingungswinkel der Folienbahn auf den Streckwalzen von mindestens 300 entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abstand von der Oberflache der ersten Streckwalze zwei Elektroden (11, 11") vorgesehen sind, deren Emissionsbereiche auf der Walzenoberfläche sich überdecken, so daß der Gesan'tenissionsbereich der Elektroden einem Umseblingungawinkel von etwa 180° entspricht.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckwalzen (10, 10') mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 40 bis 120 mm, ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch. gekennzeichnet, daß der Streckspalt zwischen der ersten und zweiten Streckwalze (10 bzw. 10') auf eine Breite entsprechend der 7,3- bis lOfachen Dicke der unverstreckten Folie eingestellt ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckwalzen (10, 10') eine gerauhte, insbesondere sandgestreute Oberfläche aufweisen.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Streckwalzenpaar mit Jeweils einer langsamer laufenden Streckwalze (10, 16) und einer in nahem Abstand zu dieser angeordneten, mit höherer Geschwindigkeit laufenden Streckwalze (10', i6') vorgesehen ist, wobei die Antriebe der einzelnen Streckwalzenpaare so dimensioniert sind, daß der Streckvorgang in zwei oder mehrere Stufen aufgeteilt wird.

L e e r s e i t e