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Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Bahnen aus thermoplastischem
Material Die Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung von Bahnen aus thermoplastischem Material, insbesondere
biaxial orientierten Polypropyl en-Foll en unter Einschluss der biaxial Orientierung
einer abgeschreckten Polypropylen-Grundbal-1M unter Anwendung der aufeinanderfolgenden
Stufen voll Extrudierens Abschreckung, Vorerhitzung und Streckung aufeinanderfolgend
in bilateralen Richtungen unter sorgfaltig gesteuerten Bedi.ngungen von Demperatur,
Streckverhältnis und Streckausmass, um die optimalen ililmeigenschaften unter Einschluss
eines hohen Zugmoduls und einer aussergewöhnlich einheitlichen Stärkeabmessung mit
einem Minimum der Stärkeabweichung in der Querrielitung und Längsrichtung zu erzielen.
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Die bisher beschriebenen Verfahren zeigen eine unterschiedliche Orientierung
in Querrichtung und Maschinenrichtung als getrennte aufeinanderfolgende Arbeitsgänge
bei spezifischen Temperaturen unter Anwendung von mindestens zwei getrennten Stücken
der Ausrüstung, wobei eine uniaxiale Orientierung in jedem Stück der Ausrüstung
stattfindet, wozu auf die US-Patentschriften 3 217 073 und 3 511 495 verwiesen wird.
Bei den bisherigen Verfahren ergibt die Summe der beiden uniaxialen Orientierungen,
wobei die eine Orientierungsstufe in 900 hinsichtlich der anderen ausgeführt wird,
ein iiaxial-orientiertes Folienprodukt.
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Ganz allgemein befasst sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur
Herstellung- einer biaxial orientierten Polypropylen-Folie, wobei aufeinanderfolgend
die Verfahrensstuien unter sorgfältig gesteuerten Bedingungen von Temperatur, Streckverhältnis
und Streckausmass angewandt wird, so dass ein orientiertes Folienprodukt erhalten
wird, welches gegenüber den bisher nach den üblichen, vorstehend abgehandelten Verfahren
hergestellten Folien weit überlegene Eigenschaften besitzt.
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Insbesondere betrifft; die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung
von biaxial orientierten Folien, wobei die beiden Orientierungsstufen in der Querrichtung
und der Maschinenrichtung innerhalb des Umfanges einer einzigen Orientierungskammer
ausgeführt wird, beispielsweise einem Spannrahmen vom Textiltyp, wobei diese Rahmen
gewöhnlich lediglich zur Erzielung der Querorientierung von thermoplastischen ilcn
angewandt werden. Das vorliegende Orientierungsverfahren unterscheidet sich von
den bisherigen überlicherweise angewandten Verfahren darin, dass sowohl die Orientierung
in der Querrichtung als auch in der Maschinenrichtung in einem Werkteil erreicht
wird, der bisher als Querrichßungsorientierer bezeichnet wurde.
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Nach dem erfindungsgemässen Verfahren erlauben die erforderlichen
Orientierungstemperaturen, die innerhalb des Umfanges des eingesetzten geschlossenen
Rahmens eingehalten werden, beispielsweise erhitzte Luft, dass sowohl das Querorientierungsverfahren
als auch das Längsorientierungsverfahren unter solchen Bedingungen durchgeführt
wird, bei denen die bestimmte, genaue, stufenweise Temperatur steuerung, wie sie
bei den bisherigen Verfahren erforderlich war, vermieden wird, wobei die Querorientierung
in einer getrennten Kammer gegenüber der Kammer für die Orientierung in der Maschinenrichtung
ausgeführt wurde.
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Gemäss der Erfindung wird eine Filmungleichmässigkeit beispielsweise
eine Stärkenvariierung, die sich hauptsächlich auf Grund von Temperaturungleichmässigkeiten
einstellt, dementsprechend auf einem Minimum gehalten. Durch das vorliegende Verfahren
werden die aufeinanderfolgenden Stufen von Erhitzen, Kühlung und Wiedererhitzung,
wie sie bei den bisherigen praktischen Verfahren angewandt wurden, vermieden, wodurch
die Steuerung des Orientierungsverfahrens dementsprechend vereinfacht wird.
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Erfindungsgegenstand ist somit eine Vorrichtung zur.a ilcstbalten
der Kanten einer laufenden Bahn eines thermopLastischen Materials, wobei die vorstehenden
Fehler vermieden werden.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren, insbesondere
unter Anwendung einer derartigen Vorrichtung, zur Herstellung von biaxial-orientierten,
thermoplastischen Kunststoff-Folien, insbesondere Polypropylen-Folien.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtullg zum Festhalten der Kanten einer
Bahn aus einem thermoplastischen Material ist durch eine Mehrzahl von stationapen
Walzen und eine Reihe von Klemmplatten, die an einer Kette und im Klemmeingriff
mit den Walzen stehen, sowie Vorrichtungen zur
Neigung der Walzen
in Klemmeingriff mit den Klemiaplatten gekennzeichnet.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann sowohl bei dem im folgenden
geschilderten Verfahren als auch bei anderen Orientierungsverfahren angewandt werden.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von biaxialorientierten
Polypropylen-Folien durch Extrudieren von geschmolzenem Polypropylen durch ein Formmundstück
und Kalandrierwalzen in ein Abschreckungsbad und anschliessende Vorerhitzung und
Streckung des Filmes in Längs- und Querrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass
der Film auf eine Temperatur von mindestens 1300 C vorerhitzt wird und dann zunächst
in der Querrichtung und anschliessend in der Lïngsrichtung in einem Streckverhältnis
von mindestens 4 : 1 bei Temperaturen von 130 bis 2300 C unter kontinuierlicher
Kantenbeschränkung oder Kanteneinhaltung des Filmes oder der Folie gestreckt wird.
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Das Orientierungsverfahren gemäss der Erfindung wird nachfolgend
an Hand der einzelnen aufeinanderfolgenden Verfahrens stufen erläutert: (I) Extrudierung
und Abschreckung Das Polypropylenharz wird in Form einer Grundbahn auf einen Satz
von sich drehenden, im Abstand stehenden, Temperaturgesteuerten Walzen extrudiert
und durch die Walzen in ein flüssiges Kühlmedium oder Abschreckbad geführt.
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Die Walzen können teilweise in dem flüssigen Abkiihlungsbad eingetaucht
sein, so dass das aus den Walzen kommende Extrudat direkt in das flüssige Kühlmedium
eintaucht oder die Walzen können oberhalb dem flüssigen Kühlbad angebracht sein,
wobei in diesem Fall das Extrudat in Luft unmittelbar vor der Eintauchung in das
Abschreckbad ausströmt. Im letzteren Fall muss darauf geachtet werden, dass die
Vbertragung von Wasser auf die Filmoberfläche
durch die teilweise
eingetauchten Walzen auf ein Minimum gebracht wird oder praktisch vermieden wird,
indem Abquetschvorrichtungen und/oder Luftabstreifeinrichtungen gegen die Walzenoberflächen
gerichtet werden.
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(II) Vorerhitzung Es findet eine einheitliche Vorerhitzung des Polypropylen-Grundbogens
auf eine Gemperatur'oberhalb 1380 C (2800 i') und vorzugsweise auf eine Temperatur
im Bereich von etwa 140 bis etwa 1580 C (285 bis 3150 F), jedoch unterhalb denjenigen
Temperaturen statt, bei denen der Grundp olypropyl enbo gen seine ausreichende mechanische
Festigkeit zum Aushalten der während der Querstreckungsstufe angewandten Spannungen
verliert.
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(III) Querorientierung Die Streckung des Grundpolypropylenbogens
in der Querrichtung um mindestens 400 % erfolgt durch Ergreifen der Folie an jeder
Kante und Erhöhung des Abstandes zwischen diesen Kanten, wenn die Folie sich in
Längsrichtung bewegt.
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Während die Folie vollständig in der Querrichtung gestreckt ist, ist
die Folie vollständig innerhalb eines Spannrahmens vom Textiltyp eingeschlossen
und wird während der Querstreckungsstufe, beispielsweise unter Anwendung von Infrarotstrahlung
oder im Kreislauf strömende-r Luft aus Gebläsen innerhalb des Rahmens erhitzt. Die
Luft innerhalb des Spannofens kann im Bereich von etwa 150 bis 2350 C (300 bis 4500
F) liegen und liegt vorzugsweise zwischen etwa 177 und 2040 C (350 bis 400° F).
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(IV) Längsori enti erung Der quergestreckte Film wird unmittelbar
längsweise um mindestens 400 Mo gestreckt, während seine Kanten zur Verhinderung
einer spontanen seitlichen Kontraktion derselben eingehalten werden. Die Längsorientierung
wird durch einen Satz von S-Umhüllungs-Walzen, die ausserhalb der
Rahmenumfassung
angebracht sind, erzielt und die mit Geschwindigkeiten betrieben werden, die eine
Streckung des Filmes nach dem Durchgang vom Divergierabschnitt des Rahmens zu dem
Orientierungsabschnitt in Maschinenrichtung verursachen, wo die Kanten des Filmes
in praktisch paralleler Beziehung gehalten sind. Während der Längsstreckung der
Folie kann deren Temperatur bei etwa der gleichen Wemperatur, wie sie während der
Orientierung in der Querrichtung angewandt wurde, gehalten werden. In Abhängigkeit
von den gewünschten physikalischen Eigenschaften der fertigen Filmes kann die Orientierungstemperatur
des Filmes in der Maschinenrichtung alternativ auch geringfügig oberhalb oder unterhalb,
innerhalb eines Bereiches von etwa 50 0(100 F) der Filmtemperatur während der Querrichtungsorientierung
gehalten werden.
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In den beiliegenden Zeichnungen stellt Fig. 1 eine Aufsicht, weitgehend
schematisch, eines Teiles der Orientierungsvorrichtung gemäss der Erfindung dar,
die im einzelnen die Anordnung innerhalb der Begrenzungen des Spannrahmens, wie
er hier zur Bewirkung der Quer- und Längsstreckzlg der Folie angewandt wird, zeigt,
Fig. 1(a) eine Seitansicht der in Fig. 1 gezeigten Streckwalzen in Maschinenrichtung,
Fig. 1(b) eine weitgehend schematische Darstellung einer Seitansicht der Filmgrundextrudierung
und des Abschrecksystemes, das beim erfindungsgemässen Verfahren angewandt werden
kann, Fig. 1(c) eine schematische Aufsicht der die Grund bahn formenden Walzen,
die in Fig. 1(b) gezeigt sind, Fig. 2 eine teilweise im Bruch gezeigte Seitansicht
eines Absch nittes des Kanteneinhaltungs-Mechanismus zur Festhaltung oder Einhaltung
der Filmkanten während der Quer- und Längsstreckungs-Arbeitsgä.nge, die durch eines
der
rotierenden in Fig. 1 gezeigten Zahnbauteile ergriffen werden, Fig. 3 eine Aufsicht,
weitgehend schematisch, eines Teiles des Kanteneinhaltungs-flechanismus, der durch
den in Fig. 1 gezeigten Zahnbauteil, Fig. 4 eine vergrösserte Ansicht eines Schnittes
des in Fig. 2 gezeigten Kanteneinhaltungs-Ne.chanismus im Bruch, der den Eingriff
desselben mit dem zu orientierenden Filmmaterial zeigt, Fig. 5 eine Aufsicht auf
den in Fig. 4 gezeigten Kanteneinhaltungs-,Mechanismus und Fig. 6 eine Endansicht
des in Fig. 4 gezeigten ganteneinhaltungs-Mechanismus dar.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung von spezifischen Ausführungsformen
besteht, wie vorstehend bereits abgehandelt, das Orientierungsverfahren gemäss der
Erfindung in den aufeinanderfolgenden StUfen der Extrudierung einer PolTropylenschmelze,
des Durchganges der Schmelze durch einen Abstände voneinander aufweisenden Satz
von Kalandrierwalzen und in ein Abschreckungsbad, der Erhitzung des Polypropylen-Grundbahnmaterials
auf eine geeignete Orientierungstemperatur, der Streckung des Grundbahnmaterials
anfänglich in der Querrichtung und unmittelbar anschliessend in einer Behandlung
des quergestreckten Grundmaterials mit einer Streckung in Maschinenrichtung innerhalb
der Grenzen einer einzigen Orientierungskammer, beispielsweise eines Spannrahmens.
Im Rahmen der Erfindung wurde auch festgestellt, dass die Orientierung in biaxialen
Richtungen unter Anwendung einer einzigen Orientierungskammer durch die Anwendung
des neuen Kanteneinhaltungs-Mechanismus, der beim erfindungsgemässen Verfahren angewandt
wird, erleichtert wird, wie im einzelnen nachfolgend
beschrieben.
Als wesentlichen Gesichtspunkt erlaubt das erfindungsgemässe Verfahren die Herstellung
eines biaxialorientierten Filmproduktes mit äusserst einheitlicher Stärke und ausgezeichneten
Eigenschaften des Zugmoduls.
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Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens dienen
die beiliegenden Zeichnungen und insbesondere Fig. 1, welche die Grundfolie F zeigt,
wenn sie durch Orientierungsvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung läuft.
Es ergibt sich aus Fig. 1, dass das Spanngehäuse 64 lediglich schematisch für die
Zwecke der Klarheit dargestellt ist, um das erfindullgsgemäss dargestellte Verfahren
zu erläutern. Der Grundfilm wird durch Extrudieren eines Polypropylen-Scimelze durch
ein speziell gestaltetes Düsenmundstück gebildet, welches die Strömung des geschmolzenen
Polymeren regelt, wodurch die geschmolzene Grundbahn, die aus dem Düsenmundstück
ergiesst, kontinuierliche Kanten perlen oder vergrösserte balkenförmige Teile entlang
den gegenüberstehenden Längskanten aufweist. Anschliessend wird diese Grundbahn
in einen sich rotierenden Satz von Kneiewalzen 14 geführt, die teilweise im Wasserbad
16 einget&uht sind. Mindestens eine der Kneifwalzen ist mit einem Paar von sich
umlaufend erstreckenden Aussparungen an gegenüberstehenden Enden desselben ausgestattet,
welche den tiberschuss des geschmolzenen Materials an den entgegenstehenden Kanten
des extrudierten Grundbahn anpassen und weiterhin zur Begrenzung einer verstärkten
Längskantenperle an den gegenüberstehenden Seiten der Grundbannfläche unterstützt,
beispielsweise dem sich mit B in Fig. 1 angegebenen längserstreckenden Perlen- oder
verstärkten Randteil. Die Extrudier- und Randteilausbildungs-Arbeitsgänge wurden
beendet und die Grundbahn kontinuierlich aus dem Wasserbad mittels der Äufnehmewalzen
18 abgezogen und anschliessend durch den Äorheizabschnitt 19 geführt, der beispielsweise
aus einem Infrarotofen besteht, welcher zum
einheitlichen Vorerhitzen
der abgeschreckten Grundbahn vor dem Durchgang derselben in die Zone 1 der Spanneinrichtung
angewandt wirdç der Zone 1 der Spanneinrichtung sind die verstärkten Kanten der
Folie im Eingriff mit dem Kantenverstärkungs-Einhaltungsmechanismus, der im einzelnen
in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigt wird und im einzelnen nachfolgend abgehandelt wird.
Nachdem die Perlenkante oder verstärkte Kante durch den Kanteneinhalt-Mechanismus
ergriffen ist, wird ein Teil derselben auf eine sich kontinuierlich drehende, endlose
Kette gefördert, wobei die Folie in der Querrichtung in der Zone 1 des Spanneinschlusses,
wie in Fig. 1 gezeigt, durch die Divergenz der Kanteneinhaltungs-Mechanismen gestreckt
wird. Da der quergestreckte Film kontinuierlich von der Zone 1 zu der Zone 2 des
in Fig. 1 gezeigten Streckmechanismus fortschreitet, sind die Kanten des Filmes
in praktisch parallele Beziehung auf Grund der Konvergenz der Eaateneinhaltungs-Mechanismen
zu dieser parallelen Beziehung gebracht. In der Zone 2 wird der quergestreckte Film
in der Längsrichtung auf Grund der unmittelbar anstossend an das Austrittsende der
Spannumfassung angebrachten Streckwalzen 63 in Maschinenrichtung gestreckt. Die
Streckwalzen 63 werden mit höherer Geschwindigkeit als die kontinuierliche Spannkette
62 betätigt, wodurch die Längs streckung der Grundbahn in der Zone 2 erfolgt. Es
ist darauf hinzuweisen, dass praktisch keine Längsstreckung an den Film F in der
Zone 1 des Streckmechanismus auf Grund der darin vorliegenden Divergenz der Filmkanten
erteilt wird, wodurch die an den Film durch die Walzen 63 angewandten Streckkräfte
lediglich auf den Film F in der Zone 2 einwirken, worin die Kanten des Filmes eine
parallele Beziehung annehmen und die eingehaltenen Filmkanten frei von einer Längsleitung
durch den Kantenrand-Einhaltungsmechanismus sind. Darüberhinaus ergibt es sich,
dass
sowohl während der Streckung In Querrichtung als auch der Streckung in Längsrichtung
die Kanten des Filmes kontinuierlich eingehalten werden, wobei, im Gegensatz zu
den bisherigen Verfahrens der quergestreckte Film keinen Hals in dem Zwischenraum
zwischen der Querrichtungszone 1 und der Längsstreckungszone 2 bildet, wobei diese
Halsbildung erwünschte physikalische Eigenschaften des fertigen Filmes ergeben kann.
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Da die biaxial. rientierte Polypropylenfolie aus den Streckwalzen
63 in Maschinenrichtung abgenommen wird, ist die Anordnung dieser Walzen deutlicher
in der Fig. 1(6) gezeigt, die eine Seitansicht der Walzen 63 zeigt, wobei die Kantenverstärkungen
des Filmes abgetrimmt sind und zu dem Grundbahnextrude 2 ? als Rückführmaterial
zurückgeführt werden und der abgestimmte Film zur weiteren Behandlung, beispielsweise
Oberflachenbehandlung, t)berziehung oder Temperung, beispielsweise, gefüh-rt wird.
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Der vorstehend al gehandelte I?andp erl en-Einhaltungsmechanismus,
wie er beim Orientierungsverfahren gemäss der Erfindung eingesetzt weiden kann,
ist deutlicher in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigt. Der Mechanismus besteht aus einer
kontinuierlichen Reihe von Klemmwalzen, die auf einem Wellenbauteil 60 befestigt
sind. Die Kneifwalzen 51 drehen sich im eine innere Lagerbahn 59. rinne kontinuierliche
Reihe von Kneifwalzen 51, die in engem Abstand zueinander sich befinden, erstrecken
sich in Längsrichtung an beiden Seiten der Spannumfassung Wenn die Grundfolie in
die Spannumrahmung geführt wird, wird der entlang den gegenüberstehenden Seiten
getragene, verstärkte Längsrand unterhalb der Kneifwalzen 51 aufgereiht und an seiner
Unteroberfläche durch das Klammerplatten-Bauteil 52 ergriffen, welches in Klemmbeziehung
gegeniiber den Kneifwalzen 51 gelagert ist.
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Die Klemmplatte 52 hat eine Klemmplattenoberfläche 58, wodurch
die
verstärkte Kante hinter dem durch die Klemmplattenoberfläche 58 und die Kneifwalzen
51 gebildeten Kniff begrenzt wird. Das Klemmplatten-Bauteil 52 ist,beispielsweise
durch'ein Bolzen- oder Schrauben-Bauteil 61 aul einer Ketten mit kontinuierlichen
Gliedern 56 befestigt.
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Beim Betrieb ist die Reihe der sich frei drehenden Klemmwalzen 51
stationär, d. h. sie sind permanent in sich langserstreckenden Spannschienen (nicht
gezeigt) befestigt und können sich frei drehen, bewegen sich jedoch nicht in Längsrichtung.
Umgekehrt ist die auf der Gliederkette 56 befestigte Klemmplatte 52 kontinuierlich
in Vorwärtsbewegung zusammen mit der Vorwärtsbewegung des Filmes, wobei die verstärkte
Kante während des Verlaufes durch die geschlossene Spannanordnuiig eingehalten wird
Die Klemmwalzen 51 sind auf der Kl Klemmwalzenplatte 51' befestigt. Wie im einzelnen
in Fig. 6 gezeigt ist die Bewegung der Klemmwalzenplatte 51 in senkrechter Richtung
durch die Stellung des einstellbaren Klemmspaltanhalt-Bauteiles 54 begrenzt. Der
Betrag des gewünschten Druckes, um eine ausreichende Haltung der Perlenkante in
dem durch die Klemrnwalze 51 und die Klemmplattenoberfläche 58 gebildeten Kniff
zu erhalten, kann unter Anwendung des federgespannten Klerimdruckeinstell-Bauteiles
53geregelt werden, der sich durch die Klemmwalzenplatte 51' und die Walzengrundplatte
51" erstreckt. Die Klemmwalzenplatte 51'und die Klemmwalzengrundplatte 51" sind
miteinander durch ein Scharnierbauteil 57 und Scharnierplatten-Bauteile 55 verbunden.
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Wenn deshalb beim Betrieb die Folie sich durch den Kanten perlen-Einhaltmechanismus
innerhalb des Spanngehäuses bewegt, passt sich der Kanteneinhalt-Nechanismus gemäss
der Erfindung ausser der positiven Einhaltung der Kantenperle auch an sätmliche
Stärkefluktuierungen entlang des Grundbahnteiles benachbart zur Kantenperle an,
wodurch die Kneifwalze
51 sich in senkrechter Richtung frei bewegt,
während sie immer noch den günstigen Kantenperlen-Einhaltdruck an dem Kniff auf
Grund des durch die Feder gespannten Klemmdruckeinstell-Bauteiles beibehält. Paare
von sich drehenden Z ahnrädern 52, die am Eintritt und am Ende des Spanngehäuses
angebracht sind, greifen in die Gliedketten 56 ein und treiben sie kontinuierlich
im Verlauf ihres Weges durch die Spannumfassung an, da sie die Klammerplatten 52
durch den Spanner fördern und ihn auf seinem Rückweg zum Spannereintritt fördern.
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Beispiel 1 80 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschickungsmasse,
aus rohem Polypropylenharzpellets, die vom Hersteller als Eastman Tentite 423-DF
bezeichnet wurden, und mit folgenden Eigenschaften Schmelzindex 4,5 Kri.sSalliner
Schmelzpunkt, oc ( F) 166 (330) Eigenviskosität 1,4 bis 1,6 Molekulargewicht 100
000 bis 120 000 Dichte (g/cm3) 0,902 Vicat-Erwei chungspunkt, O G (o F) 145 (293)
wurden in dem in Fig. 1 gezeigten Mischer 38 mit 20 Gew.% geschnitzelten Polypropylen-Randperlenabschnitts-Material
zur Rückführung vermischt und durch den Harzzufuhrtrichter 11 in den Extruder 12
eingeführt. Der Extruder 12 bestand aus einem Standard-Extruder von 6,3 cm Länge
und einem Verhältnis von 20/1 von Länge zu Durchmesser. Die Führtemperatur des Extruders
12 wurde benachbart
zu dessen Zuführzone bei 1910 C (375° F) gehalten.
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Die Temperatur von Trommel und Extruder an einer Stelle unmittelbar
benachbart zur Düse 13 betrug etwa 2190 C (425°F). Der Extruderkopfdruck wurde bei
etwa 75 Atü gehalten und die Schneckengeschwindigkeit des Extruders betrug 50 Umdrehungen/Minute.
Die Temperatur der Polypropylen-Schmelze beim Extrudierer durch die Düse 13 betrug
etwa 2090 C. Nach dem Ausströmen aus dem Mundstück wurde die Polypropylen-Grundbahn
in den durch die im Gegensinn laufenden Walzen 14 gebildeten Kniff geführt. Das
Düsenmundstück 13 war in einem Abstand von etwa 4,4 cm von dem durch die Walzen
14 gebildeten Kniff angebracht. Die Walzen 14 hatten einen Abstand voneinander von
etwa 670 Z (26,5 mils) und wurden mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,5 m/Minute
geführt. Wie in Fig. 1(b) gezeigt, waren die Walzen 14 halbwegs, d. h. bis zu einer
Stelle etwa in der lSitte von ihrer Drehachse, in dem Wasserbad 15 eingetaucht.
Es wurde sorgfältig sichergestellt, dass der Kniff praktisch frei von Wasserübertragung
war, beispielsweise durch Anwendung von Quetschwalzen oder Luftabstreich-Einrichtungen
(nicht gezeigt). Die Grundpolypropylenbahn wurde zu einer Stärke von etwa 670/u
(26,5 mils) nach dem Durchgang durch die Walzen 14 kalandriert und aus dem Kniff
der Walzen 14-an einer Stelle unterhalb des Wasserniveaus des Bades 15 ausgegeben.
Das Wasserbad 15 wurde bei einer Temperatur von etwa 180 C gehalten. Die Walze 14a
war mit einem Paar umlaufend erstreckender Aussparungen an der Oberfläche ausgestattet,
an die sich die Kantenperlen entlang den Längskanten der Grundbahn anpassten und
die zur noch genaueren Definierung dieser Perlen dienten, wie in Fig. 1(c-) gezeigt,
bevor die Grundpolypropylenbahn in den Abschrecktank 16 eingetaucht wurde. Die abgeschreckte,
extrudierte Grundbahn wurde um die Walze 17, die nahe dem Boden des Abschrecktankes
16 lag, durch eine Aufnehmewalze 18 geführt
und in einen Vorheiztunnel
19 gebracht. Die Temperatur der innerhalb des Vorheiztunnels angewandten Infrarot-Energiequellen
betrug etwa 4000 C und die Filmtemperatur beim Austritt des Filmes aus dem Austrittsende
des Vorheiztunneles vor dessen Eintritt in den Spanner 20 betrug etwa 1470 C. Der
Vorheiztunnel 19 wandte Infrarotstrahlung als Wärmequelle an, wobei Erhitzer oberhalb
und unterhalb der Grundbahn angebracht waren. Die Erhitzer waren so gestaltet, dass
mehr Strahlungsenergie auf die Kantenperlen gebracht wurde, die eine grössere Masse
als die zentrale Bahn haben. Nachdem die Grundpolypropylenbahn in die Zone 1 des
Spanners 64 eingetreten war, wurden die Längskanten-perlen an der Bahn durch den
Kanteneinhalt-Mechanismus ergriffen, wie in Fig. 4 gezeigt. Wie deutlicher aus Fig.
1 zu ersehen ist, wurde die Polypropylengrundbahn unmittelbar in Querrichtung nach
dem Eintritt in den Spanner 64 auf Grund der Divergenz des Kanteneinhalt-Mechanismus
52 gestreckt. Die Lufttemperatur innerhalb des Spanners 20 wurde bei etwa 1900 C
gehalten und die Polypropylengrundbahn wurde in der Zone 1 des Spanners 20 in einem
Verhältnis von etwa 8 : 1 gestreckt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird in der Zone
2 des Spanners 20, d. h. der Zone, wo die Maschinenorientierung, d. h. die Längsrichtungsorientierung
an die quergestreckte Grundbahn aus der Zone 1 des Spanners 64 erteilt wird, der
Kanteneinhalt-Hechanismus 52 in praktisch paralleler Beziehung gehalten, wodurch
keine zusätzliche signifikante Querrichtungsstreckung an den quergestreckten Film
erteilt wird Die Folie wurde in Längsrichtung in der Zone 2 in einem Verhältnis
von 6 : 1 gestreckt. Die schliesslich erhaltene Stärke der biaxial-orientierten
Polypropylenfolie als Produkt betrug etwal,5,u (0,6 mil).
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In den folgenden Beispielen, d. h. Beispielen 2, 3
und
4 wurden verschiedene andere Polypropylenharze, die von den Herstellern als Tenite
422D (Beispiel 2), Profax PC493 (Beispiel 3) und Shell 5520F (Beispiel 4) bezeichnet
werden, extrudiert und entsprechend dem Verfahren nach Beispiel 1 orientiert. Die
gleiche Extrudierung, Abschrekkung und Orientierungsvorrichtung wurde in sämtlichen
Beispielen angewandt. Die in den Beispielen 2, 3 und 4 angewandten Extrudiert-Abschreckungs-
und Ori enti erungs'rerfahrens-Bedingungen sind in der folgenden Tabelle II zusammengefasst.
In Tabelle I sind die physikalischen Eigenschaften der in den Beispilen 2, 3 und
4 angewandten Harze aufgeführt.
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Tabelle I Harz Schmelz- Kristal- Eigen- Mole- Dichte Vicatindex liner
visko- kular- (g/cm³) Erwei-Schmelz- sität gewicht chungspunlrt ~~~~~~~~ c,wik(t0p:)
punkt °C (°F) °C (°F) Tenite 422DF 2,7 159 (318) 1,6 110 000 0,902 4 (293) (Beispiel
2) Profax PC493 (Beispiel 3 2,8 167 (333) 3,4 345 000 0,904 152 (306) Shell 5520F
(Beispiel 4) 4,2 167 (333) 2,0 410 000 0,905 151 (305)
Tabelle
II Tenite Profax Shell 422D PC493 5520F Beispiel (2) (3) (4) Extruder-Trommeltemp
eratur benachbarter Zufuhrzone °C (oF) 204(400) 204(400) 188 (370) Extruder-Trommeltemp
eratur an der Düse °C (°F) 232(450) 232(450) 199 (390) Extruder-Wärmedruck, atü
(psi) 91(1300) 210(2975) 205 (2875) Extruder-Umdrehungsgeschwindigkeit, Umdrehungen/
Minute 46 57 58 Extruder-Schmelztemperatur, ° C (°F) 228(442) 229(443) 205 (402)
Wasserbadtemperatur, °C (°F) 6,6(44) 6,6(44) 19 (65) Vorhei ztunnel (Temperatur
der Infrarotheizquelle, °C (°F) 426(798) 433(812) 428(802) Filmtemperatur beim Austritt
aus dem Vorheiztunnel, ° C (°F) 152(307) 149(300) 147 (297) Lufttemperatur im Orientierungsspanner,
° C (°F) 190(373) 189(372 192 (377) Streckverhältnis (mechanisch) (a) Querrichtung
8:1 8:1 8:1 (b) Längsrichtung 6,1:1 6,1:1 5,6:1 Stärke des biaxial-orientierten
Filmes (µ; mils) 1,2(0,50) 1,1(0,44) 1,5 (0,59) In der folgenden Tagelle III sind
die physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäss hergestellten biaxial orientierten
Filmprodukte zusammengefasst.
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Tabelle III Physikalische Eigenschaften des biaxial-orientierten
Polypropylenfilms Hergestellt entsprechend dem Verfahren nach Beispiel 1 2 3 4 Modul
(x 10³)a (MD-512 MD-487 ND-5OO MD-491 (TD-354 TD-370 TD-468 TD-451 Dehnung (%)a
(MD-58 MD-41 MD-47 MD-68 (TD-70 TD-56 TD-58 TD-77 Abschliessende Dehnung (x 10²)a
(MD-282 MD-262 MD-240 MD-219 (TD-215 TD-233 TD-248 TD-202 Schlagfestigkeit cm.bg/ml
bei 22° C 17,4 24,3 15,8 13,1 Trübungb 1,7 1,7 1,9 1,4 Glanza 79,4 83,6 80,4 81,0
A.S.T.M. Testnummern: a D-882-67 b D-1003-61 c D-2457-65T Vorstehend wurde die Erfindung
an Hand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, jedoch sind für den Fachmann
zahlreiche Abweichungen und Variierungen selbstverständlich.