DE2361368A1 - Verfahren zur verminderung von dickstellen bei der herstellung von flachfolien aus thermoplastischen kunststoffen - Google Patents
Verfahren zur verminderung von dickstellen bei der herstellung von flachfolien aus thermoplastischen kunststoffenInfo
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Description
K 2278 . FP-Dr.Kn-df 7. Dezember 1973
- Beschreibung
zur Anmeldung der
KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich :
für ei η Patent auf
Verfahren zur Verminderung von Dickstellen
beider Herste ΠungvonFla cn f.o.-li en a u s
thermoplastischen Kunststoffen / ■ ■'
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem
die zwangsläufig, bei der FoIienherstellung auftretenden
Dickenänderungen vermindert vier den und somit verbesserte
thermoplastische Folien entstehen.
Bei der Herstel1ung von FoTi en aus thermopTasti sehen Schmelzer
treten Dick- und Dünnstellen auf, die durch ihre Ausdehnung
eine Reihe von FoTgefehTern und unerwünschte Begleitum-
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-z-
stände hervorrufen. Diese Bereiche unterschiedlicher
Dicke verlaufen streifenförmig in Längsrichtung der
Folienbahn und behalten ihre Lage über einen langen Zeitraum hin bei. Die Streifen können verschiedene
Ursachen haben, wie z.B. geringfügige Änderungen der
Oberflächenrauhigkeit und mechanische Verletzungen an
der Extrusionsdüse oder Benetzungsunterschiede beim
Austritt der Schmelze aus der Extrusionsdüse.
Werden die Folien aus dem thermoplastischen Material
anschließend längs- und/oder quergestreckt oder umgekehrt, so können zu den oben beschriebenen Defekten in
der Folienbahn, noch weitere Streifen hinzukommen, deren
Ursache eine ungleichförmige Verstreckung ist.
Da diese Streifen unterschiedlicher Dicke ihre Lage in
der Folienbahn für mehrere 10.000 m- beibehalten, addieren
sich die Abweichungen beim Aufrollen der Folie. Es kommt dadurch auf der Rolle zu ringförmigen Wulsten aufgrund
von Dickstellen und zu ringförmigen Rillen aufgrund von Dünnste!len.
Sowohl die Wulste als auch die Rillen führen zu sehr nachteiligen
bleibenden Verprägungen und Verdeh nun gen der Folie
Des weiteren erweisen sie sich als sehr nachteilig beim Weiterverarbeiten (z.B. Metallisieren und Beschichten) der
Folienbahn und müssen daher unterbunden werden.
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Neben den Problemen, die sich aus der Weiterverarbeitung
der in dieser Hinsicht fehlerhaften FoIien ergeben, besteht für die Qualitätskontrol1e das Problem der Erfassung
und Klassifizierung dieser flange! "-oder Fehler.
Beides, die Verarbeitung mangelhafter Folien und.die
Erfassung dieser dickenabhängigen Mängel verursachen
Kosten, die zum Teil vermeidbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermindert fehlerhafte
Abweichungen von der mittleren Foliendicke bereits am
Schmelzefilm unabhängig von ihrer Entstehung. Es bewirkt eine einheitlichere Foliendicke über die gesamte
Bahnbreite und dient somit der Qualitätsverbesserung .
Bild 1 zeigt die Aufzeichnung einer Dickendurchmessung einer gestreckten Folienbahn. Man erkennt darin Dickenschwankungen,
deren Größe an der ungestreckten Vorfolie
bis zu mehreren Prozenten der mittleren Dicke betragen kann, und die in ihrer Querausdehnung von mehreren Zentimetern
bis zu wenigen Mi11imetern reichen. Die aufgezeichneten Abweichungen verhalten sich in der Regel zeit-,
konstant und werden teilweise als Düsenstreifen bezeichnet
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I3 D I O D
Eine bisher zur Verringerung der Streifen angewandte Methode ist die Verformung der durchgehenden Düsenlippen
mit dem Ziel, die Ex.tr us i ons spa 1 twei te zu verstellen.
Man verwendet zu diesem Zweck Stellschrauben, die die Düsenlippen verspannen. Die gewählte Konstruktion
erweist sich jedoch insbesondere, im mittleren Bereich der Breitschlitzdüse als nicht ausreichend wirksam, da
sowohl eine rückwirkungsfreie Verstellung als auch eine
diskrete Spaltweitenänderung im Bereich einer Stellschraube
nicht möglich ist. Demgegenüber ermöglicht die Aufteilung der Düsenlippe in Segmente (Bild 2) eine
rückwirkungsfreie Einstellung ohne den bisherigen großen Kraftaufwand auch im mittleren Bereich der Breitschlitzdüse.
Nach dieser Konstruktion eignet sich die Verformung der Düsenlippe besonders auch im Hinblick auf das anschließend
erläuterte Verfahren zur Grobeinteilung des
Dickenprofils des Schmelzefilmes.
Die Bestrebungen zur Qualitätsverbessung konzentrieren
sich in dieser Anmeldung auf die Streifen, die aufgrund
ihrer geringen Breite von den Stellschrauben nicht
direkt beeinflußt werden können. Diese Dick- und Dünnstellen treten wie auch die breiteren bereits im Schmelzefilm
auf. Sie werden bei den nachfolgenden Vers.treckungen
noch verstärkt, da die Temperatur der dicken Stellen der Folie nach der ersten Erkaltung des Schmelzefilmes
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-in. der Praxis immer kleiner oder gleich der der dünneren
Stellen ist. Dies führt bei Vers treckung stets zur stärkeren Dehnung der dünneren Ste 11 en ,-d.h. ursprüngliche
Dünnstellen der Vorfolie werden relativ zur Foliendicke
noch dünner, und ursprüngliche Dickstellen relativ noch dicker. Die Fehler werden also verstärkt.
Eine Verminderung bzw. Einebnung der Dickstellen setzt ■
eine stärkere Dehnung derselben voraus. Dies ist nur dann möglich, wenn die Temperatur einer dickeren Stelle
jeweils höher als die einer dünneren ist, da die Fließ-...'..
fähigkeit mit der Temperatur wächst, Bestrebungen, diesen
Zustand zu erreichen, sind seit 1angem bekannt, z.B, .
aus der US-PS 2 851 733. Bei den bisher beschri ttenen .".""-.
Wegen ließ sich der gewünschte Temperaturzustand jedoch
insbesondere aus Gründen der heute gängigen hoh,en Arbeitsgeschwindigkeiten nicht -sicher verwirk!ichen. :
Es stellte sich somit die Aufgabe, ein" relativ technisch
einfaches Verfahren zu entwickeln die Dickstellen in
FoI ienbah.nen zu; vermindern und gleichzeitig eine .Ver-"-"-gleichmäßigung
der Folie zu erzielen.
Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch ein:
Verfahren zur Verminderung von Dickstellen und zum Verbessern des Dickenprofi Ts bei der. Herstellung von aus
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Breitschlitzdüsen extrudierten thermoplastischen Folien,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den aus der
Breitschlitzdüse ausgepreßten Schmelzefilm oberhalb der
Verfestigungstemperatur stufenweise abkühlt und dabei eine Dehnung quer zur Extrusionsrichtung vornimmt und
erst anschließend den Schmelzefilm zur festen Folie abkühlt. Dabei wird die Voraussetzung für den Dehnvorgang,
der dickenproportionale Temperaturzustand der Folie, unabhängig
von der Arbeitsgeschwindigkeit oder sonstigen Störeinf.lüssen,
sicher erreicht,
Beim Austritt der Schmelze aus der Düse liegt die Temoeratur des Schmelzefi1mes über dem Schmelzepunkt. Die Abkühlung
verläuft in Abhängigkeit vom Wärmeinhalt des jeweiligen Folienstreifens nach einer Exponentialfunktion
(Bild 3), Da der Wärmeinhalt sich nahezu proportional
zur Foliendicke verhält, ergibt sich während der Abkühlung bei gleichen Kühlbedingungen über die Kühlwalzenbreite
für einen dickeren Folienstreifen eine höhere Temperatur.
über der gesamten Folienbreite ist der Temperaturverlauf
proportional zur jeweiligen FoIienstreifendicke. Er entspricht
insgesamt dem in Bild 3 schraffierten Feld zwischen den Abkühlkurven des dünnsten und des dicksten Folienstreifens.
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Das beschriebene Temperaturverhai ten wird von einem
mit steigender Temperatur sinkenden Verlauf der Streckspannung begleitet (Bild 4 und 4a)» Daraus folgt,
daß während der ersten Abkühlung aufgrund der sich er- .
gebenden Temperaturdifferenzen die Streckspannung eines jeweils dickeren Folienstreifens geringer ist als die
eines jeweils dünneren. ,..-.-
Durch die erfindungsgemäße stufenweise Abkühlung in Verbindung
mit der Querdehnung wird eine Egalisierung des gesamten FoIienpröfi1s ohne zusätzliche Aufheizung und den
damit verbundenen Störeinflüssen sicher erreicht.
Gerätetechnisch laßt sich die Temperaturdifferenz während
der Abkühlung unter anderem durch die Verwendung von zwei
hintereinander liegenden Walzen statt der sonst üblichen einen Kühlwalze verwirklichen. Zwischen den beiden Kühlwalzen
ist erfindungsgemäß eine Querstreckvorrichtung für den Schmelzefilm angebracht, die so konstruiert ist,
daß die Querdehnung mit konstanter Kraft und bei konstanter Bahngeschwindigkeit erfolgt und die Dehnung auf ein notwendiges
einstellbares Maximum begrenzt werden kann.
Der Schmelzefilm kühlt sich nach dem Verlassen der Breitschlitzdüsen sehr schnell ab. Um die Arbeitstemperatur
des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch nicht zu unterschreiten folgt,- daß der erste Kühlweg zum Erreichen
50982A/078O
der notwendigen Arbei ts temperatur kurz gehalten v/erden muß. Des weiteren soll der S-chmelze-Abzugswinkel möglichst
klein gehalten werden. Beiden Forderungen wird der Einsatz einer ersten Kühlwalze mit kleinem Durchmesser
gerecht. Für die zweite Kühlwalze ergibt sich ein für die Endkühlung erforderlicher größerer Durchmesser,
wenn für beide Walzen von den gleichen Kühlbedingungen
ausgegangen wird.
Nach der ersten Abkühlung liegt die Vorfolie, ohne die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem
unbestimmten Spektrum von Dick- und Dünnstellen vor. Zur
Egalisierung sind somit entsprechend unterschiedliche
Einschnürungen zu bewirken. ■ ·
In Bild 5 ist ein schemati scher Folienstreifen.-aus -der
Gesamtbahn als Muster im vergrößerten'Maßstab darge- stellt,
wie er von der ersten Kühlwalze abläuft. An der Stelle X-, liegt die Temperatur t^ » die temperaturabhängige
Streckspannung & , die querstreckkraftabhängige
Spannung *«-? , und die Querschmttsflache F1 vor.
Entsprechendes gilt für die Stellen Xp und X3. K ist
die auf den Streifen wirkende Querstreckkraft. An den
Stellen X^, Xp und X3 wirken die inneren Kräfte
Kl = Fl ' £>
1» K2 = F2 ' ^ Z Und K3 = F3 ' 3 quer
l = Fl ' £>
1» K2 = F2 ' ^ Z Und K3 = F3 ' 3
zur Bahnrichtung. In dem im Bild 5 gezeigten Beispiel ist die Fläche F1 ( F„
< F3.
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Die Kühlung des Schmel zefi Iniesi st nun an der Stelle
zu unterbrechen, an der bei t,{ t, <^ t^, und somit
die Differen2 zwischen
slv* ß s2 ^ & s3
so -u'n^ £l>
ς. 3 mög T ich st groß ist, wobei ty größer;,\:-"
als die Glastemperatur, d.h. großer als die Temperatur ;-des
ersten UmwandTungspunktes sein muß, Die Querstreckkraft K ist dabei so zu dimensionieren., daß O \^ i'
G Z> 6Ts2 und 6 3>
6 s3 wird. G sl, 6 — und
^J q sind die Streckspannungen in Abhängigkeit von der
jewei 1 i gen Temperatur- eines Folienstreif ens . Bild 6
veranschaul i cht ihr Verhältnis im Spannungs-Dehnurigs-Di a-.
gramm. (S ■, ist die Spannung an der gewünschten kleinsten
Vorfoli endi cke. An -der Stelle X. so 11 al so kei ne Formänderung erfolgen. \
Da die FTießgeschwindgigk&it von thermoplas ti sehen'- f4aterialien
mit der Temperatur und -."-dem sich ändernden
Verhäl tni s von Dehnkraft und Streckkraft steigt, sind ::
die Voraussetzungen zur di ckenproport-i onälen E i nschnürung
bei der richtigen Dauer der Dehnung gegeben. Ei nre weitere/
Mögli chkei t, die Ei nschnürung ri chti g zu proportionieren,
ist, η e b en d e κ D e h η ζ e i t d i e D eh η ge s c h v/i η d i g k e i t zu be e in flüssen,
da der FIi eßwi derstand von therniopTasti sehen
50 9 82 4/07 8 0
- ίο -
Materialien auch von der Fließgeschwindigkeit abhängt.
Um Strukturschäden in der Folie zu vermeiden, soll der
Betrag der Dehnung nicht zu groß v/erden und das Verfahren nur auf die Feinstruktur des Dickenprofils der Folie
angewandt werden. Die Grobstruktur des Dickenprofils
ist zweckmäßig durch eine in Segmenten einstellbare Fla'chdüse zu bewirken.
Zusammenfassend sei nochmals auf die v/esentl i chen Gesichtspunkte
verwiesen.
Im beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wird der
Schmelzefilm vor seiner ersten Abkühlung auf Verfestigungstemperatur
zur Verminderung von Dickstellen behandelt Die anderen bekannten Verfahren greifen zu diesem Zweck
erst 'nach der ersten Abkühlung ein.
Die angewandte Querdehnung erfolgt zur Vermeidung der Spannungsspitzen mit konstanter Dehnkraft und notwendiger
begrenzter Maximal dehnung und nicht, wie bei Querreckungen sonst üblich, mit konstanter Dehnung.
Die Breitschlitzdüse ist zur Einstellung der Die ken grobstruktur
in einzelnen Segmenten über die gesamte Breite einstellbar. Sie ermöglicht jedoch nur die Be-
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- Ii -
einfiussung zeitkonstanter Dickenschwankungen, wogegen.--.,
das erfindungsgemäße Verfahren auch unregelmäßig-auftretende
Dickenschwankungen korrigiert.
Die nach dem beschriebenen Verfahren produzierte Folie als Vorfolie und in verstreckter Form weist im Dicken-,
profil· in Anzahl und Größe wesentlich weniger Fehlerquellen auf, die sich auf die Endfolie negativ auswirken
und beim Weiterverarbeiten stören würden· :
Apparativ, läßt sich das Verfahren mittels üblicher um- "
laufender Kluppen oder endloser Doppel bänder oder
Ketten mit Anpreßrädern, die den Schmelzefilm fassen,
durchführen. Des weiteren können- zur Querdehnung des :
Schmelzefilmes auch divergent verlaufende Kegelräder
genommen werden.- Vorzugsweise sind hierbei die Bahnführungselemente (Kluppen, Bänder, Scheiben, Ketten)
so auszuführen, daß die erforderliche Konstanz der - . Kraft während des Dehnens gewährleistet wird. Diese/ ■
Apparate sind Stand der Technik und schränken das erfindungsgemäße Verfahren nicht ein.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich auf alle
Flachfolien aus thermoplastischen Kunststoffen anwendbar, wird jedoch bevorzugt für Polyester, Polyolefine, wie .
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Polypropylen und Polyamide, angewendet und zwar insbesondere für solche Folien, deren Enddicke 2 bis 50 ,u
betragen soll, da gerade diese dünnen Folien den Schädigungen durch Dickstellen besonders unterworfen sind.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung nochmals
erläutern, ohne daß jedoch eine Einschränkung hierauf
bestehensoll.
Polyäthylenterephthalat wurde mit 30 m/min in einer
Breite von 450 mm bei 29O0C aus einer Breitschlitzdüse extrudiert. Unterhalb der Düse war in einem
Abstand von 50 cm eine auf 2O0C gekühlte Walze angeordnet,
auf der die Schmelze zur Folie verfestigt wurde. Auf der Strecke zwischen Düse und Walze wurde
die Schmelze kontinuierlich von 29O0C auf 24O0C abgekühlt.
Anschließend wurde die verfestigte Folie in Längsrichtung bei 900C im Verhältnis 1 : 3,5 und
danach in Querrichtung bei HO0C in Querrichtung im Verhältnis 1 : 3,5 gestreckt. Die gestreckte 12,u
starke Folie wurde bei 22O0C thermofixiert.
Die Dickendurchmessung der nach dem Stand der Technik
hergestellten Folie ist in Figur.1 dargestellt.
Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, di zwischen Düse und Kühlwalze die Schmelze mittels
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ä i ze die
/0780
/0780
divergent angeordneten angetriebenen Scheiben um 10%
gedehnt wurde. Die Di ckenabwei chifngen vom Sol !wert ■;/.-: (Figur 1) wurden um 30% vermindert. ■
gedehnt wurde. Die Di ckenabwei chifngen vom Sol !wert ■;/.-: (Figur 1) wurden um 30% vermindert. ■
Beispiel 2 wurde-wiederholt mit dem Unterschied, daß .,
eine Dehnung von 20% vorgenommen wurde. /.".-""--"
Die Dickenabweichungen vom Sol!wert (Figur 1) wurde
um 40% vermindert.
Beispiel 2 wurde wiederholt mit dem Unterschied ,daß :
eine Dehnung von 30% vorgenommen wurde.
Die Dickenabweichung vom Sollwert (Figur 1) wurde um
50% vermindert. ;
Polypropylen wurde mit 10 m/min in einer Breite von
250 mm bei 25O0G aus einer Brei tschl i tzdlise extrudiert. ..
Unterhalb" der "Düs.e-v/a-r -in einem Abstand von 50 cm eine
auf 2O0C gekühlte Walze angeordnetj auf der die Schmelze
zur Folie verfestigt wurde. Auf der Strecke zwischen Düse und Walze wurde die Schmelze kontinuierlich von 25Q0C auf
2150C abge kühlt. Ans chiießend wurde die Verfestigte FoI ie
in Längsrichtung·bei 140 C im Verhältnis 1 : 6 und danach
50982Λ/078
in Querrichtung bei 1500C im Verhältnis 1 : 7 gestreckt.
Die gestreckte 12.u starke Folie wurde bei 16O0C thermofixiert.
Die Dickendurchmessung der nach dem Stand der Technik
hergestellten Folie entsprach in der Größenordnung der Darstellung in Figur 1.
Beispiel 5 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß zwischen Düse und Kühlwalze die Schmelze mittels
divergent angeordneten angetriebenen Scheiben um 10% gedehnt wurde. Die Dickenabweichung vom Sollwert
gegenüber dem Stand der Technik wurde um 25% vermindert.
Beispiel 6 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß eine Dehnung von 20$ vorgenommen wurde.
Die Dickenabweichung vom Sollwert wurde um 37% vermindert
Beispiel 6 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß eine Dehnung von 30% vorgenommen wurde.
Die Dickenabweichung vom Sollwert wurde um 45% vermindert
509824/0780
Claims (6)
- PA TE N T A NSPR O G H' E-1.} Verfahren zur Verminderung von DicksteTien und zum Verbessern des Dickenprofils bei der Herstellung von aus Breitschlitzdüsen extrudierten thermoplasti - , sehen Folien, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus der Breitschlitzdüse ausgepreßten Schmelzefilm oberhalb der Verfestigungstemperatur stufenweise abkühlt und dabei eine Dehnung quer zur Extrusionsrichtung vornimmt und erst ansehließend den Schmelzefilm zur festen Folie abkühlt. - -· - ■
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die verfestigte Folie anschließend simultan oder stufenweise streckt.
- 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Längs-, Querstreckung vornimmt.".--.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyester verwendet.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dehnung eine Querstreckkraft (K)5 0 9 8 2 4/0 7 8 0aufgewendet wird, bei der die Streckspannungen 61<<osl»^2>6s2 und ...<£ 3 > G s3 b.e tragen.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Folien mit einer Dicke von 2 bis 50,u herstellt.50982 47 0780
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2361368A DE2361368A1 (de) | 1973-12-10 | 1973-12-10 | Verfahren zur verminderung von dickstellen bei der herstellung von flachfolien aus thermoplastischen kunststoffen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2361368A DE2361368A1 (de) | 1973-12-10 | 1973-12-10 | Verfahren zur verminderung von dickstellen bei der herstellung von flachfolien aus thermoplastischen kunststoffen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2361368A1 true DE2361368A1 (de) | 1975-06-12 |
Family
ID=5900337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2361368A Withdrawn DE2361368A1 (de) | 1973-12-10 | 1973-12-10 | Verfahren zur verminderung von dickstellen bei der herstellung von flachfolien aus thermoplastischen kunststoffen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2361368A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2559546A1 (de) * | 2011-08-17 | 2013-02-20 | Reifenhäuser GmbH & Co. Maschinenfabrik | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff, sowie damit hergestellte Folie |
-
1973
- 1973-12-10 DE DE2361368A patent/DE2361368A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2559546A1 (de) * | 2011-08-17 | 2013-02-20 | Reifenhäuser GmbH & Co. Maschinenfabrik | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff, sowie damit hergestellte Folie |
US9005501B2 (en) | 2011-08-17 | 2015-04-14 | Reifenhaeuser Gmbh & Co. Kg Maschinenfabrik | Method and apparatus for producing a film web from thermoplastic material and film produced thereby |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OGA | New person/name/address of the applicant | ||
8141 | Disposal/no request for examination |